内容正文:
期末必刷押题密卷02
一:单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.下述关于多用电表欧姆挡测量电阻的说法中正确的是( )
A.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果
B.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较大的挡,重新调零后测量
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测量阻值不同的电阻时,都必须重新调零
2.下列四幅图分别是等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件的示意图,进入装置的带电粒子重力均不计,下列说法正确的是( )
A.图甲中上极板板是电源的正极
B.图乙中粒子打在照相底片上的位置越靠近,粒子的比荷越小
C.图丙中若增大回旋加速器的加速电压,粒子获得的最大动能增大
D.图丁中若导体中的载流子是电子,则导体左右两侧电势
3.如图所示,真空中三个点电荷分别置于等边三角形三个顶点上,其中、两点分别固定电荷量为的点电荷,点固定电荷量为的点电荷,三角形边长为,O为其中心,点为其三边中点,设点电荷在某点产生电势为(为点电荷电荷量,为该点到点电荷的距离,取无穷远处电势为零),关于、、、四点电场强度大小及电势高低,下列说法正确的是( )
A.点场强大小为,电势为0
B.点场强大小为,电势为
C.点和点场强大小相等,电势不同
D.电子由点沿直线移动到点过程中,加速度减小,电势能增大
4.如图所示,两根互相平行的长直导线过纸面上的、两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。、、在、的连线上,为的中点,、位于的中垂线上,且、、、到点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A.点处的磁感应强度为零 B.、两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C.、两点处的磁感应强度大小相等,方向相同 D.、两点处磁感应强度的方向相反
5.在现代科技中,静电除尘技术被广泛应用于空气净化领域。如图所示的电路,是静电除尘装置的部分模拟电路,R1、R2、R3均为可变电阻。当开关S闭合后,两平行金属板M、N之间形成电场,模拟静电除尘时的电场环境。假设有一带电尘埃颗粒正好处于静止状态。为了提高除尘效率,需要让带电尘埃颗粒向上加速运动,可采取的措施是( )
A.增大R1的阻值 B.减小R2的阻值
C.减小R3的阻值 D.增大M、N间距
6.某物理兴趣小组的同学通过实验研究一个小电动机的工作状态,电路如图所示,其中电源的电动势、内阻,电动机铭牌上标有“6V 6W”的字样,线圈电阻,正常工作时可以匀速提升的重物。重力加速度取,下列说法正确的是( )
A.电阻箱的阻值调为时,电动机正常工作
B.电动机正常工作时,提升重物的速度大小为
C.电动机的机械效率约为66.7%
D.正常工作中的电动机突然卡住后,通过电动机的电流为
7.水平面上放置两个互相平行的足够长的金属导轨,间距为,电阻不计,其左端连接一阻值为的电阻.导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为.质量为长度为阻值也为且与导轨接触良好的导体棒以速度垂直导轨水平向右运动直到停下。不计一切摩擦,则下列说法正确的是( )
A.导体棒运动过程中所受安培力先做负功再做正功
B.导体棒在导轨上运动的最大距离为
C.整个过程中,导体棒上产生的焦耳热为
D.整个过程中,通过导体棒的电荷量为
二:多项选择题:每小题最少有两个选项符合提议,少选且正确的3分,本地共3题,每题6分,共18分
8.如图所示,把两只完全相同的表头分别改装为如图甲和乙所示的电路,已知表头内阻,下列说法正确的是( )
A.由图甲可知,该表头满偏电流
B.图甲是改装成的双量程电压表,使用O、b两点时量程为
C.图乙是改装成的双量程电流表,,
D.图乙是改装成的双量程电流表,,
9.如图所示,在纸面内水平向右的水平匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场中,有一水平的固定绝缘杆,小环套在杆上,的质量为,电量为与杆间的动摩擦因数为,电场强度为,磁感应强度为,重力沿纸面向下,小环由静止释放开始滑动,设电场、磁场区域足够大,杆足够长,重力加速度为,则下列判断正确的是( )
A.小环先做加速度增大的加速运动,再做加速度减小的减速运动,最后匀速直线运动
B.小环刚由静止释放瞬间,加速度大小为
C.小环的最大速度
D.若已知小环加速至加速度最大过程的时间,则此过程的位移
10.我国自主研发的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在四川成都下线,超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型:在水平面上相距l的两根固定平行直导轨间,有大小为B、宽度是l的匀强磁场,相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度v水平向右匀速运动,跨在两导轨间的边长为l的正方形单匝线圈abcd悬浮在导轨上方,在磁场力作用下向右运动,并逐渐达到最大速度。当超导磁悬浮列车制动时,所有磁场立即停止,线圈继续运动了距离x停下来。设线圈的总电阻为R,总质量为m,运动中所受到的阻力大小恒为f。则( )
A.线圈在图示位置的电流方向为逆时针
B.线圈最大速度
C.制动过程线圈产生的焦耳热为
D.从开始制动到停下来所用的时间为
三:实验题:本题共2小题,第一小题小题6分,第二小题10分,共16分。
11.小明手里有一块多用电表A,其功能完好,但刻度值已不清晰。他想通过实验测定该多用表(简称A表,下同)“×10”挡欧姆调零后的内阻R0和内置电源的电动势E。他找来了另一个多用电表B(简称B表,下同)、一个电阻箱、一个开关和若干导线作为实验的器材。
实验的操作如下:
(1)小明将A表调到“×10”挡,将B表调到“mA”挡,准备将如图甲所示的所有的器材串联起来作为实验电路。请你在图中连好剩余的导线 ;
(2)先使用B表的电流挡测量A表“×10”挡的满偏电流。将电阻箱阻值调为0,将A表调到欧姆挡“×10”挡位置。几次试测后,确定B表应使用“10mA”挡,调节A表的欧姆调零旋钮直至A表满偏,此时B表的读数如图乙所示,记录下B表读数为 mA;
(3)断开开关,保持A、B表挡位不变,将A表红黑表笔短接进行欧姆调零,然后重新连入原来电路。
(4)调节电阻箱,闭合开关,当B表读数为6.0mA时,读出电阻箱阻值为R1;继续调节电阻箱阻值,当B表读数为4.0mA时,读出电阻箱阻值为R2;
(5)断开电路,整理器材。根据以上测量数据,可算出A表“×10”挡内置电源的电动势E= V,A表“×10”挡欧姆调零后的内阻R0= ,B表量程“10mA”挡的内电阻RB= 。(以上3空的结果用R1、R2表示)
12.某物理兴趣小组开展活动,测量某电源的电动势和内阻。甲同学利用以下器材设计电路图1和图2并进行实验,相关实验器材如下:
A.被测电源;
B.电流表:量程0~0.6A,内阻;
C.电压表:量程0~3V,内阻未知;
D.滑动变阻器:阻值范围为,允许通过最大电流2A;
E.开关、导线若干。
(1)为了更准确的测量电源的电动势和内阻,实验电路图应选择上图中的 (选填“图1”或“图2”);确定好电路后,调节滑动变阻器滑片得到电压表的示数与电流表的示数的多组数据,作出图像如图3所示,根据图像和题中所给信息可知该电池组的电动势 V,内电阻 。(结果均保留两位小数)
(2)乙同学利用DIS等实验器材测量同一电池组的电动势和内阻,实验装置如图甲所示,多次改变电阻箱的阻值,记录外电路总电阻阻值,用电压传感器测得路端电压,并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线,图线斜率为,在纵轴的截距为,由图线可知 , (用、表示)。
四:解答题:本题共3小题,第一小题小题10分,第二小题12分,第三小题16分,共38分。
13.如图所示,有三根长度均为L=0.3 m的不可伸长的绝缘细线,其中两根的一端分别固定在天花板上的P、Q点,另一端分别拴有质量均为m=0.12 kg的带电小球A和B,其中A球带正电,电荷量为q=+3×10-6 C,B球带负电,与A球带电荷量相同.A、B之间用第三根线连接起来.在水平向左的匀强电场作用下,A、B保持静止,悬线仍处于竖直方向,且A、B间细线恰好伸直.(静电力常量k=9×109 N·m2/C2)
(1)求此匀强电场的电场强度E的大小.
(2)现将PA之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置.求此时细线QB所受的拉力T的大小,并求出A、B间细线与竖直方向的夹角θ.
(3)求A球的电势能与烧断前相比改变了多少(不计B球所带电荷对匀强电场的影响).
14.如图所示,平面直角坐标系中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为q()的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向入射匀强电场,经过电场后从x轴上的点进入磁场,粒子经磁场偏转后垂直经过y轴负半轴上的P点(P点未画出),带电粒子的重力忽略不计。求:
(1)求匀强电场的场强E和匀强磁场的磁感应强度B;
(2)如果仅仅将磁场反向,粒子的电量、质量、入射位置、入射速度、电场强度和磁感应强度的大小均不变,求粒子从A点出发到第三次经过x轴所用的时间。
15.如图所示,竖直平面内有一半径为r、电阻为、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻,已知,。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和Ⅱ,磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,设平行轨道足够长。已知导体棒ab下落时的速度大小为,下落到MN处的速度大小为。
(1)求导体棒ab从A下落时的加速度大小;
(2)若导体棒ab进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场I和Ⅱ之间的距离h和上的电功率;
(3)若将磁场Ⅱ的CD边界略微下移,导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时速度大小为,要使其在外力F作用下做匀加速直线运动,加速度大小为a,求所加外力F随时间变化的关系式。
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期末必刷押题密卷02
一:单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.下述关于多用电表欧姆挡测量电阻的说法中正确的是( )
A.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果
B.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较大的挡,重新调零后测量
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测量阻值不同的电阻时,都必须重新调零
【答案】C
【详解】A.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,不会影响测量结果,故A错误;
B.当指针偏角较大时,表明待测电阻较小,应换较小的挡位,重新调零后测量,故B错误;
C.利用欧姆表测电阻时,因使用表内电源,故电阻不能在通路时测试,应该把该电阻与电路断开,故C正确;
D.测量阻值不同的电阻时,若换挡,则必须重新调零,故D错误。
故选C。
2.下列四幅图分别是等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件的示意图,进入装置的带电粒子重力均不计,下列说法正确的是( )
A.图甲中上极板板是电源的正极
B.图乙中粒子打在照相底片上的位置越靠近,粒子的比荷越小
C.图丙中若增大回旋加速器的加速电压,粒子获得的最大动能增大
D.图丁中若导体中的载流子是电子,则导体左右两侧电势
【答案】D
【详解】A.图甲中,根据左手定则,正电荷向下偏转,所以B极板带正电,为电源的正极,A极板是电源的负极,故A错误;
B.图乙中,由牛顿第二定律
可得
知R越小,粒子打在照相底片D上的位置越靠近,说明比荷越大,故B错误;
C.丙图中,根据牛顿第二定律
可知
当时粒子获得的最大动能为
所以要想粒子获得的最大动能增大,可增加D形盒的半径R和增大磁感应强度B,增加电压U不能增大最大初动能,故C错误;
D.图丁中,若导体中的载流子是电子,根据左手定则可知,电子运动到N板,则导体左右两侧电势,故D正确。
故选D。
3.如图所示,真空中三个点电荷分别置于等边三角形三个顶点上,其中、两点分别固定电荷量为的点电荷,点固定电荷量为的点电荷,三角形边长为,O为其中心,点为其三边中点,设点电荷在某点产生电势为(为点电荷电荷量,为该点到点电荷的距离,取无穷远处电势为零),关于、、、四点电场强度大小及电势高低,下列说法正确的是( )
A.点场强大小为,电势为0
B.点场强大小为,电势为
C.点和点场强大小相等,电势不同
D.电子由点沿直线移动到点过程中,加速度减小,电势能增大
【答案】B
【详解】A.根据对称性可知a、b两处点电荷在O点产生的电场强度大小相等,均为
c处点电荷在O点产生的电场强度方向如下图所示,根据电场强度的叠加法则可得O点的电场强度大小为
根据题意,O点的电势为,故A错误;
B.两个正点电荷在P点的合场强为零,故P点的场强即为负电荷在P点产生的场强,即
根据题意,P点的电势为,故B正确;
C.根据等量同种电荷的电场分布特点以及点电荷的电场分布特点可知,M点和N点场强大小相等。根据题意,可得M点和N点的电势分别为,
可知这两点电势相等,故C错误;
D.电子由O点沿直线移动到P点过程中,电场强度减小,电子受到的电场力减小,其加速度减小,电场力一直做正功,电势能减少,故D错误。
故选B。
4.如图所示,两根互相平行的长直导线过纸面上的、两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。、、在、的连线上,为的中点,、位于的中垂线上,且、、、到点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A.点处的磁感应强度为零
B.、两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C.、两点处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.、两点处磁感应强度的方向相反
【答案】C
【详解】根据安培定则作出两直导线在各点产生的磁感应强度,合成图如图所示
由图可知
A.点处的磁感应强度方向向下,故A错误;
B.、两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故B错误;
C.、两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故C正确;
D.、两点处磁感应强度的方向相同,故D错误。
故选C。
5.在现代科技中,静电除尘技术被广泛应用于空气净化领域。如图所示的电路,是静电除尘装置的部分模拟电路,R1、R2、R3均为可变电阻。当开关S闭合后,两平行金属板M、N之间形成电场,模拟静电除尘时的电场环境。假设有一带电尘埃颗粒正好处于静止状态。为了提高除尘效率,需要让带电尘埃颗粒向上加速运动,可采取的措施是( )
A.增大R1的阻值 B.减小R2的阻值
C.减小R3的阻值 D.增大M、N间距
【答案】B
【详解】A.电阻R1上无电流,增大R1的阻值,对电路没有影响,电容器两极板间电压不变,电场强度不变,尘埃所受电场力大小不变,电场力仍然等于重力,尘埃颗粒仍然处于静止状态,A错误;
B.减小R2的阻值,根据串反并同,R3两端电压增大,电容器两极板间电压增大,电容器内部电场强度增大,尘埃所受电场力增大,电场力大于重力,尘埃向上运动,B正确;
C.减小R3的阻值,闭合回路的总电阻减小,闭合回路的总电流增大,电阻R2和电源内阻的总电阻两端的总电压增大,R3两端的电压减小,电容器两极板间电压减小,电容器内部电场强度减小,尘埃所受电场力减小,电场力小于重力,尘埃向下运动,C错误。
D.增大M、N间距,两极板间电压不变,电容器内部电场强度减小,尘埃所受电场力减小,电场力小于重力,尘埃向下运动,D错误。
故选B。
6.某物理兴趣小组的同学通过实验研究一个小电动机的工作状态,电路如图所示,其中电源的电动势、内阻,电动机铭牌上标有“6V 6W”的字样,线圈电阻,正常工作时可以匀速提升的重物。重力加速度取,下列说法正确的是( )
A.电阻箱的阻值调为时,电动机正常工作
B.电动机正常工作时,提升重物的速度大小为
C.电动机的机械效率约为66.7%
D.正常工作中的电动机突然卡住后,通过电动机的电流为
【答案】D
【详解】A.电动机正常工作时的电流
则电阻箱的阻值,故A错误;
B.电动机正常工作时的输出功率
由
解得提升重物的速度大小为,故B错误;
C.电动机的机械效率,故C错误;
D.正常工作中的电动机突然卡住后,电动机视为纯电阻,回路中总电阻
则通过电动机的电流,故D正确。
故选D。
7.水平面上放置两个互相平行的足够长的金属导轨,间距为,电阻不计,其左端连接一阻值为的电阻.导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为.质量为长度为阻值也为且与导轨接触良好的导体棒以速度垂直导轨水平向右运动直到停下。不计一切摩擦,则下列说法正确的是( )
A.导体棒运动过程中所受安培力先做负功再做正功
B.导体棒在导轨上运动的最大距离为
C.整个过程中,导体棒上产生的焦耳热为
D.整个过程中,通过导体棒的电荷量为
【答案】B
【详解】A.根据右手定则可得感应电流为逆时针,根据左手定则可得安培力向左,导体棒向右运动过程中一直受到向左的安培力作用,则安培力一直做负功,故A错误;
B.感应电动势为
电流为
导体棒受安培力为
联立可得
以初速度方向为正方向,根据动量定理有
可得
可得导体棒在导轨上运动的最大距离为,故B正确;
C.整个过程中,导体棒上产生的焦耳热为,
可得,故C错误;
D.设整个过程中,通过导体棒的电荷量为,根据动量定理有
可得
可得,故D错误。
故选B。
二:多项选择题:每小题最少有两个选项符合提议,少选且正确的3分,本地共3题,每题6分,共18分
8.如图所示,把两只完全相同的表头分别改装为如图甲和乙所示的电路,已知表头内阻,下列说法正确的是( )
A.由图甲可知,该表头满偏电流
B.图甲是改装成的双量程电压表,使用O、b两点时量程为
C.图乙是改装成的双量程电流表,,
D.图乙是改装成的双量程电流表,,
【答案】BD
【详解】AB.由题图甲可知
其中使用O、b两点时能测量的最大电压为,故A错误,B正确;
CD.由图乙可知,改装为电流表时,通过电阻、的电流为
分流电阻的阻值为
改装为电流表时,有
联立解得,,故C错误,D正确。
故选BD。
9.如图所示,在纸面内水平向右的水平匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场中,有一水平的固定绝缘杆,小环套在杆上,的质量为,电量为与杆间的动摩擦因数为,电场强度为,磁感应强度为,重力沿纸面向下,小环由静止释放开始滑动,设电场、磁场区域足够大,杆足够长,重力加速度为,则下列判断正确的是( )
A.小环先做加速度增大的加速运动,再做加速度减小的减速运动,最后匀速直线运动
B.小环刚由静止释放瞬间,加速度大小为
C.小环的最大速度
D.若已知小环加速至加速度最大过程的时间,则此过程的位移
【答案】BD
【详解】ABC.对小环受力分析,当静止时,电场力水平向左,重力竖直向下,支持力竖直向上,摩擦力水平向右,水平方向有
解得
当速度增大时,导致洛伦兹力增大,根据左手定则可知,洛伦兹力的方向向上,所以随速度的增大洛伦兹力增大时,支持力减小,从而使得滑动摩擦力减小,小环的加速度增大,小环做加速度增大的加速运动;当洛伦兹力与重力大小相等时,小环的加速度最大,此时小环的速度为
此时小环的加速度为
速度继续增大,则洛伦兹力大于重力,支持力的方向变成向下,加速度随速度的增大开始减小,小环做加速度减小的加速运动,根据牛顿第二定律可得
当加速度为零时,小环达到最大速度,最大速度为,之后做匀速直线运动,故AC错误,B正确;
D.由动量定理得
可得
解得,故D正确。
故选BD。
10.我国自主研发的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在四川成都下线,超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型:在水平面上相距l的两根固定平行直导轨间,有大小为B、宽度是l的匀强磁场,相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度v水平向右匀速运动,跨在两导轨间的边长为l的正方形单匝线圈abcd悬浮在导轨上方,在磁场力作用下向右运动,并逐渐达到最大速度。当超导磁悬浮列车制动时,所有磁场立即停止,线圈继续运动了距离x停下来。设线圈的总电阻为R,总质量为m,运动中所受到的阻力大小恒为f。则( )
A.线圈在图示位置的电流方向为逆时针
B.线圈最大速度
C.制动过程线圈产生的焦耳热为
D.从开始制动到停下来所用的时间为
【答案】CD
【详解】A.磁场向右运动,则线圈相对于磁场向左运动,根据右手定则可知,线圈在图示位置的电流方向为abcda方向,故A错误;
B.线圈达到最大速度时,线圈ad边和bc边各以相对磁场的速度切割磁感线运动,回路中电流为
由于左右两边ad和bc均受到安培力,则合安培力为
最大速度时,有
联立解得
故B错误;
C.刹车过程中克服安培力做功等于线圈产生的焦耳热,对线圈由动能定理,有
解得
Q=
故C正确;
D.减速过程由动量定理有
又有
联立可得
故D正确。
故选CD。
三:实验题:本题共2小题,第一小题小题6分,第二小题10分,共16分。
11.小明手里有一块多用电表A,其功能完好,但刻度值已不清晰。他想通过实验测定该多用表(简称A表,下同)“×10”挡欧姆调零后的内阻R0和内置电源的电动势E。他找来了另一个多用电表B(简称B表,下同)、一个电阻箱、一个开关和若干导线作为实验的器材。
实验的操作如下:
(1)小明将A表调到“×10”挡,将B表调到“mA”挡,准备将如图甲所示的所有的器材串联起来作为实验电路。请你在图中连好剩余的导线 ;
(2)先使用B表的电流挡测量A表“×10”挡的满偏电流。将电阻箱阻值调为0,将A表调到欧姆挡“×10”挡位置。几次试测后,确定B表应使用“10mA”挡,调节A表的欧姆调零旋钮直至A表满偏,此时B表的读数如图乙所示,记录下B表读数为 mA;
(3)断开开关,保持A、B表挡位不变,将A表红黑表笔短接进行欧姆调零,然后重新连入原来电路。
(4)调节电阻箱,闭合开关,当B表读数为6.0mA时,读出电阻箱阻值为R1;继续调节电阻箱阻值,当B表读数为4.0mA时,读出电阻箱阻值为R2;
(5)断开电路,整理器材。根据以上测量数据,可算出A表“×10”挡内置电源的电动势E= V,A表“×10”挡欧姆调零后的内阻R0= ,B表量程“10mA”挡的内电阻RB= 。(以上3空的结果用R1、R2表示)
【答案】 见解析图 8.0
【详解】(1)[1]电路连线如图
(2)[2]因为B表应使用“10mA”挡,则B表读数为8.0mA
(5)[3][4][5]设电表A欧姆×10挡的内阻为R0,则有
I0==8mA
设电表B量程为10mA挡的内阻为RB,则
=6mA
=4mA
解得
E=(V)
R0=(Ω)
RB=(Ω)
12.某物理兴趣小组开展活动,测量某电源的电动势和内阻。甲同学利用以下器材设计电路图1和图2并进行实验,相关实验器材如下:
A.被测电源;
B.电流表:量程0~0.6A,内阻;
C.电压表:量程0~3V,内阻未知;
D.滑动变阻器:阻值范围为,允许通过最大电流2A;
E.开关、导线若干。
(1)为了更准确的测量电源的电动势和内阻,实验电路图应选择上图中的 (选填“图1”或“图2”);确定好电路后,调节滑动变阻器滑片得到电压表的示数与电流表的示数的多组数据,作出图像如图3所示,根据图像和题中所给信息可知该电池组的电动势 V,内电阻 。(结果均保留两位小数)
(2)乙同学利用DIS等实验器材测量同一电池组的电动势和内阻,实验装置如图甲所示,多次改变电阻箱的阻值,记录外电路总电阻阻值,用电压传感器测得路端电压,并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线,图线斜率为,在纵轴的截距为,由图线可知 , (用、表示)。
【答案】(1) 图2 1.70 3.25
(2)
【详解】(1)[1]实验器材电流表内阻已知,选择接在干路,分压值可求,可以消除系统误差,即为了更准确的测量电源的电动势和内阻,实验电路图应选择上图中的图2。
[2][3]根据闭合电路欧姆定律有
变形可知
根据图像的斜率与截距可知
,
解得
(2)[1][2]由题图可知,外电路的总电阻为
利用闭合电路欧姆定律得
变形为
由此可知关系图线在纵轴的截距等于,解得
图线斜率等于,解得
四:解答题:本题共3小题,第一小题小题10分,第二小题12分,第三小题16分,共38分。
13.如图所示,有三根长度均为L=0.3 m的不可伸长的绝缘细线,其中两根的一端分别固定在天花板上的P、Q点,另一端分别拴有质量均为m=0.12 kg的带电小球A和B,其中A球带正电,电荷量为q=+3×10-6 C,B球带负电,与A球带电荷量相同.A、B之间用第三根线连接起来.在水平向左的匀强电场作用下,A、B保持静止,悬线仍处于竖直方向,且A、B间细线恰好伸直.(静电力常量k=9×109 N·m2/C2)
(1)求此匀强电场的电场强度E的大小.
(2)现将PA之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置.求此时细线QB所受的拉力T的大小,并求出A、B间细线与竖直方向的夹角θ.
(3)求A球的电势能与烧断前相比改变了多少(不计B球所带电荷对匀强电场的影响).
【答案】(1)(2)2.4N ,37°(3)
【详解】(1)对B球进行受力分析,在水平方向受水平方向的电场力和A球施加的库仑力,由于球均处于平衡状态, B球水平方向合力为零,得
,;
(2)两球及细线最后位置如图所示:
对A、B球整体分析,受重力和线QB的拉力,由平衡条件得
对A球进行受力分析:A球受重力,电场力,AB线的拉力,库仑力,由平衡条件得:重力和电场力的合力必须沿着线的方向
,,
(3)A球克服电场力做功
所以A球的电势能增加了
14.如图所示,平面直角坐标系中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为q()的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向入射匀强电场,经过电场后从x轴上的点进入磁场,粒子经磁场偏转后垂直经过y轴负半轴上的P点(P点未画出),带电粒子的重力忽略不计。求:
(1)求匀强电场的场强E和匀强磁场的磁感应强度B;
(2)如果仅仅将磁场反向,粒子的电量、质量、入射位置、入射速度、电场强度和磁感应强度的大小均不变,求粒子从A点出发到第三次经过x轴所用的时间。
【答案】(1),;(2)
【详解】(1)粒子在电场中的类平抛和磁场中的匀速圆周运动轨迹,如图所示
粒子在电场中,x轴方向
y轴方向
粒子在电场中根据牛顿第二定律
联立上三式解得
粒子在磁场中匀速圆周运动,由牛顿第二定律
由类平抛末速度反向延长与初速度交于水平位移的中点可知,进磁场时粒子速度v与x轴成,故在磁场中的速度
所以粒子做圆周运动的轨迹的半径r与x轴也成45°,由几何关系可知
解得
(2)磁场反向后粒子从A点出发到第三次经过x轴运动轨迹如图所示
设粒子从A到B,B到C,C到D,分别用时t1、t2、t3。在电场中A到B的水平方向有
B到C粒子做匀速圆周运动
,
所以从B到C粒子的时间
由对称性知,从C到D粒子的时间
所以,粒子从A点出发到第三次经过x轴所用的总时间
15.如图所示,竖直平面内有一半径为r、电阻为、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻,已知,。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和Ⅱ,磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,设平行轨道足够长。已知导体棒ab下落时的速度大小为,下落到MN处的速度大小为。
(1)求导体棒ab从A下落时的加速度大小;
(2)若导体棒ab进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场I和Ⅱ之间的距离h和上的电功率;
(3)若将磁场Ⅱ的CD边界略微下移,导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时速度大小为,要使其在外力F作用下做匀加速直线运动,加速度大小为a,求所加外力F随时间变化的关系式。
【答案】(1);(2),;(3)
【详解】(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场I中切割磁感线,棒中产生感应电动势,导体棒ab从A下落时,导体棒在重力与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律得
式中,又有
下落时,半圆形金属环上半部分电阻为,下半部分电阻为,则式中
由各式可得到
(2)当导体棒ab通过磁场II时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即
式中
解得
导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,有
得
此时导体棒重力的功率为
根据能量守恒定律,此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率,即
所以
(3)设导体棒ab进入磁场II后经过时间t的速度大小为,此时安培力大小为
,
由于导体棒ab做匀加速直线运动,有
根据牛顿第二定律,有
联立可得
解得
2
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