2018年高中物理電學(xué)綜合試題及答案

2018年高中物理電學(xué)綜合試題及答案

1A.兩個(gè)帶異號(hào)電荷的金屬小球A和B，分別固定在遠(yuǎn)離彼此的兩個(gè)地方。它們之間的靜電力大小為F?，F(xiàn)在用一個(gè)不帶電的絕緣金屬小球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開(kāi)C。此時(shí)，A、B球間的靜電力大小為D。1B.兩個(gè)帶同號(hào)電荷的金屬小球A和B，分別固定在遠(yuǎn)離彼此的兩個(gè)地方。它們之間的靜電力大小為F?，F(xiàn)在用一個(gè)不帶電的絕緣金屬小球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開(kāi)C。此時(shí)，A、B球間的靜電力大小為D。1C.兩個(gè)帶異號(hào)電荷的金屬小球A和B，分別固定在遠(yuǎn)離彼此的兩個(gè)地方。它們之間的靜電力為F?，F(xiàn)在用一個(gè)不帶電的絕緣金屬小球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開(kāi)C。此時(shí)，A、B球間的靜電力為F/2。如果將A、B間距離增大為原來(lái)的2倍，則它們間的靜電力為F/8。1D.兩個(gè)相同的金屬小球放在絕緣架上，相距為d，球的半徑比d小得多，兩球帶有q和5q的電荷量，相互作用的斥力大小為5F?，F(xiàn)將這兩個(gè)金屬球接觸后分開(kāi)，仍放回原處，則它們相互作用的斥力大小為9F。2.圖1中，取一對(duì)用絕緣柱支撐的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸，起初它們不帶電，分別貼在導(dǎo)體A、B下部的金屬箔均是閉合的。如果將帶足夠多正電荷的物體C移近導(dǎo)體A，穩(wěn)定后，A、B下部的金屬箔都會(huì)張開(kāi)。3A.圖2中，M、N為兩個(gè)帶有等量同號(hào)電荷的點(diǎn)電荷，O點(diǎn)是它們之間連線(xiàn)的中點(diǎn)，A、B是M、N連線(xiàn)中垂線(xiàn)上的兩點(diǎn)，A點(diǎn)距O點(diǎn)較近。用EO、EB分別表示點(diǎn)電荷M、N在A、B點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，則EO>EB。C.該粒子一定是由a向b運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榱Ｗ釉陔妶?chǎng)中會(huì)沿著等勢(shì)線(xiàn)從高電勢(shì)點(diǎn)移動(dòng)到低電勢(shì)點(diǎn)。D.根據(jù)機(jī)械能守恒定律，粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能加電勢(shì)能等于在b點(diǎn)的動(dòng)能加電勢(shì)能，因此粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能一定小于在b點(diǎn)的動(dòng)能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，斷開(kāi)電路中開(kāi)關(guān)S時(shí)，燈泡會(huì)先“閃亮”一下，然后逐漸熄滅。為了觀(guān)察到更明顯的“閃亮”現(xiàn)象，可以采取增大電感線(xiàn)圈原匝數(shù)使L增大的措施。對(duì)于燈泡“閃亮”現(xiàn)象的解釋?zhuān)_的說(shuō)法是：斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后燈泡“閃亮”時(shí)通過(guò)燈泡的電流與電路穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的電流流向相同。為了觀(guān)察到斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)燈泡需要更長(zhǎng)時(shí)間才逐漸熄滅的現(xiàn)象，可以采取撤去電感線(xiàn)圈中的鐵芯，使L減小的措施。10.霍爾元件是一種具有霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體材料樣品，當(dāng)其表面垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)，通有與磁場(chǎng)方向垂直的電流時(shí)，會(huì)在兩個(gè)側(cè)面產(chǎn)生一定的電壓，稱(chēng)為霍爾電壓。為了檢測(cè)霍爾元件的電流和輸出的霍爾電壓，可以利用電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，毫安表檢測(cè)輸入霍爾元件的電流，毫伏表檢測(cè)霍爾元件輸出的霍爾電壓。在實(shí)驗(yàn)中，需要注意調(diào)整電路，使得通過(guò)電磁鐵和霍爾元件的電流與原電流方向相反，以改變2、4兩接線(xiàn)端的電勢(shì)高低關(guān)系。11.實(shí)驗(yàn)旨在測(cè)量一個(gè)滿(mǎn)偏電流為300μA，內(nèi)阻約為100Ω的電流表的內(nèi)阻值。為了盡量精確，應(yīng)選用阻值范圍為0~10kΩ的滑動(dòng)變阻器和電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為3Ω的電源。實(shí)驗(yàn)步驟包括斷開(kāi)S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R的阻值使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度，閉合S2，調(diào)節(jié)R'的阻值使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的三分之一，并記錄此時(shí)R'的阻值為48Ω。根據(jù)測(cè)得的阻值，可以計(jì)算出待測(cè)電流表的內(nèi)阻值，如果步驟D中使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的三分之二，測(cè)得的測(cè)量值更準(zhǔn)確一些。某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了測(cè)量小燈泡伏安特性曲線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。小燈泡標(biāo)有“3.8V，0.3A”字樣。要求測(cè)量結(jié)果盡量精確，并繪制出小燈泡兩端電壓在0~3.8V范圍內(nèi)完整的伏安特性曲線(xiàn)。(1)若實(shí)驗(yàn)室的電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器都滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，其中電壓表的內(nèi)阻約10kΩ，電流表的內(nèi)阻約0.5Ω，則應(yīng)選擇圖11所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：V-A-A-L-A-R-R-L-R-SE-ES-DC-B。(2)若實(shí)驗(yàn)中只提供了量程為100mA，內(nèi)阻為6.0Ω的電流表A1，為了繪制完整的伏安特性曲線(xiàn)，需要將電流表A1串聯(lián)一個(gè)阻值為3Ω的定值電阻，才能實(shí)現(xiàn)改裝的要求，從而得到量程為0.4A的電流表A2。(3)小組的同學(xué)們正確描繪出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，如圖12所示。根據(jù)這個(gè)特性曲線(xiàn)，同學(xué)們對(duì)小燈泡的實(shí)際功率與其兩端的電壓、通過(guò)其電流的關(guān)系，猜想出了如圖13所示的關(guān)系圖像。其中可能正確的是：B、C、A、D。(4)根據(jù)圖12所示的伏安特性曲線(xiàn)可知，這只小燈泡兩端電壓由1.0V變化到3.8V的過(guò)程中，燈絲的電阻值變小。(5)某同學(xué)將該小燈泡與一個(gè)阻值為4.0Ω的定值電阻串聯(lián)后，接在一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為3.0V、內(nèi)阻為1.0Ω的電源上，組成一個(gè)閉合電路。此時(shí)該小燈泡實(shí)際功率約為0.48W。某同學(xué)想要描繪標(biāo)有“3.8V，0.3A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線(xiàn)，要求測(cè)量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線(xiàn)完整。可供該同學(xué)選用的器材有：電壓表V1（量程0~3V，內(nèi)阻等于3kΩ）、電壓表V2（量程0~15V，內(nèi)阻等于15kΩ）、電流表A1（量程0~200mA，內(nèi)阻等于10Ω）、電流表A2（量程0~3A，內(nèi)阻等于0.1Ω）、滑動(dòng)變阻器R1（0~10Ω，額定電流2A）、滑動(dòng)變阻器R2（0~1kΩ，額定電流0.5A）、定值電阻R3（阻值等于1Ω）、定值電阻R4（阻值等于10Ω）、定值電阻R5（阻值等于1kΩ）和電源E（E=6V，內(nèi)阻不計(jì)）。CD動(dòng)，通過(guò)電刷連接C、D的定值電阻R=2r。問(wèn)題如下：（1）求線(xiàn)框abcd轉(zhuǎn)到圖乙位置時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小；（2）求轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電阻R上的電壓最大值；（3）不計(jì)摩擦，求外力驅(qū)動(dòng)兩線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功；（4）從線(xiàn)框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始時(shí)，作出0~T（T是線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)周期）時(shí)間內(nèi)通過(guò)R的電流iR隨時(shí)間變化的圖像。示波器中的示波管對(duì)電子的偏轉(zhuǎn)是電偏轉(zhuǎn)，電視機(jī)中的顯像管對(duì)電子的偏轉(zhuǎn)是磁偏轉(zhuǎn)。小明同學(xué)對(duì)這兩種偏轉(zhuǎn)進(jìn)行了定量的研究并做了對(duì)比，已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，在研究的過(guò)程中空氣阻力和電子所受重力均可忽略不計(jì)。問(wèn)題如下：（1）如圖17甲所示，水平放置的偏轉(zhuǎn)極板的長(zhǎng)度為l，板間距為d，極板間的偏轉(zhuǎn)電壓為U，在兩極板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。極板右端到豎直熒光屏MN的距離為b，熒光屏MN與兩極板間的O1O2′O1′中心線(xiàn)O1O1′垂直。電子以水平初速度v從兩極板左端沿兩極板QN間的中心線(xiàn)射入，忽略極板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，求電子打到熒光屏上時(shí)的速度方向和動(dòng)能大?。唬?）如圖17乙所示，圓心為O2、半徑為r的水平圓形區(qū)域中有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，與磁場(chǎng)區(qū)域右側(cè)邊緣的最短距離為r的O2'處有一豎直放置的熒光屏PQ，熒光屏PQ與O2O2'連線(xiàn)垂直。今有一電子以水平初速度v從左側(cè)沿O2O2'方向射入磁場(chǎng)，飛出磁場(chǎng)區(qū)域后打在熒光屏上的A點(diǎn)，A點(diǎn)到O2'的距離為23r，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。如圖18所示，兩根相距為L(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌CD、EF固定在水平面內(nèi)，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌的左端接入一阻值為R的定值電阻，將質(zhì)量為m、電阻可忽略不計(jì)的金屬棒MN垂直放置在導(dǎo)軌上。t=0時(shí)刻，MN棒與DE的距離為d，MN棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)空氣阻力。問(wèn)題如下：（1）金屬棒MN以恒定速度v向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若從t=0時(shí)刻起，所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B從B開(kāi)始逐漸增大時(shí)，恰好使回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，試從磁通量的角度分析磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化規(guī)律；（2）若所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且保持不變，金屬棒MN以恒定速度v向左運(yùn)動(dòng)，試證明拉力做功的功率與電路的總電功率相等。文章中存在大量的格式錯(cuò)誤，無(wú)法確定段落的開(kāi)頭和結(jié)尾，也無(wú)法確定每個(gè)段落的主題。因此，建議重新編輯文章，以便更好地理解和改寫(xiě)每個(gè)段落。以下是對(duì)文章的重新編輯和改寫(xiě)：段落1：電路問(wèn)題在這個(gè)電路問(wèn)題中，我們需要計(jì)算電路中各個(gè)元件的電阻和電流。根據(jù)電路圖，我們可以使用基爾霍夫定律和歐姆定律來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。首先，我們可以使用基爾霍夫第一定律來(lái)求出電路中各個(gè)支路的電流。然后，我們可以使用歐姆定律來(lái)計(jì)算每個(gè)電阻的電壓和電流。最后，我們可以使用基爾霍夫第二定律來(lái)計(jì)算電路中的總電流和總電壓。段落2：力學(xué)問(wèn)題在這個(gè)力學(xué)問(wèn)題中，我們需要計(jì)算小球在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。首先，我們可以使用動(dòng)能定理和復(fù)合場(chǎng)理論來(lái)計(jì)算小球在電場(chǎng)中的受力情況。然后，我們可以使用圓周運(yùn)動(dòng)的原理來(lái)計(jì)算小球在圓形軌道上的運(yùn)動(dòng)軌跡。最后，我們可以使用能量守恒定律來(lái)計(jì)算小球在復(fù)合場(chǎng)中的最大速度和最小距離。段落3：摩擦力問(wèn)題在這個(gè)摩擦力問(wèn)題中，我們需要計(jì)算物體在傾斜面上的受力情況。首先，我們可以使用受力分析的方法來(lái)計(jì)算物體在傾斜面上的重力和法向力。然后，我們可以使用摩擦力的概念來(lái)計(jì)算物體在傾斜面上的摩擦力。最后，我們可以使用牛頓第二定律來(lái)計(jì)算物體在傾斜面上的加速度和速度。根據(jù)受力分析，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值應(yīng)滿(mǎn)足的條件是大于2.7Ω小于8.4Ω。根據(jù)受力平衡條件，當(dāng)安培力平行于金屬導(dǎo)軌平面斜向上時(shí)有最小值FAmin=mgsinα/Il，由左手定則判定，磁場(chǎng)方向垂直于金屬導(dǎo)軌平面斜向下。在線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，外力至少需要做的功，等于系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱：W=Q總=I(R+r)T=50πJ=157J。不管轉(zhuǎn)到任何位置，磁感線(xiàn)方向都和速度方向垂直，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E=BlLω2。在線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，同一時(shí)刻只會(huì)有一個(gè)線(xiàn)框產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，另