内容正文:
3.解析:(1)根据实验的原理,连接P1、P2 表示入射光线,连接
P3、P4 表示出射光线,连接两光线与玻璃砖的交点即为折射
光线.实验的过程中,要先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的
一侧插上两枚大头针P1 和P2,然后在玻璃砖另一侧观察,
调整视线使P1 的像被P2 的像挡住,接着在眼睛所在一侧
相继又插上两枚大头针P3、P4,使P3 挡住P1、P2 的像,使
P4 挡住P3 和P1、P2 的像,故 D正确.
(2)无法透过玻璃砖看到另一侧的两枚大头针重叠在一起,可
能是沿两枚大头针的光线没能射入玻璃砖,也可能是沿两枚大
头针的光线在进入玻璃砖之后直接从 MP 或NQ侧面射出了,
因为全反射需要光线从光密介质进入光疏介质,所以光线不可
能在玻璃砖aa′界面发生全反射,故 A、B正确,C错误.
(3)如图,①第一位学生的结果中,光线的入射角和折射角测
量准确,所以折射率n的值不变.
②第二位学生的结果中,光线的入射角测量准确,折射角测
量偏大,所以折射率n的值偏小.
③第三位学生的结果中,光线的入射角和折射角测量准确,
所以折射率n的值不变.
(4)①甲同学的图中P1、P2 连线与玻璃砖的交点和P3、P4
连线与玻璃砖的交点的连线与玻璃面垂直,所以肯定是把针
插错了.乙同学的图中P1、P2、P3、P4 的连线在同一直线上,
所以肯定是把针插错了.
②丁同学P1、P2 之间的距离和P3、P4 之间的距离较大,误
差较小,所以测量结果准确度最高.
答案:(1)D (2)AB (3)①不变 ②偏小 ③不变 (4)①
甲、乙 ②丁
素养培优
4.解析:(1)(2)连接P3、P4 与弧面CD 交
于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射
出的位置,P1、P2 的 连 线 与 弧 面 AB 的
交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接
两交点即可作出玻璃砖中的光路,标出入射角i,折射角r,
如图所示;
(3)由折射定律可得n=sinisinr
;
(4)为了保证能在弧面CD 上有出射光线,实验过程中,光线
在弧面AB 上的入射角应适当小一些,才不会使光线在CD
面上发生全反射;
(5)图像的斜率k=sinisinr=n
,由题图乙可知斜率为15,即该
玻璃的折射率为15.
答案:(1)见解析图 (2)见解析图 (3)sinisinr
(4)小一些 (5)15
假期必刷17
素养训练
1.解析:(1)为获取单色线光源,光源后面要有滤光片、单缝、双
缝,则①是滤光片,②是单缝,③是双缝,故选 C.
(2)游标卡尺读数为d=02cm+1×005mm=2mm+
005mm=205mm.
(3)相邻两亮条纹间距为Δx5
,由干涉条纹间距与波长间的关
系可知Δx
5 =
l
dλ
得λ=dΔx5l
答案:(1)C (2)205 (3)dΔx5l
2.解析:(1)题图甲中的条纹间距和亮度相同,是干涉图样,题
图乙中的条纹中央亮纹最宽,是衍射图样;
(2)光源发出的白光,各种频率都有,加上透红光的滤光片后
通过的只有红光了,变成单色光,加上单缝和双缝后,就得到
两列频率相同、步调一致的相干光,最后放置光屏,干涉条纹
呈现在光屏上,所以顺序为EDBA;
(3)由题图(b)可知,游标卡尺是20分度的卡尺,其精确度为
005mm,由游标卡尺可读出,主尺读数为111mm,可动部
分第三个刻度与主尺对齐,所以A 位置的示数为111mm+
3×005mm=11115mm
B 位置的示数为11545mm,所以题图(a)中A、B 之间的距
离为x=(11545-11115)mm=4.30mm
则相邻亮条纹的间距为 Δx=4.307 mm
根据公式可得波长为λ=dlΔx=
0.50×10-3
0.50 ×
4.30
7 ×10
-3 m=
61×10-7 m
答案:(1)甲 (2)EDBA (3)11115 61×10-7
3.解析:(1)光具座上放置的光学元件依次为:①凸透镜、②单
缝、③双缝、④遮光筒、⑤光屏、⑥目镜.
根据双缝干涉条纹间距公式 Δx=Ldλ
,若增大相邻亮条纹
(暗条纹)间的距离,可增大双缝到光屏的距离.
(2)分划板中心线与干涉条纹不平行,故应调节测量头使干
涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,可采取的措施为其
他不动,将测量头旋转一定角度.故选 A.
(3)干涉图样条纹间距为 Δx=x2-x16
,根据双缝干涉条纹
间距公式 Δx=ldλ
,单色光波长的表达式为λ=
(x2-x1)d
6l
答案:(1)双缝 增大 (2)A (3)
(x2-x1)d
6l
素养培优
4.解析:(1)根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的
位置可知,从左向右依次为:白色光源、凸透镜、滤光片、单
缝、双缝、测量头.将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自
光源起合理的顺序是:A、B、D、C、F、E;
(2)为了便于测量,要使条纹亮度增加,即使得单位时间内的
光子数目增多.
当增加光源的功率,导致单位时间内的光子数目增多,故 A
正确;将毛玻璃换成透明玻璃,不会看到亮条纹,故 B错误;
将凸透镜换成一个面积更大的凸透镜,则光的强度的增强,
导致亮度增加,故 C正确;调节测量头的位置,亮度不变,故
D错误.
(3)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的
和,为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离,故
C正确.
(4)由题图可知,第一次得到的条纹间距较小,根据Δx=ldλ
可
知:单缝与双缝的间距对条纹间距无影响,选项 A 错误;光
强度对条纹间距无影响,选项 B错误;光源到双缝的距离对
条纹间距无影响,选项 C错误;双缝到光传感器的距离l较
小,则条纹间距较小,选项 D正确.
答案:(1)D C (2)AC (3)C (4)D
假期必刷18
素养训练
1.C [根据安培定则可知,三个通电铁环
在圆心O 处产生的磁感应强度方向如图
所示,根据勾股定理求出合磁感应强度
为B合 = B2+(2B)2= 3B,故 C正确,
A、B、D错误.]
2.D [设a、b两棒的长度分别为La 和Lb,
c的直径为d.由于导体棒都与匀强磁场垂直,则a、b二棒所
受安培力的大小分别为Fa=IlaB,Fb=IlbB=IdB;c棒所受
安培力与长度为d 的直导体棒所受安培力的大小相等,则
Fc=IdB,因为la>d,则Fa>Fb=Fc,D正确.]
3.C [根据右手螺旋定则可知导线框所在磁场方向向里,由
于I1>I2,可知左侧的磁场强度大,同一竖直方向上的磁场
强度相等,故导线框水平方向导线所受的安培力相互抵消,
根据左手定则结合F=BIL 可知左半边竖直方向的导线所
811
受的水平向左的安培力大于右半边竖直方向的导线所受的
水平向右的安培力,故导线框所受安培力的合力方向水平向
左.故选 C.]
4.BD [因四条导线中的电流大小相等,O 点与四条导线的距
离均相等,由右手定则和对称性可知,L1 在O 点的磁感应强
度与L3 在O 点的磁感应强度等大反向,L2 在O 点的磁感
应强度与L4 在O 点的磁感应强度等大反向,所以四条导线
在O 点的磁感应强度等于0,故 A 错误,B正确;C.L2 相比
L3,离L1 更近些,处于L1 较强的磁场区域,由安培力大小
与B 成正比可知,L1 对L2 的安培力大于L1 对L3 的安培
力,故 C错误;D.根据“同向电流吸引,反向电流排斥”的推
论可知,L1 受其余三条导线的吸引力分别指向三条导线,根
据对称性,L2 与L4 对L1 的安培力大小相等,所以两者合力
指向ac方向,再与L3 对L1 的安培力(沿ac方向)合成,总
安培力方向沿正方形的对角线ac方向,故 D正确.]
5.BD [由题可知,导轨粗糙,棒中通入的电流与时间成正比,
I=kt,棒将受到安培力作用,刚开始时金属棒不动,当安培
力大于最大静摩擦力时,棒开始运动,根据牛顿第二定律得
F-Ff=ma,而F=BIL,I=kt得到BkLt-Ff=ma,可见a
随t的变化均匀增大,故 A 错误,B正确.a增大,vGt图像的
斜率增大,故 C错误,D正确.]
6.C [对导体棒受力分析可知,导体棒受重力、支持力、摩擦
力和安培力,四个力的作用处于静止状态,根据平衡条件可
得mgsinθ+Ff=BIl,其中Ff=μmgcosθ,联立代入数据解
得μ=05,故选 C.]
7.AC [如图,取通电半圆形铜
环的一 小 段 Δl,可 将 其 视 为
直导线,根据左手定则可知,
改小段导线受到的安培力方
向 如 图 所 示,其 大 小 ΔF=
BIΔl,根据对称性可得,对称
的两小段所受的安培力在水
平方向 的 分 力 大 小 相 等,方
向相反,相互抵消,则通电后半圆形铜环受到的安培力竖直
向下,根据受力分析可知,通电后两绳拉力变大,故 A 正确,
B错误;
对每小段导线所受安培力在竖直方向的分力求和,可得F=
∑Fy=∑BIΔlsinθ=2rIB,
故 C正确,D错误.故选 AC.]
8.解 析:(1)由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 可 得 I= ER+r+R0
=
10
0.9+0.1+4A=2A
,电流方向由a到b;
(2)ab受到的安培力大小为F安 =BIL=5×2×05N=5N;
(3)①若导体棒ab恰好有水平向左的运动趋势时,导体棒所
受静摩擦 力 水 平 向 右,则 由 共 点 力 平 衡 条 件 可 得 mg=
F安 cosα+FN,F安 sinα=Ffmax+G1,Ffmax=μFN
联立解得:G1=05N;
②若导体棒恰好有水平向右的运动趋势时,导体棒所受静
摩擦力水平向左,则由共点力平衡条件可得:
mg=F安 cosα+FN,F安 sinα+Ffmax=G2,Ffmax=μFN,
联立解得:G2=75N;
综合①② 可 得,重 物 重 力 G 的 取 值 范 围 为 05 N≤G≤
75N.
答案:(1)2A 电流方向由a到b (2)5N (3)05N≤G
≤75N
素养培优
9.B [根据安培定则可知,MN、PQ 间有垂直纸面向外的磁
场,且通电直导轨产生的磁场为环形磁场,离导轨越远磁场
越弱,故不是匀强磁场,故 A错误;沿导轨方向磁场不变,且
回路PBAM 中电流恒定,导轨间距不变,由F=BIL 可知,
安培力大小不变,由牛顿第二定律 F=ma 可知,加速度不
变,由v=at可知弹射车的速度与运动的时间成正比,故 B
正确;安培力F=BIL,当电流增大时,磁感应强度也增大,
故弹射车所受的安培力与电流的大小不是正比关系,故 C
错误;根据安培定则可知电流方向沿回路PBAM 时,导轨之
间产生垂直纸面向外的磁场,结合左手定则可知电磁弹射车
所受安培力方向向右;当电流方向沿回路 MABP 时,根据右
手螺旋定则导轨之间产生垂直纸面向里的磁场,结合左手定
则可知电磁弹射车所受安培力方向依然向右,故电流的方向
变化不改变电磁弹射车所受安培力的方向,即电磁弹射系统
能够正常工作,故 D错误.]
假期必刷19
素养训练
1.AD [在北极上空有竖直向下的磁场,带电粒子运动的轨迹
由地面上看沿顺时针方向,则由左手定则得粒子带正电,故
C错误,A、D 正确;运动过程中粒子因空气阻力做负功,粒
子的动能变小,速度减小,根据公式qvB=mv
2
r
,得r=mvqB
,
则半径变小,故B错误.]
2.A [P、Q 两根导线距离O 点的距离相等,根据安培定则,在
O 点产生的磁感应强度方向相反,大小相等,合磁感应强度
为零,所以O 点实际磁感应强度等于R 在O 点产生的磁感
应强度,根据安培定则,O 点的磁感应强度方向沿x 轴负方
向,RO= 32a
,磁感应强度的大小B=kIr =
2 3kI
3a
,根据左手
定则,电子所受洛伦兹力方向垂直纸面向里,大小为F=evB
=2 3evkI3a
,故选 A.]
3.D [带电粒子在垂直于纸面向外的磁场中运动,根据左手
定则可知a、b、c都是正电子的径迹,d、e都是负电子的径迹,
A错误;带电粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,有
qvB=mv
2
R
,解得R=mvqB
,由图可知a径迹对应的粒子的运
动半径最小,a径迹对应的粒子的速度最小,根据p=mv,可
知a径迹对应的粒子动量最小,B错误;根据Ek=
1
2mv
2 可
知Eka<Ekb<Ekc,即b径迹对应的粒子动能不是最大的,C
错误;带电粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB
=mv
2
R
,T=2πRv
,则T=2πmqB
,所以Ta=Tb=Tc=Td=Te
粒子在磁场中的运动时间t=α2πT
,其中α为粒子在磁场中
的偏转角度,由图可知a径迹对应的偏转角度最大,则a径
迹对应的粒子运动时间最长,D正确.]
4.BCD [根据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向外的
磁场1的洛伦兹力方向垂直环平面向里,电场力需要与该洛
伦兹力平衡,电场力方向应垂直环平面向外,由于电子带负
电,故电场方向垂直环平面向里,A 错误;B.电子在圆环内
沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动,则电
子运动周期为T=2πRv
,B正确;C.电子在圆环内受到磁场2
的洛伦兹 力 提 供 电 子 做 圆 周 运 动 的 向 心 力,则 有evB=
mv
2
R
,解得B=mveR
,C正确;D.电子在垂直环平面方向受力
平衡,则有eE=evB,解得E=mv
2
eR
,D正确;]
5.B [a、b整体受总重力、拉力F、向下的洛伦兹力qvB、地面
的支持力FN 和摩擦力Ff,竖直方向有FN=(ma+mb)g+
qvB,水平方向有F-Ff=(ma+mb)a,Ff=μFN.在加速阶
段,v增大,FN 增大,Ff 增大,加速度a减小.对a受力分析,
a受重力mag、向下 的 洛 伦 兹 力qvB、b对a向 上 的 支 持 力
FNa、b对a向左的静 摩 擦 力 Ffa,竖 直 方 向 有 FNa=mag+
qvB,水平方向有Ffa=ma .随着v的增大,FNa增大,选项 A
错误,B正确;加速度a在减小,所以a、b物块间的摩擦力变
小,选项 C、D错误.]
6.BC [电子进入电磁场中,受到洛伦兹力与电场力两个力作
用,由左手定则判断可知,洛伦兹力方向向下,而电场力方向
向上.若v0>
E
B
,则qv0B>qE,即洛伦兹力大于电场力,电
911
假期必刷18 磁场及其对电流的作用
1.判断电流周围磁场方向用安培定则;磁场的
叠加遵循平行四边形定则.
2.判断安培力的方向时,充分利用 F安 ⊥B、
F安 ⊥I.
3.分析磁场中通电导体受力问题时,一般先把
立体图转换为平面图,然后对物体进行受力
分析,要注意安培力方向的确定,最后根据
平衡条件或物体的运动状态列出方程.
1.三个大小相同彼此绝缘的细
铁环,分别处在两两相互垂
直的平面内,铁环的圆心相
互重合,通有大小相同的电
流,方向如图所示,单独一个铁环在圆心处
产生的磁感应强度为B,则圆心O处的磁感
应强度大小为 ( )
A.0 B.2B C.3B D.3B
2.如图所示,水平导轨接有电
源,导轨上固定有三根导体
棒a、b、c,c为直径与b 等
长的半圆,长度关系为c最长,b最短,将装
置置于竖直向下的匀强磁场中,在接通电源
后,三根导体棒中有等大的电流通过,则三
根导体棒受到的安培力大小关系为 ( )
A.Fa>Fb>FcB.Fa=Fb=Fc
C.Fb<Fa<FcD.a>Fb=Fc
3.(2024贵州卷)如图,两根相互平行的长直
导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平
面内,导线框的对称轴与两长直导线间的距
离相等.已知左、右两长直导线中分别通有
方向相反的恒定电流I1、I2,且I1>I2,则当
导线框中通有顺时针方向的电流时,导线框
所受安培力的合力方向 ( )
A.竖直向上 B.竖直向下
C.水平向左 D.水平向右
4.(多选)如图,高压输电线上使用“abcd正方
形间隔棒”支撑导线L1、L2、L3、L4,目的是
固定导线间距,防止导线相碰.abcd的几何
中心为O,当四根导线通有等大同向电流时
( )
A.几何中心O点的磁感应强度不为零
B.几何中心O点的磁感应强度为零
C.L1 对 L2 的安培力小于 L1 对 L3 的安
培力
D.L1 所受安培力的方向沿正方形的对角线
ac方向
5.(多选)如图所示,在竖直向下的匀强磁场中
有两根水平放置的平行粗糙导轨CD、EF,
导轨平面水平,导轨上放有一金属棒 MN.
现从t=0时刻起,在棒中通以由 M 到N 方
向的电流且电流与时间成正比,即I=kt,其
中k为常量,金属棒与导轨始终垂直且接触
良好.下列关于棒的速度、加速度随时间t
变化的关系中,可能正确的是 ( )
53
6.如图所示.质量m=20g的
导体棒ab 垂直放在宽度
l=05m的平行金属导轨
上,导轨下端与一电源和电
阻连接,导轨平面与水平面间的夹角为37°,
磁感应强度大小B=1T的匀强磁场(图中
未画出)方向垂直导轨平面向上,导体棒中
通有04A的电流时恰好能保持静止,重力
加 速 度 大 小 g=10 m/s2,sin37°=06,
cos37°=08,导体棒与导轨间的最大静摩
擦力等于滑动摩擦力.则导体棒与导轨间的
动摩擦因数为 ( )
A.005 B.025 C.05 D.08
7.(多选)(2024福建卷)如图,用两根不可伸
长的绝缘细绳将半径为r的半圆形铜环竖
直悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大
小为B,方向垂直纸面向外,铜环两端a、b
处于同一水平线.若环中通有大小为I、方
向从a到b的电流,细绳处于绷直状态,则
( )
A.两根细绳拉力均比未通电流时的大
B.两根细绳拉力均比未通电流时的小
C.铜环所受安培力大小为2rBI
D.铜环所受安培力大小为πrIB
8.如图所示,电阻不计的水平
导轨间距L=05m,导轨
处于方向与水平面成53°角
斜向右上方的磁感应强度
B=5T的匀强磁场中.导体棒ab垂直于导轨
放置且处于静止状态,质量m=1kg,电阻R=
09Ω,与导轨间的动摩擦因数μ=05.电源电
动势E=10V,其内阻r=01Ω,定值电阻的
阻值R0=4Ω.不计定滑轮的摩擦,设最大静摩
擦力等于滑动摩擦力,细绳对ab的拉力沿水
平方向,重力加速度g取10m/s2,sin53°=
08,cos53°=06.求:
(1)通过ab的电流大小和方向;
(2)ab受到的安培力大小;
(3)重物重力G的取值范围.
9.(科技情境)航空母舰的舰载机在起飞的过
程中,仅靠自身发动机喷气不足以在飞行甲
板上达到起飞速度,如果安装辅助起飞的电
磁弹射系统(如图甲所示)就能达到起飞速
度.电磁弹射系统的设计原理图可简化为图
乙所示,图中 MN、PQ 是光滑平行金属直
导轨(电阻忽略不计),AB 是电磁弹射车,
回路PBAM 中电流恒定,该电流产生的磁
场对弹射车施加力的作用,从而带动舰载机
由静止开始向右加速起飞,不计空气阻力,
关于该系统,下列说法正确的是 ( )
A.MN、PQ 间的磁场是匀强磁场
B.弹射车的速度与运动的时间成正比
C.弹射车所受的安培力与电流的大小成正比
D.回路PBAM 中通以交变电流,弹射车不
能正常加速
63