近幾年高考對實驗的考查，多以一大一小的形式，其中第一小題為常規(guī)實驗題，側(cè)重考查基本實驗儀器的讀數(shù)或常規(guī)型實驗。第二小題側(cè)重對學(xué)生實驗遷移能力的考查，常以設(shè)計型實驗來體現(xiàn)，主要為電學(xué)實驗，也有力學(xué)實驗。在解答實驗題時，要堅持2個原則，做到細(xì)心審題、熟練題型、活學(xué)活用原理、巧妙結(jié)合數(shù)形。


原則(一)　審題做到“一明、二看、三提取”
一明——明確考查意圖
現(xiàn)在的物理實驗題涉及力學(xué)、電(場、路)磁(場、感)學(xué)等知識。盡管題目千變?nèi)f化，但通過仔細(xì)審題，都能直接地判斷出命題者想要考查的知識點和意圖。
二看——看清實驗題圖
實驗題一般配有相應(yīng)的示意圖、實物圖，目的是告知實驗儀器(或部分)及其組裝情況，讓考生探究考查意圖。認(rèn)識這些器材在實驗中所起的作用，便能初步勾畫實驗過程。
三提取——提取解題信息
試題總是提供諸多信息再現(xiàn)實驗情景，因此，解答時必須捕捉并提取有價值的信息，使問題迎刃而解。一般需要關(guān)注如下信息：
(1)新的概念、規(guī)律、公式
一些新穎的非學(xué)生實驗題、陌生的新知識(概念公式)應(yīng)用題、新規(guī)律驗證題，都會為我們提供信息。要在閱讀理解的基礎(chǔ)上提取有用信息為解題服務(wù)。
(2)新的表格數(shù)據(jù)
通過解讀表格，了解實驗測量的物理量，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，判斷相關(guān)物理量之間的關(guān)系，如正比例、反比例關(guān)系，平方、開方關(guān)系，或者是倒數(shù)關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)描點作圖可以直觀反映實驗的某種規(guī)律。
(3)新的物理圖像
實驗題本身提供物理圖像，但這些圖像平時沒有接觸過，關(guān)鍵要明確圖像的物理意義，才能正確分析實驗問題。
[典例]　(2018·鷹潭模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組用圖甲所示的裝置探究加速度與合力的關(guān)系。裝置中的鋁箱下端連接紙帶，砂桶中可放置砂以改變鋁箱所受的外力大小，鋁箱向上運動的加速度a可由打點計時器和紙帶測出。現(xiàn)保持鋁箱總質(zhì)量m不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量進行多次實驗，得到多組a、F值(F為力傳感器的示數(shù)，等于懸掛輕質(zhì)滑輪的輕繩中的拉力)。

(1)某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了圖乙所示a-F關(guān)系圖像，則由該圖像可得鋁箱總質(zhì)量m＝________kg，重力加速度g＝________m/s2(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。
(2)當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時，圖線________(填選項前的字母)。
A．偏向縱軸　　　　　　　 B．偏向橫軸
C．斜率逐漸減小 D．斜率不變
[細(xì)心審題]

[解析]　(1)受力分析，對鋁箱應(yīng)有FT－mg＝ma，對滑輪應(yīng)有F＝2FT，聯(lián)立可解得a＝F－g，可知題圖乙中圖線的斜率k＝＝，解得m＝0.25 kg，縱軸截距－g＝－9.8，解得g＝9.8 m/s2。
(2)圖線的斜率k＝與砂桶和砂的總質(zhì)量無關(guān)，故選D。
[答案]　(1)0.25　9.8　(2)D
原則(二)　針對題型定策略
題型1　基本儀器型——“細(xì)”微之處見高低
刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、打點計時器、電流表、電壓表、多用電表都是基本儀器，要熟練掌握它們的使用方法、操作規(guī)程和讀數(shù)規(guī)則，在高考前要進行系統(tǒng)的實際測量和讀數(shù)練習(xí)，特別是游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、電學(xué)實驗儀器的讀數(shù)。此類試題難度不大，要防止在讀數(shù)的估讀、結(jié)果的有效數(shù)字和單位上出錯。
[例1]　(1)圖甲中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為________mm，圖乙中螺旋測微器的讀數(shù)為________mm。

(2)某同學(xué)用多用電表的歐姆擋來測量一電壓表的內(nèi)阻，如圖丙所示。先將選擇開關(guān)旋至倍率“×10”擋，紅、黑表筆短接調(diào)零后進行測量，紅表筆應(yīng)接電壓表的________(填“＋”或“－”)接線柱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)歐姆表指針偏角太小，則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至________(填“×1”或“×100”)擋并________________________，最終測量結(jié)果如圖丁所示，則電壓表的電阻為________Ω。

[解析]　(1)由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則：主尺上的整毫米數(shù)＋精確度×對齊格數(shù)(不估讀)，可知游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為49 mm＋0.1 mm×8＝49.8 mm；由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則：固定刻度上的毫米數(shù)(要注意半毫米線)＋0.01 mm×對齊刻度(一定要估讀)，可知螺旋測微器的讀數(shù)為0.5 mm＋0.01 mm×38.0＝0.880 mm。
(2)多用電表使用時要注意電流是“紅進黑出”，電壓表中電流是從正接線柱流入的，所以多用電表的紅表筆應(yīng)接電壓表的“－”接線柱，歐姆表指針偏角太小，說明所測電阻阻值較大，應(yīng)換用“×100”擋進行測量，并且重新進行歐姆調(diào)零，讀數(shù)結(jié)果為30×100 Ω＝3 000 Ω。
［反思領(lǐng)悟］
[答案]　(1)49.8　0.880　(2)－　×100　重新進行歐姆調(diào)零　3 000

本題易出錯的地方有：①游標(biāo)卡尺讀數(shù)時不注意單位；不從游標(biāo)尺上的“0”刻度線開始讀；對齊格數(shù)估讀了一位。②螺旋測微器讀數(shù)時不注意固定刻度上的半毫米線；結(jié)果中舍棄了末位“0”。③不注意電壓表中電流的流向。④不能根據(jù)指針偏角情況更換倍率擋位；更換擋位后直接測量而不進行歐姆調(diào)零。

題型2　常規(guī)實驗型——“實”踐出真知
常規(guī)實驗題主要考查教材中基本實驗的實驗原理、器材的選擇、實驗的操作、數(shù)據(jù)的處理和誤差分析。復(fù)習(xí)時要從領(lǐng)會實驗原理出發(fā)，全方位理解和掌握實驗器材、實驗操作、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)的處理、誤差分析和電學(xué)實驗實物圖的連接、電路圖的設(shè)計等，對每一個實驗都應(yīng)做到心中有數(shù)。
[例2]　要描繪一個標(biāo)有“3 V　0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，要求小燈泡兩端的電壓由零逐漸增加到3 V，并便于操作。已選用的器材有：直流電源(電壓為4 V)；電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.5 Ω)；電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)；開關(guān)一個、導(dǎo)線若干。
(1)實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選________(填字母代號)。
A．滑動變阻器(最大阻值10 Ω，額定電流1 A)
B．滑動變阻器(最大阻值1 kΩ，額定電流0.3 A)
(2)圖甲為某同學(xué)在實驗過程中完成的部分電路連接的情況，請完成其余部分線路的連接。(用筆畫線代替導(dǎo)線)

(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。由曲線可知小燈泡的電阻隨電壓的增大而________(填“增大”“不變”或“減小”)。

(4)如果某次實驗測得小燈泡兩端所加電壓如圖丙所示，請結(jié)合圖線算出此時小燈泡的電阻是________Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
(5)根據(jù)實驗得到的小燈泡伏安特性曲線，下列分析正確的是________。
A．測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏小，主要是由電壓表內(nèi)阻引起的
B．測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏小，主要是由電流表內(nèi)阻引起的
C．測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏大，主要是由電壓表內(nèi)阻引起的
D．測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏大，主要是由電流表內(nèi)阻引起的
[解析]　(1)由于電路需采用分壓接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇A。
(2)描繪小燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，小燈泡正常發(fā)光時的電阻為R＝＝ Ω＝15 Ω。電流表內(nèi)阻約為0.5 Ω，電壓表內(nèi)阻約為3 kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，實物電路圖如圖所示。

(3)由題圖乙圖像可知，隨著電壓增大，通過燈泡的電流增大，電壓與電流的比值增大，小燈泡電阻增大。
(4)電壓表量程為3 V，題圖丙所示電壓表分度值為0.1 V，則其示數(shù)為2.30 V，由題圖乙所示圖像可知，2.30 V對應(yīng)的電流為0.2 A，此時小燈泡電阻R＝＝ Ω≈12 Ω。
(5)電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，所測電流I偏大，測得小燈泡正常發(fā)光的功率P＝UI偏大，故C對。
［反思領(lǐng)悟］
[答案]　(1)A　(2)見解析圖　(3)增大　(4)12　(5)C

本題以描繪小燈泡的伏安特性曲線為載體考查實驗器材選取、實物圖連線的能力，以及讀圖能力、實驗數(shù)據(jù)的處理能力等，要求考生對常規(guī)實驗應(yīng)熟記于心。本題中要注意“電壓由零逐漸增加到3 V”，且本題對小燈泡的功率進行了分析。

題型3　創(chuàng)新實驗型——“活”用原理妙遷移
創(chuàng)新實驗題要求考生能將教材中的學(xué)生實驗和演示實驗的實驗原理、方法進行遷移和應(yīng)用，試題新穎、能力要求高。如力學(xué)中與紙帶相關(guān)的實驗、電學(xué)中電路的設(shè)計、計算形式的實驗題等都可能考查學(xué)生運用已學(xué)過的實驗方法、原理處理新情境實驗題的能力，做題時一定要審清題意，明確實驗?zāi)康?，?lián)想和遷移應(yīng)用相關(guān)實驗原理。
[例3]　某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示裝置來測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋饕僮鬟^程如下：

①安裝實驗器材，調(diào)節(jié)試管夾(小鐵球)、光電門和紙杯在同一豎直線上；
②打開試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計時器記錄小鐵球在兩個光電門間的運動時間t，并用刻度尺(圖甲中未畫出)測量出兩個光電門之間的高度差h，計算出小鐵球通過兩個光電門間的平均速度v；
③保持光電門1的位置不變，改變光電門2的位置，重復(fù)②的操作。測出多組數(shù)據(jù)，計算出對應(yīng)的平均速度v；
④畫出v -t圖像。
請根據(jù)實驗，回答下列問題：
(1)設(shè)小鐵球到達光電門1時的速度為v0，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。則小鐵球通過兩光電門間的平均速度v的表達式為________________(用v0、g和t表示)。


(2)實驗測得的數(shù)據(jù)如表所示：
實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
6
h/cm
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
t/s
0.069
0.119
0.159
0.195
0.226
0.255
v/(m·s－1)
1.45
1.68
1.89
2.05
2.21
2.35
請在如圖乙所示的坐標(biāo)紙上畫出v -t圖像。
(3)根據(jù)v -t圖像，可以求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝______m/s2，試管夾到光電門1的距離約為______cm(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。
[解析]　(1)因為h＝v0t＋gt2，所以v＝＝v0＋gt。
(2)在坐標(biāo)紙上描點，用一條直線將這些點連接起來，使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點均勻分布于直線兩側(cè)。如圖所示：

(3)從(2)中可求出v -t圖像的斜率k≈4.81 m/s2，縱軸截距為1.10 m/s，即v0＝1.10 m/s，解得g＝2k≈9.6 m/s2，由v02＝2gh，得h＝≈0.063 m＝6.3 cm。
［反思領(lǐng)悟］
[答案]　(1)v＝v0＋gt　(2)見解析圖 (3)9.6(9.5～9.9均可)　6.3(6.0～6.4均可)

本實驗的創(chuàng)新之處在于數(shù)據(jù)信息的獲取方式，利用光電門及光電計時器使數(shù)據(jù)的獲取更便捷。理解用實驗裝置測重力加速度的原理，并在不同的實驗背景下靈活應(yīng)用是解題的關(guān)鍵。

題型4　數(shù)形結(jié)合型——“巧”變公式找函數(shù)
高考物理考查學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的能力，在實驗中體現(xiàn)在實驗數(shù)據(jù)的處理上，通常利用相關(guān)實驗的原理公式進行巧妙變形，變成和圖像信息一致的函數(shù)形式，根據(jù)圖像的斜率、截距結(jié)合函數(shù)關(guān)系式得出所需的數(shù)據(jù)。
[例4]　一物理興趣小組想通過實驗探究某熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系。實驗中使用了如下器材：
［反思領(lǐng)悟］
A．熱敏電阻
B．學(xué)生電源(通過調(diào)節(jié)可輸出0～12 V的電壓)
C．電流表A(0～0.6 A，內(nèi)阻約1 Ω)
D．電壓表V(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)
E．溫控箱(能顯示溫度并可調(diào)溫度)
F．開關(guān)S，導(dǎo)線若干
G．滑動變阻器R(最大阻值為10 Ω，額定電流為2 A)
完成下列問題：
(1)實驗中要用伏安法測量熱敏電阻在不同溫度下的阻值，他們設(shè)計了如圖甲所示的電路原理圖，據(jù)圖甲完成圖乙中的實物連線。

(2)實驗中改變溫控箱的溫度，分別測出了熱敏電阻在不同溫度下的阻值，得到了如圖丙所示的R-t圖像。根據(jù)所給的R-t圖像可以看出，該熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式是R＝____________。當(dāng)溫控箱中的溫度達到600 ℃時，熱敏電阻的阻值為R＝________Ω(保留三位有效數(shù)字)。

[解析]　(1)實物連線圖如圖所示。

(2)由題圖丙可知，該熱敏電阻的阻值與溫度呈線性關(guān)系，為求直線的斜率，可在直線上找兩個距離較遠(yuǎn)的點，如(0,7.5)、(300,17.5)，直線的斜率為k＝＝，所以該熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式是R＝7.5＋t。當(dāng)溫控箱中的溫度達到600 ℃時，熱敏電阻的阻值為R＝Ω＝27.5 Ω。
［反思領(lǐng)悟］

[答案]　(1)見解析圖　(2)7.5＋t　27.5
　
數(shù)形結(jié)合法是指將圖像與函數(shù)相結(jié)合，并將重點數(shù)學(xué)公式變形，最后求得目標(biāo)關(guān)系式，如本題中根據(jù)圖像的形狀可得出對應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)類型是一次函數(shù)，利用圖像求出斜率和截距，從而得出熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式R＝7.5＋t。

[專題強訓(xùn)提能]
1．讀出如圖所示的游標(biāo)卡尺(50分度)與螺旋測微器、電流表、電壓表、歐姆表(×10倍率)的讀數(shù)。



(1)________mm；(2)________mm；(3)________A；(4)________V；(5)________Ω。
答案：(1)42.20　(2)2.987(2.986～2.988均可) (3)0.34　(4)2.22(2.20～2.23均可)　(5)160
［反思領(lǐng)悟］
2．某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N＝5個，每個質(zhì)量均為0.010 kg。實驗步驟如下：

(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。
(2)將n(依次取n＝1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s-t圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。
(3)對應(yīng)于不同的n的a值如表所示。n＝2時的s-t圖像如圖(b)所示；由圖(b)求出此時小車的加速度(保留兩位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入表中。
n
1
2
3
4
5
a/(m·s－2)
0.20

0.58
0.78
1.00

(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a-n圖像。從圖像可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比。

(5)利用a-n圖像求得小車(空載)的質(zhì)量為________kg(保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)。

(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是________(填入正確選項前的標(biāo)號)。
A．a(chǎn)-n圖線不再是直線
B．a(chǎn)-n圖線仍是直線，但該直線不過原點
C．a(chǎn)-n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大
解析：(3)根據(jù)題圖(b)可知，當(dāng)t＝2.00 s時，位移s＝0.78 m，由s＝at2，得加速度a＝
＝0.39 m/s2。
(4)描點及圖像如圖所示。

(5)由(4)圖像求得斜率k＝0.20 m/s2。由牛頓第二定律得nm0g＝(m＋Nm0)a，整理得
a＝n，即k＝，代入數(shù)據(jù)得m＝0.44 kg。
(6)若保持木板水平，則所掛鉤碼總重力與小車所受摩擦力的合力提供加速度，即
nm0g－μ[m＋(N－n)m0]g＝(m＋Nm0)a，整理得a＝n－μg，可見a-n圖線仍是直線，但不過原點，且斜率變大，選項B、C正確。
答案：(3)0.39　(4)見解析圖　(5)0.44　(6)BC
3．(2018·哈爾濱模擬)如圖所示為彈簧彈射裝置，在內(nèi)壁光滑、水平固定的金屬管中放有輕彈簧，在其兩端各放置一個金屬小球1和2(兩球直徑略小于管徑且與彈簧不拴接)，壓縮彈簧并鎖定?，F(xiàn)解除鎖定，則兩個小球同時沿同一直線向相反方向彈射。按下述步驟進行實驗：
①用天平測出兩球質(zhì)量分別為m1、m2；
②用刻度尺測出兩管口離地面的高度均為h；
③解除彈簧鎖定彈出兩球，記錄兩球在水平地面上的落點P、Q。
回答下列問題：
(1)要測定彈射裝置在彈射時所具有的彈性勢能，還需測量的物理量有________。(已知重力加速度g)
A．彈簧的壓縮量Δx
B．兩球落點P、Q到對應(yīng)管口M、N的水平距離x1、x2
C．小球直徑
D．兩球從管口彈出到落地的時間t1、t2
(2)根據(jù)測量結(jié)果，可得彈性勢能的表達式為Ep＝____________________________。
(3)由上述所測得的物理量來表示，如果滿足關(guān)系式____________，那么說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。
解析：(1)彈簧的彈性勢能等于兩球剛被彈出時得到的動能之和，要求解動能必須知道兩球彈射的初速度v0，由平拋運動規(guī)律，可知v0＝，故還需要測出兩球落點P、Q到對應(yīng)管口M、N的水平距離x1、x2，B正確。
(2)小球剛被彈簧彈出時的動能為Ek＝mv02＝m2＝；故彈簧彈性勢能的表達式為Ep＝m1v12＋m2v22＝＋。
(3)由測得的物理量來表示，如果滿足關(guān)系式m1v1＝m2v2，即m1x1＝m2x2，那么說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。
答案：(1)B　(2)＋　(3)m1x1＝m2x2
4．利用如圖甲所示的裝置可以完成力學(xué)中的許多實驗。

(1)以下說法中正確的是________。
A．用此裝置研究勻變速直線運動時，必須設(shè)法消除小車和木板間摩擦阻力的影響
B．用此裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，每次改變砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量之后，需要重新平衡摩擦力
C．用此裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，為保證拉力近似等于沙桶(含沙)所受的重力，必須滿足沙桶(含沙)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
D．用此裝置探究做功和速度變化的關(guān)系時，必須調(diào)節(jié)滑輪高度使連接小車的細(xì)線與木板平行
(2)某同學(xué)在進行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，經(jīng)歷了以下過程：
a．在實驗準(zhǔn)備過程中，該同學(xué)決定使用電火花計時器，該打點計時器對電源的要求是________。
A．交流220 V　　　　　　　 B．直流220 V
C．交流4～6 V D．直流4～6 V
b．該同學(xué)欲通過如圖乙所示裝置打出的紙帶來判斷是否已經(jīng)平衡摩擦力。根據(jù)紙帶(如圖丙所示)的點跡可以判斷：為進一步平衡摩擦力，圖中的墊塊應(yīng)向________(選填“左”或“右”)移一些。

c．在利用此裝置做實驗時(已知電源頻率為50 Hz)，實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖丁所示。從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。則打下計數(shù)點3時小車的瞬時速度大小為________m/s，小車的加速度大小為________m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

解析：(1)用此裝置研究勻變速直線運動時，由于摩擦阻力是恒力，不必設(shè)法消除小車和木板間摩擦阻力的影響，選項A錯誤；用此裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，每次改變砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量之后，不需要重新平衡摩擦力，選項B錯誤；用此裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，為保證拉力近似等于沙桶(含沙)所受的重力，必須滿足沙桶(含沙)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，選項C正確；用此裝置探究做功和速度變化的關(guān)系時，必須調(diào)節(jié)滑輪高度使連接小車的細(xì)線與木板平行，選項D正確。
(2)a.電火花計時器使用的是220 V的交流電。b.根據(jù)紙帶的點跡可以判斷小車做加速直線運動，需要進一步平衡摩擦力，圖中墊塊應(yīng)向左移一些。c.打下計數(shù)點3時小車的瞬時速度大小為v3＝×10－2 m/s≈0.38 m/s。由逐差法可知小車的加速度大小為a＝×10－2 m/s2≈0.16 m/s2。
答案：(1)CD　(2)a.A b．左　c．0.38　0.16



5.隨著力傳感器的測量精度的提高，不用“扭秤”而進行實驗研究點電荷間的相互作用力(庫侖力)成為可能。如圖所示是某科技實驗小組設(shè)計的研究庫侖力的裝置，在抽成真空的玻璃容器A內(nèi)，M、N為完全相同的金屬小球(帶電后可視為點電荷)，用絕緣支柱固定帶電小球M，用可調(diào)絲線懸掛原來不帶電的小球N，調(diào)控小球N的位置，通過等距離的背景刻度線0、1、2、3、4可準(zhǔn)確確定小球M、N間的距離，相鄰刻度線間距離均為d，通過固定在容器頂部并與絲線上端相連的高靈敏度拉力傳感器B可以顯示絲線上的拉力，控制放電桿可以讓帶電小球完全
放電。
實驗小組完成了以下操作：
①在小球N不帶電時讀出傳感器示數(shù)F0；
②讓小球N與小球M接觸后，調(diào)整小球N到位置1，讀出并記錄傳感器示數(shù)F1；
③繼續(xù)調(diào)整小球N分別到位置2、3、4，依次讀出并記錄傳感器示數(shù)F2、F3、F4；
④用放電桿使小球N完全放電，再讓小球N與小球M接觸后，放回到位置1，讀出并記錄傳感器示數(shù)F5；
⑤重復(fù)④的操作，依次讀出并記錄傳感器示數(shù)F6、F7。
(1)對于上述操作，下列判斷正確的是________。
A．根據(jù)②的操作，可求出小球N在不同情況下所受的庫侖力
B．根據(jù)①②③的操作，可研究庫侖力跟點電荷距離間的關(guān)系
C．根據(jù)②④⑤的操作，可研究庫侖力跟小球帶電荷量間的關(guān)系
D．要測定靜電力常量k，還須準(zhǔn)確測出小球M的帶電荷量
(2)小球N第一次與小球M接觸后調(diào)整小球N到位置1，此時小球M、N間的庫侖力大小為________。
(3)實驗中使用兩個完全相同的金屬小球，其作用是_______________________________
______________________________________________________________________________。
解析：(1)當(dāng)小球N與小球M接觸帶電后，M、N間產(chǎn)生庫侖斥力，小球N受到重力mg＝F0、絲線拉力F1及庫侖力FC1三個力，故庫侖力FC1＝F0－F1，需要①②及后續(xù)操作共同確定不同情況下所受的庫侖力，A選項錯誤；②③操作保持M、N所帶電荷量不變，因此結(jié)合①可研究庫侖力跟點電荷距離間的關(guān)系，B選項正確；操作④⑤保持小球間距離不變，每次小球N放電后再與小球M接觸，由于兩球完全相同，使小球所帶電荷量依次減小到前次的，要研究的是庫侖力跟小球所帶電荷量間的關(guān)系，需要①②④⑤四步的操作共同完成，C選項錯誤；由庫侖定律可知，要測定靜電力常量，必須準(zhǔn)確測定小球M的帶電荷量，D選項正確。
(2)根據(jù)(1)可知FC1＝F0－F1。
(3)根據(jù)(1)可知，實驗中使用兩個完全相同的金屬小球，是為了使小球N與帶電小球M接觸時將小球M所帶的電荷量平分。
答案：(1)BD　(2)F0－F1　(3)使小球N與帶電小球M接觸時將小球M所帶的電荷量
平分
6.(2019屆高三·濰坊模擬)如圖甲所示，虛線框內(nèi)是由表頭G改裝成的一個電流表和一個電壓表的電路，其中接a、b時為電流表，接a、c時為電壓表。已知表頭的滿偏電流為2 mA，內(nèi)阻阻值范圍為180～200 Ω，定值電阻R1＝50 Ω，R2＝1 460 Ω。為確定改裝后電流表和電壓表的量程，實驗小組將a、b兩個接線柱接入如圖甲所示的電路中，來測量表頭G的內(nèi)阻。
(1)實驗室里，電流表A和滑動變阻器R均有兩種規(guī)格：
電流表：a.0～10 mA　　 B．0～600 mA
滑動變阻器：a.0～20 Ω B．0～1 000 Ω
則電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________(選填字母代號)。
(2)將選擇的器材接入電路：
①依照電路圖甲，畫出連線，補充完整實物圖乙；

②閉合S，以I1表示電流表A的示數(shù)，I2表示表頭G的示數(shù)，多次調(diào)整滑動變阻器，測量多組I1、I2數(shù)據(jù)(單位均為mA)，某同學(xué)以I1為縱軸，I2為橫軸，畫出I1-I2圖線為一條過原點的傾斜直線，該同學(xué)求出了圖線的斜率k＝5，則表頭內(nèi)阻Rg＝________Ω，由表頭G改裝后的電流表量程為________mA，電壓表量程為________V。
解析：(1)表頭滿偏時流過R1的電流為：≈8 mA，則改裝后的電流表量程約為I＝
8 mA＋2 mA＝10 mA，則電流表選a；滑動變阻器為分壓接法，則應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器，則選a。




(2)①根據(jù)電路圖連接實物圖如圖所示。

②由I1＝I2＋IR1，I1＝5I2，可得IR1＝4I2，又I2Rg＝IR1R1，代入數(shù)據(jù)得Rg＝200 Ω，電流表的量程為I＝5Ig＝10 mA，電壓表的量程為U＝IgRg＋IR2＝15 V。
答案：(1)a　a　(2)①見解析圖?、?00　10　15
7．(2018·六安模擬)某課外小組在參觀工廠時，看到一丟棄的電池，同學(xué)們想用物理上學(xué)到的知識來測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，已知這個電池的電動勢約為11～13 V，內(nèi)阻小于3 Ω，由于電壓表量程只有3 V，需要將這只電壓表通過連接一固定電阻(用電阻箱代替)，改裝為量程為15 V的電壓表，然后再用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻，以下是他們的實驗操作過程：
(1)把電壓表量程擴大，實驗電路圖如圖甲所示，實驗步驟如下，完成填空：
第一步：按電路圖連接實物；
第二步：把滑動變阻器滑片移到最右端，把電阻箱阻值調(diào)到零；
第三步：閉合開關(guān)，把滑動變阻器滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使電壓表讀數(shù)為3 V；
第四步：把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為________V；
第五步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，撤去其他線路，即得量程為15 V的電壓表。
(2)實驗可供選擇的器材有：
A．電壓表(量程為3 V，內(nèi)阻約為2 kΩ)
B．電流表(量程為3 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω)
C．電阻箱(阻值范圍0～9 999 Ω)
D．電阻箱(阻值范圍0～999 Ω)
E．滑動變阻器(阻值為0～20 Ω，額定電流2 A)
F．滑動變阻器(阻值為0～20 kΩ)
電阻箱應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________。
(3)用該擴大了量程的電壓表(電壓表的表盤沒變)，測電池電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路圖如圖乙所示，得到多組電壓U和電流I的值，并作出U-I圖線如圖丙所示，可知電池的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω。

解析：(1)把量程為3 V的直流電壓表接一電阻箱，改裝為量程為15 V的電壓表時，將直流電壓表與電阻箱串聯(lián)，整個作為一只電壓表，由題意知，電阻箱阻值調(diào)到零，電壓表讀數(shù)為3 V，由＝，可得U＝0.6 V，則把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為0.6 V時，即得到量程為15 V的電壓表。
(2)由題意知，電壓表的量程為3 V，內(nèi)阻約為2 kΩ，要改裝成15 V的電壓表，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，所串聯(lián)的電阻箱阻值應(yīng)約為4×2 kΩ＝8 kΩ，故電阻箱應(yīng)選C；在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，應(yīng)選用阻值較小的滑動變阻器，即選E。
(3)由題圖丙讀出，圖線在縱軸的截距為U＝2.3 V，則電源的電動勢為E＝2.3×5 V＝
11.5 V，內(nèi)阻為r＝＝ Ω＝2.5 Ω。
答案：(1)0.6　(2)C　E　(3)11.5　2.5
課余擠時加餐訓(xùn)練(四)
電學(xué)3大題型押題練(一)
1.如圖所示等腰梯形線框從位于勻強磁場上方一定高度處自由下落，已知下落過程兩平行邊始終豎直，左平行邊長為a，右平行邊長為2a。當(dāng)導(dǎo)線框下落到圖示位置時，導(dǎo)線框做勻速運動。則從導(dǎo)線框剛進入磁場開始，下列判斷正確的是(　　)
A．在0～這段位移內(nèi)，導(dǎo)線框可能做勻加速運動
B．在～這段位移內(nèi)，導(dǎo)線框減少的重力勢能最終全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C．在～2a這段位移內(nèi)，導(dǎo)線框可能做減速運動
D．在0～與～2a位移內(nèi)，導(dǎo)線框受到的安培力方向相反
解析：選B　導(dǎo)線框在0～這段位移內(nèi)受到向上的安培力小于重力，導(dǎo)線框做加速運動，隨著速度增大，感應(yīng)電動勢增大，感應(yīng)電流增大，安培力增大，導(dǎo)線框做加速度逐漸減小的加速運動，由題意可知，當(dāng)位移為時，加速度恰好減為零，A錯；在～這段位移內(nèi)，導(dǎo)線框一直做勻速運動，因此減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電能，進而又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B對；在～2a這段位移內(nèi)，導(dǎo)線框切割磁場的有效長度逐漸減小，安培力小于重力，導(dǎo)線框做變加速運動，C錯；由楞次定律可知，磁場一直阻礙導(dǎo)線框下落，一直受到向上的安培力，直至導(dǎo)線框全部進入磁場，D錯。
2．[多選]如圖所示，圖(a)中變壓器為理想變壓器，其原線圈接在u＝12sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈與阻值為R1＝2 Ω的電阻接成閉合電路，電流表為理想電流表。圖(b)中為阻值R2＝32 Ω的電阻直接接到u＝12sin 100πt(V) 的交流電源上，結(jié)果電阻R1與R2消耗的電功率相等，則(　　)

A．通過電阻R1的交變電流的頻率為0.02 Hz
B．電阻R1消耗的電功率為4.5 W
C．電流表的示數(shù)為6 A
D．變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4∶1
解析：選BD　由u＝12sin 100πt(V)可知，ω＝100π rad/s＝2πf，該交流電源的頻率為f＝50 Hz，周期為0.02 s，由于變壓器不改變交變電流的頻率，所以通過電阻R1的交變電流的頻率為50 Hz，選項A錯誤；由題圖(b)可知，R2＝32 Ω的電阻兩端電壓的有效值為
U＝12 V，電阻R2消耗的電功率為P2＝＝4.5 W，由電阻R1與R2消耗的電功率相等，可知電阻R1消耗的電功率為P1＝P2＝4.5 W，選項B正確；由P1＝I2R1，解得電流表的示數(shù)為I＝1.5 A，選項C錯誤；變壓器副線圈電壓U′＝IR1＝3 V，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝U∶U′＝12∶3＝4∶1，選項D正確。
3.[多選]在x軸上存在一水平方向的電場，一質(zhì)量m＝2 kg的帶電小球只在電場力的作用下，沿光滑絕緣的水平面從x＝7 m處開始以初速度v0＝2 m/s向x軸負(fù)方向運動。小球的電勢能Ep隨位置x的變化關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是(　　)
A．該小球帶負(fù)電
B．在x＝4 m處電場強度為零
C．小球通過x＝9 m處時速度大小為2 m/s
D．小球運動的最大速度vm＝2 m/s
解析：選BD　由題設(shè)條件無法判斷小球的帶電性質(zhì)，A錯誤；因為Ep＝qφ，電場力大小F＝q，則電場強度大小E＝，在x＝4 m處，＝0，即電場強度E＝0，B正確；小球的初動能為Ek＝mv02＝4 J，在x＝7 m處時，小球的電勢能為0，故在x＝7 m處時小球的總能量E＝Ep＋Ek＝4 J，在x＝9 m處時小球的電勢能為2 J，則動能為2 J，故小球通過x＝9 m處時速度大小為 m/s，C錯誤；由題圖可知，在x＝4 m處時小球的電勢能最低，故此時動能最大，即小球的最大動能為E4＝8 J，最大速度為2 m/s，D正確。
4．如圖所示為多用電表的原理示意圖，已知表頭G的滿偏電流為2 mA、內(nèi)阻為
150 Ω，刻度盤上電阻刻度線正中央標(biāo)有“30”。選擇開關(guān)S旋到“2”時量程為10 mA，旋到“3”、“4”、“5”、“6”時的量程未知，但測得R6＝570 Ω，R7＝900 Ω，E為兩節(jié)新的干電池(E＝3 V)，內(nèi)阻忽略。請回答下列問題：

(1)選擇開關(guān)S旋到“6”時的量程為________。
A．15 A　　　　　 　　 B．3 V
C．12 V D．15 V
(2)正確使用歐姆擋測電阻時，滑動變阻器R3連入的阻值為________Ω。
(3)電池用久后，電動勢變小了，內(nèi)阻變大了，但仍能歐姆調(diào)零，用此表去測電阻，則其測量值比真實值________(填“偏小”“偏大”或“不變”)。
解析：(1)選擇開關(guān)S旋到“6”時為電壓表，量程為U＝IgRg＋I(R6＋R7)＝2×10－3×
150 V＋10×10－3×(570＋900)V＝15 V，故D對。
(2)使用歐姆擋測電阻時，要進行歐姆調(diào)零，表頭G指針達到滿偏，由閉合電路歐姆定律可得：R3＝＝ Ω＝270 Ω。
(3)電池用久了，電動勢變小，內(nèi)阻變大，歐姆調(diào)零時，歐姆表內(nèi)阻變小，應(yīng)用歐姆表測電阻時，I＝＝＝，由于R內(nèi)偏小，則電流I偏小，歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度偏小，電阻測量值偏大。
答案：(1)D　(2)270　(3)偏大
5．一電路如圖所示，電源電動勢E＝28 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，電阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝
4 Ω，R3＝8 Ω，C為平行板電容器，其電容C＝3.0 pF，虛線到兩極板距離相等，極板長
L＝0.20 m，兩極板的間距d＝1.0×10－2 m。問：

(1)若開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則當(dāng)其閉合后，流過R4的總電量為多少？
(2)若開關(guān)S斷開時，有一帶電微粒沿虛線方向以v0＝2.0 m/s的初速度射入C的電場中，剛好沿虛線勻速運動，則當(dāng)開關(guān)S閉合后，此帶電微粒以相同初速度沿虛線方向射入C的電場中，能否從C的電場中射出？(要求寫出計算和分析過程，g取10 m/s2)
解析：(1)開關(guān)S斷開時，電阻R3兩端電壓為
U3＝E＝16 V
開關(guān)S閉合后，外電阻為R＝＝6 Ω
路端電壓為U＝E＝21 V
電阻R3兩端電壓為U3′＝U＝14 V
則流過R4的總電量為
ΔQ＝CU3－CU3′＝6.0×10－12 C。
(2)設(shè)微粒質(zhì)量為m，電量為q，當(dāng)開關(guān)S斷開時有
＝mg
當(dāng)開關(guān)S閉合后，微粒做類平拋運動，設(shè)微粒加速度為a，則
mg－＝ma
設(shè)微粒能從C的電場中射出，則水平方向t＝
豎直方向y＝at2
解得y＝6.25×10－3 m>
故微粒不能從C的電場中射出。
答案：(1)6.0×10－12 C　(2)不能，分析過程見解析




電學(xué)3大題型押題練(二)
1.[多選]如圖所示，電路中電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，C為靜電計，一帶電小球懸掛在平行板電容器內(nèi)部，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，懸線與豎直方向夾角為θ且小球處于平衡狀態(tài)，則(　　)
A．靜電計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)
B．若將A極板向左平移稍許，電容器的電容將增大
C．若將A極板向下平移稍許，靜電計指針的偏角將減小
D．保持開關(guān)S閉合，使滑動變阻器滑片向左移動，θ不變，輕輕將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒆鲋本€運動
解析：選AD　靜電計是用來測量電容器板間電壓的，電路穩(wěn)定后，靜電計指針偏轉(zhuǎn)的角度表示電容器板間電壓的高低，選項A正確；將A極板向左平移稍許，板間距離增大，由C＝知，電容減小，選項B錯誤；將A極板向下平移稍許，板間正對面積S減小，由C＝知，電容減小，但板間電壓不變，靜電計指針的偏角將不變，選項C錯誤；電路中沒有電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器不能影響電容器板間電壓的大小，小球的平衡狀態(tài)不變，θ不變，輕輕將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒆鰟蚣铀僦本€運動，選項D正確。
2.如圖所示，兩根間距L＝0.4 m 的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌的電阻忽略不計，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B＝ T。導(dǎo)軌右端接有一理想變壓器，變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，電表均為理想電表，一根導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒電阻不計且始終與導(dǎo)軌良好接觸。若導(dǎo)體棒沿平行于導(dǎo)軌的方向在PQ和MN之間運動，其速度與時間的關(guān)系為v＝10sin 10πt(m/s)，電阻R＝10 Ω，則下列判斷正確的是(　　)
A．導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值為e＝4sin 5πt(V)
B．交流電壓表示數(shù)為2 V，交流電流表示數(shù)為0.2 A
C．電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為24 J
D．若在R兩端再并接一相同電阻R，則電壓表示數(shù)將增大為原來的2倍
解析：選C　導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝BLv＝4sin 10πt(V)，A錯；感應(yīng)電動勢的有效值為U＝＝4 V，由變壓比知交流電壓表示數(shù)為U′＝2 V，B錯；電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝24 J，C對；電壓表示數(shù)由原線圈兩端電壓及匝數(shù)比決定，D錯。

3.如圖所示為有理想邊界的兩個勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里、大小均為B＝0.5 T，兩邊界間距離s＝0.1 m，一邊長L＝0.2 m 的正方形線框abcd由粗細(xì)均勻的電阻絲圍成，總電阻R＝
0.4 Ω?，F(xiàn)使線框以v＝2 m/s 的速度從位置Ⅰ勻速運動到位置Ⅱ，則選項圖中能正確反映整個過程中線框a、b兩點間的電勢差Uab隨時間t變化的圖線是(　　)

解析：選A　在0～5×10－2 s內(nèi)，ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源，由楞次定律判斷知感應(yīng)電流沿順時針方向，則a點的電勢高于b點的電勢，Uab為正，Uab＝E＝
BLv＝×0.5×0.2×2 V＝15×10－2 V；在5×10－2～10×10－2 s內(nèi)，cd進入磁場后，cd和ab都切割磁感線，都產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，線框中感應(yīng)電流為零，由右手定則判斷可知，a點的電勢高于b點的電勢，Uab為正，Uab＝E＝BLv＝0.5×0.2×2 V＝20×10－2 V；在10×10－2～15×10－2 s內(nèi)，ab穿出磁場后，只有cd切割磁感線，由右手定則知，a點電勢高于b點電勢，Uab為正，Uab＝E＝BLv＝×0.5×0.2×2 V＝5×10－2 V，故整個過程中線框a、b兩點間的電勢差Uab隨時間t變化的圖線如圖A所示，故A正確。
4．利用以下器材設(shè)計一個能同時測量電源的電動勢、內(nèi)阻和一個未知電阻Rx阻值的實驗電路。
A．待測電源E(電動勢略小于6 V，內(nèi)阻不足1 Ω)
B．電壓表V1(量程6 V，內(nèi)阻約6 kΩ)
C．電壓表V2(量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)
D．電流表A(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.5 Ω)
E．未知電阻Rx(約5 Ω)
F．滑動變阻器(最大阻值20 Ω)
G．開關(guān)和導(dǎo)線

(1)在圖中的虛線框內(nèi)畫出完整的實驗原理圖。

(2)實驗中開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表V1的示數(shù)分別為U1、U1′時，電壓表V2兩次的示數(shù)之差為ΔU2，電流表A兩次的示數(shù)分別為I、I′。由此可求出未知電阻Rx的阻值為________，電源的電動勢E＝____________，內(nèi)阻r＝____________(用題目中給定的字母表示)。
解析：(1)要測量電源的電動勢和內(nèi)阻應(yīng)采用串聯(lián)接法，由于電壓表V1已經(jīng)接入，故將滑動變阻器與未知電阻和電流表串聯(lián)接入即可；為了測量未知電阻的阻值，應(yīng)將V2并聯(lián)在未知電阻的兩端測量電壓，電路圖如圖所示。
(2)電壓表V2兩次的示數(shù)之差為ΔU2，電流表A兩次的示數(shù)分別為I、I′，因Rx為定值電阻，根據(jù)歐姆定律可知，Rx＝＝；根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：U1＝E－Ir，U1′＝E－I′r，聯(lián)立解得：E＝，r＝。
答案：(1)見解析圖　(2)　　
5.如圖所示，有一平行板電容器左邊緣在y軸上，L板與x軸重合，兩極板間勻強電場的場強為E。一電量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子，從O點與x軸成θ角斜向上射入極板間，粒子經(jīng)過K板邊緣 a點平行于x軸飛出電容器，立即進入一磁感應(yīng)強度為B的圓形磁場區(qū)域(磁場分布在電容器的右側(cè)且未畫出)，隨后從c點垂直穿過x軸離開磁場。已知粒子在O點的初速度大小為v＝，∠acO＝45°，cos θ＝，磁場方向垂直于坐標(biāo)平面向外，磁場與電容器不重合，帶電粒子重力不計，求：
(1)K板所帶電荷的電性；
(2)粒子經(jīng)過c點時的速度大?。?br /> (3)圓形磁場區(qū)域的最小面積。
解析：(1)粒子由a到c，運動軌跡向下偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則判斷，可知粒子帶正電。粒子在電場中做類斜拋運動，根據(jù)粒子做曲線運動的條件可知，粒子所受電場力垂直于兩極板向下，正電荷受到的電場力與電場方向相同，故電場方向垂直于兩極板向下，K板帶正電，L板帶負(fù)電。

(2)粒子由O到a做類斜拋運動，水平方向做勻速直線運動，豎直方向做勻減速直線運動，到達a點平行于x軸飛出電容器，即豎直方向分速度減為零，a點速度等于初速度的水平分量，出電場后粒子在磁場外做勻速直線運動，在磁場中做勻速圓周運動，速度大小始終不變，故粒子經(jīng)過c點時的速度大小與經(jīng)過a點時的速度大小相等。
由上可知粒子經(jīng)過c點時的速度大小
vc＝va＝vcos θ＝＝。
(3)粒子在磁場中做勻速圓周運動，軌跡如圖中實線弧所示，a、c為兩個切點。

洛倫茲力提供向心力qvcB＝m
可得軌跡半徑R＝
粒子飛出電容器立即進入圓形磁場，且磁場與電容器不重合，圓形磁場必與電容器右邊界ab切于a點，還需保證c點也在磁場中，當(dāng)圓形磁場與bc切于c點時磁場面積最小，由幾何關(guān)系易知此時磁場半徑與軌跡半徑相等。
磁場最小面積S＝πR2＝。
答案：(1)正電　(2)　(3)
電學(xué)3大題型押題練(三)
1．一個質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球以初速度v0水平拋出，在小球經(jīng)過的豎直平面內(nèi)，存在著若干個如圖所示的無電場區(qū)和有理想上下邊界的勻強電場區(qū)，兩區(qū)域相互間隔，豎直高度相等，電場區(qū)水平方向無限長。已知每一電場區(qū)的場強大小相等，方向均豎直向上，重力加速度大小為g，不計空氣阻力，下列說法錯誤的是(　　)
A．小球在水平方向一直做勻速直線運動
B．若電場強度大小等于，則小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時間均相等
C．若電場強度大小等于，則小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時間均相等
D．小球經(jīng)過每個電場區(qū)過程機械能的減少量相等

解析：選C　將小球的運動沿著水平方向和豎直方向正交分解，水平方向不受外力，以速度v0做勻速直線運動，選項A正確；豎直方向，小球在無電場區(qū)只受重力，加速度大小為g，方向豎直向下，在電場區(qū)除受重力外，還受到向上的恒定的電場力作用，加速度的大小和方向取決于合力的大小和方向，當(dāng)電場強度等于時，電場力等于mg，故在電場區(qū)小球所受的合力為零，豎直方向的運動是勻速運動，而在無電場區(qū)小球做勻加速運動，故經(jīng)過每個電場區(qū)，小球的速度均不等，因而小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時間均不相等，選項C錯誤；當(dāng)電場強度等于時，電場力等于2mg，故在電場區(qū)小球所受的合力大小為mg，方向豎直向上，加速度大小等于g，方向豎直向上，則在經(jīng)過第一無電場區(qū)時：y＝gt12，v1＝gt1，經(jīng)過第一電場區(qū)時：y＝v1t2－gt22，v2＝v1－gt2，聯(lián)立解得t1＝t2，v2＝0；接下來小球的運動重復(fù)前面的運動，即每次通過無電場區(qū)時豎直方向都是做自由落體運動，每次通過電場區(qū)時豎直方向都是做末速度為零的勻減速直線運動，故小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時間相同，選項B正確；小球經(jīng)過每個電場區(qū)機械能的減少量等于克服除重力外其他力做的功，由于每個電場區(qū)的電場力及豎直高度都相同，故小球經(jīng)過每個電場區(qū)過程機械能的減少量相等，選項D正確。
2．[多選]某同學(xué)在實驗室中研究遠(yuǎn)距離輸電。由于輸電線太長，他將每100米導(dǎo)線卷成一卷，共卷成8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的電磁感應(yīng))。在輸送功率相同時，第一次直接將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P1，第二次采用如圖所示的電路輸電，其中理想變壓器T1與學(xué)生電源相連，其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，理想變壓器T2與用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P2。下列說法正確的是(　　)
A．前后兩次實驗都可用于研究遠(yuǎn)距離直流輸電
B．實驗可以證明，T1采用升壓變壓器能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失
C．若輸送功率一定，則P2∶P1＝n1∶n2
D．若輸送功率一定，則P2∶P1＝n12∶n22
解析：選BD　變壓器只能改變交變電流的電壓，所以第二次實驗只能研究遠(yuǎn)距離交流輸電，故A錯誤；第一次實驗，輸電線上的電流I＝，輸電線上損失的功率P1＝I2R＝R；第二次實驗，升壓變壓器副線圈上的電壓U2＝U1，輸電線上的電流I′＝，輸電線上損失的功率P2＝I′2R＝R，所以＝＝，故D正確，C錯誤；由上述分析知>1時，P2

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