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文档介绍
物理卷·2018届湖北省荆州市沙市中学高二上学期第三次双周练物理试卷(a卷) (解析版)
2016-2017学年湖北省荆州市沙市中学高二(上)第三次双周练物理试卷(A卷) 一、选择题:(本题共12小题,每小题4分,共48分.1-8题单选题,9-12为多选题.) 1.关于磁感应强度B,下列说法中正确的是( ) A.根据定义式B=,磁场中某点的磁感应强度B与F成正比,与IL成反比 B.磁场中某点B的方向,跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致 C.在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时,该点B值大小为零 D.在磁场中磁感线越密集的地方,B值越大 2.一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3h,待机时间100h”,则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为( ) A.1.8W,5.4×10﹣2W B.3.6W,0.108W C.6.48×103W,1.94×102W D.0.6W,1.8×10﹣2W 3.两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示,P、Q为电场中两点,则( ) A.正电荷由P静止释放能运动到Q B.正电荷在P的加速度小于在Q的加速度 C.负电荷从P移动到Q,其间必有一点电势能为零 D.负电荷的电量大于正电荷的电量 4.如图所示,三根通电长直导线P、Q、R互相平行,通过正三角形的三个顶点,三条导线通入大小相等,方向垂直纸面向里的电流;通电直导线产生磁场的磁感应强度B=,I为通电导线的电流强度,r为距通电导线的垂直距离,k为常数;则R受到的磁场力的方向是( ) A.垂直于通电导线R,指向x轴正方向 B.垂直于通电导线R,指向x轴负方向 C.垂直于通电导线R,指向y轴负方向 D.垂直于通电导线R,指向y轴正方向 5.如图所示,圆O在匀强电场中,场强方向与圆O所在平面平行,带正电的微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中,只在电场力作用下运动,从圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大,图中O是圆心,AB是圆的直径,AC是与AB成α角的弦,则匀强电场的方向为( ) A.沿AB方向 B.沿AC方向 C.沿BC方向 D.沿OC方向 6.我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道,当环中的电流是10mA时(设电子的速度是3×107m/s),在整个环中运行的电子数目为(电子电量e=1.6×10﹣19C)( ) A.5×1011 B.5×1010 C.1×102 D.1×104 7.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中u为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为( ) A.、 B.、 C.、 D.、 8.如图所示,在水平放置两平行金属板M、N之间的P点,固定有一个带电量为﹣q的点电荷,两金属板通过电阻R接到直流电源上,其中N板接地.( ) A.当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,两极板间的电场变强 B.当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,通过R的电流方向是向左的 C.当保持其它条件不变,而将M板向上移动到某处稳定后与移动前相比,p处点电荷的电势能变大 D.将电容器与电源断开,若M板向上移动到某处稳定后与移动前相比,p处点电荷的电势能变小 9.如图甲是某电场中的一条电场线,A、B是这条电场线上的两点,若将一负电荷从A点自由释放,负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示,比较A、B两点电势的高低和场强大小可知( ) A.φA>φB B.φA<φB C.EA>EB D.EA<EB 10.如图所示的电路,a、b、c为三个相同的灯泡,其电阻大于电源内阻,当变阻器R的滑片P向上移动时,下列判断中正确的是( ) A.a、b两灯变亮,c灯变暗 B.电源输出功率增大 C.电源的效率增大 D.b灯中电流变化值大于c灯中电流变化值 11.如图所示的电路中,当电键k1和k3闭合、k2接a时,带电微粒使静止在平行板电容器两极板之间;若带电微粒向下运动,则下列操作正确的是( ) A.将k1断开 B.将k2掷在b C.将k2掷在c D.将k3断开 12.如图所示,在等势面沿竖直方向的匀强电场中,一带负电的微粒以一定初速射人电场,并沿直线AB运动,由此可知( ) A.电场中A点的电势低于B点的电势 B.带电微粒做匀速直线运动 C.微粒在A点时的动能大于在B点时的动能,在A点时的电势能小于在B点时的电势能 D.微粒在A点时的机械能与电势能之和等于在B点时的机械能与电势能之和 二、实验题(本题16分.将答案填写在答题纸的相应位置的横线上.) 13.用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为 mm 14.用螺旋测微器测量其直径如图,由图可知其直径为 m; 15.用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为 Ω. 16.有一个小灯泡上标有“4.8V 2W”字样,现在测定小灯泡在不同电压下的电功率,并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线.有下列器材可供选用: A.电压表V1(0~3V,内阻3kΩ) B.电压表V2(0~100V,内阻15kΩ) C.电流表A(0~0.6A,内阻约1Ω) D.定值电阻R1=3kΩ E.定值电阻R2=15kΩ F.滑动变阻器R(10Ω,2A) G.学生电源(直流6V,内阻不计) H.开关、导线若干 (1)为尽量减小实验误差,并要求小灯泡两端电压可从零到额定电压内任意变化,实验中所用电压表应选用 ,定值电阻应选用 (均用序号字母填写); (2)请在如图1的方框内画出满足实验要求的电路图; (3)利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是 ,如图2的四个图象中正确的是 . 三.本题5小题,共46分.请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位. 17.如图所示,真空中有相距为L=3.0m的A、B两点放置着等量同种正点电荷Q=3.0×10﹣6C,已知静电力常量k=9.0×109 N•m2/C2,求: (1)两点电荷间的库仑力大小; (2)现在A、B连线的中垂线上放一个不带电的导体棒,棒内有一点P(恰好落在中垂线上),且∠PAB=30°,当棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在棒内P点产生的场强E感的大小和方向. 18.在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路,当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V;当重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0A和12.0V.假设电表都是理想的,求: (1)这台电动机线圈的电阻r=? (2)这台电动机正常运转时的效率η=? 19.如图所示,通电直导线ab的质量为m、长为L,水平放置在倾角为θ的光滑斜面上,通以图示方向的电流,电流为I,要求导线ab静止在斜面上. (1)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为多大? (2)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度的大小、方向如何? 20.如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小为E(E小于). (1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功. (2)证明物块离开轨道落回水平面时的水平距离与场强大小E无关,且为一常量. 21.如图所示,在粗糙水平面内存在着2n个有理想边界的匀强电场区,物体与水平面间动摩擦因数为μ,水平向右的电场和竖直向上的电场相互间隔,电场宽度均为d.一个质量为m、带正电的电荷量为q的物体(看作质点),从第一个向右的电场区域的边缘由静止进入电场,则物体从开始运动到离开第2n个电场区域的过程中,重力加速度为g.求: (1)若每个电场区域场强大小均为E=,整个过程中电场力对物体所做总功? (2)若每个电场区域场强大小均为E=,求物体在水平向右电场区域中运动所需总时间? (3)若物体与水平面间动摩擦因数为μ=,第一电场区域场强的大小为E1,且E1=,之后每个电场区域场强大小均匀增大,且满足E2﹣E1=E3﹣E2=…=E2n﹣E2n﹣1.若物体恰好在第10个电场中做匀速直线运动,物体在第10个电场中运动速度? 2016-2017学年湖北省荆州市沙市中学高二(上)第三次双周练物理试卷(A卷) 参考答案与试题解析 一、选择题:(本题共12小题,每小题4分,共48分.1-8题单选题,9-12为多选题.) 1.关于磁感应强度B,下列说法中正确的是( ) A.根据定义式B=,磁场中某点的磁感应强度B与F成正比,与IL成反比 B.磁场中某点B的方向,跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致 C.在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时,该点B值大小为零 D.在磁场中磁感线越密集的地方,B值越大 【考点】磁感应强度. 【分析】磁感应强度B=是采用比值法定义的,B大小与F、IL无关,B由磁场本身决定,当电流方向与磁场方向不在同一直线上时,导体才受到磁场力作用,磁场力的方向与电流、磁场垂直. 【解答】解:A、磁感应强度B=是采用比值法定义的,B大小与F、IL无关,B由磁场本身决定,故A错误; B、根据左手定则,磁场中某点B的方向,跟该点处试探电流元所受磁场力方向垂直,故B错误; C、B大小与F、IL无关,B由磁场本身决定,故C错误. D、磁感线的疏密表示磁场的强弱,在磁场中磁感线越密集的地方磁感应强度越大,故D正确. 故选:D 2.一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3h,待机时间100h”,则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为( ) A.1.8W,5.4×10﹣2W B.3.6W,0.108W C.6.48×103W,1.94×102W D.0.6W,1.8×10﹣2W 【考点】电源的电动势和内阻. 【分析】由图中所提供的“3.6V,500mA•h”,根据功和电功率的有关知识,可求通话时消耗的功率和待机时消耗的功率. 【解答】解:由图中所提供的电池的容量为“3.6V,500mA•h”, 则通话时消耗的功率为P1==600mW=0.6W, 待机时消耗的功率为P2==18mW=1.8×10﹣2W. 故选:D. 3.两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示,P、Q为电场中两点,则( ) A.正电荷由P静止释放能运动到Q B.正电荷在P的加速度小于在Q的加速度 C.负电荷从P移动到Q,其间必有一点电势能为零 D.负电荷的电量大于正电荷的电量 【考点】电势差与电场强度的关系;电场线. 【分析】根据电场线的疏密判断场强的大小.根据电场线的方向判断电荷的正负.顺着电场线电势逐渐降低,由电场线的方向可判断电势的正负 【解答】解:A、正电荷在电场中受到的力沿该点的切线方向,故正电荷由P静止释放不能运动到Q,故A错误; B、电场线的疏密代表场强的大小,故EP>EQ,故正电荷在P的加速度大于在Q的加速度,故B错误; C、从P到Q的过程中,沿电场线方向电势降低,故在PQ间有一点电势为零点,故EP=qφ,故其间必有一点电势能为零,故C正确; D、电荷的带电量越多,周围的场强越强,电场线越密集,由图可知,正电荷周围电场线比负电荷周围的电场线密,故正电荷的电荷量大于负电荷,故D错误; 故选:C 4.如图所示,三根通电长直导线P、Q、R互相平行,通过正三角形的三个顶点,三条导线通入大小相等,方向垂直纸面向里的电流;通电直导线产生磁场的磁感应强度B=,I为通电导线的电流强度,r为距通电导线的垂直距离,k为常数;则R受到的磁场力的方向是( ) A.垂直于通电导线R,指向x轴正方向 B.垂直于通电导线R,指向x轴负方向 C.垂直于通电导线R,指向y轴负方向 D.垂直于通电导线R,指向y轴正方向 【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向;磁感应强度. 【分析】R所在处的磁场是由P与Q中的电流产生的,由安培定则判断出R处磁场的方向,再通过叠加原理明确合磁场的方向;然后由左手定则判断出R中电流所示安培力的方向. 【解答】解:由安培定则可知,通电指导线P、Q在R处产生的磁场方向水平向右,即沿x轴正方向,则R处的磁场方向沿x轴正方向; 由左手定则可知,通电直导线R所受安培力垂直于R指向y轴负方向.选项ABD错误,C正确. 故选:C. 5.如图所示,圆O在匀强电场中,场强方向与圆O所在平面平行,带正电的微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中,只在电场力作用下运动,从圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大,图中O是圆心,AB是圆的直径,AC是与AB成α角的弦,则匀强电场的方向为( ) A.沿AB方向 B.沿AC方向 C.沿BC方向 D.沿OC方向 【考点】等势面;电场线. 【分析】带正电的微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中,只在电场力作用下运动,从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大,根据动能定理知电场力做功最多,则AC在电场线方向上的距离最大. 【解答】解:仅在电场力作用下从A点进入,离开C点的动能最大,则C点是沿电场强度方向电势最低的点,所以电场力沿过OC的方向,由于带电微粒是带正电,故匀强电场的方向沿OC方向.故D正确,A、B、C错误. 故选:D. 6.我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道,当环中的电流是10mA时(设电子的速度是3×107m/s),在整个环中运行的电子数目为(电子电量e=1.6×10﹣19C)( ) A.5×1011 B.5×1010 C.1×102 D.1×104 【考点】电流、电压概念. 【分析】根据电子转一圈的时间,求出在该时间内通过圆形轨道某一横截面的电量,即为整个环中电子的电量.再除以一个电子的电流,即为整个环中电子的数目. 【解答】解:电子转一圈的时间. 整个环中电子的电量Q=It=10×10﹣3×8×10﹣6C=8×10﹣8C. 所以电子的数目n=.故A正确,B、C、D错误. 故选A. 7.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中u为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为( ) A.、 B.、 C.、 D.、 【考点】电源的电动势和内阻;测定电源的电动势和内阻. 【分析】电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.η===.所以电源的效率等于外电压与电动势之比.外电压和电动势可以从图象上读出. 【解答】解:电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.η===.E为电源的总电压(即电动势),在U﹣I图象中,纵轴截距表示电动势,根据图象可知Ua=、Ub=,则ηa=,ηb=.所以A、B、C错误,D正确. 故选D. 8.如图所示,在水平放置两平行金属板M、N之间的P点,固定有一个带电量为﹣q的点电荷,两金属板通过电阻R接到直流电源上,其中N板接地.( ) A.当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,两极板间的电场变强 B.当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,通过R的电流方向是向左的 C.当保持其它条件不变,而将M板向上移动到某处稳定后与移动前相比,p处点电荷的电势能变大 D.将电容器与电源断开,若M板向上移动到某处稳定后与移动前相比,p处点电荷的电势能变小 【考点】电容器的动态分析;电势能. 【分析】电容器和电源相连,两端的电势差不变,通过电容的变化,结合Q=CU得出电荷量的变化,通过电容器带电量的变化确定通过R的电流流向. 根据电容器两端电势差不变,结合电场强度的变化,得出pN间电势差的变化,从而确定p点电势的变化,得出p点电势能的变化. 【解答】解:A、当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,d增大,因U不变,根据E=,知两极板间的电场变小,故A错误; B、当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,d增大,根据C= 知,电容减小,根据Q=CU,U不变,则电荷量减小,则通过R的电流向右.故B错误. C、由于电容器两端的电势差不变,将M板向上移动,d增大,则电场强度减小,pN间的电势差减小,因为N点电势为零,知p点的电势减小,根据Ep=qφ,电荷为负电,则p点的电势能变大.故C正确, D、若将电容器与电源断开,当保持其它条件不变,而将M板向上移动的过程中,d增大,由于U不变,根据C=,U=,E=知,E=,可知,极板间的电场强度不变,由于P处位置不变,因此p处点电荷的电势能也不变,故D错误. 故选:C. 9.如图甲是某电场中的一条电场线,A、B是这条电场线上的两点,若将一负电荷从A点自由释放,负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示,比较A、B两点电势的高低和场强大小可知( ) A.φA>φB B.φA<φB C.EA>EB D.EA<EB 【考点】电势;电场线. 【分析】根据受力方向判断电场线方向,根据加速度的大小判断场强大小的变化. 【解答】解:负电荷从A释放(初速为0)后,能加速运动到B,说明负电荷受到的电场力方向是从A指向B,那么电场方向就是由B指向A,由于沿电场线方向电势逐渐降低,所以AB两点的电势关系是φA<φB. 负电荷从A运动到B的过程中,它的加速度是逐渐减小的(乙图中的“斜率”表示加速度),由牛顿第二定律知,负电荷从A到B时,受到的电场力是逐渐减小的,由 E=知,EA>EB.故BC正确. 故选BC 10.如图所示的电路,a、b、c为三个相同的灯泡,其电阻大于电源内阻,当变阻器R的滑片P向上移动时,下列判断中正确的是( ) A.a、b两灯变亮,c灯变暗 B.电源输出功率增大 C.电源的效率增大 D.b灯中电流变化值大于c灯中电流变化值 【考点】闭合电路的欧姆定律. 【分析】当变阻器的滑动触头P向上移动时,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律分析总电流的变化,即可知道a灯亮度的变化.由欧姆定律分析并联部分电压的变化,判断c灯亮度的变化.由通过c的电流与总电流的变化,分析通过b灯电流的变化,判断其亮度的变化.a、b、c三个灯泡的电阻都大于电源内阻,根据推论:外电阻等于电源的内阻时,电源的输出功率最大,分析电源的输出功率如何变化. 【解答】解:A、当变阻器的滑动触头P向上移动时,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,总电流I增大,a灯变亮.并联部分电压减小,c灯变暗.由总电流增大,而通过c灯的电流减小,可知通过b灯的电流增大,b灯变亮.故A正确. BC、A、B、C三个灯泡的电阻都大于电源内阻,外电路总电阻应大于电源的内阻.根据推论:外电阻等于电源的内阻时,电源的输出功率最大,则知,当变阻器的滑动触头P向上移动时,外电路总电阻减小,电源输出的电功率增大.电源的供电效率η==,外电阻减小,路端电压U减小,电源的供电效率减小.故B正确,C错误. D、由于Ia=Ib+Ic,Ia增大,Ic减小,Ib增大,则知,流过b灯的电流变化值大于流过c灯的电流变化值.故D正确. 故选:ABD. 11.如图所示的电路中,当电键k1和k3闭合、k2接a时,带电微粒使静止在平行板电容器两极板之间;若带电微粒向下运动,则下列操作正确的是( ) A.将k1断开 B.将k2掷在b C.将k2掷在c D.将k3断开 【考点】带电粒子在混合场中的运动;闭合电路的欧姆定律. 【分析】由电路图可知,当开关全闭合时,R2、R3串联后接入电源两端;R1及R4相当于导线,电容器两端的电压等于R2两端的电压;带电油滴受重力和电场力平衡,故电场力应向上,若使P向下运动,重力不变,故可知电场力的变化,由F=Eq可知场强E的变化,由U=Ed可得出电容器两端电压的变化,分析各开关断开后电路的变化可得出符合条件的选项. 【解答】解:A、断开K1,R1断路,电源断开,电容器放电,电压减小,粒子向下运动,故A正确; B、将k2掷在b时,电容器被断开,不会产生充放电现象,故粒子受力不变,油滴不会运动,故B错误; C、将k2掷在c时,电容器被短路,电容器放电,电压减小,粒子向下运动,故C正确; D、断开K3,电容器被断开,不会产生充放电现象,故粒子受力不变,油滴不会运动,故D错误; 故选:AC. 12.如图所示,在等势面沿竖直方向的匀强电场中,一带负电的微粒以一定初速射人电场,并沿直线AB运动,由此可知( ) A.电场中A点的电势低于B点的电势 B.带电微粒做匀速直线运动 C.微粒在A点时的动能大于在B点时的动能,在A点时的电势能小于在B点时的电势能 D.微粒在A点时的机械能与电势能之和等于在B点时的机械能与电势能之和 【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系;电势能. 【分析】解决本题的突破口是:电场力与重力共同作用,使其做直线运动,由力与运动的关系,可知,微粒做匀减速运动,同时注意电场线和等势线垂直,说明电场沿水平方向,从而确定了电场的方向,这样问题就解决了. 【解答】解:A、电场线和等势线垂直,所以电场沿水平方向,负电荷受到电场力与重力,使其沿着A到B直线运动,可知,电场力水平向左,故电场的方向水平向右.沿电场线电势降低,所以A点的电势高于B点的电势,故A错误. B、由上分析可知,受力方向与运动方向相反,故微粒做匀减速运动,故B错误; C、因粒子做减速运动,故粒子动能减小,电场力做负功,电势能增大,故微粒在A点时的动能大于在B点时的动能,在A点时的电势能小于在B点时的电势能,故C正确; D、从A到B过程中,由于只有重力和电场力做功,故动能、重力势能与电势能之和保持不变,因此A点时的机械能与电势能之和等于在B点时的动能与电势能之和,故D正确. 故选:CD 二、实验题(本题16分.将答案填写在答题纸的相应位置的横线上.) 13.用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为 50.15 mm 【考点】刻度尺、游标卡尺的使用. 【分析】游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读. 【解答】解:游标卡尺的主尺读数为50mm,游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐,游标读数为0.05×3mm=0.15mm, 所以最终读数为:主尺读数+游标尺读数为:50mm+0.15mm=50.15mm; 故答案为:50.15 14.用螺旋测微器测量其直径如图,由图可知其直径为 4.700×10﹣3 m; 【考点】螺旋测微器的使用. 【分析】螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读. 【解答】解:螺旋测微器的固定刻度读数为4.5mm,可动刻度读数为0.01×20.0mm=0.200mm, 所以最终读数为4.700mm=4.700×10﹣3m. 故答案为:4.700×10﹣3 15.用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为 220 Ω. 【考点】用多用电表测电阻. 【分析】欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数. 【解答】解:多用电表的电阻“×10”挡测电阻,由图示表盘可知,所测电阻阻值为22×10=220Ω; 故答案为:220. 16.有一个小灯泡上标有“4.8V 2W”字样,现在测定小灯泡在不同电压下的电功率,并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线.有下列器材可供选用: A.电压表V1(0~3V,内阻3kΩ) B.电压表V2(0~100V,内阻15kΩ) C.电流表A(0~0.6A,内阻约1Ω) D.定值电阻R1=3kΩ E.定值电阻R2=15kΩ F.滑动变阻器R(10Ω,2A) G.学生电源(直流6V,内阻不计) H.开关、导线若干 (1)为尽量减小实验误差,并要求小灯泡两端电压可从零到额定电压内任意变化,实验中所用电压表应选用 A ,定值电阻应选用 D (均用序号字母填写); (2)请在如图1的方框内画出满足实验要求的电路图; (3)利用上述实验电路图测出的电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是 UV=U ,如图2的四个图象中正确的是 C . 【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线. 【分析】(1)已知灯泡的额定电压,则根据串联电路的规律可得出电压表,根据实验的要求可以确定定值电阻的选取; (2)要求从零开始,则应采用分压接法,同时考虑灯泡内阻与电流表内阻的关系可以确定电流表的接法; (3)由功率公式可得出功率与电压之间的关系,从而由数学知识可以得出正确的图象. 【解答】解:(1)由题意可知,灯泡的额定电压为4.8V,而给出的电压表中有15V和3V两种,选用15V的电压则误差较大;而选用3V的电压表,则量程偏小,故可以串联一个电阻进行分压;由题意可知,选择3kΩ的电阻可以使量程扩大为2倍,故选用D即可;故可以选取3V的电压表和3kΩ的电阻串联充当电压表使用; (2)因题目中要求多测几组数据进行作图,故实验中选用分压接法,并且将R1与电压表串联充当电压表使用,电流表采用电流表外接法; 故原理图如右图所示; (3)电压表V1(0~3V.内阻3kΩ),定值电阻R1=3kΩ;选取3V的电压表和3kΩ的电阻串联充当电压表使用,使量程扩大为2倍, 所以电压表读数UV与此时小灯泡两端电压U的定量关系是UV=U. 由功率公式可得:P=;若R为定值的话,则P与U2应为一次方程;但因为灯泡电阻随温度的变化而变化,故功率随温度不再是线性关系,而是随着电压的增大,而使功率减小,故P与U2图象应为C; 故答案为;(1)A,D;(2)如图所示;(3)UV=U,C. 三.本题5小题,共46分.请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位. 17.如图所示,真空中有相距为L=3.0m的A、B两点放置着等量同种正点电荷Q=3.0×10﹣6C,已知静电力常量k=9.0×109 N•m2/C2,求: (1)两点电荷间的库仑力大小; (2)现在A、B连线的中垂线上放一个不带电的导体棒,棒内有一点P(恰好落在中垂线上),且∠PAB=30°,当棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在棒内P点产生的场强E感的大小和方向. 【考点】电场强度;库仑定律. 【分析】(1)根据库仑定律公式,即可求解; (2)棒达到静电平衡后,内部场强处处为零,则感应电荷在棒内P点产生的场强和两正电荷在P点产生场强的合场强大小相等,方向相反. 【解答】解:(1)根据库仑定律,A、B两点间的库仑力大小为: F= 代入数据得:F==9.0×10﹣3 N (2)由E=k 知,A、B处电荷+Q 在P点产生场强,大小都是: E1== 方向背离A或B,故P处外场强为: E外=2E1sin∠PAB= 方向过P背离O,由EP=E外+E感=0 得: E感=﹣E外=﹣=﹣9.0×103 N/C 负号表示方向由P指向O 答:(1)两点电荷间的库仑力大小9.0×10﹣3 N; (2)棒上感应电荷在棒内P点产生的场强E感的大小9.0×103 N/C,方向由P指向O. 18.在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路,当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V;当重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0A和12.0V.假设电表都是理想的,求: (1)这台电动机线圈的电阻r=? (2)这台电动机正常运转时的效率η=? 【考点】电功、电功率. 【分析】(1)当电动机停止工作时,电动机以看作纯电阻电路;由欧姆定律可求得其内阻; (2)当正常工作时,输出功率等于总功率减去内阻上消耗的热功率.再由效率公式可求得电动机的效率. 【解答】解:(1)当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时电动机停止工作,电动机内阻视为纯电阻, 则由欧姆定律可知其阻值为:r===2Ω. (2)当电动机正常工作时,电流表、电压表示数分别为2.0 A和12.0 V, 则电动机的总功率为:P总=U2I2=12.0×2.0 W=24.0 W, 线圈电阻的热功率为:P热=Ir=2.02×2 W=8.0 W, 得:P输出=P总﹣P热=24.0 W﹣8.0 W=16.0 W. 则电动机的效率为:η=×100%==67% 答:(1)电动机的线圈电阻为2Ω; (2)这台电动机正常运转时的效率为67%. 19.如图所示,通电直导线ab的质量为m、长为L,水平放置在倾角为θ的光滑斜面上,通以图示方向的电流,电流为I,要求导线ab静止在斜面上. (1)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为多大? (2)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度的大小、方向如何? 【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;安培力. 【分析】(1)将立体图转换为平面图,对导线进行受力分析,根据共点力力平衡求出安培力的大小,从而根据F=BIL求出磁感应强度的大小. (2)导线所受重力恒定,支持力的方向不变,根据三角形定则求出安培力的最小值,从而得出磁感应强度的最小值. 【解答】解:(1)若磁场方向竖直向上,从a向b观察,导线受力情况如图甲所示. 由平衡条件得: 在水平方向上:F﹣FNsinθ=0 在竖直方向上:mg﹣FNcosθ=0 其中F=BIL,联立以上各式可解得: B=. 答:磁感应强度为. (2)若要求磁感应强度最小,则一方面应使磁场方向与通电导线垂直,另一方面应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小. 如图乙所示,由力的矢量三角形讨论可知,当安培力方向与支持力垂直时,安培力最小,对应磁感应强度最小,设其值为Bmin,则: BminIL=mgsinθ,Bmin= 根据左手定则判定知,该磁场方向垂直于斜面向上. 答:磁感应强度的最小值为.方向垂直于斜面向上. 20.如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小为E(E小于). (1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功. (2)证明物块离开轨道落回水平面时的水平距离与场强大小E无关,且为一常量. 【考点】带电粒子在匀强电场中的运动;动能定理的应用. 【分析】(1)物块恰能通过圆弧最高点C,由重和电场力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出物块通过最高点C时的速度;物块在运动过程中,重力做负功,电场力做正功,摩擦力做负功,根据动能定理求解克服摩擦力做的功; (2)物块离开半圆形轨道后做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,由运动学公式即可证明. 【解答】解:(1)物块恰能通过圆弧最高点C,圆弧轨道此时与物块间无弹力作用,物块受到的重力和电场力提供向心力,则有:…① 解得:…② 物块在由A运动到C的过程中,设物块克服摩擦力做的功Wf,根据动能定理有:Eq•2R﹣Wf﹣mg•2R= ③ 解得:④ (2)物块离开半圆形轨道后做类平抛运动,设水平位移为s,则有: s=vct…⑤ 2R=…⑥ 由⑤⑥联立解得: s=2R…⑦ 因此,物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关,大小为2R. 答:(1)物块在运动过程中克服摩擦力做的功是 (3)证明见上. 21.如图所示,在粗糙水平面内存在着2n个有理想边界的匀强电场区,物体与水平面间动摩擦因数为μ,水平向右的电场和竖直向上的电场相互间隔,电场宽度均为d.一个质量为m、带正电的电荷量为q的物体(看作质点),从第一个向右的电场区域的边缘由静止进入电场,则物体从开始运动到离开第2n个电场区域的过程中,重力加速度为g.求: (1)若每个电场区域场强大小均为E=,整个过程中电场力对物体所做总功? (2)若每个电场区域场强大小均为E=,求物体在水平向右电场区域中运动所需总时间? (3)若物体与水平面间动摩擦因数为μ=,第一电场区域场强的大小为E1,且E1=,之后每个电场区域场强大小均匀增大,且满足E2﹣E1=E3﹣E2=…=E2n﹣E2n﹣1.若物体恰好在第10个电场中做匀速直线运动,物体在第10个电场中运动速度? 【考点】带电粒子在匀强电场中的运动;匀强电场中电势差和电场强度的关系. 【分析】(1)在1、3、5、…电场中运动时,电场力做功,而在2、4、6、…电场中运动时,电场力与位移垂直,不做功; (2)先根据动能定理列式求解末速度,再将粒子在水平向右运动过程中可看成连续向右做匀加速直线运动,根据动量定理列式求解加速时间; (3)对整个过程运用动能定理列式求解末速度即可. 【解答】解:(1)在竖直方向上电场中运动时,电场力不做功,水平向右电场中电场力做功,故电场力对物体所做的总功:W电=nEqd=nmgd; (2)若每个电场区域场强大小均为E=,在第1、3、5、…电场中做匀加速直线运动;在第2、4、6、…电场中做匀速直线运动; 根据动能定理,得:W电﹣Wf=mv2,即2nmgd﹣2nμmgd=mv2,解得:v=; 带电粒子在水平向右运动过程中可看成连续向右做匀加速直线运动, 根据动量定理,有:(q•﹣2μmg)t=2mv, 解得:t= (3)由题意可知第10个电场中电场力等于重力,故电场强度E10=, 电场变化中等差数列公差等于, 全过程,动能定理, qE1d+qE3d+…+qE9d﹣μ2mg•5d﹣(μ(2mg﹣qE2)d+μ(2mg﹣qE4)d+…μ(2mg﹣qE8)d)=•2mv2 解得:v=; 答:(1)若整个过程中电场力对物体所做总功为nmgd; (2)物体在水平向右电场区域中运动所需总时间为; (3)物体在第10个电场中运动速度为. 2016年12月6日查看更多