傅明峰
A卷
一、选择题(1-6题为单选题,7-10题为多选题)
1. 2018年11月16日第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议,正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的四项基本单位定义,即采用物理常数重新定义质量单位“千克”、电流单位“安培”、热力学温度单位“开尔文”和物质的量单位“摩尔”。关于磁通量的单位,下列关系式正确的是( )。
A. 1 Wb=1 kg · m2/(A·s2)
B.1 Wb=1 kg/(A.s)
C.1 Wb=1 kg · m(A · s2)
D.1 Wb=1 kg/(A · s2)
2.下列关于静电场的结论普遍成立的是( )。
A.电场强度为零的地方,电势也为零
B.电场强度的方向与等势面处处垂直
C.随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低
D.任一点的电场强度总是指向该点电势降落的方向
3.一个电源接阻值为9 Q的电阻时,电源两端的电压为1.8 V,接阻值为19 Q的电阻时,电源两端的电压为1.9 V,则电源的电动势和内阻分别为( )。
A.2V,1.5 Ω
B.2.5 V,1.5 Ω
C.2 V,1 Ω
D.2.5 v,1Ω
4.新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动汽车的动力电源上的铭牌标有“96 V 210 Ah”字样。假设此动力电源工作时的输出电压恒为96 V,额定输出功率为5.04 kW。只考虑电动机发热造成的损耗(其他损耗不计),该电动汽车的效率为80%。根据上述数据,下列说法中不正确的是( )。
A.该动力电源充满电后的总电荷量为3.6×105C
B.该动力电源的额定工作电流为52.5 A
C.电动机的内阻约为0. 46 Ω
D.电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是4h
5.一个电子射线管(阴极射线管)放在一通电直导线的上方,发现射线的径迹如图l所示,则此导线的放置情况及电流的流向应该是( )。
A.导线如图所示位置放置,电流从B流向A
B.导线如图所示位置放置,电流从A流向B
C.导线垂直于纸面放置,电流流向纸内
7.如图3所示,一电子以一定的初速度进入由某点电荷Q产生的电场中,只受静电力作用沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的M、N两点。已知M点的场强大小为EM,电子在该点受到的静电力方向与MN连线成30°角;N点的场强大小为EN,电子在该点受到的静电力方向与MN连线成45°角。下列说法中正确的是( )。
A.点电荷Q带正电
B.电子在M点的加速度大于在N点的加速度
C.M点的电势高于N点的电势
D.电子从M点到N点,系统的电势能减小
8.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图4所示。下列说法中正确的是( )。
A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电
B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小
C.实验中,只在两极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变小
D.实验中,只增加极板的带电荷量,静电计指针的张角变大,表明电容增大
9.如图5所示,直线I、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随电流变化的伏安特性图像,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性图像。若把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法中正确的是( )。
A.在两种连接状态下,小灯泡的电阻相等
B.在两种连接状态下,小灯泡消耗的电功率之比是1:2
C.电源1与电源2的内阻之比是11:7
D.因為小灯泡的U-I图像是一条曲线,所以在小灯泡发光的过程中欧姆定律不再适用
10.由粗细均匀的同种导线制成的等边三角形线框abc放置在匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,a、c两点间接一直流电源,电流方向如图6所示。则( )。
A.导线ab受到的安培力大于导线ac受到的安培力
B.导线abc受到的安培力小于导线ac受到的安培力
C.线框受到的安培力的合力为零
D.线框受到的安培力的合力方向垂直于导线ac向下
二、实验题
11.用如图7所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和部件S、T。
请根据下列步骤完成电阻测量:
①旋动部件
,使指针对准电流挡的零刻度。
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
③将插入“+”“一”插孔的表笔短接,旋动部件 ____ ,使指针对准电阻的 ___ (填“零刻度”或“∞刻度”)。
④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按___的顺序进行操作,再完成测量。
A.将K旋转到电阻挡“×1 k"的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10"的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
12.某研究性学习小组通过实验探究一电器元件的伏安特性曲线。他们在实验中测得该元件两端的电压与通过它的电流的数据如表1。
现实验室备有下列器材:
A.灵敏电流计G,表头满偏电流Ig=3 mA,内阻Rg=100Ω
B.电流表,量程为0-500 mA,内阻约为1Ω
C.滑动变阻器R1,阻值范围为0-10Ω
D.滑动变阻器R2,阻值范围为0-100Ω
E.电阻箱R0,阻值范围为0-9999 Ω
F.学生电源E,电动势为4V,内阻不计
G.定值电阻、开关S及导线若干
(1)在描绘该电器元件的伏安特性曲线时,先把灵敏电流计G改装成量程为0-3 V的电压表满足测量要求,则电阻箱R。接入电路的阻值R= ___Ω。
(2)为了便于调节,且使测量的准确度较高,应选用如图8所示四幅电路图中的 ___。并在如图9所示的实物图上补充连接所选用的实验电路。
(3)根据表中数据作出的I-U图像如图10所示,当通过该元件的电流为0. 34 A时,电阻为___Ω,功率为___ W。(结果均保留两位有效数字)
13.某研究性学习小组准备测定实验室里一未知电源的电动势E和内阻r。实验器材如下:毫安表mA(量程0-100 mA);电压表V(量程0-3 V);滑动变阻器R(阻值范围0-20Ω);导线若干,开关S。
实验步骤如下,请完成下列问题:
(1)设计如图11甲所示的电路图,正确连接如图11乙所示的实物图。
(2)闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片移到____ 端(选填“左”或“右”);多次调节滑动变阻器的滑片,记下电压表的示数U和毫安表的示数I;某次测量时毫安表的示数如图12所示,其读数为___mA。
(3)通过减小滑动变阻器接人电路的阻值测出多组U和I的数据,得到如图13所示的U-I图像。根据图像求得电源的电动势E= ____(结果保留三位有效数字),内阻r=(结果保留两位有效数字)。
三、计算题
14.如图14所示,一电荷量为+q、质量为m的小物块处于一倾角θ=37°的光滑斜面上,当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时,小物块恰好静止。重力加速度用g表示,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(l)求电场强度E的大小。
(2)将电场强度减小为原来的1/2时,求小物块加速度a的大小。
(3)电场强度变为原来的1/2后,求小物块下滑距离L时的动能E
15.在如图15所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,定值电阻R1=R2=R3=R,水平放置的平行板电容器的电容为C,两极板间的距离为d,重力加速度为g。
(l)开关S处于断开状态时,平行板电容器的电压是多大?所带电荷量是多少?
(2)开关S处于断开状态时,有一带电微粒恰好能在平行板电容器中静止不动,请判断该微粒的电性,并求其比荷。
(3)在开关S由断开到闭合稳定的过程中,流过电阻R2的电荷量为多少?
16.如图16所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强方向沿y轴负方向;在y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直于xOy平面(纸面)向外。一电荷量为+q、质量为m的粒子,经过y轴上y=h处的P,点时的速率为v0,方向沿x轴正方向;然后经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并经过y轴上y=- 2h处的P3点。不计粒子自身重力。求:
(1)电场强度E的大小。
(2)粒子经过P2点时速度的大小和方向。
(3)磁感应强度B的大小。
(4)粒子从P1点运动到P3点所用的时间。
B卷
一、选择题(1-6题为单选题,7-10题为多选题)
1.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图1所示。结合上述材料,下列说法中正确的是( )。
A.地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合
B.地球内部不存在磁场,地磁场南极在地理北极附近
C.地球表面任意位置的地磁場方向都与地面平行
D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
2.如图2所示,固定一带负电小球a的绝缘支架放在电子秤上,此时电子秤示数为F。现将带负电的另一小球6移至距离小球a正上方L时,电子秤示数为F1。若只将小球6的电
4.则图4所不,用电流天平测量匀强磁场的磁感应强度。如图5所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化,则天平最容易失去平衡的是( )。
5.如图6所示为某电容传声器的结构示意图,当人对着传声器讲话时,膜片会振动。若某次膜片振动时,膜片与极板间的距离增大,则在此过程中( )。
A.膜片与极板间的电容增大
B.极板所带电荷量增大
C.膜片与极板间的电场强度增大
D.电阻R中有电流通过
6.如图7甲所示,某静电除尘装置矩形通道的长为L、宽为6、高为d,其前、后面板为绝缘材料,上、下面板为金属材料。如图7乙所示是此装置的截面图,上、下两板与电压恒为U的高压直流电源相连。带负电的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当碰到下板后其所带的电荷被中和,同时被收集。将收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值,称为除尘率。不计尘埃所受的重力及尘埃之间的相互作用。要提高除尘率,下列方法可行的是( )。
A.只增大长度L
B.只增大高度d
C.只增大宽度b
D.只增大速度v0
7.在坐标-x0到x0之间有一静电场,x轴上各点的电势∞随坐标x的变化关系如图8所示。一电荷量为e的质子从 - x0处以一定初动能仅在静电力作用下沿x轴正方向穿过该电场区域,则该质子( )。
A.在-x0-0区间一直做减速运动
B.在0-x0区间受到的静电力一直减小
C.在-x0 -0区间电势能一直减小
D.在-x0-0区间电势能一直增大
8.用标有“6V3W”字样的灯泡Li和标有“6V 6W”字样的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图9甲所示的实验电路,其中电源电动势E=9 V。图9乙是通过这两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线。当其中一个灯泡正常发光时( )。
A.电流表的示数为1A
B.电压表的示数约为6V
C.电路的输出功率为4W
D.电源内阻为2 Ω
9.加速器是当代科研、医疗等领域常用的设备。如图10所示为回旋加速器的原理图,其核心部分是两个半径均为R的中空半圆金属D形盒,并处于垂直于盒底的磁感应强度为B的匀强磁场中。接上电压为U的高频交流电源后,狭缝中将形成周期性变化的电场,使圆心处的带电粒子在通过狭缝时都能得到加速。若不考虑相对论效应、粒子自身重力和粒子在狭缝中运动的时间,则下列说法中正确的是( )。
A.高频交流的周期是带电粒子在磁场中运动周期的2倍
B.U越大,带电粒子最终射出D形盒时的速度就越大
C.带电粒子在加速器中能获得的最大动能只与B、R有关
D.若用该回旋加速器分别加速不同的带电粒子,则可能要调节交变电场的频率
10.如图11所示,磁流体发电机的通道是一长为L的矩形管道,通道中左、右两侧壁是导电的,其高为h,相距为a,而通道的上下壁是绝缘的,所加匀强磁场的磁感应强度为B,与通道的上下壁垂直。等离子体的速度为v,电阻率为p,负载电阻为R,不计摩擦及粒子间的碰撞。下列说法中正确的是( )。
二、实验题
11.某同学设计了如图12所示的电路来测量一未知电阻Rx的阻值。该电阻约为200 Ω,已知直流電源的电动势为9V,内阻较小,电阻箱R的阻值范围为0-999.9 Ω,可供选择的电流表为:A1(量程500 mA,内阻约为10 Ω),A2(量程100 mA,内阻约为20 Ω),A3(量程50 mA,内阻约为50 Ω)。
(l)如图13甲所示是多用电表的示意图,现用它粗测Rx的阻值,请用图中所示旋钮名称填空并完善测量步骤:将选择开关旋转到“Ω”挡的___(选填“×10”或“×100”)位置,欧姆调零后再将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,读数如图13乙所示,则Rx=___Ω。
(2)为了测量准确,减小误差,电流表应该选用___(选填“A1”“A2”或“A3”)。
(3)闭合开关S1前,将电阻箱R的阻值调到最大。先闭合开关S1,再闭合开关S2,调节电阻箱的阻值,使电阻箱的阻值比200 Ω稍大,记录这时电阻箱的示数R1,电流表的示数I;再断开开关S2,将电阻箱的阻值调小,使电流表的示数为I,记录这时电阻箱的阻值为R2。被测电阻的阻值Rx=____(用记录的数值字母表示)。
(5)若实验中所用电源为旧的干电池,且实验操作时间较长,导致干电池的内阻有所变大,则待测电阻的测量值与真实值相比偏____(选填“大”或“小”)。
12. LED二极管的应用是非常广泛的,2014年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二,以表彰他们发明了蓝色发光二极管,并因此带来的新型节能光源。某同学想要描绘某发光二极管的伏安特性曲线,测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如表l。
实验室提供了以下器材:
A.电压表(量程3V,内阻约为20 kΩ)
B.电压表(量程15 V,内阻约为100 kΩ)
C.电流表(量程50 mA,内阻约为40 Ω)
D.电流表(量程0.6 A,内阻约为2 Ω)
E.滑动变阻器(阻值范围0~20 Ω,允许最大电流2 A)
F.电源(电动势6V,内阻不计)
G.开关,导线若干
(l)该同学做实验时,电压表选用的是___ ,电流表选用的是____ 。
(2)当电流表示数为20.O mA时,电压表的示数如图14所示,则电压表的读数为___V。
(3)请根据要求,画出实验的原理图(二极管的符号用△ 表示)。
(4)根据表中数据,请在图15中画出该二极管的I-U图像。
(5)若此发光二极管的最佳工作电流为15 mA,现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连,还需串联一个阻值R=____Ω的电阻,才能使它工作在最佳状态。(结果保留两位有效数字)
13.某兴趣小组要精确测定电源的电动势和内阻,他们找来了如下器材:电流表G(量程30 mA、内阻未知),电阻箱R(0-999.9 Ω),滑动变阻器R1 (0-20 Ω),滑动变阻器R2 (0-1 kΩ),开关、导线若干,电源E(电动势约为10 V)。
(l)要完成实验,首先需测量电流表G的内阻。测量电流表G内阻的实验电路如图16所示。
①将下述实验过程补充完整:选择器材,滑动变阻器R'应该选用 ___ (选填“R1”或“R2”);连接好电路,变阻器R'的滑片应调到__(选填“a”或“6”)端;断开开关S2,闭合开关S1,调节变阻器R ',使电流表G满偏;保持变阻器R'的滑片位置不变,闭合开关S。,调节电阻箱R的阻值,当R=10 Ω时,电流表G的示数为20 mA。
②如果认为闭合开关S。前后干路中的电流不变,则电流表G的内阻Rg=____Ω。
(2)在测出电流表G的内阻Rg后,测定该电源的电动势和内阻的电路如图17甲所示。闭合开关S,调整电阻箱R接人电路的阻值,读取相应的电流表示数I,记录多组数据(R,I),得到如图17乙所示的1/IR图像,则电源的电动势E=__ V,内阻r=__Ω。
三、计算题
14.如图18所示,等量异种点电荷+Q和-Q固定在水平线上的M、N两点。一质量为m、电荷量为+q的小球(可视为点电荷),固定在长为L的绝缘轻质细杆的一端,细杆的另一端可绕位于O点且与MN连线垂直的水平轴无摩擦地转动,O点位于MN连线的垂直平分线上距MN连线为L处。现把细杆拉起到水平位置,由静止释放,小球经过最低点B时的速度为v。取O点处电势为零,忽略+q对点电荷+Q、-Q形成的电场的影响。求:
(1)小球经过B点时对轻杆的拉力大小。
(2)在点电荷+Q、-Q形成的电场中,A点的电势φA。
(3)小球继续向左摆动,经过与A点等高的C点时的速度。
15.在如图19所示的电路中,電源电动势ε=6 V,内阻r=1 Ω,一定值电阻R0=9.0 Ω,变阻箱R1的阻值范围为O-99. 99 Ω。一平行板电容器水平放置,电容器极板长L=100 cm,板间距离d=40 cm,取重力加速度g=10 m/s2,将变阻箱的阻值调到R1=2.O Ω,一带电小球以速度v0=-lO m/s从极板左端沿中线水平射入电容器,并沿直线水平穿过电容器。求:
(1)当变阻箱阻值R1=2.O Ω时,定值电阻R0消耗的电功率是多少?
(2)当变阻箱阻值R1 =2.0 Ω时,若电容器的电容C=2 μF,则电容器极板的带电荷量多大?
(3)保持带电小球以速度v0=10 m/s从极板左端沿中线水平射人电容器,将变阻箱阻值调到何值时,带电小球刚好从上极板右端边缘射出电容器?
16.如图20所示,y轴右侧的第工象限中有垂直于纸面向外的匀强磁场,左侧第Ⅱ象限中有与x轴负方向成45。角斜向左上方的匀强电场,一质量为m,电荷量为q的粒子,在第Ⅲ象限中经电场加速后,从O点沿与x轴正方向成45°角的方向射人磁场。已知加速电场的电势差为U,粒子在磁场中运动时间t后第一次经过y轴,又在电场中运动了时间t后第二次经过y轴上的同一点,不计粒子自身重力。求:
(l)粒子从O点射人磁场时的速率v。
(2)匀强电场的场强和匀强磁场的磁感应强度的比值E/B。
(3)粒子从O点射人磁场至第三次经过y轴上的C点(图中未画出)所经历的时间,以及O、C两点间的距离d。
(责任编辑 张巧)