苏州市高二物理寒假作业含答案 7.docx
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苏州市高二物理寒假作业含答案7
苏州市高二物理寒假作业
题号
一
二
三
四
总分
得分
一、单选题(本大题共4小题,共24.0分)
1.下列说法正确的是( )
A.由E=
可知,电场中某点的场强E与试探电荷的电荷量q成反比
B.由φ=
可知,电场中某点的电势φ与试探电荷的电荷量q成反比
C.由I=
可知,某段导体中的电流I与导体两端的电压U成正比
D.由B=
可知,磁场中某点的磁感应强度B与通电导线所受安培力F成正比
2.
如图所示,真空中两电荷量为q1,q2的点电荷分别位于M点和N点,P为M、N连线上的一点,且MN=NP.已知P点的电场强度为零,则( )
A.q1=4q2B.q1=-4q2C.q1=2q2D.q1=-2q2
3.
如图所示,在立方体abed-efgh区域内有垂直于abcd平面向上的匀强磁场,现有一负离子(不计重力)以速度v垂直于adhe平面向右飞入该区域,为使粒子能在该区域内沿直线运动,需在该区域内加一匀强电场,则匀强电场的方向为( )
A.垂直abfe平面向里B.垂直adhe平面向左
C.垂直abfe平面向外D.垂直adhe平面向右
4.
如图甲所示,正方形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线方向与导线框所在平面垂直。
t=0时刻,磁场方向垂直导线框平面向外,磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示,规定线框中电流沿着abcda的方向为正方向,则如图中能正确反映导线框中感应电流随时间t变化规律的是( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题(本大题共4小题,共24.0分)
5.
如图所示,平行板电容器C的极板水平放置。
闭合电键S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。
电源内阻不可忽略,现将滑动变阻器R0的滑动端向右滑( )
A.
的示数增大,
的示数减小B.
的示数增大,
的示数增大
C.带电油滴将向下加速运动D.带电油滴将向上加速运动
6.
如图所示,电源电动势E=6V,小灯泡L上标有“3V、1.5W”字样,电动机线圈电阻R=1Ω.当开关S拨向接点1,滑动变阻器调到R=5Ω时,小灯泡L正常发光:
现将开关S拨向接点2,小灯泡L和电动机M均正常工作。
则( )
A.电源内阻为1ΩB.电动机正常工作电压为3V
C.电源的输出功率为1.75WD.电动机的机械效率为80.0%
7.
如图所示,圆O的半径为R,直径A⊙竖直、BD水平。
两电荷量均为+Q的点电荷固定在圆周上关于AC对称的M、N两点,∠MOC=60°从A点将质量为m、电荷量为+q的带电小球由静止释放,小球运动到O点的速度大小为v0,不计空气阻力,重力加速度为g。
则( )
A.小球运动到C点的速度为
B.小球从O运动到C,电势能先增大后减小
C.A、O两点间的电势差UAO=
D.A、C两点电势相等
8.
如图所示,在等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,O为ab边的中点,在O处有一粒子源沿纸面内不同方向、以相同的速率v=
不断向磁场中释放相同的带正电的粒子,已知粒子的质量为m,电荷量为q,直角边ab长为2
L,不计重力和粒子间的相互作用力。
则( )
A.粒子能从bc边射出的区域长度为
L
B.粒子在磁场中运动的最长时间为
C.若粒子从bc边射出,则入射方向与Ob的夹角一定小于
D.从ac边射出的粒子中,沿Oa方向射入磁场的粒子在磁场中运动的时间最短
三、实验题(本大题共2小题,共16.0分)
9.
某学习小组利用如图所示的装置测定磁极间的磁感应强度。
实验步骤如下
①在弹簧测力计下端挂一n匝矩形线圈,将矩形线圈的短边完全置于障形磁铁N、S极之间磁场中并使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线______;
②在电路未接通时,记录线圈静止时弹簧测力计的读数F0;
③接通电路开关,调节滑动变阻器使电流表读数为1,记录线圈静止时弹簧测力计的
读数F(F<F0),F表示的是______。
④用刻度尺测出矩形线圈短边的长度L;利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度B=______。
10.某研究性学习小组欲测量一个未知电阻R的阻值及某电源的电动势E和内阻r,设计了如图甲所示的电路来进行测量,其中Rx为待测未知电阻,R为电阻箱,R0.为保护电阻,已知R0=6Ω.
(1)学习小组先对未知电阻Rx进行测量,请将同学们的操作补充完整:
先闭合S1和S2,调节电阻箱,读出其示数R1和对应的电压表示数U,然后______使电压表的示数仍为U,读出此时电阻箱的示数R2,则电阻Rx的表达式为Rx=______。
(2)学习小组为测电源的电动势E和内阻r,该小组同学的做法是:
闭合S1,断开S2,多次调节电阻箱,记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R2根据测得的Rx的阻值计算出相应的
与
的值,并在坐标系中描出坐标点,画出
-
关系图线,如图乙所示。
根据图线可得电源的电动势E=______、内阻r=______Ω.(计算结果
保留2位有效数字)
(3)若只考虑系统误差,采用此测量电路测得的电动势与实际值相比______,测得的内阻与实际值相比______(填“偏大”“偏小”或“相同”)
四、计算题(本大题共3小题,共46.0分)
11.如图所示,在x轴上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外;在x轴下方存在匀强电场,电场强度大小为E,方向与xoy平面平行,且与x轴成45°角。
一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速度v0从坐标原点O沿与x轴鱼方向成45°角射出,一段时间后进入电场,不计粒子重力。
求:
(1)粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T;
(2)粒子从O点出发后,第3次到达x轴所经历的时间t。
12.
如图所示,在匀强磁场中,有两根足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ
导轨间距L=0.5m,其上端接有定值电阻R=0.2Ω,两导轨构成的平面与水平面成θ=30°角匀强磁场的磁感应强度大小为B=0.2T,方向垂直导轨平面向上,现有一质量m=0.2kg的金属棒ab,由静止开始沿导轨下滑,两导轨始终保持垂直且接触良好,金属棒ab接入电路的电阻r=0.1Ω.当流过金属棒ab某一横截面的电荷量达到q=0.5C时,棒的速度大小v=3m/s。
取g=10m/s2。
求在此过程中:
(1)金属棒ab下滑的距离x;
(2)金属棒上产生的焦耳热Q。
13.
如图所示,在竖直平面内的xOy直角坐标系中,第1象限内分布着沿x轴正方向的匀强电场E1,第Ⅱ象限和第Ⅲ象限分布着沿y轴正方向的匀强电场E2.在第I象限内有一与x轴正方向成α=45°角的固定光滑绝缘杆AO,第Ⅲ象限有一用轻绳悬挂于O′点的弧形轻质筐。
现有一可看成质点、套在杆AO上的带电小球P以速度v0沿杆匀速下滑,小球从坐标原点O离开后进入第Ⅲ象限,运动一段时间
恰好沿水平方向进入弧形轻质筐内,在小球进入弧筐的同时将匀强电场E2的大小不变,方向改为沿x轴正方向,随后小球恰能在坐标系中做完整的圆周运动。
已知小球的质量为m=0.3kg,电荷量q=1×10-4C,第Ⅱ象限和第Ⅲ象限的场强E2=4×104N/C,悬点O的横坐标x0=-14.7m。
弧筐的重量忽略不计,大小远小于轻绳长度,重力加速度为g=10m/s2.求:
(1)小球的电性及第1象限内电场的电场强度E1;
(2)小球在绝缘杆AO上匀速运动的速度v0;
(3)悬挂弧筐的轻绳的长度L。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:
A、公式E=
采用比值定义法,E反映电场本身的强弱和方向,与试探电荷在电场中该点所受的电场力F和电荷量q无关,故A错误。
B、由公式φ=
采用比值定义法,φ反映电场本身的性质,与试探电荷在电场中该点所具有的电势能和电荷量q无关,故B错误。
C、公式I=
是欧姆定律的表达式,某段导体中的电流I与导体两端的电压U成正比,故C正确;
D、B=
采用比值定义法,B反映磁场本身的强弱和方向,与电流元在磁场中该点所受的安培力F和IL无关,故D错误;
故选:
C。
本题根据公式是否是比值定义法,分析各量之间的关系。
比值法定义法被定义的物理量反映物质的属性。
解决本题关键要掌握物理量的定义方法和公式中各量的准确含义,并要理解公式的适用条件。
2.【答案】B
【解析】解:
已知在M、N连线上某点P处的电场强度为零,根据点电荷的电场强度公式得:
=
,
MP=2PN。
解得:
q1=-4q2,故ACD错误,B正确;
故选:
B。
根据点电荷的电场强度公式,由点电荷电场强度的叠加,即可求解。
理解点电荷的电场强度公式及电场强度的叠加,并掌握电场强度的矢量性,难度不大,属于基础题。
3.【答案】A
【解析】解:
当匀强磁场方向竖直向上,不计重力的负离子,则洛伦兹力垂直纸面向里,由于直线运动,所以电场力与洛伦兹力大小相等,则离子受到的电场力垂直纸面向外,而匀强电场方向垂直于纸面向里,使离子做匀速直线运动,故A正确,BCD错误;
故选:
A。
带电粒子恰好在电场与磁场中做直线运动,当受到电场力与磁场力时,则两力必平衡。
这样确保速度不变,才会使洛伦兹力不变,否则不可能做直线运动。
当只受到电场力时,磁场方向须与运动方向相平行,此时虽在磁场中但没有洛伦兹力存在。
当两个电场力与磁场力均存在时,必须是平衡力,因为洛伦兹力是与速度有关的力。
当粒子的运动方向与磁场方向平行时,没有洛伦兹力存在,所以只要考虑电场力就可以。
4.【答案】D
【解析】解:
根据图乙所示磁感应强度变化情况,应用楞次定律可知,0~2t0时间,电路中电流方向为逆时针方向,即电流方向为:
abcda,由图乙所示图线可知,0~2t0磁感应强度的斜率即变化率恒定,由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势大小不变,由欧姆定律可知,线框中的电流大小不变,故ABC错误,D正确;
故选:
D。
由右图可知B的变化,则可得出磁通量的变化情况,由楞次定律可知电流的方向;由法拉第电磁感应定律可知电动势,即可知电路中电流的变化情况;
本题要求学生能正确理解B-t图的含义,才能准确的利用楞次定律、左手定则等进行判定;解题时要特别注意,两个时段,虽然磁场的方向发生了变化,但因其变化为连续的,故产生的电流是相同的。
5.【答案】BD
【解析】解:
AB、当滑动变阻器R0的滑动端向右滑动,总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律分析得出总电流增大,则电阻R1两端的电压增大,故
的示数增大,
的示数增大,故B正确,A错误;
CD、电容器的电压等于并联电阻R1的电压,根据分析电阻R1的电压的增大,有U=Ed和F=qE可知带电液滴的电场力增大,故液滴将向上加速运动,故D正确,C错误。
故选:
BD。
当滑动变阻器R0的滑动端向右滑动,总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律求出总电流,从而分析电压表和电流的变化情况;电容器的电压等于并联电阻的电压,根据电压的变化和U=Ed判断电场力的变化,从而判断油滴的运动情况。
本题采用程序法分析电路动态变化问题,按“部分→整体→部分”的思路进行分析,以及利用电容器的电压等于并联电阻的电压分析电。
容器的电场强度的变化
6.【答案】AD
【解析】解:
A、当开关S拨向接点1,小灯泡L正常发光,根据功率公式P=UI
解得:
I=
根据闭合电路欧姆定律:
E=U+IR+Ir
解的:
r=1Ω,故A正确;
B、将开关S拨向接点2,小灯泡L正常发光,根据功率公式P=UI
解得:
I=
根据闭合电路欧姆定律:
E=U+UM+Ir
解得:
UM=2.5V,即电动机正常工作电压为2.5V;故B错误;
C、电源的总功率为:
P总=EI=3W
内阻的功率为:
则电源的输出功率为:
P出=P总-Pr=2.75W,故C错误;
D、电动机的输入功率为:
P入=UMI=1.25W
热功率为:
则输出功率为:
P出=P入-PQ=1W
电动机的机械效率为
,故D正确。
故选:
AD。
当开关S拨向接点1,根据闭合电路欧姆定律求出电源的内阻;将开关S拨向接点2,先根据电功率公式求出电流,根据功率公式求电源的总功率和内阻的功率,最后求出电源的输出功率;再根据闭合电路欧姆定律求出电动机的电压和电流,最后根据电功率和效率公式求解。
本题考查闭合电路欧姆定律和电功率内容,关键是利用题中信息求出内阻和电动机的电压。
7.【答案】BC
【解析】解:
A、由电场线的分布特点及对称性知UOE=UCE,从O到C的过程由动能定理得:
mgR=
-
,解得:
vC=
,故A错误;
B、从O运动到C,场强的方向先向上后向下,电场力对小球先做负功后做正功,所以电势能先增加后减小,故B正确;
C、从A运动到O,由动能定理得:
qUAO+mgR=
,解得:
UAO=
,故C正确;
D、由电场线的分布特点及对称性知O、C两点电势相等,要比A点电势高,故D错误;
故选:
BC。
等量同种点电荷电场的分布具有对称性,由动能定理结合其对称性来分析。
本题考查等量同种点电荷电场的分布特点,可以结合等量同种点电荷电场的分布图象来分析最为直接方便。
基础题。
8.【答案】AB
【解析】
解:
ABC、如右图,粒子在bc边可以从b点射出,最高点在P点。
根据R=
可得粒子做圆周运动的半径R=L,
ab边长为2
L,根据几何知识可得,粒子恰好与ac边相切时,恰好从P点射出,OP∥ac,P为bc中点,
L,粒子运动的最长时间t=
=
=
,且粒子与Ob方向的夹角可以大于90°,故AB正确,C错误;
D、若粒子从ac边射出,则粒子在磁场中运动的时间最短时,弧长所对应的弦长最短,如右图,粒子从aQ的中点E射出时弦最短为L,故D错误;
故选:
AB。
粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,作出粒子运动轨迹,求出粒子轨道半径与粒子转过的圆心角,然根据粒子做圆周运动的周期公式求出粒子的运动时间
解答此题的关键是找出运动最长和最短时间的圆的运动轨迹,注意数学知识求解。
9.【答案】垂直 线圈所受安培力与重力的合力
【解析】解:
①要使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线垂直,这样能使弹簧测力计保持垂直,方便测出拉力;
③对线框受力分析知:
受重力、安培力、弹簧的拉力,三力平衡,所以F表示的是线圈所受安培力与重力的合力;
④由安培力公式得:
F安=nBIL,由平衡条件得:
F+F安=mg,又 F0=mg解得:
B=
故答案为:
①垂直;③线圈所受安培力与重力的合力;④
根据共点力平衡即可求得受到的安培力大小,根据左手定则判断出安培力方向;有F=BIL求得磁感应强度;
本题是简单的力电综合问题,结合安培力公式、平衡条件列式求解,难度不大。
10.【答案】断开S2,调节电阻箱 R1-R2 10V 1.4 偏小 偏小
【解析】解:
(1)由于S2闭合前后电压表的示数均为U,那么外电路的总电阻两次是相等的,即R1=R2+Rx,所以Rx=R1-R2;
(2)根据欧姆定律可以写出电压表的示数:
U=I×(R+Rx)=
,所以
=
+
,结合题目图象的纵轴截距可知:
=0.1V-1,所以E=10V;从图象的斜率看:
=
A-1,将E代入求得r=1.4Ω。
(3)由于电压表的分流,造成路端电压的测量值偏小,该实验的系统误差主要是由电压表的分流,导致电压表示数表示的电流
小于通过电源的真实电流;
利用等效电源分析,即可将电压表等效为电源内阻,测实验中测出的电动势应为等效电阻输出的电压,由图可知,输出电压小于电源的电动势;故可知电动势的测量值小于真实值,所以测得的内阻与实际值相比偏小。
故答案为:
(1)断开S2,调节电阻箱 R1-R2
(2)10V 1.4±0.1Ω
(3)偏小 偏小
(1)根据题意应用欧姆定律,由等效法可求出电阻阻值;
(2)①根据表中实验数据,应用描点法作出图象;②根据闭合电路的欧姆定律求出图象的函数表达式,然后根据图示图象求出电源电动势与内阻;
(3)由实验原理分析,系统误差的原因,从而找到电动势和内阻的偏小。
本题要注意通过审题明确实验原理,根据实验原理分析实验中应采用的实验方法;并通过闭合电路欧姆定律可结合数学规律求解电动势和内电阻。
11.【答案】解:
(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,有
qv0B=m
T=
解得:
R=
,T=
(2)由题可知,粒子第1次到达x轴时,转过的角度为
,所需时间t1为
t1=
粒子进入电场后,先做匀减速运动,直到速度减小为0,然后沿原路返回做匀加速运动,到达x轴时速度大小仍为v0,设粒子在电场中运动的总时间为t2,加速度大小为a,电场强度大小为E,有:
qE=ma
v0=
解得t2=
粒子离开电场第3次通过x轴时,转过的角度为
,所需时间t3为
t3=
总时间:
t=t1+t2+t3
解得:
t=
答:
(1)粒子做匀速圆周运动的半径R为
和周期T为
;
(2)粒子从O点出发后,第3次到达x轴所经历的时间t为
。
【解析】
(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,求解周期及半径。
(2)分析清楚粒子在电场中的运动过程,应用牛顿第二定律、运动学公式求出粒子在各运动过程的运动时间,然后求出粒子总的运动时间。
本题考查了粒子在磁场与电场中的运动,分析清楚粒子运动过程是正确解题的前提与关键,分析清楚粒子运动过程后,应用牛顿第二定律、运动学公式即可正确解题。
12.【答案】解:
(1)设金属棒ab沿斜面下滑的位移为x,由法拉第电磁感应定律有:
E=
且△Φ=BLx
由欧姆定律有:
I=
又有:
q=I△t
联立代入数据解得:
x=1.5m
(2)金属棒ab下滑过程中,由能量守恒知,回路中产生的焦耳热等于ab棒机械能的减少量,即:
Q总=mgxsinθ-
又有:
金属棒上产生的焦耳热为:
Q=
Q总
代入数据解得:
Q=0.2J
答:
(1)金属棒ab下滑的距离x是1.5m;
(2)金属棒上产生的焦耳热Q是0.2m。
【解析】
(1)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量与电流的关系结合求金属棒ab下滑的距离x;
(2)金属棒ab下滑过程中,回路中产生的焦耳热等于ab棒机械能的减少量,先求整个电路产生的焦耳热,再求金属棒上产生的焦耳热Q。
解决本题的关键要熟练运用法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式推导出电量与磁通量变化量的关系,从而求得金属棒ab下滑的距离。
13.【答案】解:
(1)小球再沿杆做匀速运动时,由受力分析可知小球带正电,
且又:
解得:
(2)小球进入第Ⅲ象限后受到电场力和重力做斜抛运动,在x方向做匀速直线运动,在y方向做匀变速直线运动,由题意可知:
x:
x0=v0tcosα
y:
E2q-mg=ma
0=v0sinα-at
解得:
…①
(3)小球进入弧筐后做圆周运动,设等效最高点小球受到的电场力和重力的合力大小为F,此时电场力与水平方向夹角为θ
则
…②
tan
…③
设小球到达等效最高点B的速度为v,因恰能做完整的圆周运动,由牛顿第二定律得:
…④
设绳长为L,小球进入弧筐后到达B的过程中,由动能定理得:
…⑤
①②③④⑤联立解得:
L=0.7m
答:
(1)小球带正电,第1象限内电场的电场强度E1为3×104N/C;
(2)小球在绝缘杆AO上匀速运动的速度v0为7
;
(3)悬挂弧筐的轻绳的长度L为0.7m。
【解析】
(1)带电小球P以速度v0沿杆匀速下滑,根据平衡可求得小球的电性及第1象限内电场的电场强度E1;
(2)小球进入第Ⅲ象限后受电场力和重力做斜抛运动,在x方向做匀速直线运动,y方向做匀变速直线运动,根据两方向运动规律列式求解;
(3)小球恰能在坐标系中做完整的圆周运动,在等效最高点只有重力和电场力的提供向心力求出最高点的速度,再根据动能定理列式求解即可。
本题考查带电粒子在电场中的运动,关键是分清楚各个运动过程,抓住运动性质,根据牛顿第二定律和动能定理列式求解即可。
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