(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律 △U=W+Q=-4J (2分) 鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少,減少了4J (2分) (3)當(dāng)限壓閥受到的向上的壓力等于限壓閥的重力和大氣壓力的合力時,氣體將排出鍋外,鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再升高,壓強(qiáng)達(dá)最大,此時溫度最高。
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鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)為
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代入數(shù)據(jù)得
p=2.4×105 Pa (1分)
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此時水的沸點(diǎn) ℃
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【答案】(1) NA (2) 減少了4J (3)℃
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9.【解析】(1)以表內(nèi)氣體為研究對象,初狀態(tài)的壓強(qiáng)為,溫度為 T1=273+27=300K,設(shè)末狀態(tài)的壓強(qiáng)為p2,溫度為T2=273―21=252K,根據(jù)氣體狀態(tài)方程,有
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解得 如果手表的表盤玻璃是向內(nèi)爆裂的,則外界的大氣壓強(qiáng)至少為
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,大于山腳下的大氣壓強(qiáng)(即常溫下大氣壓強(qiáng)),這顯然是不可能的,所以可判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂的。
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(2)當(dāng)時外界的大氣壓強(qiáng)為:
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【答案】(1)手表的表盤玻璃是向外爆裂的 (2)
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10.【解析】(1)取活塞為研究對象,由受力平衡得 …………①
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(2)氣體對外做功 …………②
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由熱力學(xué)第一定律得 …………③
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解得 …………④ (3)設(shè)活塞回到原位置時,氣體的溫度為T2
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則 …………⑤
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由氣態(tài)方程 …………⑥
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解得 …………⑦
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【答案】 (1) (2)
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(3) 目錄 三、牛頓運(yùn)動定律 四、曲線運(yùn)動與萬有引力 五、機(jī)械能 六、動量 七、振動與波 八、熱學(xué) 九、電場 十、恒定電流 十一、磁場 十二、電磁感應(yīng) 十三、交變電流 電磁波 十五、原子物理 九、電場 預(yù)測2009年對電場考查選擇題和計算均有:選擇題主要檢測考生對重要概念的理解和基本規(guī)律的運(yùn)用.重點(diǎn)考查庫侖定律、電場、電場強(qiáng)度、電場線、勻強(qiáng)電場、電場強(qiáng)度的疊加、勻強(qiáng)電場中電勢差根電場強(qiáng)度的關(guān)系、電容器的電容等基本概念、基本規(guī)律的綜合運(yùn)用; 計算題仍是以高分值高難度形式出現(xiàn),重點(diǎn)是考查電場力、電勢能、電勢差、電勢等概念與力學(xué)綜合。
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互動:本考點(diǎn)內(nèi)容是歷年高考試題中的重點(diǎn)之一.查的內(nèi)容主要集中在兩個方面:一是有關(guān)對電場本身的認(rèn)識,即電場、電場強(qiáng)度、電勢、電勢差、電勢能、電場線、等勢面;二是電場知識的應(yīng)用,即帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動、電容器等.電場強(qiáng)度、電勢差等基本知識的考查一般以選擇題、填空題的形式出現(xiàn);對于電場中導(dǎo)體和電容器的考查,常以小綜合題型出現(xiàn).帶電粒子在電場中運(yùn)動一類問題,是高考中考查的重點(diǎn)內(nèi)容之一.其次在力、電綜合試題中,多把電場與牛頓運(yùn)動定律,動能定理,功能關(guān)系,運(yùn)動學(xué)知識,電路知識等巧妙地綜合起來,考查學(xué)生對這些基本知識、基本規(guī)律的理解和掌握的情況,應(yīng)用基本知識分析、解決實際問題的能力?v觀這類題目,所涉及的情景基本相同(無外乎是帶電粒子在電場中平衡、加速或偏轉(zhuǎn)),但命題者往往擬定不同的題設(shè)條件,多角度提出問題,多層次考查知識和能力. 1.(山東省濟(jì)寧市2009屆高三教學(xué)質(zhì)量檢測卷.物理。5)如圖11所示,福娃歡歡帶正電,福娃貝貝帶負(fù)電,用導(dǎo)體棒連結(jié)的瞬間,就一系列問題兩人發(fā)生爭執(zhí),你認(rèn)為下列說法不正確的是( ) A.福娃歡歡說,電流計指針偏轉(zhuǎn),有瞬時電流 B.福娃貝貝說,電流計指針不偏轉(zhuǎn),無電流 C.福娃歡歡說,最終我們是等勢體 D.福娃貝貝說,最終導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度等于零
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2.(江蘇揚(yáng)州市2009屆調(diào)研試卷.物理。7)如圖12所示勻強(qiáng)電場E的區(qū)域內(nèi),在O點(diǎn)處放置一點(diǎn)電荷+Q,a、b、c、d、e、f為以O(shè)點(diǎn)為球心的球面上的點(diǎn),aecf平面與電場平行,bedf平面與電場垂直,則下列說法中正確的是(D) A.b、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同 B.a(chǎn)點(diǎn)的電勢等于f點(diǎn)的電勢 C.點(diǎn)電荷+q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動時,電場力一定做功 D.將點(diǎn)電荷+q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動,從球面上a點(diǎn)移 圖12 動到c點(diǎn)的電勢能變化量一
定最大
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3.(山東省煙臺市2008―2009學(xué)年度高三第一學(xué)期學(xué)段檢測卷.物理.7)圖13是某同學(xué)設(shè)計的電容式速度傳感器原理圖,其中上板為固定極板,下板為待測物體,在兩極板間電壓恒定的條件下,極板上所帶電量Q將隨待測物體的上下運(yùn)動而變化,若Q隨時間t的變化關(guān)系為Q=(a、b為大于零的常數(shù)),其圖象如題圖14所示,那么
圖13
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圖15、圖16中反映極板間場強(qiáng)大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是( )
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圖14
圖15
圖16
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A.①和③
B.①和④
C.②和③
D.②和④
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4.(2009年廣東省廣州市高三年級調(diào)研測試卷.物理.12)空氣中的負(fù)離子對人的健康極為有益。人工產(chǎn)生負(fù)氧離子的方法最常用的是電暈放電法。如圖17所示,一排針狀負(fù)極和環(huán)形正極之間加上直流高電壓,電壓達(dá)5000V左右,使空氣發(fā)生電離,從而產(chǎn)生負(fù)氧離子排出,使空氣清新化,針狀負(fù)極與環(huán)形正極間距為5mm,且視為勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E,電場對負(fù)氧離子的作用力為F,則 ( )
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A.E=103V/m,F(xiàn)=1.6×10-16N
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B.E=106
V/m,F(xiàn)=1.6×10-16N
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C.E=103
V/m,F(xiàn)=1.6×10-13N
圖17
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D.E=106
V/m,F(xiàn)=1.6×10-13N
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5.(山東省萊州一中2009屆高三上學(xué)期期中考試卷.物理.7) 如圖18所示,在一點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中有一條直線MN,,直線上有a、b兩點(diǎn),下列說法中正確的是( )
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A.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向一定相同 B.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小一定相等 C.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢一定不同 D.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢有可能相同
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6.(湖南長沙二中2009屆高三第一次質(zhì)量檢測試卷.物理.14)如圖19所示,兩塊平行金屬板A、B彼此平行放置,板間距離為d,兩板分別帶有等量異種電荷,且A板帶正電,兩板中間有一帶負(fù)電的油滴P,當(dāng)兩板水平放置時,油滴恰好平衡,若把兩板傾斜60°,把油滴從P靜止釋放,油滴可以打在金屬板上,問:(1)油滴將打在哪塊金屬板上? (2)油滴打在金屬板上的速率是多少?
圖19
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7.(江蘇鹽城市高三第二次調(diào)研卷.物理.16)帶等量異種電荷的兩平行金屬板相距L,板長H,豎直放置,x軸從極板中點(diǎn)O通過,如圖20所示。板間勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為E,且?guī)д姷臉O板接地。將一質(zhì)量為m、電量為+q的粒子(重力不計)從坐標(biāo)為x0處釋放。 (1)試從牛頓第二定律出發(fā),證明該帶電粒子在極板間運(yùn)動的過程中,電勢能與動能總和保持不變。 (2)為使該粒子從負(fù)極板上方邊緣的P點(diǎn)射出,須在x0處使該粒子獲得豎直向上的初速度v0為多大?
圖20
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8.(廣東省中山一中2008―2009學(xué)年第一學(xué)期高三第一次統(tǒng)測卷.物理.18)電子所帶電荷量最早是由美國科學(xué)家密立根通過油滴實驗測出的.油滴實驗的原理如圖21所示,兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接,上、下板分別帶正、負(fù)電荷.油滴從噴霧器噴出后,由于摩擦而帶電,油滴進(jìn)入上板中央小孔后落到勻強(qiáng)電場中,通過顯微鏡可以
圖21 觀察到油滴的運(yùn)動情況.兩金屬板間的距離為d,忽略空氣對油滴的浮力和阻力. (1)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電勢差U,當(dāng)u=U0時,使得某個質(zhì)量 為ml的油滴恰好做勻速運(yùn)動.該油滴所帶電荷量q為多少? (2)若油滴進(jìn)入電場時的速度可以忽略,當(dāng)兩金屬板間的電勢差u=U時,觀察到某個質(zhì)量為m2的油滴進(jìn)入電場后做勻加速運(yùn)動,經(jīng)過時間t運(yùn)動到下極板,求此油滴所帶電荷量Q.
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9.(2009年廣東省廣州市高三年級調(diào)研測試.物理.17)絕緣細(xì)繩的一端固定在天花板上,另一端連接著一個帶負(fù)電的電量為q、質(zhì)量為m的小球,當(dāng)空間建立水平方向的勻強(qiáng)電場后,繩穩(wěn)定處于與豎直方向成θ=600角的位置,如圖22所示。(1)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E;(2)若細(xì)繩長為L,讓小球從θ=300的A點(diǎn)釋放,王明同學(xué)求解小球運(yùn)動至某點(diǎn)的速度的過程如
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下:據(jù)動能定理 -mgL(1―cos300)+qELsin300= 得:
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圖22 你認(rèn)為王明同學(xué)求的是最低點(diǎn)O還是θ=600的平衡位置處的速度, 正確嗎?請詳細(xì)說明理由或求解過程。
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10.(山東省濟(jì)南一中2009屆高三上學(xué)期期中考試卷.物理.17)如圖23所示,A、B為兩塊平行金屬板,A板帶正電、B板帶負(fù)電。兩板之間存在著勻強(qiáng)電場,兩板間距為d、電勢差為U,在B板上開有兩個間距為L的小孔。C、D為兩塊同心半圓形金屬板,圓心都在貼近B板的O’處,C帶正電、D帶負(fù)電。兩板間的距離很近,兩板末端的中心線正對著B板上的小孔,兩板間的電場強(qiáng)度可認(rèn)為大小處處相等,方向都指向O’。半圓形金屬板兩端與B板的間隙可忽略不計,F(xiàn)從正對B板小孔緊靠A板的O處由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電量為q的帶正電微粒(微粒的重力不計),問: 圖23 ⑴微粒穿過B板小孔時的速度多大; ⑵為了使微粒能在CD板間運(yùn)動而不碰板,CD板間的電場強(qiáng)度大小應(yīng)滿足什么條件; ⑶從釋放微粒開始,經(jīng)過多長時間微粒會通過半圓形金屬板間的最低點(diǎn)P點(diǎn)?
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11.(江蘇2009屆海安如皋高三物理期中聯(lián)考卷.物理.18)如圖24所示,水平放置的平行板電容器,原來兩板不帶電,上極板接地,它的極板長L = 0.1m,兩板間距離
d = 0.4 cm,有一束相同的帶電微粒以相同的初速度先后從兩板中央平行極板射入,由于重力作用微粒能落到下板上,微粒所帶電荷立即轉(zhuǎn)移到下極板且均勻分布在下極板上.設(shè)前一微粒落到下極板上時后一微粒才能開始射入兩極板間。已知微粒質(zhì)量為
m = 2×10-6kg,電量q = 1×10-8 C,電容器電容為C =10-6 F,取.求:
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(1)為使第一個微粒的落點(diǎn)范圍能在下板中點(diǎn)到緊靠邊緣的B點(diǎn)之內(nèi),求微粒入射的初速度v0的取值范圍;
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(2)若帶電微粒以第一問中初速度的最小值入射,則 最多能有多少個帶電微粒落到下極板上? 圖
24 答案:
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1.【解析】帶正電荷的福娃歡歡的電勢高于帶負(fù)電荷的福娃貝貝,用導(dǎo)體棒連結(jié)的瞬間,電流表指針偏轉(zhuǎn),有瞬時電流 ,最終達(dá)到靜電平衡,成為是等勢體,導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度等于零。 【答案】AC
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2.【解析】b、d兩點(diǎn)的合場強(qiáng)方向不同,所以選項A錯;a點(diǎn)的電勢高于f點(diǎn)的電勢,選項B錯;若在b、d、e、f上移動電場力不做功,選項C錯,將點(diǎn)電荷+q從球面上a點(diǎn)移動到c點(diǎn)的電場力做功最大,所以電勢能變化量一定最大,故選項D對. 【答案】D
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3.【解析】由題意可知: 所以E的變化規(guī)律與Q的變化規(guī)律相似,所以E的圖象為②,由k, 所以d=t+a=vt+a,所以是勻速移動,所以速度圖象為③,綜上所述C正確。 【答案】C
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4.【解析】由公式和得,D選項正確。 【答案】D
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5.【解析】因不知道點(diǎn)電荷的位置,所以無法確定a、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向,如點(diǎn)電荷在a、b兩點(diǎn)之間時,兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向就不相同,A錯誤;若點(diǎn)電荷不在a、b兩點(diǎn)間的中間位置,a、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小就一定不相等,B錯誤;若點(diǎn)電荷在a、b兩點(diǎn)間的中間位置,a、b兩點(diǎn)就在同一等勢面上,C錯誤,D正確。 【答案】D
試題詳情
6.【解析】(1)將打在A板上。 (2)水平放置有Eq=mg。
試題詳情
把重力分解為平行電場方向和垂直電場方向,則沿電場方向的加速度為:a=g/2,打到板上的時間為: 油滴受到的合力為mg,所以加速度為g,達(dá)到板上速度的大小為: m.dads4merica.com
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【答案】(1) 將打在A板上 (2)
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【答案】
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8.【解析】(1)油滴勻速下落過程中受到的電場力和重力平衡,可見所帶電荷為負(fù)電荷,即,得
(2)油滴加速下落,若油滴帶負(fù)電,電荷量為Q1,則油滴所受到的電場力方向向上,設(shè)此時的加速度大小為a1,由牛頓第二定律得
試題詳情
得.
若油滴帶正電,電荷量為Q2,則油滴所受到的電場力方向向下,設(shè)此時的加速度大小為a2,由牛頓第二定律得
試題詳情
即。
試題詳情
【答案】(1) (2)
試題詳情
9.【解析】(1)小球在θ=600角處處于平衡,則Eq=mgtanθ
試題詳情
得
方向水平向左
(2)王明同學(xué)的求解不正確
因為小球在θ=600處處于平衡,因此小球從θ=300的A點(diǎn)釋放,它不會往A點(diǎn)的左邊運(yùn)動,而是以θ=600處為中心、以A點(diǎn)為端點(diǎn)來回擺動,即小球不會運(yùn)動至最低點(diǎn)O
王明同學(xué)的求解實際上也不是小球運(yùn)動到θ=600的平衡位置處的速度。 平衡位置處的速度的正確求解應(yīng)該是:據(jù)動能定理有
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試題詳情
聯(lián)解得
試題詳情
【答案】(1) (2)
試題詳情
10.【解析】(1)設(shè)微粒穿過B板小孔時的速度為v,根據(jù)動能定理,有
試題詳情
解得
(2)微粒進(jìn)入半圓形金屬板后,電場力提供向心力,有
試題詳情
聯(lián)立⑴、⑵,得 (3)微粒從釋放開始經(jīng)t1射出B板的小孔,則
試題詳情
設(shè)微粒在半圓形金屬板間運(yùn)動經(jīng)過t2第一次到達(dá)最低點(diǎn)P點(diǎn),則
試題詳情
試題詳情
所以從釋放微粒開始,經(jīng)過微粒第一次到達(dá)P點(diǎn)
試題詳情
根據(jù)運(yùn)動的對稱性,易知再經(jīng)過微粒再一次經(jīng)過P點(diǎn)
試題詳情
所以經(jīng)過時間,微粒經(jīng)過P點(diǎn)。
試題詳情
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11.【解析】(1)若第1個粒子落到O點(diǎn),由=v01t1
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=gt12 (1分) 得v01=2.5 m/s
試題詳情
若落到B點(diǎn),由L=v02t1,=gt22得v02=5 m/s
試題詳情
故2.5 m/s<v0<5 m/s (2)由L=v01t 得t=4×10-2 s
試題詳情
由=at2 得a=2.5 m/s2
試題詳情
由mg-qE=ma,E= 得Q=6×10-6 C 所以=600個
試題詳情
【答案】(1)2.5 m/s<v0<5 m/s (2)600個
十、恒定電流 互動:本考點(diǎn)高考主要考查以"電路"為核心的三部分內(nèi)容:一是以部分電路的歐姆定律為中心,考查直流電路的基本概念、伏安法測電阻、電功和電熱等問題;二是以閉合電路的歐姆定律為中心,考查電源的作用、閉合電路的功率分配和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系、電路的路端電壓與電源電動勢和內(nèi)陰天的關(guān)系;三是以電路中的電工儀表的使用為中心,考查電學(xué)實驗中儀器的選取、電表的讀數(shù)、實物連接、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等問題.尤其是電學(xué)知識聯(lián)系實際的問題和探究實驗問題是近幾年高考考查的熱點(diǎn). 預(yù)測2009年高考對本考點(diǎn)知識的考查,多是通過對電路的分析計算、對電壓、電流、電阻等物理量的測量,以考查學(xué)生對基本概念、基本定律的理解和掌握。尤其動態(tài)直流電路的分析,非純電阻電路的分析與計算,穩(wěn)態(tài)、動態(tài)阻容電路的分析與計算,故障電路的分析與判斷,非線性電路的分析與求解,是今高考命題的熱點(diǎn)。同時要關(guān)注恒定電流中聯(lián)系實際、聯(lián)系現(xiàn)代科技的問題;電學(xué)實驗除掌握伏安法測電阻、測電源有電動勢和內(nèi)阻等基礎(chǔ)實驗外,要特別注意體現(xiàn)課改理念,考查基本實驗方法、過程和技能的探究實驗問題.
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1.(山東濟(jì)南市2009屆月考卷.物理.7)如圖12左所示是一火警報警器的部分電路示意圖,其中R2為半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器,其電阻R2隨溫度t變化的圖線如圖12右所示。電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,顯示器的電流I和報警器兩端的電壓U的變化情況是( ) A.I變大,U變大 B.I變大,U變小
試題詳情
C.I變小,U變大 D.I變小,U變小
圖12
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2.(山東德州市2009屆質(zhì)量檢測卷.物理.6)日常生活用的電吹風(fēng)中有電動機(jī)和電熱絲,電動機(jī)帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動,電熱絲給空氣加熱,得到熱風(fēng)可將頭發(fā)吹干。沒電動機(jī)線圈的電阻為R1,它與電熱絲的電阻R2相串聯(lián),接到直流電源上,電吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U,通過的電流為I,消耗的電功率為P,則以下選項正確的是( ) A.IU?P B.IU=P C.P? I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)
試題詳情
3.(廣東省中山一中2008―2009學(xué)年第一學(xué)期高三第一次統(tǒng)測試卷.物理.9)如圖13所示電路中,將三個同樣規(guī)格的燈泡接入電路中,當(dāng)將滑動變阻器上的滑動頭從開始的中點(diǎn)位置向右移動時,三個燈泡消耗功率的變化情況是( ) A.L1減小 B.L2增大 C.L2減小 D.L3增大
圖13
試題詳情
4.(海南省海南中學(xué)2009屆高三月考卷.物理.10)如圖14所示的電路,將兩個相同的電流表分別改裝成A1(0―3A)和A2(0―0.6A)的電流表,把兩個電流表并聯(lián)接入電路中測量電流強(qiáng)度,則下列說法正確的是( ) A.A1的指針半偏時,A2的指針也半偏 B.A1的指針還沒半偏時,A2的指針已經(jīng)半偏
試題詳情
C.A1的讀數(shù)為1A時,A2的讀數(shù)為0.6A
試題詳情
D.A1的讀數(shù)為1A時,干路的電流I為1.2A
圖14
試題詳情
5.(江蘇省啟東中學(xué)2008―2009學(xué)年度第一學(xué)期月考卷.物理.3)如圖15所示,某自動控制車間的技術(shù)人員設(shè)計了一個簡單的報警器電路圖,滿足下列哪個條件,該報警器將發(fā)出報警聲( )
試題詳情
A.S1斷開,S2閉合 B.S1閉合,S2斷開 C.S1、S2都斷開
D.S1、S2都閉合
圖15
試題詳情
6.(廣東僑中高三第二次月考卷.物理.12)如圖19所示,電路中的電阻R2是光敏電阻,其它電阻的阻值不變。 已知不受光照時,電阻R1∶R2∶R3∶R4=1∶2∶3∶4,電路兩端的電壓U恒定不變,且左端接電源的正極。若用光照射光敏電阻R2,且逐漸增強(qiáng)照射光的強(qiáng)度至某一值,在此過程中電容器C所帶的電荷量的變化情況可能是___________,也可能是______________________。
試題詳情
7.(2009屆江蘇鹽城市高三摸底試題著卷.物理.10) (1)圖20為一正在測量中的多用電表表盤。 ①如果是用×10Ω擋測量電阻,則讀數(shù)為______Ω。 ②如果是用直流10mA擋測量電流,則讀數(shù)為 _____mA。
圖17
試題詳情
(2)現(xiàn)有一阻值已知的定值電阻、兩個開關(guān)、若干根導(dǎo)線和一個電壓表,要求設(shè)計一個能測定某電源內(nèi)阻的實驗電路。(已知電壓表內(nèi)阻很大,電源內(nèi)阻與定值電阻相差不大),畫出實驗電路圖。
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8.(海南省民族中學(xué)2009屆高三上學(xué)期月考卷.物理.15)用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200Ω),實驗室提供如下器材:
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電池組E 電動勢3V,內(nèi)阻不計 電流表A1 量程0―10mA,內(nèi)阻約為40Ω-60Ω 電流表A2
量程0―500μA,內(nèi)阻為1kΩ 滑動變阻器R1,阻值范圍0―20Ω,額定電流2A 電阻箱R2,阻值范圍0―9999Ω,額定電流1A 電鍵S、導(dǎo)線若干 要求實驗中應(yīng)盡可能準(zhǔn)確的測量Rx的阻值,請回答下面問題: 圖18 上述器材中缺少電壓表,需選一只電流表將它改裝成電壓表進(jìn)行測量, 請在圖18方框中畫出測量Rx阻值的電路圖,并在圖中表明器材代號; ② 實驗中將電阻箱R2的阻值調(diào)到4000Ω,再調(diào)節(jié)滑動變阻器R1,兩表的示數(shù)如圖19所示,可讀出電流表A1的示數(shù)是________mA,電流表A2的示數(shù)是_______μA,測得待測電阻Rx的阻值是__________。
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9.(江蘇南通市2009屆基礎(chǔ)調(diào)研測試卷.物理.14)用電動勢為1.5V、內(nèi)阻為1.0Ω的干電池5節(jié)串聯(lián),給一個“6.0V 0.6W”的用電器供電. (1)求該用電器的額定電流; (2)若要使該用電器在額定電壓下工作,電路中還需要串聯(lián)一個阻值多大的電阻? (提示:串聯(lián)電池組的電動勢等于各個電池的電動勢之和;串聯(lián)電池組的內(nèi)阻等于各個電池內(nèi)阻之和.)
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10.(江蘇如皋市2009屆高三一輪復(fù)習(xí)卷.物理.12)如圖20所示,電源電動勢E=6V,電源內(nèi)阻不計.定值電阻R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ. ⑴ 若在ab之間接一個C=100μF的電容器,閉合開關(guān)S, 電路穩(wěn)定后,求電容器上所帶的電量;
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⑵ 若在ab之間接一個內(nèi)阻RV = 4.8kΩ的電壓表,求電壓表的示數(shù).
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11.(海南省海南中學(xué)2009屆高三第四次月考卷.物理.18)圖21中電源電動勢E=12V,內(nèi)電阻r=0.5Ω.將一盞額定電壓為8V,額定功率為16W的燈泡與一只線圈電阻為0.5Ω的直流電動機(jī)并聯(lián)后和電源相連,燈泡剛好正常發(fā)光,通電100min問: (1)電源提供的能量是多少? (2)電流對燈泡和電動機(jī)所做的功各是多少?
圖21 (3)燈絲和電動機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量各是多少? (4)電動機(jī)的效率為多少?
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(1)滑動變阻器的最大阻值
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(2)當(dāng)觸頭滑動到最下端時,求電源的總功率及輸出功率。 圖22 答案:
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1.【解析】當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時, 溫度升高,R2電阻減小,總電流變大,R1上電壓變大,R3電壓變小,故電流表示數(shù)I變。宦范穗妷篣變小。故D正確。 【答案】D
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2.【解析】由電功率的定義式得IU=P,所以選項B正確;因電吹風(fēng)中有電動機(jī),有一部公電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以選項C也正確。 【答案】BC
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3.【解析】當(dāng)滑動變阻器上的滑動頭從開始的中點(diǎn)位置向右移動時,總電阻減小,總電流增大,所以選項D正確;L1所在支路電阻增大,電流減小,所以選項A對;同理選項D也正確 【答案】ABD
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4.【解析】因為A1(0―3A)和A2(0―0.6A)是由兩個相同電流表改裝而來的,只不過是它們并聯(lián)的電阻不同,電壓相等,所以通過它們的電流也相同,所以選項A正確;A1的讀數(shù)為1A時,A2的讀數(shù)為0.2A,所以通過干路的電流I為1.2A,故選項D正確。 【答案】AD
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5.【解析】當(dāng) S1閉合,S2斷開,該報警器將發(fā)出警報聲,所以選項B正確 【答案】B
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6.【解析】在直流電路中電容相當(dāng)于斷路,R1與R2串聯(lián),R3與R4串聯(lián),兩部分再并聯(lián)。電路中在R1、R2上的電壓降與在R3、R4上的電壓降相等,即U1+U2=U3+U4,且U1∶U2=R1∶R2,U3∶U4=R3∶R4,所以不用光照射時電容器上極板的電勢高于下極板的電勢。當(dāng)用光照射時,光敏電阻R2的阻值減小,此時電容器上極板的電勢可能仍高于下極板的電勢,但電勢差減小,所以,電容C的電荷量可能會減小。隨照射光的強(qiáng)度的增加,當(dāng)光敏電阻的阻值減小到一定值后,電勢差減小到零。照射光再增強(qiáng)時電容器下極板的電勢將高于上極板,此時電容器上極板先帶正電,后來帶負(fù)電。即電容器上的電荷先被中和,后再充電,電容C的電荷量的變化情況也可能是先減小后增大。 【答案】減;先減小后增大
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7.【解析】(1)歐姆檔在最上面的一排數(shù)據(jù)讀取,讀數(shù)為22×10Ω=220Ω;電流檔測量讀取中間的三排數(shù)據(jù)的最底下一排數(shù)據(jù),讀數(shù)為3.9mA;
(2)設(shè)計電路如圖所示
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【答案】 (1)1220Ω 23.9 mA
(2)見圖
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8.【解析】(1)電路如圖所示 電流表改裝成電壓表,
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串聯(lián)電阻(電阻箱)可以完成。由于電流的表A1的內(nèi) 阻相對待測電阻Rx很小,且大小不確定,采用電流表 外接法;瑒幼冏杵鱎1的最大阻值很小,電壓的調(diào) 節(jié)能力有限,采用分壓式接法。
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由圖可知,電流表A1的示數(shù)是6.4mA ,電流表 A2的示數(shù)是240μA。
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測得待測電阻=195Ω。 【答案】(1)串聯(lián)電阻(電阻箱)可以完成;(2)見圖24 (3)195Ω
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9.【解析】(1)額定電流 解得
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【答案】(1) (2)R=10Ω
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10.【解析】⑴設(shè)電容器上的電壓為Uc.
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電容器的帶電量 解得: Q=4×10-4C
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⑵設(shè)電壓表與R2并聯(lián)后電阻為R并
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則電壓表上的電壓為: 解得:=3V
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【答案】(1)Q=4×10-4C (2)=3V
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11.【解析】(1)燈泡兩端電壓等于電源端電壓,且U=ε-Ir,則總電流I=8A,
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電源提供的能量:E=Iεt=8×12×100×60=5.76×105J.
(2)通過燈泡的電流I1=16/8=2A,電流對燈泡所做的功
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W1=Pt=16×100×60=0.96×105J 通過電動機(jī)的電流I2=8-2=6A,
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電流對電動機(jī)所做的功W2= I2Ut=6×8×600=2.88×105J
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(3)燈絲產(chǎn)生的熱量Q1=W1=0.96×105J,
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電動機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量Q2=I22r’t=62×0.5×600=0.108×105J
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(4)電動機(jī)的效率:η=%=96.3%
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【答案】(1)5.76×105J (2)2.88×105J (3)0.108×105J (4)96.3%
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(2)電源電動勢為:
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故電源的總功率為:
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輸出功率為:
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【答案】(1)
(2), 十一、磁場 歷年高考對本考點(diǎn)知識的考查覆蓋面大,幾乎每個知識點(diǎn)都考查到。特別是左手定則的運(yùn)用和帶電粒子在磁場中的運(yùn)動更是兩個命題頻率最高的知識點(diǎn).帶電粒子在磁場中的運(yùn)動考題一般運(yùn)動情景復(fù)雜、綜合性強(qiáng),多以把場的性質(zhì)、運(yùn)動學(xué)規(guī)律、牛頓運(yùn)動定律、功能關(guān)系及交變電流等有機(jī)結(jié)合的計算題出現(xiàn),難度中等偏上,對考生的空間想象能力、物理過程和運(yùn)動規(guī)律的綜合分析能力及用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的能力要求較高。從近兩年高考看,涉及本考點(diǎn)的命題常以構(gòu)思新穎、高難度的壓軸題形式出現(xiàn),在復(fù)習(xí)中要高度重視。特別是帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題在歷年高考中出現(xiàn)頻率高,難度大,經(jīng)常通過變換過程情景、翻新陳題面貌、突出動態(tài)變化的手法,結(jié)合社會、生產(chǎn)、科技實際來著重考查綜合分析能力、知識遷移和創(chuàng)新應(yīng)用能力。情景新穎、數(shù)理結(jié)合、聯(lián)系實際將是本考點(diǎn)今年高考命題的特點(diǎn)。 預(yù)測2009年高考本考點(diǎn)還會以選項題和計算題兩種形式出現(xiàn),若是選項題一般考查對磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、安培力和洛侖茲力這些概念的理解,以及安培定則和左手定則的運(yùn)用;若是計算題主要考查安培力大小的計算,以及帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力和帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動的分析判斷和計算,尤其是帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動問題對學(xué)生的空間想象能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力有較高的要求,仍是本考點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容,有可能成為試卷的壓軸題。由于本考點(diǎn)知識與現(xiàn)代科技密切相關(guān),在近代物理實驗中有重大意義,因此考題還可能以科學(xué)技術(shù)的具體問題為背景,考查學(xué)生運(yùn)用知識解決實際問題的能力和建模能力.
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1.(河北省衡水中學(xué)2009屆高三上學(xué)期第四次調(diào)研考卷.物理.11)如圖12所示,三根通電長直導(dǎo)線P、Q、R互相平行,通過正三角形的三個頂點(diǎn),三條導(dǎo)線通入大小相等,方向垂直紙面向高考資源網(wǎng)版權(quán)所有里的電流;通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=KI/r,I為通電導(dǎo)線的電流強(qiáng)度,r為距通電導(dǎo)線的垂直距離,K為常數(shù);則R受到的磁場力的方向是( )
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A 垂直R,指向y軸負(fù)方向 B垂直R,指向y軸正方向 C垂直R,指向x軸正方向 D垂直R,指向x軸負(fù)方向
圖12
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2.(南京市2009年高三總復(fù)習(xí)試卷.物理.9)電視顯像管上的圖像是電子束打在熒光屏的熒光點(diǎn)上產(chǎn)生的。為了獲得清晰的圖像電子束應(yīng)該準(zhǔn)確地打在相應(yīng)的熒光點(diǎn)上。電子束飛行過程中受到地磁場的作用,會發(fā)生我們所不希望的偏轉(zhuǎn)。關(guān)于從電子槍射出后自西向東飛向熒光屏的過程中電子由于受到地磁場的作用的運(yùn)動情況(重力不計)正確的是 A.電子受到一個與速度方向垂直的恒力
B.電子在豎直平面內(nèi)做勻變速曲線運(yùn)動 C.電子向熒光屏運(yùn)動的過程中速率不發(fā)生改變 D.電子在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動軌跡是圓周
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3.(廣東惠州市2009屆高三第三次調(diào)研考試卷.物理.9)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù).它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能.如圖13是它的示意圖。平行金屬板A、B之間有一個很強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大世正、負(fù)帶電粒子)垂直于 B的方向噴入磁場,每個離子的速度為v,電荷量大小為q,A、B兩扳間距為d,穩(wěn)定時下列說法中正確的是( )
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A圖中A板是電源的正極
B圖中B板是電源的正極
C電源的電動勢為Bvd D.電源的電動勢為Bvq 圖13
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4.(2009年蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市調(diào)考卷.物理.7)某制藥廠的污水處理站的管道中安裝了如圖14所示的流量計,該裝置由絕緣材料制成,長、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開口,在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,在前后兩個面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極,當(dāng)含有大量正負(fù)離子(其重力不計)的污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時,利用電壓表所顯示的兩個電極間的電壓U,就可測出污水流量Q(單位時間內(nèi)流出的污水體積).則下列說法正確的是( )
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A.后表面的電勢一定高于前表面的電勢,與正負(fù)哪種離子多少無關(guān) B.若污水中正負(fù)離子數(shù)相同,則前后表面的電勢差為零 C.流量Q越大,兩個電極間的電壓U越大
圖14 D.污水中離子數(shù)越多,兩個電極間的電壓U越大
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5.(江蘇溫州市十校聯(lián)合體2009屆期中聯(lián)考卷.物理.7)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場,使粒子在通過狹縫時都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中,如圖15所示,要增大帶電粒子射出時的動能,則下列說法中正確的是( )
圖15 A.增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B.增大勻強(qiáng)電場間的加速電壓 C.增大D形金屬盒的半徑 D.減小狹縫間的距離
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6.(海南省民族中學(xué)2009屆高三上學(xué)期月考卷.物理.10)如圖16 所示,光滑半圓形軌道與光滑斜面軌道在B處與圓孤相連,將整個裝 置置于水平向外的勻強(qiáng)磁場中,有一帶正電小球從A靜止釋放,且能 沿軌道前進(jìn),并恰能通過圓弧最高點(diǎn),現(xiàn)若撤去磁場,使球仍能恰好
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通過圓環(huán)最高點(diǎn)C,釋放高度H′與原釋放高度H的關(guān)系是( ) A.H′=H
B. H′<H C.
H′>H
D.不能確定
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7.(廣東省中山一中2008―2009學(xué)年第一學(xué)期高三第一次統(tǒng)測卷.物理.18)如圖17所示,空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,左側(cè)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E、方向水平向右,其寬度為L;中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外;右側(cè)勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度大小也為B、方向垂直紙面向里.一個帶正電的粒子(質(zhì)量m,電量q,不計重力)從電場左邊緣a點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動,穿過中間磁場區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)域后,又回到了a點(diǎn),然后重復(fù)上述運(yùn)動過程.求:
圖17 (1)中間磁場區(qū)域的寬度d.
(2)帶電粒子從a點(diǎn)開始運(yùn)動到第一次回到a點(diǎn)時所用的時間t.
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8.(2009屆廣東省新洲中學(xué)高三摸底考試試卷.物理.20)在如圖18所示,x軸上方有一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里,大小為B,x軸下方有一勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度的大小為E,方向與y軸的夾角θ為450且斜向上方. 現(xiàn)有一質(zhì)量為m電量為q的正離子,以速度v0由y軸上的A點(diǎn)沿y軸正方向射入磁場,該離子在磁場中運(yùn)動一段時間后從x軸上的C點(diǎn)進(jìn)入電場區(qū)域,該離子經(jīng)C點(diǎn)時的速度方向與x軸夾角為450. 不計離子的重力,設(shè)磁場區(qū)域和電場區(qū)域足夠大. 求: (1)C點(diǎn)的坐標(biāo); (2)離子從A點(diǎn)出發(fā)到第三次穿越x軸時的運(yùn)動時間;
(3)離子第四次穿越x軸時速度的大小及速度方向與電場方向的夾角。
圖18
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9.(淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008第三次調(diào)研卷.物理.17)如圖19所示,空間某平面內(nèi)有一條折線是磁場的分界線,在折線的兩側(cè)分布著方向相反、與平面垂直的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為B。折線的頂角∠A=90°,P、Q是折線上的兩點(diǎn), AP=AQ=L。現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電微粒從P點(diǎn)沿PQ方向射出,不計微粒的重力。 (1)若P、Q間外加一與磁場方向垂直的勻強(qiáng)電場,能使速度為v0射出的微粒沿PQ直線運(yùn)動到Q點(diǎn),則場強(qiáng)為多大? (2)撤去電場,為使微粒從P點(diǎn)射出后,途經(jīng)折線的頂點(diǎn)A而到達(dá)Q點(diǎn),求初速度v應(yīng)滿足什么條件? (3)求第(2)中微粒從P點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)所用的時間。
圖19
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10.(江蘇徐州市2009屆第一次質(zhì)檢測卷.物理.17)如圖20所示,粒子源S可以不斷地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(重力不計)。粒子從O1孔漂進(jìn)(初速不計)一個水平方向的加速電場,再經(jīng)小孔O2進(jìn)入相互正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域,電場強(qiáng)度大小為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,方向如圖。虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2(圖中未畫出)。有一塊折成直角的硬質(zhì)塑料板abc(不帶電,寬度很窄,厚度不計)放置在PQ、MN之間(截面圖如圖),a、c兩點(diǎn)恰在分別位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45°,現(xiàn)使粒子能沿圖中虛線O2O3進(jìn)入PQ、MN之間的區(qū)域。 (1) 求加速電壓U1. (2)假設(shè)粒子與硬質(zhì)塑料板相碰后,速度大小不變,方向變化遵守光的反射定律.粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運(yùn)動的時間和路程分別是多少?
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11.(2009年廣州市高三調(diào)研測試卷.物理.19)如圖21所示,坐標(biāo)平面的第Ⅰ象限內(nèi)存在大小為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場,第Ⅱ象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。足夠長的擋板MN垂直x軸放置且距原點(diǎn)O的距離為d。一質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子若自距原點(diǎn)O為L的A點(diǎn)以大小為v0,方向沿y軸正方向的速度進(jìn)入磁場,則粒子恰好到達(dá)O點(diǎn)而不進(jìn)入電場。現(xiàn)該粒子仍從A點(diǎn)進(jìn)入磁場,但初速度大小為2v0,為使粒子進(jìn)入電場后能垂直打在擋板上,求粒子(不計重力)在A點(diǎn)第二次進(jìn)入磁場時: (1) 其速度方向與x軸正方向之間的夾角。 (2)粒子到達(dá)擋板上時的速度大小及打到擋板MN上的位置到x軸的距離.
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12.(廣東華南師大附中2008―2009學(xué)年高三綜合測試卷.物理.17)如圖22所示,在x<0且y<0的區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為2×10-4T,在x>且y<0的區(qū)域內(nèi)存在與x軸正方向成45 º角向上方向的勻強(qiáng)電場。已知質(zhì)量m為1.60×10-27kg的質(zhì)子從x軸上的M點(diǎn)沿與x軸負(fù)方向成45 º角向下垂直射入磁場,結(jié)果質(zhì)子從y軸的N點(diǎn)射出磁場而進(jìn)入勻強(qiáng)電場,經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后打到坐標(biāo)原點(diǎn)O,已知=l=28.2cm。求: (1)質(zhì)子從射入勻強(qiáng)磁場到O點(diǎn)所用的時間; (2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小。
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13.(廣東中山一中2009屆高三第二次統(tǒng)測試卷.物理.19)如圖23所示,一個質(zhì)量為m =2.0×10-11kg,電荷量q = +1.0×10-5C的帶電微粒(重力忽略不計),從靜止開始經(jīng)U1=100V電壓加速后,水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)電場的電壓U2=100V。金屬板長L=20cm,兩板間距d =cm。求: (1)微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0大; (2)微粒射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角θ; (3)若該勻強(qiáng)磁場的寬度為D=10cm,為使微粒不 會由磁場右邊射出,該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大? 圖23 答案:
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1.【解析】由安培定則判斷出P和QR的磁場方向,并求出其合磁場是水平向右,再由左手定則判斷出R受到的磁場力垂直R,指向y軸負(fù)方向 【答案】A
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2.【解析】 電子在飛行過程中受到地磁場洛侖茲力的作用,洛侖茲力是變力而且不做功,所以電子向熒光屏運(yùn)動的速率不發(fā)生改變;又因為電子在自西向東飛向熒光屏的過程中所受的地磁場感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量可視為定值,故電子在豎直平面內(nèi)所受洛倫茲力大小不變、方向始終與速度方向垂直,故電子在在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動軌跡是圓周。 【答案】CD
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3.【解析】根據(jù)左手定則判斷出,正離子偏向B板,所以B板是電源的正極,因最后離子勻速運(yùn)動,由平衡條件得,故電源的電動勢為Bvd 【答案】BC
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4.【解析】根據(jù)左手定則判斷出,正離子偏向后表面的電勢,所以選項A正確;,所以選項C也正確. 【答案】AC
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5.【解析】設(shè)D形盒的半徑為R,則粒子可能獲得的最大動能由qvB=m得Ekm==,由此式得選項AC正確. 【答案】AC
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6.【解析】無磁場時,小球隊在C點(diǎn)由重力提供向心力,,臨界速度。
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從A至C由機(jī)械能守恒定律得:,有
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加磁場后,小球在C點(diǎn)受向上的洛侖茲力,向心力減小, 臨界速度v減小。洛侖茲力不做功,由A到C機(jī)械能守恒
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因,所以,故選項C正確。 【答案】C
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7.【解析】(1)電場中加速,由
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∴
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磁場中偏轉(zhuǎn),由牛頓第二定律得
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∴ 可見在兩磁場區(qū)粒子運(yùn)動半徑相同,如圖所示,三段圓弧的圓心組成的三角形△O1O2O3是等邊三角形,其邊長為2r m.dads4merica.com
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∴
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(2)電場中, 中間磁場中,
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右側(cè)磁場中, 則
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【答案】(1) (2)
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8.【解析】(1)磁場中帶電粒子在洛侖茲力作用下做圓周運(yùn)動,故有
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--------------①
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同時有
-----------② 粒子運(yùn)動軌跡如圖所示,由幾何知識知,
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xC=-(r+rcos450)=,
------------ ③
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故,C點(diǎn)坐標(biāo)為(,0)。
----------- ④ (2)設(shè)粒子從A到C的時間為t1,設(shè)粒子從A到C的時間為t1,由題意知
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------------ ⑤
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設(shè)粒子從進(jìn)入電場到返回C的時間為t2,其在電場中做勻變速運(yùn)動,由牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)知識,有 ------------⑥
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及
, ------------⑦
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聯(lián)立⑥⑦解得 ------------⑧ 設(shè)粒子再次進(jìn)入磁場后在磁場中運(yùn)動的時間為t3,由題意知
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------------ ⑨ 故而,設(shè)粒子從A點(diǎn)到第三次穿越x軸的時間為
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------------ ⑩ (3)粒子從第三次過x軸到第四次過x軸的過程是在電場中做類似平拋的運(yùn)動,即沿著v0的方向(設(shè)為x′軸)做勻速運(yùn)動,即
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……① …………② 沿著qE的方向(設(shè)為y′軸)做初速為0的勻變速運(yùn)動,即
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……③
……④ 設(shè)離子第四次穿越x軸時速度的大小為v,速度方向與電場方向的夾角為α. 由圖中幾何關(guān)系知
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……⑤
……⑥
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……⑦ 綜合上述①②③④⑤⑥⑦得
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……⑧
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9.【解析】 ⑴由電場力與洛倫茲力平衡得:qE=qv0B得:E=v0B
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⑵根據(jù)運(yùn)動的對稱性,微粒能從P點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn),應(yīng)滿足
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其中x為每次偏轉(zhuǎn)圓弧對應(yīng)的弦長,偏轉(zhuǎn)圓弧對應(yīng)的圓心角為或。
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設(shè)圓弧的半徑為R,則有2R2=x2,可得:
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又
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由①②③式得:,n =1、2、3、 ⑶當(dāng)n取奇數(shù)時,微粒從P到Q過程中圓心角的總和為
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,
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,其中n =1、3、5、…… 當(dāng)n取偶數(shù)時,微粒從P到Q過程中圓心角的總和為
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,其中n =2、4、6、……
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【答案】(1)E =v0B (2) (3)當(dāng)n取奇數(shù)時,
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當(dāng)n取偶數(shù)時,
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10.【解析】(1)粒子源發(fā)出的粒子,進(jìn)入加速電場被加速,速度為v0,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得:
要使粒子能沿圖中虛線O2O3進(jìn)入PQ、MN之間的區(qū)域, 則粒子所受到向上的洛倫茲力與向下的電場力大小相等,
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得到
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將②式代入①式,得
(2)粒子從O3以速度v0進(jìn)入PQ、MN之間的區(qū)域,先做勻速直線運(yùn)動,打到ab板上,以大小為v0的速度垂直于磁場方向運(yùn)動.粒子將以半徑R在垂直于磁場的平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動,轉(zhuǎn)動一周后打到ab板的下部.由于不計板的厚度,所以質(zhì)子從第一次打到ab板到第二次打到ab板后運(yùn)動的時間為粒子在磁場運(yùn)動一周的時間,即一個周期T.
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粒子在磁場中共碰到2塊板,做圓周運(yùn)動所需的時間為
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粒子進(jìn)入磁場中,在v0方向的總位移s=2Lsin45°,時間為
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則t=t1+t2=
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11.【解析】設(shè)速度為v0時進(jìn)入磁場后做圓周運(yùn)動的半徑為r
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有 得r== 設(shè)速度為2v0時進(jìn)入磁場做圓周運(yùn)動的半徑r′ 得r′==L
設(shè)其速度方向與x軸正方向之間的夾角為θ
由圖中的幾何關(guān)系有:cosθ== 得θ=45°或θ=135° (2)為使粒子進(jìn)入電場后能垂直打在擋板上,則要求粒子進(jìn)入電場時速度方向 與x軸正方向平行,如圖所示。粒子進(jìn)入電場后由動能定理有 qEd=mv′2 -m(2v0)2 得v′=
當(dāng)θ1=45°時,粒子打到擋板MN上的位置到x軸的距離為 y1=r-r′sin45°=(-1)L
當(dāng)θ2
=135°時,粒子打到擋板MN上的位置到x軸的距離為 y2= r′+ r′sin45°=(+1)L 【答案】(1)θ=45°或θ=135° (2)當(dāng)θ1=45°時,(-1)L; θ2=135°(+1)L,
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12.【解析】(1)設(shè)帶電粒子射入磁場時的速度大小為v,由于帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動,圓心位于MN中點(diǎn)O′,
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由幾何關(guān)系可知,軌道半徑r=lcos45=0.2(m
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又Bqv =
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所以 設(shè)帶電粒子在磁場中運(yùn)動時間為t1,在電場中運(yùn)動的時間為t2,總時間為t。
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t1 = t2 =
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聯(lián)立解得 t = =2.07×10-4(s) (2)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動,設(shè)加速度為a,則:
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lsin45 = at22 a = 解得:E = sin45=1.6(V/m)
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【答案】(1) 2.07×10-4(s) (2)1.6(V/m)
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13.【解析】(1)微粒在加速電場中由動能定理得:
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① 解得v0 = 1.0×104m/s
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(2)微粒在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動,有: , 飛出電場時,速度偏轉(zhuǎn)角的正切為:
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② 解得 θ = 30o
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(3)進(jìn)入磁場時微粒的速度是:
③
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軌跡如圖所示,由幾何關(guān)系有: ④
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洛倫茲力提供向心力:
⑤
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由③~⑤聯(lián)立得: 代入數(shù)據(jù)解得:B =/5=0.346T
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所以,為使微粒不會由磁場右邊射出,該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少為0.346T。
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【答案】(1)v0=1.0×104m/s (2) θ=30o (3)B =/5=0.346T 目錄 三、牛頓運(yùn)動定律 四、曲線運(yùn)動與萬有引力 五、機(jī)械能 六、動量 七、振動與波 八、熱學(xué) 九、電場 十、恒定電流 十一、磁場 十二、電磁感應(yīng) 十三、交變電流 電磁波 十五、原子物理 十二、電磁感應(yīng) 互動:近年來高考對本考點(diǎn)內(nèi)容考查命題頻率極高的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計算,且要求較高.幾乎是年年有考;其他像電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路和力學(xué)、電學(xué)、能量及動量等知識相聯(lián)系的綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時有出現(xiàn);另外,該部分知識與其他學(xué)科的綜合應(yīng)用也在高考試題中出現(xiàn)。試題題型全面,選擇題、填空題、計算題都可涉及,尤其是難度大、涉及知識點(diǎn)多、綜合能力強(qiáng),多以中檔以上題目出現(xiàn)來增加試題的區(qū)分度,而選擇和填空題多以中檔左右的試題出現(xiàn). 預(yù)測2009年的高考基礎(chǔ)試題仍是重點(diǎn)考查法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律和電路等效問題.綜合試題還是涉及到力和運(yùn)動、動量守恒、能量守恒、電路分析、安培力等力學(xué)和電學(xué)知識.主要的類型有滑軌類問題、線圈穿越有界磁場的問題、電磁感應(yīng)圖象的問題等.此除日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、超導(dǎo)技術(shù)這些在實際中有廣泛的應(yīng)用問題也要引起重視.
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十四、光學(xué) 1.(江蘇省啟東中學(xué)2008―2009學(xué)年度第一學(xué)期月考卷.物理.7)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個鋁環(huán),線圈與電源、電鍵相連,如圖12所示.線圈上端與電源正極相連,閉合電鍵的瞬間,鋁環(huán)向上跳起.若保持電鍵閉合,則 ( )
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A.鋁環(huán)不斷升高 B.鋁環(huán)停留在某一高度 C.鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落 D.如果電源的正、負(fù)極對調(diào),觀察到的現(xiàn)象不變
圖12
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2.(廣東惠州市2009屆高三第三次調(diào)研考試卷.物理.10)如圖13所示,矩形閉臺線圈放置在水平薄板上,有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于平板的正下方(磁極間距略大于矩形線圈的寬度
)當(dāng)磁鐵勻速向右通過線圈時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到薄扳的摩擦力方向和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向(從上向下看)是( )
試題詳情
A摩擦力方向一直向左 B摩擦力方向先向左、后向或右 C.感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針→逆時針→順時針 D.感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針
圖13
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3.(山東省濟(jì)南一中2009屆高三上學(xué)期期中考試卷.理綜.19)如圖14所示,A為水平放置的橡膠圓盤,在其側(cè)面帶有負(fù)電荷─Q,在A正上方用絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B(絲線未畫出),使B的環(huán)面在水平面上與圓盤平行,其軸線與橡膠盤A的軸線O1O2重合,F(xiàn)使橡膠盤A由靜止開始繞其軸線O1O2按圖中箭頭方向加速轉(zhuǎn)動,則( ) A.金屬圓環(huán)B有擴(kuò)大半徑的趨勢,絲線受到拉力增大 B.金屬圓環(huán)B有縮小半徑的趨勢,絲線受到拉力減小 C.金屬圓環(huán)B有擴(kuò)大半徑的趨勢,絲線受到拉力減小 D.金屬圓環(huán)B有縮小半徑的趨勢,絲線受到拉力增大
試題詳情
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4.(山東省寧津一中2009屆高三測試卷.物理.7)如圖15所示, 一矩形線框豎直向上進(jìn)入有水平邊界的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙 面向里,線框在磁場中運(yùn)動時只受重力和磁場力,線框平面始終與
試題詳情
磁場方向垂直。向上經(jīng)過圖中1、2、3位置時的速率按時間依次為v1、v2、v3,向下經(jīng)過圖中2、1位置時的速率按時間依次為v4、v5,下列說法中一定正確的是( ) A.v1>v2 B.v2=v3 C.v2=v4 D.v4<v5
試題詳情
5.(廣東省華南師大附中2009屆高三綜合測試卷.物理.10)如圖16所示,兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場中,磁場垂直導(dǎo)軌所在平面,金屬棒可沿導(dǎo)軌自由滑動.導(dǎo)軌一端連接一個定值電阻R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計.現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由
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以速度做勻速運(yùn)動;若保持拉力的功率恒定,當(dāng)速度為時,
試題詳情
加速度為,最終也以速度做勻速運(yùn)動,則( )
試題詳情
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6.(海南省民族中學(xué)2009屆高三階段考試卷.物理.9)如圖 17所示,平行導(dǎo)軌水平放置,勻強(qiáng)磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面,
試題詳情
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的滑動摩擦力為,則回路中感應(yīng)電流的功率為( )
圖17
試題詳情
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7.(江蘇淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008年第三次調(diào)研卷.物理.15)如圖18所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一個半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán),兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿,兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路,兩金屬桿質(zhì)量均為m,電阻均為R,其余電阻不計。整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿a,達(dá)到勻速運(yùn)動時,桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處,試求: (1)桿a做勻速運(yùn)動時,回路中的感應(yīng)電流;
試題詳情
(2)桿a做勻速運(yùn)動時的速度; (3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度。 圖18
試題詳情
8.(南京市2008屆4月高三調(diào)研考卷.物理.14)如圖19所示,豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L,在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個阻值為R的電阻,在兩導(dǎo)軌間 OO1O1′O′ 矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上,與磁場上邊邊界相距d0.現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放,棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平,導(dǎo)軌電阻不計).求:
試題詳情
(1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度; (2)棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)試分析討論ab棒在磁場中可能出現(xiàn)的運(yùn)動情況。 圖19
試題詳情
9.(漸江東陽中學(xué)2009屆高三月考試題.理綜.23)如圖20甲所示的輪軸,它可以繞垂直于紙面的光滑固定水平軸O轉(zhuǎn)動.輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線,線的一端系一重物,另一端系一質(zhì)量為的金屬桿.在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PO、EF,在QF之間連接有阻值為R的電阻,其余電阻不計.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直.開始時金屬桿置于導(dǎo)軌下端,將重物由靜止釋放,重物最終能勻速下降.運(yùn)動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,忽略所有摩擦。
試題詳情
(1)若重物的質(zhì)量為M,則重物勻速下降的速度為多大? 圖20
試題詳情
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10.(江蘇南通四縣市2008屆高三聯(lián)考卷.物理.19)如圖21所示,兩足夠長平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L,導(dǎo)軌平面與水平面夾角α=30°,導(dǎo)軌電阻不計.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,長為L的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌電接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路,燈泡的電阻RL=4R,定值電阻R1=2R,電阻箱電阻調(diào)到使R2=12R,重力加速度為g,現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放,試求: (1)金屬棒下滑的最大速度為多大? (2)R2為何值時,其消耗的功率最大?消耗的最大功率為多少?
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11.(2009屆廣東省新洲中學(xué)高三摸底考試試卷.物理.18)如圖22甲所示,水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距d=0.5 m,電阻不計,左端通過導(dǎo)線與阻值R =2 W的電阻連接,右端通過導(dǎo)線與阻值RL =4 W的小燈泡L連接.在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,CE長l =2 m,有一阻值r =2 W的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處.CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化如圖22乙所示.在t=0至t=4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,在t=4s時使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運(yùn)動.已知從t=0開始到金屬棒運(yùn)動到磁場邊界EF處的整個過程中,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化,求: (1)通過小燈泡的電流. (2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運(yùn)動的速度大。
試題詳情
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12.(廣東惠州市2009屆高三第三次調(diào)研考試卷.物理.17)兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖23所示放置,它們各有一邊在同一水平面內(nèi),另一邊直于水平面。質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,
試題詳情
桿與水平和豎直導(dǎo)軌之間有相同的動摩擦因數(shù),導(dǎo) 軌電阻不計,回路總電阻為2R。整個裝置處于磁感 應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng) ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下沿導(dǎo)軌勻速 運(yùn)動時,cd桿也正好以某一速度向下做勻速運(yùn)動。 設(shè)運(yùn)動過程中金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌接觸良好,
圖23 重力加速度為g。求:
(1)ab桿勻速運(yùn)動的速度v1;
(2)ab桿所受拉力F;
(3)若測得cd桿勻速運(yùn)動的速度為v2,則在cd桿向下運(yùn)動路程為h過程中,整個回路 中產(chǎn)生的焦耳熱為多少?
試題詳情
13.(山東省師大附中2009屆高三月考卷.物理.19)如圖24所示,abcd為質(zhì)量M=2 kg的導(dǎo)軌,放在光滑絕緣的水平面上,另有一根重量m=0.6 kg的金屬棒PQ平行于bc放在水平導(dǎo)軌上,PQ棒左邊靠著絕緣的豎直立柱ef(豎直立柱光滑,且固定不動),導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中,磁場以cd為界,左側(cè)的磁場方向豎直向上,右側(cè)的磁場方向水平向右,磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小都為0.8 T.導(dǎo)軌的bc段長L=0.5 m,其電阻r=0.4Ω,金屬棒PQ的電阻 R=0.2Ω,其余電阻均可不計.金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=0.2.若在導(dǎo)軌上作用一個方向向左、大小為F=2 N的水平拉力,設(shè)導(dǎo)軌足夠長,重力加速度g取 10 m/s2,試求: (1)導(dǎo)軌運(yùn)動的最大加速度; (2)導(dǎo)軌的最大速度; (3)定性畫出回路中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線。
圖24
試題詳情
14.(山東省青島市2009屆高三上學(xué)期期中練習(xí).物理.24.)光滑的平行金屬導(dǎo)軌長L=2.0m,兩導(dǎo)軌間距離d=0.5m,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為,導(dǎo)軌上端接一阻值為R=0.5的電阻,其余電阻不計,軌道所在空間有垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,如圖25所示。有一不計電阻、質(zhì)量為m=0.5kg的金屬棒ab,放在導(dǎo)軌最上端且與導(dǎo)軌垂直。當(dāng)金屬棒ab由靜止開始自由下滑到底端脫離軌道的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=1J,g=10m/s2,則:
試題詳情
(1)指出金屬棒ab中感應(yīng)電流的方向。 (2)棒在下滑的過程中達(dá)到的最大速度是多少?
(3)當(dāng)棒的速度為v=2 m/s時,它的加速度是多大
試題詳情
1.【解析】若保持電鍵閉合,磁通量不變,感應(yīng)電流消失,所以鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落;正、負(fù)極對調(diào),同樣磁通量增加,由楞次定律,鋁環(huán)向上跳起. 【答案】CD
試題詳情
2.【解析】 是楞次定律可以判斷選項AC正確
【答案】AC
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3.【解析】橡膠盤A在加速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的磁場在不斷增加,穿過B的磁通量不斷增加,根據(jù)楞次定律可知B正確。 【答案】B
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4.【解析】矩形線框向上進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時,受到向下的重力和磁場力,致使速度減小,所 以v1>v2,A正確;進(jìn)入磁場后上升階段從位置2到位置3,無磁場力,重力做負(fù)功,所以v2>v3,B錯誤;從位置2上升至最高點(diǎn)后再返回至位置2,無磁場力,重力做功為零,所以v2=v4,C正確;下落離開磁場的過程中,受到向下的重力和向上的磁場力,兩個力大小無法確定,所以v4與v5無法比較,D錯誤。 【答案】AC
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5.【解析】當(dāng)拉力恒定時,
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當(dāng)功率恒定時,
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最終以的速度做勻速運(yùn)動,則
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代入的表達(dá)式中得
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【答案】C
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6.【解析】對、棒受力分析如圖所示,從能的轉(zhuǎn)化與守恒角度出發(fā),可推知外力F克服棒所受的摩擦力做功直接將其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而F克服安培阻力做的功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,其功率為P電=(F-f)Va,故感應(yīng)電流做功的 功率也為,C項正確.本題易錯選D,實際上它是回路的總電能的一部分。在棒上通過克服做功轉(zhuǎn)化為棒與軌道的內(nèi)能,功率.這時棒與相當(dāng)于電動機(jī)通過感應(yīng)電流而運(yùn)動,把電能通過克服做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.電能的另一部分,由電流的熱效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能,電能的另一部分,由電流的熱效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能,其功率為感應(yīng)電流做功的總功率減去棒上輸出的功率,即,故D項所指正是這部分功率而非感應(yīng)電流做功的總功率. 【答案】C
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7.【解析】⑴勻速時,拉力與安培力平衡,F(xiàn)=BIL
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得:
⑵金屬棒a切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢E=BLv
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回路電流 聯(lián)立得: ⑶平衡時,棒和圓心的連線與豎直方向的夾角為θ,
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得:θ=60°
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8.【解析】(1)設(shè)ab棒離開磁場邊界前做勻速運(yùn)動的速度為v,產(chǎn)生的電動勢為E = BLv…
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電路中電流 I = ……………對ab棒,由平衡條件得 mg-BIL = 0…
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解得 v =
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(2) 由能量守恒定律:mg(d0
+ d) = E電 + mv2
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解得 ,
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(3)設(shè)棒剛進(jìn)入磁場時的速度為v0,由mgd0 = mv02,得v0 =
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棒在磁場中勻速時速度為v = ,則
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1 當(dāng)v0=v,即d0 = 時,棒進(jìn)入磁場后做勻速直線運(yùn)
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2 當(dāng)v0 < v,即d0 <時,棒進(jìn)入磁場后做先加速后勻速直線運(yùn)動
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3 當(dāng)v0>v,即d0>時,棒進(jìn)入磁場后做先減速后勻速直線運(yùn)動
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9.【解析】(1)勻速下降時,金屬桿勻速上升,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:
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則
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由以上式子解得:
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(2)由(1)得:
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由圖象可知:
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所以解得:
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【答案】(1) (2)
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10.【解析】(1)當(dāng)金屬棒勻速下滑時速度最大,設(shè)最大速度為vm,達(dá)到最大時則有 mgsinθ=F安
F安=ILB
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(2)R2上消耗的功率 其中
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又
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解以上方程組可得
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當(dāng)時,R2消耗的功率最大
最大功率
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【答案】(1) (2)
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11.【解析】(1)在t=0至t=4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,磁場變化導(dǎo)致電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.電路為r與R并聯(lián),再與RL串聯(lián),電路的總電阻
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=5Ω
① 此時感應(yīng)電動勢
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=0.5×2×0.5V=0.5V
②
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通過小燈泡的電流為:=0.1A ③ (2)當(dāng)棒在磁場區(qū)域中運(yùn)動時,由導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢,電路為R與RL并聯(lián),再與r串聯(lián),此時電路的總電阻
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=2+Ω=Ω ④
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由于燈泡中電流不變,所以燈泡的電流IL=0.1A,則流過棒的電流為
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=0.3A
⑤
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電動勢
⑥ 解得棒PQ在磁場區(qū)域中v=1m/s
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【答案】(1) 0.1A (2)運(yùn)動的速度大小v=1m/s
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12.【解析】(1)ab桿向右運(yùn)動時,ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向為a→b,大小為E=BLv1,… 耐桿中的感應(yīng)電流方向為d→c.cd桿受到的安培力方向水平向右
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安培力大小為①
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解①、③兩式,ab桿勻速運(yùn)動的速度為③
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(2)ab桿所受拉力F=④ (3)設(shè)cd桿以v2速度向下運(yùn)動h過程中,ab桿勻速運(yùn)動了s距離
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整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力所做的功
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…
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13.【解析】導(dǎo)軌在外力作用下向左加速運(yùn)動,由于切割磁感線,在回路中要產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)軌的bc邊及金屬棒PQ均要受到安培力作用PQ棒受到的支持力要隨電流的變化而變化,導(dǎo)軌受到PQ棒的摩擦力也要變化,因此導(dǎo)軌的加速度要發(fā)生改變.導(dǎo)軌向左切割磁感線時,感應(yīng)電動勢 E=BLv ①
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感應(yīng)電流
②
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即 ③ 導(dǎo)軌受到向右的安培力F 1= BIL,金屬棒PQ受到向上的安培力F2= BIL,導(dǎo)軌受到PQ棒對它的摩擦力, 根據(jù)牛頓第二定律,有
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④ (1)當(dāng)剛拉動導(dǎo)軌時,v=0,由③④式可知I=0時有最大加速度am,即
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m/s2 (2)隨著導(dǎo)軌速度v增大感應(yīng)電流I增大而加速度a減小,當(dāng)a=0時,導(dǎo)軌有最大速度vm,從④式可得
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A
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將A代入③式,得
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m/s
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當(dāng)t=t1時,v達(dá)到最大,I達(dá)到2.5 A,電流I隨時間t的變化圖線如圖所示所示. 【答案】(1)
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m/s2
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(2)m/s (3)如圖所示26所示
20080523 (2)棒做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動,棒到達(dá)底端時速度最大,由能量守恒定律得
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解得 m/s (3)當(dāng)棒的速度為v時,感應(yīng)電動勢 E=Bdv
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感應(yīng)電流 棒所受安培力F=BId
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當(dāng)棒的速度為v=2 m/s時,F=1
N 由牛頓第二定律得
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解得棒的加速度
m/s2
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【答案】(1)由b指向a;(2)m/s; (3)m/s2 十三、交變電流 電磁波 互動:本考點(diǎn)是電磁感應(yīng)的應(yīng)用和延伸.高考對本章知識的考查主要體現(xiàn)在“三突出”:一是突出考查交變電流的產(chǎn)生過程;二是突出考查交變電流的圖象和交變電流的四值;三是突出考查變壓器.一般試題難度不大,且多以選擇題的形式出現(xiàn).對于電磁場和電磁波只作一般的了解.本考點(diǎn)知識易與力學(xué)和電學(xué)知識綜合,如帶電粒子在加有交變電壓的平行金屬板間的運(yùn)動,交變電路的分析與計算等.同時,本考點(diǎn)知識也易與現(xiàn)代科技和信息技術(shù)相聯(lián)系,如“電動自行車”、“磁懸浮列車”等.另外,遠(yuǎn)距離輸電也要引起重視.尤其是不同情況下的有效值計算是高考考查的主要內(nèi)容;對變壓器的原理理解的同時,還要掌握變壓器的靜態(tài)計算和動態(tài)分析. 預(yù)測2009年高考中交變電流考點(diǎn)主要考查:一考查正弦交變電流的產(chǎn)生過程,正弦交變電流的產(chǎn)生過程要做到“情、數(shù)、形”三者相統(tǒng)一!扒椤本褪俏锢砬榫埃淳圈在磁場中轉(zhuǎn)動的情形;“數(shù)”就是用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示交變電流的產(chǎn)生過程;“形”就是用圖象表示交變電流的產(chǎn)生過程。在這三者中已知其一,便知其二。所以在高考中往往提供其中一種求另兩種;二是考查交變電流的四值,交變電流的“四值”即最大值、瞬時值、有效值、平均值。一定要注意的各類值的不同用法,尤其是不同情況下的有效值計算是高考考查的主要內(nèi)容;三是考查變壓器的原理和動態(tài)分析;另外帶電粒子在交變電場中運(yùn)動和交變電流中與實際相聯(lián)系的問題也要引起重視。
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1.(海南省民族中學(xué)2009屆高三上學(xué)期階段測試卷.物理.8) 如圖10甲所示的空間存在一勻強(qiáng)磁場,其方向為垂直于紙面向 里,磁 場的右邊界為MN,在MN右側(cè)有一矩形金屬線圈abcd, ab邊與MN重合,F(xiàn)使線圈以ab邊為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動,
N
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2.((2008學(xué)年廣東越秀區(qū)高三摸底調(diào)研測試卷。物理.5)某交流發(fā)電機(jī)中,矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖11所示.如果此線圈和一個R=100Ω的電阻構(gòu)成閉合電路,不計電路的其它電阻,下列說法中正確的是( )
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B.電阻R兩端的最大電壓是100V
圖11 C.交變電流的有效值為1A D.交變電流的最大值為1A
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3.(江蘇南通市2008屆第三次調(diào)研卷.物理.7)某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電,產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖12所示,下列說法中正確的是( )
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A.交變電流的頻率為0.02Hz
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B.交變電流的瞬時表達(dá)式為
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C.在t=0.01s時,穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大
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D.若發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4Ω,則其產(chǎn)生的熱功率為5W 圖12
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4.(江蘇淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008第三次調(diào)研卷.物理.10)今年春節(jié)前后,我國部分省市的供電系統(tǒng)由于氣候原因遭到嚴(yán)重破壞。為此,某小區(qū)啟動了臨時供電系統(tǒng),它由備用發(fā)電機(jī)和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成,如圖13所示,圖中R0表示輸電線的電阻;瑒佑|頭P置于a處時,用戶的用電器恰好正常工作,在下列情況下,要保證用電器仍能正常工作,則 ( )
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A.當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于 正常值,用電器不變時,應(yīng)使滑動觸頭P向上滑動 B.當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于 正常值,用電器不變時,應(yīng)使滑動觸頭P向下滑動
圖13 C.如果V1示數(shù)保持正常值不變,那么當(dāng)用電器增加時,滑動觸頭P應(yīng)向上滑 D.如果V1示數(shù)保持正常值不變,那么當(dāng)用電器增加時,滑動觸頭P應(yīng)向下滑
試題詳情
5.(江蘇省九名校2008年第二次聯(lián)考卷.物理.7)某電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定,它發(fā)出的電先通過電廠附近的升壓變壓器升壓,然后用輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處居民小區(qū)附近的降壓變壓器,經(jīng)降低電壓后輸送到用戶,設(shè)升、降變壓器都是理想變壓器,那么在用電高峰期,白熾燈不夠亮,但電廠輸送的總功率增加,這時( ) A.升壓變壓器的副線圈的電壓變大 B.降壓變壓器的副線圈的電壓變大 C.高壓輸電線路的電壓損失變大
D.用戶的負(fù)載增多,高壓輸電線中的電流減小
試題詳情
6.(山東省濟(jì)南一中2009屆高三月考試卷.物理.9)如圖14所示,為一理想變壓器,K為單刀雙擲開關(guān),P為滑動變阻器的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流強(qiáng)度,則( ) A.保持U1及P的位置不變,K由a合到b時,I1將增大 B.保持U1及P的位置不變,K由b合到a時,R消耗的功率減小 C.保持U1不變,K合在a處,使P上滑,I1將增大 D.保持P的位置不變,K合在a處,若U1增大,I1將增大
圖14
試題詳情
7.(山東省寧津一中2009屆高三階段測試卷.物理.10)一理想變壓器的初級線圈為n1=100匝,次級線圈n2=30匝,n3=20匝,一個電阻為48.4Ω的小燈泡接在次級線圈n2與n3上,如圖15所示.當(dāng)初級線圈與e=220sinωt的交流電源連接后,變壓器的輸入功率是( ) A.10W B.20W C.250W D.500W
圖15
試題詳情
8.(山東省青島市2009屆高三復(fù)習(xí)試題.物理.9)在變電站里,經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強(qiáng)電流,所用的器材叫電流互感器。如圖16所示的四個圖中,能正確反應(yīng)其工作原理的是 ( )
試題詳情
9.(湖南郴州市2009屆高三調(diào)研試題.物理.16)如圖17所示,一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO' 軸勻速轉(zhuǎn)動,磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直.已知線圈匝數(shù)n=400,
試題詳情
電阻r=0.1Ω,長L1=0.05m,寬L2=0.04m,角速度=l00 rad/s,
試題詳情
磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25T.線圈兩端外接電阻R=9.9Ω的用電器 和一個交流電流表(內(nèi)阻不計),求: (1)線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢. (2)電流表A的讀數(shù).
圖17 (3)用電器上消耗的電功率.
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10.(2009屆廣東省新洲中學(xué)高三摸底考試試卷.物理.16)某發(fā)電站的輸出功率P = 104kW,輸出電壓U1 =
4kV,通過理想變壓器升壓后向遠(yuǎn)處供電.已知輸電導(dǎo)線的總電阻為R = 10Ω,輸電線路損失的功率為輸出功率的4%,求變壓器的匝數(shù)比.
試題詳情
11. (江蘇徐州市2009屆復(fù)習(xí)試卷.物理.17)在遠(yuǎn)距離輸電時,要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個坑口電站,輸送的電功率為P=500kW,當(dāng)使用U=5kV的電壓輸電時,測得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求: ⑴這時的輸電效率η和輸電線的總電阻r。 ⑵若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電?
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(1)求線框轉(zhuǎn)到圖(乙)位置時感應(yīng)電動勢的大小; (2)求轉(zhuǎn)動過程中電阻R上的電壓最大值;
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(3)從線框進(jìn)入磁場開始時,作出0~T(T是線框轉(zhuǎn)動周期)時間內(nèi)通過R的電流iR隨時間變化的圖象。 答案:
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1.【解析】線圈轉(zhuǎn)動900后,進(jìn)入磁場,線圈處于平行磁感線平面,磁通量變化最快,在這個過程中,沒有感應(yīng)電流;線圈再轉(zhuǎn)動900后,線圈處于中性面,磁通量變化最慢,在這個過程中,磁通量增加,感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流呈余弦規(guī)律變化,感應(yīng)電流由b到a;再轉(zhuǎn)動900后,線圈處于平行磁感線平面,磁通量變化最快,在這個過程中,磁通量減小,感應(yīng)電流由a到b;再轉(zhuǎn)動,離開磁場,沒有感應(yīng)電流,依次類推。 【答案】D
試題詳情
2.【解析】由圖可知交交變電流的周期為0.04s,所以選項A正確;交變電壓的最大值為100V,而電阻R=100Ω,所以交變電流的最大值為1A. 【答案】AD
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3.【解析】由圖可以求得.交變電流的頻率為40Hz,所以選項A錯;交變電流的瞬時表達(dá)式為,所以選項B錯;在t=0.01s時,穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量為零,所以選項C錯;因電流的有效值為2.5A,所以發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4Ω,則其產(chǎn)生的熱功率為5W,故選項D對. 【答案】D 4.【解析】V1示數(shù)小于正常值時,副線圈的輸出電壓也要變小,所以滑動觸頭P向上滑動,即選項A正確;當(dāng)用電器增加時,副線圈的電流增大,輸電線上損失的電壓增大,要使電器正常工作,滑動觸頭P應(yīng)向上滑,所以選項C正確 【答案】AC
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5.【解析】副線圈的電流增大,輸電線上損失的電壓增,所以選項C正確 【答案】C
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7.【解析】由于次級兩組副線圈的組合連接使得小燈泡回路中兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相反,所以小燈泡的工作電壓有效值為:
試題詳情
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則 因為理想變壓器輸入功率等于輸出功率,故答案應(yīng)選A. 【答案】A
試題詳情
8.【解析】電流互感器要把大電流變?yōu)樾‰娏鳎虼嗽圈的匝數(shù)少,副線圈的匝數(shù)多。監(jiān)測每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中。 【答案】A
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試題詳情
代人數(shù)據(jù)得
Em=400×0.25×0.05×0.04×l00 V=20
V
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(2)Im=
試題詳情
代人數(shù)據(jù)得Im=A=2A ∵是正弦交變電流,所以電流表讀數(shù)即有效值
試題詳情
I=A=1.41A
試題詳情
(3)p=I2R=×9.9W=19。8W.
試題詳情
【答案】(1) 20 V(2) 1.41A (3)19。8W
試題詳情
試題詳情
①
試題詳情
輸電線路損失的功率
②
試題詳情
則
③
試題詳情
變壓器的匝數(shù)比
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【答案】
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11. 【解析】⑴如圖36所示。由于輸送功率為P=500kW,一晝夜輸送電能E=Pt=12000度,終點(diǎn)得到的電能E′=7200度,因此效率η=60%。輸電線上的電流可由I=P/U計算,為I=100A,而輸電線損耗功率可由Pr=I 2r計算,其中Pr=4800/24=200kW,因此可求得r=20Ω。
試題詳情
⑵輸電線上損耗功率,原來Pr=200kW,現(xiàn)在要求Pr′=10kW ,計算可得輸電電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為U′=22.4kV。
試題詳情
【答案】(1)η=60% 20Ω (2)22.4kV
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12.【解析】(1)根據(jù)磁場分布特點(diǎn),線框不論轉(zhuǎn)到磁場中哪一位置,切割磁感線的速度始終與磁場方向垂直,故線框轉(zhuǎn)到圖示位置時,感應(yīng)電動勢的大小為
試題詳情
E=2Blv=2Bl=BlLω (2)線框轉(zhuǎn)動過程中,只能有一個線框進(jìn)入磁場(作電源),另一個線框與外接電阻R并聯(lián)后一起作為外電路。
試題詳情
電源內(nèi)阻為r,外電路總電阻R外=r
試題詳情
故R兩端的電壓最大值:UR=IR外=
試題詳情
(3)和在磁場中,通過R的電流大小相等
圖37
試題詳情
iR=BlLω?
試題詳情
從線框進(jìn)入磁場開始計時,每隔T/8(線框轉(zhuǎn)動45°)電流發(fā)生一次變化,其iR隨時間t變化的圖象如圖20所示。
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【答案】(1)BlLω (2) (3)如圖37所示 互動:本考點(diǎn)分為光的傳播和光的波動性以及光的粒子性三部分,高考對本考點(diǎn)的考查一般以選項題的形式出現(xiàn),重點(diǎn)放在考查光學(xué)一些重要的規(guī)律和概念上,注重課本,加強(qiáng)理解;“考課本”、“不回避陳題”是高考對光學(xué)命題的特點(diǎn)。 “聯(lián)系實際、聯(lián)系生活、聯(lián)系高科技”已成為高考命題的新趨向;也是這幾年光學(xué)命題的熱點(diǎn).目前高考中幾何光學(xué)已淡化了“像”的概念,側(cè)重于“光路”的考查(折射、全反射、棱鏡等),一般是考查光線的去向的定性分析和定量計算問題;同時幾何光學(xué)還常與力學(xué)中的直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動、萬有引力定律等相結(jié)合命題,考查學(xué)生的分析綜合能力,估計以后高考試題不會有太大的變化,但會加強(qiáng)對光學(xué)的物理規(guī)律的理解和對物理現(xiàn)象、物理情景的分析能力的考查。光的波動內(nèi)容近兩年命題頻率較高,對光的波動性進(jìn)行考查,主要是以干涉和衍射以及電磁波譜知識為要點(diǎn),考查波動光學(xué)的一些初步理論、以及建立這些理論的實驗基礎(chǔ)和一些重要的物理現(xiàn)象;尤其是波動光學(xué)近年新增知識點(diǎn)有“雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān)系”、 “光的偏振現(xiàn)象”、“物質(zhì)波”、“激光的特性及應(yīng)用”等也在高考中有所體現(xiàn).光的粒子性主要考查光電效應(yīng)規(guī)律理解和愛因斯坦光電效應(yīng)方程的熟練應(yīng)用.
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十四、光學(xué)
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1.(海南省民族中學(xué)2009屆高三階段考試卷.物理.9)如圖7所示,一細(xì)束紅藍(lán)復(fù)色光垂直與AB邊射入直角三棱鏡,在AC面上反射和折射分成兩束細(xì)光束,其中一束細(xì)光束為單色光束。若用V1和V2分別表示紅、藍(lán)光在三棱鏡內(nèi)的速度,下列判斷正確的是( ) A.V1<V2 單色光束為紅色 B.V1<V2 單色光束為藍(lán)色 C.V1>V2 單色光束為紅色 D.V1>V2 單色光束為藍(lán)色
圖7
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2.(2009年安徽高考信息交流試卷.理綜.17)如圖8所示,P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡,疊合在一起組成一個長方體,一單色光從P的上表面射入,折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面,已知材料的折射率nP<nQ,射到P上表面的光線與P的上表面的夾角為θ,下列判斷正確的是( )
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A.光線一定從Q的下表面射出 B.光線若從Q的下表面射出時,出射光線與下表面的夾角一定等于θ C.光線若從Q的下表面射出時,出射光線與下表面的夾角一定大于θ D.光線若從Q的下表面射出時,出射光線與下表面的夾角一定小于θ
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3.(河北省衡水中學(xué)2009屆高三調(diào)研卷.物理.8)金屬中存在著大量的價電子(可理解為原子的最外層電子),價電子在原子核和核外的其他電子產(chǎn)生的電場中運(yùn)動,電子在金屬外部時的電勢能比它在金屬內(nèi)部作為價電子時的電勢能大,前后兩者的電勢能差值稱為勢壘,用符號V表示,價電子就像被關(guān)在深度為V的方箱里的粒子,這個方箱叫做勢阱,價電子在勢阱內(nèi)運(yùn)動具有動能,但動能的取值是連續(xù)的,價電子處于最高能級時的動能稱為費(fèi)米能,用Ef表示。用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為ν的光子,具有費(fèi)米能的電子如果吸收了一個頻率為ν的光子而跳出勢阱,則 ( ) A.具有費(fèi)米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek=hν-V+Ef B.具有費(fèi)米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek=hν-V-Ef C.若增大激光器的強(qiáng)度,具有費(fèi)米能的電子跳出勢阱時的動能增大 D.若增大激光器的強(qiáng)度,具有費(fèi)米能的電子跳出勢阱時的動能不變
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4.(上海市閘北區(qū)2008年4月模擬卷.物理.12)在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋,通過狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋,這兩種現(xiàn)象 ( ) (A)都是光的衍射現(xiàn)象; (B)都是光的干涉現(xiàn)象; (C)前者是光的干涉現(xiàn)象,后者是光的衍射現(xiàn)象 ; (D)前者是光的衍射現(xiàn)象,后者是光的干涉現(xiàn)象。
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5.(上海市寶山區(qū)2008年4月模擬卷.物理.15)在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣,圖9中四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是( )
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圖9 A.a(chǎn)、c
B.b、c
C.a(chǎn)、d
D.b、d
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6.(蘇北四市2009屆高三調(diào)研卷.物理.37) (1)下列說法中正確的是 ( ) A.在地面附近有一高速飛過的火箭 ,地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時間進(jìn)程變慢了;火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進(jìn)程均無變化 B.托馬斯•楊通過光的單縫衍射實驗,證明了光是一種波 C.在太陽光照射下,水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象 D.在光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由綠光改為紅光,則干涉條紋間距變寬 E.光異纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大
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F.麥克斯韋提出電磁場理論并預(yù)言電磁波存在,后來由他又用實驗證實電磁波的存在 G.次聲波是頻率低于20 Hz的聲波,它比超聲波更易發(fā)生衍射 (2)如圖10所示,有一截面是直角三角形的棱鏡ABC,∠A= 30º.它對紅光的折射率為n1.對紫光的折射率為n2.在距AC邊d處 有一與AC平行的光屏,F(xiàn)有由以上兩種色光組成的很細(xì)的光束垂 直AB邊射入棱鏡。 若兩種光都能從AC面射出,求在光屏MN 上兩光點(diǎn)間的距離。
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7.(廣東省汕頭市2008年普通高校招生模擬考試卷.物理.32)如圖11所示,一玻璃柱體的橫截面為半圓形,細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)(半圓的圓心),產(chǎn)生反射光束1和透射光束2,已知玻璃折射率為,當(dāng)入射角時,求反射光束1和透射光束2之間的夾角多大?
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8.(常州市2008~2009學(xué)年度第二學(xué)期期中質(zhì)量調(diào)研卷.物
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理.26)如圖12所示,一透明球體置于空氣中,球半徑R=
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10cm,折射率n=.MN是一條通過球心的直線,單色細(xì) 光束AB平行于MN射向球體,B為入射點(diǎn), AB與MN間距
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為5cm,CD為出射光線。
圖11 ①補(bǔ)全光路并求出光從B點(diǎn)傳到C點(diǎn)的時間; ②求CD與MN所成的角α.(需寫出求解過程)
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9.(海口市2008年高考調(diào)研測試卷.物理.36) 某 校開展研究性學(xué)習(xí),某研究小組根據(jù)光學(xué)知識,設(shè)計 了一個測液體折射率的儀器。如圖13所示,在一個圓
圖12 盤上,過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在
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半徑OA上,垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位 置不變。每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中, 而且總使得液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,
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而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2。同學(xué)們通過計算, 預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù) P3所插的位置,就可以直接讀出液體折射率的值。 ①若∠AOF=30°,OP3與OC之間的夾角為45°, 則在P3處刻的折射率應(yīng)多大?
圖13 ②若在同一液體中沿AO方向射入一束白光,最靠近0C邊的是哪種顏色的光?增大入射角度,哪種顏色的光在刻度盤上先消失?
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10.(江蘇省南京市2008屆高三質(zhì)量檢測卷.物理.32)如圖14所示,玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成。一束頻率5.3×1014Hz的單色細(xì)光束從AD面入射,在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示,ab與AD面的夾角。已知光在真空中的速度c=3×108m/s,玻璃的折射率n=1.5,求:
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(2)光在棱鏡中的波長是多大? (3)該束光線第一次從CD面出射時的折射角。
(結(jié)果可用三角函數(shù)表示)
圖14
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11.(山東省濰坊市2008年高三教學(xué)質(zhì)量檢測卷.理綜.37) 如圖15所示,一束截面為圓形半徑為R的平行單色光,垂直射向一玻璃半球的平面,經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形亮區(qū),已知玻璃半球的半徑為R,屏幕S到球心的距離為d(d>3R),不考慮光的干涉和衍射,玻璃對該光的折射率為n,求屏幕上被照亮區(qū)域的半徑。
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12.(廣東省華南師大附中2009屆高三綜合測試卷.物
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理.23)如圖16所示,陰極K用極限波長λ0=0.66μm的金屬
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銫制成,用波長λ=0.50μm的綠光照射陰極K,調(diào)整兩個極
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板電壓.當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時,光電流達(dá)到飽和,
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電流表示數(shù)為0.64μA,求: (1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的 最大初動能。 (2)如果把照射陰極綠光的光強(qiáng)增大為原來的2倍,每 圖15
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秒鐘陰極發(fā)射的光電子和光電子飛出陰極的最大初動能。
圖16 答案:
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1.【解析】 紅光折射率小于藍(lán)光折射率,由折射率公式n=c/v知紅光在同種介質(zhì)中的速度較大,即V1>V2; 由全反射公式sinc=1/n知紅光折射率小臨界角大; 所以藍(lán)光發(fā)生全反射時紅光依然有折射現(xiàn)象。選C 【答案】C
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2.【解析】由于沒有確定幾何尺寸,所以光線可能射向Q的右側(cè)面,也可能射向Q的下表面,A錯誤;當(dāng)光線射向Q的下表面時,它的入射角與在P中的折射角相等,由于nP<nQ,進(jìn)入空氣中的折射角大于進(jìn)入P上表面的入射角,那么出射光線與下表面的夾角一定小于θ,B、C錯誤,D正確。 【答案】D
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3.【解析】由能量守恒可知,A正確,B錯誤;由光子學(xué)說及光電效應(yīng)的規(guī)律可知,C錯誤,D正確。 【答案】AD
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4.【解析】兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋是薄膜干涉,狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋是單縫衍射 【答案】C
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5.【解析】單縫衍射的條紋是不等間距,中央亮紋又寬又亮 【答案】D
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6.【解析】(1)ADEG
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(2)如圖29所示,
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x=d(tanr2-tanr1)=d
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【答案】(1)ADEG (2)d
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7.【解析】反射角60°
③ 由折射定律
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④ 解得折射角r =
30°
⑤ 因此反射光束1和透射光束2之間的夾角
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【答案】
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8.【解析】①連接BC,如圖30所示 在B點(diǎn)光線的入射角、折射角分別 標(biāo)為i、r,
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Sini=5/10=/2, 所以,
圖30 i=45° 由折射率定律:
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在B點(diǎn)有:
Sin r=1/2 故:r=30° BC=2Rcos
r t= BCn/C=2Rncos
r/C
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t=(/3) ×10-9s ②由幾何關(guān)系
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可知 α=30°
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【答案】(1)t=(/3) ×10-9s (2)α=30°
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② 最靠近0C邊的是紫光; 增大入射角度,紫光在刻度盤上最先消失
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【答案】(1) (2)紫光在刻度盤上最先消失 (3)該束光線第一次從CD面出射時的折射角。
(結(jié)果可用三角函數(shù)表示)
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10.【解析】(1)設(shè)光在AD面的入射角、折射角分別為i、r r=30°
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根據(jù)
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得
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(2)根據(jù)
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(3)光路如圖31所示 ab光線在AB面的入射角為45°
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設(shè)玻璃的臨界解為C,則
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sin45°>0.67,因此光線ab在AB面會發(fā)生全反射 光線在CD面的入射角r′=r=30°
圖31
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根據(jù) ,光線CD面的出射光線與法線的夾角
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由折射定律有: ①
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又由幾何關(guān)系有: ②
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解①②得
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光線PC離直線AB的距離CD=Rsinα=10cm(1分)
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則距離直線AB為10cm的入射光線經(jīng)折射后能到達(dá)B點(diǎn).
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11.【解析】光恰要發(fā)生全反射時的臨界線射到屏幕S上的 E點(diǎn)到亮區(qū)中心O′的距離r,就是所求最大半徑, 設(shè)臨界角為C,如圖所示
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…………①
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又 …………②
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…………③
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解得 …………④
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【答案】
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12.【解析】由光電效應(yīng)規(guī)律可知:當(dāng)陰極發(fā)射的光電子全部達(dá)到陽極A時,光電流達(dá)到飽和,由電流可知每秒到達(dá)陽極的電子數(shù),即每秒發(fā)射的電子數(shù).由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可計算最大的初動能,光強(qiáng)加倍,每秒鐘發(fā)射的光電子數(shù)加倍,但入射光頻率不變,發(fā)射的光電子的最大初動能不變.
(1)光電流達(dá)到飽和時,陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A,陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)
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個 根據(jù)愛因斯坦光電方程,光電子的最大初動能:
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J
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J. (2)如果照射光的頻率不變,光強(qiáng)加倍,根據(jù)光電效應(yīng)實驗規(guī)律,陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)
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個
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光電子的最大初動能仍然是J.
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預(yù)測2009年高考原子物理命題主要表現(xiàn)在:1.原子物理中物理學(xué)史、著名實驗和重要的物理理論;2.原子的核式結(jié)構(gòu)、氫原子的躍遷和能級、核反應(yīng)方程和核能等重點(diǎn)內(nèi)容;3.以原子物理知識為基礎(chǔ),以高科技背景為素材的聯(lián)系實際問題有可能出現(xiàn);4.與帶電粒子在電場和磁場中運(yùn)動綜合和與力學(xué)中的動量守恒、能量守恒綜合的問題要引起注意.
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1.(南京市2009年高三總復(fù)習(xí)試卷.物理.9)月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3()”的化學(xué)元素,是熱核聚變重要原料?茖W(xué)家初步估計月球上至少有100萬噸氦3,如果相關(guān)技術(shù)開發(fā)成功,將可為地球帶來取之不盡的能源。關(guān)于“氦3()”與氘核聚變,下列說法中正確的是
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A.核反應(yīng)方程為
B.核反應(yīng)生成物的質(zhì)量將大于參加反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量
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C.氨3()一個核子的結(jié)合能大于氦4()一個核子的結(jié)合能
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D.氦3()的原子核與一個氘核發(fā)生聚變將放出能量
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2.(2009年安徽高考信息交流試卷.物理.8)2008年10月12日,安徽蕪湖核電有限公司成立,以推進(jìn)安徽首個核電站建設(shè)。關(guān)于核電站獲取核能的基本核反應(yīng)方程可能是 ( )
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A.
B.
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C. D.
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3.(廣東省華南師大附中2009屆高三綜合測試卷.物理.7)一個鈹原子核(Be)從最靠近核的K層電子軌道上俘獲一個電子后發(fā)生衰變,生成一個鋰核(),并放出一個不帶電的中微子νe(質(zhì)量不計),人們把這種衰變叫鈹核的EC衰變。核反應(yīng)方程為:Be。已知一個鈹原子質(zhì)量為m1,一個鋰原子質(zhì)量為m2,一個電子質(zhì)量為me,光速為c,則一個鈹原子核發(fā)生上述核反應(yīng)釋放的能量為 ( 。 A.(m1―m2)c2 B.(m1+me+m2)c2 C.(m1+me―m2)c2 D.(m2―m1―me)c2
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4.(江蘇鹽城市2008年第二次調(diào)研卷.物理.26)鐳(Ra)是歷史上第一個被分離出來的放射性元素,已知能自發(fā)地放出α粒子而變成新核Rn,已知的質(zhì)量為M1=3.7533×10-25kg,新核Rn的質(zhì)量為M2=3.6867×10-25kg,α粒子的質(zhì)量為m=6.6466×10-27kg,現(xiàn)有一個靜止的核發(fā)生α衰變,衰變后α粒子的速度為3.68×105m/s。則:(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) ①寫出該核反應(yīng)的方程式。 ②此反應(yīng)過程中放出的能量是多少? ③反應(yīng)后新核Rn的速度是多大?
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5.(江蘇省南京市2008屆高三質(zhì)量檢測卷.物理.31)一個靜止的鈾核(原子質(zhì)量為232.0372u)放出一個α粒子(原子質(zhì)量為4.0026u)后衰變成釷核(原子質(zhì)量為228.0287u)。(已知:原子質(zhì)量單位1u=1.67×10―27kg,1u相當(dāng)于931MeV) (1)寫出核衰變反應(yīng)方程; (2)算出該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能; (3)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動能,則釷核獲得的動能有多大?
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6.(淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008第三次調(diào)研卷.物理.27)⑴有以下說法: A.原子核放出β粒子后,轉(zhuǎn)變成的新核所對應(yīng)的元素是原來的同位素 B.盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) C.光電效應(yīng)實驗揭示了光的粒子性 D.玻爾在研究原子結(jié)構(gòu)中引進(jìn)了量子化的觀念 E.氫原子從低能級躍遷到高能級要放出光子 F.原子核的比結(jié)合能越大,表示原子核越穩(wěn)定 其中正確的說法是__ _▲____
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⑵靜止在勻強(qiáng)磁場中的,放出α粒子,衰變成,衰變后的速度方向與磁場方向垂直。 ①寫出衰變方程;
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②計算衰變后的軌道半徑與α粒子的軌道半徑之比。
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7.(青島市2008年質(zhì)量檢測卷.物理―選修3―5)某實驗室工作人員,用初速為v0=0.09c(c為真空中的光速)的α粒子,轟擊靜止在勻強(qiáng)磁場中的鈉原子核Na,產(chǎn)生了質(zhì)子。若某次碰撞可看作對心正碰,碰后新核的運(yùn)動方向與α粒子的初速方向相同,質(zhì)子的運(yùn)動方向與新核運(yùn)動方向相反,它們在垂直于磁場的平面內(nèi)分別做勻速圓周運(yùn)動。通過分析軌跡半徑,可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1:10,已知質(zhì)子質(zhì)量為m。 (1)寫出核反應(yīng)方程; (2)求出質(zhì)子的速度v(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
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8.(臨沂市2008年質(zhì)量檢測卷.物理―物理3―5)靜止在勻強(qiáng)磁場中的核俘獲一個運(yùn)動方向垂直于磁場,速度大小為7.7×104m/s的中子,若發(fā)生核反應(yīng)后只產(chǎn)生了兩個新粒子,其中一個粒子為氦核()。反應(yīng)前后各粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖5所示。核與另一種未知新粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑之比為40:3。則: 圖5 (1)寫出此核反應(yīng)的方程式
圖5 (2)求產(chǎn)生的未知新粒子的速度。
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9.(濟(jì)南市2008年5月質(zhì)量檢測著卷.物理――選修3―5)靜止的鋰核(Li)俘獲一個速度為7.7×106m/s的中子,發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了兩個新粒子,其中一個粒子為氦核(He),它的速度大小是8.0×106m/s,方向與反應(yīng)前的中子速度方向相同。 (1)寫出此核反應(yīng)的方程式; (2)求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個粒子的速度大小及方向; (3)此反應(yīng)過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損,說明依據(jù)。
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10.(山東省煙臺市2008年診斷性測試卷.物理―物理3―5)兩個動能均為1MeV的氘核發(fā)生正面碰撞,引起如下反應(yīng)H+H→H+H,已知:氘核的質(zhì)量為2.0136u,氚核的質(zhì)量為3.0156u,氫核的質(zhì)量為1.0073u,1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV. 試求 (1)此核反應(yīng)中放出的能量△E為多少M(fèi)eV? (2)若放出的能量全部變?yōu)樾律说膭幽,則新生的氫核所具有的動能為多少M(fèi)ev
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11.(山東省淄博市2008屆模擬卷.物理――選修3―5)如圖6所示,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.500T,MN是磁場的左邊界。在磁場中的A點(diǎn)有一靜止鐳核,
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A距MN的距離OA=1.00m。D是放置在MN邊緣的粒子接收器,OD=1.00m。發(fā)生放射性衰變,放出某種x粒子后變?yōu)橐浑?sub>,接收器D接收到了沿垂直于
MN方向射來的粒子x。已知衰變過程釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為兩新核的動能。 (1)寫出上述過程中的衰變方程(衰變方程必須寫出x的具體符號)。圖6
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(2)求該鐳核在衰變?yōu)殡焙撕蛒粒子時釋放的能量。(保留三位有效數(shù)字,電子電荷量e=1.60×10-19C,1u可近似取1.6×10-27kg) 答案:
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1.【解析】 “氦”與氘核聚變的核反應(yīng)時符合質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒,且聚變是放能反應(yīng)。 【答案】AD
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2.【解析】A為α衰變方程,B為聚變方程,C為發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的人工核反應(yīng)方程,D為裂變方 程,現(xiàn)在核電站獲取核能的方式為裂變,D正確。 【答案】D
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3.【解析】已知一個鈹原子質(zhì)量為m1,則鈹核的質(zhì)量為m1-4me。一個鋰原子質(zhì)量為m2,則鋰核的質(zhì)量為m1-3me。題述核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm=[(m1-4me)+me]-(m1-3me)=m1―m2,故題述核反應(yīng)釋放的能量為ΔE=Δmc2=(m1―m2)c2,A正確。 【答案】A
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4.【解析】① (3分)
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② (2分)
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③ (2分)
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(1分)
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5.【解析】(1)
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△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV (3)系統(tǒng)動量守恒,釷核和α粒子的動量大小相等,即
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所以釷核獲得的動能
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【答案】(1) (2)5.49MeV (3)
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⑵①
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②洛倫茲力提供帶電粒子在勻強(qiáng)磁場運(yùn)動的向心力得:由上式得:
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即:
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【答案】(1)CDF (2) (3)
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解出:v=0.23c
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8.【解析】(1) 2分
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(2)設(shè)中子,氫核()、氘核()的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,速度大小分別為v1、v2、v3,粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R,
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由
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由………………① 由動量守恒定律得:
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……………………②
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由徑跡圖象可知反向
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即:
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解得 方向與中子速度方向相反
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【答案】(1) (2)
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9.【解析】(1)
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代入數(shù)值,得
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即反應(yīng)后生成的氚核的速度大小為 方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反
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(3)反應(yīng)前的總動能
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反應(yīng)后的總動能 經(jīng)計算知E2>E1,故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損。
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【答案】(1) (2) (3)E2>E1,故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損
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10.【解析】(1)
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(2)相互作用過程中動量守恒P1=P2
…
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…
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由能量定恒得
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11.【解析】(1)
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(2)根據(jù)題意可知,a粒子在磁場中做原半徑R=1.06m,設(shè)a粒子的速度為v1帶電量為g,
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質(zhì)量為m則有
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kg?m/s
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a粒子的動能J
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鐳核衰變滿足動量守恒,設(shè)氡核的質(zhì)量為M,速度為v2有
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氡核能的動能
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鐳核衰變時釋放的能量J
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【答案】(1)
(2) J
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