
B、直流电流表0~0.6A~3A(内阻0.5Ω、0.1Ω)
C、直流电流表0~300mA(内阻约5Ω)
D、直流电压表0~3V~15(内阻约3kΩ、15kΩ)
E.直流电压表0~25V(内阻约200kΩ)
F.滑动变阻器10Ω、5A
G.滑动变阻器1kΩ、3A
①实验台上已放置开关、导线若干及灯泡,为
了完成实验需要从上述器材中再选用
(用序号字母表示).
②若答案卷上相应方框内画出最合理的实验电路图.
③若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如上图所示,由这条曲线可得出:正常发光条件下,灯丝消耗的电功率是.
④ 如果灯丝电阻与(t+273)的大小成正比,其中t为灯丝摄氏温度值,室温t=27℃,则正常发光时灯丝的温度是℃.
23、(16分)如图所示,半径为R的光滑半圆环轨道与高为10R的光滑斜轨道放在同一竖直平面内,两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连,水平轨道与斜轨道间有一段圆弧过渡.在水平轨道上,轻质弹簧被a、b两小球挤压,处于静止状态.同时释放两个小球,a球恰好能通过圆环轨道最高点A,b球恰好能到达斜轨道的最高点B,已知a球质量为m,重力加速度为g.求:
(1)a球释放时的速度大小;
(2)b球释放时的速度大小;
(3)释放小球前弹簧的弹性势能.
24.(19分)如图所示,在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆筒正下方有小孔C与平行金属板M、N相通。两板间距离为d,两板与电动势为E的电源连接,一带电量为-q、质量为m的带电粒子(重力忽略不计),在C点正下方紧靠N板的A点,无初速经电场加速后从C点进入磁场,与圆筒发生两次碰撞后从C点射出。已知带电粒子与筒壁的碰撞无电荷量的损失,且碰撞后以原速率返回。求:
⑴筒内磁场的磁感应强度大小;
⑵带电粒子从A点出发至第一次回到A点所经历的时间。
25、(20分)如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上,两轨道之间的距离l=0.50m。轨道的MM´端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,NN´端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N´P´平滑连接,两半圆轨道的半径均为R0=0.50m。直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64 T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=0.80m,且其右边界与NN´重合。现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处。在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP´。已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取g=10m/s2,求:
⑴导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;
⑵导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量;
⑶导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。
物理答案及评分标准:
二、实验题:
22、⑴C(6分)
⑵(11分)①ABDF……………………(3分)
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②如图右所示.……………………(3分)

③大于23W小于24W;……………(3分)
④1557℃~1587℃……………………(2分)
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三、计算题:
23、(16分)
解:(1)a球过圆轨道最高点A时
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(2分)
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求出
(1分)
a球从C运动到A,由机械能守恒定律
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(2分)
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由以上两式求出
va=vC=
(1分)
(2)b球从D运动到B,由机械能守恒定律
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(3分)
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求出vb=vD=2
(1分)
(3)以a球、b球为研究对象,由动量守恒定律
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(2分)
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求出
(1分)
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弹簧的弹性势能
(2分)
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24、(19分)
(1).qE=mv2 …………………………………2分
粒子由C孔进入磁场,在磁场中做匀速圆周运动的速率为
v=……………………………………………1分
由 r= ………………………………2分
由几何关系有Rcot30°= r ………………………………2分
得 B= ……………………………………2分
(2)粒子从A→C的加速度为
a=qE/md …………………………………………2分
由 d=at12/2,粒子从A→C的时间为
t1==d …………………………………
2分
粒子在磁场中运动的时间为
t2=T/2=πm/qB
………………………………… 2分
将(1)求得的B值代入,
得
t2=πR ………………………………………
1分
求得 t=2t1+t2=(2d +πR)………………………3分
(3)以a球、b球为研究对象,由动量守恒定律
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(2分)
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求出
(1分)
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弹簧的弹性势能
(2分)
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25、(20分)
(1)设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时的速度为v1,根据动能定理则有
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(F-μmg)s=
mv12
………………………2分
导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blv1…………………………………1分
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此时通过导体杆上的电流大小I=E/(R+r)=3.8A(或3.84A)………………2分
根据右手定则可知,电流方向为由b向a ………………………………………2分
(2)设导体杆在磁场中运动的时间为t,产生的感应电动势的平均值为E平均,则由法拉第电磁感应定律有
E平均=△φ/t=Bld/t…………………………………………………2分
通过电阻R的感应电流的平均值 I平均=E平均/(R+r)………………………1分
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通过电阻R的电荷量 q=I平均t=0.512C(或0.51C)…………………………2分
(3)设导体杆离开磁场时的速度大小为v2,运动到圆轨道最高点的速度为v3,因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点,根据牛顿第二定律对导体杆在轨道最高点时有
mg=mv32/R0……………………………………………………………………1分
对于导体杆从NN′运动至PP′的过程,根据机械能守恒定律有
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mv22=
mv32+mg2R0…………………………………………………………1分
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解得v2=5.0m/s…………………………………………………………………1分
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导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能△E=
mv12-
mv22=1.1J…………3分
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此过程中电路中产生的焦耳热为 Q=△E-μmgd=0.94J……………………2分
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