2009年高考測定電源電動(dòng)勢、電感、帶電粒子、機(jī)械能守恒預(yù)測
湖北枝江市一中 陳宏 443200
1.測定電源電動(dòng)勢的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)仍是高考的重點(diǎn)
【預(yù)測試題1】某實(shí)驗(yàn)小組要測量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材如下:
A.待測的干電池(電動(dòng)勢約為1.5V,內(nèi)電阻約為2Ω)
B.電壓表V1(0~2V,內(nèi)阻RV1 =4000Ω)
C.電壓表V2(0~2V,內(nèi)阻RV2 約為3500Ω)
D.電流表A(0~
E.電阻箱R1(0~9999Ω)
F.滑動(dòng)變阻器R2(0~200Ω,lA)
G.電鍵和導(dǎo)線若干
該小組根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)了如圖所示的電路來測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.
(1)請你根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整主要的實(shí)驗(yàn)步驟:
a.閉合電鍵 ,記下V1的讀數(shù)U1,
b.閉合電鍵 ,斷開電鍵 ,
記下 .
(2)請你根據(jù)以上步驟記錄的物理量和已知的物理量寫出該干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的表達(dá)式:
E = . r = .
(3)在現(xiàn)有器材的條件下,請你選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材,并設(shè)計(jì)出另一種測量干電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方案,在下邊方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.
(4)如果要求用圖象法處理你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),并能根據(jù)圖象較直觀地求出電動(dòng)勢和內(nèi)阻,則較適合的函數(shù)表達(dá)式是 .請你在下邊虛框中畫出此表達(dá)式對應(yīng)的大致圖象.
【答案】(1) a.S1和S2, b.S1 (1分),S2 ,V1的讀數(shù)和V2的讀數(shù)
(2),
(3)電路圖如圖所示
(4)下列兩種情況答出任意一種給滿分
(2分) 對應(yīng)的圖象如圖 或者 對應(yīng)的圖象如圖
2.根據(jù)電路進(jìn)行實(shí)物聯(lián)線和根據(jù)實(shí)物聯(lián)線畫電路是09年高考的熱點(diǎn)
【預(yù)測試題2】圖1為用伏安法測量一個(gè)直流毫安表A內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn) 所需的器材實(shí)物圖,器材規(guī)格如下:
A.定值保護(hù)電阻R0(約50Ω).
B.待測直流毫安表A(量程0~10mA,內(nèi)阻約100Ω).
C.直流電壓表(量程0~2V,內(nèi)阻約5KΩ).
D.直流電源(輸出電壓4V,內(nèi)阻可不計(jì)).
E.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0~15Ω,允許最大電流
F.電健一個(gè),導(dǎo)線若干條.
(1)根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求,畫出測量電路原理圖。
(2)根據(jù)你畫的測量電路原理圖在本題的實(shí)物圖上連線。
【解析】(1)測量電路如圖2所示。
(2) 實(shí)物圖上連線如圖3所示。
3.電磁感應(yīng)有新招!
近幾年關(guān)于電磁感應(yīng)的創(chuàng)新試題不斷出現(xiàn),高考創(chuàng)新命題思路已經(jīng)成為高考熱點(diǎn)。創(chuàng)新點(diǎn)之一:在運(yùn)動(dòng)磁場中的電磁感應(yīng);創(chuàng)新點(diǎn)之二:在非均勻磁場中的電磁感應(yīng);創(chuàng)新點(diǎn)之三:可變回路電阻的電磁感應(yīng)。
【預(yù)測試題3】如圖所示,MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金屬導(dǎo)軌,O是它們的交點(diǎn)且接觸良好。兩導(dǎo)軌處在同一水平面內(nèi),并置于有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中(圖中經(jīng)過O點(diǎn)的虛線即為磁場的左邊界)。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好接觸,并在彈簧S的作用下沿導(dǎo)軌以速度v0向左勻速運(yùn)動(dòng)。已知在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的過程中,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向如圖。當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí),彈簧恰好處于原長,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r,已知彈簧的彈力與形變量成正比,即F=kx,k為彈簧的勁度系數(shù))求:
(1)導(dǎo)體棒ab第一次經(jīng)過O點(diǎn)前,通過它的電流大�。�
(2)彈簧的勁度系數(shù)k;
(3)從導(dǎo)體棒第一次經(jīng)過O點(diǎn)開始直到它靜止的過程中,導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的熱量。
解析:(1)設(shè)ab棒在導(dǎo)軌之間的長度為l,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得:
由歐姆定律得:
(2)設(shè)O點(diǎn)到ab棒距離為x,則ab棒的有效長度l' =2xtan30°=
因?yàn)閍b棒做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件可得:
解得:
(3)裸導(dǎo)線最終只能靜止于O點(diǎn),故其動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱,即
因?yàn)閷?dǎo)軌與ab構(gòu)成等腰三角形,三邊電阻總是相等的,所以三邊產(chǎn)生的熱量總是相等的。即有
4.帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題,是經(jīng)久不衰的高考熱點(diǎn)!
【預(yù)測試題4】如圖所示,粒子源S可以不斷地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(重力不計(jì))。粒子從O1孔漂進(jìn)一個(gè)水平方向的加速電場(初速不計(jì)),再經(jīng)小孔O2進(jìn)入相互正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域,電場強(qiáng)度大小為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,方向如圖。虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁場范圍足夠大,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。一塊折成直角的硬質(zhì)塑料片abc(不帶電,寬度、厚度都很小可以忽略不計(jì))放置在PQ、MN之間,截面圖如圖,a、c兩點(diǎn)分別位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45º。粒子能沿圖中虛線O2O3的延長線進(jìn)入PQ、MN之間的區(qū)域。(1)求加速電壓U1;(2)假設(shè)粒子與硬質(zhì)塑料板相碰后,速度大小不變,方向變化遵守光的反射定律,那么粒子與塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么運(yùn)動(dòng)?(3)粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t和總路程s分別是多少?
解析:(1)粒子在正交場中做勻速運(yùn)動(dòng),電場力和洛倫茲力平衡,因此。
根據(jù)動(dòng)能定理得:,解得
(2)粒子碰到ab板反射后,將以大小為v0的速度垂直于磁場方向運(yùn)動(dòng),在洛倫茲力作用下在垂直于磁場的平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)一周后打到ab板的下部。
(3)設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T,由和,得;粒子在磁場中共碰到2次板,做圓周運(yùn)動(dòng)所需經(jīng)歷的時(shí)間為;粒子進(jìn)入磁場中,在水平方向的總位移s=L,經(jīng)歷時(shí)間為,因此粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t=t1+t2=。粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為,因此總路程。
5.機(jī)械能守恒與繩聯(lián)問題綜合是近幾年高考的新熱點(diǎn)!
能量與動(dòng)量的綜合問題是歷年的高考重點(diǎn),也是中學(xué)師生都很重視的問題!機(jī)械能守恒與繩聯(lián)問題綜合是近幾年高考的新熱點(diǎn)!
【預(yù)測試題5】如圖所示,在距水平地面高為
(1)把小球B從地面拉到P點(diǎn)正下方C點(diǎn)過程中,力F做的功;
(2)小球B運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)的速度大�。�
(3)小球B被拉到離地多高時(shí)與小球A速度大小相等。
解析:(1)小球B運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)正下方過程中的位移為
(m)
得:WF=FxA=22J
(2)由動(dòng)能定理得:,代入數(shù)據(jù)得:v=4m/s
(3)當(dāng)繩與圓環(huán)相切時(shí)兩球的速度相等。=0.225m
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