北京市海淀区2012届高三物理查缺补漏试题

用心 爱心 专心1 北京市海淀区北京市海淀区 20122012 年高三年级查漏补缺年高三年级查漏补缺 物物 理理 试试 题题 说明 1 本 查漏补缺 题是占在高三 5 次统练的总体设计的基础上 对于某些知识点 能力点的补充 有些 点 可能是在 5 次统练中受到题量或题型的限制 而没有出现的机 会 或出现的难度 频度不够 因此被选为此次的 查漏补缺 2 查漏补缺 的功能是 锦上添花 的作用 并不是要求所有学生都要落实的常规 高频考点 知识点或能力点 更没有猜题和押题的意思 只是对前 5 次统练题的一个补充 因此 一定要在落实上前 5 次题的原题 反馈题的基础上 再考虑落实 查漏补缺 的内 容 3 为了便于老师们了解 查漏补缺 中各题的用意 有些题在一类问题的前面给出 了相关的知识点目的和能力点的目的要求 以便大家能明确这些题的具体作用 4 本 查漏补缺 给出的题量较多 请大家要根据本校学生的能力水平 知识内容 的特点 选择使用 三年一轮的高中教研活动过得很快 高三复习的感觉更是眨眼之间就过去了 在这里 对广大高三物理老师三年来 特别是高三这一年来 对我工作的理解与支持表示衷心的感 谢 祝大家在高考中取得好成绩 祝大家身体健康 万事如意 1 光学相关的知识性问题 1 1 如图所示为X射线管的结构示意图 E为灯丝电源 要使射线管发出X射线 须 在K A两电极间加上几万伏的直流高压 D A 高压电源正极应接在P点 X射线从K极发出 B 高压电源正极应接在P点 X射线从极A发出 C 高压电源正极应接在Q点 X射线从K极发出 D 高压电源正极应接在Q点 X射线从极A发出 1 2 水中的空气泡看上去比较亮 对这一现象有以下不同的 解释 其中正确的是 D A 空气泡对光线有会聚作用 因而较亮 B 空气泡对光线有发散作用 因而较亮 C 从空气泡到达水中的界面处的光一部分发生全反射 因而较亮 D 从水中到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射 因而较亮 1 3 入射光照射到某金属表面上发生光电效应 若入射光的强度减弱 而频率保持不变 那么 C A 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B 逸出的光电子的最大初动能将减小 V A P K Q A K P 用心 爱心 专心2 C 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D 有可能不发生光电效应 1 4 如图 当电键K断开时 用光子能量为 2 5eV 的一束光照射阴极P 发现电流表 读数不为零 合上电键 调节滑线变阻器 发现当电压表读数小于 0 60V 时 电流表读数 仍不为零 当电压表读数大于或等于 0 60V 时 电流表读数为零 由此可知阴极材料的逸 出功为 A A 1 9eV B 0 6eV C 2 5eV D 3 1eV 1 5 现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构 为满足测量要求 将显微 镜工作时电子的德布罗意波长设定为d n 其中n 1 已知普朗克常量h 电子质量m和电 子电荷量e 电子的初速度不计 则显微镜工作时电子的加速电压应为 D 2 22 med hn 3 1 32 22 en hmd 2 22 2men hd 2 22 2med hn 2 原子与原子核的知识查漏 2 1 天然放射性物质的放射线包含三种成份 下面的说法中错误错误的是 D A 一层厚的黑纸可以挡住 射线 但不能挡住 射线和 射线 B 射线在磁场中不偏转 速度为光速 C 三种射线中对气体电离作用最强的是 射线 D 粒子是电子 是核外电子电离形成的 2 2 下面关于放射性同位素的说法中正确的是 C A 磷的放射性同位素原子核与一般磷原子核中的中子数相同 B 磷的放射性同位素原子核与一般磷原子核中的核子数相同 C 在医学上可以利用放射性同位素的射线治疗某些疾病 D 有的放射性同位素可以只放出一个 光子 而后变成另一种新元素 2 3 下列说法中正确的是 D A 两个质子间 不管距离如何 核力总是大于库仑力 B 同一种元素的原子核有相同的质量数 但中子数可以不同 C 除万有引力外 两个中子之间不存在其它相互作用力 D 32 15P是 30 15P的同位素 被广泛应用于生物示踪技术 2 4 如图为氢原子n 1 2 3 4 的各个能级示意图 处于n 4 能量状态的氢原子 它发出的光子能量可能为 A A 2 55eV B 13 6eV C 11 75eV D 0 85eV 3 静电感应及应用的知识知识问题 3 1 如图所示 AB是一个接地的很大的薄金属板 其右侧P点有一带电量为Q的正 点电荷 N为金属板右侧表面上的一点 P到金属板的垂直距离 图 2 Q P 图 n E eV 1 2 3 4 0 85 1 51 3 4 13 6 用心 爱心 专心3 PN d M为PN连线的中点 关于M N两点的场强和电势 有如下说法 M点的电势比N点电势高 M点的场强比N点的场强大 M点的场强大小为 4kQ d2 N点的电势为零 场强不为零 N点的电势和场强都为零 上述说法中正确的是 A A B C D 3 2 如图甲所示 MN为一原来不带电的导体棒 q为一带电量恒定的点电荷 当达到 静电平衡后 导体棒上的感应电荷在棒内P点处产生的场强大小为E1 P点的电势为U1 现用一导线将导体棒的N端接地 其它条件不变 如图乙所示 待静电平衡后 导体棒上 的感应电荷在棒内P点处产生的场强为E2 P点的 电势为U2 则 C A E1 E2 U1 U2 B E1 E2 U1 U2 C E1 E2 U1 U2 D E1 E2 U1 U2 3 3 使带电的金属球靠近不带电的验电器 验电器的箔片开 下列各图表示验电器上 感应电荷的分布情况 正确的是 B 3 4 如图所示 接地金属球A的半径为R 球外点电荷的电量为Q 到球心的距离为 r 该点电荷的电场在球心的场强大小等于 D A B C 0 D 3 5 一金属球 原来不带电 现沿球的直径的延长线放置 一均匀带电的细杆MN 如图所示 金属球上感应电荷产生的电场 在球内直径上a b c三点的场强大小分别为Ea Eb Ec 三 者相比 C A Ea最大 B Eb最大 C Ec最大 D Ea Eb Ec 交流电的瞬时值 最大值和有效值 4 1 有一盏霓虹灯 激发电压 点燃霓虹灯的最低电压 和熄灭电压 维持霓虹灯发 光的最低电压 都是 84V 如果将其直接接在电压有效值是 120V 频率为 50Hz 的正弦交流 电源上 在 1min 内该霓虹灯的实际发光时间约为 C A 30s B 20s C 40s D 10s 4 2 收录机等小型家用电器所用的稳压电源 是将 220V 图 q MPN 甲 q MPN 乙 O A R Q r 图 a b c i A t T 2T 0 8 图 用心 爱心 专心4 的正弦交流电变为稳定的直流电的装置 其中的关键部分是整流电路 有一种整流电路可 以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电 每半个周期都按正弦规律变化 则该脉动直 流电电流的有效值为 B A 82A B 42A C 22A D 2A 4 3 如图所示表示一交流电的电流随时间而变化的图象 此交流 电流的有效值是 B A 5A B 5A C 3 5A D 3 5A 4 4 如图所示 正弦交流电与方波交 流电电流的最大值与频率均相同 把它们 分别通入有相同电阻的电器中 在一个周 期内两电阻消耗能量之比为 C A 1 2 B 1 4 C 1 2 D 1 1 4 5 家用电子调光台灯或电热毯的调光调温原理是用电子线路将正弦交流电压的波 形截去一部分 由截去部分的多少来调节电压 从而实 现灯光或温度的可调 比过去用变压器调压方便 高效 且体积小 某调温电热毯经电子线路调压后加在电热毯 两端的电压如图所示 已知该电热毯的电阻为R 则此 时该电热毯发热的功率及电热毯中电热丝的最高耐压值 分别为 D A R Um 8 2 2Um B R Um 4 2 22 m U C R Um 2 2 2 m U D R Um 8 2 Um 5 机械振动和机械波的知识补缺 5 1 有一摆长为L的单摆 悬点正下方某处有一小钉 当摆球经过平衡位置向左摆动 时 摆线的上部将被挡住 使摆长发生变化 现使摆球做小幅度摆动 摆球从右边最高点 M至左边最高点N的一次全过程的闪光照片 如图所示 悬点和 小钉未被摄入 P为摆动中的最低点 已知每相邻两次闪光的 时间间隔相等 由此可知 小钉与悬点的距离为 C A L 4 B L 2 C 3L 4 D 无法确定 5 2 受迫振动是在周期性策动力作用下的振动 关于它与策动力的关系 下面的说法 中正确的是 B 作受迫振动的物体振动达到稳定后的振动频率一定小于策动力的频率 作受迫振动的物体振动达到稳定后的振动周期一定等于策动力的周期 作受迫振动的物体振动达到稳定后的振幅与策动力的周期无关 作受迫振动的物体振动达到稳定后的振周期与策动力的周期无关 图 P N M 图 13 4 t s i A 0 42 32 0 040 02 图 i A t 0 i A t 0 图 8 3 0 Um u t T 23T 2 用心 爱心 专心5 5 3 一个弹簧振子 在光滑水平面上作简谐运动 如图所示 当它从左向右恰好经过 平衡位置时 与一个向左运动的钢球发生正碰 已知碰后钢球沿原路返回 并且振子和钢 球不再发生第二次碰撞 则下面的情况中不可能不可能出现的是 B 振子继续作简谐运动 振幅和周期都不改变 振子继续作简谐运动 振幅不变而周期改变 振子继续作简谐运动 振幅改变而周期不变 振子停止运动 5 4 一根张紧的水平弹性绳 绳上的S点在外 界策动力的作用下沿竖直方向作简谐运动 在绳上形 成稳定的横波 在S点的左 右两侧分别有 A B C D四点 如图所示 已知AB BS和SC的 距离都相等 CD的距离为SC的 2 倍 下面的说法中错误错误的是 B A 若B点与S点的位移始终相同 则A点一定与S点的位移始终相同 B 若B点与S点的位移始终相反 则A点一定与S点的位移始终相反 C 若C点与S点的位移始终相同 则D点一定与C点的位移始终相同 D 若C点与S点的位移始终相反 则D点一定与C点的位移始终相同 5 5 如图甲中有一条均匀的弹性绳 1 2 3 是绳上一系列等间距的质点 相 邻质点间距为 1m 当t 0 时 质点 1 开始向上运动经 0 1s 到达最大位移此时波传播到第 4 个质点 再经过 0 2s 弹性绳上相邻质点的位置和振动方向如图乙所示 只画出其中一 段绳上相邻四个质点的运动情况 余未画出 其中正确的图是 B 5 6 已知一列在弹性绳上传播的简谐横波在某一时刻的波形 则下列说法错误错误的是 D A 只要绳上一点 速度不为零的点 的振动速度方向已知 就可确定波的传播方向 B 只要波的传播方向已知 就可确定此时绳上任一点 速度不为零的点 振动的速度 方向 C 波的周期等于绳上每一点的振动周期 D 波在传播过程中 绳上的各质点将以波的传播速度沿着波形运动 6 电路动态分析与电路中的电容器问题 6 1 在如图所示的电路中 电源的内电阻r不能忽略 其电动 势E小于电容器C的耐压值 断开开关 S 待电路稳定后 再闭合 开关 S 则在电路再次达到稳定的过程中 下列说法中错误错误的是 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 甲 7 8 9 10 A 10 11 12 13 C 1 0 12 13 1 1 D 7 8 9 10 B 乙 ABSCD 图 图 S R1 R2 C r E 用心 爱心 专心6 A 电阻R1两端的电压增大 B 电容器C两端的电压减小 C 电容器C上所带的电量增加 D 电源两端的电压减小 6 2 如图所示电路 开关 S1 S2均处于闭合状态 在 分别断开 S1 S2后的短暂过程中 关于流过电阻R1 R2的 电流方向 以下判断正确的是 D A 若只断开 S1 流过R1的电流方向为自左向右 B 若只断开 S1 没有电流流过R1 C 若只断开 S2 流过R2的电流方向为自左向右 D 若只断开 S2 流过R2的电流方向为自右向左 6 3 如图所示 用甲 乙 丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源 分别给定 值电阻R供电 已知甲 乙 丙三个电源的内电阻的大小关系为 r甲 r乙 r丙 且r乙 R 则将R先后接在这三个电源上时的情况相比 下列 说法中正确的是 D A 接在甲电源上时 通过R的电流最大 B 接在乙电源上时 通过R的电流最大 C 接在乙电源上时 电阻R消耗的电功率最大 D 接在丙电源上时 电阻R消耗的电功率最大 6 4 甲 乙两根同种材料制成的保险丝 直径分别为d1 0 28mm 和d2 0 71mm 熔断 电流分别为 2 0 A 和 6 0 A 把以上两种电阻丝各取等长一段串联后再接入电路中 允许通 过电路的最大电流是 B A 6 0A B 2 0 A C 8 0A D 4 0A 6 5 两只灯泡L1和 L2串联在电路中均处于发光状态 若L1的灯丝断了 则导致L2 也不能发光 现将L1的灯丝搭接上 并重新接在原电路中 设两灯泡串联的电路两端电压 保持不变 则此时L1的亮度与灯丝未断时比较将 D A 不变 B 变亮 C 变暗 D 条件不足 无法判断 7 电路动态分析的变化量问题 7 1 在如图所示电路中 电源电动势为 12V 内电阻 1 闭合 S 后 调整R的阻值 使电压表的示数增大 U 2V 在这一过程中 C A 通过R1的电流增大 增量小于 U R1 B R2两端的电压减少 2V C 通过R2的电流减少 减少量小于 U R2 D 路端电压增大 2V 7 2 如图所示电路 L是自感系数较大的线圈 在滑动变阻 器的滑动片P从A端迅速滑向B端的过程中 经过AB中点C时通 过线圈的电流为I1 P从B端迅速滑向A端的过程中 经过C点 时通过线圈的电流为I2 P固定在C点不动 达到稳定时通过线 圈电流为I0 则 D A I1 I2 I0 B I1 I0 I2 r甲 r乙 r丙 甲乙丙 R 接 电 源 V R2 R1 S R1R2 S2 S1 C L 用心 爱心 专心7 C I1 I2 I0 D I1 I0g 现用手控制使B以加速度a 3 向下做匀加速直线 运动 1 求砝码A做匀加速直线运动的时间 2 求出这段运动过程的起 始和终止时刻手对木板B的作用力大小的表达式 16 1 设最初弹簧被压缩的长度为x0 根据牛顿第二定律对 A 有 kx0 mg ma 解得x0 m a g k 设A和B以加速度a 3 向下做匀加速运动过程的终止时刻弹簧的压缩量为x1 根据牛 顿第二定律对A有 kx1 mg ma 3 解得x1 m a 3 g k 设A和B一起做匀加速运动的时间为t1 在这段时间内 A运动的位移为 s x0 x1 根据s 2 1 32 1 t a 可解得 k m t2 1 2 起始时刻A受三个力 满足mg kx0 N1 ma 3 B受三个力 满足Mg N1 F1 Ma 3 解得 F1 M g a 3 2ma 3 A与B脱离时B受二个力 满足Mg F2 Ma 3 解得 F2 M g a 3 图 1 L S P 1 A V R1R2 a bcd E L 图 a b P1 c d P2 图 2 a b P1 c d P2 L 图 10 甲 乙 A A B 用心 爱心 专心16 17 重点 重要物理过程模型 传送带 的理解 能量思想的理解与应用 复杂物理过 程的分析 17 如图所示 AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道 高度 为h 末端B处的切线方向水平 一个质量为m的小物体P从轨 道顶端A处由静止释放 滑到B端后飞出 落到地面上的C点 轨迹如图中虚线BC所示 已知它在空中运动的水平位移OC l 现在轨道下方紧贴B点安装一水平传送带 传送带的右端与 B的距离为l 2 当传送带静止时 让P再次从A点由静止释放 它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出 仍然落在地面 的C点 当驱动轮转动带动传送带以速度v匀速向右运动时 其 他条件不变 P的落地点为D 不计空气阻力 1 求P滑至B点时的速度大小 2 求P与传送带之间的动摩擦因数 3 写出O D间的距离s随速度v变化的函数关系式 17 解 1 物体P在AB轨道上滑动时 物体的机械能守恒 根据机械能守恒定律 2 0 2 1 mvmgh 得物体P滑到B点的速度为 ghv2 0 2 当没有传送带时 物体离开B点后作平抛运动 运动时间为t t gh l v l 2 0 当B点下方的传送带静止时 物体从传送带右端水平抛出 落地的时间也为t 水平位移 为 2 l 因此物体从传送带右端抛出的速度v1 2 2 2 0 ghv 根据动能定理 物体在传送带上滑动时 有 2 1 2 0 2 1 2 1 2 mvmv l mg 解出物体与传送带之间的动摩擦因数为 l h 2 3 3 当传送带向右运动时 若传送带的速度v v1 即v 2 2gh 时 物体在传送带 上一直作匀减速运动 离开传送带的速度仍为v1 落地的水平位移为 2 l 即s l 当传送带的速度v 2 2gh 时 物体将会在传送带上做一段匀变速运动 如果尚未到达 传送带右端 速度即与传送带速度相同 此后物体将做匀速运动 而后以速度v离开传送 带 v的最大值v2为物体在传送带上一直加速而达到的速度 即 A P B OC l s l 2 D v h 用心 爱心 专心17 2 l mg 2 0 2 2 2 1 2 1 mvmv 由此解得 v2 gh 2 7 当v v2 物体将以速度v2 gh 2 7 离开传送带 因此得O D之间的距离为 71 22 7 2 l ght l s 当v1 v v2 即ghv gh 2 7 2 2 时 物体从传送带右端飞出时的速度为v O D之 间的距离为 2 2 1 22gh vl vt l s 综合以上的结果 得出O D间的距离s随速度v变化的函数关系式为 2 7 71 2 2 7 2 2 2 2 1 2 2 2 ghv l ghv gh gh vl gh vl vs 18 1 联系实际 学科内综合 繁杂的文字运算 18 1 1920 年 英国物理学家卢瑟福曾预言 可能有一种质量与质子相近的不带电的 中性粒子存在 他把它叫做中子 1930 年发现 在真空条件下用 射线轰击铍 Be 9 4 时 会产生一种看不见的 贯穿能力极强的不知名射线和另一种新粒子 经过研究发现 这种 不知名射线具有如下的特点 在任意方向的磁场中均不发生偏转 这种射线的速度 不到光速的十分之一 用它轰击含有静止的氢核的物质 可以把氢核打出来 用它轰击 含有静止的氮核的物质 可以把氮核打出来 并且被打出的氢核的最大速度vH和被打出的 氮核的最大速度vN之比等于 15 2 若该射线中的粒子均具有相同的能量 与氢核和氮核 均发生正碰 且碰撞中没有机械能的损失 已知氢核的质量MH与氮核的质量MN之比等于 1 14 1 写出 射线轰击铍核的核反应方程 2 试根据上面所述的各种情况 通过具体计算说明该射线是由中子组成 而不是 射线 18 1 1 核反应方程是 Be 9 4 nCHe 1 0 12 6 4 2 2 由 1 可知 该射线不带电 是由电中性的粒子流组成的 由于 射线是高速光子流 而该射线速度不到光速的十分之一 因此它不是 射线 设该粒子的质量为m 轰击氢核和氮核时速度为v 打出氢核后粒子速度变为v1 打 用心 爱心 专心18 出氮核后粒子速度变为v2 由于碰撞中没有机械能的损失 且被打出的氢核和氮核的速度 均为最大值 表明该粒子与氢核及氮核的碰撞为弹性碰撞 根据动量守恒和机械能守恒 在打出氢核的过程中 有 mv mv1 MHvH 1 2 mv2 1 2 mv12 1 2 MHvH2 解得 vH 2mv mMH 同理 在打出氮核的过程中 有 mv mv2 MNvN 1 2 mv2 1 2 mv22 1 2 MNvN2 解得 vN 2mv mMN 根据vH vN 的表达式及 v v M M H N N H 15 2 14 1 解得 m MH 即该粒子的质量与氢核 质子 质量相同 因此这种不知名的电中性粒子是中子 18 2 相互作用过程中的能量问题 物理过程的拆分 18 2 如图所示 Q为一个原来静止在光滑水 平面上的物体 质量为M 它带有一个凹形的不光 滑轨道 轨道的ab段是水平的 bc段是半径为R 的 4 1 圆弧 位于竖直平面内 P是另一个小物体 质量为m 它与轨道间的动摩擦因数为 物体P 以沿水平方向的初速度v0冲上Q的轨道 已知它恰 好能到达轨道顶端c点 后又沿轨道滑下 并最终 在a点停止滑动 然后与Q一起在水平面上运动 1 分别求出P从a点滑到c点和从c点滑回a点的过程中各有多少机械能转化为内 能 2 P位于轨道的哪个位置时 Q的速度达到最大 18 2 1 当P在Q上滑行时 水平方向系统受合外力为零 故在水平方向系统动量 守恒 当P到达c点时 P和Q具有共同的水平速度V 根据动量守恒定律 mv0 m M V 1 P由a点滑到c点的过程中 系统损失的机械能转化为内能 则根据功能关系 上 QmgRVMmmv 22 0 2 1 2 1 2 由 1 2 两式得 mgR Mm Mmv Q 2 2 0 上 R b Q c a v0 用心 爱心 专心19 当P到达c点时 P和Q仍具有共同的水平速度V 所以在P由c点滑回到a点的过程中 有 下 QVMmVMmmgR 22 2 1 2 1 即 Q下 mgR 2 在P从a滑到c的过程中 P对Q的作用力都偏向 右侧 因此Q受到向右的作用力 Q将一直加速 到达c 点时P Q间无相互作用 从c滑到b的过程中 P的受力 分析示意图如右图所示 其中支持力N偏向左侧 摩擦力 f偏向右侧 这个过程的前一阶段 P受到的合外力的水 平分力向左 则Q受到合力的水平分力向右 Q将继续加 速 当P在水平方向受力平衡的时刻 就是Q速度最大的 时刻 此时满足 f cos N sin 并且 f N 因此得 tan 即P所在位置的半径与竖直方向的夹角为 arc tan 19 1 交流电的有效值 辐射场的应用 可以向磁电式电表的原理拓展 19 1 如图所示 绕成N匝 边长为l1 和l2的矩形线圈可绕中心轴OO 转动 将线 圈的始端和终端分别接在两个滑环上 再通 过电刷与阻值为R的电阻连接 线圈处于磁 铁和圆柱形铁芯之间的均匀辐向的磁场中 且磁场的左半边的方向为辐向向里 沿半径 方向指向圆心 右半边的方向辐向向外 两 半边间的过渡区域宽度很小 可忽略不计 边长为l1的边所处的辐向磁场磁感应强度大 小为B 线圈导线单位长度的电阻为R0 当线 圈以角速度 顺时针匀速转动时 1 从图示位置开始计时 定性画出一 个周期内R两端电压的u t图象 2 求此线圈正常转动时产生感应电动势的有效值 3 求线圈正常转动时电阻R消耗的电功率P 19 1 1 如图所示 2 感应电动势最大值 21l NBlEm 由图可知 电动势的有效值也是Em 即 E Em NBl1l2 3 2 021 22 2 2 1 22 2 2 RllNR RllBN RIP 19 2 重点 能量思想 新情景中对模型的抽象 o o B 图 R O S 图 1 O u 0 Um Um T 2T3T 22Tt f N mg 答图 4 u 0 Um Um T 2 T 3T 2 2T t 图 用心 爱心 专心20 19 2 如图所示为一种磁性加热装置 其关键部分由n根间距相等的平行金属条两端 焊接在两个等大的金属圆环上 成鼠笼状 每根金属条的长度为l 电阻为R 金属环的直 径为D 电阻不计 图中虚线所示的空间范围内存在着磁感强度为B的匀强磁场 磁场的 宽度恰好等于 鼠笼 金属条的间距 当金属环以角速度 绕过两圆环的圆心的轴OO 旋转时 始终有一根金属条在垂直切割磁感线 鼠笼 的转动由一台电动机带动 这套设 备的效率为 求电动机输出的机械功率 19 2 处于磁场中的金属条切割磁感线的线速度为 2 D v 产生的感应电动势为 Bl D Blv 2 通过切割磁感线的金属条的电流为 nR DBln n R R I 2 1 1 磁场中导体受到的安培力为 BIlF 克服安培力做功的功率为 DFFvP 2 1 安 电动机输出的机械功率为 安 PP 联立以上各式解出 Rn DlBn P 4 1 2222 19 3 的重点 能量观点 平均电动势的应用 19 3 如图所示 由导线制成的正方形线框边长L 每条边 的电阻均为R 其中ab边材料较粗且电阻率较大 其质量为m 其余各边的质量均可忽略不计 线框可绕与cd边重合的水平轴 OO 自由转动 不计空气阻力及摩擦 若线框始终处在方向竖直 向下 磁感强度为B的匀强磁场中 线框从水平位置由静止释放 历时t到达竖直位置 此时ab边的速度为v 重力加速度为g 求 1 线框在竖直位置时 ab边两端的电压及其所受安培力 的大小 2 这一过程中感应电动势的有效值 3 在这一过程 中 通过线框导线横截面的电荷量 19 3 1 ab边切割磁感线产生感应电动势为E BLv 线框中的电流为I E 4R ab两端的电压为Uab I 3R BLv 3 4 ab边所受安培力为F安 BIL B2L2v 4R 2 线框下落过程中机械能的减少等于线框中产生的焦耳热 所以有 mgL mv2 Q 1 2 又因Q E有 4R 2 4R t 图 a b c d O O 用心 爱心 专心21 解得 E有 2 tRmvmgL 2 1 2 3 对于线框的下摆过程 垂直磁场线框的面积变化为 S L2 线框中的平均感应电动势为E t 线框中的平均电流 I Rt SB R E 44 通过导线横截面的电荷量 q I t B L2 4R 20 1 重点是能量思想的应用 20 1 在如图所示的xoy平面内存在着水 平向右的匀强电场 有一带正电的小球P自坐 标原点O竖直抛出 它的初动能为 4J 不计空 气阻力 当它上升到最高点M时 它的动能为 5J 求 1 试分析说明带电小球被抛出后沿 竖直方向和水平方向分别做什么运动 2 在 图中画出带电小球P从抛出点O到落回与O在 同一水平线上O 点的运动轨迹示意图 3 带电小球落回到O 点时的动能 20 1 1 在竖直方向 小球受重力作用 由于重 力与小球的初速度方向相反 所以沿竖直方向小球做匀 变速直线运动 竖直上抛运动 3 分 沿水平方向 小球受水平向右的电场力作用 做初 速度为零的匀加速直线运动 3 分 2 运动轨迹示意图如图所示 说明 画出OM段给 3 分 画出MO 段给 3 分 如 果OM或MO 画成直线的不给分 如果画成OP PO 扣 3 分 3 设小球质量为m 带电量为q 初速度为v0 上升的最大高度为h OM OP 两 点间电势差为U1 MO PO 两点间电势差为U2 小球在O 点的动能为Ek 对于小球从O到M的过程 根据动能定理有 qU1 mgh EkM Ek0 由竖直方向的分运动可得出 h g v 2 2 0 mgh mv02 1 2 对于小球从M到O 的过程 根据动能定理有 qU2 mgh Ek EkM 根据竖直上抛运动的时间特点和小球沿水平方向的分运动特点可知 OP P O 1 3 由匀强电场的电势差与场强的关系有U1 U2 1 3 由以上方程可解得 Ek 24J 20 2 的重点 一是联系实际 二是关键性的几何条件的应用 20 2 正负电子对撞机的最后部分的简化示意如图 1 所示 俯视图 位于水平面 图 O y x v0 图 O y x v0 P O M 用心 爱心 专心22 内的粗实线所示的圆环形真空管道是正 负电子作圆运动的 容器 经过加速器加速后的 正 负电子被分别引入该管道时 具有相等的速率v 它们沿管道向相反的方向运动 在 管道内控制它们转弯的是一系列圆形电磁铁 即图中的A1 A2 A3 An 共n个 均匀 分布在整个圆周上 图中只示意性地用细实线画了几个 其余的用细虚线表示 每个电磁 铁内的磁场都是匀强磁场 并且磁感应强度都相同 方向竖直向下 磁场区域都是直径为 d的圆形 改变电磁铁内电流的大小 就可改变磁场的磁感应强度 从而改变电子偏转的 角度 经过精确的调整 首先实现电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动 这时 电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁的同一条直径的两端 如图 2 所示 这就为进一步实现正 负电子的对撞作好了准备 1 试确定正 负电子在管道内各是沿什么方向旋转的 2 已知正 负电子的质量都是m 所带电荷都是元电荷e 重力可不计 求电磁铁 内匀强磁场的磁感应强度B的大小 20 220 2 解 1 正电子运动方向在 1 图中是沿逆时针方向 负电子运动方向在 1 图中是沿顺时针方向 2 电子经过 1 个电磁铁 偏转角度是 n 2 射入电磁铁时与通过射入点的直径夹角为 2 电子在电磁铁内作圆运动的半径 Be mv R 由图所示可知 R d 2 2 sin 解出 de n mv B sin2 20 3 的重点是 几何关系的应用 y l N x A E OO O M 甲甲 乙 v D O C d v 2 2 用心 爱心 专心23 20 3 如图甲所示 图的右侧MN为一竖直放置的荧光屏 O为它的中点 OO 与荧光 屏垂直 且长度为l 在MN的左侧空间内存在着方向水平向里的匀强电场 场强大小为 E 乙图是从甲图的左边去看荧光屏得到的平面图 在荧光屏上以O为原点建立如图的直角 坐标系 一细束质量为m 电量为q的带正电的粒子以相同的初速度v0从O 点沿O O方 向射入电场区域 粒子的