1.試卷滿分 100分,考試時(shí)間60分鐘。
2、本考試分設(shè)試卷和答題紙。試卷包括五部分,每一部分可含有客觀題與主觀題。
3、答題前,務(wù)必在答題紙上填寫(xiě)考號(hào)、姓名、班級(jí)。
4.作答必須涂或?qū)懺诖痤}紙上.計(jì)算題需給出必要的圖示、文字說(shuō)明、公式演算等。
5、本卷客觀題分為單項(xiàng)選擇題和雙項(xiàng)選擇題。
材料一.靜電場(chǎng)
我們經(jīng)常聽(tīng)到電場(chǎng)、磁場(chǎng)等有關(guān)“場(chǎng)”的概念。但你有沒(méi)有想過(guò),“場(chǎng)”看不見(jiàn)摸不著,
它到底是什么?它是一種物質(zhì)嗎?現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為,場(chǎng)是比基本粒子更基本的物質(zhì)存在狀態(tài),
場(chǎng)可以分為基態(tài)和激發(fā)態(tài),而粒子實(shí)際上就是場(chǎng)的激發(fā)態(tài)。通俗來(lái)講,場(chǎng)就像一片平靜的
此時(shí)的大海就處于激發(fā)態(tài),而水花就相當(dāng)于基本粒子。
1.關(guān)于“場(chǎng)”,下列說(shuō)法不正確的是( )
A.場(chǎng)是看不見(jiàn)摸不著的物質(zhì),但我們可以用“場(chǎng)線”來(lái)形象化地描述它
B.靜止的電荷周圍的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)
C.麥克斯韋發(fā)表了電磁場(chǎng)理論,認(rèn)為一切電場(chǎng)都能產(chǎn)生磁場(chǎng)
D.現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為,基本粒子和場(chǎng)之間關(guān)系密切,有場(chǎng)才有基本粒子
2.某帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),涉及到的物理量靜電力,電場(chǎng)強(qiáng)度 ,電勢(shì),電勢(shì)能中,描述電場(chǎng)本身的物理量有 ,請(qǐng)用國(guó)際單位制基本單位表示電勢(shì)的單位1V=1
3.右圖中用 4V的電壓為2μF的平行板電容器充電,開(kāi)關(guān)S閉合后,由于兩板間距遠(yuǎn)小于板的大小,兩板之間的電場(chǎng)可以看成是 電場(chǎng)。放電后,換用一個(gè)3V的直流電源為該電容器充電,平行板上板帶電量為_(kāi)______C
4.小明根據(jù)“磁體對(duì)周圍小磁針有力的作用,且不需要接觸,這說(shuō)明磁體周圍存在磁場(chǎng)”類比得出:地球周圍存在引力場(chǎng)。用假想的線描述引力場(chǎng),如圖甲、乙、丙所示,其中最合理的是 圖。
答案:1.C;2.和;;3.勻強(qiáng),;4.甲
解析:1.只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng),故選C
表示電場(chǎng)力的性質(zhì),表示電場(chǎng)能的性質(zhì),利用
平行金屬板兩端加上電壓后中間可以近似看成勻強(qiáng)電場(chǎng),根據(jù)
類比電場(chǎng)強(qiáng)度定義式,可知引力場(chǎng)強(qiáng)度定義式為,可知R越大,場(chǎng)強(qiáng)越小
二.電池的研究與使用
電池是我們?nèi)粘I钪谐S玫碾娫?,?duì)于它的研究,可以使我們更多地了解電池的特性。
5.干電池可以作為電源,維持電路中穩(wěn)定的電流。關(guān)于某一根金屬導(dǎo)線中的電流,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電流是矢量,其方向與電子定向移動(dòng)的方向相反
B.電流越大,表示單位時(shí)間通過(guò)該導(dǎo)體橫截面的電荷量越多
C.電流與通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量成正比
D.電流與電子運(yùn)動(dòng)的平均速率成正比
6.電池的容量是衡量電池性能的重要指標(biāo)之一,即電池充滿電后全部放電的電荷量。某種可充電電池的部分參數(shù)如圖,由此可以估算這種電池的容量約為 mAh;一節(jié)電池以1.5V的電壓正常工作,能以最大放電電流連續(xù)工作 分鐘。
7.若用充電器給1節(jié)電池充電,若等效電路如圖所示。在充電開(kāi)始后的一段時(shí)間t內(nèi),充電器的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的,鋰電池的內(nèi)阻為r,則時(shí)間t內(nèi),鋰電池存儲(chǔ)的化學(xué)能為 ,充電器給鋰電池充電的效率為_(kāi)_______
用于電池作為電源,完成“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)原理圖如右圖所示.若通過(guò)圖中的電流傳感器電流方向向右,電容器處于 (1)(選填“充電”或“放電”)狀態(tài),電壓傳感器示數(shù) (2)(選填“增大”、“不變”或“減小”),電流傳感器示數(shù)(3)_____(選填“增大”“不變”或“減小”)
9.(雙項(xiàng)選擇題)將可充電電池作為電源連入如圖所示電路中,定值電阻R大于電源內(nèi)阻r。當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端向右滑動(dòng)后,理想電流表的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為,理想電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值為,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電壓表V的示數(shù)增大 B.電流表A2的示數(shù)變小
C.一定大于 D.與比值一定小于電源內(nèi)阻r
10.某同學(xué)用圖(a)裝置測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,電池組由兩節(jié)相同的鋰電池串聯(lián),定值電阻。
(1) 圖(a)中已連接了部分導(dǎo)線,滑動(dòng)變阻器的滑片置于一端,還需要在電路中用導(dǎo)線將電流表的負(fù)接線柱c和 相連,開(kāi)關(guān)上的e和 相連(均填涂下列選項(xiàng))。在完成上述導(dǎo)線連接后可以直接閉合開(kāi)關(guān)開(kāi)始測(cè)量,并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(2)根據(jù)該同學(xué)擬合的直線,可以求得一節(jié)鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E= V,內(nèi)阻r= Ω
答案:5.B;6.1850,37;7.,8.充電,增大,減小;9.ACD;10.(1)H,D;(2)1.35,1.4
解析:5.電流是標(biāo)量,A錯(cuò)誤,電流定義式,電流與Q和t無(wú)關(guān),C錯(cuò)誤;電流微觀表達(dá)式,除了和電子的定向移動(dòng)速率有關(guān),還和橫截面積,導(dǎo)體材料有關(guān),D錯(cuò)誤
6.為電能單位,又,根據(jù)
7.電路的總的輸入功率為,輸出功率為,效率為輸出功率與輸入功率(及總功率)的比值
8.電流傳感器電流向右,可知電容處于充電狀態(tài),根據(jù)可知,電壓傳感器示數(shù)增大,隨著充電過(guò)程,電容越趨于飽和狀態(tài),故電流逐漸減小
9.圖中定值電阻與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),電壓表測(cè)路端電壓,由于外電阻增大,故路端電壓增大,定值電阻的電流也增大,A對(duì),B錯(cuò),由于,C對(duì);由于外電阻增大,整個(gè)干路電流減小,可知,D正確,故選ACD
10.滑動(dòng)變阻器最大值接入,只能c接h,e接d,若c接d,e接h雖然變阻器滿足要求,但電壓表測(cè)導(dǎo)線實(shí)數(shù)為零,不符合題意;由于定值電阻為2歐姆,故電流中的最大電流不會(huì)超過(guò)1.5A,故橫坐標(biāo)的單位不是A,而電池內(nèi)阻為幾歐左右,故可知橫坐標(biāo)單位為0.1A,由于兩個(gè)電池串聯(lián),可知縱截距為2.7,故;
三.電磁感應(yīng) 電磁波
電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)在科學(xué)上和技術(shù)上都具有劃時(shí)代的意義,由此人們發(fā)明了發(fā)電機(jī)、
變壓器等。而電磁波的利用,更是使人們進(jìn)入了信息化時(shí)代。
11.如圖1為法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)示意圖。當(dāng)電鍵閉合瞬間,通過(guò)靈敏電流計(jì)的電流方向?yàn)開(kāi)_(填“D到C”或“C到D”)。
12.如圖2所示,匝數(shù)n=100,邊長(zhǎng)L=0.1m的正方形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),讓線框繞垂直磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖3 所示。在和時(shí),線框中感應(yīng)電流的方向 (填“相同”或“相反”);線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為_(kāi)_______V
LC電路在電容器充電過(guò)程中,電容器的電容_____,線圈中的磁場(chǎng)能 (選填“不變”、“增加”或“減小”)。
答案:11.D到C;12.相反,;13.不變,減小
解析:11.開(kāi)關(guān)S閉合后,鐵芯產(chǎn)生順時(shí)針磁場(chǎng),線圈B相當(dāng)于感應(yīng)線圈,根據(jù)楞次定律可知,產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場(chǎng),根據(jù)右手定則可知,靈敏電流計(jì)的方向?yàn)镈到C;
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定義式可知,在和時(shí)斜率互為相反數(shù),故感應(yīng)電壓方向相反,對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流也相反,由圖可知在,磁通量的瞬時(shí)表達(dá)式為,根據(jù)法拉第感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定義式,對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)可得線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為;
(另解:如果導(dǎo)數(shù)還沒(méi)有學(xué)到,可用,根據(jù)圖3初始斜率最大且為正向,可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正向最大,或從圖3看出,垂直中性面開(kāi)始運(yùn)動(dòng),故可知)
13.充放電時(shí),電容不變,充電過(guò)程中,線圈的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電容的電場(chǎng)能,故線圈的磁場(chǎng)能減小
四.磁偏轉(zhuǎn)的應(yīng)用
磁偏轉(zhuǎn)廣泛應(yīng)用于粒子物理研究和粒子加速器中。在粒子物理研究中,磁偏轉(zhuǎn)常用于實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量粒子的電荷量、質(zhì)量、自旋等性質(zhì)。在粒子加速器中,磁偏轉(zhuǎn)則是常見(jiàn)的加速和聚焦方法。通過(guò)施加磁場(chǎng),可以將粒子束偏轉(zhuǎn)到我們所需的軌道上。同時(shí),通過(guò)調(diào)整磁場(chǎng)的強(qiáng)度和分布,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子束的聚焦和分離。
14.(雙項(xiàng)選擇題)由中國(guó)提供永磁體的阿爾法磁譜儀的原理如圖所示,其主要使命是探索宇宙中的反物質(zhì),所謂反物質(zhì),即質(zhì)量與正粒子相同,帶電量與正粒子相等但符號(hào)相反。假如使一束質(zhì)子(氫原子核)、反質(zhì)子、粒子(氦原子核He)、反粒子組成的射線,以相同速度大小通過(guò)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中形成四條徑跡,則( )
A.1和2是反粒子徑跡 B.3和4是反粒子徑跡
C.2為反質(zhì)子徑跡 D.4為粒子徑跡
15.洛倫茲力演示儀的實(shí)物圖和原理圖分別如下圖(a)、圖(b)所示。電子束從電子槍向右水平射出,使玻璃泡中的稀薄氣體發(fā)光,從而顯示電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。調(diào)節(jié)加速極電壓可改變電子速度大小,調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈電流可改變磁感應(yīng)強(qiáng)度,某次實(shí)驗(yàn),觀察到電子束打在圖(b) 中的P點(diǎn),則兩個(gè)勵(lì)磁線圈中的電流均為_(kāi)___方向,若要看到完整的圓周運(yùn)動(dòng),則可以 (選填“增大”或“減小”)加速極電壓。
16.如圖所示,真空區(qū)域有寬度為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于紙面向里,MN、PQ是磁場(chǎng)的邊界,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)沿著與MN夾角為θ=30°的方向垂直射入磁場(chǎng)中,剛好垂直于 PQ邊界射出,并沿半徑方向垂直進(jìn)入圓形磁場(chǎng),磁場(chǎng)半徑為L(zhǎng),方向垂直紙面向外,離開(kāi)圓形磁場(chǎng)時(shí)速度方向與水平方向夾角為60°。
求:(1)粒子射入磁場(chǎng)的速度大小;
(2)粒子在矩形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(3) 圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度
答案:14.AD;15.逆時(shí)針,減??;16.(1);(2);(3)
解析:14.反物質(zhì)與原物質(zhì)電性相反,根據(jù)左手定則可以判斷1和2為反粒子的軌跡;根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知:,可知粒子的比荷大,故半徑大,選AD
15.根據(jù)電子移動(dòng)軌跡可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲猓鶕?jù)右手定則可知,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍軌蚩吹酵暾膱A周運(yùn)動(dòng),需要減小半徑,根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知:,可知需要減小速度,即需要減小加速電壓
16.解題思路:“找圓心,求半徑”,如圖所示
由圖可知:,根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知:,可知物體的速度為
粒子在圓形磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的圓心角為,故運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
由圖可知,根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知:
五.磁力緩降的奧秘
2017年6月20日,高475米的武漢綠地中心高樓旁的公寓樓外墻上,試驗(yàn)人員利用依附于建筑外墻的逃生軌道,從高處以較慢的速度下降,并安全抵達(dá)地面,標(biāo)志著中建三局工程技術(shù)研究院歷時(shí)兩年研發(fā)的磁力緩降高樓安全逃生裝置試驗(yàn)成功。
我們可以將下降過(guò)程進(jìn)行如下建模:一根足夠長(zhǎng)的空心銅管豎直放置,使一枚直徑略小于銅管內(nèi)徑,質(zhì)量為M的圓柱形強(qiáng)磁鐵從管內(nèi)某處由靜止開(kāi)始下落,如圖2所示。已知重力加速度g,強(qiáng)磁鐵在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),不與內(nèi)壁摩擦,不計(jì)空氣阻力。
(1) 結(jié)合楞次定律進(jìn)行分析,并說(shuō)明強(qiáng)磁鐵開(kāi)始下落一小段距離的加速度a方向:________;以及a和g的大小關(guān)系a___g;
(2)實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)測(cè)得強(qiáng)磁鐵在銅管中下落的最大速度為;設(shè)強(qiáng)磁鐵從靜止開(kāi)始下落時(shí)t=0,其下落過(guò)程中,速度大小v隨時(shí)間 t變化的關(guān)系圖線是如圖( )
18.該裝置原理可等效為:間距L=0.5m的兩根豎直導(dǎo)軌上部連通,人和磁鐵固定在一起沿導(dǎo)軌共同下滑,磁鐵產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。人和磁鐵所經(jīng)位置處,可等效為有一固定導(dǎo)體棒cd與導(dǎo)軌相連,整個(gè)裝置總電阻始終為R,如圖3所示。
(1)在某次逃生試驗(yàn)中,質(zhì)量的測(cè)試者利用該裝置以的速度勻速下降,已知與人一起下滑部分裝置的質(zhì)量m=20kg,本次試驗(yàn)過(guò)程中忽略摩擦。判斷導(dǎo)體棒 cd 中電流的方向;總電阻R多大
(2)如要使一個(gè)質(zhì)量的測(cè)試者利用該裝置以的速度勻速下滑,其摩擦力f多大?
(3)保持第(2)問(wèn)中的摩擦力不變,讓質(zhì)量測(cè)試者從靜止開(kāi)始下滑,測(cè)試者的加速度將會(huì)如何變化?當(dāng)其速度為時(shí),加速度a多大?要想在隨后一小段時(shí)間內(nèi)保持加速度不變,則必需調(diào)控摩擦力,請(qǐng)寫(xiě)出摩擦力大小
答案:17.(1)豎直向下,a

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