在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是()
A.电压表示数变小,电流表示数变小B.电容器C所带电荷量增多
C.电源的输出功率增大,效率降低D.a点的电势升高
【答案】C
【解析】
【分析】在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,变阻器在路电阻减小,外电阻减小,根据欧姆定律分析干路电流如何变化和电阻R1两端电压的变化,即可知道电压表读数的变化.电容器C的电压等于电阻R2两端的电压,分析并联部分电压的变化,即知道电容器的电压如何变化,根据干路电流与通过R2的电流变化情况,分析电流表的变化.根据内外电阻的关系,分析电源的输出功率如何变化.a点的电势等于R2两端的电压.
【详解】在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,滑动变阻器电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压增大,则电压表示数变大。
电阻R2两端的电压U2=E-I(R1+r),I增大,则U2变小,电容器板间电压变小,其带电量减小。
根据外电路中顺着电流方向,电势降低,可知,a的电势大于零,a点的电势等于R2两端的电压,U2变小,则a点的电势降低,通过R2的电流I2减小,通过电流表的电流IA=I-I2,I增大,I2减小,则IA增大。
即电流表示数变大。
故ABD错误。
据题:
r<R1,当外电路总电阻减小时,内外电阻更加接近,电源的输出功率增大。
电源的效率
,路端电压U减小,则电源的效率降低,故C正确。
故选C。
【点睛】本题是电路动态变化分析问题,要抓住不变量:
电源的电动势、内阻及定值电阻的阻值不变,进行分析.根据电流方向判断电势高低,由电压的变化判断电势的变化.
10.如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线,则下列说法正确的是( )
A.两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ=5∶2
B.若两个受迫振动在地球上同一地点进行,则两者摆长之比为lⅠ∶lⅡ=4∶25
C.图线Ⅱ的单摆若是在地面上完成的,则该摆摆长约为2m
D.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相等,则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线
【答案】A
【解析】
【分析】当受迫振动的频率等于单摆的固有频率,将发生共振,根据共振的频率大小,得出固有周期的大小,根据单摆的周期公式进行分析.
【详解】若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的,则重力加速度相等,因为固有频率比为2:
5,则固有周期比为5:
2,根据
,知摆长比为25:
4;故A正确,B错误;图线Ⅱ若是在地球表面上完成的,则固有频率为0.5Hz,则
T,解得:
L=1m;故C错误;若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小,则固有周期较大,根据
,知周期大的重力加速度小,则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线,图线Ⅱ是地球上的单摆的共振曲线;故D错误;故选A。
【点睛】解决本题的关键知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,当驱动力的频率等于固有频率时,发生共振.以及掌握单摆的周期公式.
11.1922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极板带负电
C.在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷
越小
D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大
【答案】C
【解析】
【分析】根据带电粒子在磁场中的偏转方向确定带电粒子的正负.根据在速度选择器中电场力和洛伦兹力平衡确定P1极板的带电情况.在磁场中,根据洛伦兹力提供向心力,求出粒子的轨道半径,即可知道轨迹半径与什么因素有关.
【详解】带电粒子在磁场中向下偏转,磁场的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,该粒子带正电。
故A错误。
在平行金属板间,根据左手定则知,带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上,则电场力的方向竖直向下,知电场强度的方向竖直向下,所以速度选择器的P1极板带正电。
故B错误。
进入B2磁场中的粒子速度是一定的,根据qvB=m
得,
,知r越大,荷质比
越小,而质量m不一定大。
故C正确,D错误。
故选C。
【点睛】解决本题的关键会根据左手定则判断洛伦兹力的方向,以及知道在速度选择器中,电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡.
12.如图所示,在xOy坐标系的第一象限中有一半径为r=0.1m的圆形磁场区域,磁感应强度B=1T,方向垂直纸面向里,该区域同时与x轴、y轴相切,切点分别为A、C.现有大量质量为1×10-18kg(重力不计),电量大小为2×10-10C,速率均为2×107m/s的带负电的粒子从A处垂直磁场进入第一象限,速度方向与y轴夹角为θ,且0<θ<180°,则下列说法错误的是()
A.粒子的轨迹圆和磁场圆的半径相等
B.这些粒子轨迹圆的圆心构成的圆和磁场圆的半径相等
C.部分粒子的运动轨迹可以穿越坐标系进入第2象限
D.粒子的轨迹可以覆盖整个磁场圆
【答案】C
【解析】
试题分析:
根据
得:
r=0.1m,所以A正确;由题意知,所以粒子的轨迹,相当于把半径r=0.1m的圆以A点为中心顺时针转动,如图所示,所以粒子轨迹圆的圆心构成的圆的圆心在A点,半径等于AB,即与磁场圆的半径相等,且粒子的轨迹可以覆盖整个磁场圆,所以B正确;D正确;由图知,粒子离开磁场区域后进入第四象限做匀速直线运动,不可能进入第2象限,所以C错误;所以本题错误的选C。
考点:
本题考查带电粒子在磁场中的运动
二、本大题6小题
13.下列说法正确的是
A.因为时间是绝对的,所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的
B.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由光的干涉造成的
C.光的偏振现象证明了光是一种纵波
D.火车以接近光速行驶时,我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
【答案】BD
【解析】
【详解】经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的,是绝对的,空间与时间之间也是没有联系的,而相对论中空间和时间与物质的运动状态有关,在长度的相对性和时间的相对性上都得到了验证,即在不同的参考系中观察到的时间进程是不相同的,所以选项A错误。
水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由光的干涉造成的,选项B正确;光的偏振现象证明了光是一种横波,选项C错误;根据“尺缩原理”,火车以接近光速行驶时,沿着物体的运动方向,我们在地面上测得车厢前后的距离变小了,选项D正确;故选BD.
14.图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像,下列说法正确的是()
A.在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴负方向相同
B.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴正方向传播了6m
C.从t=0.10s到t=0.6s,质点P通过的路程为100cm
D.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin10πt(m)
【答案】CD
【解析】
【分析】
t=0.10s时Q点在平衡位置上,由乙图知下一时刻向下振动,从而确定了该波向左传播。
根据时间与周期的关系,分析质点P的位置和加速度,求出通过的路程。
根据甲、乙两图可以读出该波的波长和周期,从而求出波速,根据x=vt求解波传播的距离。
根据图象读出振幅A,结合数学知识写出Q点的振动方程。
【详解】在t=0.10s时,质点Q向y轴负方向运动,根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播,此时P点正向上运动,由图b读出周期T=0.2s,从t=0.10s到t=0.25s经过的时间为:
△t=0.15s=
T,则在t=0.25s时,质点P位于x轴下方,加速度方向与y轴正方向相同,故A错误;
因波长λ=8m,从t=0.10s到t=0.25s,经过的时间为:
△t=
T,该波沿x轴负方向传播了6m,选项B错误;从t=0.10s到t=0.6s,经过的时间为0.5s=2.5T,则质点P通过的路程为2.5×4A=10A=100cm,选项C正确;质点Q简谐运动的表达式为y=Asin
t=0.1sin
t=0.10sin10πt(cm),故D正确;故选CD.
【点睛】本题的关键是会根据振动情况来判断波的传播方向,抓住振动图象和波动图象之间的内在联系,要知道质点做简谐运动时,在一个周期通过的路程是4A,半个周期内通过的路程是2A,但时间内通过的路程不能类推,要根据起点位置分析.
15.如图所示,真空中有一均匀介质球,一束复色光平行于BOC从介质球的A点折射进入介质球内,进入介质球后分成光束I、Ⅱ,其中光束Ⅰ恰好射到C点,光束Ⅱ射到D点,∠AOB=60°,则( )
A.介质球对光束Ⅱ的折射率大于
B.同时进入介质球的光束Ⅱ比光束Ⅰ先射出介质球
C.当入射角大于某一特定角度时,从A点射进介质球的光束Ⅱ不会发生全反射
D.用光束Ⅰ和光束Ⅱ分别射向同一双缝干涉装置,光束Ⅱ的条纹间距比光束Ⅰ大
【答案】AC
【解析】
【分析】由几何知识求出光束Ⅰ的折射角,求出其折射率,再分析光束Ⅱ的折射率。
由v=c/n分析光在介质球中传播速度的大小,分析传播时间的长短。
由光路可逆原理分析能否发生全反射。
由波长关系分析干涉条纹间距的大小。
【详解】对于光束I:
在A点的入射角i=60°,折射角r=30°,则玻璃对光束I的折射率为
,由折射定律分析知,介质球对光束Ⅱ的折射率大于介质球对光束I的折射率,即大于
,故A正确。
由v=c/n分析知在介质球中,光束Ⅰ的传播速度大于光束Ⅱ的传播速度,则同时进入介质球的光束Ⅱ比光束Ⅰ后射出介质球,故B错误。
从A点射进介质球的光束Ⅱ,再射到界面时入射角等于A点的折射角,由光路可逆原理知,光线不会发生全反射,一定能从介质球射出,故C正确。
介质球对光束Ⅱ的折射率大于介质球对光束I的折射率,说明光束Ⅱ的频率大,波长短,而干涉条纹的间距与波长成正比,则光束Ⅱ的条纹间距比光束Ⅰ小,故D错误。
故选AC.
【点睛】本题考查对全反射、折射现象的理解与运用能力,作出光路图,关键要能灵活运用光路可逆原理分析能否发生全反射。
16.如图所示,直角三角形ABC中存在一匀强磁场,比荷相同的两个粒子沿AB方向射入磁场,分别从AC边上的P、Q两点射出,则( )
A.从P射出的粒子速度大B.从Q射出的粒子速度大
C.从P射出的粒子,在磁场中运动的时间长D.两粒子在磁场中运动的时间一样长
【答案】BD
【解析】
【分析】粒子在磁场中做圆周运动,根据题设条件作出粒子在磁场中运动的轨迹,根据轨迹分析粒子运动半径和周期的关系,从而分析得出结论.
【详解】如图,粒子在磁场中做圆周运动,分别从P点和Q点射出;
由图知,粒子运动的半径RP<RQ,又粒子在磁场中做圆周运动的半径
知粒子运动速度vP<vQ,故A错误,B正确;粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据几何关系(图示弦切角相等),粒子在磁场中偏转的圆心角相等,根据粒子在磁场中运动的时间:
t=
T,又因为粒子在磁场中圆周运动的周期
,可知粒子在磁场中运动的时间相等,故C错误,D正确;故选BD。
【点睛】粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由此根据运动特征作出粒子在磁场中运动的轨迹,掌握粒子圆周运动的周期、半径的关系是解决本题的关键.
17.如图所示,一台电动机提着质量为m的物体,以速度v匀速上升.已知电动机线圈的电阻为R,电源电动势为E,通过电源的电流为I,当地重力加速度为g,忽略一切阻力导线电阻,则( )
A.电源内阻
B.电源内阻
C.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大
D.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小
【答案】BC
【解析】
根据能量守恒可得,在时间t内消耗电能转化为机械能和内能,所以W电=mgvt+I2Rt,又有W电=EIt-I2rt,联立解得:
,故A错误,B正确;如果电动机转轴被卡住而停止转动,则电动机相当于电阻为R的电阻,电路的电流将会迅速增大,根据功率公式P=I2r可知较短时间内电源消耗的功率将变大,故C正确,D错误。
所以BC正确,AD错误。
18.如图所示,空间存在一水平方向的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度大小为B,电场强度大小为
,且电场方向与磁场方向垂直。
在电磁场的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆,与电场正方向成60º夹角且处于竖直平面内。
一质量为m,带电量为+q的小球套在绝缘杆上。
若给小球一沿杆向下的初速度v0,小球恰好做匀速运动。
已知小球电量保持不变,重力加速度为g,则以下说法正确的是()
A.小球的初速度为
B.若小球的初速度为
,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止
C.若小球的初速度为
,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止
D.若小球的初速度为
,则运动中克服摩擦力做功为
【答案】ACD
【解析】对小球进行受力分析如图,
电场力的大小:
,由于重力的方向竖直向下.电场力的方向水平向右,二者垂直,合力:
,由几何关系可知,重力与电场力的合力与杆的方向垂直,所以重力与电场力的合力不会对小球做功,而洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,所以也不会对小球做功.所以,当小球做匀速直线运动时,不可能存在摩擦力,没有摩擦力,说明小球与杆之间就没有支持力的作用,则洛伦兹力大小与重力、电场力的合力相等,方向相反.所以qv0B=2mg.
所以
.故A正确;若小球的初速度为
,则洛伦兹力:
f=qv0B=3mg>FG+F,则在垂直于杆的方向上,小球还受到杆的垂直于杆向下的支持力,则摩擦力:
f=μFN.小球将做减速运动;随速度的减小,洛伦兹力减小,则支持力逐渐减小,摩擦力减小,小球做加速度不断减小的减速运动,最后当速度减小到
时,小球开始做匀速直线运动.故B错误.若小球的初速度为
,则洛伦兹力:
f=qv0B=mg<FG+F,则在垂直于杆的方向上,小球还受到杆的垂直于杆向上的支持力,而摩擦力:
f=μFN.小球将做减速运动;随速度的减小,洛伦兹力减小,则支持力逐渐增大,摩擦力逐渐增大,小球的加速度增大,所以小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止.故C正确;若小球的初速度为
,球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止,运动中克服摩擦力做功等于小球的动能,所以
.故D错误.故选ACD.
点睛:
本题考查小球在混合场中的运动,解答的关键明确小球的受力情况,并能够结合受力