内容正文:
高二物理试题
考试时间:75分钟;满分:100分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第一部分(选择题 共46分)
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 比值定义法是物理学中定义物理量的一种常用方法,即用两个物理量的“比值”来定义一个新的物理量。以下公式属于比值定义的是( )
A. 加速度 B. 电容
C. 电场强度 D. 角速度
【答案】B
【解析】
【详解】比值定义法的核心特征是:被定义的物理量是事物的固有属性,与定义式中分子、分母对应的物理量无关,不存在正比、反比关系。
A.是牛顿第二定律的表达式,加速度与合外力成正比、与质量成反比,由和共同决定,不属于比值定义,故A错误;
B.是电容的定义式,电容是电容器的固有属性,由极板正对面积、极板间距、电介质性质决定,与带电量、极板间电压无关,属于比值定义,故B正确;
C.是匀强电场中电场强度与电势差的推导式,仅适用于匀强电场,电场强度由电场本身性质决定,与、无关,不属于比值定义,故C错误;
D.是线速度、角速度、轨道半径的推导式,当线速度一定时与成反比,不属于比值定义,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,一圆形线圈共有10匝,围成的面积为;线圈内有一面积为的匀强磁场区域,磁感应强度大小为,方向垂直于线圈平面。下列说法正确的是( )
A. 穿过线圈的磁通量大小为
B. 穿过线圈的磁通量大小为
C. 穿过线圈的磁通量大小为
D. 将线圈从图示位置绕某直径转过180°,穿过线圈的磁通量变化量为0
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.根据磁通量的公式
其中磁场的有效面积,所以穿过线圈的磁通量为,故B正确,AC错误;
D.线圈转过180度后,磁通量为
所以磁通量的变化量,故D错误。
故选B。
3. 如图所示的通电螺线管周围有a、b、c、d四点(a点在螺线管内部),M、N间接直流电源,将小磁针放在图中的四点时,小磁针的N极指向右侧的是( )
A. M为电源的正极,小磁针位于a点 B. M为电源的正极,小磁针位于b点
C. M为电源的负极,小磁针位于c点 D. M为电源的负极,小磁针位于d点
【答案】A
【解析】
【详解】AB.由右手螺旋定则可知,当M为电源的正极时,螺线管内部的磁感线方向水平向右,右侧相当于条形磁铁的N极,而小磁针静止时N极的指向为该点磁感线的方向,则a点的小磁针方向指向右侧,b点的小磁针方向指向左侧,A正确,B错误;
CD.当M为电源的负极时,螺线管内部的磁感线方向水平向左,左侧相当于条形磁铁的N极,c、d两点的小磁针方向均指向左侧,C、D错误。
故选A。
4. 如图所示,图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判定( )
A. 粒子在M点受到的加速度大于在N点受到的加速度
B. 粒子带负电
C. 粒子运动过程中,合力始终保持不变
D. 粒子在M点的动能小于在N点的动能
【答案】D
【解析】
【详解】A.M点处的电场线较疏,而N点处电场线较密,则M点处的电场强度较小,粒子所受的电场力也较小,即加速度也较小,故A错误;
B.由图看出,粒子的轨迹向下弯曲,粒子所受电场力大致向下,电场线方向斜向下,说明粒子带正电,B错误;
C.该电场是非匀强电场,不同位置场强不同,粒子受到的电场力即合力会随位置变化,并非始终保持不变,C错误;
D.粒子从M运动到N的过程中,电场力与速度方向的夹角为锐角,电场力做正功,动能增大,即粒子在M点的动能小于在N点的动能,D正确。
故选D。
5. 某静电场电势在轴上分布如图所示,图线关于轴对称,、、是轴上的三点,。一带电粒子仅在电场力作用下从点静止释放后向方向运动,则下列说法正确的是( )
A. 点电场强度方向沿方向
B. 点的电场强度与点的电场强度相同
C. 该粒子在点的电势能小于在点的电势能
D. 该粒子将在之间做往复运动
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图像可知,点电势随增大而升高,根据可知点电场强度方向沿方向,故A错误;
B.、两点关于点对称,电场强度大小相等,但方向分别沿和方向,方向不同,故B错误;
C.由图像可知,且,故。粒子从点由静止释放后向方向运动,电场力方向与点电场方向相反,故粒子带负电,根据可知,粒子在点的电势能大于在点的电势能,故C错误;
D.粒子在到间加速,过后减速,到达点时速度为零,随后反向运动,在间做往复运动,故D正确。
故选D。
6. 如图所示是三量程直流电表的原理图,三个量程分别是10mA、1A、10V。已知表头G的满偏电流,内阻,则定值电阻、、的阻值为( )
A. 0.05Ω、9.95Ω、995Ω B. 0.1Ω、9.9Ω、995Ω
C. 1Ω、99Ω、1000Ω D. 10Ω、990Ω、995Ω
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知,接线柱1、2分别对应量程,,根据并联电路电流分配规律,
联立解得、
接线柱3对应的量程,因为10mA挡电流表的内阻,则
解得
故选B。
7. 空间中存在一交变电场,其电场强度E随时间变化的规律如图所示,当时,电场强度的方向竖直向上。在这一时间段内,有一带正电的粒子射入该电场,其速度方向与电场方向垂直,且该粒子仅受电场力作用。下列有关该粒子在电场中运动轨迹的描述,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】带正电粒子以垂直电场方向射入,在时间段内,电场力竖直向上,粒子做向上弯曲的类平抛运动;在时间段内,电场力竖直向下,粒子在竖直方向做减速运动,速度逐渐减小至零后反向加速运动过程中的如下图所示
在时间内,粒子向上加速,时间内向上减速。时刻速度为0
在时间内,粒子向下加速,时间内向下减速,时刻速度为0,粒子经历了一个周期。
图像的面积表示粒子运动过程中的位移,从图中可看出横轴下方的面积远大于横轴上方的面积,即粒子向下运动的位移大于向上运动的位移。
综上,粒子运动过程为先向上,再向下,一个周期的总位移是向下的。
故选D。
8. 如图所示,平行板电容器与电源连接,下极板B接地,开关S闭合,电容器两极板间P点处有一带电油滴处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 保持开关闭合,A板竖直上移一小段距离,电容器的电容变小
B. 保持开关闭合,A板竖直上移一小段距离过程中,电流表中有从a向b的电流通过
C. 断开开关,A板竖直上移一小段距离,带电油滴向下运动
D. 断开开关,B板竖直下移一小段距离,带电油滴的电势能将减小
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.保持开关闭合,电容器两极板间的电压保持不变。当板竖直上移一小段距离时,两极板间的距离变大,根据平行板电容器电容的决定式可知,电容器的电容变小;再根据电容的定义式可知,由于两极板间的电压保持不变,电容变小,所以电容器的带电荷量减小,因此电容器放电,则电流表中有从b向a的电流通过,故A正确,B错误;
C.开关S闭合时,带电油滴处于静止状态,根据平衡关系有
断开开关后,电容器的带电荷量保持不变。平行板电容器电容的决定式为
定义式为
又因为
联立解得
当板竖直上移一小段距离时,由于电容器的带电荷量和两极板间的正对面积都不变,所以两极板间的电场强度保持不变,因此带电油滴仍静止不动,故C错误;
D.由C选项分析可知,当断开开关,B板竖直下移一小段距离时,两极板间的电场强度保持不变。由于下极板B接地,则有
根据匀强电场电场强度与电势差的关系以及电势差与电势的关系有
其中
解得
当B板竖直下移一小段距离时,增大,由于保持不变,故P点的电势减小。由于开关S闭合时,带电油滴处于静止状态,所以带电油滴带正电。则根据可知,此过程带电油滴的电势能将减小,故D正确。
故选AD。
9. 如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,灯泡L1、L2、L3规格相同,且电阻大于电源内阻r,理想电压表V1、V2示数为U1、U2,其变化量的绝对值分别为和;流过电源的电流为I,其变化量的绝对值为。当滑动变阻器的触片从左端滑到右端的过程中( )
A. 小灯泡L1、L2变亮,L3变暗
B.
C. 不变
D. 电源输出功率变小
【答案】CD
【解析】
【详解】A.当滑动变阻器的触片从左端滑到右端的过程中,滑动变阻器的阻值增大,由串反并同规律,与之串联的小灯泡L1、L2变暗,与之并联的L3变亮,A错误;
B.当滑动变阻器的触片从左端滑到右端的过程中,滑动变阻器的阻值增大,由串反并同规律,与之串联的电压表V2读数变小,与之并联的电压表V1读数变大;由于外电阻变大,电源的路端电压变大,所以,B错误;
C.因为,C正确;
D.由于外电阻大于电源内阻,并且外电阻增大,所以电源的输出功率减小,D正确。
故选CD。
10. 如图所示为一个加速度计的原理图,质量的滑块可在光滑框架内平移,滑块两侧与劲度系数均为的轻弹簧连接为长的滑动变阻器,滑片与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比,两个电源的电动势均为,内阻不计。两弹簧处于原长时,滑片位于的中点,理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时,指针位于表盘右侧。通过电路中电压表的读数,可得知加速度,当被测物体加速度为零时,电压表的示数为零。下列说法正确的是( )
A. 当加速度方向水平向右,滑片位于中点的右侧
B. 当端的电势比端的电势高时,物体的加速度大小为,方向向左
C. 若将电压表的表盘换成加速度的刻度盘,电压与加速度大小需满足关系式
D. 减小滑块或者电源电动势可以提高加速度计的灵敏度
【答案】BC
【解析】
【详解】A.框架向右加速时,滑片向左滑动,滑片位于中点的左侧,故A错误;
B.设滑动变阻器总电阻为,因为两个电源电动势均为,内阻不计,当端的电势比端的电势高时,根据串联电路电压与电阻成正比的关系,设滑片移动的距离为,则,解得。
对滑块进行受力分析,滑块受到两侧弹簧的弹力,根据胡克定律,两侧弹簧弹力的合力,再根据牛顿第二定律,即
解得。
因为端电势高于端电势,根据电路原理可知滑块向右移动,所以加速度方向水平向左。故 B正确;
.设电压表的示数为,同理,即。
对滑块,由牛顿第二定律,而
将代入,可得,
整理可得,所以。
可以定义电压表示数变化量大小与加速度变化量大小之比为加速度计的灵敏度,即。
增大滑块或者电源电动势可以提高加速度计的灵敏度,故C正确,D错误。
故选BC。
第二部分(非选择题 共54分)
二、实验题:本题共2小题,共16分。
11. 截面半径为的圆柱形绝缘材料侧面镀有一层电阻率为的导电材料,某实验小组想测量这个导体的电阻。
(1)用游标卡尺测圆柱体的长度,测量的示数如图甲所示,则圆柱体的长度________mm;
(2)用欧姆表粗测圆柱体镀层沿长度方向的电阻,调节好欧姆表后,将选择开关拨到“×1”挡后,接着进行________,后将圆柱体镀层沿长度方向接入两表笔间,示数如图乙所示,粗测镀层的电阻;
(3)要精确测量镀层沿长度方向的电阻,实验室提供的器材有:
电源(电动势,内阻不计);电流表(量程,内阻未知);电流表(量程,内阻);定值电阻(电阻为);滑动变阻器(最大阻值);开关S和导线若干。
为了尽可能减小实验误差并采用双安法测电阻,请在图丙所示的方框内画出实验电路图________。按正确的实验操作调节滑动变阻器,测得多组电流表、的示数、,以为纵轴作图像,得到图像的斜率为,由此得到镀层沿长度方向的电阻________(用已知及测得的物理量表示)。
【答案】(1)42.40
(2)欧姆调零 (3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
由图甲可知,该游标卡尺为20分度,精度为0.05mm,则圆柱体的长度
【小问2详解】
欧姆表更换倍率后,必须重新进行欧姆调零,才能进行测量。因此将选择开关拨到“×1”挡后,接着进行欧姆调零。
【小问3详解】
[1]将内阻已知的电流表与定值电阻串联改装成量程为2 V的电压表,由于电流表内阻未知,采用电表外接构成测量电路,由于滑动变阻器的最大阻值明显小于被测电阻,控制电路采用滑动变阻器分压接法,电路图如图所示
[2]根据欧姆定律及串、并联电路特点可得
可得
结合题意可知图像斜率
解得
12. 在测量电源电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,会产生系统误差。为了消除电表的内阻产生的系统误差,某兴趣小组连接了如图所示的电路来测量电源电动势和内阻,其中。
(1)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到________位置(填“最左端”、“正中间”或“最右端”)
②单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器,记录下若干组数据、的值,断开开关
③重复步骤①
④单刀双掷开关S与2接通,闭合开关,调节滑动变阻器,记录下若干组数据、的值,断开开关
⑤在图丙中分别作出两种情况所对应的图像
(2)某次读取电表数据时,电表指针如图丁所示,此时电表示数为________V。
(3)图丙中的图线是开关与________(填“1”或“2”)接通时相对应。
(4)根据图丙中的图线求得电源电动势________V,内阻________Ω。(结果均保留两位小数)
【答案】(1)最左端 (2)1.30
(3)1 (4) ①. 1.80 ②. 2.50
【解析】
【小问1详解】
闭合开关前,应使滑动变阻器接入电路的电阻最大。按图示接线,滑片置于最左端时接入电阻最大。
【小问2详解】
电压表量程为,最小分度值为,指针所指示数为
【小问3详解】
当单刀双掷开关接“”时,电压表测滑动变阻器两端电压,根据闭合电路欧姆定律有
当开关接“”时,电压表测路端电压,根据闭合电路欧姆定律有
对比两式可知,接“”时图像的斜率绝对值更大(更陡),故图线Ⅰ对应开关与“”接通。
【小问4详解】
由图线Ⅰ的纵轴截距可读出,当时,故电源电动势为
图线对应的接法误差来源是电压表分流,所以短路电流是准确的,即当时,电压表不分流,系统误差被消除,由图读出短路电流
根据闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
已知,解得内阻
三、解答题:本题共3小题,共38分。
13. 如图所示, M为一线圈电阻r=0.4Ω的电动机,, 电源电动势,当S断开时,理想电流表的示数I1=1.6A,当开关S闭合时,理想电流表的示数为I2=4A。求∶
(1)电源内阻;
(2)开关S闭合时电动机发热消耗的功率和转化为机械能的功率。
【答案】(1)1Ω;(2)2.5W,87.5W
【解析】
【详解】(1)当S断开时,理想电流表的示数I1=1.6A,根据闭合电路欧姆定律可知
代入数据解得电源内阻为
=1Ω
(2)当S闭合时,I2=4A,则
U内= I2=4V
U外=E- U内=40V-4V=36V
即电动机两端电压为36V,根据电功率的公式有
P热= W
电动机消耗的功率为
机械功率为
P机= PM- P热=87.5W
14. 如图所示,在竖直平面内有一固定轨道,轨道由光滑水平直轨道和光滑半圆形轨道BCD组成,其中O点为圆心,C点与圆心O等高,半径大小R为0.5m,直轨道与圆轨道最低点B相切。已知整个空间中存在向右的匀强电场E,在直轨道上A点由静止释放一带正电物块(可视为质点),已知质量m为0.8kg,带电量q为0.1C,且A点与B点的间距为1.5 m,物块到达B时的速度大小为 m/s,已知g=10m/s2,不考虑漏电,则:
(1)求A、B两点间的电势差UAB;
(2)求物块在C点时对轨道的压力FN;
(3)求物块在脱离轨道前所能达到的最大速度大小。
【答案】(1)90V (2),方向水平向右
(3)5m/s
【解析】
【小问1详解】
对AB过程,根据动能定理
解得UAB=90V
【小问2详解】
对BC过程根据动能定理
其中
在C点,根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律得压力为38N,方向水平向右。
【小问3详解】
当运动到等效最低点时,速度最大,该点与竖直方向夹角为,则
从B点到该点根据动能定理
解得5m/s
15. 如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图,其主要结构有一长为、宽为、高为的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、下板使用金属材料。图乙是该主要结构的截面图,上、下两板与输出电压可调的高压直流电源(内电阻可忽略不计)相连。质量为、电荷量大小为的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。已知A、B两极板间加速电压为,尘埃加速后全都获得相同的水平速度,此时单位体积内的尘埃数为。尘埃被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集。通过调整高压直流电源的输出电压可以改变收集效率(被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值)。尘埃所受的重力、空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计。在该装置处于稳定工作状态时:
(1)求单个尘埃被A、B两极板间的加速电场加速后的速度大小;
(2)若所有进入通道的尘埃都被收集,求通过高压直流电源的电流;
(3)请推导出收集效率随高压直流电源输出电压变化的函数关系式。
【答案】(1)
(2)
(3);
【解析】
【小问1详解】
对于一个尘埃通过加速电场过程,根据动能定理可得
解得
【小问2详解】
若所有进入矩形通道的尘埃都被收集,则时间内碰到下极板的尘埃的总电荷量
通过高压直流电源的电流
【小问3详解】
对某一尘埃,其在高压直流电源形成的电场中运动时,在垂直电场方向做速度为的匀速直线运动,在沿电场力方向做初速度为0的匀加速直线运动,根据运动学公式有,垂直电场方向位移
沿电场方向位移
根据牛顿第二定律有
距下板处的尘埃恰好到达下板的右端边缘,则
解得
若,即
则收集效率()
若,即
则所有的尘埃都到达下极板,效率为100%()
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高二物理试题
考试时间:75分钟;满分:100分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第一部分(选择题 共46分)
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 比值定义法是物理学中定义物理量的一种常用方法,即用两个物理量的“比值”来定义一个新的物理量。以下公式属于比值定义的是( )
A. 加速度 B. 电容
C. 电场强度 D. 角速度
2. 如图所示,一圆形线圈共有10匝,围成的面积为;线圈内有一面积为的匀强磁场区域,磁感应强度大小为,方向垂直于线圈平面。下列说法正确的是( )
A. 穿过线圈的磁通量大小为
B. 穿过线圈的磁通量大小为
C. 穿过线圈的磁通量大小为
D. 将线圈从图示位置绕某直径转过180°,穿过线圈的磁通量变化量为0
3. 如图所示的通电螺线管周围有a、b、c、d四点(a点在螺线管内部),M、N间接直流电源,将小磁针放在图中的四点时,小磁针的N极指向右侧的是( )
A. M为电源的正极,小磁针位于a点 B. M为电源的正极,小磁针位于b点
C. M为电源的负极,小磁针位于c点 D. M为电源的负极,小磁针位于d点
4. 如图所示,图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判定( )
A. 粒子在M点受到的加速度大于在N点受到的加速度
B. 粒子带负电
C. 粒子运动过程中,合力始终保持不变
D. 粒子在M点的动能小于在N点的动能
5. 某静电场电势在轴上分布如图所示,图线关于轴对称,、、是轴上的三点,。一带电粒子仅在电场力作用下从点静止释放后向方向运动,则下列说法正确的是( )
A. 点电场强度方向沿方向
B. 点的电场强度与点的电场强度相同
C. 该粒子在点的电势能小于在点的电势能
D. 该粒子将在之间做往复运动
6. 如图所示是三量程直流电表的原理图,三个量程分别是10mA、1A、10V。已知表头G的满偏电流,内阻,则定值电阻、、的阻值为( )
A. 0.05Ω、9.95Ω、995Ω B. 0.1Ω、9.9Ω、995Ω
C. 1Ω、99Ω、1000Ω D. 10Ω、990Ω、995Ω
7. 空间中存在一交变电场,其电场强度E随时间变化的规律如图所示,当时,电场强度的方向竖直向上。在这一时间段内,有一带正电的粒子射入该电场,其速度方向与电场方向垂直,且该粒子仅受电场力作用。下列有关该粒子在电场中运动轨迹的描述,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
8. 如图所示,平行板电容器与电源连接,下极板B接地,开关S闭合,电容器两极板间P点处有一带电油滴处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 保持开关闭合,A板竖直上移一小段距离,电容器的电容变小
B. 保持开关闭合,A板竖直上移一小段距离过程中,电流表中有从a向b的电流通过
C. 断开开关,A板竖直上移一小段距离,带电油滴向下运动
D. 断开开关,B板竖直下移一小段距离,带电油滴的电势能将减小
9. 如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,灯泡L1、L2、L3规格相同,且电阻大于电源内阻r,理想电压表V1、V2示数为U1、U2,其变化量的绝对值分别为和;流过电源的电流为I,其变化量的绝对值为。当滑动变阻器的触片从左端滑到右端的过程中( )
A. 小灯泡L1、L2变亮,L3变暗
B.
C. 不变
D. 电源输出功率变小
10. 如图所示为一个加速度计的原理图,质量的滑块可在光滑框架内平移,滑块两侧与劲度系数均为的轻弹簧连接为长的滑动变阻器,滑片与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比,两个电源的电动势均为,内阻不计。两弹簧处于原长时,滑片位于的中点,理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时,指针位于表盘右侧。通过电路中电压表的读数,可得知加速度,当被测物体加速度为零时,电压表的示数为零。下列说法正确的是( )
A. 当加速度方向水平向右,滑片位于中点的右侧
B. 当端的电势比端的电势高时,物体的加速度大小为,方向向左
C. 若将电压表的表盘换成加速度的刻度盘,电压与加速度大小需满足关系式
D. 减小滑块或者电源电动势可以提高加速度计的灵敏度
第二部分(非选择题 共54分)
二、实验题:本题共2小题,共16分。
11. 截面半径为的圆柱形绝缘材料侧面镀有一层电阻率为的导电材料,某实验小组想测量这个导体的电阻。
(1)用游标卡尺测圆柱体的长度,测量的示数如图甲所示,则圆柱体的长度________mm;
(2)用欧姆表粗测圆柱体镀层沿长度方向的电阻,调节好欧姆表后,将选择开关拨到“×1”挡后,接着进行________,后将圆柱体镀层沿长度方向接入两表笔间,示数如图乙所示,粗测镀层的电阻;
(3)要精确测量镀层沿长度方向的电阻,实验室提供的器材有:
电源(电动势,内阻不计);电流表(量程,内阻未知);电流表(量程,内阻);定值电阻(电阻为);滑动变阻器(最大阻值);开关S和导线若干。
为了尽可能减小实验误差并采用双安法测电阻,请在图丙所示的方框内画出实验电路图________。按正确的实验操作调节滑动变阻器,测得多组电流表、的示数、,以为纵轴作图像,得到图像的斜率为,由此得到镀层沿长度方向的电阻________(用已知及测得的物理量表示)。
12. 在测量电源电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,会产生系统误差。为了消除电表的内阻产生的系统误差,某兴趣小组连接了如图所示的电路来测量电源电动势和内阻,其中。
(1)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到________位置(填“最左端”、“正中间”或“最右端”)
②单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器,记录下若干组数据、的值,断开开关
③重复步骤①
④单刀双掷开关S与2接通,闭合开关,调节滑动变阻器,记录下若干组数据、的值,断开开关
⑤在图丙中分别作出两种情况所对应的图像
(2)某次读取电表数据时,电表指针如图丁所示,此时电表示数为________V。
(3)图丙中的图线是开关与________(填“1”或“2”)接通时相对应。
(4)根据图丙中的图线求得电源电动势________V,内阻________Ω。(结果均保留两位小数)
三、解答题:本题共3小题,共38分。
13. 如图所示, M为一线圈电阻r=0.4Ω的电动机,, 电源电动势,当S断开时,理想电流表的示数I1=1.6A,当开关S闭合时,理想电流表的示数为I2=4A。求∶
(1)电源内阻;
(2)开关S闭合时电动机发热消耗的功率和转化为机械能的功率。
14. 如图所示,在竖直平面内有一固定轨道,轨道由光滑水平直轨道和光滑半圆形轨道BCD组成,其中O点为圆心,C点与圆心O等高,半径大小R为0.5m,直轨道与圆轨道最低点B相切。已知整个空间中存在向右的匀强电场E,在直轨道上A点由静止释放一带正电物块(可视为质点),已知质量m为0.8kg,带电量q为0.1C,且A点与B点的间距为1.5 m,物块到达B时的速度大小为 m/s,已知g=10m/s2,不考虑漏电,则:
(1)求A、B两点间的电势差UAB;
(2)求物块在C点时对轨道的压力FN;
(3)求物块在脱离轨道前所能达到的最大速度大小。
15. 如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图,其主要结构有一长为、宽为、高为的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、下板使用金属材料。图乙是该主要结构的截面图,上、下两板与输出电压可调的高压直流电源(内电阻可忽略不计)相连。质量为、电荷量大小为的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。已知A、B两极板间加速电压为,尘埃加速后全都获得相同的水平速度,此时单位体积内的尘埃数为。尘埃被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集。通过调整高压直流电源的输出电压可以改变收集效率(被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值)。尘埃所受的重力、空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计。在该装置处于稳定工作状态时:
(1)求单个尘埃被A、B两极板间的加速电场加速后的速度大小;
(2)若所有进入通道的尘埃都被收集,求通过高压直流电源的电流;
(3)请推导出收集效率随高压直流电源输出电压变化的函数关系式。
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