高考物理百题串讲3.docx
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高考物理百题串讲3
2012高考物理百题串讲(三)
电场是高中物理中研究的重点之一,也是高考命题重点之一。
高考对电场的考查每年每份试卷都有2个以上的题,分值占总分的12~20%。
高考对电场的考查涉及的知识点主要是:
库仑定律、电场强度和电场力、电势和电势能、电势差、电容器和电容、带电粒子在电场中的加速和类平抛运动等。
高中物理中的电路包括直流电流和交流电路、电磁感应,电路规律主要有欧姆定律和闭合电路欧姆定律、电阻定律、焦耳定律、电功和电功率、正弦交变电流变化规律和描述、电容器和电感器对电路的影响、变压器和电能输送、安培力和左手定则、判断电流产生磁场的安培定则、法拉第电磁感应定律、楞次定律等。
高考对电路的考查每年每份试卷都有3~4个题,分值占总分的18~25%。
高考命题重点为电功和电功率、欧姆定律和闭合电路欧姆定律、动态电路、含电容器电路、正弦交变电流图象、变压器、安培力和左手定则、安培定则、法拉第电磁感应定律、楞次定律等。
核心考点一:
库仑定律
【核心内容解读】真空中两个点电荷之间的作用力与两个电荷的电荷量乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比。
库仑定律是静电场中的重要定律,利用库仑定律解答选择题可采用比例法。
两个完全相同的带同号电荷的金属小球接触后电荷量平分;两个完全相同的带异号电荷的金属小球接触后,先中和后平分。
预测题1.使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上-3Q和+5Q的电荷后,将它们固定在相距为a的两点,它们之间库仑力的大小为F1。
现用绝缘工具使两小球相互接触后,再将它们固定在相距为2a的两点,它们之间库仑力的大小为F2。
则F1与F2之比为()
A.2∶1B.4∶1C.16∶1D.60∶1
预测题2.半径相同的两个金属小球A、B带有等量的电荷,相隔较远的距离,两球之间的吸引力大小为F,今用第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开,这时A、B两球之间作用力的大小是
(A)F/4(B)3F/4(C)F/8(D)3F/8
预测题3.如图所示,将两个摆长均为l的单摆悬于O点,摆球质量均为m,带电量均为q(q>0)。
将另一个带电量也为q(q>0)的小球从O点正下方较远处缓慢移向O点,当三个带电小球分别处在等边三角形abc的三个顶点上时,摆线的夹角恰好为120°,则此时摆线上的拉力大小等于()
A.
B.
C.
D.
核心考点二:
电场线
预测题1.在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的匀强电场,电场线如图中实线所示。
一带正电、初速度不为零的小球从桌面上的A点开始运动,到C点时,突然受到一个外加的水平恒力F作用而继续运动到B点,其运动轨迹如图中虚线所示,v表示小球在C点的速度。
则下列判断中正确的是()
A.小球在A点的电势能比在B点的电势能小B.恒力F的方向可能水平向左C.恒力F的方向可能与v方向相反D.在A、B两点小球的速率不可能相等
预测题2.一对等量正点电荷电场的电场线(实线)和等势线(虚线)如图所示,图中A、B两点电场强度分别是EA、EB,电势分别是φA、φB,负电荷q在A、B时的电势能分别是EPA、EPB,下列判断正确的是()
A.EA>EB,φA>φB,EPA B.EA>EB,φA<φB,EPA C.EA D.EA 预测题3.图为一头大一头小的导体周围等势面和电场线(带有箭头为电场线)示意图,已知两个相邻等势面间的电势之差相等,则() A.a点和d点的电场强度一定相同 B.a点的电势一定低于b点的电势 C.将负电荷从c点移到d点,电场力做正功 D.将正电荷从c点沿虚线移到e点,电势能先减小后增大 核心考点三: 等势面 预测题1.如图所示,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可() A.三个等势面中,a的电势最高 B.带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大 C.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大 D.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大 预测题2.如图所示,实线为电视机显像管主聚焦电场中的等势面。 a、b、c、d为圆上的四个点,则下列说法中正确的是 A.a、b、c、d四点电势不等,但电场强度相同 B.一电子从b点运动到c点,电场力做的功为0.6eV C.若一电子从左侧沿中心轴线穿越电场区域,将做加速度先增加后减小的加速直线运动 D.一束电子从左侧平行于中心轴线进入电场区域,将会从右侧平行于中心轴线穿出 核心考点四: 场强图象与电势图象 预测题1.空间存在一沿x轴方向的静电场,电场强度E随x变化的关系如图所示,图线关于坐标原点旋转对称,A、B是x轴上关于原点对称的两点。 电子在该电场中仅受电场力作用,则() A.电子在A、B两点的电势能相等 B.电子在A、B两点的加速度方向相反 C.电子从A点由静止释放后的运动轨迹可能是曲线 D.取无穷远处电势为零,则O点处电势亦为零 预测题2.两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势为零,ND段中C点电势最高,则 A.C点的电场强度大小为零 B.A点的电场强度大小为零 C.NC间场强方向指向x轴正方向 D.将一负点电荷从N点移到D点,电场力先做正功后做负功 核心考点五: 空间电场问题 预测题1.在空间直角坐标系Oxyz中,有一四面体C-AOB,C、A、O、B为四面体的四个顶点,且O(0,0,0)、A(L,0,0)、B(0,L,0)、C(0,0,L),D(2L,0,0)是x轴上一点,在坐标原点O处固定着+Q的点电荷,下列说法正确的是 A.A、B、C三点的电场强度相同 B.电势差UOA=UAD C.将一电子由C点分别移动到A、B两点,电场力做功相同 D.电子在A点的电势能大于在D点的电势能 预测题2.如图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直。 下列说法正确的是 A.AD两点间电势差UAD与AA'两点间电势差UAA'相等 B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电场力做正功 C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电势能减小 D.带电粒子沿对角线AC'与沿路径A→B→C',从A点到C'点电场力做功相同 核心考点六: 带电粒子在非匀强电场中的运动 预测题1.如图所示,Q1、Q2为两个固定点电荷,其中Q1带正电,它们连线的延长线上有a、b两点.一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动,其速度图象如图所示.则 A.Q2带正电 B.a、b两点的电势φa>φb C.a、b两点电场强度Eb>Ea D.试探电荷从b到a的过程中电势能减小 预测题2.如图4所示,实线为某孤立点电荷产生的电场的几条电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点。 若带电粒子在运动中只受电场力的作用,下列说法中正确的是() A.该电场是由负点电荷所激发的电场 B.电场中a点的电势比b点的电势高 C.带电粒子在a点的加速度比在b点的加速度大 D.带电粒子在a点的动能比在b点的动能大 预测3.如图所示,真空中有两个等量异种点电荷A和B,一带负电的试探电荷仅受电场力作用,在电场中运动的部分轨迹如图中实线所示.M、N是轨迹上的两点,MN连线与AB连线垂直,O为垂足,且AO>OB。 设M、N两点的场强大小分别为EM、EN,电势分别为φM、φN。 下列判断中正确的是() A.EM大于EN B.φM大于φN C.B点电荷一定带正电 D.此试探电荷在M处的电势能小于N处的电势能 预测题4.一带电粒子射入一固定的正点电荷Q的电场中,沿如图所示的虚线由a点经b点运动到c点,b点离Q最近。 若不计重力,则 A.带电粒子带正电荷 B.带电粒子到达b点时动能最大 C.带电粒子从a到b电场力做正功 D.带电粒子从b到c电势能减小 核心考点七: 带电体在匀强电场中的运动 预测题1.如图所示,在竖直平面内,光滑的绝缘细杆AC与半径为R的圆交于B、C两点,在圆心O处固定一正电荷,B为AC的中点,C位于圆周的最低点。 现有一质量为m、电荷量为-q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑。 已知重力加速度为g,A、C两点的竖直距离为3R,小球滑到B点时的速度大小为2 。 求: (1)小球滑至C点时的速度大小; (2)A、B两点间的电势差UAB。 预测题2.如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与光滑绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中。 一质量为m、带电量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小为E(E小于mg/q)。 (1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功。 (2)证明物块离开轨道落回水平面时的水平距离与场强大小E无关,且为一常量。 核心考点八: 带电粒子在电场中的类平抛运动 预测题1.如图所示,质子、氘核和α粒子都沿平行板电容器两板中线OO/方向垂直于电场线射入板间的匀强电场,射出后都打在同一个与OO/垂直的荧光屏上,使荧光屏上出现亮点.下列说法中正确的是() A.若它们射入电场时的速度相等,在荧光屏上将出现3个亮点 B.若它们射入电场时的质量与速度的乘积相等,在荧光屏上将只出现2个亮点 C.若它们射入电场时的动能相等,在荧光屏上将只出现1个亮点 D.若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的,在荧光屏上将只出现1个亮点 预测题2带有等量异种电荷的平行金属板M、N水平放置,两个电荷P和Q以相同的速率分别从极板M边缘和两板中间沿水平方向进入板间电场,恰好从极板N边缘射出电场,如图所示。 若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用,下列说法正确的是 A.两电荷的电荷量可能相等 B.两电荷在电场中运动的时间相等 C.两电荷在电场中运动的加速度相等 D.两电荷离开电场时的动能相等 核心考点九: 电路动态变化 【核心考点解读】对电路动态变化要按照从局部到全局再到局部的顺序进行分析。 电路中滑动变阻器滑动导致接入电路部分电阻增大(与电路中某一支路开关断开、某一元件断路相当),外电路中总电阻增大,电源输出电流减小,内阻不可忽略的电源路端电压增大;该滑动变阻器所在支路中电流减小,与其并联的支路中电流增大。 电路中滑动变阻器滑动导致接入电路部分电阻减小(与电路中某一支路开关闭合、某一元件短路相当),外电路中总电阻减小,电源输出电流增大,内阻不可忽略的电源路端电压减小;该滑动变阻器所在支路中电流增大,与其并联的支路中电流减小。 预测题1. 如图1所示的电路,电表均为理想电表,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向右移动时,下列说法正确的是: A.电流表读数变小,电压表读数变大 B.小灯泡L变暗 C.电源的总功率变小 D.电容器C上电荷量减小 预测题2.如图所示,当Rs的触头向右移动时,电压表V1和电压表V2的示数的变化量分别为△U1和△U2(均取绝对值)。 则下列说法中正确的是 A.△U1>△U2 B.△U1<△U2 C.电压表V1的示数变小 D.电压表V2的示数变小 核心考点十: 电功和电功率 【核心考点解读】电功W=UIt,电功率P=UI。 电源功率为EI。 电动机的输入功率为IU,电动机内部发热功率为I2R。 预测题1.如图所示,直流电动机线圈的电阻为R,电源内阻为r,当该电动机正常工作时,电源路端电压为U,通过电动机的电流为I,则() A.电动机内部发热功率为I2R B.电动机的机械功率为IU C.电源电动势为I(R+r) D.电源的输出功率为IU+I2R 预测题2.如图所示,现有甲、乙、丙三个电动势E相同而内阻r不同的电源.用这三个电源分别给定值电阻R供电,已知它们的阻值大小关系为R=r甲>r乙>r丙,则将R先后接在这三个电源上时的情况相比较,下列说法正确的是() A.接在甲电源上时,电源内阻消耗的功率最大 B.接在乙电源上时,电源的总功率最大 C.接在丙电源上时,电源的输出功率最大 D.接在甲电源上时,电源的输出功率最大 预测题3.如图所示,把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中,甲电路两端的电压为8V,乙电路两端的电压为16V。 调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光,此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2,两电路中消耗的总功率分别为 和 则下列关系中正确的是() A. < B. > C.P1>P2D.P1=P2 核心考点十一: 电路故障判断 【核心考点解读】电路故障的分析判断方法: 与出现断路故障并联的支路电流一定增大,小灯泡变亮,与出现断路故障串联的支路电流减小。 用电压表判断电路故障的方法: 用电压表测量电路中两点间的电压,若电压表有读数,说明这两点(电压表)与电源之间的连线是通路,断路故障点就在这两点之间;若电压表无读数,说明这两点(电压表)与电源之间的连线是断路,断路故障点就在这两点与电源的连线上。 逐渐缩小测量范围,不难找出断路故障点。 短路的表现为电流不为零而两点之间电压为零。 预测题1.如图所示电路,灯A、B都能正常发光,忽然灯A变亮,灯B变暗,如果电路中有一处出现断路故障,则出现断路故障的电路是() A.R1所在的支路 B.R2所在的支路 C.R3所在的支路 D.电源所在的电路 核心考点十二: 电路定律 【核心考点解读】电路定律主要有电流定义式、电阻定律、焦耳定律、欧姆定律、闭合电路欧姆定律等。 预测题1.在如图12所示的电路中,两平行正对金属板A、B水平放置,两板间的距离d=4.0cm。 电源电动势E=400V,内电阻r=20Ω,电阻R1=1980Ω。 闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球(可视为质点)从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间,小球恰好能到达A板。 若小球所带电荷量q=1.0×10-7C,质量m=2.0×10-4kg,不考虑空气阻力,忽略射入小球对电路的影响,取g=10m/s2。 求: (1)A、B两金属板间的电压的大小U; (2)滑动变阻器消耗的电功率P滑; (3)电源的效率η。 预测题2.如图所示电路,当变阻器的滑动片从一端滑到另一端的过程中两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图中的A、B两直线所示,不考虑电表对电路的影响, (1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U-I图象中的哪一条直线? (2)定值电阻R0、变阻器的总电阻分别为多少? (3)试求出电源的电动势和内电阻。 (4)变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中,变阻器消耗的最大电功率为多少? 核心考点十三: 安培力 【核心考点解读】磁场对电流的作用叫做安培力,安培力大小F=BILsinα,式中α是电流与磁场方向的夹角,L为导线的有效长度。 闭合通电线圈在匀强磁场中所受的安培力的矢量和为零。 两平行直导线通有同向电流时相互吸引,通有反向电流时相互排斥。 两平行通电直导线之间的作用力大小正比于电流大小。 对于放在磁场中的通电导线,分析受力时要考虑它受到的安培力。 若通电导线在安培力和其他力作用下处于平衡状态,则利用平衡条件列方程解之; 预测题1.如图2所示为电磁轨道炮的工作原理图。 待发射弹体与轨道保持良好接触,并可在两平行轨道之间无摩擦滑动。 电流从一条轨道流入,通过弹体流回另一条轨道。 轨道电流在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与电流强度I成正比。 弹体在安培力的作用下滑行L后离开轨道 A.弹体向左高速射出 B.I为原来2倍,弹体射出的速度也为原来2倍 C.弹体的质量为原来2倍,射出的速度也为原来2倍 D.L为原来4倍,弹体射出的速度为原来2倍 预测题2.如图所示,A、B、C是等边三角形的三个顶点,O是A、B连线的中点。 以O为坐标原点,A、B连线为x轴,连线为y轴,建立坐标系。 过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等、方向向里的电流。 则过O点的通电直导线所受安培力的方向为 A.沿y轴正方向 B.沿y轴负方向 C.沿x轴正方向 D.沿x轴负方向 预测题3.如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1T。 .位于纸面内的细直导线,长L=1m,通有I=1A的恒定电流。 .当导线与B1成60°夹角时,发现其受到的安培力为零。 .则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的可能值( ) A. TB. TC.1TD. T 预测题4.如图11甲所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源。 将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上,且与两轨道垂直。 已知轨道和导体棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略,通过导体棒的恒定电流大小为I,方向由a到b,图11乙为图甲沿a→b方向观察的平面图。 若重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止。 (1)请在图11乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图; (2)求出磁场对导体棒的安培力的大小; (3)如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向。 核心考点十五: 质谱仪 【核心考点解读】质谱仪是分析同位素的重要工具,带电粒子经过加速电场加速,经过速度选择器后垂直边界进入匀强磁场中做匀速圆周运动,根据带电粒子在匀强磁场中的运动半径和加速电场电压,可确定粒子的比荷。 预测题1、1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。 .若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图8所示,则下列相关说法中正确的是 A.该束带电粒子带负电 B.速度选择器的P1极板带正电 C.在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大 D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷q/m越小 预测题2.下图是质谱仪工作原理的示意图。 带电粒子a、b经电压U加速(在A点初速度为零)后,进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动,最后分别打在感光板S上的x1、x2处。 图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径,则 A.a的质量一定大于b的质量 B.a的电荷量一定大于b的电荷量 C.a运动的时间大于b运动的时间 D.a的比荷(qa/ma)大于b的比荷(qb/mb) 预测题3.如图19所示为一质谱仪的构造原理示意图,整个装置处于真空环境中,离子源N可释放出质量均为m、电荷量均为q(q>0)的离子。 离子的初速度很小,可忽略不计。 离子经S1、S2间电压为U的电场加速后,从狭缝S3进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场中,沿着半圆运动到照相底片上的P点处,测得P到S3的距离为x。 求: (1)离子经电压为U的电场加速后的速度v; (2)离子的荷质比(q/m) 预测题4.如题图所示为某种质谱仪的结构示意图。 其中加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心O1等距各点的电场强度大小相同,方向沿径向指向圆心O1。 磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行。 由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后,从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器,在静电分析器中,离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动,并从N点射出静电分析器。 而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界,又垂直于磁场方向射入磁分析器中,最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出,并进入收集器。 测量出Q点与圆心O2的距离为d。 (1)求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小; (2)求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向; (3)通过分析和必要的数学推导,请你说明如果离子的质量为2m,电荷量仍为q,其他条件不变,这个离子射出电场和射出磁场的位置是否变化。 核心考点三、回旋加速器 【核心考点解读】回旋加速器是加速带电粒子的装置,离子由加速器的中心附近进入加速器,经过回旋加速后从加速器的边缘出加速器,离子通过电场加速从电场中获得能量。 回旋加速器粒子运动周期与狭缝上所加交变电压的周期相等。 回旋加速器狭缝所加交变电压的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期,粒子回旋一周加速两次。 由 可知粒子加速后的最大动能Ekm= ,与加速电压无关。 预测题1.如图是医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个D形金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。 现分别加速氘核( )和氦核( )。 下列说法中正确的是() A.它们的最大速度相同 B.它们的最大动能相同 C.它们在D形盒中运动的周期相同 D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 预测题2.图甲是回旋加速器的原理示意图。 其核心部分是两个D型金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定),并分别与高频电源相连。 加速时某带电粒子的动能EK随时间t变化规律如下图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是() A.离子由加速器的中心附近进入加速器 B.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1 C.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大 D.D形盒中的高频电源电压越大,粒子获得的最大动能越大 核心考点四、显像管 【核心考点解读】显像管是电子枪发射电子,由电场加速,磁场偏转来达到扫描显示出图象的。 预测题1.显像管原理的示意图如图6所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。 .设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是 预测题2.电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。 电子束经过加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,磁场方向垂直于圆面。 不加磁场时,电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕上的中心M,加磁场后电子束偏转到P点外侧。 现要使电子束偏转回到P点,可行的办法是() A.增大加速电压B.增加偏转磁场的磁感应强度 C.将圆形磁场区域向屏幕靠近些D.将圆形磁场的半径增大些
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