答案:
D
解析:
无论开关置于a还是置于b,两导线中通过的都是反向电流,相互间作用力为斥力,A、C错误.开关置于位置b时电路中电流较大,导线间相互作用力也较大,故D正确.
9.(2010·南昌高二检测)如图所示,有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径R相同,则它们具有相同的( )
A.电荷量 B.质量
C.速度 D.比荷
答案:
CD
解析:
正交电磁场区域Ⅰ实际上是一个速度选择器,这
束正离子在区域Ⅰ中均不偏转,说明它们具有相同的速度,故C正确.在区域Ⅱ中半径相同,R=
,所以它们应具有相同的比荷.正确选项为C、D.
10.如图所示,金属板M、N水平放置,相距为d,其左侧有一对竖直金属板P、Q,板P上小孔S正对板Q上的小孔O,M、N间有垂直纸面向里的匀强磁场,在小孔S处有一带负电粒子,其重力和初速均不计,当变阻器的滑动触头在AB的中点时,带负电粒子恰能在M、N间做直线运动,当滑动变阻器滑片向A点滑动过程中,则( )
A.粒子在M、N间运动过程中,动能一定不变
B.粒子在M、N间运动过程中,动能一定减小
C.粒子在M、N间仍做直线运动
D.粒子可能沿M板的右边缘飞出
答案:
B
解析:
滑动触头在中点时,粒子恰能做直线运动,此时M、N间为一速度选择器模型.当滑动触头滑向A点时,M、N间电压减小,电场力变小,粒子向下偏,所以粒子在其间运动时动能减小,B选项正确.因为粒子向下偏,所以不可能从M板的右边缘飞出.
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共2小题,共12分.把答案直接填在横线上)
11.(2010·湖南湘潭市模拟)(5分)在测定金属丝电阻率的实验中,如图甲所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径d=________mm.如图乙所示,用多用电表的“×1”欧姆挡,调零后测得金属丝阻值R=________Ω,若实验中测出金属丝的长度为L,则该金属丝电阻率的表达式ρ=________(用符号表示).
答案:
0.730 8.0(8也给分)
解析:
本题考查实验仪器的读数问题.用螺旋测微器读出金属丝的直径d=0.5mm+23.0×0.01mm=0.730mm,从多用电表中读出电阻为8.0Ω,
根据R=ρ
=ρ
,知ρ=
.
12.(7分)当你在享受电带来的高质量生活时,是否关注过用电安全?
一份关于家庭用电环境的调查引起了某研究性学习小组的兴趣.
(1)研究性学习小组经讨论得出家庭用电不安全事例主要有:
电器漏电、线路老化、________________、______________等,并提出猜想:
(a)家庭电路连接有熔丝(保险丝),应该是安全的;(b)熔丝只能保护电路,而不能保护人.某同学说:
我家还安装了漏电保护器,很安全的.
于是,大家决定探究熔丝和漏电保护器在电路中的作用,小组同学汇总资料并绘制如图所示电器漏电示意图.
①熔丝是一种合金丝,当电路中的电流超过熔丝的额定电流时,它就会熔断.
②当通过人体的电流大于30毫安时,将有生命危险.
③漏电保护器是防止电流泄漏的装置,如果火线与零线中的电流不同,它将切断电源.
综合上述图、表,能够支持猜想(b)的资料有________、________(从①、②、③中选择),理由________.电路中,若用铜丝代替熔丝,可能出现的危害是________________.
(2)结合资料③,你认为下图中四种(A、B、C、D)漏电保护器的安装方法正确的有( )
(3)细心的同学发现上图中有一处用电不安全隐患.请将图中不安全因素用笔圈出.
(4)观察下图,若淋浴器发生漏电可导致其外壳带电,请分析其危险性:
________.为了更加合理和安全地使用电热淋浴器,该研究小组在理论上设计了B、C两种方案(如下图),图中的R相当于保护电阻.根据已有知识判断,可行方案是________(填“B”或“C”),理由是__________________________________________________.
答案:
(1)无接地线、使用劣质开关或插座;①、②;流过熔丝的电流未超过其额定电流,但流过人体的电流已超过30毫安;电流过大而不熔断,容易发生火灾.
(2)B (3)地线接在自来水管上
(4)容易发生人体触电;C;发生漏电时人体分得的电压只有12V,所以不会造成危险.
三、论述·计算题(共5小题,共48分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(8分)(2009·广东深圳模拟)一根长为l的丝线吊着一质量为m,带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,丝线与竖直方向成37°角,现突然将该电场方向变为向下且大小不变,不考虑因电场的改变而带来的其他影响(重力加速度为g),求:
(1)匀强电场的电场强度的大小;
(2)求小球经过最低点时丝线的拉力.
答案:
(1)
(2)
mg
解析:
(1)小球静止在电场中受力如图所示,
显然小球带正电,由平衡条件得:
mgtan37°=qE①
故E=
②
(2)电场方向变成向下后,小球开始摆动做圆周运动,重力、电场力对小球做正功.由动能定理得:
mv2=(mg+qE)l(1-cos37°)③
由圆周运动知识,在最低点时,
F向=FT-(mg+qE)=m
④
由③④解得FT=
mg
14.(9分)在竖直平面内有一圆形绝缘轨道,半径为R=0.4m,匀强磁场垂直于轨道平面向里,一质量为m=1×10-3kg、带电量为q=+3×10-2C的小球,可在内壁滑动,如图甲所示,开始时,在最低点处给小球一个初速度v0,使小球在竖直平面内逆时针做圆周运动,如图乙(a)是小球在竖直平面内做圆周运动的速率v随时间变化的情况,图乙(b)是小球所受轨道的弹力F随时间变化的情况,结合图像所给数据,(取g=10m/s2)求:
(1)磁感应强度的大小?
(2)初速度v0的大小?
答案:
(1)0.25T
(2)8m/s
解析:
(1)从乙图(a)可知,小球第二次到达最高点时,速度大小为4m/s,而由乙图(b)知,此时轨道与球间的弹力为零,故mg+qvB=m
代入数据得:
B=0.25T
(2)从图乙可知,小球最初在最低点时,轨道与球之间的弹力为F=0.11N,根据牛顿第二定律得:
F-mg+qv0B=m
代入数据得:
v0=8m/s
15.(10分)(2009·天津)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电荷的小球,从y轴上的A点水平向右抛出.经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求:
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;
(3)A点到x轴的高度h.
答案:
(1)E=
,竖直向上
(2)
cotθ (3)
解析:
(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,其所受电场力必须与重力平衡,有qE=mg①
E=
②
重力的方向是竖直向下,电场力的方向则应为竖直向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上.
(2)小球做匀速圆周运动,O′为圆心,MN为弦长,∠MO′P=θ,如图所示.设半径为r,由几何关系知
=sinθ③
小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,设小球做圆周运动的速率为v,有qvB=
④
由速度的合成与分解知
=cosθ⑤
由③④⑤式得v0=
cotθ⑥
(3)设小球到M点时的竖直分速度为vy,它与水平分速度的关系为vy=v0tanθ⑦
由匀变速直线运动规律v
=2gh⑧
由⑥⑦⑧式得h=
⑨
16.(10分)环保汽车在为2010年亚运会服务中,受到世界各国运动员的一致好评.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103kg.当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300V.在此行驶状态下,
(1)求驱动电机的输出功率P电;
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机,求汽车所受阻力与车重的比值(g取10m/s2);
(3)设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需太阳能电池板的最小面积.结合计算结果,简述你对该设想的思考.
已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W,太阳到地球的距离r=1.5×1011m,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%.
答案:
(1)1.5×104W
(2)0.045 (3)101m2 对该设想的思考,只要正确即可
解析:
(1)驱动电机的输入功率P电=IU=1.5×104W
(2)在匀速行驶时P机=0.9P电=Fv=fv,f=0.9P电/v,汽车所受阻力与车重之比f/mg=0.045;
(3)当太阳光垂直电池板入射时,所需电池板面积最小,设其为S
距太阳中心为r的球面面积S0=4πr2
若没有能量损耗,太阳能电池板接收到的太阳能功率为P′,则
=
设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P
则P=(1-30%)P′,所以
=
由于P电=15%P,所以电池板的最小面积
S=
=
=101m2
对该设想提出合理的改进建议,只要正确即可.
17.(11分)(湖南师大附中检测)如图所示,某放射源A中均匀地向外辐射出平行于y轴的速度一定的α粒子,粒子质量为m,电荷量为q.为测定其从放射源飞出的速度大小,现让α粒子先经过一个磁感应强度为B,区域为半圆形的匀强磁场,经该磁场偏转后,它恰好能够沿x轴进入右侧的平行板电容器,并打到置于板N的荧光屏上出现亮点.当触头P从右端向左移动到滑动变阻器的中央位置时,通过显微镜头Q看到屏上的亮点恰好能消失.已知电源电动势为E,内阻为r0,滑动变阻器的总电阻R0=2r0,求:
(1)α粒子从放射源飞出速度的大小v0;
(2)满足题意的α粒子在磁场中运动的总时间t;
(3)该半圆形磁场区域的半径R.
答案:
(1)
(2)
(3)
解析:
(1)由闭合电路欧姆定律,回路中的电流
I=
,两板间的电压U=I·
对某一α粒子,在加速电场中应用动能定理得
-qU=0-
mv
,联立解得v0=
(2)由题意,α粒子向上射入磁场偏转90°后射出,后来又从O点返回磁场再偏转90°,最后向上射出磁场,故所求t=
T×2,又T=
,联立解出t=
(3)设α粒子在磁场中的轨迹半径为r,则qv0B=m
由题意,R=
,又v0=
,解得R=