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一、选择题(共10小题,每小题5分,共50分.其中1-7小题只有一个选项正确,8-10小题有多个选项正确,全选对得5分,选对但不全得3分,有选错的得0分)
1.如图所示,匀强电场场强E=200V/m,A、B两点相距10cm,A、B连线与电场线夹角为60°,则之值为
A.-20V
B.20V
C.10V
D.20V
2.图中实线为一簇电场线,虚线是一带电粒子从电场中的A点运动到B点的运动轨迹。粒子只受电场力作用,下列说法正确的是
A.粒子带正电
B.粒子在A 点的速度大小大于在B 点的速度大小
C.粒f在A 点的加速度大小小于在8 点的加速度大小
D.粒了在A 点的电势能大于在B点的电势能
3.电路中如果电动势为4V的电源在电路上输出2A的电流,下面说法一定正确的是
A.内、外电阻之和是2Ω B.外电阻是2Ω
C.电源总功率为8W D.内、外电阻之差是2Ω
4.如图所示,电源内阻不可忽略。电路中接有一小灯泡和一电动机.小灯泡L上标有“6V 6W”字样,电动机的线圈电阻=12Ω.若灯泡正常发光时,电源的输出电压为16V,此时
A.电动机的输入功本为16W
B.电动机的输出功率为10W
C.电动机的热功率为1W
D.整个电路消耗的电功率为16W
5.如图所示电路中,R为某种半导体气敏元件,其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小,当一氧化碳气体浓度增大时,下列说法中正确的是
A.电压表V示数增大
B.电流表A示数减小
C.电路的总功率减小
D.变阻器的取值越大,电压表示数变化越明显
6.如图所示,有一固定在水平地面上的倾角为θ的光滑斜面,有一根水平放在斜面上的导体棒,长为L,质量为m,通有垂直纸面向外的电流I.空间中存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.现在释放导体棒,设导体棒受到斜面的支持力为N.则关于导体棒的受力分析定正确的是(重力加速度为g)
A.mgsinθ=BIL
B.Nsinθ=BIL
C.mgcosθ=N-BILsinθ
D.mgtanθ=BIL
7.如图所示,一劲度系数较小的金属弹簧处自由状态,当通以图示方向的电流时,弹簧将会发生的变化是
A.纵向长度收缩,径向膨胀
B.纵向长度收缩,径向收缩
C.纵向长度伸长,径向膨胀
D.纵向长度伸长,径向收縮
8.有一只相细均匀、直径为d、电阻为r的光滑金属圆环水平放置在磁感应强度大小为B、方向整直向下的匀强磁场中,其俯视图如图所示。一根长为d、电阻为的金属棒始终紧贴圆环以速度v匀速平动,当ab棒运动到圆环的直径位置时,下列说法正确的是
A.ab棒两端电压大小为
B.ab棒中的电流大小为
C.ab棒受安培力大小为
D.外力对ab棒的功率为
9.如图所示,一根铝管竖直放置,把一块直径比铝管内径略小的圆柱形强磁铁从铝管上端由静止释放,可以观察到,相比磁铁自由下落,磁铁在铝管中的下落会延缓多。关于磁铁在铝管中下落的过程,下列说法中正确的是
A.砸铁下落会延缓,主要是因为磁铁与铝管内壁有摩擦
B.磁铁做匀加速运动,其加速度小于重力加速度g
C.磁铁做加速运动,其加速度逐渐减小
D.磁铁和铝管会产生热量,其数值等于磁铁机械能的减少量
10.如图所示,线圈的自感系数较大,开关闭合电路稳定后灯泡正常发光,则下列说法正确的是
A.开关S闭合,电路稳定后,现突然断开开关S时,灯泡立即熄灭
B.开关S闭合,电路稳定后,现突然断开开关S时,灯泡慢慢熄灭
C.开关S原先断开状态,现突然闭合开关S时,灯泡立即变亮
D.开关S原先断开状态,现突然闭合开关S时,灯泡慢慢变亮
二、实验题(共18分,其中11题4分,每空2分,12题14分每空2分,作图2分。)
11.(4分)如图所示,图1中螺旋测微器的读数为 mm.图2中游标卡尺的读数为 cm.
12.(14分) 某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,实验电路如图1所示,为了防止因电池的内阻可能较小,在调节时造成电流过大,电路中用一一个定值电阻起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的器材还有:
a.电流表(量程0.6A、3A)
b.电压表(量程3V、15V)
c.定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W)
d.定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W)
e.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A)
f.滑动变阻器(阻值范围0~100Ω、额定电流1A)
请回答下列问题:
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择_____V,电流表的量程应选择A;
应选择____Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是______Ω的滑动变阻器。
(2)测得下列五组数据: 根据数据在图2坐标图上面出U-I图象。
U/V
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
I/A
0.13
0.20
0.27
0.33
0.40
(3)据画出的图线求出电池电动势 V,内阻 Ω。(保留两位有效数字)
三、计算题(共32分,要求写出必要的文字说明、主要方程式,只写出结果和无主要方程而仅通过纯数值运算得出的结果,不给分)
13.(10分) 如图所示,在第一象限内,有一垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大),磁感应强度为B,一对正负电子(正电子是带正电,电子带负电) 先后从。点沿纸面以相同速度v射入磁场中,速度方向与x轴成30°角,已知电子质量为m。
(1)请大致画出电子在磁场中运动的圆弧轨迹,并通过作图标明其运动轨迹的圆心,半径;(3分)
(2)求电子离开磁场的出射点到O点的距离;(3分)
(3)求电子与正电子在磁场中运动的时间之比。(4 分)
14.(10分)长为L的平行金属板,板间形成匀强电场,一个带电为+q、质量为m的带电粒子(不计重力),以初速紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场,刚好从下板边缘射出,末速度恰与初速度成30%,如图所示.求:
(1)粒子末速度v的大小;(3分)
(2)匀强电场的场强E的大小;(5分)
(3)两板间的距离d。(2分)
15.(12分)两根粗糙金属导轨平行固定放置在倾角为θ=30°的斜面上,导轨底端接有电阻R=8Ω,导轨自身电阻忽略不计.匀强磁场垂直于斜面向上,磁感强度B=0.5T.质量为m=0.1kg,电阻r=2Ω的金属棒ab由静止释放,沿导轨下滑.如图所示,设导轨足够长,导轨宽度L=2m,金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好,当金属棒下滑h=3m时,速度恰好达到最大速度为v=2m/s,求此过程中电阻R上产生的热量?(g取10m/s²)
物理参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
C
C
D
C
A
ABD
CD
AD
11.7.100;10.150
12.(1)3; 0.6; 1; 0~10。
(2)如图所示;
(3)2.0(1.9~2.0);2.0(1.8~2.2)
13.解:(1)如图
(2)电子在匀强磁场中圆周运动,洛伦兹力作向心力:
设负电子离开磁场的出射点到O点的距离为x,
由图中几何关系: x=2rsin30°
得;
(3)正电子进入磁场后,在洛伦兹力作用下向上偏转,而负电子在洛伦兹力作用下向下偏转,由,知两个电子的周期相等
正电子从y轴上射出磁场时,根据几何知识得知,速度与y轴的夹角为60°,则正电子速度的偏向角为120°,其轨迹对应的圆心角也为120°,则正电子在磁场中运动时间为,
同理,知负电子以30°入射,从x轴离开磁场时,速度方向与x轴的夹角为30°,则轨迹对应的圆心角为60°,负电子在磁场中运动时间为
所以负电子与正电子在磁场中运动时间之比为t2:t1=1:2
14.解:(1)将末速度分解,
由几何关系知:
所以:
(2)带电粒子做类平抛运动,依题知,粒子在电场中的运动时间:
粒子离开电场时,垂直板方向的分速度:
竖直方向加速度:
粒子从射入电场到离开电场,有
联立以上各式得
(3)粒子从射入电场到离开电场,由动能定理,有
计算得出:
15.解:由E=BLv,,F=BIL得安培力
设金属棒下滑过程所受摩擦力大小为f,则由平衡条件得到:mgsin30°=f+F
联立得f=0.3N
在金属棒ab静止释放到速度刚达到最大的过程中,金属棒的重力转化为金属棒的动能、焦耳热和摩擦生热,根据能量守恒定律得
电路中产生的焦耳热为
代入计算得出,Q=1J
则电阻R上产生的热量为J