B.分子間距等于時(shí).分子勢(shì)能一定為零C.俗話說“下雪不冷化雪冷 .這句話是有道理的D.滿足能量守恒的客觀過程并不都可以自發(fā)地進(jìn)行 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

分子間有相互作用的勢(shì)能,規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零,并已知兩分子相距r0時(shí)分子間的引力與斥力大小相等。設(shè)分子a 和分子b從相距無窮遠(yuǎn)處分別以一定的初速度在同一直線上相向運(yùn)動(dòng),直到它們之間的距離達(dá)到最小。在此過程中下列說法正確的是
A. ab之間的勢(shì)能先增大,后減小
B. ab的總動(dòng)能先增大,后減小
C. 兩分子相距r0時(shí), ab的加速度均不為零
D. 兩分子相距r0時(shí), ab之間的勢(shì)能大于零

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當(dāng)兩分子間距為r0時(shí),它們之間的引力和斥力相等。關(guān)于分子之間的相互作用,下列說法正確的是


  1. A.
    當(dāng)兩個(gè)分子間的距離小于r0時(shí),分子間只存在斥力
  2. B.
    當(dāng)兩個(gè)分子間的距離大于r0時(shí),分子間只存在引力
  3. C.
    兩個(gè)分子間的距離由較遠(yuǎn)逐漸減小到r= r0的過程中,分子間相互作用力先增大后減小,表現(xiàn)為引力
  4. D.
    兩個(gè)分子間的距離由r= r0開始減小的過程中,分子間相互作用力一直增大,表現(xiàn)為斥力
  5. E.
    兩個(gè)分子間的距離等于r0時(shí),分子勢(shì)能最小

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第十部分 磁場(chǎng)

第一講 基本知識(shí)介紹

《磁場(chǎng)》部分在奧賽考剛中的考點(diǎn)很少,和高考要求的區(qū)別不是很大,只是在兩處有深化:a、電流的磁場(chǎng)引進(jìn)定量計(jì)算;b、對(duì)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了更深入的分析。

一、磁場(chǎng)與安培力

1、磁場(chǎng)

a、永磁體、電流磁場(chǎng)→磁現(xiàn)象的電本質(zhì)

b、磁感強(qiáng)度、磁通量

c、穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)

*畢奧-薩伐爾定律(Biot-Savart law):對(duì)于電流強(qiáng)度為I 、長(zhǎng)度為dI的導(dǎo)體元段,在距離為r的點(diǎn)激發(fā)的“元磁感應(yīng)強(qiáng)度”為dB 。矢量式d= k,(d表示導(dǎo)體元段的方向沿電流的方向、為導(dǎo)體元段到考查點(diǎn)的方向矢量);或用大小關(guān)系式dB = k結(jié)合安培定則尋求方向亦可。其中 k = 1.0×10?7N/A2 。應(yīng)用畢薩定律再結(jié)合矢量疊加原理,可以求解任何形狀導(dǎo)線在任何位置激發(fā)的磁感強(qiáng)度。

畢薩定律應(yīng)用在“無限長(zhǎng)”直導(dǎo)線的結(jié)論:B = 2k ;

*畢薩定律應(yīng)用在環(huán)形電流垂直中心軸線上的結(jié)論:B = 2πkI ;

*畢薩定律應(yīng)用在“無限長(zhǎng)”螺線管內(nèi)部的結(jié)論:B = 2πknI 。其中n為單位長(zhǎng)度螺線管的匝數(shù)。

2、安培力

a、對(duì)直導(dǎo)體,矢量式為 = I;或表達(dá)為大小關(guān)系式 F = BILsinθ再結(jié)合“左手定則”解決方向問題(θ為B與L的夾角)。

b、彎曲導(dǎo)體的安培力

⑴整體合力

折線導(dǎo)體所受安培力的合力等于連接始末端連線導(dǎo)體(電流不變)的的安培力。

證明:參照?qǐng)D9-1,令MN段導(dǎo)體的安培力F1與NO段導(dǎo)體的安培力F2的合力為F,則F的大小為

F = 

  = BI

  = BI

關(guān)于F的方向,由于ΔFF2P∽ΔMNO,可以證明圖9-1中的兩個(gè)灰色三角形相似,這也就證明了F是垂直MO的,再由于ΔPMO是等腰三角形(這個(gè)證明很容易),故F在MO上的垂足就是MO的中點(diǎn)了。

證畢。

由于連續(xù)彎曲的導(dǎo)體可以看成是無窮多元段直線導(dǎo)體的折合,所以,關(guān)于折線導(dǎo)體整體合力的結(jié)論也適用于彎曲導(dǎo)體。(說明:這個(gè)結(jié)論只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。)

⑵導(dǎo)體的內(nèi)張力

彎曲導(dǎo)體在平衡或加速的情形下,均會(huì)出現(xiàn)內(nèi)張力,具體分析時(shí),可將導(dǎo)體在被考查點(diǎn)切斷,再將被切斷的某一部分隔離,列平衡方程或動(dòng)力學(xué)方程求解。

c、勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)線圈的轉(zhuǎn)矩

如圖9-2所示,當(dāng)一個(gè)矩形線圈(線圈面積為S、通以恒定電流I)放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且磁場(chǎng)B的方向平行線圈平面時(shí),線圈受安培力將轉(zhuǎn)動(dòng)(并自動(dòng)選擇垂直B的中心軸OO′,因?yàn)橘|(zhì)心無加速度),此瞬時(shí)的力矩為

M = BIS

幾種情形的討論——

⑴增加匝數(shù)至N ,則 M = NBIS ;

⑵轉(zhuǎn)軸平移,結(jié)論不變(證明從略);

⑶線圈形狀改變,結(jié)論不變(證明從略);

*⑷磁場(chǎng)平行線圈平面相對(duì)原磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)α角,則M = BIScosα ,如圖9-3;

證明:當(dāng)α = 90°時(shí),顯然M = 0 ,而磁場(chǎng)是可以分解的,只有垂直轉(zhuǎn)軸的的分量Bcosα才能產(chǎn)生力矩…

⑸磁場(chǎng)B垂直O(jiān)O′軸相對(duì)線圈平面旋轉(zhuǎn)β角,則M = BIScosβ ,如圖9-4。

證明:當(dāng)β = 90°時(shí),顯然M = 0 ,而磁場(chǎng)是可以分解的,只有平行線圈平面的的分量Bcosβ才能產(chǎn)生力矩…

說明:在默認(rèn)的情況下,討論線圈的轉(zhuǎn)矩時(shí),認(rèn)為線圈的轉(zhuǎn)軸垂直磁場(chǎng)。如果沒有人為設(shè)定,而是讓安培力自行選定轉(zhuǎn)軸,這時(shí)的力矩稱為力偶矩。

二、洛侖茲力

1、概念與規(guī)律

a、 = q,或展開為f = qvBsinθ再結(jié)合左、右手定則確定方向(其中θ為的夾角)。安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。

b、能量性質(zhì)

由于總垂直確定的平面,故總垂直 ,只能起到改變速度方向的作用。結(jié)論:洛侖茲力可對(duì)帶電粒子形成沖量,卻不可能做功;颍郝鍋銎澚墒箮щ娏W拥膭(dòng)量發(fā)生改變卻不能使其動(dòng)能發(fā)生改變。

問題:安培力可以做功,為什么洛侖茲力不能做功?

解說:應(yīng)該注意“安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)”這句話的確切含義——“宏觀體現(xiàn)”和“完全相等”是有區(qū)別的。我們可以分兩種情形看這個(gè)問題:(1)導(dǎo)體靜止時(shí),所有粒子的洛侖茲力的合力等于安培力(這個(gè)證明從略);(2)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí),粒子參與的是沿導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)v1和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)v2的合運(yùn)動(dòng),其合速度為v ,這時(shí)的洛侖茲力f垂直v而安培力垂直導(dǎo)體棒,它們是不可能相等的,只能說安培力是洛侖茲力的分力f1 = qv1B的合力(見圖9-5)。

很顯然,f1的合力(安培力)做正功,而f不做功(或者說f1的正功和f2的負(fù)功的代數(shù)和為零)。(事實(shí)上,由于電子定向移動(dòng)速率v1在10?5m/s數(shù)量級(jí),而v2一般都在10?2m/s數(shù)量級(jí)以上,致使f1只是f的一個(gè)極小分量。)

☆如果從能量的角度看這個(gè)問題,當(dāng)導(dǎo)體棒放在光滑的導(dǎo)軌上時(shí)(參看圖9-6),導(dǎo)體棒必獲得動(dòng)能,這個(gè)動(dòng)能是怎么轉(zhuǎn)化來的呢?

若先將導(dǎo)體棒卡住,回路中形成穩(wěn)恒的電流,電流的功轉(zhuǎn)化為回路的焦耳熱。而將導(dǎo)體棒釋放后,導(dǎo)體棒受安培力加速,將形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(反電動(dòng)勢(shì))。動(dòng)力學(xué)分析可知,導(dǎo)體棒的最后穩(wěn)定狀態(tài)是勻速運(yùn)動(dòng)(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于電源電動(dòng)勢(shì),回路電流為零)。由于達(dá)到穩(wěn)定速度前的回路電流是逐漸減小的,故在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)的焦耳熱將比導(dǎo)體棒被卡住時(shí)少。所以,導(dǎo)體棒動(dòng)能的增加是以回路焦耳熱的減少為代價(jià)的。

2、僅受洛侖茲力的帶電粒子運(yùn)動(dòng)

a、時(shí),勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑r =  ,周期T = 

b、成一般夾角θ時(shí),做等螺距螺旋運(yùn)動(dòng),半徑r =  ,螺距d = 

這個(gè)結(jié)論的證明一般是將分解…(過程從略)。

☆但也有一個(gè)問題,如果將分解(成垂直速度分量B2和平行速度分量B1 ,如圖9-7所示),粒子的運(yùn)動(dòng)情形似乎就不一樣了——在垂直B2的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)?

其實(shí),在圖9-7中,B1平行v只是一種暫時(shí)的現(xiàn)象,一旦受B2的洛侖茲力作用,v改變方向后就不再平行B1了。當(dāng)B1施加了洛侖茲力后,粒子的“圓周運(yùn)動(dòng)”就無法達(dá)成了。(而在分解v的處理中,這種局面是不會(huì)出現(xiàn)的。)

3、磁聚焦

a、結(jié)構(gòu):見圖9-8,K和G分別為陰極和控制極,A為陽極加共軸限制膜片,螺線管提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

b、原理:由于控制極和共軸膜片的存在,電子進(jìn)磁場(chǎng)的發(fā)散角極小,即速度和磁場(chǎng)的夾角θ極小,各粒子做螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)可以認(rèn)為螺距彼此相等(半徑可以不等),故所有粒子會(huì)“聚焦”在熒光屏上的P點(diǎn)。

4、回旋加速器

a、結(jié)構(gòu)&原理(注意加速時(shí)間應(yīng)忽略)

b、磁場(chǎng)與交變電場(chǎng)頻率的關(guān)系

因回旋周期T和交變電場(chǎng)周期T′必相等,故 =

c、最大速度 vmax = = 2πRf

5、質(zhì)譜儀

速度選擇器&粒子圓周運(yùn)動(dòng),和高考要求相同。

第二講 典型例題解析

一、磁場(chǎng)與安培力的計(jì)算

【例題1】?jī)筛鶡o限長(zhǎng)的平行直導(dǎo)線a、b相距40cm,通過電流的大小都是3.0A,方向相反。試求位于兩根導(dǎo)線之間且在兩導(dǎo)線所在平面內(nèi)的、與a導(dǎo)線相距10cm的P點(diǎn)的磁感強(qiáng)度。

【解說】這是一個(gè)關(guān)于畢薩定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用。解題過程從略。

【答案】大小為8.0×10?6T ,方向在圖9-9中垂直紙面向外。

【例題2】半徑為R ,通有電流I的圓形線圈,放在磁感強(qiáng)度大小為B 、方向垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,求由于安培力而引起的線圈內(nèi)張力。

【解說】本題有兩種解法。

方法一:隔離一小段弧,對(duì)應(yīng)圓心角θ ,則弧長(zhǎng)L = θR 。因?yàn)棣?u> →

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[物理——選修3-3]

(1)根據(jù)分子動(dòng)理論,分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力,以及具有分子勢(shì)能。當(dāng)分子間距離減小時(shí),下列說法正確的是:(  )

A.分子間引力一定增大                B.分子間斥力一定減小

C.分子勢(shì)能一定增大              D.引力和斥力的合力一定增大

(2)如圖所示的氣缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接,活塞和氣缸都導(dǎo)熱,活塞與氣缸間無摩擦,原先重物和活塞均處于平衡狀態(tài),因溫度下降使氣缸中氣體做等壓變化,下列說法正確的是(  )

A.重物上升,氣體放出熱量

B.重物上升,氣體吸收熱量

C.重物下降,氣體放出熱量

D.重物下降,氣體吸收熱量

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(1)下列說法中正確的是    。

   A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)

   B.分子間距離等于分子間平衡距離時(shí),分子勢(shì)能最小

   C.能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性

D.一定質(zhì)量的理想氣體在溫度不變的條件下,壓強(qiáng)增大,則氣體對(duì)外界做功

E.當(dāng)液晶中電場(chǎng)強(qiáng)度不同時(shí),它對(duì)不同顏色的光吸收強(qiáng)度不同,就能顯示各種顏色

(2)在“用油膜法估測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中,有下列操作步驟:

A.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液逐摘滴入量筒中,記下滴入1mL的油酸酒精溶

    液的滴數(shù)N

B.將痱子粉末均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上,用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面積足夠大,且不與器壁接觸為止,記下滴入的滴數(shù)n

C.                                                                           

D.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)lcm的正方形為單位,計(jì)算出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)m

E.用上述測(cè)量的物理量可以估算出單個(gè)油酸分子的直徑d。

    請(qǐng)你補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟C的內(nèi)容及寫出實(shí)驗(yàn)步驟E中d的計(jì)算表達(dá)式。

(3)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程I變至狀態(tài)B時(shí),從外界吸收熱量420J,同時(shí)膨脹對(duì)

    外做功300J。當(dāng)氣體從狀態(tài)B經(jīng)過程Ⅱ回到狀態(tài)A時(shí),外界壓縮氣體做功200J,求此過

    程中氣體吸收或放出的熱量。

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一、二選擇題:(34分)

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

 10

 B

 A

 A

 C

 C

 D

 AD

 BC

ABC

 BD

   三、填空題(每小題4分,共8分)

    11、  9     , 12    。

12、0     3g /2   。

四、實(shí)驗(yàn)題(13題9分,14題8分,共17分)

13、(3)          ――――――――――――――――3分     

14、1)    D        ;           ――――――――――――――――2分

(2)彈簧壓縮的長(zhǎng)度,滑塊滑行的距離s,彈簧懸掛滑塊時(shí)伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度,(3分)

  (3/2s                     ――――――――――――――――3

五、計(jì)算題(15題6分,16題11分)

15、解:以甲為參照物,乙相對(duì)甲的速度v==10(m/s),――3分

        與AB方向的夾角為,最小距離=Sin=60(m)――1分

        乙走過的距離為=Cos=80(m),t=/v=8(s)――2分

16、解:(1)由動(dòng)能定理qE-2mgR=0,――2分

 qE=mg――1分

             ∴=4R――1分

        (2)設(shè)小環(huán)在A點(diǎn)的速度為,由動(dòng)能定理

            qE(+R)-mgR=m,(3分)=,(1分)由向心力公式

          N-qB-qE=m,(2分)N=mg+qB (1分)

17、解:(1)CD――4分

       (2)選玻璃泡A內(nèi)一定量的氣體為研究對(duì)象,對(duì)于B管的體積略去不計(jì),溫度變化時(shí)A內(nèi)氣體經(jīng)歷的是一個(gè)等容過程――2分

玻璃泡A內(nèi)氣體的初始狀態(tài):

=300K,=(76-16)cmHg=60cmHg

末狀態(tài):

=273K,=?

由查理定律得:P==×60cmHg=54。6cmHg――4分

所以t=C時(shí)水銀面高度,即刻度線的位置是

=(76-54。6)cm=21。4cm――――――――――――2分

18、解:(1)設(shè)為氚核速度,為α粒子速度,、分別代表中子、氚核、氦核質(zhì)量,反應(yīng)前后動(dòng)量守恒有:

=+――――――――――――――――――3分

代入數(shù)值可解得:=-1。0×m/s,方向與反向――1分

(2)在磁場(chǎng)中均受洛侖茲力,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由qvB=m

有:r=――――――――――――――――――――2分

則它們做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比為:

==3:40――――――――――――2分

(3)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為:

==3:2―――――――――――2分

所以它們的旋轉(zhuǎn)周數(shù)之比:==2:3,即轉(zhuǎn)3周時(shí),轉(zhuǎn)2周

                                                   ――――――――――2分

 

 

 

 

 

 

 

海南僑中2008屆物理科第一次模擬考試題

                          答題卷

三、填空題(共2小題,8分)

11、                             ,                         。

12、                             ,                        

四、實(shí)驗(yàn)題(共2小題,17分)

13、       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)                               。

14、1)                  ;

    (2                                                                                                               

    (3)                            。

五、計(jì)算題(本題共4小題,15題6分,16題11分,17、18題各12分,只寫最后答案不給分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)

15、解:

 

 

 

 

 

 

 

16、解:                                                                         

 

 

 

 

 

 

 

17、(1)(        )

(2)解:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18、解:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


同步練習(xí)冊(cè)答案