(2)根据热力学第一定律 △U=W+Q=-4J (2分) 锅内气体内能减少,减少了4J (2分) (3)当限压阀受到的向上的压力等于限压阀的重力和大气压力的合力时,气体将排出锅外,锅内气体压强不再升高,压强达最大,此时温度最高。
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锅内最大压强为
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此时水的沸点 ℃
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【答案】(1) NA (2) 减少了4J (3) ℃
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9.【解析】(1)以表内气体为研究对象,初状态的压强为 ,温度为 T1=273+27=300K,设末状态的压强为p2,温度为T2=273―21=252K,根据气体状态方程,有
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解得 如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的,则外界的大气压强至少为
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,大于山脚下的大气压强(即常温下大气压强),这显然是不可能的,所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的。
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(2)当时外界的大气压强为:
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【答案】(1)手表的表盘玻璃是向外爆裂的 (2).files/image1122.gif)
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10.【解析】(1)取活塞为研究对象,由受力平衡得 …………①
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(2)气体对外做功 …………②
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由热力学第一定律得 …………③
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解得 …………④ (3)设活塞回到原位置时,气体的温度为T2
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则 …………⑤
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由气态方程 …………⑥
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解得 …………⑦
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【答案】 (1) (2)
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(3) .files/image1136.gif) 目录 三、牛顿运动定律 四、曲线运动与万有引力 五、机械能 六、动量 七、振动与波 八、热学 九、电场 十、恒定电流 十一、磁场 十二、电磁感应 十三、交变电流 电磁波 十五、原子物理 九、电场 预测2009年对电场考查选择题和计算均有:选择题主要检测考生对重要概念的理解和基本规律的运用.重点考查库仑定律、电场、电场强度、电场线、匀强电场、电场强度的叠加、匀强电场中电势差根电场强度的关系、电容器的电容等基本概念、基本规律的综合运用; 计算题仍是以高分值高难度形式出现,重点是考查电场力、电势能、电势差、电势等概念与力学综合。
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互动:本考点内容是历年高考试题中的重点之一.查的内容主要集中在两个方面:一是有关对电场本身的认识,即电场、电场强度、电势、电势差、电势能、电场线、等势面;二是电场知识的应用,即带电粒子在匀强电场中的运动、电容器等.电场强度、电势差等基本知识的考查一般以选择题、填空题的形式出现;对于电场中导体和电容器的考查,常以小综合题型出现.带电粒子在电场中运动一类问题,是高考中考查的重点内容之一.其次在力、电综合试题中,多把电场与牛顿运动定律,动能定理,功能关系,运动学知识,电路知识等巧妙地综合起来,考查学生对这些基本知识、基本规律的理解和掌握的情况,应用基本知识分析、解决实际问题的能力。纵观这类题目,所涉及的情景基本相同(无外乎是带电粒子在电场中平衡、加速或偏转),但命题者往往拟定不同的题设条件,多角度提出问题,多层次考查知识和能力. 1.(山东省济宁市2009届高三教学质量检测卷.物理。5)如图11所示,福娃欢欢带正电,福娃贝贝带负电,用导体棒连结的瞬间,就一系列问题两人发生争执,你认为下列说法不正确的是( )
A.福娃欢欢说,电流计指针偏转,有瞬时电流 B.福娃贝贝说,电流计指针不偏转,无电流 C.福娃欢欢说,最终我们是等势体 D.福娃贝贝说,最终导体棒内的电场强度等于零
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2.(江苏扬州市2009届调研试卷.物理。7)如图12所示匀强电场E的区域内,在O点处放置一点电荷+Q,a、b、c、d、e、f为以O点为球心的球面上的点,aecf平面与电场平行,bedf平面与电场垂直,则下列说法中正确的是(D)
A.b、d两点的电场强度相同 B.a点的电势等于f点的电势 C.点电荷+q在球面上任意两点之间移动时,电场力一定做功 D.将点电荷+q在球面上任意两点之间移动,从球面上a点移 图12 动到c点的电势能变化量一
定最大
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3.(山东省烟台市2008―2009学年度高三第一学期学段检测卷.物理.7)图13是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化,若Q随时间t的变化关系为Q= (a、b为大于零的常数),其图象如题图14所示,那么
图13
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图15、图16中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是( )
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.files/image1145.jpg) .files/image1146.jpg)
图14
图15
图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年广东省广州市高三年级调研测试卷.物理.12)空气中的负离子对人的健康极为有益。人工产生负氧离子的方法最常用的是电晕放电法。如图17所示,一排针状负极和环形正极之间加上直流高电压,电压达5000V左右,使空气发生电离,从而产生负氧离子排出,使空气清新化,针状负极与环形正极间距为5mm,且视为匀强电场,电场强度为E,电场对负氧离子的作用力为F,则 ( )
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C.E=103
V/m,F=1.6×10-13N
图17
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5.(山东省莱州一中2009届高三上学期期中考试卷.物理.7) 如图18所示,在一点电荷产生的电场中有一条直线MN,,直线上有a、b两点,下列说法中正确的是( )
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A.a、b两点的场强方向一定相同
B.a、b两点的场强大小一定相等 C.a、b两点的电势一定不同 D.a、b两点的电势有可能相同
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6.(湖南长沙二中2009届高三第一次质量检测试卷.物理.14)如图19所示,两块平行金属板A、B彼此平行放置,板间距离为d,两板分别带有等量异种电荷,且A板带正电,两板中间有一带负电的油滴P,当两板水平放置时,油滴恰好平衡,若把两板倾斜60°,把油滴从P静止释放,油滴可以打在金属板上,问:(1)油滴将打在哪块金属板上?
(2)油滴打在金属板上的速率是多少?
图19
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7.(江苏盐城市高三第二次调研卷.物理.16)带等量异种电荷的两平行金属板相距L,板长H,竖直放置,x轴从极板中点O通过,如图20所示。板间匀强电场的场强为E,且带正电的极板接地。将一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标为x0处释放。
(1)试从牛顿第二定律出发,证明该带电粒子在极板间运动的过程中,电势能与动能总和保持不变。 (2)为使该粒子从负极板上方边缘的P点射出,须在x0处使该粒子获得竖直向上的初速度v0为多大?
图20
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8.(广东省中山一中2008―2009学年第一学期高三第一次统测卷.物理.18)电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的.油滴实验的原理如图21所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷.油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以
图21
观察到油滴的运动情况.两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力. (1)调节两金属板间的电势差U,当u=U0时,使得某个质量 为ml的油滴恰好做匀速运动.该油滴所带电荷量q为多少? (2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差u=U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q.
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9.(2009年广东省广州市高三年级调研测试.物理.17)绝缘细绳的一端固定在天花板上,另一端连接着一个带负电的电量为q、质量为m的小球,当空间建立水平方向的匀强电场后,绳稳定处于与竖直方向成θ=600角的位置,如图22所示。(1)求匀强电场的场强E;(2)若细绳长为L,让小球从θ=300的A点释放,王明同学求解小球运动至某点的速度的过程如
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下:据动能定理 -mgL(1―cos300)+qELsin300= 得:
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图22
你认为王明同学求的是最低点O还是θ=600的平衡位置处的速度, 正确吗?请详细说明理由或求解过程。
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10.(山东省济南一中2009届高三上学期期中考试卷.物理. 17)如图23所示,A、B为两块平行金属板,A板带正电、B板带负电。两板之间存在着匀强电场,两板间距为d、电势差为U,在B板上开有两个间距为L的小孔。C、D为两块同心半圆形金属板,圆心都在贴近B板的O’处,C带正电、D带负电。两板间的距离很近,两板末端的中心线正对着B板上的小孔,两板间的电场强度可认为大小处处相等,方向都指向O’。半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计。现从正对B板小孔紧靠A板的O处由静止释放一个质量为m、电量为q的带正电微粒(微粒的重力不计),问: 图23 ⑴微粒穿过B板小孔时的速度多大; ⑵为了使微粒能在CD板间运动而不碰板,CD板间的电场强度大小应满足什么条件; ⑶从释放微粒开始,经过多长时间微粒会通过半圆形金属板间的最低点P点?
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11.(江苏2009届海安如皋高三物理期中联考卷.物理.18)如图24所示,水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上极板接地,它的极板长L = 0.1m,两板间距离
d = 0.4 cm,有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两板中央平行极板射入,由于重力作用微粒能落到下板上,微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上.设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间。已知微粒质量为
m = 2×10-6kg,电量q = 1×10-8 C,电容器电容为C =10-6 F,取 .求:
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(1)为使第一个微粒的落点范围能在下板中点到紧靠边缘的B点之内,求微粒入射的初速度v0的取值范围;
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(2)若带电微粒以第一问中初速度 的最小值入射,则 最多能有多少个带电微粒落到下极板上? 图
24 答案:
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1.【解析】带正电荷的福娃欢欢的电势高于带负电荷的福娃贝贝,用导体棒连结的瞬间,电流表指针偏转,有瞬时电流 ,最终达到静电平衡,成为是等势体,导体棒内的电场强度等于零。 【答案】AC
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2.【解析】b、d两点的合场强方向不同,所以选项A错;a点的电势高于f点的电势,选项B错;若在b、d、e、f上移动电场力不做功,选项C错,将点电荷+q从球面上a点移动到c点的电场力做功最大,所以电势能变化量一定最大,故选项D对. 【答案】D
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3.【解析】由题意可知: 所以E的变化规律与Q的变化规律相似,所以E的图象为②,由 k, 所以d=t+a=vt+a,所以是匀速移动,所以速度图象为③,综上所述C正确。 【答案】C
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4.【解析】由公式 和 得,D选项正确。 【答案】D
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5.【解析】因不知道点电荷的位置,所以无法确定a、b两点的场强方向,如点电荷在a、b两点之间时,两点的场强方向就不相同,A错误;若点电荷不在a、b两点间的中间位置,a、b两点的场强大小就一定不相等,B错误;若点电荷在a、b两点间的中间位置,a、b两点就在同一等势面上,C错误,D正确。 【答案】D
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6.【解析】(1)将打在A板上。 (2)水平放置有Eq=mg。
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把重力分解为平行电场方向和垂直电场方向,则沿电场方向的加速度为:a=g/2,打到板上的时间为: 油滴受到的合力为mg,所以加速度为g,达到板上速度的大小为: www.1010jiajiao.com
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【答案】(1) 将打在A板上 (2).files/image1177.gif)
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【答案】.files/image1207.gif)
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8.【解析】(1)油滴匀速下落过程中受到的电场力和重力平衡,可见所带电荷为负电荷,即 ,得
(2)油滴加速下落,若油滴带负电,电荷量为Q1,则油滴所受到的电场力方向向上,设此时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得
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得 .
若油滴带正电,电荷量为Q2,则油滴所受到的电场力方向向下,设此时的加速度大小为a2,由牛顿第二定律得
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即 。
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【答案】(1) (2).files/image1219.gif)
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9.【解析】(1)小球在θ=600角处处于平衡,则Eq=mgtanθ
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得
方向水平向左
(2)王明同学的求解不正确
因为小球在θ=600处处于平衡,因此小球从θ=300的A点释放,它不会往A点的左边运动,而是以θ=600处为中心、以A点为端点来回摆动,即小球不会运动至最低点O
王明同学的求解实际上也不是小球运动到θ=600的平衡位置处的速度。 平衡位置处的速度的正确求解应该是:据动能定理有
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联解得
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【答案】(1) (2).files/image1227.gif)
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10.【解析】(1)设微粒穿过B板小孔时的速度为v,根据动能定理,有
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解得
(2)微粒进入半圆形金属板后,电场力提供向心力,有
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联立⑴、⑵,得 (3)微粒从释放开始经t1射出B板的小孔,则
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设微粒在半圆形金属板间运动经过t2第一次到达最低点P点,则
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所以从释放微粒开始,经过 微粒第一次到达P点
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根据运动的对称性,易知再经过 微粒再一次经过P点
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所以经过时间 , 微粒经过P点。
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11.【解析】(1)若第1个粒子落到O点,由 =v01t1
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= gt12 (1分) 得v01=2.5 m/s
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若落到B点,由L=v02t1, = gt22得v02=5 m/s
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故2.5 m/s<v0<5 m/s (2)由L=v01t 得t=4×10-2 s
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由 = at2 得a=2.5 m/s2
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由mg-qE=ma,E= 得Q=6×10-6 C 所以 =600个
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【答案】(1)2.5 m/s<v0<5 m/s (2)600个
十、恒定电流 互动:本考点高考主要考查以"电路"为核心的三部分内容:一是以部分电路的欧姆定律为中心,考查直流电路的基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题;二是以闭合电路的欧姆定律为中心,考查电源的作用、闭合电路的功率分配和能量转化的关系、电路的路端电压与电源电动势和内阴天的关系;三是以电路中的电工仪表的使用为中心,考查电学实验中仪器的选取、电表的读数、实物连接、数据处理和误差分析等问题.尤其是电学知识联系实际的问题和探究实验问题是近几年高考考查的热点. 预测2009年高考对本考点知识的考查,多是通过对电路的分析计算、对电压、电流、电阻等物理量的测量,以考查学生对基本概念、基本定律的理解和掌握。尤其动态直流电路的分析,非纯电阻电路的分析与计算,稳态、动态阻容电路的分析与计算,故障电路的分析与判断,非线性电路的分析与求解,是今高考命题的热点。同时要关注恒定电流中联系实际、联系现代科技的问题;电学实验除掌握伏安法测电阻、测电源有电动势和内阻等基础实验外,要特别注意体现课改理念,考查基本实验方法、过程和技能的探究实验问题.
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1.(山东济南市2009届月考卷.物理.7)如图12左所示是一火警报警器的部分电路示意图,其中R2为半导体热敏材料制成的传感器,其电阻R2随温度t变化的图线如图12右所示。电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是( ) A.I变大,U变大 B.I变大,U变小
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C.I变小,U变大
D.I变小,U变小
图12
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2.(山东德州市2009届质量检测卷.物理.6)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风可将头发吹干。没电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则以下选项正确的是( ) A.IU?P B.IU=P C.P? I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)
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3.(广东省中山一中2008―2009学年第一学期高三第一次统测试卷.物理.9)如图13所示电路中,将三个同样规格的灯泡接入电路中,当将滑动变阻器上的滑动头从开始的中点位置向右移动时,三个灯泡消耗功率的变化情况是( )
A.L1减小 B.L2增大 C.L2减小 D.L3增大
图13
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4.(海南省海南中学2009届高三月考卷.物理.10)如图14所示的电路,将两个相同的电流表分别改装成A1(0―3A)和A2(0―0.6A)的电流表,把两个电流表并联接入电路中测量电流强度,则下列说法正确的是( )
A.A1的指针半偏时,A2的指针也半偏 B.A1的指针还没半偏时,A2的指针已经半偏
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D.A1的读数为1A时,干路的电流I为1.2A
图14
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5.(江苏省启东中学2008―2009学年度第一学期月考卷.物理.3)如图15所示,某自动控制车间的技术人员设计了一个简单的报警器电路图,满足下列哪个条件,该报警器将发出报警声( )
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A.S1断开,S2闭合 B.S1闭合,S2断开
C.S1、S2都断开
D.S1、S2都闭合
图15
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6.(广东侨中高三第二次月考卷.物理.12)如图19所示,电路中的电阻R2是光敏电阻,其它电阻的阻值不变。 已知不受光照时,电阻R1∶R2∶R3∶R4=1∶2∶3∶4,电路两端的电压U恒定不变,且左端接电源的正极。若用光照射光敏电阻R2,且逐渐增强照射光的强度至某一值,在此过程中电容器C所带的电荷量的变化情况可能是___________,也可能是______________________。
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7.(2009届江苏盐城市高三摸底试题着卷.物理.10)
(1)图20为一正在测量中的多用电表表盘。 ①如果是用×10Ω挡测量电阻,则读数为______Ω。 ②如果是用直流10mA挡测量电流,则读数为 _____mA。
图17
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(2)现有一阻值已知的定值电阻、两个开关、若干根导线和一个电压表,要求设计一个能测定某电源内阻的实验电路。(已知电压表内阻很大,电源内阻与定值电阻相差不大),画出实验电路图。
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8.(海南省民族中学2009届高三上学期月考卷.物理.15)用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:
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电池组E 电动势3V,内阻不计
电流表A1 量程0―10mA,内阻约为40Ω-60Ω 电流表A2
量程0―500μA,内阻为1kΩ 滑动变阻器R1,阻值范围0―20Ω,额定电流2A 电阻箱R2,阻值范围0―9999Ω,额定电流1A 电键S、导线若干 要求实验中应尽可能准确的测量Rx的阻值,请回答下面问题: 图18 上述器材中缺少电压表,需选一只电流表将它改装成电压表进行测量, 请在图18方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中表明器材代号; ② 实验中将电阻箱R2的阻值调到4000Ω,再调节滑动变阻器R1,两表的示数如图19所示,可读出电流表A1的示数是________mA,电流表A2的示数是_______μA,测得待测电阻Rx的阻值是__________。
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9.(江苏南通市2009届基础调研测试卷.物理.14)用电动势为1.5V、内阻为1.0Ω的干电池5节串联,给一个“6.0V 0.6W”的用电器供电. (1)求该用电器的额定电流; (2)若要使该用电器在额定电压下工作,电路中还需要串联一个阻值多大的电阻? (提示:串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和;串联电池组的内阻等于各个电池内阻之和.)
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10.(江苏如皋市2009届高三一轮复习卷.物理.12)如图20所示,电源电动势E=6V,电源内阻不计.定值电阻R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ.
⑴ 若在ab之间接一个C=100μF的电容器,闭合开关S, 电路稳定后,求电容器上所带的电量;
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⑵ 若在ab之间接一个内阻RV = 4.8kΩ的电压表,求电压表的示数.
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11.(海南省海南中学2009届高三第四次月考卷.物理.18)图21中电源电动势E=12V,内电阻r=0.5Ω.将一盏额定电压为8V,额定功率为16W的灯泡与一只线圈电阻为0.5Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100min问:
(1)电源提供的能量是多少? (2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少?
图21 (3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少? (4)电动机的效率为多少?
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(1)滑动变阻器的最大阻值.files/image1284.gif) .files/image1276.jpg)
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(2)当触头 滑动到最下端 时,求电源的总功率及输出功率。 图22 答案:
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1.【解析】当传感器R2所在处出现火情时, 温度升高,R2电阻减小,总电流变大,R1上电压变大,R3电压变小,故电流表示数I变小;路端电压U变小。故D正确。 【答案】D
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2.【解析】由电功率的定义式得IU=P,所以选项B正确;因电吹风中有电动机,有一部公电能转化为机械能,所以选项C也正确。 【答案】BC
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3.【解析】当滑动变阻器上的滑动头从开始的中点位置向右移动时,总电阻减小,总电流增大,所以选项D正确;L1所在支路电阻增大,电流减小,所以选项A对;同理选项D也正确 【答案】ABD
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4.【解析】因为A1(0―3A)和A2(0―0.6A)是由两个相同电流表改装而来的,只不过是它们并联的电阻不同,电压相等,所以通过它们的电流也相同,所以选项A正确;A1的读数为1A时,A2的读数为0.2A,所以通过干路的电流I为1.2A,故选项D正确。 【答案】AD
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5.【解析】当 S1闭合,S2断开,该报警器将发出警报声,所以选项B正确 【答案】B
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6.【解析】在直流电路中电容相当于断路,R1与R2串联,R3与R4串联,两部分再并联。电路中在R1、R2上的电压降与在R3、R4上的电压降相等,即U1+U2=U3+U4,且U1∶U2=R1∶R2,U3∶U4=R3∶R4,所以不用光照射时电容器上极板的电势高于下极板的电势。当用光照射时,光敏电阻R2的阻值减小,此时电容器上极板的电势可能仍高于下极板的电势,但电势差减小,所以,电容C的电荷量可能会减小。随照射光的强度的增加,当光敏电阻的阻值减小到一定值后,电势差减小到零。照射光再增强时电容器下极板的电势将高于上极板,此时电容器上极板先带正电,后来带负电。即电容器上的电荷先被中和,后再充电,电容C的电荷量的变化情况也可能是先减小后增大。 【答案】减小;先减小后增大
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7.【解析】(1)欧姆档在最上面的一排数据读取,读数为22×10Ω=220Ω;电流档测量读取中间的三排数据的最底下一排数据,读数为3.9mA;
(2)设计电路如图所示
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【答案】 (1)1220Ω 23.9 mA
(2)见图
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8.【解析】(1)电路如图所示 电流表改装成电压表,
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串联电阻(电阻箱)可以完成。由于电流的表A1的内
阻相对待测电阻Rx很小,且大小不确定,采用电流表 外接法。滑动变阻器R1的最大阻值很小,电压的调 节能力有限,采用分压式接法。
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由图可知,电流表A1的示数是6.4mA ,电流表 A2的示数是240μA。
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测得待测电阻 =195Ω。 【答案】(1)串联电阻(电阻箱)可以完成;(2)见图24 (3)195Ω
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9.【解析】(1)额定电流 解得
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【答案】(1) (2)R=10Ω
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10.【解析】⑴设电容器上的电压为Uc.
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电容器的带电量 解得: Q=4×10-4C
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⑵设电压表与R2并联后电阻为R并
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则电压表上的电压为: 解得: =3V
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【答案】(1)Q=4×10-4C (2) =3V
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11.【解析】(1)灯泡两端电压等于电源端电压,且U=ε-Ir,则总电流I=8A,
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电源提供的能量:E=Iεt=8×12×100×60=5.76×105J.
(2)通过灯泡的电流I1=16/8=2A,电流对灯泡所做的功
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W1=Pt=16×100×60=0.96×105J 通过电动机的电流I2=8-2=6A,
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电流对电动机所做的功W2= I2Ut=6×8×600=2.88×105J
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(3)灯丝产生的热量Q1=W1=0.96×105J,
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电动机线圈产生的热量Q2=I22r’t=62×0.5×600=0.108×105J
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(4)电动机的效率: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)电源电动势为: .files/image1276.jpg)
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故电源的总功率为:.files/image1336.gif)
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输出功率为:
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【答案】(1)
(2) ,.files/image1338.gif) 十一、磁场 历年高考对本考点知识的考查覆盖面大,几乎每个知识点都考查到。特别是左手定则的运用和带电粒子在磁场中的运动更是两个命题频率最高的知识点.带电粒子在磁场中的运动考题一般运动情景复杂、综合性强,多以把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现,难度中等偏上,对考生的空间想象能力、物理过程和运动规律的综合分析能力及用数学方法解决物理问题的能力要求较高。从近两年高考看,涉及本考点的命题常以构思新颖、高难度的压轴题形式出现,在复习中要高度重视。特别是带电粒子在复合场中的运动问题在历年高考中出现频率高,难度大,经常通过变换过程情景、翻新陈题面貌、突出动态变化的手法,结合社会、生产、科技实际来着重考查综合分析能力、知识迁移和创新应用能力。情景新颖、数理结合、联系实际将是本考点今年高考命题的特点。 预测2009年高考本考点还会以选项题和计算题两种形式出现,若是选项题一般考查对磁感应强度、磁感线、安培力和洛仑兹力这些概念的理解,以及安培定则和左手定则的运用;若是计算题主要考查安培力大小的计算,以及带电粒子在磁场中受到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算,尤其是带电粒子在电场、磁场中的运动问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求,仍是本考点的重点内容,有可能成为试卷的压轴题。由于本考点知识与现代科技密切相关,在近代物理实验中有重大意义,因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景,考查学生运用知识解决实际问题的能力和建模能力.
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1.(河北省衡水中学2009届高三上学期第四次调研考卷.物理.11)如图12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,方向垂直纸面向高考资源网版权所有里的电流;通电直导线产生磁场的磁感应强度B=KI/r,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( )
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A 垂直R,指向y轴负方向
B垂直R,指向y轴正方向 C垂直R,指向x轴正方向 D垂直R,指向x轴负方向
图12
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2.(南京市2009年高三总复习试卷.物理.9)电视显像管上的图像是电子束打在荧光屏的荧光点上产生的。为了获得清晰的图像电子束应该准确地打在相应的荧光点上。电子束飞行过程中受到地磁场的作用,会发生我们所不希望的偏转。关于从电子枪射出后自西向东飞向荧光屏的过程中电子由于受到地磁场的作用的运动情况(重力不计)正确的是 A.电子受到一个与速度方向垂直的恒力
B.电子在竖直平面内做匀变速曲线运动 C.电子向荧光屏运动的过程中速率不发生改变 D.电子在竖直平面内的运动轨迹是圆周
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3.(广东惠州市2009届高三第三次调研考试卷.物理.9)磁流体发电是一项新兴技术.它可以把气体的内能直接转化为电能.如图13是它的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的匀强磁场,磁感应强度为B.将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大世正、负带电粒子)垂直于 B的方向喷入磁场,每个离子的速度为v,电荷量大小为q,A、B两扳间距为d,稳定时下列说法中正确的是( )
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A图中A板是电源的正极
B图中B板是电源的正极
C电源的电动势为Bvd D.电源的电动势为Bvq 图13
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4.(2009年苏、锡、常、镇四市调考卷.物理.7)某制药厂的污水处理站的管道中安装了如图14所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在前后两个面的内侧固定有金属板作为电极,当含有大量正负离子(其重力不计)的污水充满管口从左向右流经该装置时,利用电压表所显示的两个电极间的电压U,就可测出污水流量Q(单位时间内流出的污水体积).则下列说法正确的是( )
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A.后表面的电势一定高于前表面的电势,与正负哪种离子多少无关
B.若污水中正负离子数相同,则前后表面的电势差为零 C.流量Q越大,两个电极间的电压U越大
图14 D.污水中离子数越多,两个电极间的电压U越大
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5.(江苏温州市十校联合体2009届期中联考卷.物理.7)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图15所示,要增大带电粒子射出时的动能,则下列说法中正确的是( )
图15 A.增大磁场的磁感应强度 B.增大匀强电场间的加速电压 C.增大D形金属盒的半径 D.减小狭缝间的距离
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6.(海南省民族中学2009届高三上学期月考卷.物理.10)如图16 所示,光滑半圆形轨道与光滑斜面轨道在B处与圆孤相连,将整个装 置置于水平向外的匀强磁场中,有一带正电小球从A静止释放,且能 沿轨道前进,并恰能通过圆弧最高点,现若撤去磁场,使球仍能恰好
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通过圆环最高点C,释放高度H′与原释放高度H的关系是( )
A.H′=H
B. H′<H C.
H′>H
D.不能确定
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7.(广东省中山一中2008―2009学年第一学期高三第一次统测卷.物理.18)如图17所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场,左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,其宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感强度大小为B、方向垂直纸面向外;右侧匀强磁场的磁感强度大小也为B、方向垂直纸面向里.一个带正电的粒子(质量m,电量q,不计重力)从电场左边缘a点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到了a点,然后重复上述运动过程.求:
图17
(1)中间磁场区域的宽度d.
(2)带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t.
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8.(2009届广东省新洲中学高三摸底考试试卷.物理.20)在如图18所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为B,x轴下方有一匀强电场,电场强度的大小为E,方向与y轴的夹角θ为450且斜向上方. 现有一质量为m电量为q的正离子,以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点进入电场区域,该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为450. 不计离子的重力,设磁场区域和电场区域足够大. 求:
(1)C点的坐标; (2)离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间;
(3)离子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角。
图18
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9.(淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研卷.物理.17)如图19所示,空间某平面内有一条折线是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小都为B。折线的顶角∠A=90°,P、Q是折线上的两点, AP=AQ=L。现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出,不计微粒的重力。
(1)若P、Q间外加一与磁场方向垂直的匀强电场,能使速度为v0射出的微粒沿PQ直线运动到Q点,则场强为多大? (2)撤去电场,为使微粒从P点射出后,途经折线的顶点A而到达Q点,求初速度v应满足什么条件? (3)求第(2)中微粒从P点到达Q点所用的时间。
图19
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10.(江苏徐州市2009届第一次质检测卷.物理.17)如图20所示,粒子源S可以不断地产生质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)。粒子从O1孔漂进(初速不计)一个水平方向的加速电场,再经小孔O2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B1,方向如图。虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B2(图中未画出)。有一块折成直角的硬质塑料板abc(不带电,宽度很窄,厚度不计)放置在PQ、MN之间(截面图如图),a、c两点恰在分别位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45°,现使粒子能沿图中虚线O2O3进入PQ、MN之间的区域。 (1) 求加速电压U1. (2)假设粒子与硬质塑料板相碰后,速度大小不变,方向变化遵守光的反射定律.粒子在PQ、MN之间的区域中运动的时间和路程分别是多少?
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11.(2009年广州市高三调研测试卷.物理.19)如图21所示,坐标平面的第Ⅰ象限内存在大小为E、方向水平向左的匀强电场,第Ⅱ象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。足够长的挡板MN垂直x轴放置且距原点O的距离为d。一质量为m、带电量为-q的粒子若自距原点O为L的A点以大小为v0,方向沿y轴正方向的速度进入磁场,则粒子恰好到达O点而不进入电场。现该粒子仍从A点进入磁场,但初速度大小为2v0,为使粒子进入电场后能垂直打在挡板上,求粒子(不计重力)在A点第二次进入磁场时: (1) 其速度方向与x轴正方向之间的夹角。 (2)粒子到达挡板上时的速度大小及打到挡板MN上的位置到x轴的距离.
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12.(广东华南师大附中2008―2009学年高三综合测试卷.物理.17)如图22所示,在x<0且y<0的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B大小为2×10-4T,在x>且y<0的区域内存在与x轴正方向成45 º角向上方向的匀强电场。已知质量m为1.60×10-27kg的质子从x轴上的M点沿与x轴负方向成45 º角向下垂直射入磁场,结果质子从y轴的N点射出磁场而进入匀强电场,经电场偏转后打到坐标原点O,已知 =l=28.2cm。求:
(1)质子从射入匀强磁场到O点所用的时间; (2)匀强电场的场强大小。
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13.(广东中山一中2009届高三第二次统测试卷.物理.19)如图23所示,一个质量为m =2.0×10-11kg,电荷量q = +1.0×10-5C的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电压加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压U2=100V。金属板长L=20cm,两板间距d = cm。求:
(1)微粒进入偏转电场时的速度v0大小; (2)微粒射出偏转电场时的偏转角θ; (3)若该匀强磁场的宽度为D=10cm,为使微粒不 会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少多大? 图23 答案:
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1.【解析】由安培定则判断出P和QR的磁场方向,并求出其合磁场是水平向右,再由左手定则判断出R受到的磁场力垂直R,指向y轴负方向 【答案】A
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2.【解析】 电子在飞行过程中受到地磁场洛仑兹力的作用,洛仑兹力是变力而且不做功,所以电子向荧光屏运动的速率不发生改变;又因为电子在自西向东飞向荧光屏的过程中所受的地磁场感应强度的水平分量可视为定值,故电子在竖直平面内所受洛伦兹力大小不变、方向始终与速度方向垂直,故电子在在竖直平面内的运动轨迹是圆周。 【答案】CD
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3.【解析】根据左手定则判断出,正离子偏向B板,所以B板是电源的正极,因最后离子匀速运动,由平衡条件得 ,故电源的电动势为Bvd 【答案】BC
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4.【解析】根据左手定则判断出,正离子偏向后表面的电势,所以选项A正确; , 所以选项C也正确. 【答案】AC
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5.【解析】设D形盒的半径为R,则粒子可能获得的最大动能由qvB=m 得Ekm= = ,由此式得选项AC正确. 【答案】AC
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6.【解析】无磁场时,小球队在C点由重力提供向心力, ,临界速度 。
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从A至C由机械能守恒定律得: ,有.files/image1381.gif)
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加磁场后,小球在C点受向上的洛仑兹力,向心力减小,.files/image1383.gif) 临界速度v减小。洛仑兹力不做功,由A到C机械能守恒
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因 ,所以 ,故选项C正确。 【答案】C
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7.【解析】(1)电场中加速,由
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∴
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磁场中偏转,由牛顿第二定律得
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∴ 可见在两磁场区粒子运动半径相同,如图所示,三段圆弧的圆心组成的三角形△O1O2O3是等边三角形,其边长为2r www.1010jiajiao.com
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∴
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(2)电场中, 中间磁场中,
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右侧磁场中, 则
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【答案】(1) (2).files/image1410.gif)
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8.【解析】(1)磁场中带电粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动,故有
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.files/image1411.gif)
--------------①
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同时有
-----------② 粒子运动轨迹如图所示,由几何知识知,
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xC=-(r+rcos450)= ,
------------ ③
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故,C点坐标为( ,0)。
----------- ④ (2)设粒子从A到C的时间为t1,设粒子从A到C的时间为t1,由题意知
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------------ ⑤
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设粒子从进入电场到返回C的时间为t2,其在电场中做匀变速运动,由牛顿第二定律和运动学知识,有 ------------⑥
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及
, ------------⑦
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联立⑥⑦解得 ------------⑧ 设粒子再次进入磁场后在磁场中运动的时间为t3,由题意知
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------------ ⑨
故而,设粒子从A点到第三次穿越x轴的时间为
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------------ ⑩
(3)粒子从第三次过x轴到第四次过x轴的过程是在电场中做类似平抛的运动,即沿着v0的方向(设为x′轴)做匀速运动,即
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……① …………②
沿着qE的方向(设为y′轴)做初速为0的匀变速运动,即
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……③
……④
设离子第四次穿越x轴时速度的大小为v,速度方向与电场方向的夹角为α. 由图中几何关系知
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……⑤
……⑥
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……⑦
综合上述①②③④⑤⑥⑦得
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……⑧
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9.【解析】 ⑴由电场力与洛伦兹力平衡得:qE=qv0B得:E=v0B
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⑵根据运动的对称性,微粒能从P点到达Q点,应满足
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其中x为每次偏转圆弧对应的弦长,偏转圆弧对应的圆心角为 或 。
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设圆弧的半径为R,则有2R2=x2,可得:
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又
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由①②③式得: ,n =1、2、3、 ⑶当n取奇数时,微粒从P到Q过程中圆心角的总和为
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,
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,其中n =1、3、5、……
当n取偶数时,微粒从P到Q过程中圆心角的总和为
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,其中n =2、4、6、……
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【答案】(1)E =v0B (2) (3)当n取奇数时,.files/image1464.gif)
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当n取偶数时,.files/image1468.gif)
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10.【解析】(1)粒子源发出的粒子,进入加速电场被加速,速度为v0,根据能的转化和守恒定律得:
要使粒子能沿图中虚线O2O3进入PQ、MN之间的区域, 则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力大小相等,
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得到
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将②式代入①式,得
(2)粒子从O3以速度v0进入PQ、MN之间的区域,先做匀速直线运动,打到ab板上,以大小为v0的速度垂直于磁场方向运动.粒子将以半径R在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动,转动一周后打到ab板的下部.由于不计板的厚度,所以质子从第一次打到ab板到第二次打到ab板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间,即一个周期T.
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粒子在磁场中共碰到2块板,做圆周运动所需的时间为
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粒子进入磁场中,在v0方向的总位移s=2Lsin45°,时间为
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则t=t1+t2=
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11.【解析】设速度为v0时进入磁场后做圆周运动的半径为r
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有 得r== 设速度为2v0时进入磁场做圆周运动的半径r′ 得r′==L
设其速度方向与x轴正方向之间的夹角为θ
由图中的几何关系有:cosθ== 得θ=45°或θ=135° (2)为使粒子进入电场后能垂直打在挡板上,则要求粒子进入电场时速度方向 与x轴正方向平行,如图所示。粒子进入电场后由动能定理有 qEd=mv′2 -m(2v0)2 得v′=
当θ1=45°时,粒子打到挡板MN上的位置到x轴的距离为 y1=r-r′sin45°=(-1)L
当θ2
=135°时,粒子打到挡板MN上的位置到x轴的距离为 y2= r′+ r′sin45°=(+1)L 【答案】(1)θ=45°或θ=135° (2)当θ1=45°时,(-1)L; θ2=135°(+1)L,
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12.【解析】(1)设带电粒子射入磁场时的速度大小为v,由于带电粒子垂直射入匀强磁场带电粒子在磁场中做圆周运动,圆心位于MN中点O′,
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由几何关系可知,轨道半径r=lcos45=0.2(m
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又Bqv =
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所以.files/image1496.gif) 设带电粒子在磁场中运动时间为t1,在电场中运动的时间为t2,总时间为t。
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t1 = t2 = .files/image1500.gif)
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联立解得 t = .files/image1502.gif) =2.07×10-4(s) (2)带电粒子在电场中做类平抛运动,设加速度为a,则:
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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)微粒在加速电场中由动能定理得:
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① 解得v0 = 1.0×104m/s
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(2)微粒在偏转电场中做类平抛运动,有: , 飞出电场时,速度偏转角的正切为:
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② 解得 θ = 30o
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(3)进入磁场时微粒的速度是:
③
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轨迹如图所示,由几何关系有: ④
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洛伦兹力提供向心力:
⑤
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由③~⑤联立得: 代入数据解得:B = /5=0.346T
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所以,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少为0.346T。
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【答案】(1)v0=1.0×104m/s (2) θ=30o (3)B = /5=0.346T 目录 三、牛顿运动定律 四、曲线运动与万有引力 五、机械能 六、动量 七、振动与波 八、热学 九、电场 十、恒定电流 十一、磁场 十二、电磁感应 十三、交变电流 电磁波 十五、原子物理 十二、电磁感应 互动:近年来高考对本考点内容考查命题频率极高的是感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生的感应电动势的计算,且要求较高.几乎是年年有考;其他像电磁感应现象与磁场、电路和力学、电学、能量及动量等知识相联系的综合题及图像问题在近几年高考中也时有出现;另外,该部分知识与其他学科的综合应用也在高考试题中出现。试题题型全面,选择题、填空题、计算题都可涉及,尤其是难度大、涉及知识点多、综合能力强,多以中档以上题目出现来增加试题的区分度,而选择和填空题多以中档左右的试题出现. 预测2009年的高考基础试题仍是重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题.综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识.主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等.此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视.
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十四、光学 .files/image1524.gif) 1.(江苏省启东中学2008―2009学年度第一学期月考卷.物理.7)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、电键相连,如图12所示.线圈上端与电源正极相连,闭合电键的瞬间,铝环向上跳起.若保持电键闭合,则 ( )
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A.铝环不断升高 B.铝环停留在某一高度
C.铝环跳起到某一高度后将回落 D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变
图12
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2.(广东惠州市2009届高三第三次调研考试卷.物理.10)如图13所示,矩形闭台线圈放置在水平薄板上,有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度
)当磁铁匀速向右通过线圈时,线圈仍静止不动,那么线圈受到薄扳的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是( )
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A摩擦力方向一直向左
B摩擦力方向先向左、后向或右 C.感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针 D.感应电流的方向顺时针→逆时针
图13
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3.(山东省济南一中2009届高三上学期期中考试 卷.理综.19)如图14所示,A为水平放置的橡胶圆盘,在其侧面带有负电荷─Q,在A正上方用丝线悬挂一个金属圆环B(丝线未画出),使B的环面在水平面上与圆盘平行,其轴线与橡胶盘A的轴线O1O2重合。现使橡胶盘A由静止开始绕其轴线O1O2按图中箭头方向加速转动,则( ) A.金属圆环B有扩大半径的趋势,丝线受到拉力增大 B.金属圆环B有缩小半径的趋势,丝线受到拉力减小 C.金属圆环B有扩大半径的趋势,丝线受到拉力减小 D.金属圆环B有缩小半径的趋势,丝线受到拉力增大
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4.(山东省宁津一中2009届高三测试卷.物理.7)如图15所示, 一矩形线框竖直向上进入有水平边界的匀强磁场,磁场方向垂直纸 面向里,线框在磁场中运动时只受重力和磁场力,线框平面始终与
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磁场方向垂直。向上经过图中1、2、3位置时的速率按时间依次为v1、v2、v3,向下经过图中2、1位置时的速率按时间依次为v4、v5,下列说法中一定正确的是( ) A.v1>v2 B.v2=v3 C.v2=v4 D.v4<v5
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5.(广东省华南师大附中2009届高三综合测试卷.物理.10)如图16所示,两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中,磁场垂直导轨所在平面,金属棒 可沿导轨自由滑动.导轨一端连接一个定值电阻R,导轨电阻可忽略不计.现将金属棒沿导轨由
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以速度 做匀速运动;若保持拉力的功率恒定,当速度为 时,
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加速度为 ,最终也以速度 做匀速运动,则( )
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6.(海南省民族中学2009届高三阶段考试卷.物理.9)如图
17所示,平行导轨水平放置,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,
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的滑动摩擦力为 ,则回路中感应电流的功率为( )
图17
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7.(江苏淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008年第三次调研卷.物理.15)如图18所示,足够长的光滑平行金属导轨cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一个半径为r的四分之三金属光滑圆环,两圆环面平行且竖直。在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆,两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路,两金属杆质量均为m,电阻均为R,其余电阻不计。整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。当用水平向右的恒力F= mg拉细杆a,达到匀速运动时,杆b恰好静止在圆环上某处,试求: (1)杆a做匀速运动时,回路中的感应电流;
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(2)杆a做匀速运动时的速度;
(3)杆b静止的位置距圆环最低点的高度。 图18
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8.(南京市2008届4月高三调研考卷.物理.14)如图19所示,竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间 OO1O1′O′ 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d0.现使ab棒由静止开始释放,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平,导轨电阻不计).求:
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(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度;
(2)棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;
(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能出现的运动情况。 图19
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9.(渐江东阳中学2009届高三月考试题.理综.23)如图20甲所示的轮轴,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动.轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为 的金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PO、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端,将重物由静止释放,重物最终能匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,忽略所有摩擦。
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(1)若重物的质量为M,则重物匀速下降的速度 为多大? 图20
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10.(江苏南通四县市2008届高三联考卷.物理.19)如图21所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻RL=4R,定值电阻R1=2R,电阻箱电阻调到使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,试求: (1)金属棒下滑的最大速度为多大? (2)R2为何值时,其消耗的功率最大?消耗的最大功率为多少?
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11.(2009届广东省新洲中学高三摸底考试试卷.物理.18)如图22甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5 m,电阻不计,左端通过导线与阻值R =2 W的电阻连接,右端通过导线与阻值RL =4 W的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长l =2 m,有一阻值r =2 W的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处.CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图22乙所示.在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动.已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求: (1)通过小灯泡的电流. (2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小.
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12.(广东惠州市2009届高三第三次调研考试卷.物理.17)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图23所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,
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杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数,导
轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感 应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。当 ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速 运动时,cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动。 设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好,
图23 重力加速度为g。求:
(1)ab杆匀速运动的速度v1;
(2)ab杆所受拉力F;
(3)若测得cd杆匀速运动的速度为v2,则在cd杆向下运动路程为h过程中,整个回路 中产生的焦耳热为多少?
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13.(山东省师大附中2009届高三月考卷.物理.19)如图24所示,abcd为质量M=2 kg的导轨,放在光滑绝缘的水平面上,另有一根重量m=0.6 kg的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上,PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱ef(竖直立柱光滑,且固定不动),导轨处于匀强磁场中,磁场以cd为界,左侧的磁场方向竖直向上,右侧的磁场方向水平向右,磁感应强度B大小都为0.8 T.导轨的bc段长L=0.5 m,其电阻r=0.4Ω,金属棒PQ的电阻 R=0.2Ω,其余电阻均可不计.金属棒与导轨间的动摩擦因数 =0.2.若在导轨上作用一个方向向左、大小为F=2 N的水平拉力,设导轨足够长,重力加速度g取 10 m/s2,试求:
(1)导轨运动的最大加速度; (2)导轨的最大速度; (3)定性画出回路中感应电流随时间变化的图线。
图24
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14.(山东省青岛市2009届高三上学期期中练习.物理.24.)光滑的平行金属导轨长L=2.0m,两导轨间距离d=0.5m,导轨平面与水平面的夹角为 ,导轨上端接一阻值为R=0.5 的电阻,其余电阻不计,轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场,磁感应强度B=1T,如图25所示。有一不计电阻、质量为m=0.5kg的金属棒ab,放在导轨最上端且与导轨垂直。当金属棒ab由静止开始自由下滑到底端脱离轨道的过程中,电阻R上产生的热量为Q=1J,g=10m/s2,则:
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(1)指出金属棒ab中感应电流的方向。
(2)棒在下滑的过程中达到的最大速度是多少?
(3)当棒的速度为v=2 m/s时,它的加速度是多大
|
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1.【解析】若保持电键闭合,磁通量不变,感应电流消失,所以铝环跳起到某一高度后将回落;正、负极对调,同样磁通量增加,由楞次定律,铝环向上跳起. 【答案】CD
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2.【解析】 是楞次定律可以判断选项AC正确
【答案】AC
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3.【解析】橡胶盘A在加速转动时,产生的磁场在不断增加,穿过B的磁通量不断增加,根据楞次定律可知B正确。 【答案】B
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4.【解析】矩形线框向上进入匀强磁场时,受到向下的重力和磁场力,致使速度减小,所 以v1>v2,A正确;进入磁场后上升阶段从位置2到位置3,无磁场力,重力做负功,所以v2>v3,B错误;从位置2上升至最高点后再返回至位置2,无磁场力,重力做功为零,所以v2=v4,C正确;下落离开磁场的过程中,受到向下的重力和向上的磁场力,两个力大小无法确定,所以v4与v5无法比较,D错误。 【答案】AC
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5.【解析】当拉力恒定时,
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当功率恒定时,.files/image1638.gif)
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最终以 的速度做匀速运动,则.files/image1641.gif)
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代入 的表达式中得.files/image1645.gif)
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【答案】C
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6.【解析】对 、 棒受力分析如图所示,从能的转化与守恒角度出发,可推知外力F克服 棒所受的摩擦力 做功直接将其他形式的能转化为内能,而F克服安培阻力 做的功将其他形式的能转化为电能,其功率为P电=(F-f)Va,故感应电流做功的 功率也为 ,C项正确.本题易错选D,实际上它是回路的总电能的一部分。在 棒上通过 克服 做功转化为 棒与轨道的内能,功率 .这时 棒与相当于电动机通过感应电流而运动,把电能通过克服 做功转化为内能.电能的另一部分,由电流的热效应转化为电路的内能,电能的另一部分,由电流的热效应转化为电路的内能,其功率为感应电流做功的总功率减去 棒上输出的功率,即 ,故D项所指正是这部分功率而非感应电流做功的总功率. 【答案】C
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7.【解析】⑴匀速时,拉力与安培力平衡,F=BIL
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得:
⑵金属棒a切割磁感线,产生的电动势E=BLv
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回路电流 联立得:.files/image1670.gif) ⑶平衡时,棒和圆心的连线与竖直方向的夹角为θ,
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得:θ=60°
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8.【解析】(1)设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,产生的电动势为E = BLv…
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电路中电流 I = ……………对ab棒,由平衡条件得 mg-BIL = 0…
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解得 v = .files/image1678.gif)
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(2) 由能量守恒定律:mg(d0
+ d) = E电 + mv2
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解得 ,.files/image1683.gif)
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(3)设棒刚进入磁场时的速度为v0,由mgd0 = mv02,得v0 = .files/image1686.gif)
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棒在磁场中匀速时速度为v = ,则
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1 当v0=v,即d0 = 时,棒进入磁场后做匀速直线运
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2 当v0 < v,即d0 < 时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动
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3 当v0>v,即d0> 时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动
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9.【解析】(1) 匀速下降时,金属杆匀速上升,回路中产生的感应电动势为:.files/image1694.gif)
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则.files/image1696.gif)
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由以上式子解得:.files/image1702.gif)
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(2)由(1)得:
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由 图象可知:.files/image1707.gif)
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所以解得:.files/image1709.gif)
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【答案】(1) (2).files/image1709.gif)
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10.【解析】(1)当金属棒匀速下滑时速度最大,设最大速度为vm,达到最大时则有 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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解以上方程组可得
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当 时,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内,金属棒PQ保持静止,磁场变化导致电路中产生感应电动势.电路为r与R并联,再与RL串联,电路的总电阻
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=5Ω
①
此时感应电动势
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=0.5×2×0.5V=0.5V
②
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通过小灯泡的电流为: =0.1A ③ (2)当棒在磁场区域中运动时,由导体棒切割磁感线产生电动势,电路为R与RL并联,再与r串联,此时电路的总电阻
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=2+Ω=Ω ④
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由于灯泡中电流不变,所以灯泡的电流IL=0.1A,则流过棒的电流为
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=0.3A
⑤
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电动势
⑥ 解得棒PQ在磁场区域中v=1m/s
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【答案】(1) 0.1A (2)运动的速度大小v=1m/s
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12.【解析】(1)ab杆向右运动时,ab杆中产生的感应电动势方向为a→b,大小为E=BLv1,… 耐杆中的感应电流方向为d→c.cd杆受到的安培力方向水平向右
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安培力大小为 ①
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解①、③两式,ab杆匀速运动的速度为 ③
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(2)ab杆所受拉力F= ④ (3)设cd杆以v2速度向下运动h过程中,ab杆匀速运动了s距离
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整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功
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…
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13.【解析】导轨在外力作用下向左加速运动,由于切割磁感线,在回路中要产生感应电流,导轨的bc边及金属棒PQ均要受到安培力作用PQ棒受到的支持力要随电流的变化而变化,导轨受到PQ棒的摩擦力也要变化,因此导轨的加速度要发生改变.导轨向左切割磁感线时,感应电动势 E=BLv ①
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感应电流
②
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即 ③ 导轨受到向右的安培力F 1= BIL,金属棒PQ受到向上的安培力F2= BIL,导轨受到PQ棒对它的摩擦力 , 根据牛顿第二定律,有
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④
(1)当刚拉动导轨时,v=0,由③④式可知I=0时有最大加速度am,即
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m/s2
(2)随着导轨速度v增大感应电流I增大而加速度a减小,当a=0时,导轨有最大速度vm,从④式可得
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A
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将 A代入③式,得
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m/s
|
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当t=t1时,v达到最大,I达到2.5 A,电流I随时间t的变化图线如图所示所示. 【答案】(1)
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m/s2
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(2) m/s (3)如图所示26所示
20080523 (2)棒做加速度逐渐减小的变加速运动,棒到达底端时速度最大,由能量守恒定律得
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解得 m/s
(3)当棒的速度为v时,感应电动势 E=Bdv
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感应电流 棒所受安培力F=BId
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当棒的速度为v=2 m/s时,F=1
N 由牛顿第二定律得
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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、交变电流 电磁波 互动:本考点是电磁感应的应用和延伸.高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”:一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图象和交变电流的四值;三是突出考查变压器.一般试题难度不大,且多以选择题的形式出现.对于电磁场和电磁波只作一般的了解.本考点知识易与力学和电学知识综合,如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动,交变电路的分析与计算等.同时,本考点知识也易与现代科技和信息技术相联系,如“电动自行车”、“磁悬浮列车”等.另外,远距离输电也要引起重视.尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容;对变压器的原理理解的同时,还要掌握变压器的静态计算和动态分析. 预测2009年高考中交变电流考点主要考查:一考查正弦交变电流的产生过程,正弦交变电流的产生过程要做到“情、数、形”三者相统一。“情”就是物理情景,即线圈在磁场中转动的情形;“数”就是用数学表达式表示交变电流的产生过程;“形”就是用图象表示交变电流的产生过程。在这三者中已知其一,便知其二。所以在高考中往往提供其中一种求另两种;二是考查交变电流的四值,交变电流的“四值”即最大值、瞬时值、有效值、平均值。一定要注意的各类值的不同用法,尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容;三是考查变压器的原理和动态分析;另外带电粒子在交变电场中运动和交变电流中与实际相联系的问题也要引起重视。
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1.(海南省民族中学2009届高三上学期阶段测试卷.物理.8)
如图10甲所示的空间存在一匀强磁场,其方向为垂直于纸面向 里,磁 场的右边界为MN,在MN右侧有一矩形金属线圈abcd, ab边与MN重合。现使线圈以ab边为轴按图示方向匀速转动,
N
|
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2.((2008学年广东越秀区高三摸底调研测试卷。物理.5)某交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间的关系如图11所示.如果此线圈和一个R=100Ω的电阻构成闭合电路,不计电路的其它电阻,下列说法中正确的是( )
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B.电阻R两端的最大电压是100 V
图11 C.交变电流的有效值为1A D.交变电流的最大值为1A
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3.(江苏南通市2008届第三次调研卷.物理.7)某交流发电机给灯泡供电,产生正弦式交变电流的图象如图12所示,下列说法中正确的是( )
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A.交变电流的频率为0.02Hz
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B.交变电流的瞬时表达式为.files/image1792.gif)
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C.在t=0.01s时,穿过交流发电机线圈的磁通量最大
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D.若发电机线圈电阻为0.4Ω,则其产生的热功率为5W 图12
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4.(江苏淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研卷.物理.10)今年春节前后,我国部分省市的供电系统由于气候原因遭到严重破坏。为此,某小区启动了临时供电系统,它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成,如图13所示,图中R0表示输电线的电阻。滑动触头P置于a处时,用户的用电器恰好正常工作,在下列情况下,要保证用电器仍能正常工作,则 ( )
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A.当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于
正常值,用电器不变时,应使滑动触头P向上滑动 B.当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于 正常值,用电器不变时,应使滑动触头P向下滑动
图13 C.如果V1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P应向上滑 D.如果V1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P应向下滑
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5.(江苏省九名校2008年第二次联考卷.物理.7)某电厂发电机的输出电压稳定,它发出的电先通过电厂附近的升压变压器升压,然后用输电线路把电能输送到远处居民小区附近的降压变压器,经降低电压后输送到用户,设升、降变压器都是理想变压器,那么在用电高峰期,白炽灯不够亮, 但电厂输送的总功率增加,这时( ) A.升压变压器的副线圈的电压变大 B.降压变压器的副线圈的电压变大 C.高压输电线路的电压损失变大
D.用户的负载增多,高压输电线中的电流减小
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6.(山东省济南一中2009届高三月考试卷.物理.9)如图14所示,为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流强度,则( )
A.保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大 B.保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗的功率减小 C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大 D.保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大
图14
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7.(山东省宁津一中2009届高三阶段测试 卷.物理.10)一理想变压器的初级线圈为n1=100匝,次级线圈n2=30匝,n3=20匝,一个电阻为48.4Ω的小灯泡接在次级线圈n2与n3上,如图15所示.当初级线圈与e=220 sinωt的交流电源连接后,变压器的输入功率是( ) A.10W B.20W C.250W D.500W
图15
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8.(山东省青岛市2009届高三复习试题.物理.9)在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器。如图16所示的四个图中,能正确反应其工作原理的是 ( )
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9.(湖南郴州市2009届高三调研试题.物理.16)如图17所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO' 轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直.已知线圈匝数n=400,
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电阻r=0.1Ω,长L1=0.05m,宽L2=0.04m,角速度=l00 rad/s,
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磁场的磁感应强度B=0.25T.线圈两端外接电阻R=9.9Ω的用电器 和一个交流电流表(内阻不计),求: (1)线圈中产生的最大感应电动势. (2)电流表A的读数.
图17 (3)用电器上消耗的电功率.
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10.(2009届广东省新洲中学高三摸底考试试卷.物理.16)某发电站的输出功率P = 104kW,输出电压U1 =
4kV,通过理想变压器升压后向远处供电.已知输电导线的总电阻为R = 10Ω,输电线路损失的功率为输出功率的4%,求变压器的匝数比.
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11. (江苏徐州市2009届复习试卷.物理.17)在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站,输送的电功率为P=500kW,当使用U=5kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求:
⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r。 ⑵若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?
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(1)求线框 转到图(乙)位置时感应电动势的大小; (2)求转动过程中电阻R上的电压最大值;
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(3)从线框 进入磁场开始时,作出0~T(T是线框转动周期)时间内通过R的电流iR随时间变化的图象。 答案:
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1.【解析】线圈转动900后,进入磁场,线圈处于平行磁感线平面,磁通量变化最快,在这个过程中,没有感应电流;线圈再转动900后,线圈处于中性面,磁通量变化最慢,在这个过程中,磁通量增加,感应电动势和感应电流呈余弦规律变化,感应电流由b到a;再转动900后,线圈处于平行磁感线平面,磁通量变化最快,在这个过程中,磁通量减小,感应电流由a到b;再转动,离开磁场,没有感应电流,依次类推。 【答案】D
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2.【解析】由图可知交交变电流的周期为0.04s,所以选项A正确;交变电压的最大值为100V,而电阻R=100Ω,所以交变电流的最大值为1A. 【答案】AD
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3.【解析】由图可以求得.交变电流的频率为40Hz,所以选项A错;交变电流的瞬时表达式为 ,所以选项B错;在t=0.01s时,穿过交流发电机线圈的磁通量为零,所以选项C错;因电流的有效值为2.5 A,所以发电机线圈电阻为0.4Ω,则其产生的热功率为5W,故选项D对. 【答案】D 4.【解析】V1示数小于正常值时,副线圈的输出电压也要变小,所以滑动触头P向上滑动,即选项A正确;当用电器增加时,副线圈的电流增大,输电线上损失的电压增大,要使电器正常工作,滑动触头P应向上滑,所以选项C正确 【答案】AC
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5.【解析】副线圈的电流增大,输电线上损失的电压增,所以选项C正确 【答案】C
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7.【解析】由于次级两组副线圈的组合连接使得小灯泡回路中两线圈产生的感应电动势方向相反,所以小灯泡的工作电压有效值为:
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则.files/image1828.gif) 因为理想变压器输入功率等于输出功率,故答案应选A. 【答案】A
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8.【解析】电流互感器要把大电流变为小电流,因此原线圈的匝数少,副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。 【答案】A
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代人数据得
Em=400×0.25×0.05×0.04×l00 V=20
V
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(2)Im=
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代人数据得Im= A=2A ∵是正弦交变电流,所以电流表读数即有效值
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I= A=1.41A
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(3)p=I2R= ×9.9W=19。8W.
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【答案】(1) 20 V(2) 1.41A (3)19。8W
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①
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输电线路损失的功率
②
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则
③
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变压器的匝数比.files/image1844.gif)
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【答案】.files/image1845.gif)
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11. 【解析】⑴如图36所示。由于输送功率为P=500kW,一昼夜输送电能E=Pt=12000度,终点得到的电能E′=7200度,因此效率η=60%。输电线上的电流可由I=P/U计算,为I=100A,而输电线损耗功率可由Pr=I 2r计算,其中Pr=4800/24=200kW,因此可求得r=20Ω。
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⑵输电线上损耗功率 ,原来Pr=200kW,现在要求Pr′=10kW ,计算可得输电电压应调节为U′=22.4kV。
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【答案】(1)η=60% 20Ω (2)22.4kV
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12.【解析】(1)根据磁场分布特点,线框不论转到磁场中哪一位置,切割磁感线的速度始终与磁场方向垂直,故线框 转到图示位置时,感应电动势的大小为
试题详情
E=2Blv=2Bl =BlLω (2)线框转动过程中,只能有一个线框进入磁场(作电源),另一个线框与外接电阻R并联后一起作为外电路。
试题详情
电源内阻为r,外电路总电阻R外= r
试题详情
故R两端的电压最大值:UR=IR外=.files/image1856.gif)
试题详情
(3) 和 在磁场中,通过R的电流大小相等
图37
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iR= BlLω?
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从线框 进入磁场开始计时,每隔T/8(线框转动45°)电流发生一次变化,其iR随时间t变化的图象如图20所示。
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【答案】(1)BlLω (2) (3)如图37所示 互动:本考点分为光的传播和光的波动性以及光的粒子性三部分,高考对本考点的考查一般以选项题的形式出现,重点放在考查光学一些重要的规律和概念上,注重课本,加强理解;“考课本”、“不回避陈题”是高考对光学命题的特点。 “联系实际、联系生活、联系高科技”已成为高考命题的新趋向;也是这几年光学命题的热点.目前高考中几何光学已淡化了“像”的概念,侧重于“光路”的考查(折射、全反射、棱镜等),一般是考查光线的去向的定性分析和定量计算问题;同时几何光学还常与力学中的直线运动、平抛运动、圆周运动、万有引力定律等相结合命题,考查学生的分析综合能力,估计以后高考试题不会有太大的变化,但会加强对光学的物理规律的理解和对物理现象、物理情景的分析能力的考查。光的波动内容近两年命题频率较高,对光的波动性进行考查,主要是以干涉和衍射以及电磁波谱知识为要点,考查波动光学的一些初步理论、以及建立这些理论的实验基础和一些重要的物理现象;尤其是波动光学近年新增知识点有“双缝干涉的条纹间距与波长的关系”、 “光的偏振现象”、“物质波”、“激光的特性及应用”等也在高考中有所体现.光的粒子性主要考查光电效应规律理解和爱因斯坦光电效应方程的熟练应用.
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十四、光学
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1.(海南省民族中学2009届高三阶段考试卷.物理.9)如图7所示,一细束红蓝复色光垂直与AB边射入直角三棱镜,在AC面上反射和折射分成两束细光束,其中一束细光束为单色光束。若用V1和V2分别表示红、蓝光在三棱镜内的速度,下列判断正确的是( )
A.V1<V2 单色光束为红色 B.V1<V2 单色光束为蓝色 C.V1>V2 单色光束为红色 D.V1>V2 单色光束为蓝色
图7
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2.(2009年安徽高考信息交流试卷.理综.17)如图8所示,P、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜,叠合在一起组成一个长方体,一单色光从P的上表面射入,折射光线正好垂直通过两棱镜的界面,已知材料的折射率nP<nQ,射到P上表面的光线与P的上表面的夹角为θ,下列判断正确的是( )
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A.光线一定从Q的下表面射出
B.光线若从Q的下表面射出时,出射光线与下表面的夹角一定等于θ C.光线若从Q的下表面射出时,出射光线与下表面的夹角一定大于θ D.光线若从Q的下表面射出时,出射光线与下表面的夹角一定小于θ
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3.(河北省衡水中学2009届高三调研卷.物理.8)金属中存在着大量的价电子(可理解为原子的最外层电子),价电子在原子核和核外的其他电子产生的电场中运动,电子在金属外部时的电势能比它在金属内部作为价电子时的电势能大,前后两者的电势能差值称为势垒,用符号V表示,价电子就像被关在深度为V的方箱里的粒子,这个方箱叫做势阱,价电子在势阱内运动具有动能,但动能的取值是连续的,价电子处于最高能级时的动能称为费米能,用Ef表示。用红宝石激光器向金属发射频率为ν的光子,具有费米能的电子如果吸收了一个频率为ν的光子而跳出势阱,则 ( ) A.具有费米能的电子跳出势阱时的动能为Ek=hν-V+Ef B.具有费米能的电子跳出势阱时的动能为Ek=hν-V-Ef C.若增大激光器的强度,具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大 D.若增大激光器的强度,具有费米能的电子跳出势阱时的动能不变
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4.(上海市闸北区2008年4月模拟卷.物理.12)在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹,通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹,这两种现象 ( ) (A)都是光的衍射现象; (B)都是光的干涉现象; (C)前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象 ; (D)前者是光的衍射现象,后者是光的干涉现象。
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5.(上海市宝山区2008年4月模拟卷.物理.15)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样,图9中四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是( )
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图9 A.a、c
B.b、c
C.a、d
D.b、d
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6.(苏北四市2009届高三调研卷.物理.37) (1)下列说法中正确的是 ( ) A.在地面附近有一高速飞过的火箭 ,地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间进程变慢了;火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化 B.托马斯•杨通过光的单缝衍射实验,证明了光是一种波 C.在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象 D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变宽 E.光异纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
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F.麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在,后来由他又用实验证实电磁波的存在
G.次声波是频率低于20 Hz的声波,它比超声波更易发生衍射 (2)如图10所示,有一截面是直角三角形的棱镜ABC,∠A= 30º.它对红光的折射率为n1.对紫光的折射率为n2.在距AC边d处 有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂 直AB边射入棱镜。 若两种光都能从AC面射出,求在光屏MN 上两光点间的距离。
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7.(广东省汕头市2008年普通高校招生模拟考试卷.物理.32)如图11所示,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和透射光束2,已知玻璃折射率为 ,当入射角 时,求反射光束1和透射光束2之间的夹角多大?
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8.(常州市2008~2009学年度第二学期期中质量调研卷.物
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理.26)如图12所示,一透明球体置于空气中,球半径R=
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10cm,折射率n= .MN是一条通过球心的直线,单色细 光束AB平行于MN射向球体,B为入射点, AB与MN间距
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为5 cm,CD为出射光线。
图11 ①补全光路并求出光从B点传到C点的时间; ②求CD与MN所成的角α.(需写出求解过程)
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9.(海口市2008年高考调研测试卷.物理.36) 某 校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计 了一个测液体折射率的仪器。如图13所示,在一个圆
图12 盘上,过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在
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半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位
置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中, 而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,
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而后在图中右上方区域观察P1、P2。同学们通过计算, 预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据 P3所插的位置,就可以直接读出液体折射率的值。 ①若∠AOF=30°,OP3与OC之间的夹角为45°, 则在P3处刻的折射率应多大?
图13 ②若在同一液体中沿AO方向射入一束白光,最靠近0C边的是哪种颜色的光?增大入射角度,哪种颜色的光在刻度盘上先消失?
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10.(江苏省南京市2008届高三质量检测卷.物理.32)如图14所示,玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成。一束频率5.3×1014Hz的单色细光束从AD面入射,在棱镜中的折射光线如图中ab所示,ab与AD面的夹角 。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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.files/image1890.jpg)
(2)光在棱镜中的波长是多大? (3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角。
(结果可用三角函数表示)
图14
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11.(山东省潍坊市2008年高三教学质量检测卷.理综.37) 如图15所示,一束截面为圆形半径为R的平行单色光,垂直射向一玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区,已知玻璃半球的半径为R,屏幕S到球心的距离为d(d>3R),不考虑光的干涉和衍射,玻璃对该光的折射率为n,求屏幕上被照亮区域的半径。
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|
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12.(广东省华南师大附中2009届高三综合测试卷.物
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理.23)如图16所示,阴极K用极限波长λ0=0.66μm的金属
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铯制成,用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K,调整两个极
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板电压.当A板电压比阴极高出2.5V时,光电流达到饱和,
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电流表示数为0.64μA,求: (1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的 最大初动能。 (2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍,每 图15
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秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能。
图16 答案:
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1.【解析】 红光折射率小于蓝光折射率,由折射率公式n=c/v知红光在同种介质中的速度较大,即V1>V2; 由全反射公式sinc=1/n知红光折射率小临界角大; 所以蓝光发生全反射时红光依然有折射现象。选C 【答案】C
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2.【解析】由于没有确定几何尺寸,所以光线可能射向Q的右侧面,也可能射向Q的下表面,A错误;当光线射向Q的下表面时,它的入射角与在P中的折射角相等,由于nP<nQ,进入空气中的折射角大于进入P上表面的入射角,那么出射光线与下表面的夹角一定小于θ,B、C错误,D正确。 【答案】D
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3.【解析】由能量守恒可知,A正确,B错误;由光子学说及光电效应的规律可知,C错误,D正确。 【答案】AD
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4.【解析】两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹是薄膜干涉,狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹是单缝衍射 【答案】C
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5.【解析】单缝衍射的条纹是不等间距,中央亮纹又宽又亮 【答案】D
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6.【解析】(1)ADEG
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(2)如图29所示, .files/image1899.gif)
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x=d(tanr2-tanr1)=d.files/image1901.gif)
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【答案】(1)ADEG (2)d.files/image1901.gif)
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7.【解析】反射角.files/image115.gif) 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之间的夹角
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【答案】.files/image1909.gif)
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8.【解析】①连接BC,如图30所示 在B点光线的入射角、折射角分别 标为i、r,
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Sini=5 /10= /2, 所以,
图30 i=45° 由折射率定律:
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在B点有:
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由几何关系
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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边的是紫光; 增大入射角度,紫光在刻度盘上最先消失
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【答案】(1) (2)紫光在刻度盘上最先消失 (3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角。
(结果可用三角函数表示)
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10.【解析】(1)设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r r=30°
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根据
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得
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(2)根据
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.files/image1926.jpg)
(3)光路如图31所示 ab光线在AB面的入射角为45°
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设玻璃的临界解为C,则.files/image1930.gif)
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sin45°>0.67,因此光线ab在AB面会发生全反射 光线在CD面的入射角r′=r=30°
图31
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根据 ,光线CD面的出射光线与法线的夹角
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由折射定律有: ①
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又由几何关系有: ②
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解①②得 .files/image1939.gif)
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光线PC离直线AB的距离CD=Rsinα=10 cm(1分)
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则距离直线AB为10 cm的入射光线经折射后能到达B点.
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11.【解析】光恰要发生全反射时的临界线射到屏幕S上的 E点到亮区中心O′的距离r,就是所求最大半径, 设临界角为C,如图所示
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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】.files/image1952.gif)
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12.【解析】由光电效应规律可知:当阴极发射的光电子全部达到阳极A时,光电流达到饱和,由电流可知每秒到达阳极的电子数,即每秒发射的电子数.由爱因斯坦光电效应方程可计算最大的初动能,光强加倍,每秒钟发射的光电子数加倍,但入射光频率不变,发射的光电子的最大初动能不变.
(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数
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个
根据爱因斯坦光电方程,光电子的最大初动能:
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J
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J.
(2)如果照射光的频率不变,光强加倍,根据光电效应实验规律,阴极每秒发射的光电子数
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个
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光电子的最大初动能仍然是 J.
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预测2009年高考原子物理命题主要表现在:1.原子物理中物理学史、著名实验和重要的物理理论;2.原子的核式结构、氢原子的跃迁和能级、核反应方程和核能等重点内容;3.以原子物理知识为基础,以高科技背景为素材的联系实际问题有可能出现;4.与带电粒子在电场和磁场中运动综合和与力学中的动量守恒、能量守恒综合的问题要引起注意.
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1.(南京市2009年高三总复习试卷.物理.9)月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3( )”的化学元素,是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3,如果相关技术开发成功,将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3( )”与氘核聚变,下列说法中正确的是
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A.核反应方程为.files/image1969.gif)
B.核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量
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C.氨3( )一个核子的结合能大于氦4( )一个核子的结合能
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D.氦3( )的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量
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2.(2009年安徽高考信息交流试卷.物理.8)2008年10月12日,安徽芜湖核电有限公司成立,以推进安徽首个核电站建设。关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是 ( )
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A.
B..files/image1975.gif)
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C. D..files/image1979.gif)
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3.(广东省华南师大附中2009届高三综合测试卷.物理.7)一个铍原子核( Be)从最靠近核的K层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变,生成一个锂核( ),并放出一个不带电的中微子νe(质量不计),人们把这种衰变叫铍核的EC衰变。核反应方程为: Be 。已知一个铍原子质量为m1,一个锂原子质量为m2,一个电子质量为me,光速为c,则一个铍原子核发生上述核反应释放的能量为 ( ) A.(m1―m2)c2 B.(m1+me+m2)c2 C.(m1+me―m2)c2 D.(m2―m1―me)c2
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4.(江苏盐城市2008年第二次调研卷.物理.26)镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已知 能自发地放出α粒子而变成新核Rn,已知 的质量为M1=3.7533×10-25kg,新核Rn的质量为M2=3.6867×10-25kg,α粒子的质量为m=6.6466×10-27kg,现有一个静止的 核发生α衰变,衰变后α粒子的速度为3.68×105m/s。则:(计算结果保留两位有效数字) ①写出该核反应的方程式。 ②此反应过程中放出的能量是多少? ③反应后新核Rn的速度是多大?
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5.(江苏省南京市2008届高三质量检测卷.物理.31)一个静止的铀核 (原子质量为232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核 (原子质量为228.0287u)。(已知:原子质量单位1u=1.67×10―27kg,1u相当于931MeV) (1)写出核衰变反应方程; (2)算出该核衰变反应中释放出的核能; (3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能有多大?
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6.(淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研卷.物理.27)⑴有以下说法: A.原子核放出β粒子后,转变成的新核所对应的元素是原来的同位素 B.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂的结构 C.光电效应实验揭示了光的粒子性 D.玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念 E.氢原子从低能级跃迁到高能级要放出光子 F.原子核的比结合能越大,表示原子核越稳定 其中正确的说法是__ _▲____
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⑵静止在匀强磁场中的 ,放出α粒子,衰变成 ,衰变后 的速度方向与磁场方向垂直。 ①写出衰变方程;
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②计算衰变后 的轨道半径与α粒子的轨道半径之比。
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7.(青岛市2008年质量检测卷.物理―选修3―5)某实验室工作人员,用初速为v0=0.09c(c为真空中的光速)的α粒子,轰击静止在匀强磁场中的钠原子核 Na,产生了质子。若某次碰撞可看作对心正碰,碰后新核的运动方向与α粒子的初速方向相同,质子的运动方向与新核运动方向相反,它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径,可得出新核与质子的速度大小之比为1:10,已知质子质量为m。 (1)写出核反应方程; (2)求出质子的速度v(结果保留两位有效数字)。
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8.(临沂市2008年质量检测卷.物理―物理3―5)静止在匀强磁场中的 核俘获一个运动方向垂直于磁场,速度大小为7.7×104m/s的中子,若发生核反应后只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核( )。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图5所示。 核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40:3。则: 图5
(1)写出此核反应的方程式
图5 (2)求产生的未知新粒子的速度。
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9.(济南市2008年5月质量检测着卷.物理――选修3―5)静止的锂核( Li)俘获一个速度为7.7×106m/s的中子,发生核反应后若只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核( He),它的速度大小是8.0×106m/s,方向与反应前的中子速度方向相同。 (1)写出此核反应的方程式; (2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向; (3)此反应过程中是否发生了质量亏损,说明依据。
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10.(山东省烟台市2008年诊断性测试卷.物理―物理3―5)两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞,引起如下反应 H+ H→ H+ H,已知:氘核的质量为2.0136u,氚核的质量为3.0156u,氢核的质量为1.0073u,1原子质量单位(u)相当于931.5MeV. 试求 (1)此核反应中放出的能量△E为多少MeV? (2)若放出的能量全部变为新生核的动能,则新生的氢核所具有的动能为多少Mev
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11.(山东省淄博市2008届模拟卷.物理――选修3―5)如图6所示,垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B=0.500T,MN是磁场的左边界。在磁场中的A点有一静止镭核 ,
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A距MN的距离OA=1.00m。D是放置在MN边缘的粒子接收器,OD=1.00m。 发生放射性衰变,放出某种x粒子后变为一氡 ,接收器D接收到了沿垂直于
MN方向射来的粒子x。已知衰变过程释放的能量全部转化为两新核的动能。 (1)写出上述过程中的衰变方程(衰变方程必须写出x的具体符号)。图6
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(2)求该镭核在衰变为氡核和x粒子时释放的能量。(保留三位有效数字,电子电荷量e=1.60×10-19C,1u可近似取1.6×10-27kg) 答案:
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1.【解析】 “氦 ”与氘核聚变的核反应时符合质量数与电荷数守恒,且聚变是放能反应。 【答案】AD
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2.【解析】A为α衰变方程,B为聚变方程,C为发现质子的人工核反应方程,D为裂变方 程,现在核电站获取核能的方式为裂变,D正确。 【答案】D
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3.【解析】已知一个铍原子质量为m1,则铍核的质量为m1-4me。一个锂原子质量为m2,则锂核的质量为m1-3me。题述核反应的质量亏损Δm=[(m1-4me)+me]-(m1-3me)=m1―m2,故题述核反应释放的能量为ΔE=Δmc2=(m1―m2)c2,A正确。 【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)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相等,即
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所以钍核获得的动能 .files/image2044.gif)
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【答案】(1) (2)5.49MeV (3).files/image2045.gif)
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⑵①.files/image2047.gif)
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②洛伦兹力提供带电粒子在匀强磁场运动的向心力得: 由上式得:.files/image2051.gif)
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即:.files/image2058.gif)
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【答案】(1)CDF (2) (3).files/image2058.gif)
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解出:v=0.23c
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8.【解析】(1) 2分
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(2)设中子,氢核( )、氘核( )的质量分别为m1、m2、m3,速度大小分别为v1、v2、v3,粒子做匀速圆周运动的半径为R,
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由.files/image2072.gif)
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由 ………………① 由动量守恒定律得:
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……………………②
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由径迹图象可知 反向
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即:.files/image2080.gif)
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解得.files/image2082.gif) 方向与中子速度方向相反
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【答案】(1) (2)
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9.【解析】(1)
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代入数值,得.files/image2092.gif)
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即反应后生成的氚核的速度大小为 方向与反应前中子的速度方向相反
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(3)反应前的总动能.files/image2096.gif)
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反应后的总动能.files/image2098.gif) 经计算知E2>E1,故可知反应中发生了质量亏损。
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【答案】(1) (2) (3)E2>E1,故可知反应中发生了质量亏损
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10.【解析】(1) .files/image2102.gif)
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(2)相互作用过程中动量守恒P1=P2
…
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…
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由能量定恒得
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11.【解析】(1).files/image2114.gif)
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(2)根据题意可知,a粒子在磁场中做原半径R=1.06m,设a粒子的速度为v1带电量为g,
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质量为m则有.files/image2116.gif)
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kg?m/s
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a粒子的动能 J
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镭核衰变满足动量守恒,设氡核的质量为M,速度为v2有.files/image2122.gif)
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氡核能的动能.files/image2124.gif)
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镭核衰变时释放的能量 J
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【答案】(1)
(2) J
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