北京二十四中2015-2016学年高二上学期期末物理试卷

2015-2016学年北京二十四中高二（上）期末物理试卷一、单项选择题（共48分）1．真空中有两个静止的点电荷q1、q2．若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的2倍，则两电荷间的静电力将变为原来的（）A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍2．如图所示，平行板电容器中间充有电介质，现要使此电容器的电容增大，下列措施中正确的是（）A．将电介质从电容器中抽出 B．增大两极板间的距离C．减小两极板间的距离 D．减小极板间的正对面积3．点电荷A的电荷量与点电荷B的电荷量之比为3：2，则A对B的作用力大小跟B对A的作用力的大小之比为（）A．3：2 B．2：3 C．1：1 D．6：14．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是（）A． B． C． D．5．如图，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是（）A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁对桌面的压力不变 D．桌面对磁铁有摩擦力6．如图所示，A、B为两个用绝缘细线悬挂起来的质量相同的带电介质小球，左边放一个带正电的球C时，两悬线都保持竖直方向（两线长度相同）．若把C球移走，两球没有发生接触，那么下面四个图中，哪个图可以正确表示A、B两球的位置（）A． B． C． D．7．如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时（）A．v变大 B．v变小C．v不变 D．v先变大再变小8．如图中a、b、c是匀强电场中同一平面上的三个点，各点的电势分别是φa=5V，φb=2V，φc=4V，则在下列各示意图中能表示该电场强度方向的是（）A． B． C． D．9．如图所示，用绝缘细绳悬吊一质量为m、电荷量为q的小球，在空间施加一匀强电场，使小球保持静止时细线与竖直方向成θ角，则电场强度的最小值为（）A． B． C． D．10．如图甲所示，直线AB是某电场中的一条电场线．若有一质子仅在电场力的作用下以某一初速度沿直线AB由A运动到B，其速度图象如图乙所示，下列关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB，以及质子在A、B两点所具有的电势能εA、εB和动能EKA、EKB，判断错误的是（）A．EA＜EB B．φA＞φB C．εA＞εB D．EKA＜EKB11．一带电粒子沿如图所示的曲线穿过匀强电场，重力不计，关于粒子带何种电荷以及该粒子在a、b两点动能的大小，下列结论正确的是（）A．负电，在a点动能大 B．正电，在a点动能大C．负电，动能相等 D．正电，在b点动能大12．如图，一水平放置的矩形闭合线框abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在这个过程中，线圈中感应电流（）A．沿abcd流动B．沿dcba流动C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动13．正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个粒子（不计重力）以一定速度从AB边的中点M沿既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场，正好从AD边的中点N射出．若将磁感应强度B变为原来的2倍，其他条件不变，则这个粒子射出磁场的位置是（）A．A点 B．ND之间的某一点C．CD之间的某一点 D．BC之间的某一点14．如图所示电路，电源内阻不可忽略，开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，正确的是（）A．电压表与电流表的示数都增大B．电压表与电流表的示数都减小C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大15．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是（）A．离子从电场中获得能量B．离子由加速器的边缘进入加速器C．加速电场的周期随粒子速度增大而增大D．离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压有关16．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向竖直向上为正．当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流随时间变化情况的是（）A． B． C． D．二、实验题17．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流．现有如下器材：直流电源（电动势3.0V，内阻不计）电流表A1（量程3A，内阻约0.1Ω）电流表A2（量程600mA，内阻约5Ω）电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）电压表V2（量程15V，内阻约200kΩ）滑动变阻器R1（阻值0～10Ω，额定电流1A）滑动变阻器R2（阻值0～1kΩ，额定电流300mA）①在该实验中，电流表应选择（填“A1”或“A2”），电压表应选择（填“V1”或“V2”），滑动变阻器应选择（填“R1”或“R2”）．②某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路，请在方框中完成实验的电路图．③该同学连接电路后检查所有元器件都完好，电流表和电压表已调零，经检查各部分接触良好．但闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调为零，则断路的导线为．④下表是学习小组在实验中测出的6组数据，某同学根据表格中的数据在方格纸上已画出了5个数据的对应点，请你画出第4组数据的对应点，并作出该小灯泡的伏安特性曲线U（V）I（A）10020.50.1731.00.3041.50.3952.00.4562.50.49⑤若将该灯泡与一个6.0Ω的定值电阻串联，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P=W（保留两位有效数字）．（若需作图，可直接画在第④小题图中）三、计算题（共42分）18．将电荷量为6×10﹣6C的负电荷从电场中A点移到B点，克服电场力做了3×10﹣5J的功，再将该电荷从B点移到C点，电场力做了1.2×10﹣5J的功，则AC两点间的电势差是多少？19．“220V，66W”的电风扇，线圈的电阻为20欧，接在220V的电路中，电风扇转化为机械能的功率和发热功率各是多少？如果在工作时扇叶突然被卡住不能转动，求电动机消耗的功率和发热功率各是多少？20．如图，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E．在与环心等高处放有一质量为m、带电+q的小球，由静止开始沿轨道运动．（1）小球在运动过程中机械能守恒吗？说明理由．（2）小球经过环的最低点时对轨道压力？21．如图所示，宽为0.5m的光滑水平金属框架固定在方向竖直向下、磁感应强度大小为B=0.80T的匀强磁场中，框架左端连接一个R=0.4Ω的电阻，框架上面置一电阻r=0.1Ω的金属导体ab，ab长为0.5m．ab始终与框架接触良好且在水平恒力F作用下以v=1.25m/s的速度向右匀速运动（设水平金属框架足够长．轨道电阻及接触电阻忽略不计）．（1）试判断金属导体ab两端哪端电势高；（2）求通过金属导体ab的电流大小：（3）求水平恒力F对金属导体ab做功的功率．22．如图所示为质谱仪的原理图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后，进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E，方向水平向右．带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点既垂直直线MN又垂直于磁场的方向射入偏转磁场．偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．已知偏转磁场的磁感应强度为B2，带电粒子的重力可忽略不计．求：（1）粒子从加速电场射出时速度的大小；（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向；（3）带电粒子进入偏转磁场的G点到照相底片H点的距离L．23．如图所示，在纸面内建立直角坐标系xOy，以第Ⅲ象限内的直线OM（与负x轴成45°角）和正y轴为界，在x＜0的区域建立匀强电场，方向水平向左，场强大小E=0.32V/m；以直线OM和正x轴为界，在y＜0的区域建立垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.1T，一不计重力的带负电粒子，从坐标原点O沿y轴负方向以v0=2×103m/s的初速度射入磁场，已知粒子的比荷为q/m=5×106C/kg，求：（1）粒子第一次经过磁场边界时的位置坐标（2）粒子在磁场区域运动的总时间（3）粒子最终离开电磁场区域时的位置坐标．

2015-2016学年北京二十四中高二（上）期末物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题（共48分）1．真空中有两个静止的点电荷q1、q2．若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的2倍，则两电荷间的静电力将变为原来的（）A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍【考点】库仑定律．【分析】由库仑定律可得出变化前后的库仑力表达式，则作比可得出两者的倍数．【解答】解：由库仑定律可得：变化前F=；而变化后，F′==4F；故=4故选B．2．如图所示，平行板电容器中间充有电介质，现要使此电容器的电容增大，下列措施中正确的是（）A．将电介质从电容器中抽出 B．增大两极板间的距离C．减小两极板间的距离 D．减小极板间的正对面积【考点】电容器的动态分析．【分析】本题可根据平行板电容器的决定式C=，进行分析．【解答】解：由平行板电容器的决定式C=得知，电容与极板间的距离成反比，与正对面积成正比，插入电介质，电容增大，所以要让电容器的电容增大，可减小两极板间的距离、增大正对面积，或在极板间插入电介质．故C正确，A、B、D错误．故选：C．3．点电荷A的电荷量与点电荷B的电荷量之比为3：2，则A对B的作用力大小跟B对A的作用力的大小之比为（）A．3：2 B．2：3 C．1：1 D．6：1【考点】库仑定律；物体的弹性和弹力．【分析】根据点电荷库仑力的公式F=k可知，库仑力大小与电量的乘积有关，而根据牛顿第三定律，A对B的作用力大小跟B对A的作用力大小是属于作用力与反作用力，因此大小总是相等．【解答】解：由点电荷库仑力的公式F=k，库仑力大小与电量的乘积有关，而A对B的作用力大小跟B对A的作用力大小是属于作用力与反作用力，因此不论电量大小如何，则它们的大小相等，即1：1，所以C正确，ABD错误．故选：C．4．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是（）A． B． C． D．【考点】静电现象的解释．【分析】当带电金属球靠近不带电的验电器时，由于电荷间的相互作用，而使电荷发生了移动从而使箔片带电．【解答】解：由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故验电器的上端应带上与小球异号的电荷，而验电器的箔片上将带上与小球同号的电荷；故只有B符合条件．故选：B．5．如图，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是（）A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁对桌面的压力不变 D．桌面对磁铁有摩擦力【考点】安培力；物体的弹性和弹力；共点力平衡的条件及其应用．【分析】先以通电导线为研究对象，由左手定则判断出导线受到安培力的方向；然后由牛顿第三定律求出磁铁受到磁场力的方向，最后判断磁铁对桌面的压力如何变化．【解答】解：A、在磁铁外部，磁感线从N极指向S极，长直导线在磁铁的中央上方，导线所在处磁场水平向左；导线电流垂直于纸面向外，由左手定则可知，导线受到的安培力竖直向下；由牛顿第三定律可知，导线对磁铁的作用力竖直向上，因此磁铁对桌面的压力减小，小于磁铁的重力，故A正确，BC错误．D、由于导线处于磁铁正中央，磁铁受到的导线的磁场力竖直向上，因此磁铁对桌面没有运动趋势，故D错误，故选：A．6．如图所示，A、B为两个用绝缘细线悬挂起来的质量相同的带电介质小球，左边放一个带正电的球C时，两悬线都保持竖直方向（两线长度相同）．若把C球移走，两球没有发生接触，那么下面四个图中，哪个图可以正确表示A、B两球的位置（）A． B． C． D．【考点】静电场中的导体．【分析】存在C球时，对A、B球受力分析，由于悬线都沿竖直方向，说明水平方向各自合力为零，来确定A、B球的电性．去掉C球后，根据带电性质求解．【解答】解：存在C球时，对A、B球受力分析，由于悬线都沿竖直方向，说明水平方向各自合力为零，说明A球带负电而B球带正电，去掉C球后，两球将互相吸引．又由于两球质量相等，在平衡时两悬线与竖直方向间的夹角应该相等，因此B选项正确．故选B．7．如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时（）A．v变大 B．v变小C．v不变 D．v先变大再变小【考点】动能定理的应用；洛仑兹力．【分析】根据左手定则可分析物体受洛伦兹力的方向，则可明确物体对斜面的压力变化，则可根据动能定理分析速度的变化．【解答】解：加上磁场后，由左手定则可知，物体受洛伦兹力垂直于斜面，故物体对斜面的压力增大，则摩擦力也将增大；则在下滑过程中摩擦力做功增多，则由动能定理可知，滑到底端时的速度减小；故选：B．8．如图中a、b、c是匀强电场中同一平面上的三个点，各点的电势分别是φa=5V，φb=2V，φc=4V，则在下列各示意图中能表示该电场强度方向的是（）A． B． C． D．【考点】电场强度；电势．【分析】匀强电场电场线是平行等间距，而等势面与电场线垂直，等势面也平行等间距，而且沿着电场线方向，电势降低．【解答】解：由题意可知，各点的电势分别为Ua=5V，Ub=2V，Uc=4V，则ab连线上离a点处的电势为4V，所以该点与c点的连线，即为等势线．由于沿着电场线方向，电势降低．故D正确，ABC错误；故选：D9．如图所示，用绝缘细绳悬吊一质量为m、电荷量为q的小球，在空间施加一匀强电场，使小球保持静止时细线与竖直方向成θ角，则电场强度的最小值为（）A． B． C． D．【考点】电场强度；共点力平衡的条件及其应用．【分析】小球保持静止时受到重力、电场力和细线的拉力，运用作图法分析什么条件下电场力最小，再场强公式E=得到场强的最小值．【解答】解：小球保持静止时受到重力mg、电场力F和细线的拉力T，作出力图如图．根据作图法可知，当电场力F与细线垂直时，电场力最小，最小值为：F=mgsinθ则场强的最小值为：E==故选：A10．如图甲所示，直线AB是某电场中的一条电场线．若有一质子仅在电场力的作用下以某一初速度沿直线AB由A运动到B，其速度图象如图乙所示，下列关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB，以及质子在A、B两点所具有的电势能εA、εB和动能EKA、EKB，判断错误的是（）A．EA＜EB B．φA＞φB C．εA＞εB D．EKA＜EKB【考点】电场线；电势差与电场强度的关系．【分析】根据速度图象得出带电粒子的加速度越来越小，根据牛顿第二定律说明电场力越来越小，再根据电场强度的定义分析判断，根据速度变化判断电场线的方向，从而判断电势高度，根据电场力做功正负判断电势能的变化．【解答】解：A、B、速度图象的斜率表示点电荷的加速度的大小，由于斜率减小，则知从A运动到B过程中带电粒子的加速度减小，根据牛顿第二定律说明电场力减小，由F=Eq知，所以由A运动到B，场强E减小，所以EA＞EB，故A错误；B、质子带正电，在电场力的作用下做加速运动，所以电场方向从A指向B，B点的电势低，即φA＞φB，故B正确；C、电场力对质子做正功，电势能减小，则，εA＞εB，动能增大，则EKA＜EKB，故CD正确．本题选错误的，故选：A11．一带电粒子沿如图所示的曲线穿过匀强电场，重力不计，关于粒子带何种电荷以及该粒子在a、b两点动能的大小，下列结论正确的是（）A．负电，在a点动能大 B．正电，在a点动能大C．负电，动能相等 D．正电，在b点动能大【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；电势能．【分析】由于电荷只受电场力作用，电场力将指向运动轨迹的内侧．则电场力一定水平向右，同时注意电场线方向，由电场力做功判断能量变化【解答】解：A、由于电荷只受电场力作用，电场力将指向运动轨迹的内侧，电场力方向与电场方向一致，故粒子带正电，从A到B电场力做正功，电势能减小、动能增加，故A、B、C错误；D正确；故选D12．如图，一水平放置的矩形闭合线框abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在这个过程中，线圈中感应电流（）A．沿abcd流动B．沿dcba流动C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动【考点】楞次定律．【分析】穿过线圈的磁通量发生变化，则闭合电路中产生感应电流．可以根据楞次定律来确定感应电流的方向．【解答】解：磁铁产生的磁场如图所示，线圈从位置1到位置2的过程中，穿过线圈的向上的磁通量减小，则产生感应电流的磁场方向向上，由右手定则知电流沿abcd方向；线圈从位置2到位置3的过程中，线圈内穿过的向下的磁通量增加，则感应电流的磁场方向向上，由右手定则知感应电流方向沿abcd方向，故选：A．13．正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个粒子（不计重力）以一定速度从AB边的中点M沿既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场，正好从AD边的中点N射出．若将磁感应强度B变为原来的2倍，其他条件不变，则这个粒子射出磁场的位置是（）A．A点 B．ND之间的某一点C．CD之间的某一点 D．BC之间的某一点【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．【分析】解答本题应抓住：粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径公式R=．根据此公式分析，当将磁感应强度B变为原来的2倍时，粒子的轨迹半径如何变化，由几何知识确定这个粒子射出磁场的位置．【解答】解：粒子射入磁场中做匀速圆周运动，第一次轨迹的圆心在N点，半径为正方形边长的，若将磁感应强度B变为原来的2倍，根据半径公式R=可知，半径变为正方形边长的，由几何知识得知，粒子转动半周从A点射出磁场．故A正确，BCD错误．故选A14．如图所示电路，电源内阻不可忽略，开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，正确的是（）A．电压表与电流表的示数都增大B．电压表与电流表的示数都减小C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大【考点】闭合电路的欧姆定律．【分析】根据滑片的移动可知滑动变阻器接入电阻的变化，则由闭合电路欧姆定律可得出电路中电流的变化及路端电压的变化，再分析局部电路可得出电流表中示数的变化．【解答】解：在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，路端电压减小，故电压表示数减小；由欧姆定律可知，R1上的分压增大，而路端电压减小，故并联部分电压减小，即可知电流表示数减小，故B正确，ACD错误；故选：B．15．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是（）A．离子从电场中获得能量B．离子由加速器的边缘进入加速器C．加速电场的周期随粒子速度增大而增大D．离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压有关【考点】质谱仪和回旋加速器的工作原理．【分析】被加速离子由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开加速器；洛伦兹力并不做功，而电场力对带电离子做功．【解答】解：A、由于洛伦兹力并不做功，而离子通过电场时有qU=mv2，故离子是从电场中获得能量．故A正确；B、要加速次数最多最终能量最大，则被加速离子只能由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开加速器，故B错误．C、据回旋加速器的工作原理知，电场的周期等于粒子在磁场运动的周期．所以T==，与离子的速度大小无关．故C错误；D、离子在磁场中洛伦兹力提供向心力，所以qvB=所以r=据表达式可知，离子获得的最大动能取决于D形盒的半径，所以最大动能为，与加速电场的电压无关．故D错误．故选：A16．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向竖直向上为正．当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流随时间变化情况的是（）A． B． C． D．【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律．【分析】正确解答本题一定要明确B﹣t图象中斜率的含义，注意感应电动势的大小与磁通量大小无关与磁通量变化率成正比．【解答】解：根据法拉第电磁感应定律有：E=n=ns，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与B﹣t图象中的斜率成正比，由图象可知：0﹣2s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，而2﹣4s斜率不变，电流方向为逆时针，即为负值，整个过程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变，故ACD错误，B正确．故选：B．二、实验题17．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流．现有如下器材：直流电源（电动势3.0V，内阻不计）电流表A1（量程3A，内阻约0.1Ω）电流表A2（量程600mA，内阻约5Ω）电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）电压表V2（量程15V，内阻约200kΩ）滑动变阻器R1（阻值0～10Ω，额定电流1A）滑动变阻器R2（阻值0～1kΩ，额定电流300mA）①在该实验中，电流表应选择A2（填“A1”或“A2”），电压表应选择V1（填“V1”或“V2”），滑动变阻器应选择R1（填“R1”或“R2”）．②某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路，请在方框中完成实验的电路图．③该同学连接电路后检查所有元器件都完好，电流表和电压表已调零，经检查各部分接触良好．但闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调为零，则断路的导线为h．④下表是学习小组在实验中测出的6组数据，某同学根据表格中的数据在方格纸上已画出了5个数据的对应点，请你画出第4组数据的对应点，并作出该小灯泡的伏安特性曲线U（V）I（A）10020.50.1731.00.3041.50.3952.00.4562.50.49⑤若将该灯泡与一个6.0Ω的定值电阻串联，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P=0.34W（保留两位有效数字）．（若需作图，可直接画在第④小题图中）【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线．【分析】①根据灯泡额定电流选择电流表，根据灯泡额定功率选择电压表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．②根据图甲所示实物电路图，分析清楚电路结构，然后根据各电路元件的连接方式作出电路图．③滑动变阻器采用分压接法时，电表可以从零开始变化，滑动变阻器采用限流接法时，电表不能从零开始变化．④根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点，然后根据坐标系中各点作出图象．⑤电源与定值电阻整体组成一个等效电源，在图象中作出电源的I﹣U图象，由图象找出电路电流与灯泡电压，然后由P=UI求出灯泡功率．【解答】解：①灯泡额定电流I===0.5A，电流表选A2（量程600mA，内阻约5Ω），灯泡额定电压为3V，电压表选V1（量程3V，内阻约3kΩ），为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选：R1（阻值0～10Ω，额定电流1A）．②由实物电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，根据实物电路图作出电路图，如图1所示．③调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，电压表和电流表示数不能调为零，说明滑动变阻器采用了限流接法，由电路图可知，导线h断了．④根据第4组实验数据在坐标系中描出对应点，然后作出I﹣U图象，如图2所示．⑤电源与6.0Ω的定值电阻串联组成等效电源，在灯泡伏安特性曲线中作出电源的U﹣I图象，两图象的交点坐标值为，U=1.1V，I=0.31A，灯泡功率P=UI=1.1V×0.31A≈0.34W．故答案为：①A2，V1，R1；②电路图如图1所示；③h；④图象如图2所示；⑤0.34．三、计算题（共42分）18．将电荷量为6×10﹣6C的负电荷从电场中A点移到B点，克服电场力做了3×10﹣5J的功，再将该电荷从B点移到C点，电场力做了1.2×10﹣5J的功，则AC两点间的电势差是多少？【考点】电势能；电势差．【分析】根据电场力做功做电势差的关系，求出AB间、BC间的电势差，从而得出AC间的电势差．【解答】解：AB间的电势差，BC间的电势差．所以UAC=UAB+UBC=3V．故AC间的电势差为3V．19．“220V，66W”的电风扇，线圈的电阻为20欧，接在220V的电路中，电风扇转化为机械能的功率和发热功率各是多少？如果在工作时扇叶突然被卡住不能转动，求电动机消耗的功率和发热功率各是多少？【考点】电功、电功率．【分析】根据功率P=UI可以求得电动机的电流的大小，根据PQ=I2r可以求得发热功率的大小；再由P机=P﹣PQ可以求得转化为机械能的功率；当扇叶被卡住不能转动时，此时可以看做是纯电阻，总的功率即为发热的功率．【解答】解：正常工作时，由P=UI可得电流为：I===0.3A；线圈电阻发热功率为：PQ=I2r=1.8w；机械功率为：P机=P﹣PQ=64.2W；当叶片不转动时，作纯电阻电路处理，根据欧姆定律，有：I==11A；电动机消耗的功率和发热功率相等，为：P=UI=I2r=11×11×20=2420w．答：电风扇转化为机械能的功率是64.2W，发热功率是1.8w；如果电风扇的风叶被卡住，不能转动，电电动机消耗的功率和发热功率相等，是2420W．20．如图，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E．在与环心等高处放有一质量为m、带电+q的小球，由静止开始沿轨道运动．（1）小球在运动过程中机械能守恒吗？说明理由．（2）小球经过环的最低点时对轨道压力？【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；向心力．【分析】（1）只有重力做功的过程中，机械能守恒．（2）根据动能定理知小球经过环的最低点时速度最大．根据动能定理求出小球经过在最低点时的速度，由牛顿第二定律求出环对球的支持力，得到球对环的压力．【解答】解：（1）小球运动过程中电场力做功，不是只有重力做功，机械能不守恒．（2）小球从最高点到最低点的过程，根据动能定理得：（mg+qE）R=又由，联立解得：N=3（mg+qE）．由牛顿第三定律可知，小球在最低点对轨道的压力为3（mg+qE）．答：（1）小球在运动过程中机械能不守恒，小球运动过程中电场力做功，不是只有重力做功．（2）小球经过环的最低点时对轨道压力为3（mg+qE）．21．如图所示，宽为0.5m的光滑水平金属框架固定在方向竖直向下、磁感应强度大小为B=0.80T的匀强磁场中，框架左端连接一个R=0.4Ω的电阻，框架上面置一电阻r=0.1Ω的金属导体ab，ab长为0.5m．ab始终与框架接触良好且在水平恒力F作用下以v=1.25m/s的速度向右匀速运动（设水平金属框架足够长．轨道电阻及接触电阻忽略不计）．（1）试判断金属导体ab两端哪端电势高；（2）求通过金属导体ab的电流大小：（3）求水平恒力F对金属导体ab做功的功率．【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化．【分析】（1）根据右手定则判断出金属导体中的电流方向，从而确定a、b两端电势的高低．（2）根据切割产生的感应电动势公式结合闭合电路欧姆定律求出金属导体ab中的电流大小．（3）根据平衡知水平恒力等于安培力，求出安培力的大小，根据P=Fv求出水平恒力F对金属导体ab做功的功率．【解答】解：（1）根据右手定则知，ab棒中的感应电流方向为b到a，ab棒相当于电源，所以a端的电势高．（2）因为电动势E=BLv，则电流I=．（3）因为水平恒力等于安培力，即F=FA=BIL=0.8×1×0.5N=0.4N则P=Fv=0.4×1.25W=0.5W．答：（1）a端的电势高．（2）通过金属导体ab的电流大小为1A．（3）水平恒力F对金属导体ab做功的功率为0.5W．22．如图所示为质谱仪的原理图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后，进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E，方向水平向右．带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点既垂直直线MN又垂直于磁场的方向射入偏转磁场．偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．已知偏转磁场的磁感应强度为B2，带电粒子的重力可忽略不计．求：（1）粒子从加速电场射出时速度的大小；（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向；（3）带电粒子进入偏转磁场的G点到照相底片H点的距离L．【考点】质谱仪和回旋加速器的工作原理．【分析】（1）由动能定理求解从加速电场射出时的速度；（2）粒子