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- 2021-06-02 发布
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河南省洛阳市2020学年上学期期中考试高二物理试卷
一、选择题(每题3分,共42分,1-9题为单项选择题,10-14为多项选择题.全部选对得3分,选对但不全对的得2分,有选错或不答的得0分)
1.关于电流,下列说法正确的是( )
A.
通过导线横截面的电荷量越多,电流就越大
B.
电流是矢量,正电荷定向移动的方向为电流的方向
C.
金属导线中电子运动的速度越大,导线中的电流就越大
D.
国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位“安格”是基本单位
考点:
电流、电压概念..
专题:
恒定电流专题.
分析:
电荷的定向移动形成电流,可以是正电荷,也可以是负电荷;物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向.电流是标量其基本单位是安培.
解答:
解:A、根据电流的定义式I=可知,通过导体横截面的电荷量越大,导体中的电流比一定大,还要看时间,则A错误
B、电流是标量,则B错误
C、I=nesv,可知定向移动的速率大,电流不一定大,则C错误;
D、电流是一个基本物理量,其单位“安培”是基本单位,正确,则D正确.
故选:D
点评:
该题考查电流的形成及大小,方向.是对电流的基本内容的考查,简单.
2.(3分)关于磁场和磁感应强度,下列说法正确的是( )
A.
磁场中某点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I的乘积比值B=即为磁场中该点的磁感应强度
B.
通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零
C.
磁感应强度B=只是定义式,B的大小取决于场源及磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D.
磁感线和磁场一样都是客观存在的
考点:
磁感应强度..
分析:
只有当磁场与导线垂直的时候F=BIL才成立.
安培力与BIL都有关.
磁感应强度的方向与该处电流受力的方向垂直.
解答:
解:
A、当导线与磁场垂直时,由B=可知,故A错误.
B、一小段通电导体在某处不受磁场力,说明此处可能无磁场,也可能是导线与磁感线平行,故B错误.
C、磁感应强度B=只是定义式,B的大小取决于场源及磁场中的位置,由本身性质决定,与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关,故C正确.
D、磁感线是为描述磁场引入的,实际存在,故D错误.
故选:C
点评:
该题关键掌握安培力的相关因素,必须知道B=是比值定义式,B与F、I、L不成正反比.
3.(3分)两只相同的电阻串联后接到电压为9V的恒压电路上,用一只0~5~15V的双量程电压表的5V档测其中一只电阻两端电压时,示数为4.2V,则换用15V档测这个电阻两端电压时,示数为( )
A.
小于4.2V
B.
等于4.2V
C.
大于4.2V
D.
不能确定
考点:
串联电路和并联电路..
专题:
恒定电流专题.
分析:
电压表的内阻不是远大于R1 R2,电表表与电阻并联后,并联部分电阻减小,分担的电压减小.结合串联电路电压与电阻成正比来分析电压表的示数.
解答:
解:电压表15V量程内阻大,用15V量程测电阻时,电压表与电阻并联阻值大,电路总电阻大,两一个电阻分压小,电路总电压不变,被测电阻分压变大,电压表示数变大,大于4.2V;
故选C.
点评:
本题要注意电压表是实际的电表,内阻不是无穷大,电表对电路的影响不能忽略,把电压表看成可测量电压的电阻.
4.(3分)(2020•松江区一模)如图为三个门电路符号,A输入端全为“1”,B输入端全为“0”.下列判断正确的是( )
A.
甲为“非”门,输出为“1”
B.
乙为“与”门,输出为“0”
C.
乙为“或”门,输出为“1”
D.
丙为“与”门,输出为“1”
考点:
简单的逻辑电路..
专题:
恒定电流专题.
分析:
基本逻辑门电路的输入输出,非门当输入1时,输出0,当输入0时,输出1;或门当输入1、0时,输出1;与门当输入1、0时,输出0.
解答:
解:A、甲为“非”门电路,当输入1时,输出0,故A错误
B、乙为“或”门电路,当输入1、0时,输出1,故B错误
C、乙为“或”门电路,当输入1、0时,输出1,故C正确
D、丙为“与”门电路,当输入1、0时,输出0,故D错误
故选C
点评:
考查了基本逻辑门电路的输入输出逻辑关系,理解逻辑原理.
5.(3分)在地球赤道上空,沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流,则此导线( )
A.
受到竖直向上的安培力
B.
受到竖直向下的安培力
C.
受到由南向北的安培力
D.
受到由西向东的安培力
考点:
安培力;左手定则..
分析:
在赤道的上方磁场的方向从南向北,根据左手定则,判断安培力的方向.
解答:
解:左手定则的内容:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是安培力的方向.磁场的方向从南向北,电流的方向由西向东,所以安培力的方向竖直向上.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
点评:
解决本题的关键掌握用左手定则判断安培力的方向,伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是安培力的方向.
6.(3分)如图所示为一电学元件的I﹣U图线,图中θ=45°,由此可知( )
A.
通过这一电学元件的电流与其两端的电压成正比
B.
因I﹣U图线的斜率表示电阻的倒数,故R==1.0Ω
C.
此电学元件为非线性元件
D.
在此电学元件两端加6V电压后,每秒通过电阻横截面的电荷量是6C
考点:
欧姆定律..
专题:
恒定电流专题.
分析:
由图可知,此元件为线性元件,由欧姆定律的性质可以分析其电阻等.
解答:
解:A、由图可知,电流与电压成正比;故A正确;
B、图象的斜率表示电阻的倒数,由R═=1.0Ω;故B正确;
C、因此元件的伏安特性曲线为线性元件,故C错误;
D、由欧姆定律可知,加6V电压后,电流I==6A;则每秒的电量q=It=6C;故D正确;
故选:ABD.
点评:
本题考查欧姆定律的应用,要注意明确伏安特性曲线的性质及意义.
7.(3分)对于正常工作的电风扇和电饭锅,下列说法中正确的是( )
A.
电风扇和电饭锅消耗的电能均大于各自产生的内能
B.
电风扇和电饭锅消耗的电能均等于各自产生的内能
C.
电风扇消耗的电能大于产生的内能,电饭锅消耗的电能等于产生的内能
D.
电风扇消耗的电能等于产生的内能,电饭锅消耗的电能大于产生的内能
考点:
电功、电功率;焦耳定律的应用..
专题:
恒定电流专题.
分析:
在计算电功率的公式中,总功率用P=IU来计算,发热的功率用P=I2R来计算,如果是计算纯电阻的功率,这两个公式的计算结果是一样的,但对于电动机等非纯电阻,第一个计算的是总功率,第二个只是计算发热的功率,这两个的计算结果是不一样的.
解答:
解:电风扇属于非纯电阻,输入的功率一部分会发热,但更多的是对外做功,所以电风扇消耗的电能要大于产生的内能,
电饭锅属于纯电阻,输入的功率全部的用来发热产生内能,所以电饭锅消耗的电能等于产生的内能,所以ABD错误,C正确.
故选C.
点评:
对于电功率的计算,一定要分析清楚是不是纯电阻电路,对于非纯电阻电路,总功率和发热功率的计算公式是不一样的.
8.(3分)如图所示,平行长直导线1、2通以相反方向的电流,电流大小相等.a、b两点关于导线l对称,b、c两点关于导线2对称,且ab=bc,则关于a、b、c三点的磁感应强度B的说法中正确的是( )
A.
三点的磁感应强度相等
B.
b点的磁感应强度最大
C.
a、c两点的磁感应强度大小相同,方向相反
D.
a点的磁感应强度最大
考点:
通电直导线和通电线圈周围磁场的方向..
分析:
本题考查了磁场的叠加,根据导线周围磁场分布可知,与导线等距离地方磁感应强度大小相等,根据安培定则判断出两导线在a点形成磁场方向,根据合磁场大小从而求出单根导线在a点形成磁感应强度大小,进一步求出b点磁感应强度大小.
解答:
解:根据安培定则可知两导线在b点形成磁场方向相同,由于两导线电流大小相等,b点与两导线的距离也相等,因此两根导线在b点的磁场相加,方向垂直向里;
同理,根据安培定则,可知两导线在a点的磁场方向相反,离得越远,磁场越弱,近得越近,磁场越强,则a点的合磁场方向垂直向里,大小即两者相差;
对于c点,两导线的合磁场方向也是垂直向里,大小即为两磁场大小在此处的相减,故ACD错误,B正确.
故选:B.
点评:
磁感应强度为矢量,合成时要用平行四边形定则,因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提.
9.(3分)用多用电表欧姆档测电阻,有许多注意事项,下列说法中正确的是( )
A.
测量前必须欧姆调零,而且每测量一次电阻都要重新欧姆调零
B.
每次换挡后必须进行欧姆调零
C.
待测电阻如果是连接在电路中,可以直接进行测量
D.
两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确,因此,应当用两手分别将两个表笔与电阻两端紧紧捏在一起
考点:
用多用电表测电阻..
专题:
实验题.
分析:
欧姆表的使用方法与注意事项:
①电表使用前要使指针指在0刻线位置,通过调节调零旋钮实现;
③欧姆表测量前要进行欧姆调零;
④欧姆表中值电阻附近刻度线最均匀,读数误差最小,故测量电阻时,要通过选择恰当的倍率使指针指在中值电阻附近;每次换挡要重新调零;
⑤欧姆表读数=刻度盘读数×倍率;
⑥欧姆表使用完毕,要将旋钮选择“OFF”挡或者交流电压最大挡,若长期不用,需要将电池取出.
解答:
解:A、用欧姆表测电阻前要进行欧姆调零,用同一挡位测不同的电阻不需要重新进行调零,换挡后必须进行欧姆调零,故A错误,B正确;
C、为保证安全,测电阻时应把待测电阻与其它电路断开,故C错误;
D、人体是导体,用欧姆表测电阻时不能用手捏住表笔,故D错误;
故选:B.
点评:
本题考查了多用电表的使用方法,掌握基础知识即可正确解题;使用欧姆表测电阻时,要选择合适的挡位,使指针指在中央刻度线附近.
10.(3分)在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向和磁场的方向垂直,先后在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不一样,如图所示的是导线所受力F与通过导线的电流I的关系.a、b各代表一组F、I的数据.其中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
考点:
安培力..
分析:
由于a、b导线的方向均与磁场垂直,根据安培力公式F=BIL写出表达式即可正确求解.
解答:
解:在匀强磁场中,当电流方向与磁场垂直时所受安培力为:F=BIL,由于磁场强度B和导线长度L不变,因此F与I的关系图象为过原点的直线,故AD错误,B正确,C也正确.
故选:BC.
点评:
本题比较简单,考查了安培力公式F=BIL的理解和应用,考查角度新颖,扩展学生思维.
11.(3分)图形区域内有垂直纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图所示,若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是( )
a粒子速率最大
c粒子速率最大
A.
B.
C.
c粒子在磁场中运动时间最长
D.
它们作圆周运动的周期Ta=Tb=Tc
考点:
带电粒子在匀强磁场中的运动..
专题:
带电粒子在磁场中的运动专题.
分析:
三个质量和电荷量都相同的带电粒子,以不同的速率垂直进入匀强磁场中,则运动半径的不同,导致运动轨迹也不同.因此运动轨迹对应的半径越大,则粒子的速率也越大.而运动周期它们均一样,但运动时间却由圆弧对应的圆心角决定.
解答:
解:粒子在磁场中做匀速圆周运动时,由洛伦兹力提供向心力,根据qvB=m,可得:r=.
A、B、由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同,在同一个磁场中,当速度越大时、轨道半径越大,则知a粒子速率最小,c粒子速率最大.故A错误,B正确;
C、D、由于T=及t=可知,三粒子运动周期相同,a在磁场中运动的偏转角最大,对应时间最长,故C错误、D正确.
故选:BD
点评:
带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下,运动的半径与速率成正比,从而根据运动圆弧来确定速率的大小;运动的周期均相同的情况下,可根据圆弧的对应圆心角来确定运动的时间的长短.
12.(3分)如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置,闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件,油滴将向下运动的是( )
A.
减小R1的阻值
B.
增大R2的阻值
C.
减小两板间的距离
D.
断开开关S
考点:
带电粒子在混合场中的运动..
专题:
带电粒子在复合场中的运动专题.
分析:
电路稳定时,电容器的电压等于可变电阻R1的电压,改变R2,对电容器的电压没有影响.增大R1分担的电压增大,电容器的电压增大,油滴将向上运动.断开开关S,电容器放电,油滴将向下运动.减小平行板的正对面积,电容器的电压不变,油滴不动.
解答:
解:A、电路稳定时,电容器的电压等于可变电阻R1的电压,当减小R1的阻值,导致总电流增大,则外电压减小,因此电容器的电压减小,板间场强减弱,油滴将向下运动.故A正确.
B、电路稳定时,当增大R2的阻值,不改变电路中的电流,因此电容器的电压不变,板间场强不变,油滴将不运动.故B错误.
C、减小两板间的距离,因电容器的电压不变,则电场强度增大,导致油滴向上运动.故C错误.
D、断开开关S,电容器放电,板间场强逐渐减小,油滴将向下运动.故D正确.
故选:AD.
点评:
本题关键分析电容器的电压是否变化.当断开开关S,改变板间距离时,板间场强不变,油滴也保持不动.
13.(3分)(2020•大连模拟)利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图所示是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差.下列说法中正确的是( )
A.
若元件的载流子是自由电子,则D侧面电势高于C侧面电势
B.
若元件的载流子是自由电子,则C侧面电势高于D侧面电势
C.
在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直
D.
在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平
考点:
霍尔效应及其应用..
分析:
根据左手定则判断洛伦兹力的方向,确定电子的偏转方向,从而确定侧面电势的高低.测量地磁场强弱时,让地磁场垂直通过元件的工作面,通过地磁场的方向确定工作面的位置.
解答:
解:A、若元件的载流子是自由电子,由左手定则可知,电子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏,则D侧面的电势高于C侧面的电势.故A正确,B错误.
C、地球赤道上方的地磁场方向水平,在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直.故C正确,D错误.
故选AC.
点评:
解决本题的关键知道霍尔效应的原理,知道电子受到电场力和洛伦兹力平衡.
14.(3分)如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r,闭合开关后,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表、、示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3,理想电流表A示数变化量的绝对值为△I,则( )
A.
A的示数增大
B.
的示数增大
C.
△U1大于△U2
D.
△U3与△I的比值大于r
考点:
闭合电路的欧姆定律..
专题:
恒定电流专题.
分析:
理想电压表内阻无穷大,相当于断路.理想电流表内阻为零,相当短路.分析电路的连接关系,根据欧姆定律分析.
解答:
解:A、据题理想电压表内阻无穷大,相当于断路.理想电流表内阻为零,相当短路,所以R与变阻器串联,电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电压和变阻器两端的电压.当滑动变阻器滑片向下滑动时,接入电路的电阻减小,电路中电流增大,则A的示数增大,故A正确;
B、V2测量路端电压,外电阻减小,路端电压减小,示数减小.故B错误.
C、根据闭合电路欧姆定律得:U2=E﹣Ir,则得:=r; =R,据题:R>r,则>,故△U1大于△U2.故C正确.
D、根据闭合电路欧姆定律得:U3=E﹣I(R+r),则得:=R+r>r,则△U3
与△I的比值大于r,故D正确;
故选:ACD.
点评:
本题是电路的动态分析问题,关键要搞清电路的结构,明确电表各测量哪部分电路的电压或电流,根据闭合电路欧姆定律进行分析.
二、实验题(本题共2小题,共14分)
15.(5分)(1)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200Ω,电压表V的内阻约为2kΩ,电流表A的内阻约为10Ω,测量电路中电表的连接方式如图1(a)或图1(b)所示,测量结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图1(a)和图1(b)中电路测得的电阻值分别极为Rx1和Rx2,则 (填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1 大于 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2 小于 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值.
(2)在使用螺旋测微器量某金属丝直径时,如图2所示,读数为 1.706 mm.
考点:
伏安法测电阻..
专题:
实验题.
分析:
本题(1)根据欧姆定律可知,当待测电阻满足时,应用内接法测量较准确,=;根据欧姆定律可知电流表采用内接法时,测量值应等于待测电阻与电流表内阻之和,所以测量值偏大,当电流表采用外接法时,测量值应是待测电阻与电压表的并联电阻,所以测量值偏小;(2)进行螺旋测微器读数时,要分成整数部分和小数部分两部分来读,注意半毫米刻度线是否露出.
解答:
解:(1):由于待测电阻满足,所以电流表应用内接法时测量较准确,即更接近真实值;
根据欧姆定律:==,所以测量值大于真实值;
==,由于并联电阻小于任一支路的电阻,所以测量值小于真实值;
(2):螺旋测微器的读数为:d=1.5mm+20.6×0.01mm=1.706mm;
故答案为:(1),大于,小于;(2)1.706
点评:
应明确:①电流表内外接法的选择方法:当待测电阻满足时,电流表应用外接法,并且测量值偏小;满足时,电流表应用内接法,并且测量值偏大.②进行螺旋测微器读数时,要分成整数部分和小数部分两部分来读,注意半毫米刻度线是否露出.
16.(9分)某同学用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻,实验采用的电路如图1所示.
(1)下列给出的器材中,应该选用 ACDFH (填代号)
A、待测干电池(2节串联,电动势约3V)
B、电流表(量程0~3A,内阻0.025Ω)
C、电流表(0~0.6A,内阻0.125Ω)
D、电压表(0~3V,内阻3kΩ)
E、电压表(量程0~15V,内阻15kΩ)
F、滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
G、滑动变阻器(0~2000Ω,额定电流0.3A)
H、开关、导线
(2)如图2给出了做实验所需的各种仪器,请你按电路图把它们连成实验电路.
(3)该同学记录了5组数据,并根据这些数据在坐标图中画出U﹣I图线,如图3所示,根据图线求出两节干电池串联的电动势E= 2.75 V,内阻r= 1.92 Ω.(结果均保留两位小数)
考点:
测定电源的电动势和内阻..
专题:
实验题.
分析:
(1)估算出电路中最大电流:当变阻器的电阻为零时,由闭合电路欧姆定律可求电路中最大电流,根据额定电流与最大电流的关系,分析并选择变阻器.
(2)对照电路图,按顺序连接电路.
(3)由闭合电路欧姆定律分析U﹣I图象的纵轴截距和斜率的意义,可求出电动势和内阻.
解答:
解:(1)滑动变阻器允许的最大电流为1A,量程为3A的电流表读数误差会比较大,所以应选择量程为0.6A的电流表(C);电源的电动势是3V,所以适合选择量程为3V的电压表(D);滑动变阻器要选择额定电流较大的(F);另外,要选择电源A和导线与电键(H).所以要选择的项目共有:ACDFH.
(2)对照电路图,按顺序连接电路如图:
(3)由闭合电路的欧姆定律:E=U+Ir;当电路中的电流接近0时,路端电压接近电源的电动势,所以在U﹣I图象中,图线与纵坐标的交点表示电源的电动势,根据图3可以读出电源的电动势为2.75V;
又因为图象的斜率表示电源的内电阻,所以:r==Ω=1.92Ω
故答案为:(1)ACDFH;(2)连线如图;(3)2.75,1.92;
点评:
本实验的原理是闭合电路欧姆定律,根据原理由图象的斜率和截距分别求出内阻和电动势.
三、计算题(本题共4小题,共44分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的验算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
17.(10分)现在又一个满偏电流为1mA、内阻为20Ω电流表.
(1)如果把它改装为一个量程为0.6A的电流表,需要一个多大的电阻?
(2)如果把它改装为一个量程为3V的电压表,需要一个多大的电阻?
考点:
把电流表改装成电压表..
专题:
实验题.
分析:
(1)把电流表改装成大量程的电流表需要并联分流电阻,应用并联电路特点与欧姆定律可以求出电阻阻值.
(2)把电流表改装成电压表需要串联一个分压电阻,应用串联电路特点与欧姆定律可以求出串联电阻阻值.
解答:
解:(1)把电流表改装成0.6A的电流表需要并联分流电阻,
并联电阻阻值:R==≈0.03Ω;
(2)把电流表改装成电压表需要串联一个分压电阻,
串联电阻阻值:R=﹣Rg=﹣20=2980Ω;
答:(1)如果把它改装为一个量程为0.6A
的电流表,需要并联一个0.03欧姆的电阻.
(2)如果把它改装为一个量程为3V的电压表,需要串联一个29800欧姆的电阻.
点评:
本题考查了电压表与电流表的改装,知道电表的改装原理、应用串并联电路的特点与欧姆定律即可正确解题.
18.(10分)如图所示,两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上,导轨间距为L,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端与水平直导体棒ab相连,弹簧与导轨平面平行并与ab垂直,直导体棒垂直跨接在两导轨上,空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场.闭合开关K后导体棒中的电流为I,导体棒平衡时,弹簧伸长量为x1;调转图中电源极性使棒中电流反向,导体棒中电流仍为I,导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场,求磁感应强度B的大小.
考点:
共点力平衡的条件及其应用;安培力..
分析:
对前后两次的导体棒受力分析,根据平衡条件列方程然后联立求解即可.
解答:
解:弹簧伸长量为x1时,导体棒所受安培力沿斜面向上,根据平衡条件沿斜面方向有:
mgsinα=kx1+BIL…①
电流反向后,导体棒所受安培力沿斜面向下,根据平衡条件沿斜面方向:
mgsinα+BIL=kx2…②
联立两式得:B=
答:磁感应强度B的大小是.
点评:
本题借助安培力考查了平衡条件的应用,正确受力分析时关键,注意安培力方向的判断用左手定则.
19.(12分)如图所示的电路中,电源的电动势E=12V,内阻r=0.5,将一盏规格“8V,16W”的灯泡与一个线圈电阻R=0.5Ω的直流电动机并联后与电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100min.问在此过程中:
(1)电源提供的能量;
(2)电流对灯泡和电动机所做的功各为多少?
(3)电动机的效率是多少?
考点:
电功、电功率..
专题:
恒定电流专题.
分析:
(1)由题意可知电路中的路端电压,则由闭合电路欧姆定律可求得电路中的电流,由P=UIt可求得电源提供的能量;
(2)由W=Pt可求得电流对灯泡所做的功;由W=UIt可求得电流对电动机所做的功;
(3)由η=×100%可求得电动机的效率.
解答:
解:(1)由题意可知,电路的路端电压U=8V,则内电压U内=E﹣U=12V﹣8V=4V;
电路中电流I==8A;
故电源提供的能量W=UIt=12×8×100×60J=5.76×105J;
(2)电流对灯丝做功W灯=Pt=16×100×60J=9.6×104J;
灯泡中的电流I灯==2A;
由并联电路的规律可知,通过电动机的电流I机=I﹣I灯=8A﹣2A=6A;
电流对电动机所做的功W=UI机t=8×6×6000J=2.88×105J;
(3)灯丝为纯电阻故灯丝产生的热量等于电流所做的功,故Q=W灯=9.6×104J;
而电动机线圈产生的热量Q机=I机2R机t=62×0.5×6000J=1.08×105J;
电动机的效率η=×100%=×100%=62.5%.
答:(1)电源提供的能量是5.76×105J; (2)电流对灯泡做的功为电流对灯泡,电流对电动机做功是2.88×105J;(3)电动机的效率是62.5%.
点评:
本题考查电路中电功及电热的区别,要注意焦耳定律及电功公式在非纯电阻电路中均可使用,但焦耳定律只能求产生的热量.
20.(12分)(2020•杭州一模)如图所示,直角三角形OAC(a=30°)区域内有B=0.5T的匀强磁场,方向如图所示.两平行极板M、N接在电压为u的直流电源上,左板为高电势.一带正电的粒子从靠近M板由静止开始加速,从N板的小孔射出电场后,垂直OA的方向从P点进入磁场中.带电粒子的比荷为=105C/kg,OP间距离为L=0.3m.全过程不计粒子所受的重力,则:
(1)若加速电压U=120V,通过计算说明粒子从三角形OAC的哪一边离开磁场?
(2)求粒子分别从OA、OC边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间.
考点:
带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力..
专题:
带电粒子在磁场中的运动专题.
分析:
(1)设粒子经电场加速后的速度为v,根据动能定理即可求得,再根据洛仑兹力提供向心力及几何关系即可求解;
(3)粒子在磁场中做圆周运动,根据圆周运动的周期公式与运动轨迹对应的圆心角即可解题.
解答:
解:
(1)如图所示,
当带电粒子的轨迹与OC边相切时为临界状态,则有:
解得:R=0.1m
电荷被加速,则有:
磁场中qvB=
解之得:R≤0.1m时,U<U0,则r<R,粒子从OA边射出.
(2)带电粒子在磁场做圆周运动的周期为
当粒子从OA边射出时,粒子在磁场中恰好运动了半个周期
当粒子从OC边射出时,粒子在磁场中运动的时间小于周期
答:
(1)若加速电压U=120V,通过计算说明粒子从三角形OAC的OA边离开磁场;
(2)求粒子分别从OA、OC边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间.
点评:
本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况,再通过受力情况分析粒子的运动情况,熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式,难度适中.
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