高考物理二轮复习 考前第5天 电路与电磁感应 原子结构和原子核学案

考前第5天电路与电磁感应原子结构和原子核考 点 提 炼1.直流电路图1(1)电流强度：I(2)电阻定律：R(3)欧姆定律：I图2(4)闭合电路欧姆定律：I，EUU，EUIr(5)焦耳定律：QI2Rt(6)电路的动态分析基本思想是“部分整体部分”。思维流程如下：2.电磁感应(1)“三定则、一定律”的应用安培定则：判断运动电荷、电流产生的磁场方向。左手定则：判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向。右手定则：判断部分导体切割磁感线产生感应电流的方向。楞次定律：判断闭合电路磁通量发生变化产生感应电流的方向。(2)求感应电动势的两种方法En，用来计算感应电动势的平均值。EBLv，主要用来计算感应电动势的瞬时值。(3)用动力学观点、能量观点解答电磁感应问题的一般步骤3.交变电流(1)交变电流的“四值”最大值：交变电流在一个周期内所能达到的最大值。对于正弦(余弦)式交变电流，有EmnBS(其中n为线圈的匝数)。有效值：让交变电流和恒定电流分别通过阻值相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，那么这个恒定电流的电压U、电流I就称为该交变电流的电压和电流的有效值。对于正弦(余弦)式交变电流，有U，I。平均值：电动势的平均值一般用En来计算。在电磁感应中，电动势的平均值通常用来计算通过某个导体横截面的电荷量：qItn(R为电路中的总电阻)。瞬时值：对于正弦式交变电流，有eEmsin t，iImsin t。(2)交变电流中线圈的两个特殊位置线圈平面与中性面重合时，SB，最大，/t0，e0，i0，电流方向将发生改变。线圈平面与中性面垂直时，SB，0，/t最大，e最大，i最大，电流方向不改变。(3)理想变压器只有一个副线圈的变压器变压规律：；变流规律：n1I1n2I2；功率关系：P1P2。远距离输电图3P1P2P3P4P2PRP3U2URU34.能级跃迁及光电效应(1)能级跃迁辐射条件：hEmEn。辐射光谱线条数：一群处于量子数为n的激发态的氢原子，可辐射出的光谱线条数NC。(2)光电效应方程：EkhW(Ek是光电子的最大初动能，W为金属的逸出功)。5.四种常见的核反应方程(1)衰变：衰变UThHe衰变ThPae。(2)人工转变：NHeOH(发现质子的核反应)BeHeCn(发现中子的核反应)AlHePn，PSie(发现放射性同位素的核反应)。(3)重核裂变：UnBaKr3n(链式反应)。(4)轻核聚变：HHHen(需要几百万度高温，所以又叫热核反应)。6.计算原子核反应释放能量的方法核反应释放能量Emc2。根据质量亏损m单位的不同有两种方法：方法一若m单位为kg，则直接应用Emc2计算，得出E的单位为J；方法二若m单位为原子质量单位(u)，而一个原子质量单位的质量跟931.5 MeV的能量相对应。则应用Em931.5 MeV计算，得出E的单位为MeV。临 考 必 做1.(多选)关于光电效应，下列说法正确的是()A.光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B.光电流的强度与入射光的强度有关，且随入射光强度的增强而增强C.金属电子的逸出功与入射光的频率成正比D.用不可见光照射某金属，不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大解析光电效应是原子吸收光子向外释放电子的现象，A错误；光电流的强度随入射光强度的增强而增强，B正确；逸出功与金属本身的特点有关，与外界因素无关，C错误；由于不可见光的频率有的比可见光大，也有的比可见光小，由光电效应方程EkhW知，产生光电子的初动能无法比较，D正确。答案BD2.(多选)如图1为氢原子能级图，现有一群处于n3激发态的氢原子，则这些原子()图1A.发出的光子最小能量是0.66 eVB.发出的光子最大能量是12.75 eVC.能发出3种不同频率的光子D.由n3跃迁到n1时发出的光子频率最高解析发出的光子的最小能量为E3E21.89 eV，A错；发出的光子的最大能量为E3E112.09 eV，B错；能发出不同频率的光子种类为C3种，C对；由n3跃迁到n1时，发出的光子能量最大，由Eh知，对应光子的频率最高，D对。答案CD3.(多选)核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。反应堆中一种可能的核反应方程式是UnNdZrxy ，设U核质量为m1，中子质量为m2，Nd核质量为m3，Zr核质量为m4，x质量为m5，y质量为m6，那么，在所给的核反应中()A.x 可能是3H ，y可能是11eB.x可能是3n ，y可能是8eC.释放的核能为(m1m2m3m4m5m6)c2D.释放的核能为(m3m4m5m6m1m2)c2解析根据质量数守恒和电荷数守恒，若x是3H，则y是11e，不符合裂变反应中释放的中子数不少于反应的中子数，故选项A错误；若x是3n，则y是8e，符合裂变反应中释放的中子数不少于反应的中子数，故选项B正确；根据质能关系知反应前的质量大于反应后的质量，由质能方程知核反应中释放的能量Emc2(m1m2m3m4m5m6)c2，故选项C正确，选项D错误。答案BC4.(多选)如图2所示的电路中，当滑动变阻器的触头向上滑动时，则()图2A.电源的功率变小B.电容器贮存的电荷量变小C.电源内部消耗的功率变大D.电阻R消耗的电功率变小解析由闭合电路欧姆定律可知，当滑动触头向上滑动时，R总变小，I总增大，U端减小，而R1分压U1增大，所以电容器上的电压减小。电源功率P总I总E增大，A错误；QCU减小，B正确；电源内部消耗功率P内Ir增大，C正确；电阻R1消耗的功率增大，R上消耗的功率无法确定，D错误。答案BC5.(2017石家庄高三质检)如图3甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO做角速度为的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象，下列说法中正确的是()图3A.从t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2nBSB.从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为C.t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSD.电流表的示数为解析由图可知，t1和t3这两时刻的磁通量大小为0，故穿过线圈磁通量的变化量为0，故A错误；从t3到t4这段时间磁通量的变化为BS，则平均电动势E，因此通过电阻R的电荷量为qt，故B错误；t3时刻电动势EnBS，则由法拉第电磁感应定律可知：E，则穿过线圈的磁通量变化率为BS，故C错误；电流表的示数为有效值，则有：I，故D正确。答案D6.如图4所示的电路中有一自耦变压器，其原线圈接在电压稳定的交流电源上，副线圈上连接了灯泡、定值电阻R1和R2，电流表和电压表都是理想电表，起初开关S处于断开状态。则下列说法中正确的是()图4A.若P不动，闭合开关S，灯变亮B.若P不动，闭合开关S，电流表、电压表示数均增大C.保持开关S闭合，P向上移动时，灯变亮D.保持开关S闭合，P向下移动时，电压表、电流表示数均减小解析若P不动，开关闭合之后，副线圈的总电阻减小，所以副线圈电流增大，灯泡的亮度变亮，A正确；副线圈电流增大，由n1I1n2I2可知，原线圈电流增大；副线圈两端电压不变，灯泡分压变大，所以电压表的示数变小，B错误；保持开关S闭合，当P向上移动时，副线圈电压变小，副线圈的总电阻不变，所以电流变小，灯泡的亮度变暗，C错误；保持开关S闭合，P向下移动时，副线圈的电压变大，副线圈的总电阻不变，所以副线圈电流变大，因此原线圈电流变大，电流表示数变大；副线圈电流变大，所以定值电阻的分压变大，电压表的示数也变大，D错误。答案A7.如图5所示，正方形导线框abcd和菱形MNPQ在同一水平面内，abMNMPL，abNQ，N位于ab的中点，菱形区域存在方向竖直向上的匀强磁场，使线框从图示位置沿NQ方向匀速穿过菱形区域，规定电流逆时针为正，则线框中的电流i随位移x变化的图象可能是()图5解析导线框右边进入磁场时由楞次定律可以判断感应电流方向为顺时针方向，故A、C错误；当ab边与MP重合时，切割长度最大，感应电流最大；从ab边与MP重合到cd边到达N点，有效切割长度均匀减小，感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小；cd边进入磁场一直运动到ab和cd边关于MP对称的中间位置，右边ab切割长度均匀减小，左边cd切割长度均匀增加，而且两边感应电动势反向，所以总电动势减小更快，到达正中央位置电流为0，所以D正确，B错误。答案D8.如图6所示，矩形线圈abcd在磁感应强度大小为B T 的匀强磁场中绕垂直于磁场的dc边以角速度100 rad/s匀速转动。线圈的匝数N100，边长ad0.4 m，ab0.2 m。理想变压器原、副线圈的匝数比是21，一只理想二极管和一个阻值为25 的定值电阻R串联在副线圈电路中，已知电压表和电流表均为理想交流电表，线圈和导线的电阻不计，则下列说法正确的是()图6A.该矩形线圈产生的电动势的最大值为50 VB.电压表的示数为50 VC.1 min内电阻R上产生的热量为750 JD.减小电阻R的值，电流表示数变小解析该线圈产生的电动势的最大值为EmNBS1000.20.4100 V50 V，A错误；根据理想变压器的变压公式可得副线圈两端电压的有效值为25 V，由于二极管的单向导电性，结合有效值的定义有T，解得电压表的示数为U12.5 V17.68 V，B错误；由焦耳定律得1 min内电阻R上产生的热量为Qt60 J750 J，C正确；减小电阻R的值，副线圈中的电流增大，则原线圈中的电流增大，电流表的示数变大，D错误。答案C9.如图7所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距L1 m，一理想电流表和一电阻R10 的电阻通过导线与两导轨相连，导轨之间存在着方向相同，高度均为h的匀强磁场、，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m1 kg、有效电阻也为R10 的导体棒，从距磁场下方边界一定距离处，在F20 N的恒定外力作用下从静止开始竖直向上运动，导体棒在磁场中运动的过程中电流表的示数恒为1 A，导体棒离开磁场前的一段时间内电流表的示数恒为2 A，导体棒始终保持水平，不计导轨的电阻。(g10 m/s2)求：图7(1)、两磁场的磁感应强度分别为多大；(2)导体棒开始运动的位置到磁场下端的距离。解析(1)导体棒进入磁场时，导体棒做匀速运动，根据平衡条件得FmgB1I1L解得B110 T导体棒离开磁场时，导体棒做匀速运动，根据平衡条件得FmgB2I2L解得B25 T(2)设导体棒进入磁场时的速度为v1，由I1解得v12 m/s设从导体棒开始运动的位置到磁场下端的距离为d，根据动能定理得(Fmg)dmv解得d0.2 m答案(1)5 T(2)0.2 m10.水平放置的两根足够长的平行金属导轨EF间距L2 m，电阻忽略不计，处于磁感应强度大小B1 T竖直向上的匀强磁场中，质量均为m0.8 kg、电阻均为r1 的P、Q两金属棒垂直导轨放置，导轨与金属棒之间的摩擦因数为0.5，且两者接触良好。P、Q分别通过光滑的定滑轮用足够长的轻绳连接质量为2m与m的两物体AB，轻绳的一端分别水平垂直连接P、Q。开始时固定住两物体AB，轻绳拉直但不张紧，整个装置开始处于静止状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其中g取10 m/s2。图8(1)若始终固定住B，自由释放A，A的最大速度是多少？(2)若自由释放A，当A的速度至少为多大时再释放B，B才能不下落？解析(1)若始终固定住B，自由释放A，当A的运动速度为v时，P切割磁感线产生的电动势EBLv，感应电流I则P棒受到的安培力FBILA向下做加速运动，有2mgFT2ma P向左做加速度大小相同的加速运动FTFm