内容正文:
郑州市2024-2025学年上期期末考试高二物理试题卷
本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分。考试时间90分钟,满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息,然后在答题卡上作答,在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。
第I卷
一、选择题:本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第题只有一项符合题目要求,第题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 下列有关电磁现象的说法正确的是( )
A. WiFi网络信号的实质是X射线
B. 通电螺线管吸引铁针是因为其产生了磁场
C. 磁铁在铝管中下落变慢是因为磁铁有吸引铝的磁性
D. 加油前触摸静电释放器是为了导走加油机上的静电
【答案】B
【解析】
【详解】A.WiFi无线网络实质是一种短程无线传输技术,WiFi网络信号属于无线电波的一种,并不是X射线,故A错误;
B.通电螺线管吸引铁针是因为通电螺线管中的电流会产生磁场,故B正确;
C.磁铁在铝管中下落变慢是因为磁铁在下落过程中,铝管中产生感应电流,阻碍了磁铁的下落,这是电磁阻尼现象,故C错误;
D.加油前触摸静电释放器是为了导走人体由于摩擦产生的静电,故D错误。
故选B。
2. 如图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈和。在断开开关的时候,弹簧并不会立刻将衔铁拉起而使触头(连接工作电路)离开,而是过一小段时间后才执行这个动作。下列变化会影响延时效果的是( )
A. 电源正负极颠倒 B. 线圈绕向反向
C. 线圈绕向反向 D. 线圈不闭合
【答案】D
【解析】
【详解】A.电源正负极颠倒,只会改变线圈中电流的方向,而断开开关时,延时效果是由线圈中的自感现象产生的,与电源正负极无关,所以不影响延时效果,A错误;
B.线圈绕向反向,同样只是改变线圈产生的磁场方向,在断开开关时,主要是线圈的自感起延时作用,线圈绕向不影响线圈的自感,所以不影响延时效果,B错误;
C.线圈绕向反向,只会改变线圈中自感电流的方向,自感电动势的大小不变,对延时效果没有影响,C错误;
D.若线圈不闭合,就不会产生自感电流,那么在断开开关时,没有自感电流产生的磁场阻碍磁通量的减小,弹簧会立刻将衔铁拉起,会影响延时效果,D正确。
故选D。
3. 如图所示,纸面内有一单匝圆环,半径为。虚线正方形为圆的内接正方形,在正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。、为过圆心的转轴,与正方形上下边垂直,过正方形的对角线。则( )
A. 图示位置穿过圆环的磁通量为
B. 圆环绕轴转过时,穿过圆环的磁通量为
C. 圆环绕轴转过的过程中,穿过圆环的磁通量减小了
D. 圆环绕轴转过的过程中,穿过圆环的磁通量减小了
【答案】D
【解析】
【详解】A.图示位置,磁场区域是正方形,穿过圆环的磁通量,不是,A错误;
B.圆环绕轴转过时,圆环与磁场方向平行,垂直于磁场方向的有效面积为0,则穿过圆环的磁通量,B错误;
C.圆环绕轴转过的过程中,磁通量变化量,不是,C错误;
D.圆环绕轴转过前,磁通量;转过后,圆环与磁场方向平行,磁通量,磁通量减小了,D正确。
故选D。
4. 上海中心大厦顶部的阻尼器确保了整栋大厦在台风中的稳定。阻尼器简化原理如图所示,当楼体在风力作用下摆动时,携带有永磁体的质量块由于惯性产生反向摆动,在金属地板内产生涡流,从而使大厦减振减摆。则( )
A. 涡流由外部电源产生
B. 地板电阻率越大,产生涡流越大
C. 永磁体摆动速率越大,产生涡流越大
D. 阻尼器最终将机械能转化为电势能
【答案】C
【解析】
【详解】A.永磁体摆动时,在金属底板内产生变化的磁场,从而在金属底板内产生涡流,涡流由变化的磁场产生,故A错误;
B.地板电阻率越大,即电阻越大,产生涡流越小,故B错误;
C.永磁体摆动速率越大,在金属底板内产生的磁场变化得越快,产生涡流越大,故C正确;
D.金属底板内由于产生涡流而发热,故阻尼器最终将机械能转化为内能,故D错误。
故选C。
5. 某电路如图所示,电源电动势,内阻,电阻,。开关闭合后,电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压,线圈电阻。则电动机正常工作时的输出功率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】开关闭合后,电路中的总电流为
通过电阻的电流为
通过电动机的电流为
故电动机正常工作时的输出功率为
故选B。
6. 哈密南一郑州特高压直流输电工程被誉为“电力丝绸之路”。为减小高电压引起的能量损耗,输电线路上采用图甲所示的六分裂铝绞线,图乙为其截面示意图。导线由间隔棒隔离在正六边形的顶点上,点为正六边形的中心;每根导线中电流大小方向均相同,且在点的磁感应强度大小均为,则( )
A. 点磁感应强度最大
B. 处的导线在点产生的合磁场磁感应强度大小为
C. 处的导线在点产生的合磁场磁感应强度大小为
D. 处的导线在点产生的合磁场磁感应强度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据对称性可知,关于O点对称的两根导线在O点产生的磁感应强度为零,即O点的磁感应强度为零,故A错误;
B.处的导线在点产生的磁感应强度大小均为B,方向互成,故O点的磁感应强度大小为,故B错误;
C.处的导线在点产生的磁感应强度大小均为B,方向互成,故O点的磁感应强度大小为,故C正确;
D.处的导线在点产生的磁感应强度与处的导线在点产生的合磁感应强度等大反向,故处的导线在点产生的合磁场磁感应强度大小为0,故D错误。
故选C。
7. 如图甲所示,在xOy平面内有一平行四边形OABC,平行四边形边长OA=5m,AB=3m,∠AOC=53°。空间内存在一平行于该平面的匀强电场,在x轴上由O点到A点的电势φ随x的变化关系如图乙所示。将试探电荷q由O点移动到C点与由O点移动到A点,电场力做功均为W。已知sin53°=0.8,则( )
A. 电场强度大小为1V/m
B. 电场方向从O指向C
C. OB之间电势差UOB=3V
D. 试探电荷q由O点移动到B点电场力做功为W
【答案】A
【解析】
【详解】AB.将试探电荷q由O点移动到C点与由O点移动到A点,电场力做功相等,则AC连线为等势线,又OA=5m,AB=3m,∠AOC=53°,则OC垂直于AC,则电场强度的方向由C指向O,其大小为
故A正确,B错误;
C.OB之间电势差
故C错误;
D.试探电荷q由O点移动到B点电场力做功为
故D错误。
故选A。
8. 如图所示,在水平桌面上有一绝缘木板,木板上固定一关于直线对称的50匝心形导线圈,线圈与木板的总质量。导线圈与直线交于、两点,两点间的距离。直线左、右两侧分别加上水平方向匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反且与垂直。导线圈中通入顺时针方向的电流时,水平桌面所受木板压力恰好为零。重力加速度大小取,则磁感应强度大小为( )
A. B. C. D. 5T
【答案】B
【解析】
【详解】题意可知MN左右部分心形导线圈的有效长度均为l,左右部分线圈受到的安培力均向上且大小相等,由于水平桌面所受木板压力恰好为零,对木板、线圈整体,由平衡条件有
代入题中数据,解得磁感应强度大小
故选B。
9. 如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为,线圈电阻为,在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动,外电路电阻为。当线圈由图示位置转过的过程中( )
A. 通过电阻的电荷量为
B. 通过电阻的电荷量为
C. 通过电阻电流的有效值为
D. 通过电阻电流的有效值为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.线圈由图示位置转过的过程中,,,
联立得
故A错误,B正确;
CD.线圈转动产生的电动势的有效值为,
故
故C正确,D错误。
故选BC。
10. 如图为振荡电路,为电路上一点。某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图所示,则( )
A. 此时刻电容器内电场强度正在减小
B. 此时刻通过点的电流方向由左向右
C. 若只在线圈中插入铁芯,振荡电路的频率将增大
D. 若只增大电容器极板间距离,振荡电路的频率将增大
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.根据右手螺旋定则可知此时刻通过点的电流方向由右向左,故电容器正在放电,两极板上的电荷量正在减小,电容器内电场强度正在减小,故A正确,B错误;
CD.根据可知,若只在线圈中插入铁芯,即增大,振荡电路的频率将减小,若只增大电容器极板间距离,根据可知减小,即振荡电路的频率将增大,故C错误,D正确。
故选AD。
11. 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比,原线圈通入正弦式交流电,副线圈连接有光敏电阻、小灯泡和定值电阻。已知光敏电阻所受光照变强时,电阻值变小,电流表和电压表均为理想交流电表。则( )
A. 电压表示数之比为
B. 电流表示数之比为
C. 所受光照变强,小灯泡将变亮
D. 所受光照变强,电流表示数变大
【答案】BD
【解析】
【详解】A.理想变压器原、副线圈两端的电压之比等于匝数之比,即,电压表的示数等于原线圈两端的电压,电压表的示数小于副线圈两端的电压,故电压表示数之比大于,故A错误;
B.电流表分别测量理想变压器原、副线圈中的电流,故电流表示数之比等于匝数的反比,即,故B正确;
CD.理想变压器原线圈两端电压恒定,匝数比一定,则副线圈两端电压也恒定,当所受光照变强,电阻值变小,光敏电阻R与小灯泡L并联的电阻减小,分得的电压也减小,故小灯泡将变暗,电流表示数变大,电流表示数也变大,故C错误,D正确。
故选BD。
12. 某无线充电接收器构造如图甲,为方便计算,简化模型如图乙所示。其中线圈的外圈半径为,内圈半径为,两端与整流电路相连,电阻不计。在垂直于线圈平面施加如图丙所示随时间变化的匀强磁场,设磁场垂直于纸面向外为正,则( )
A. 时,内圈抽头电势比外圆抽头的电势低
B. 外圈感应电动势约为内圈的3倍
C. 内圈的感应电动势约为
D. 整流电路的输入电压约为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.在电源内部电流方向是从低电势流向高电势,根据楞次定律可知,在t=0.01s时,内圈抽头的电势比外圈抽头的电势低,A正确;
BC.根据法拉第电磁感应定律可得内圈产生的感应电动势为,外圈产生的感应电动势大小为,所以外圈感应电动势约为内圈的9倍,B错误,C正确;
D.整流电路的输入电压约为,D错误。
故选AC。
第II卷
二、实验题:本题共2小题,共16分。请把分析结果填在答题卡上或按题目要求作答。
13. 某实验小组设计了如图甲所示的实验电路,观察电容器的充、放电过程,同时测量电容器的电容。电路中的电流传感器可显示电流随时间的变化。电路图中直流电源电动势、内阻不计,为单刀双掷开关,为定值电阻,为电容器。
(1)先将与“1”端相连,此时电容器处于___________过程(选填“充电”或“放电”),电路稳定后,再将与“2”端相连。电流随时间变化的规律如图乙所示。
(2)图乙中阴影部分的面积___________(选填“>”、“<”或“=”);
(3)已知图乙中阴影部分的面积为,则该电容器的电容为___________。
【答案】(1)充电 (2)=
(3)0.05
【解析】
【小问1详解】
与“1”端相连,电容器两极板与电源相连,此时电容器处于充电过程。
【小问2详解】
图乙中阴影部分的面积表示充电过程中通过电流传感器的电荷量,面积表示放电过程中通过电流传感器的电荷量,故。
【小问3详解】
充电完成后电容器所带电荷量为
电容器两极板间的电压为
故该电容器的电容为
14. 某同学想测量两节干电池组成电池组电动势(约)和内电阻,有下列器材可供选用:
A.电流表:量程,内阻约为
B.电流表:量程,内阻约为
C.电压表V:量程3V,内阻约
D.滑动变阻器,额定电流
E.定值电阻:阻值约为
F.定值电阻:阻值约为
G.待测电池组、开关、导线
(1)为了保证安全,通过干电池的电流不能超过,实验时要选择一个定值电阻接入电路,为了在安全的基础上让测量范围尽量大一些,测量尽可能准确,定值电阻应选用___________,电流表应选用___________。(均填器材前的字母代号)
(2)为减小实验误差,请以笔代线,将图甲中实验器材间的连线补充完整________。
(3)实验时调节滑动变阻器得到若干组电压表读数和电流表读数,该同学根据数据作出图像如图乙所示。由图像可得,该电池组的电动势___________,内阻___________。(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1) ① E ②. A
(2) (3) ①. ##2.93##2.94##2.96##2.97 ②. 1.90
【解析】
【小问1详解】
[1][2]通过干电池电流不超过,故电路中的总电阻不小于,为了在安全的基础上让测量范围尽量大一些,定值电阻应选,即E;为了使测量尽可能准确,电流表应选,即A。
【小问2详解】
因电流表内阻的准确值未知,为减小实验误差,将图甲中实验器材间的连线补充完整如图所示
【小问3详解】
[1][2]由闭合电路欧姆定律知
由图乙可得,该电池组的电动势为(均可)
内阻为
三、计算题:本题共4小题,共36分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位。
15. 如图所示,固定在水平地面上的光滑绝缘斜面长度为,倾角,斜面底端和顶端分别固定带电量为和的两个点电荷。已知重力加速度大小为,静电力常量为,求:
(1)斜面中点位置的电场强度大小;
(2)若一带电量为的小物块(可视作质点)恰能静止在斜面的中点,求小物块的质量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由点电荷的场强公式,+3Q在斜面中点的场强方向沿斜面向下,大小为
在斜面中点的场强方向沿斜面向上,大小为
因此斜面中点的电场强度为
解得
【小问2详解】
由力的平衡条件得
解得
16. 如图所示,两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,间距,虚线左侧为圆弧导轨、右侧为水平导轨,两段导轨平滑连接。水平导轨足够长,且右端连接一定值电阻。右侧有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小。长度略大于的导体棒从圆弧导轨上距离水平面高度处由静止释放,运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知导体棒质量,接入电路的电阻。不计导轨电阻,重力加速度大小取,求:
(1)刚进入磁场时加速度的大小;
(2)整个过程电阻产生的热量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
导体棒在圆弧轨道下滑的过程,由机械能守恒定律得
解得刚进入磁场时的速度大小为
刚进入磁场时由法拉第电磁感应定律可得电动势为
由闭合电路欧姆定律可得
由牛顿第二定律得
联立解得刚进入磁场时加速度的大小
【小问2详解】
由能量守恒,整个过程产生的总热量为
电阻产生的热量为
解得
17. 如图甲所示平面处于周期性变化的电场中,电场方向与轴平行,取轴正方向为电场正方向,电场强度随时间变化规律如图乙所示,其中为已知量。一不计重力的带电粒子,在时刻,以初速度沿轴正方向从坐标原点射入电场,粒子经过一个周期到达电场中的点,连线与轴正方向夹角为。
(1)判断该粒子的电性,并求解其比荷;
(2)若该粒子在时刻,以初速度沿轴正方向从坐标原点射入电场,求经过一个周期粒子的位移大小。
【答案】(1)带正电,
(2)
【解析】
【小问1详解】
由时刻入射,粒子到达电场中的点,知粒子向上偏转,则粒子带正电
经过一个周期,方向上的位移为
方向上的位移为
由牛顿第二定律:
由已知条件
联立得:
【小问2详解】
若粒子在时刻射入,经过一个周期粒子在前内方向上的位移为
粒子在后内方向上的位移为
经过一个周期粒子在方向上的总位移为
经过一个周期粒子在方向上的总位移为
则位移大小为
18. 如图,空间存在一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。是足够大的荧光屏,是长度为的水平挡板(不计厚度)。为电子源,可以沿与夹角的方向发射大量速度大小不等的电子。已知中垂线过点,且到的距离为,电子比荷为,求:
(1)到达挡板上点电子的速度大小;
(2)电子到达挡板的最长时间;
(3)荧光屏上点右侧不发光区域的宽度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
到达点电子的轨迹如图,
由几何关系轨迹半径为
由牛顿第二定律
联立得
【小问2详解】
当电子轨迹与挡板相切时,其到达挡板的时间最长,速度偏转角为
由牛顿第二定律
电子做匀速圆周运动的周期为
最长时间为
联立解得
【小问3详解】
当电子刚好过点时,此电子刚好打到上的点,由几何关系
当电子轨迹与挡板相切时,此电子刚好打到上的点,轨迹半径为,由几何关系:
解得
由几何关系
设荧光屏上点右侧不发光区域的宽度为,则
解得
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郑州市2024-2025学年上期期末考试高二物理试题卷
本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分。考试时间90分钟,满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息,然后在答题卡上作答,在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。
第I卷
一、选择题:本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第题只有一项符合题目要求,第题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 下列有关电磁现象的说法正确的是( )
A. WiFi网络信号的实质是X射线
B. 通电螺线管吸引铁针是因为其产生了磁场
C. 磁铁在铝管中下落变慢是因为磁铁有吸引铝的磁性
D. 加油前触摸静电释放器是为了导走加油机上的静电
2. 如图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈和。在断开开关的时候,弹簧并不会立刻将衔铁拉起而使触头(连接工作电路)离开,而是过一小段时间后才执行这个动作。下列变化会影响延时效果的是( )
A. 电源正负极颠倒 B. 线圈绕向反向
C. 线圈绕向反向 D. 线圈不闭合
3. 如图所示,纸面内有一单匝圆环,半径为。虚线正方形为圆的内接正方形,在正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。、为过圆心的转轴,与正方形上下边垂直,过正方形的对角线。则( )
A. 图示位置穿过圆环的磁通量为
B. 圆环绕轴转过时,穿过圆环的磁通量为
C. 圆环绕轴转过的过程中,穿过圆环的磁通量减小了
D. 圆环绕轴转过过程中,穿过圆环的磁通量减小了
4. 上海中心大厦顶部的阻尼器确保了整栋大厦在台风中的稳定。阻尼器简化原理如图所示,当楼体在风力作用下摆动时,携带有永磁体的质量块由于惯性产生反向摆动,在金属地板内产生涡流,从而使大厦减振减摆。则( )
A. 涡流由外部电源产生
B. 地板电阻率越大,产生涡流越大
C. 永磁体摆动速率越大,产生涡流越大
D. 阻尼器最终将机械能转化为电势能
5. 某电路如图所示,电源电动势,内阻,电阻,。开关闭合后,电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压,线圈电阻。则电动机正常工作时的输出功率为( )
A. B. C. D.
6. 哈密南一郑州特高压直流输电工程被誉为“电力丝绸之路”。为减小高电压引起的能量损耗,输电线路上采用图甲所示的六分裂铝绞线,图乙为其截面示意图。导线由间隔棒隔离在正六边形的顶点上,点为正六边形的中心;每根导线中电流大小方向均相同,且在点的磁感应强度大小均为,则( )
A 点磁感应强度最大
B. 处的导线在点产生的合磁场磁感应强度大小为
C. 处的导线在点产生的合磁场磁感应强度大小为
D. 处的导线在点产生的合磁场磁感应强度大小为
7. 如图甲所示,在xOy平面内有一平行四边形OABC,平行四边形边长OA=5m,AB=3m,∠AOC=53°。空间内存在一平行于该平面的匀强电场,在x轴上由O点到A点的电势φ随x的变化关系如图乙所示。将试探电荷q由O点移动到C点与由O点移动到A点,电场力做功均为W。已知sin53°=0.8,则( )
A. 电场强度大小为1V/m
B. 电场方向从O指向C
C. OB之间电势差UOB=3V
D. 试探电荷q由O点移动到B点电场力做功为W
8. 如图所示,在水平桌面上有一绝缘木板,木板上固定一关于直线对称的50匝心形导线圈,线圈与木板的总质量。导线圈与直线交于、两点,两点间的距离。直线左、右两侧分别加上水平方向匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反且与垂直。导线圈中通入顺时针方向的电流时,水平桌面所受木板压力恰好为零。重力加速度大小取,则磁感应强度大小为( )
A. B. C. D. 5T
9. 如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为,线圈电阻为,在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动,外电路电阻为。当线圈由图示位置转过的过程中( )
A. 通过电阻的电荷量为
B. 通过电阻的电荷量为
C. 通过电阻电流的有效值为
D. 通过电阻电流的有效值为
10. 如图为振荡电路,为电路上一点。某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图所示,则( )
A. 此时刻电容器内电场强度正在减小
B. 此时刻通过点的电流方向由左向右
C. 若只在线圈中插入铁芯,振荡电路的频率将增大
D. 若只增大电容器极板间距离,振荡电路的频率将增大
11. 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比,原线圈通入正弦式交流电,副线圈连接有光敏电阻、小灯泡和定值电阻。已知光敏电阻所受光照变强时,电阻值变小,电流表和电压表均为理想交流电表。则( )
A. 电压表示数之比为
B. 电流表示数之比为
C. 所受光照变强,小灯泡将变亮
D. 所受光照变强,电流表示数变大
12. 某无线充电接收器构造如图甲,为方便计算,简化模型如图乙所示。其中线圈的外圈半径为,内圈半径为,两端与整流电路相连,电阻不计。在垂直于线圈平面施加如图丙所示随时间变化的匀强磁场,设磁场垂直于纸面向外为正,则( )
A. 时,内圈抽头的电势比外圆抽头的电势低
B. 外圈感应电动势约为内圈的3倍
C. 内圈的感应电动势约为
D. 整流电路的输入电压约为
第II卷
二、实验题:本题共2小题,共16分。请把分析结果填在答题卡上或按题目要求作答。
13. 某实验小组设计了如图甲所示的实验电路,观察电容器的充、放电过程,同时测量电容器的电容。电路中的电流传感器可显示电流随时间的变化。电路图中直流电源电动势、内阻不计,为单刀双掷开关,为定值电阻,为电容器。
(1)先将与“1”端相连,此时电容器处于___________过程(选填“充电”或“放电”),电路稳定后,再将与“2”端相连。电流随时间变化的规律如图乙所示。
(2)图乙中阴影部分的面积___________(选填“>”、“<”或“=”);
(3)已知图乙中阴影部分的面积为,则该电容器的电容为___________。
14. 某同学想测量两节干电池组成电池组的电动势(约)和内电阻,有下列器材可供选用:
A.电流表:量程,内阻约为
B.电流表:量程,内阻约为
C.电压表V:量程3V,内阻约为
D.滑动变阻器,额定电流
E.定值电阻:阻值约为
F.定值电阻:阻值约为
G.待测电池组、开关、导线
(1)为了保证安全,通过干电池的电流不能超过,实验时要选择一个定值电阻接入电路,为了在安全的基础上让测量范围尽量大一些,测量尽可能准确,定值电阻应选用___________,电流表应选用___________。(均填器材前的字母代号)
(2)为减小实验误差,请以笔代线,将图甲中实验器材间的连线补充完整________。
(3)实验时调节滑动变阻器得到若干组电压表读数和电流表读数,该同学根据数据作出图像如图乙所示。由图像可得,该电池组电动势___________,内阻___________。(结果均保留三位有效数字)
三、计算题:本题共4小题,共36分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位。
15. 如图所示,固定在水平地面上的光滑绝缘斜面长度为,倾角,斜面底端和顶端分别固定带电量为和的两个点电荷。已知重力加速度大小为,静电力常量为,求:
(1)斜面中点位置的电场强度大小;
(2)若一带电量为小物块(可视作质点)恰能静止在斜面的中点,求小物块的质量。
16. 如图所示,两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,间距,虚线左侧为圆弧导轨、右侧为水平导轨,两段导轨平滑连接。水平导轨足够长,且右端连接一定值电阻。右侧有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小。长度略大于的导体棒从圆弧导轨上距离水平面高度处由静止释放,运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知导体棒质量,接入电路的电阻。不计导轨电阻,重力加速度大小取,求:
(1)刚进入磁场时加速度的大小;
(2)整个过程电阻产生的热量。
17. 如图甲所示平面处于周期性变化电场中,电场方向与轴平行,取轴正方向为电场正方向,电场强度随时间变化规律如图乙所示,其中为已知量。一不计重力的带电粒子,在时刻,以初速度沿轴正方向从坐标原点射入电场,粒子经过一个周期到达电场中的点,连线与轴正方向夹角为。
(1)判断该粒子的电性,并求解其比荷;
(2)若该粒子在时刻,以初速度沿轴正方向从坐标原点射入电场,求经过一个周期粒子的位移大小。
18. 如图,空间存在一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。是足够大的荧光屏,是长度为的水平挡板(不计厚度)。为电子源,可以沿与夹角的方向发射大量速度大小不等的电子。已知中垂线过点,且到的距离为,电子比荷为,求:
(1)到达挡板上点电子的速度大小;
(2)电子到达挡板的最长时间;
(3)荧光屏上点右侧不发光区域的宽度。
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