海南中考题20题应用题

海南中考题20题应用题（精选2篇）

海南中考题20题应用题 第1篇

1． 在某市“棚户区改造”建设工程中，有甲、乙两种车辆参加运土，已知5辆甲种车和2辆乙种车一次共可运土64立方米，3辆甲种车和1辆乙种车一次共可运土36立方米，求甲、乙两种车每辆一次分别可运土多少立方米．

2．世界读书日，某书店举办“书香”图书展，已知《汉语成语大词典》和《中华上下五千年》两本书的标价总和为150元，《汉语成语大词典》按标价的50%出售，《中华上下五千年》按标价的60%出售，小明花80元买了这两本书，求这两本书的标价各多少元．

3海南五月瓜果飘香，某超市出售的“无核荔枝”和“鸡蛋芒果”单价分别为每千克26元和22元.李叔叔购买这两种水果共30千克，共花了708元.请问李叔叔购买这两种水果各多少千克？

4为迎接6月5日的“世界环境日”，某校团委开展“光盘行动”，倡议学生遏制浪费粮食行为．该校七年级（1）、（2）、（3）三个班共128人参加了活动．其中七（3）班48人参加，七（1）班参加的人数比七（2）班多10人，请问七（1）班和七（2）班各有多少人参加“光盘行动”？

5.为了进一步推进海南国际旅游岛建设，海口市自2012年4月1日起实施《海口市奖励旅行社开发客源市场暂行办法》，第八条规定：旅行社引进会议规模达到200人以上，入住本市A类旅游饭店，每次会议奖励2万元；入住本市B类旅游饭店，每次会议奖励1万元。某旅行社5月份引进符合奖励规定的会议18次，得到28万元奖金.求此旅行社符合奖励规定的入住A类和B类旅游饭店的会议各多少次。

6、在海南东环高铁上运行的一列“和谐号”动车组有一等车厢和二等车厢共6节，一共设有座位496个．其中每节一等车厢设座位64个，每节二等车厢设座位92个．试求该列车一等车厢和二等车厢各有多少节？

海南中考题20题应用题 第2篇

七、静电场

【高考题精选】

1. (2013安徽卷第20题) 如图所示, xOy平面是无穷大导体的表面, 该导体充满z<0的空间, z>0的空间为真空.将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处, 则在xOy平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零, 则在z轴上z=h/2处的场强大小为 (k为静电力常量) ()

2. (2013江苏卷第6题) 将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近, 所形成的电场线分布如图所示, 金属球表面的电势处处相等.a、b为电场中的两点, 则 ()

A.a点的电场强度比b点的大

B.a点的电势比b点的高

C.检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大

D.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中, 电场力做负功

【解析】根据电场线的疏密表示电场强度大小可知a点的电场强度比b点的大, 选项A正确.根据沿电场线方向电势逐渐降低, a点的电势比b点的高, 选项B正确.由电势能与电势的关系可知, 检验电荷-q在a点的电势能比在b点的小, 选项C错误.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中, 电场力做负功, 电势能增大, 选项D正确.

3. (2013天津卷第6题) 两个带等量正电的点电荷, 固定在图中P、Q两点, MN为PQ连线的中垂线, 交PQ于O点, A点为MN上的一点.一带负电的试探电荷q, 从A点由静止释放, 只在静电力作用下运动.取无限远处的电势为零, 则 ()

A.q由A向O的运动是匀加速直线运动

B.q由A向O运动的过程电势能逐渐减小

C.q运动到O点时的动能最大

D.q运动到O点时电势能为零

【解析】在两个带等量正电荷的点电荷连线的中垂线上, 电场线方向由O指向A.O点电场强度为零, A点电场强度大于零.一带负电的试探电荷q, 从A点由静止释放, 所受静电力由A指向O, 只在静电力作用下运动, 电场力做正功, 电势能减小, q向O点做加速度逐渐减小的加速运动, q由A向O运动的过程电势能逐渐减小, q运动到O点时的动能最大, 电势能不为零, 选项BC正确AD错误.

4. (2013广东卷第15题) 喷墨打印机的简化模型如图所示, 重力可忽略的墨汁微滴, 经带电室带负电后, 以速度v垂直匀强电场飞入极板间, 最终打在纸上, 则微滴在极板间电场中 ()

A.向负极板偏转

B.电势能逐渐增大

C.运动轨迹是抛物线

D.运动轨迹与带电量无关

【解析】不计重力的微滴带负电, 所受电场力方向指向带正电荷的极板, 微滴在极板间向正极板偏转, 选项A错.电场力做正功, 电势能减小, 选项B错误.不计重力的带负电微滴初速方向和恒定电场力方向垂直, 其运动轨迹为抛物线, 选项C正确.带电墨汁微滴所受电场力与电量成正比, 所以运动轨迹与带电量有关, 选项D错误.

5. (2013上海卷第32题) 半径为R, 均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场;场强大小沿半径分布如图所示, 图中E0已知, E-r曲线下O~R部分的面积等于R~2R部分的面积.

(1) 写出E-r曲线下面积的单位;

(2) 已知带电球在r≥R处的场强E=kQ/r2, 式中k为静电力常量, 该均匀带电球所带的电荷量Q为多大?

(3) 求球心与球表面间的电势差ΔU;

(4) 质量为m, 电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处?

【解析】 (1) E-r曲线下面积的单位为伏特.

(3) 根据E-r曲线下面积表示电势差, 球心与球表面间的电势差ΔU=E0R/2.

6. (2013全国大纲卷第25题) 一电荷量为q (q>0) 、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下, 在t=0时由静止开始运动, 场强随时间变化的规律如图所示.不计重力, 求在t=0到t=T的时间间隔内:

(1) 粒子位移的大小和方向;

(2) 粒子沿初始电场反方向运动的时间.

【解法一】粒子在0~T/4、T/4~T/2、T/2~3T/4、3T/4~T时间间隔内做匀变速运动, 设加速度分别为a1、a2、a3、a4, 由牛顿第二定律得

由此得带电粒子在0~T时间间隔内运动的a-t图象如图 (a) 所示, 对应的v-t图象如图 (b) 所示, 其中

由图 (b) 可知, 带电粒子在t=0到t=T时的位移

【解法二】带电粒子在粒子在0~T/4、T/4~T/2、T/2~3T/4、3T/4~T时间间隔内做匀变速运动, 设加速度分别为a1、a2、a3、a4, 由牛顿第二定律得

设带电粒子在t=T/4、t=T/2、t=3T/4、t=T时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4, 则有

设带电粒子在t=0到t=T时的位移为s, 有

(2) 由电场的变化规律知, 粒子从t=T/4时开始减速, 设经过时间t1粒子速度为零, 有

解得t1=T/8.

粒子从t=T/2时开始加速, 设经过时间t2粒子速度为零, 有

解得t2=T/8.

设粒子从t=0到t=T内沿初始电场反方向运动的时间为t, 有

解得t=T/4.

【考查总结】

从2013年及近几年高考对电场知识的考查来看, 考查频率较高的有:

1.多个电荷库仑力的平衡及电场的叠加问题 (如2013年新课标卷Ⅱ第18题、新课标卷Ⅰ第15题、安徽卷第20题、江苏卷第3题等) .

2.利用电场线、等势面确定场强的大小和方向, 判断电势的高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等 (如2013年江苏卷第6题、上海卷第10题) .

3.对平行板电容器电容的理解及应用 (如2013年新课标卷Ⅰ第16题、广东卷第15题等) .

4.带电粒子在电场中的加速与偏转及带电粒子在复合场中运动等问题 (如2013年全国大纲卷第25题、新课标卷Ⅱ第24题等)

针对近几年高考对电场知识的考查, 对本部分知识复习, 重点要掌握电场强度的定义式、点电荷的场强公式及库仑定律的应用;理解电势能、电势、电势差的概念, 正确理解电场力做功与电势能变化的关系、匀强电场中电场强度与电势差的关系、等势面及与电场线的关系;掌握电容的定义式及平行板电容器电容决定式的关系, 把握电容器的两类问题的分析方法, 重点把握C、Q、U、E之间的关系;带电粒子在电场中运动问题是本章的重点也是本章的难点, 重点要掌握带电粒子在匀强电场中加速和偏转的规律.

【原创题、改编题精练】

1. (原创) 有三个相同的金属小球甲、乙、丙, 甲带-2Q电量, 乙带+5Q的电量, 丙不带电, 它们均可以视为质点, 将甲、乙固定在相距为r的两处时, 它们间库仑力的大小为F, 若先将甲与丙接触, 再将甲与乙接触, 最后将乙与丙接触, 将这时的甲、乙相距r, 则两者间的库仑力大小为 ()

2. (原创) 如图所示, 实线是电场线, 虚线为两带电粒子只在电场力的作用下运动的轨迹, AB是甲粒子的运动轨迹, AC是乙粒子的运动轨迹, 两粒子的带电量大小相等, 则下列说法错误的的是 ()

A.两种粒子一定带同种电荷

B.两种粒子在A点的加速度大小一定相等

C.两种粒子在A点的电势能一定相等

D.甲粒子从A到B电场力做功一定小于乙粒子从A到C电场力做功

3. (原创) 如图所示的平行板电容器、电源、电阻和电键组成的电路中, 电键K闭合后, 两板间的带电粒子处于静止状态, 则下列说法正确的是 ()

A.粒子带负电

B.断开电键K, 粒子会向下运动

C.保持电键K闭合, 增大两板间距离的过程中, 电流表中有从左向右的电流

D.保持电键K闭合, 使两板绕垂直于纸面的过两板中点a、b的轴沿顺时针以相同的角速度缓慢转动一个很小的角度, 粒子仍会保持静止

4. (原创) 如图所示, 一直角梯形平台固定在水平地面上, ∠A=60°, AD⊥BD, AB长为L, AD、DC表面绝缘光滑, 空间存在垂直于AD面的匀强电场, 场强大小为E, 方向垂直于AD面向上.

(1) 若在A点放一质量为m1、电量为q、重力不计的带负电粒子, 要使粒子能到达C点, 需要给粒子多大的初速度?

(2) 若在A点放一质量为m2、电量为q的带负电的小球, 要使小球能沿着ADC表面运动到C点, 需要给小球初速度v2多大?小球到达C点的速度多大?

八、恒定电流

【高考题精选】

1. (2013上海卷第12题) 在车门报警电路中, 两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上, 只要有开关处于断开状态, 报警灯就发光.能实现此功能的电路是 ()

【解析】能实现此功能的电路是与门电路, 故选项B正确.

2. (2013江苏卷第4题) 在输液时, 药液有时会从针口流出体外, 为了及时发现, 设计了一种报警装置, 电路如图所示.M是贴在针口处的传感器, 接触到药液时其电阻RM发生变化, 导致S两端电压U增大, 装置发出警报, 此时 ()

A.RM变大, 且R越大, U增大越明显

B.RM变大, 且R越小, U增大越明显

C.RM变小, 且R越大, U增大越明显

D.RM变小, 且R越小, U增大越明显

【解析】根据题述接触到药液时其电阻RM发生变化, 导致S两端电压U增大的原因是RM变小, 电路电流增大, 且由电阻并联知R越大, U增大越明显, 选项C正确.

3. (2013安徽卷第19题) 用图示的电路可以测量电阻的阻值.图中Rx是待测电阻, R0是定值, G是灵敏度很高的电流表, MN是一段均匀的电阻丝.闭合开关, 改变滑动头P的位置, 当通过电流表G的电流为零时, 测得MP=l1, PN=l2, 则Rx的阻值为 ()

4. (2013上海卷第24题) 如图, 电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R.当电键S1断开、S2闭合时, 电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时, 电源输出功率也为P0.则电源电动势为________;当S1、S2都断开时, 电源的总功率为__________.

【考查总结】

从2013年及近几年高考对恒定电流考查来看, 高考对本章的知识点主要集中在三个方面:

1.对串并联电路的特点、部分电路及闭合电路的欧姆定律、电源的功率、门电路等知识的考查.重点考查电路的动态分析 (如2013年江苏卷第4题、安徽卷第19题等) , 考查电路的简单计算 (2013年上海卷第24题) , 动态分析的内容主要包括电路中元件、仪表及电源的电压、电流、功率、电热等物理量的变化, 很多情况下与实际生产、生活 (如发电机、电动机等) 结合起来进行考查, 主要以选择题、填空题形式出现.

2.将闭合电路欧姆定律及串并联电路的特点与电磁感应、变压器等知识点综合起来进行考查, 考查电路的特点及规律在电磁感应、交流电中的应用, 2013年高考中不乏这样的试题 (见电磁感应、交流电专题) .

3.电学实验的考查.电学实验部分是这一章的重点, 也是高考考查的重点和难点.这部分的考查的特点见电学实验部分的高考试题.

【原创题、改编题精练】

1. (改编) 每个太阳能电池板的电动势为0.5V, 短路电流为0.04A, 现用多个这种太阳能电池板串联对标称值为“2.0V, 0.04W”的用电器供电使其正常工作, 则需要的太阳能电池板个数为 ()

2. (原创) 一辆电动车的质量为30kg, 电动车电动机的额定电压为24V, 额定电流为8A, 一质量为60kg的人骑着这电动车在额定功率下以5m/s的速度匀速行驶, 车所受的阻力是车和人总重的0.03倍 (g=10m/s2) , 则此电动机的内阻大约是 ()

3. (原创) 如图所示, 电路中的五个灯泡完全相同, 闭合开关后, 灯泡都比较暗不能正常发光, 调节滑动变阻器, 使电路中的电流逐渐增大, 使电路中的某一个或几个灯泡刚好能正常发光, 则这时正常发光的灯泡个数为 ()

4. (原创) 在一电源恒定的纯电阻电路中, 下列关于电路的功率和效率说法正确的是 ()

A.由P出=I2 R可知, 电源的输出功率与I2成正比

B.由P总=I2 (r+R) 可知, 电源的总功率与I2成正比

C.由Pr=I2r可知, 电源的内耗功率与I2成正比

5. (原创) 如图所示的含容电路中电源的内阻不能忽略, 电容器的电容为C, 闭合开关S, 调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段, 电压表V1示数的改变量大小为ΔU1, 电压表V2示数的改变量大小为ΔU2, 电流表A的示数的改变量大小为ΔI, 则下列判断正确的是 ()

A.电容器的带电量改变CΔU1

九、磁场

【高考题精选】

1. (2013上海卷第13题) 如图, 足够长的直线ab靠近通电螺线管, 与螺线管平行.用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B, 在计算机屏幕上显示的大致图象是 ()

【解析】通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小, 所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B, 在计算机屏幕上显示的大致图象是C.

2. (2013安徽卷第15题) 图中a, b, c, d为四根与纸面垂直的长直导线, 其横截面位于正方形的四个顶点上, 导线中通有大小相同的电流, 方向如图所示.一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动, 它所受洛伦兹力的方向是 ()

A.向上B.向下

C.向左D.向右

【解析】在O点处, 各电流产生的磁场的磁感应强度在O点叠加.d、b电流在O点产生的磁场抵消, a、c电流在O点产生的磁场合矢量方向向左, 带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动, 由左手定则可判断出它所受洛伦兹力的方向是向下, B选项正确.

3. (2013重庆卷第5题) 如图所示, 一段长方体形导电材料, 左右两端面的边长都为a和b, 内有带电量为q的某种自由运动电荷.导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中, 内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时, 测得导电材料上、下表面之间的电压为U, 且上表面的电势比下表面的低.由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为 ()

【解析】根据题意, 粒子进入磁场后做匀速圆周运动, 设运动轨迹交虚线OL于A点, 圆心在y轴上的C点, AC与y轴的夹角为α;粒子从A点射出后, 运动轨迹交x轴的P点, 设AP与x轴的夹角为β, 如图所示.有

过A点作x、y轴的垂线, 垂足分别为B、D.由几何知识得

解得α=30°, 或α=90°.

设M点到O点的距离为h, 有

联立得到

解得

当α=30°时, 粒子在磁场中运动的时间为

当α=90°时, 粒子在磁场中运动的时间为

5. (2013安徽卷第23题) 如图所示的平面直角坐标系xOy, 在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场, 方向沿y正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场, 方向垂直于xOy平面向里, 正三角形边长为L, 且ab边与y轴平行.一质量为m、电荷量为q的粒子, 从y轴上的P (0, h) 点, 以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场, 通过电场后从x轴上的a (2h, 0) 点进入第Ⅳ象限, 又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限, 且速度与y轴负方向成45°角, 不计粒子所受的重力.求:

(1) 电场强度E的大小;

(2) 粒子到达a点时速度的大小和方向;

(3) abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值.

【解析】 (1) 设粒子在电场中运动的时间为t, 则有

(2) 粒子到达a点时沿y轴负方向的分速度为

(3) 粒子在磁场中运动时, 有

当粒子从b点射出时, 磁场的磁感应强度为最小值, 此时有

6. (2013四川卷第11题) 如下图所示, 竖直平面 (纸面) 内有直角坐标系xOy, x轴沿水平方向.

(1) 匀强电场的场强大小, 并判断P球所带电荷的正负;

(2) 小球Q的抛出速度v0的取值范围;

(3) B1是B2的多少倍?

【解析】据题意受力分析如图所示.

(1) 带电小球P在电磁复合场中做匀速圆周运动, 有

由于小球P变为匀速的从第二象限进入第一象限, 由平衡条件有

由左手定则可知P球带正电.

(2) 据题意Q球与P球恰好在K点相遇v0有最大值v0m, Q球做平抛运动, 有

P球在电磁复合场中做匀速圆周运动, 有

(3) 由于PQ相遇时竖直方向速度相同, 即Q球竖直方向下落R时竖直方向分速度为v1, 由vt2-v02=2ax得

【考查总结】

从2013年及近几年的高考对磁场部分的考查情况看, 对磁场部分的考查重点有:

磁场分布的特点及图象、磁场磁感应强度的叠加、磁场对通电导线的作用、磁场对运动电荷的作用和带电粒子在匀强磁场中的运动及在电场、磁场复合场中的运动.

从考查的运动形式来看, 对于通电导体周围的磁场分布结合磁场进行考查 (如2013年上海卷第13题) ;对电流的磁场及其叠加的考查 (如2013年安徽卷第15题) ;对带电粒子在有界场中运动的考查 (2013年新课标卷Ⅱ第17题、新课标卷Ⅰ第18题、广东卷第21题等) ;考查学生对磁场基本概念及磁场对运动电荷作用规律的掌握与应用, 这些一般以选择题的形式出现.

带电粒子在组合场及叠加场中的运动仍是高考中的重点及难点, 这类题通常以压轴题的形式出现 (如2013年四川卷第11题、江苏卷第15题等) , 这类题知识应用的综合性非常强, 对于运动学规律、牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动规律及功能关系的应用是一个全面的综合性的考查, 对学生综合应用知识综合分析问题的能力要求相当高.

磁场知识在实际生活及高科技中的应用永远是高考考查的热点, 今年也不例外 (如2013年重庆卷第5题考查霍尔元件、山东卷考查霍尔元件、北京卷考查质谱仪) .因此在平时的复习中要加强对以实际生产、生活及现代科技为载体的信息的训练.

【原创题、改编题精练】

1. (原创) 在一光滑斜面上放一通电直导体, 通电电流为I, 要使导线静止在斜面上, 第一次加一垂直于斜面的磁感应强度为B1的匀强磁场 (如甲图所示) , 第二次加一竖直向上的磁感应强度为B2的匀强磁场 (如乙图所示) , 已知斜面的倾角为θ, 则B1和B2的比值为 ()

2. (原创) 如图所示, 一蹄形磁铁竖直放置, 一线圈在其正上方用悬线悬挂, 线圈平面和两磁极在同一竖直平面内, 现给线圈通以逆时针方向的电流, 则通电后关于线圈的运动及悬线的拉力, 下列说法正确的是 ()

A.线圈保持不动, 悬线的拉力减小

B.线圈保持不动, 悬线的拉力增大

C.俯视看, 线圈会发生顺时针转动, 且悬线的拉力减小

D.俯视看, 线圈会发生逆时针转动, 且悬线的拉力增大

3. (改编) 某型号的回旋加速器的工作原理如图所示.回旋加速器的核心部分为D形盒, D形盒装在真空容器中, 整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中, 磁场可以认为是匀强磁场, 且与D形盒盒面垂直.两盒间狭缝很小, 带电粒子穿过的时间可以忽略不计.D形盒半径为R, 磁场的磁感应强度为B.设质子从图中粒子源A处射入加速电场的初速度不计.质子质量为m、电荷量为+q.加速器接入一定频率的高频交流电源, 其电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用.则 ()

C.若使用这台回旋加速器加速α粒子, 该回旋加速器也可直接使用

D.若使用这台回旋加速器加速α粒子, 让该回旋加速器磁感应强度加倍后仍不能直接使用

4. (改编) 如图所示的平行板之间, 存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场, 磁场的磁感应强度B1=0.20T, 方向垂直纸面向里, 电场强度E1=1.0105 V/m, PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内, 有一边界线AO, 与y轴的夹角∠AOy=45°, 边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场, 磁感应强度B2=0.25T, 边界线的下方有水平向右的匀强电场, 电场强度E2=5.0105 V/m, 在x轴上固定一水平的荧光屏.一束带电荷量q=8.010-19C、质量m=8.010-26kg的正离子从P点射入平行板间, 沿中线PQ做直线运动, 穿出平行板后从y轴上坐标为 (0, 0.4m) 的Q点垂直y轴射入磁场区, 最后打到水平的荧光屏上的位置C.求:

(1) 离子在平行板间运动的速度大小.

(2) 离子打到荧光屏上的位置C的坐标.

(3) 现只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小, 使离子都不能打到x轴上, 磁感应强度大小B2′应满足什么条件?

十、电磁感应

【高考题精选】

1. (2013上海卷第11题) 如图, 通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面, 位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然减小时, 线圈所受安培力的合力方向 ()

A.向左B.向右

C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里

【解析】当MN中电流突然减小时, 单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小, 根据楞次定律, 单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向, 由左手定则可知, 线圈所受安培力的合力方向向右, 选项B正确.

2. (2013天津卷第3题) 如图所示, 纸面内有一矩形导体闭合线框abcd.ab边长大于bc边长, 置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外, 线框两次匀速地完全进入磁场, 两次速度大小相同, 方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场, 线框上产生的热量为Q1, 通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行MN进入磁场, 线框上产生的热量为Q2, 通过线框导体横截面的电荷量为q2.则 ()

3. (2013全国大纲卷第17题) 纸面内两个半径均为R的圆相切于O点, 两圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场, 磁感应强度大小相等、方向相反, 且不随时间变化.一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转, 角速度为ω, t=0时, OA恰好位于两圆的公切线上, 如图所示.若选取从O指向A的电动势为正, 下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是 ()

【解析】导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转, 在转过180°的过程中, 切割磁感线的导体棒长度先不均匀增大后减小, 由右手定则可判断出感应电动势的方向为由O指向A为正, 所以下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是C.

B.电容器的a极板带正电

C.滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍

D.正方形导线框中的感应电动势为kL2

5. (2013广东卷第36题) 如图 (a) 所示, 在垂直于匀强磁场B的平面内, 半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴承转动, 圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接.电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件.流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图 (b) 所示, 其中ab段和bc段均为直线, 且ab段过坐标原点.ω>0代表圆盘逆时针转动.已知:R=3.0Ω, B=1.0T, r=0.2m.忽略圆盘、电流表和导线的电阻.

(1) 根据图 (b) 写出ab、bc段对应的I与ω的关系式;

(2) 求出图 (b) 中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc;

(3) 分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式.

【解析】 (1) 图象得出三点坐标:O (0, 0) , b (15, 0.1) , c (45, 0.4) .

由直线的两点式得I与ω关系式:

(2) 圆盘切割磁感线产生的电动势为:

当ω=15rad/s时, 产生的电动势为E=0.0215V=0.3V;

当ω=45rad/s时, 产生的电动势为E=0.0245V=0.9V.

忽略圆盘电阻即电源忽略内阻, 故UP=E, 可得:

(3) 由并联电路知识有:

6. (2013全国新课标卷Ⅰ第25题) 如图, 两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ, 间距为L.导轨上端接有一平行板电容器, 电容为C.导轨处于匀强磁场中, 磁感应强度大小为B, 方向垂直于导轨平面.在导轨上放置一质量为m的金属棒, 棒可沿导轨下滑, 且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触.已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ, 重力加速度大小为g.忽略所有电阻.让金属棒从导轨上端由静止开始下滑, 求:

(1) 电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;

(2) 金属棒的速度大小随时间变化的关系.

【解析】 (1) 设金属棒下滑的速度大小为v, 则感应电动势为:

平行板电容器两极板之间的电势差为:

设此时电容器极板上积累的电荷量为Q, 由电容定义有:

联立 (1) (2) (3) 式解得:

(2) 设金属棒的速度大小为v时经历时间为t, 通过金属棒的电流为I.金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上, 大小为:

设在时间间隔 (t, t+Δt) 内流经金属棒的电荷量为ΔQ, 按定义有:

ΔQ也是平行板电容器极板在时间间隔 (t, t+Δt) 内增加的电荷量, 由 (4) 式得:

式中Δv为金属棒的速度变化量, 按照定义有:

金属棒所受到的摩擦力方向斜向上, 大小为

式中, N是金属棒对于导轨的正压力的大小, 有:

金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下, 设其大小为a, 根据牛顿第二定律有:

联立 (5) 至 (11) 式解得:

由 (12) 式及题设可知, 金属棒做初速度为零的匀加速运动, t时刻金属棒的速度大小为:

【考查总结】

从2013年及近几年高考对电磁感应的考查情况看, 重点考查了以下几个方面的内容:

一是楞次定律的应用 (如2013年上海卷第11题) .

二是法拉第电磁感应定律的简单应用 (如2013年天津卷第3题、安徽卷第16题等) .

三是电磁感应的图象问题, 这是今年高考的热点 (如2013年新课标卷Ⅱ第16题、新课标卷Ⅰ第17题、浙江卷第15题、山东卷第14题等) .

四是电磁感应与电路、能量、力学的综合, 这样的题通常出现在计算题中, 重点考查学生对电磁感应现象中电路特点、力学、能量特点的综合分析能力.这类题综合性强、难度较大, 往往出现在压轴题中.

因此对于电磁感应部分的复习, 要加强对相应规律 (运动学规律、牛顿运动定律、楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及功能关系、守恒定律等) 的理解与应用, 加强训练与归纳总结, 强化综合分析问题的能力.

【原创题、改编题精练】

1. (原创) 如图所示, 乙线圈悬挂处于静止状态, 甲线圈与乙线圈并排靠近并在同一竖直面内, 甲线圈中通以较强的顺时针方向的恒定电流, 现将甲线圈向左移动, 则下列说法正确的是 ()

A.乙线圈保持静止不动

B.乙线圈中会产生顺时针方向的电流

C.乙线圈有收缩的趋势

D.甲线圈会受到向右的安培力

3. (原创) 如图所示, 空间一个足够大的三角形区域 (顶角45°) 内存在垂直纸面向里的匀强磁场, 一个顶角为45°的直角三角形边框自距离磁场左侧边界L处以平行于纸面向上的速度匀速通过了该区域, 若以逆时针为正方向, 回路中感应电流随时间的变化关系图线应该是 ()

4. (改编) 将一总质量为m、总电阻为R、每边边长为L的均匀导线制成的单位正方形闭合线框ABCD置于磁场方向垂直纸面向里、磁感强度大小按B=B0+ky变化 (k为大于零的常数) 的水平有界磁场上方h处, 如图所示.从图示位置静止释放线框, 运动过程中线框平面保持在竖直平面内, 且CD边始终与x轴平行.当线框在有界磁场中下降h0 (h0<L) 高度时达到最大速度, 线框的AB边刚进入磁场时开始做匀速运动, 重力加速度为g, 求:

(1) 当CD边刚进入磁场切割磁感线时, CD两点间的电势差大小;

(2) 当线框在有界磁场中下降h0高度时速度大小v1;

(3) 线框从开始释放到线框AB边刚进入磁场的过程中产生的电能ΔE.

十一、交流电

【高考题精选】

1. (2013四川卷第2题) 用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电, 变压器输出电压是110V, 通过负载的电流图象如图所示, 则 ()

A.变压器输入功率约为3.9W

B.输出电压的最大值是110V

C.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2

D.负载电流的函数表达式i=0.05sin (100πt+π/2) A

2. (2013山东卷第17题) 图甲是小型交流发电机的示意图, 两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场, ?为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动, 从图示位置开始计时, 产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示, 以下判断正确的是 ()

A.电流表的示数为10A

B.线圈转动的角速度为50πrad/s

C.0.01s时线圈平面与磁场方向平行

D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左

【解析】电流表的示数为交变电流的有效值, 为10A, 选项A正确.由图乙可知, 周期为0.02s, 频率为f=50Hz, 线圈转动的角速度为ω=2πf=100πrad/s, 选项B错误.0.01s时产生的感应电流为负最大, 线圈平面与磁场方向平行, 选项C正确.由右手定则可判断0.02s时电阻R中电流的方向自左向右, 选项D错误.

A.该交变电流的频率为10Hz

C.外接电阻R所消耗的电功率为10W

D.电路中理想交流电流表A的示数为1.0A

4. (2013海南卷第3题) 通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示, 其周期为1s.电阻两端电压的有效值为 ()

【解析】根据电流的热效应可得:

5. (2013江苏卷第8题) 如图所示, 理想变压器原线圈接有交流电源, 当副线圈上的滑片P处于图示位置时, 灯泡L能发光.要使灯泡变亮, 可以采取的方法有 ()

A.向下滑动P

B.增大交流电源的电压

C.增大交流电源的频率

D.减小电容器C的电容

【解析】要使灯泡变亮, 可以采取的方法有:向上滑动P, 或增大交流电源的电压, 增大交流电源的频率, 或增大电容器C的电容, 选项BC正确AD错误.

6. (2013天津卷第4题) 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流, 通常要通过电流互感器来连接.图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少, 工作时电流为Iab, cd一侧线圈的匝数较多, 工作时电流为Icd, 为了使电流表能正常工作, 则 ()

A.ab接MN、cd接PQ, Iab<Icd

B.ab接MN、cd接PQ, Iab>Icd

C.ab接PQ、cd接MN, Iab<Icd

D.ab接PQ、cd接MN, Iab>Icd

【解析】根据电流互感器原理, 原线圈中电流与副线圈电流的比值等于副线圈匝数与原线圈匝数的比值, 电流互感器原线圈匝数少接高压电路, 副线圈匝数多, 接电流表, 所以ab接MN、cd接PQ, Iab>Icd, 选项B正确.

【考查总结】

从2013年及近几年高考对本章的考查来看, 高考对本部分的知识考查多集中在以下几个方面:

1.对交流电的产生及规律的理解的考查 (如2013年四川卷第2题、山东卷第14题) , 考查交流发电机产生交流电的原理及交流电规律 (表达式及图象) 的理解及应用.

2.对交流电的有效值的计算考查, 主要针对正弦、方波电流的有效值考查 (如2013年海南卷第3题) .

3.对变压器的电路计算及动态分析的考查, 包括变压器电路与交流电图象的综合, 与二极管、电容器、远距离输电电路的综合考查 (如2013年江苏卷第8题、天津卷第4题等) .

本部分考题难度一般不大, 综合也仅限于章节内知识, 且多以选择题的形式出现.也有个别省份将交流电与电磁感应综合起来进行考查.本考点知识易与力学和电学知识综合, 如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动, 交变电路的分析与计算等.同时, 本考点知识也易与现代科技和信息技术相联系, 如“电动自行车”、“磁悬浮列车”等.另外, 远距离输电也要引起重视.不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容;对变压器的原理理解的同时, 要注意掌握变压器的静态计算和动态分析.

【原创题、改编题精练】

1. (原创) 如图所示的调压器, 滑动触头P和Q都可以调节, 在输入交变电压一定的条件下, 要使输出电压增大, 输入电流增大, 下列做法正确的是 ()

A.Q不动, P向下移动

B.Q不动, P向上移动

C.P不动, Q向上移动

D.P不动, Q向下移动

2. (原创) 一矩形线圈, 绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动, 线圈共10匝, 内阻为1Ω, 其产生的电动势随时间变化的图象如图所示.则下列说法中正确的是 ()

A.线圈转动的角速度为100rad/s

C.若给一电阻值为9Ω的电热丝供电, 则电热丝的电热功率为1800W

D.若给一电阻值为9Ω的电热丝供电, t=0.005s时, 电热丝两端的电压为零

A.两个电流表的示数之比为1∶10

B.副线圈中电流表A2的示数为1.1A

C.原线圈中电流表A1的示数大于0.11A

D.定值电阻R消耗的功率为24.2W

4. (原创) 如下图所示, 图 (甲) 为小型交流发电机的原理图, 其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动, 线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω, 线圈的两端经集流环从A、B两端连接到图 (丙) 中理想变压器的原线圈两端, 电阻R=10Ω, 图中交流电压表为理想电表, 二极管为理想二极管 (正向电阻为零, 反向电阻为无穷大) , 理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1.在t=0时刻, 线圈平面与磁场方向平行, 穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图 (乙) 所示正弦规律变化.求:

(1) 交流发电机产生的电动势的最大值;

(2) 电路中交流电压表的示数.

十二、力学实验

【高考题精选】

1. (2013江苏卷第11题) 某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度, 实验装置如图所示.倾斜的球槽中放有若干个小铁球, 闭合开关K, 电磁铁吸住第1个小球.手动敲击弹性金属片M, M与触头瞬间分开, 第1个小球开始下落, M迅速恢复, 电磁铁又吸住第2个小球.当第1个小球撞击M时, M与触头分开, 第2个小球开始下落这样, 就可测出多个小球下落的总时间.

(1) 在实验中, 下列做法正确的有_________.

(A) 电路中的电源只能选用交流电源

(B) 实验前应将M调整到电磁铁的正下方

(C) 用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度

(D) 手动敲击M的同时按下秒表开始计时

(2) 实验测得小球下落的高度H=1.980m, 10个小球下落的总时间T=6.5s.可求出重力加速度g=_________m/s2. (结果保留两位有效数字)

(3) 在不增加实验器材的情况下, 请提出减小实验误差的两个办法.

(4) 某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失, 因此, 每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt, 这导致实验误差.为此, 他分别取高度H1和H2, 测量n个小球下落的总时间T1和T2.他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响?请推导说明.

【答案】 (1) BD (2) 9.4

(3) 增加小球下落的高度;多次重复实验, 结果取平均值. (其他答案只要合理也可)

【解析】电路中的电源可以选用直流电源, 选项A错误.实验前应将M调整到电磁铁的正下方, 选项B正确.用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离减去小球直径作为小球下落的高度, 选项C错误.手动敲击M的同时, 电磁铁断电, 小球开始自由落体运动, 按下秒表开始计时, 选项D正确.

2. (2013上海卷第28题) 如图, 研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上, 利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间, 底板上的标尺可以测得水平位移.

保持水平槽口距底板高度h=0.420m不变.改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置, 测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d, 记录在表中.

(1) 由表中数据可知, 在h一定时, 小球水平位移d与其初速度v0成_________关系, 与________无关.

(3) 另一位同学分析并纠正了上述偏差后, 另做了这个实验, 竟发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t′理, 但二者之差在3~7ms之间, 且初速度越大差值越小.对实验装置的安装进行检查, 确认斜槽槽口与底座均水平, 则导致偏差的原因是___________.

【答案】 (1) 正比h

(2) g取值10m/s2偏大

(3) 水平槽口距底板高度h较大, 小球飞行时受到空气阻力作用

【解析】 (1) 由表中数据可知, 在h一定时, 小球水平位移d与其初速度v0成正比关系, 与h无关.

(3) 导致偏差的原因是:水平槽口距底板高度h较大, 小球飞行时受到空气阻力作用.

3. (2013四川卷第8题) 如图甲所示, 某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作, 进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验:

(1) 为达到平衡阻力的目的, 取下细绳和托盘, 通过调节垫片的位置, 改变长木板倾斜程度, 根据打出的纸带判断小车是否做_________运动.

(2) 连接细绳及托盘, 放入砝码, 通过实验得到图乙所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点, 选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2N, 小车的质量为0.2kg.

请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk, 补填表中空格 (结果保留至少小数点后第四位) .

分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=ΔEk, 与理论推导结果一致.

(3) 实验前已测得托盘的质量7.710-3kg, 实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_________kg. (g取9.8m/s2, 结果保留至小数点后第三位)

【答案】 (1) 匀速直线 (2) 0.1115 0.1105 (3) 0.015

4. (2013全国大纲卷第23题) 测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示.AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道, 与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切, C点在水平地面的垂直投影为C′.重力加速度为g.实验步骤如下:

(1) 用天平称出物块Q的质量m;

(2) 测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的高度h;

(3) 将物块Q在A点由静止释放, 在物块Q落地处标记其落地点D;

(4) 重复步骤 (3) , 共做10次;

(5) 将10个落地点用一个尽量小的圆围住, 用米尺测量圆心到C′的距离s.

(1) 用实验中的测量量表示:

(ⅰ) 物块Q到达B点时的动能EkB=_________;

(ⅱ) 物块Q到达C点时的动能EkC=_________;

(ⅲ) 在物块Q从B运动到C的过程中, 物块Q克服摩擦力做的功Wf=________;

(ⅳ) 物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ=_________.

(2) 回答下列问题:

(ⅰ) 实验步骤 (4) (5) 的目的是_________.

(ⅱ) 已知实验测得的μ值比实际值偏大, 其原因除了实验中测量量的误差之外, 其他的可能是_________. (写出一个可能的原因即可)

【答案】 (1) (ⅰ) mgR

(2) (ⅰ) 减小实验结果的误差; (ⅱ) 圆弧轨道存在摩擦 (或接缝B处不平滑等) .

(2) 实验步骤 (4) (5) 的目的是通过多次实验减小实验结果的误差.实验测得的μ值比实际值偏大, 其原因除了实验中测量量的误差之外, 其他的可能是圆弧轨道存在摩擦、接缝B处不平滑等.

5. (2013全国新课标Ⅱ第22题) 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上, 弹簧左端固定, 右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时, 小球恰好在桌面边缘, 如图 (a) 所示.向左推小球, 使弹簧压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算, 可求得弹簧被压缩后的弹性势能.

回答下列问题:

(1) 本实验中可认为, 弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等.已知重力加速度大小为g.为求得Ek, 至少需要测量下列物理量中的________ (填正确答案标号) .

A.小球的质量

B.小球抛出点到落地点的水平距离s

C.桌面到地面的高度h

D.弹簧的压缩量Δx

E.弹簧原长l0

(2) 用所选取的测量量和已知量表示Ek, 得Ek=__________.

(3) 图 (b) 中的直线是实验测量得到的s-Δx图线.从理论上可推出, 如果h不变, m增加, s-Δx图线的斜率会____________ (填“增大”、“减小”或“不变”) .如果m不变, h增加, s-Δx图线的斜率会__________ (填“增大”、“减小”或“不变”) .由图 (b) 中给出的直线关系和Ek的表达式可知, Ep与Δx___________的次方成正比.

【考查总结】

从2013年及近几年高考力学实验考查来看, 对力学实验的考查仍然集中在考纲规定实验考查范围内, 也有少数省份增加了对课本演示实验的考查 (如2013年四川卷高考实验对探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验的考查) .实验集中在对探究匀变速直线运动实验、探究加速度与质量、外力关系实验、探究平抛运动规律实验的考查;实验在书本知识的基础上进行了创新设计, 如 (2013年江苏卷第11题、全国大纲卷第23题、全国新课标卷Ⅱ第22题等) .

从考查内容看: (1) 强调基本技能, 熟知各种器材的特性.读数类:游标卡尺、螺旋测微器. (2) 重视实验原理, 巧妙变换拓展.例如探究匀变速直线运动的变形, 源于课本不拘泥于课本. (3) 提倡分析讨论, 讲究实验的品质.考查数据处理, 误差分析、改良方案, 甚至开放性实验等. (4) 知识创新型实验.例如设计型、开放型、探讨型实验在高考中不断有所体现.

在平时的实验复习中, 一方面要加强对考查重点实验的复习, 熟练掌握这些实验的原理、步骤、数据处理、误差分析及重点注意事项, 重点关注的力学实验有: (1) 研究匀变速直线运动的规律; (2) 探究弹力和弹簧伸长量的关系; (3) 验证力的平行四边形定则; (4) 验证牛顿第二定律; (5) 探究做功和物体速度变化的关系; (6) 探究平抛运动规律; (7) 验证机械能守恒定律.

要强化对力学设计性实验的训练及考查, 这是高考考查的热点, 熟悉课本实验、抓住实验的灵魂原理, 是我们复习的重中之重.

【原创题、改编题精练】

1. (改编) 在“验证力的平行四边形定则”的实验中, 某小组利用如图所示的装置完成实验, 橡皮条的一端C固定在木板上, 用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点.

(1) 则下列叙述正确的是 ()

A.该实验中CO的拉力是合力, AO和BO的拉力是分力

B.两次操作必须将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

C.实验中AO和BO的力应尽可能大

D.在实验中, 弹簧秤必须保持与木板平行, 读数时视线要正对弹簧秤的刻线

(2) 实验时读出两弹簧秤A、B的读数分别为3N和4N, 且AO与BO垂直, 则CO上的大小为____________N.

2. (原创) 在探究匀变速直线运动实验中, 某同学根据打出的纸带测算出小车经过各计数点的瞬时速度如以下表格中所示.

(1) 为了算出加速度, 合理的方法是____________.

A.根据任意两计数点的速度应用公式a=Δv/Δt算出加速度

B.根据实验数据, 画出v-t图象, 量出其倾角, 由公式a=tanα算出加速度

C.根据实验数据, 画出v-t图象, 由图线上任意两点所对应的速度, 用公式a=Δv/Δt算出加速度

D.依次算出通过连续两计数点间的加速度, 算出平均值作为小车的加速度

(2) 根据测算的速度, 作出v-t图象, 由图象求出小车的加速度a=__________cm/s2.

3. (改编) 某同学要利用身边的粗细两种弹簧制作弹簧秤, 为此首先各取一根弹簧进行了探究弹力和弹簧伸长量关系的实验, 根据测得的数据绘出如图所示的图象, 从图象上看:

(1) 该同学得出的图象上端弯成曲线, 则图象上端弯曲的原因是;

(2) 较细的甲弹簧的劲度系数kA=_________N/m, 较粗的乙弹簧的劲度系数kB=________N/m;

(3) 若用甲、乙两种弹簧分别制作精确程度较高的弹簧秤, 则这两种弹簧秤的量程分别不能超过_____N和_______N.

4. (改编) 如图所示为探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置.小车所受拉力及其速度可分别由拉力传感器和速度传感器记录下来.速度传感器安装在距离L=48.0cm的长木板的A、B两点.

(1) 实验主要步骤如下:

A.将拉力传感器固定在小车上;

B.平衡摩擦力, 让小车在没有拉力作用时能做匀速直线运动;

C.把细线的一端固定在拉力传感器上, 另一端通过定滑轮与钩码相连;

D.接通电源后自C点释放小车, 小车在细线拉动下运动, 记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB;

E.改变所挂钩码的数量, 重复D的操作.

(2) 下表中记录了实验测得的几组数据, vB2-vA2是两个速度传感器记录速率的平方差, 则加速度的表达式a=___________.表中的第3次实验数据应该为a=_________m/s2 (结果保留三位有效数字) .

(3) 在如下图所示的坐标纸上已经绘出了理论上的a-F图象.某同学又用描点法根据表中数据, 在坐标纸上作出了由实验测得的a-F图线.

(4) 对比实验结果与理论计算得到的两个关系图线, 分析造成上述偏差的主要原因是__________.

5. (改编) 某同学用如图所示的实验装置验证“机械能守恒定律”.在水平桌面上固定一斜面体, 斜面体上固定一气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块, 其总质量为M, 左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门, 可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点的距离, h表示A与C的高度差, b表示遮光片的宽度, s表示A、B两点间的距离, 将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度, 用g表示重力加速度.

十三、电学实验

【高考题精选】

1. (2013安徽卷第21题Ⅱ) (1) 在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中, 利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示, 校零时的读数为______mm, 合金丝的直径为____________mm.

(2) 为了精确测量合金丝的电阻Rx, 设计出如图 (a) 所示的实验电路图, 按照该电路图完成图 (b) 中的实物电路连接.

【答案】 (1) 0.007mm 0.640mm (2) 实物电路连接如下图.

【解析】校零时螺旋测微器读数:0mm+0.01mm0.7=0.007mm;测量时螺旋测微器读数:0.5mm+0.01mm14.7=0.647mm;合金丝的直径的d=0.647mm-0.007mm=0.640mm.

(1) 图乙中电阻为_______Ω的数据点应剔除;

(3) 图线的斜率是_______ (V-1Ω-1) , 由此可得电池电动势E=________V.

【答案】 (1) R=80.0Ω点偏离太远, 应为错误点, 剔除.

3. (2013广东卷第34题) 图 (a) 是测量电阻Rx的原理图, 学生电源输出电压可调, 电流表量程选0.6A (内阻不计) , 标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm.

(1) 根据原理图连接图 (b) 的实物图.

(2) 断开S2, 合上S1;调节电源输出电压为3.0V时, 单位长度电阻丝的电压u=_______V/cm.记录此时电流表A1的示数.

(3) 保持S1闭合, 合上S2;滑动c点改变ac的长度L, 同时调节电源输出电压, 使电流表A1的示数与步骤 (2) 记录的值相同, 记录长度L和A2的示数I.测量6组L和I值, 测量数据已在图 (c) 中标出.写出Rx与L、I、u的关系式Rx=________;根据图 (c) 用作图法算出Rx=______Ω.

【解析】 (1) 如下图 (d) 所示.

4. (2013全国新课标Ⅰ第23题) 某学生实验小组利用图甲所示电路, 测量多用电表内电池的电动势和电阻“1k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:

多用电表;

电压表:量程5V, 内阻十几千欧;

滑动变阻器:最大阻值5kΩ;

导线若干.

回答下列问题:

(1) 将多用电表挡位调到电阻“1k”挡, 再将红表笔和黑表笔_______, 调零点.

(2) 将图甲中多用电表的红表笔和_______ (填“1”或“2”) 端相连, 黑表笔连接另一端.

(3) 将滑动变阻器的滑片调到适当位置, 使多用电表的示数如图乙所示, 这时电压表的示数如图丙所示.多用电表和电压表的读数分别为______kΩ和__________V.

图丙

(4) 调节滑动变阻器的滑片.使其接入电路的阻值为零, 此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V.从测量数据可知, 电压表的内阻为__________kΩ.

(5) 多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路, 如图丁所示.根据前面的实验数据计算可得, 此多用电表内电池的电动势为_________V, 电阻“1k”挡内部电路的总电阻为___________kΩ.

【解析】 (1) 用欧姆表测电阻时, 先选挡;然后进行欧姆调零, 将红、黑表笔短接, 调整欧姆调零旋钮, 使指针指到欧姆表刻度的零位置;再测量、读数.

(2) 对于多用电表欧姆挡, 其电流从黑表笔流出, 从红表笔流入, 而电压表则要求电流从“+”接线柱流入, 因此红表笔应和“1”端相连.

(3) 多用电表欧姆挡的测量值等于表盘上读数乘以倍率, 电阻读第一排, 读数为15.01k=15.0kΩ;直流电压5V, 最小分度为0.1V, 估读到分度值下一位, 读数为3.60V.

(4) 调节滑动变阻器的滑片, 使其接入电路的阻值为零, 多用电表的读数即为电压表的内阻, 为12.0kΩ.

(5) 设多用电表内电池的电动势为E, 电阻“1k”挡内部电路的总电阻为r, 根据闭合电路欧姆定律有:

由 (1) (2) 式联立解得:

5. (2013江苏卷第10题) 为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系, 小明测量小灯泡的电压U和电流I, 利用P=UI得到电功率.实验所使用的小灯泡规格为“3.0V, 1.8W”, 电源为12V的电池, 滑动变阻器的最大阻值为10Ω.

(1) 准备使用的实物电路如下图所示.请将滑动变阻器接入电路的正确位置. (用笔画线代替导线)

(2) 现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻, 电路中的电阻R1应选___________Ω的定值电阻.

(3) 测量结束后, 应先断开开关, 拆除________两端的导线, 再拆除其他导线, 最后整理好器材.

(4) 小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上, 并作出了一条直线, 如上图所示.请指出图象中不恰当的地方.

【答案】 (1) 如下图.

(3) 电池

(4) 图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当.

(3) 测量结束后, 断开开关, 应先断开电池两端的导线, 防止电池出现短路烧毁.

【考查总结】

从2013年及近几年的高考对电学实验的考查情况看, 电学实验的考查重点内容仍然为: (1) 测定金属丝的电阻率 (如2013年安徽卷第21题Ⅱ) ; (2) 描绘小灯泡的伏安特性曲线或探究小灯泡的功率与电压的关系 (如2013年江苏卷第11题) ; (3) 测定电源的电动势和内阻 (2013年安徽卷第21题Ⅲ) ; (4) 练习使用多用电表 (如2013年全国新课标卷Ⅰ第23题) .

从考查的内容看, 考查的重点包括仪器的选择、读数、实验器材的连接、实验数据处理、误差分析, 以及多用电表的使用、测电阻的方法、滑动变阻器的使用、电流表和电压表的使用等.

实验考查的类型重点是测量性实验和探究性实验, 而实验的创新与设计是实验考查的一项核心内容.

因此在平时的复习中, 要加强对基本实验的原理、步骤、误差分析方法、数据处理方法的复习, 加强实验设计、实验方法的归纳与考查, 加强对实验器材选用、实验仪器的使用、实验电路的设计、实验数据处理的复习与考查, 逐步提高学生对电学实验的综合分析及解题能力.

【原创题、改编题精练】

1. (改编) 某实验小组为研究玩具的电动机的工作过程, 准备用以下器材来设计实验尽可能精确地测量电动机工作时两端电压U和流过内部线圈的电流强度I, 并描绘出U-I图线, 要求包括 (0, 0) 这组数据.实验器材如下:

待测电动机M (额定电流0.6A, 额定电压4.5V) ;

电流表A1 (量程3.0A, 内阻约为40Ω) ;

电流表A2 (量程800mA, 内阻约为50Ω) ;

电压表V (量程4.5V, 内阻约为5kΩ) ;

滑动变阻器R (最大阻值为100Ω) ;

电源E (电动势为6V, 内阻不计) , 开关S, 导线若干.

(1) 请你选择适当的器材, 画出符合题意的测量电路图, 并把仪器或元件的符号标在相应的位置.

(2) 下表为某同学的测量记录, 试根据表格数据在图的坐标纸上描点后作出电动机两端电压U随电流I的变化图线;由图可知该电动机内部线圈的电阻约为________Ω, 当输入电压为3.00V时, 电动机的输出功率为________W.

(3) 比较第5、6组数据, 试说明为什么电动机两端电压U变大了而通过它的电流反而减小了?

2. (原创) 电学实验中“伏安法测电阻”和“测定电源的电动势和内电阻”是两个基本而且十分重要的实验.某研究小组利用实验室备有的下列器材进行了这两个实验的探究:

A.电压表V (量程3V, 电阻RV约为4.0kΩ)

B.电流表A1 (量程100mA, 电阻RA1约为5Ω)

C.电流表A2 (量程2mA, 电阻RA2约为50Ω)

D.滑动变阻器R1 (0~40Ω, 额定电流1A)

E.电阻箱R2 (0~999.9Ω)

F.电阻R0 (约为2kΩ)

H.锂电池 (电动势E标称值为4.2V, 允许最大放电电流为0.1A)

G.开关S一只、导线若干

(1) 为了测定电阻R0的阻值, 小明设计了一电路, 如图甲所示为其对应的实物图, 图中的电流表A应选_________ (选填“A1”或“A2”) , 请将实物连线补充完整.

3. (原创) 某实验小组要测量一定值电阻的阻值.

(1) 他们先用多用电表粗略测量它的阻值, 它们把选择开关旋到“1”挡位, 测量时指针的位置如图a所示, 则该电阻的阻值是_________.

(2) 接下来甲、乙两同学采用不同的方法较准确地测量该电阻的阻值.

(1) 甲同学采用“伏安法”测电阻, 选用的实验器材如图b所示.

其中, 电源为两节干电池, 电流表内阻约为5Ω, 滑动变阻器最大阻值为20Ω.图中部分电路已经连接好, 请完成剩下的实验电路的连接.

(2) 电路图中, 多用电表该选择________挡位 (选填“直流电压2.5V”, “直流电压10V”, “直流电流100mA”)

试分析如此用伏安法测出的电阻值比实际值_________ (“偏大”、“偏小、”“相等”) .

乙同学采用“安安法”测电阻, 电路图如图c所示, 提供的实验器材有:

待测电阻Rx;

电源E (电动势约为6.0V, 内阻忽略不计) ;

电流表1 (量程50mA, 内阻r1=20Ω) ;

电流表2 (量程300mA, 内阻r2约为4Ω) ;

定值电阻R0 (阻值为20Ω) ;

滑动变阻器R (最大阻值为10Ω) ;

单刀单掷开关S、导线若干.

(3) 电路图中的电流表A1应该选择电流表__________ (选填“1”或“2”) , 开关S闭合前, 滑动变阻器R滑片应该移到________ (选填“A”或“B”) 端.

若某次测量中电流表A1的示数为I1, 电流表A2的示数为I2, 则由已知量和测得量表示Rx的表达式为Rx=__________.

4. (原创) 某同学在测量某种电阻丝材料的电阻率实验中, 所用电阻丝的电阻约为20Ω.

(1) 他用螺旋测微器测得金属丝直径d如图甲所示, 可读得d=___________mm.

(2) 他又把金属丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上, 在金属丝上夹上一个小金属夹P, 移动金属夹P的位置, 从而改变接入电路中金属丝的长度.把这样的装置接入选用下列器材组成的实验电路中, 电路图如图乙所示.

电池组E (电动势为3.0V, 内阻约1Ω) ;

电流表A1 (量程0~100mA, 内阻约5Ω) ;

电流表A2 (量程0~0.6A, 内阻约0.2Ω) ;

电阻箱R (0~999.9Ω) ;

开关、导线若干.

(1) 实验中电流表应选择_________ (选填“A1”或“A2”) ;

(2) 闭合开关后, 滑动变阻器触头调至一合适位置后不动, 以后通过多次改变P点的位置, 得到多组U、I、L的数据, U/I即得到金属丝长L时对应的电阻R.把这多组L和R的数据, 绘成如图丙所示图线, 则该图线斜率表示的物理意义是_____________ (要求用文字表述) .

(3) 如果图线的斜率k=1Ω/m, 则该金属丝电阻率ρ=_______. (保留两位有效数字)

(3) 若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误, 那么由于电流表内阻的存在, 对电阻率的测量结果是否会产生影响?若有影响, 请说明测量结果将偏大还是偏小. (不要求写出分析的过程, 只回答出分析结果即可)

答:__________.

参考答案

七、静电场

1.答案:D

2.答案:B

解析:由粒子运动的轨道可知, 根据力与运动的关系, 可以判断两种粒子都带负电, A项正确;两种粒子在A点时电场力大小相等, 但由于不能确定两种粒子的质量大小关系, 因此不能确定两种粒子的加速度大小, B项错误;由E=qφ可知, 两种粒子在A点的电势能相等, C项正确;由图可知, AB间的电势差小于AC间电势差, 由W=qU可知, 甲粒子从A到B电场力做功一定小于乙粒子从A到C电场力做功, D项正确.

3.答案:AC

4.答案:见解析

解析: (1) 设给带电粒子的初速度为v1, 带电粒子沿AD面做匀速直线运动, 从D点以速度v1飞出, 做类平抛运动到达C点.

根据几何关系

(2) 要使小球能沿着ADC表面运动到C点, 小球到C点时的速度刚好为零, 根据动能定理

小球从D到C的过程, 根据动能定理

八、恒定电流

1.答案:D

2.答案:C

解析:由能量守恒可知, 248-82r=0.039005, 得r=0.9Ω, C项正确.

3.答案:A

解析:此电路为L4、L5串联在一条支路上, L1与L3并联再与L2串联在另一条支路上, 由串、并联电路的特点可知, L2两端分到的电压最大, 最先到达额定电压, 因此最先正常发光的灯泡是一个, A项正确.

4.答案:C

5.答案:D

九、磁场

1.答案:A

2.答案:D

解析:将通电线圈看成磁体, 其N极在外侧, S极在内侧, 根据磁极间的作用, 异名磁极相互吸引, 线圈会发生逆时针转动, 且悬线的拉力增大, D项正确.

3.答案:B

4.答案:见解析

解析: (1) 设离子的速度大小为v, 离子沿中线PQ做直线运动, 则

解得v=5.0105 m/s.

离子垂直电场线进入电场, 做类平抛运动

解得s=0.4m.

离子打到荧光屏上的位置C的水平坐标为xC=0.6m.

(3) 如图乙所示, 由几何关系可知, 使离子不能打到x轴上的最大半径为

根据洛伦兹力提供向

心力可得图乙

解得B0=0.3T.

若离子都不能打到x轴上, 则磁感应强度大小B2′≥0.3T.

十、电磁感应

1.答案:D

解析:根据环形电流的磁场分布, 甲中电流在乙线圈所在平面产生的磁场方向向外, 当甲向左运动时, 乙中会产生感应电流, 根据楞次定律, 感应电流的磁场也向外, 由安培定则可知, 感应电流的方向沿逆时针方向, B项错误;感应电流的安培力会产生阻碍磁通量减小的效果, 因此乙受到向左的安培力, 同时线圈有扩张的趋势, 根据力的作用是相互的, 因此甲会受到向右的安培力, A、C项错误, D项正确.

2.答案:B

解析:当摆到竖直位置时, AB切割磁感线的瞬时感应电动势E=B2a[21 (v+3v) ]

4R=415Bav, 故选B.

3.答案:D

解析:三角形线框进入磁场时, 进入磁场的面积变化率不断减小, 磁通量的变化率不断减小, 感应电动势变小, 感应电流变小, 电流方向为逆时针;三角形线框离开磁场时, 离开磁场的的面积变化率不断增大, 磁通量的变化率不断增大, 感应电动势变大, 感应电流变大, 方向顺时针, D项正确.

4.答案:见解析

解析: (1) 设CD边刚进入磁场切割磁感线时的速度大小为v, 根据自由落体运动规律得

根据法拉第电磁感应定律得, CD边切割磁感线产生的感应电动势为

当CD边刚进入磁场切割磁感线时, CD两点间的电势差大小

(2) 当线框在有界磁场中下降h0高度时, 根据电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得, 电路中产生的感应电流

线框加速度为零时达到最大速度, 即

(3) 线框的AB边刚进入磁场时, 电路中的感应电流为

根据线框开始做匀速直线运动可得

根据能量守恒定律可得

十一、交流电

1.答案:A

解析:若P不动, 根据变压器的变压规律, 可知输出电压不变, C、D项错误;Q不动P向下动, 原线圈匝数减小, 输出电压增大, 输出功率增大, 输入电流增大, A项正确.

2.答案:CD

3.答案:ACD

4.答案:见解析

由Φ-t图线可知

所以Em=200V.

(2) 电动势的有效值为

设原线圈中电流为I1, 则变压器副线圈中电流I2满足

由于二极管的单向导线性, 流过电阻R的电流的有效值为

根据能量守恒定律

因此电压表的读数为

十二、力学实验

1.答案: (1) BD (2) 5N

解析: (1) AO和BO的拉力与CO的拉力的合力为零, 它们之间不是合力与分力的关系, 选项A错误;实验中两次拉伸橡皮条, 注意将橡皮条和绳的结点拉到相同位置, 以保证两次操作中CO的力是相同的, 则选项B正确;如果AO和BO的力大小适当, 则两个分力测量的相对误差就会小一些, 结果就会准确一些, 但不是越大越好, 则选项C错误;弹簧秤与木板平行以便保证合力与分力在同一平面内, 正对弹簧秤读数可以减小偶然误差, 因此选项D正确. (2) 作出力的图示, 完成平行四边形, 由勾股定理可知两力的合力为5N, 则CO的拉力大小为5N.

2.答案: (1) C (2) 图见解析50.33

解析: (1) 方法A偶然误差较大, 方法D实际上也仅由始末两段位移决定, 偶然误差也较大, 只有C充分利用画出的v-t图象的各次数据, 减小了偶然误差, 而B找v-t图象的倾角tanα是不妥的, 因为物理学计算图象中纵横坐标的分度选取往往是不相同的, 是由我们自己随意定大小的, 不像数学中的纯数坐标.

3.答案: (1) 超过弹簧的弹性限度

解析: (1) 根据图象上端弯成曲线, 说明弹力与弹簧的伸长量不再成正比, 故可以判断出已经超过弹簧的弹性限度.

(2) 根据胡可定律F=kx可得:

(3) 因为制作弹簧秤不能超过弹簧的弹性限度, 故这两种弹簧秤的量程分别不能超过4N和8N.

(4) 没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大

(4) 实验所得图线为直线, 但不过原点, 当F有一定数值时, 小车加速度仍为零, 说明没有完全平衡摩擦力, 也可能拉力传感器读数存在误差, 即读数偏大.

由机械能守恒定律得

可得

十三、电学实验

1.答案: (1) 设计电路如右图所示.

(2) (1) 电动机两端电压U随电流I的变化图线如下图所示. (2) r=2.50Ω. (3) p=0.875W.

(3) 比较第5、6组数据可知, 当电压为2.00V和2.50V时电动机的输入功率相同, 都是1.60W, 但是电压为2.00V时电动机不转, 电能全部转化为内能, 而电压为2.5V时电动机转动了, 有电能转化为机械能, 转化为内能的数量变少, 由P热=I2 R可知电流会减少.

解析: (1) 因为玩具的电动机内部线圈的电阻很小, 与电流表内阻接近, 根据“内大外小”的原则, 测量电路应采用外接法;因要求示数从0开始变化, 供电电路应采用分压式;待测电动机M的额定电流为0.6A, 与之串联的电流表在满足安全和较大角度的偏转的前提下应选用电流表A2.设计电路见答案.

(2) 用图象法处理数据时, 应根据坐标图的大小和数据的范围先确定好适当标度, 以便尽可能用上大部分坐标格子, 这样有利于减小误差.根据表中数据可得到电动机两端电压U随电流I的变化图线见答案.由图知电动机不转动时对应的图线为一条直线, 此时电动机电路是纯电阻电路, 这段图线的斜率即为线圈的内阻, r=2.50Ω.当输入电压为3.00V时, 从图中可得到此时电流为0.70A, 则电动机的输出功率为:P=UI-I2r代入数据得P=0.875W.

2.答案: (1) A2补充图如下图所示 (安培表内接、滑动变阻器分压式)

3.答案: (1) 19Ω

(2) (1) 完成的电路连接如下所示.

(2) 直流电压2.5V偏小

解析: (1) 由于选择开关挡位为“1”, 因此从刻度盘上可以直接读出电阻的值为19Ω.

(2) (2) 由于滑动变阻器的最大阻值为20Ω, 与被测电阻的阻值差不多, 因此采用滑动变阻器限流接法;由于电源的电动势为3V, 又由于安培表的分压, 因此直流电压表的量程选用直流电压2.5V即可;由于电流表的内阻较大, 因此安培表采用外接, 测得的电阻偏小.

4.答案: (1) 0.725 (0.723~0.727)

(2) 电阻率与金属丝横截面积之比

(3) 没有影响

解析: (1) 根据螺旋测微器读数规则, 该电阻丝直径的测量值d=0.5mm+0.225mm=0.725mm.

(2) (1) 由于电阻丝的电阻约为20Ω, 电池组E的电动势为3.0V, 电路中电流小于0.15A, 所以实验中电流表应选择A1.

(3) 图线的斜率k=1Ω/m, 则该金属丝电阻率ρ=kS=kπd2/4=4.210-7.

(3) 由于电流表内阻的存在不影响图线斜率, 所以对电阻率的测量结果不会产生影响.