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文档简介
湖南省株洲市东山学校高二物理上学期摸底试题含解析一、选择题:本题共5小题,每小题3分,共计15分.每小题只有一个选项符合题意1.物体沿粗糙的斜面上滑,到最高点后又滑回原处,则:(
)A.上滑时重力的冲量比下滑时小
B.上滑时摩擦力冲量比下滑时大
C.支持力的冲量为0
D.整个过程中合外力的冲量为零参考答案:A2.电荷守恒定律的本质是A.电荷的创造
B.电荷的消失
C.电荷的转移
D.电荷的转化参考答案:C3.关于力,下列说法正确的是(
)A.力是物体与物体之间的相互作用
B.力有时能脱离物体而独立存在C.有受力物体不一定有施力物体
D.只有相互接触的物体间才能产生作用力参考答案:A4.某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量不为零B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量发生变化C.家庭电路发生短路时,开关K将被电磁铁吸起D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K将被电磁铁吸起参考答案:D5.(单选)某一电解电容器标注的是:“300V,5”,这表示:A.电容器必须在300V电压时才能正常工作B.要使两板间电压降低1V,它所带的电量必减少5×10-6CC.电容器只有在带电时电容为5D.只有当电压是300V时,电容才是5参考答案:B二、填空题:本题共8小题,每小题2分,共计16分6.静电计是测量电势差的仪器。指针偏转角度越大,金属外壳和上方金属小球间的电势差越大,实验装置如图。在本实验中,静电计指针和A板等电势,静电计金属壳和B板等电势,因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电势差越大。现对电容器充电后断开开关。若按图下方的说明来做实验,则甲图中两板间电势差________;乙图中两板间电势差________;丙图中两板间电势差________。(“变大”、“变小”或“不变”)参考答案:变大、变小、变小电容器充电后和电源断开其带电量不变,图甲中当极板B向上移动时,正对面积减小,根据电容决定式,可知电容减小,根据可知,电量不变,由于电容减小,电压则增大;同理图乙中,电容器板间距离减小,电容增大,根据可知电压减小;图丙中插入电解质,电容增大,电容增大,根据可知电压减小。7.一节干电池的外电压为1.42V,电动势为1.5V,则它的内电压为
V。此时电池中每通过1C电量,有
J的化学能转化成电能,如果通过电池的电流为0.2A,则电池中化学能转化成电能的功率为
W,输出功率为
W。参考答案:0.08;1.5;0.3;0.2848.如图所示的理想变压器,它的初级线圈接在交流电上,次级线圈接一个标有“10V
10W”的灯泡,已知变压器初、次级线圈的匝数比为10∶1,那么小灯泡正常工作时,图中的电压表的读数为__________V,电流表的读数为__________A.参考答案:100
0.19.(4分)有位同学学习过磁场的有关知识后,为学校宿舍设计了一个火警自动报警装置,如图甲所示。AB为可以绕轴转动的衔铁,CD为电磁铁,与线圈相连的电源电动势为3V,内阻0.1。R为负温度系数热敏电阻,乙图为其电阻随温度的变化图像。L为安全指示灯,P为报警电铃。忽略线圈的电阻,当电磁铁线圈上的电流达到0.1A时,衔铁会被吸下,接通报警电铃。据此回答下列问题:
(1)电磁铁的
端为N极(填“C”或“D”)。(2)由乙图知,负温度系数热敏电阻的电阻率随温度的升高而
。(填“增大”或“减小”)(3)现要求当温度达到70°C开始报警,则滑动变阻器的阻值应为
。参考答案:(1)D;(2)减小;(3)19.910.(4分)如图所示,将长为的直导线放人的匀强磁场中,导线与磁场垂直,若在导线中通入的直流电,则整个导线所受的安培力的大小为
N,若停止向导线中通入电流,则匀强磁场的磁感应强度将
(填“变大”、“不变”或“变小”)。参考答案:1,不变11.原子的核式结构模型是根据
实验基础提出的,原子是由
和
组成的,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在
里。参考答案:a粒子散射,
原子核,
电子
,
原子核12.真空中两个点电荷A和B,相距20cm,A的电量QA=+4.0×10?10C。已知A对B的吸引力F=5.4×10?8N,则B在A处激发电场的场强大小为
N/C,如果将A电荷拿走,B在A点产生电场的场强大小会
(填“变大”、“变小”或“不变”)。如果A仍在原处,则A电荷在B点激发电场的场强大小为
N/C,方向是
(填“A指向B”或“B指向A”)。参考答案:13.如图所示,一个被x轴与曲线方程所围的空间中存在着匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.2T.正方形金属线框的边长是L=0.2m,电阻是R=0.1Ω,它的一边与x轴重合,在拉力F的作用下,以v=10m/s的速度水平向右保持匀速运动.则拉力F的最大瞬时功率是_______W,从图示位置开始把线框右边拉至x=0.15m坐标处,拉力F需要做_______J的功。参考答案:1.6W
,
0.012J
三、简答题:本题共2小题,每小题11分,共计22分14.(8分)在3秒钟时间内,通过某导体横截面的电荷量为4.8C,试计算导体中的电流大小。参考答案:根据电流的定义可得:I=Q/t=4.8/3A=1.6A………………(8分)15.(5分)如图是研究电磁感应现象的实验装置图,结合图片,请说出能产生感应电流的几种做法(至少三种)。(1)
;(2)
;(3)
。参考答案:(1)
闭合开关瞬间;(2)断开开关瞬间;(3)
闭合开关,移动滑动变阻器滑片。四、计算题:本题共3小题,共计47分16.一台正常工作的电扇,线圈电阻是5Ω,电流为0.8A,求:(1)电扇的发热功率;(2)10min内电扇产生的热量.参考答案:解:(1)线圈电阻是5Ω,电流为0.8A则电扇的发热功率P=I2R=(0.8)2×5W=3.2W;(2)t=10min=600s则10min内的电扇产生的热量Q=Pt=3.2×600J=1920J;答:(1)电扇的发热功率为3.2W;(2)10min内的电扇产生的热量为1920J.17.如图所示,在的空间存在着匀强电场,场强沿轴负方向;在的空间中存在着匀强磁场,磁场方向垂直于平面(纸面)向外。一电量为质量为的带正电的运动粒子,经过轴上处的点时速率为,方向沿轴正方向;然后经过轴上处的点进入磁场,并经过轴上处的点,不计重力。求:电场强度的大小;粒子到达时速度的大小和方向;磁感应强度的大小。参考答案:18.(25分)地球赤道表面附近处的重力加速度为,磁场的磁感应强度的大小,方向沿经线向北。赤道上空的磁感应强度的大小与成反比(r为考察点到地心的距离),方向与赤道附近的磁场方向平行。假设在赤道上空离地心的距离(为地球半径)处,存在厚度为10km的由等数量的质子和电子的等离子层(层内磁场可视为匀强磁场),每种粒子的数密度非常低,带电粒子的相互作用可以忽略不计。已知电子的质量,质子的质量,电子电荷量为,地球的半径。1.所考察的等离子层中的电子和质子一方面作无规则运动,另一方面因受地球引力和磁场的共同作用会形成位于赤道平面内的绕地心的环行电流,试求此环行电流的电流密度。2.现设想等离子层中所有电子和质子,它们初速度的方向都指向地心,电子初速度的大小,质子初速度的大小。试通过计算说明这些电子和质子都不可能到到达地球表面。参考答案:解法一:1.由于等离子层的厚度远小于地球的半径,故在所考察的等离子区域内的引力场和磁场都可视为匀强场.在该区域内磁场的磁感应强度
(1)引力加速度
(2)考察等离子层中的某一质量为m、电荷量为q、初速度为u的粒子,取粒子所在处为坐标原点O,作一直角坐标系Oxyz,Ox轴指向地球中心,Oz沿磁场方向,如图1所示.该粒子的初速度在坐标系中的三个分量分别为ux、uy和uz.因作用于粒子的引力沿x轴正方向,作用于粒子的洛伦兹力与z轴垂直,故粒子在z轴方向不受力作用,沿z轴的分速度保持不变.现设想在开始时刻,附加给粒子一沿y轴正方向大小为v0的速度,同时附加给粒子一沿y轴负方向大小为v0的速度,要求与其中一个v0相联系的洛伦兹力正好与粒子所受的地球引力相平衡,即
得
(3)用v表示ux与沿y轴的速度的合速度(对质子取正号,对电子取负号),有
(4)这样,所考察的粒子的速度可分为三部分:沿z轴的分速度.其大小和方向都保持不变,但对不同的粒子是不同的,属于等离子层中粒子的无规则运动的速度分量.沿y轴的速度.对带正电的粒子,速度的方向沿y轴的负方向,对带负电的粒子,速度的方向沿y轴的正方向.与这速度联系的洛伦兹力正好和引力抵消,故粒子将以速率沿y轴运动.由(3)式可知,的大小是恒定的,与粒子的初速度无关,且对同种的粒子相同.在平面内的速度.与这速度联系的洛伦兹力使粒子在平面内作速率为的匀速率圆周运动,若以R表示圆周的半径,则有得
(5)由(4)、(5)式可知,轨道半径不仅与粒子的质量有关,而且与粒子的初速度的x分量和y分量有关.圆周运动的速度方向是随时间变化的,在圆周运动的一个周期内的平均速度等于0.由此可见,等离子层内电子和质子的运动虽然相当复杂,但每个粒子都具有由(3)式给出的速度,其方向垂直于粒子所在处的地球引力方向,对电子,方向向西,对质子,方向向东.电子、质子这种运动称为漂移运动,对应的速度称为漂移速度.漂移运动是粒子的定向运动,电子、质子的定向运动就形成了环绕地球中心的环形电流.由(3)式和(1)、(2)两式以及有关数据可得电子和质子的漂移速度分别为
(6)
(7)由于电子、质子漂移速度的方向相反,电荷异号,它们产生的电流方向相同,均为沿纬度向东.根据电流密度的定义有
(8)代入有关数据得
(9)电流密度的方向沿纬度向东.2.上一小题的讨论表明,粒子在平面内作圆周运动,运动的速率由(4)式给出,它与粒子的初速度有关.对初速度方向指向地心的粒子,圆周运动的速率为
(10)由(1)、(2)、(3)、(5)、(10)各式并代入题给的有关数据可得电子、质子的轨道半径分别为
(11)
(12)以上的计算表明,虽然粒子具有沿引力方向的初速度,但由于粒子还受到磁场的作用,电子和质子在地球半径方向的最大下降距离分别为和,都远小于等离子层的厚度,所考察的电子和质子仍在等离子层内运动,不会落到地面上.解法二:1.由于等离子层的厚度远小于地球半径,故在所考察等离子区域内的引力场和磁场都可视为匀强场.在该区域内磁场的磁感应强度
(1)引力加速度
(2)考察等离子层中的某一质量为m,电荷量为q、初速度为u的粒子,取粒子所在处为坐标原点O,作一直角坐标系Oxyz,Ox轴指向地球中心,Oz沿磁场方向,如图1所示.该粒子的初速度在坐标系中的三个分量分别为ux、uy和uz.若以、、表示粒子在任意时刻t的速度在x方向、y方向和z方向的分速度,则带电粒子在引力和洛伦兹力的共同作用下的运动方程为
(3)
(4)
(5)(5)式表明,所考察粒子的速度在z轴上的分量保持不变,即
(6)作变量代换,令
(7)
其中
(8)把(7)、(8)式代入(3)、(4)式得
(9)
(10)由(9)、(10)两式可知,作用于粒子的力在x和y方向的分量分别为若用表示的方向与x轴的夹角,表示的方向与x轴的夹角,而,则有可见,表明的方向与的方向垂直,粒子将在的作用下在平面内作速率为的匀速圆周运动.若以R表示圆周的半径,则有
(11)在匀速圆周运动中,V的大小是不变的,任何时刻V的值也就是时刻V的值,由(7)式和已知条件在时刻有故有
(12)以上讨论表明,粒子的运动可分成三部分:根据(6)式,可知粒子沿z轴的分速度大小和方向都保持不变,但对不同的粒子是不同的,属于等离子层中粒子的无规则运动的速度分量.根据(7)式可得,,表明粒子在平面内以速率作圆周运动的同时,又以速度沿y轴运动.、是圆周运动速度的x分量和y分量.圆周运动的轨道半径不仅与粒子的质量有关,而且与粒子的初速度的x分量和y分量有关.圆周运动的速度方向是随时间变化的,在圆周运动的一个周期内的平均速度等于0.沿y轴的速度由(8)式给出,其大小是恒定的,与粒子的初速度无关,同种粒子相同,但对带正电的粒子,其方向沿y轴的负方向,对带负电的粒子,其方向沿y轴的正方向.由此可见,等离子层内电子和质子虽然相当复杂,但每个粒子都具有由
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