宣威市重点中学2023-2024学年高二上学期第四次月考
物 理
时间:120分钟 满分:100分
一、单选题(本大题共15小题,共30.0分)
1. 在探究物体运动规律的征程中,一代代科学家付出了很多努力,其中利用图示实验揭示运动本质的科学家是( )
A. 牛顿 B. 亚里士多德
C. 伽利略 D. 爱因斯坦
2. 某人从A点出发,先向正东走了15m到B点,然后向正北又走了15m到C点,如果以正东方向和正北方向建立二维直角坐标系,如图所示,则最后到达的位置C(图中未画出)的坐标为( )
A. (3,2) B. (4,2)
C. (3,3) D. (2,3)
3. 关于电磁场的理论,下列说法正确的是( )
A. 在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围一定产生变化的电场
C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D. 周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
4. 自行车靠一条链子将两个齿轮连接起来,一辆自行车的齿轮转动示意图如图所示,、是自行车的两个转动齿轮1和2的中心,A和B分别是齿轮1和齿轮2边上一点,其中齿轮1上有一点C,C点到齿轮1中心的距离为齿轮1半径的一半,则( )
A. A点和B点的线速度大小不相同
B. B点和C点的向心加速度相等
C. B点和C点的向心加速度之比为
D. B点和C点的线速度大小之比为
5. 汽车以20m/s的速度做匀速直线运动,刹车后的加速度为5m/s2,那么开始刹车后2s与开始刹车后6s汽车通过的位移之比为( )
A. 1∶4 B. 3∶5 C. 3∶4 D. 5∶9
6. 如图所示,质量为、带电荷量为的粒子,以初速度从点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中点时,速率,方向与电场的方向一致,则、两点的电势差为( )
A. B. C. D.
7. 物体从某一高度自由下落,第1s内就通过了全程的一半,物体还要下落多少时间才会落地( )
A. 1s B. 1.5s C. D.
8. 在图所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r.在滑动变阻器的滑动触片P从图示位置向下滑动的过程中( )
A. 电路中的总电流变小
B. 路端电压变大
C. 通过滑动变阻器R1的电流变小
D. 通过电阻R2的电流变小
9. 有一毫伏表,它的内阻是100,量程为0.2V,现要将它改装成量程为10A的电流表,则毫伏表应( )
A. 并联一个0.02电阻 B. 并联一个0.2的电阻
C. 串联一个50的电阻 D. 串联一个4900的电阻
10. 某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示,可以判定( )
A. 粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
B. 粒子在A点的动能小于它在B点的动能
C. 粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D. 电场中A点的电势低于B点的电势
11. 如图所示,O、M、N为一负点电荷电场中一条电场线上的三点,M为ON的中点。O、N两点的电势分别为,,则( )
A. M点的电势为-6V
B. M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差
C. O点的电场强度一定比N点的电场强度大
D. 一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中,电场力做负功
12. 两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m,带电量q的油滴恰好静止在两板之间,如图所示,在其他条件不变的情况下,如果将两板非常缓慢地水平错开一些,那么在错开的过程中( )
A. 油滴将向下加速运动,电流计中的电流从a流向b
B. 油滴将向上加速运动,电流计中的电流从b流向a
C. 油滴静止不动,电流计中的电流从a流向b
D. 油滴静止不动,电流计中的电流从b流向a
13. 如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。整个装置处于匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨放置,当杆中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止。则( )
A. 磁场方向一定是竖直向上 B. 磁场方向竖直向上时,磁场磁感应确定最小
C. ab受安培力的最小值为 D. ab受安培力的最小值为
14. 如图所示,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω,闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A,则以下判断中正确的是( )
A. 电动机的输出功率为14W B. 电动机两端的电压为7.0V
C. 电动机产生的热功率为4.0W D. 电源输出的功率为24W
15. 如图所示,在电场强度E=2×103V/m的匀强电场中有三点A、M和B,AM=4cm,MB=3cm,AB=5cm,且AM边平行于电场线,把一电荷量q=2×10-9C的正电荷从B点移动到M点,再从M点移动到A点,电场力做功为( )
A. 1.6×10-7J B. 1.2×10-7J C. -1.6×10-7J D. -1.2×10-7J
二、多选题(本大题共5小题,每小题4分,少选得2分,多选错选得0分,共20.0分)
16. 2007年10月24日18时05分,我国成功发射了“嫦娥一号”卫星,若“嫦娥一号”卫星在地球表面的重力为,发射后经过多次变轨到达月球表面附近绕月飞行时受月球的引力为,已知地球表面的重力加速度为g,地球半径,月球半径为,则( )
A. 嫦娥一号卫星在距地面高度等于地球半径2倍的轨道上做圆周运动时,其速度为
B. 嫦娥一号卫星在距地面高度等于地球半径2倍的轨道上做圆周运动时,其速度为
C. 嫦娥一号卫星到达月球表面附近绕月球做圆周运动时周期为
D. 嫦娥一号卫星到达月球表面附近绕月球做圆周运动时周期
17. 如图所示,真空中存在重力场及相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一带电液滴在此复合场空间中可能有不同的运动状态。下列关于带电液滴的电性和运动状态的说法中正确的是( )
A. 如果带正电,液滴可能处于静止状态
B. 如果带负电,液滴可能做匀速直线运动
C. 如果带正电,液滴可能做匀速直线运动
D. 如果带负电,液滴可能做匀速圆周运动
18. 如图所示,电路中电源电压U恒定,三只灯泡原来都发光,假设灯丝电阻不变,当滑动变阻器的滑动片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A. 变暗
B. 变亮
C. 变亮
D. 经过的电流增大
19. 如图,在正方形范围内,有方向垂直纸面向里的匀强磁场,两个电子以不同的速率,从点沿方向垂直磁场方向射入磁场,其中甲电子从点射出,乙电子从点射出。不计重力,则甲、乙电子( )
A. 速率之比 B. 在磁场中运行的周期之比
C. 在正方形磁场中运行的时间之比
D. 速度偏转角之比为
20. 甲、乙两物体从同一点出发的位移(x)—时间(t)图像如图所示,由图像可以看出在0~4s这段时间内( )
A. 甲、乙两物体始终同向运动
B. 4s时甲、乙两物体相遇
C. 甲的平均速度大于乙的平均速度
D. 甲、乙两物体之间的最大距离为3m
三、实验题(本大题共2小题,每空2分,共14.0分)
21. 某物理实验小组测量某金属丝的电阻率。
(1)右图所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径d=______mm;
(2)测出金属丝的阻值、长度L后,可算出金属丝的电阻率ρ=______(用d、、L表示)。
22. 某同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻。提供的器材有,电压表(0~3 V;)、电流表(0~0.6 A)、滑动变阻器有R1(10 Ω,2 A)各一只。
(1)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U﹣I图线,由图可该电源电动势E=_________V;内阻r=________Ω。(保留三位有效数字)
(2)图乙中用笔画线代替导线连接实验电路________。
(3)电动势测量值______真实值,内电阻测量值________真实值(填大于、小于或等于)
四、计算题(应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。本大题共4小题,共36.0分)
23. (8分)将4×10-5C正电荷,从电场中的A点移到B点,电场力做正功2×10-4J。
(1)A、B两点的电势差多大?
(2)将一带电量为-5×10-5C的电荷从A点移到B点,电场力做多少功?电势能如何变化,变化多少?
24. (8分)如图所示,合上电键S1。当电键S2闭合时,电流表的示数为0.75A;当电键S2断开时,电流表的示数为0.5A,R1=R2=2Ω。求电源电动势E和内电阻r。
25. (10分)如图所示,小球沿光滑的水平面冲上一个光滑的半圆形轨道,轨道半径为R,小球到轨道的最高点时对轨道的压力等于0。问:
(1)小球离开轨道下落高度时,小球水平位移是多少
(2)小球落地前瞬间速度为多大
26.(10分)如图所示,一束电子的电荷量为e,以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角是30°,则电子的质量是多少?电子穿过磁场的时间又是多少?
物理答案
时间:120分钟 满分:100分
一、单选题(本大题共15小题,共30.0分)
1. 在探究物体运动规律的征程中,一代代科学家付出了很多努力,其中利用图示实验揭示运动本质的科学家是( )
A. 牛顿 B. 亚里士多德
C. 伽利略 D. 爱因斯坦
【答案】C
【解析】
【详解】伽利略利用斜面实验,然后通过进一步推理,指出力不是维持物体运动的原因。
故选C。
2. 某人从A点出发,先向正东走了15m到B点,然后向正北又走了15m到C点,如果以正东方向和正北方向建立二维直角坐标系,如图所示,则最后到达的位置C(图中未画出)的坐标为( )
A. (3,2) B. (4,2)
C. (3,3) D. (2,3)
【答案】C
【解析】
【详解】某人从A点出发,先向正东走了15m到B点,然后向正北又走了15m到C点,则最后到达的位置C的坐标(3,3)。
故选C
3. 关于电磁场的理论,下列说法正确的是
A. 在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围一定产生变化的电场
C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D. 周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
【答案】D
【解析】
【详解】根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,非均匀变化的电场才产生变化的磁场.
4. 自行车靠一条链子将两个齿轮连接起来,一辆自行车的齿轮转动示意图如图所示,、是自行车的两个转动齿轮1和2的中心,A和B分别是齿轮1和齿轮2边上一点,其中齿轮1上有一点C,C点到齿轮1中心的距离为齿轮1半径的一半,则( )
A. A点和B点的线速度大小不相同
B. B点和C点的向心加速度相等
C. B点和C点的向心加速度之比为
D. B点和C点的线速度大小之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.A点和B点是链条传动,线速度大小相等,方向不同,故A错误;
D.A点和C点是同轴传动,角速度相同,即
根据,可得
因为,所以
故D正确;
BC.因为小齿轮的半径未知,无法比较B、C两点向心加速度的大小,故BC错误。
故选D。
5. 汽车以20m/s的速度做匀速直线运动,刹车后的加速度为5m/s2,那么开始刹车后2s与开始刹车后6s汽车通过的位移之比为( )
A. 1∶4 B. 3∶5 C. 3∶4 D. 5∶9
【答案】C
【解析】
【详解】取初速度方向为正方向,则汽车运动的加速度为a=-5m/s2,根据速度时间关系可知,汽车停车时间为
所以汽车刹车后2s内的位移为
刹车后6s汽车通过的位移
则位移之比为
x2:x6=3:4
故选C。
6. 如图所示,质量为、带电荷量为的粒子,以初速度从点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中点时,速率,方向与电场的方向一致,则、两点的电势差为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】粒子在竖直方向做匀减速直线运动,则有
电场力做正功,重力做负功,使粒子的动能由变为,则根据动能定理,有
解得,、两点电势差应为
故选C。
7. 物体从某一高度自由下落,第1s内就通过了全程的一半,物体还要下落多少时间才会落地( )
A. 1s
B. 1.5s
C.
D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据
联立解得
所以物体还需要下落的时间为
故D正确.
8. 在图所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r.在滑动变阻器的滑动触片P从图示位置向下滑动的过程中( )
A. 电路中的总电流变小 B. 路端电压变大
C. 通过滑动变阻器R1的电流变小 D. 通过电阻R2的电流变小
【答案】D
【解析】
【详解】A.在滑动变阻器R1的滑动触片P向下滑动的过程中,R1变小,外电路总电阻变小,由闭合电路欧姆定律分析电路中的总电流变大。故A错误。
B.路端电压U=E-Ir,I变大,E、r不变,则U变小。故B错误。
D.路端电压U变小,通过电阻R2的电流变小。故D正确。
C.总电流变大,通过电阻R2的电流变小,所以通过滑动变阻器R1的电流必定变大。故C错误。
故选D。
9. 有一毫伏表,它的内阻是100,量程为0.2V,现要将它改装成量程为10A的电流表,则毫伏表应( )
A. 并联一个0.02电阻 B. 并联一个0.2的电阻
C. 串联一个50的电阻 D. 串联一个4900的电阻
【答案】A
【解析】
【详解】ABCD.电表的满偏电流为
把它改装成量程为10A的电流表需要并联一个分流电阻,并联电阻阻值为
BCD错误A正确。
故选A。
10. 某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示,可以判定( )
A. 粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
B. 粒子在A点的动能小于它在B点的动能
C. 粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D. 电场中A点的电势低于B点的电势
【答案】B
【解析】
【详解】A.由电场线可知,B点的电场线密,所以B点的电场强度大,粒子受的电场力大,加速度也就大,故A错误;
BC.粒子受到的电场力指向曲线弯曲的内侧,所以受到的电场力的方向是沿电场线向上的,所以粒子从A到B的过程中,电场力做正功,电荷的电势能减小,动能增加,所以粒子在A点的动能小于它在B点的动能,粒子在A点的电势能大于它在B点的电势能,故B正确,C错误;
D.沿电场线方向电势逐渐降低,A点的电势高于B点的电势,故D错误。
故选B。
11. 如图所示,O、M、N为一负点电荷电场中一条电场线上的三点,M为ON的中点。O、N两点的电势分别为,,则( )
A. M点的电势为-6V
B. M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差
C. O点的电场强度一定比N点的电场强度大
D. 一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中,电场力做负功
【答案】B
【解析】
【详解】AB.在O、M、N所在的电场线上,离负电荷越近,场强越大,相同距离的电势差越大,故M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差,即M点的电势高于-6V,A错误,B正确;
C.该电场是由负点电荷形成的,由点电荷场强公式
可知,O点离场源电荷较远,场强较小,即O点的电场强度一定比N点的电场强度小,C错误;
D.一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中,电场力做正功,D错误。
故选B。
12. 两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m,带电量q的油滴恰好静止在两板之间,如图所示,在其他条件不变的情况下,如果将两板非常缓慢地水平错开一些,那么在错开的过程中( )
A. 油滴将向下加速运动,电流计中的电流从a流向b
B. 油滴将向上加速运动,电流计中的电流从b流向a
C. 油滴静止不动,电流计中的电流从a流向b
D. 油滴静止不动,电流计中的电流从b流向a
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知,极板间电势差不变,将两板非常缓慢地水平错开一些,极板间距离不变,正对面积减小,根据
可知极板间电场强度不变,电容器的电容减小,则油滴静止不动,根据
可知极板所带的电荷量减少,极板放电,则电流计中的电流从a流向b,故C正确,ABD错误。
故选C。
13. 如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。整个装置处于匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨放置,当杆中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止。则( )
A. 磁场方向一定是竖直向上
B. 磁场方向竖直向上时,磁场磁感应确定最小
C. ab受安培力的最小值为
D. ab受安培力的最小值为
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】对金属棒受力分析可知,金属棒只受重力、支持力和安培力,根据平衡条件支持力和安培力的合力应与重力等大反向,因安培力的方向不是唯一的,故磁场的方向也不一定是竖直向上的,根据矢量三角形合成法则作出三种情况的合成图如图
由图可以看出当安培力F与支持力垂直时有最小值,此时磁场方向垂直导轨平面向上,则有
Fmin=mgsinθ
故选D。
14. 如图所示,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω,闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A,则以下判断中正确的是( )
A. 电动机的输出功率为14W B. 电动机两端的电压为7.0V
C. 电动机产生的热功率为4.0W D. 电源输出的功率为24W
【答案】B
【解析】
【详解】电动机两端的电压
U=E-I(R0+r)=7.0V
则电动机的输入功率
P=UI=14W
电动机的热功率
P热=I2RM=2 W
则电动机的输出功率
P出=P-P热=12 W
电源的输出功率
P′=EI-I2r=20 W
B正确,ACD错误。
故选B。
15. 如图所示,在电场强度E=2×103V/m的匀强电场中有三点A、M和B,AM=4cm,MB=3cm,AB=5cm,且AM边平行于电场线,把一电荷量q=2×10-9C的正电荷从B点移动到M点,再从M点移动到A点,电场力做功为( )
A. 1.6×10-7J B. 1.2×10-7J
C. -1.6×10-7J D. -1.2×10-7J
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知,B点与M点是等电势,由匀强电场的电势差与电场强度的关系可知
UAB=UAM=EdAM=2×103×4×10―2V=80V
正电荷从B点经M点移到A点,电场力做功为
WBA=qUBA=―qUAB=―2×10-9×80J=-1.6×10―7J
ABD错误,C正确。
故选C。
二、多选题(本大题共5小题,每小题4分,少选得2分,多选错选得0分,共20.0分)
16. 2007年10月24日18时05分,我国成功发射了“嫦娥一号”卫星,若“嫦娥一号”卫星在地球表面的重力为,发射后经过多次变轨到达月球表面附近绕月飞行时受月球的引力为,已知地球表面的重力加速度为g,地球半径,月球半径为,则( )
A. 嫦娥一号卫星在距地面高度等于地球半径2倍的轨道上做圆周运动时,其速度为
B. 嫦娥一号卫星在距地面高度等于地球半径2倍的轨道上做圆周运动时,其速度为
C. 嫦娥一号卫星到达月球表面附近绕月球做圆周运动时周期为
D. 嫦娥一号卫星到达月球表面附近绕月球做圆周运动时周期
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】AB.嫦娥一号卫星在距地面高度等于地球半径2倍的轨道上做圆周运动时,根据万有引力提供向心力得
根据地球表面万有引力等于重力得
解得
故A正确B错误;
CD.嫦娥一号卫星到达月球表面附近绕月球做圆周运动,根据万有引力提供向心力得
根据月球表面万有引力等于重力得
卫星在地球表面的重力为G1,到达月球表面附近绕月飞行时受月球的引力为G2,所以月球表面重力加速度
解得
故C正确D错误。
故选AC。
17. 如图所示,真空中存在重力场及相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一带电液滴在此复合场空间中可能有不同的运动状态。下列关于带电液滴的电性和运动状态的说法中正确的是( )
A. 如果带正电,液滴可能处于静止状态
B. 如果带负电,液滴可能做匀速直线运动
C. 如果带正电,液滴可能做匀速直线运动
D. 如果带负电,液滴可能做匀速圆周运动
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.如果带正电,且液滴处于静止状态,则只受向下的重力和向下的电场力作用,故不可能平衡,选项A错误;
B.如果带负电,且液滴水平向左(向右)做匀速直线运动时,则受向下的重力,向上的电场力和向上(向下)的洛伦兹力作用,则液滴可能平衡,选项B正确;
C.如果带正电,且液滴水平向右做匀速直线运动时,则受向下的重力,向下的电场力和向上的洛伦兹力作用,则液滴可能平衡,选项C正确;
D.如果带负电,则受到向上的电场力且满足Eq=mg时,液滴可能做匀速圆周运动,选项D正确;
故选BCD。
【点睛】此题考查带电粒子在复合场中的运动问题,重点考查物体的平衡及洛伦兹力的判断;解题时必须分析液滴可能的受力情况,灵活运用左手定则判断洛伦兹力的方向,根据平衡条件来判断液滴可能的运动状态。
18. 如图所示,电路中电源电压U恒定,三只灯泡原来都发光,假设灯丝电阻不变,当滑动变阻器的滑动片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A. 变暗 B. 变亮
C. 变亮 D. 经过的电流增大
【答案】AB
【解析】
【详解】当滑片右移时,滑动变阻器接入电阻增大,则电路中总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小,经过的电流减小,灯L1变暗;电路中电流减小, R0、L1两端的电压减小,而电源电压U恒定,故并联部分的电压增大,灯L2变亮;因L2中电流增大,干路电流减小,流过L3的电流减小,灯L3变暗,故AB正确,CD错误。
故选AB。
19. 如图,在正方形范围内,有方向垂直纸面向里的匀强磁场,两个电子以不同的速率,从点沿方向垂直磁场方向射入磁场,其中甲电子从点射出,乙电子从点射出。不计重力,则甲、乙电子( )
A. 速率之比
B. 在磁场中运行的周期之比
C. 在正方形磁场中运行的时间之比
D. 速度偏转角之比为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.设磁场边长为,如图所示,粒子甲从点离开,其半径为
由
可得
粒子乙从点离开,其半径为则
故
即甲乙电子速率之比为。故A正确;
B.根据可知粒子的运行周期
与粒子的速率无关,即甲乙在在磁场中运行的周期之比。故B错误;
C.甲粒子从点离开,运行的时间
乙粒子从点离开,运行的时间
整理可知
即甲乙粒子在正方形磁场中运行的时间之比。故C正确;
D.由图可知,甲粒子的偏转角是,而乙粒子的偏转角是,则甲乙粒子速度偏转角之比为
故D正确。
故选ACD。
20. 甲、乙两物体从同一点出发的位移(x)—时间(t)图像如图所示,由图像可以看出在0~4s这段时间内( )
A. 甲、乙两物体始终同向运动
B. 4s时甲、乙两物体相遇
C. 甲的平均速度大于乙的平均速度
D. 甲、乙两物体之间的最大距离为3m
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由于位移时间图象的斜率表示该时刻的速度,可以从图中看出乙物体的速度(斜率)始终为正值,即速度始终为正方向,甲物体前两秒内速度为正方向,2秒末到4秒末速度为负方向,故A错误;
B.4s秒末两物体的位置坐标相同,说明两物体相遇,故B正确;
C.由图知:4s内甲的位移大小为
乙的位移大小为
可见,位移相等,所用时间也相等,根据
可知平均速度相等,故C错误;
D.从位移﹣时间图象来看,两个物体两秒末纵坐标读数之差最大,即两物体相距最远,可知2s末两物体相距最远,最大距离为
故D正确。
故选BD
三、实验题(本大题共2小题,每空2分,共14.0分)
21. 某物理实验小组测量某金属丝的电阻率。
(1)如图所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径d=______mm;
(2)测出金属丝的阻值、长度L后,可算出金属丝的电阻率ρ=______(用d、、L表示)。
【答案】 ①. 1.110 ②.
【解析】
【详解】(1)[1]根据螺旋测微器的读数规律,该读数为
(2)[2]根据
,
解得
22. 某同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻。提供的器材有,电压表(0~3 V;)、电流表(0~0.6 A)、滑动变阻器有R1(10 Ω,2 A)各一只。
(1)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U﹣I图线,由图可该电源电动势E=_________V;内阻r=________Ω。(保留三位有效数字)
(2)图乙中用笔画线代替导线连接实验电路________。
(3)电动势测量值______真实值,内电阻测量值________真实值(填大于、小于或等于)
【答案】 ①. 1.45 ②. 1.89 ③. ④. = ⑤. >
【解析】
【分析】(1)由闭合电路欧姆定律分析U﹣I图像的纵轴截距和斜率的意义,可求出电动势和内阻。
(2)对照电路图,按顺序连接电路。
(3)本实验中误差来自由没有分析电流表与电压表的内阻;则通过电表对电路的影响作出真实值与测量值间的图像,由图像可分析其误差情况;
【详解】(1)由闭合电路欧姆定律U=E﹣Ir得知,当I=0时,U=E,U﹣I图像斜率的绝对值等于电源的内阻,纵截距即为电动势
E=1.45V
。
(2)对照电路图,按电流方向连接电路,如图所示。
(3)图中由于电压表测量值小于电源真实的路端电压;但当外电路断开时,电流表的分压可以忽略,故本接法中电动势是准确的;而测量的电压小于真实值,故由图像可知测量的内阻大于真实值,测量值中还含有电流表的内阻。
【点睛】本题中误差分析采用图像法,关键在于明确电表内阻对测量结果的影响;注意极限法的应用从而正确得出图像。
四、计算题(应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。本大题共4小题,共36.0分)
23. (8分)将4×10-5C正电荷,从电场中的A点移到B点,电场力做正功2×10-4J。
(1)A、B两点的电势差多大?
(2)将一带电量为-5×10-5C的电荷从A点移到B点,电场力做多少功?电势能如何变化,变化多少?
【答案】(1)5V;(2);电势能增加
【解析】
【详解】(1) A、B两点的电势差为
(2)将一带电量为-5×10-5C的电荷从A点移到B点,电场力做功为
则电场力做负功,该电荷的电势能增加。
24. (8分)如图所示,合上电键S1。当电键S2闭合时,电流表的示数为0.75A;当电键S2断开时,电流表的示数为0.5A,R1=R2=2Ω。求电源电动势E和内电阻r。
【答案】E=1.5V r=1Ω。
【解析】
【详解】当电键S2闭合时,电流表的示数为0.75A,有:
当电键S2断开时,电流表的示数为0.5A,有:
E=I2(R1+r)
代入数据解得
E=1.5V
r=1Ω。
25. (10分)如图所示,小球沿光滑的水平面冲上一个光滑的半圆形轨道,轨道半径为R,小球到轨道的最高点时对轨道的压力等于0。问:
(1)小球离开轨道下落高度时,小球水平位移是多少
(2)小球落地前瞬间速度为多大
【答案】(1)R;(2)
【解析】
【详解】(1)小球到轨道的最高点时对轨道的压力等于0,可得
小球离开轨道后做平抛运动,竖直方向有
则小球离开轨道下落高度时,小球水平位移为
联立,可得
(2)小球从离开轨道开始只有重力做功,设小球落地前瞬间速度为,根据机械能守恒,有
解得
26.(10分)如图所示,一束电子的电荷量为e,以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角是30°,则电子的质量是多少?电子穿过磁场的时间又是多少?
【答案】;
【解析】
【详解】电子在磁场中运动,只受洛伦兹力F作用,故其轨迹AB是圆周的一部分,又因为F垂直于v,故圆心在电子进入和穿出磁场时所受的洛伦兹力指向的交点上,如图中的O点。如图所示。
设电子的轨道半径r,由牛顿第二定律得
解得
因此穿过磁场的时间为
解得