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1、圍繞核心內(nèi)容預(yù)測100例題
高中物理中的電路包括直流電流和交流電路、電磁感應(yīng),電路規(guī)律主要有歐姆定律和閉合電路歐姆定律、電阻定律、焦耳定律、電功和電功率、正弦交變電流變化規(guī)律和描述、電容器和電感器對電路的影響、變壓器和電能輸送、安培力和左手定則、判斷電流產(chǎn)生磁場的安培定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律等。高考對電路的考查每年每份試卷都有3~4個題,分值占總分的18~25%。高考命題重點為電功和電功率、歐姆定律和閉合電路歐姆定律、動態(tài)電路、含電容器電路、正弦交變電流圖象、變壓器、安培力和左手定則、安培定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律等。
核心考點一、安培力
【核心考點解讀】磁場對電流的
2、作用叫做安培力,安培力大小F=BILsinα,式中α是電流與磁場方向的夾角,L為導(dǎo)線的有效長度。閉合通電線圈在勻強磁場中所受的安培力的矢量和為零。兩平行直導(dǎo)線通有同向電流時相互吸引,通有反向電流時相互排斥。兩平行通電直導(dǎo)線之間的作用力大小正比于電流大小。對于放在磁場中的通電導(dǎo)線,分析受力時要考慮它受到的安培力。若通電導(dǎo)線在安培力和其他力作用下處于平衡狀態(tài),則利用平衡條件列方程解之;
預(yù)測題1.如圖2所示為電磁軌道炮的工作原理圖。待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸,并可在兩平行軌道之間無摩擦滑動。電流從一條軌道流入,通過彈體流回另一條軌道。軌道電流在彈體處形成垂直于軌道平面的磁場(可視為勻強磁場),
3、磁感應(yīng)強度的大小與電流強度I成正比。彈體在安培力的作用下滑行L后離開軌道
A.彈體向左高速射出
B.I為原來2倍,彈體射出的速度也為原來2倍
C.彈體的質(zhì)量為原來2倍,射出的速度也為原來2倍
D.L為原來4倍,彈體射出的速度為原來2倍
解析:
【名師點評】通電導(dǎo)體垂直磁場方向放入勻強磁場,所受安培力F=BIL,在安培力作用下,導(dǎo)體垂直磁場方向移動x,安培力做功W=Fx。
預(yù)測題2.如圖所示,A、B、C是等邊三角形的三個頂點,O是A、B連線的中點。以O(shè)為坐標(biāo)原點,A、B連線為x軸,O、C連線為y軸,建立坐標(biāo)系。過A、B、C、O四個點各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相
4、等、方向向里的電流。則過O點的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向為
A.沿y軸正方向
B.沿y軸負(fù)方向
C.沿x軸正方向
D.沿x軸負(fù)方向
解析:
【名師點評】此題考查磁場疊加、安培定則和左手定則等。
預(yù)測題3. 如圖所示,平行于紙面水平向右的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B1=1T。.位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線,長L=1 m,通有I=1 A的恒定電流。.當(dāng)導(dǎo)線與B1成60°夾角時,發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零。.則該區(qū)域同時存在的另一勻強磁場的磁感應(yīng)強度B2的可能值 ( )
A.T B.T C.1T D.T
解析:
【名師點評】此題考查磁場疊加和左手定則等。
預(yù)測題4.如圖11甲所
5、示,在水平地面上固定一對與水平面傾角為α的光滑平行導(dǎo)電軌道,軌道間的距離為l,兩軌道底端的連線與軌道垂直,頂端接有電源。將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab放在兩軌道上,且與兩軌道垂直。已知軌道和導(dǎo)體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略,通過導(dǎo)體棒的恒定電流大小為I,方向由a到b,圖11乙為圖甲沿a→b方向觀察的平面圖。若重力加速度為g,在軌道所在空間加一豎直向上的勻強磁場,使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止。
(1)請在圖11乙所示的平面圖中畫出導(dǎo)體棒受力的示意圖;
(2)求出磁場對導(dǎo)體棒的安培力的大小;
(3)如果改變導(dǎo)軌所在空間的磁場方向,試確定使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止的勻強磁場磁感應(yīng)強度B的最小值
6、的大小和方向。
解析:
核心考點二、質(zhì)譜儀
【核心考點解讀】質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具,帶電粒子經(jīng)過加速電場加速,經(jīng)過速度選擇器后垂直邊界進(jìn)入勻強磁場中做勻速圓周運動,根據(jù)帶電粒子在勻強磁場中的運動半徑和加速電場電壓,可確定粒子的比荷。
預(yù)測題1、1922年英國物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎。.若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖8所示,則下列相關(guān)說法中正確的是
A. 該束帶電粒子帶負(fù)電
B. 速度選擇器的P1極板帶正電
C. 在B2磁場中運動半徑越大的粒子,質(zhì)量越大
D. 在B2磁場中運動半徑越大的粒子,比荷q/m越
7、小
解析:
【名師點評】此題考查質(zhì)譜儀的工作原理及其相關(guān)知識。
預(yù)測題2.下圖是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖。帶電粒子a、b經(jīng)電壓U加速(在A點初速度為零)后,進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場做勻速圓周運動,最后分別打在感光板S上的x1、x2處。圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑,則
A.a(chǎn)的質(zhì)量一定大于b的質(zhì)量
B.a(chǎn)的電荷量一定大于b的電荷量
C.a(chǎn)運動的時間大于b運動的時間
D.a(chǎn)的比荷(q a /ma)大于b的比荷(qb /mb)
解析:
【名師點評】此題考查質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理及其相關(guān)知識。
預(yù)測題3.如圖19所示為一質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理示意圖,整個裝置處于真空
8、環(huán)境中,離子源N可釋放出質(zhì)量均為m、電荷量均為q(q>0)的離子。離子的初速度很小,可忽略不計。離子經(jīng)S1、S2間電壓為U的電場加速后,從狹縫S3進(jìn)入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向外的勻強磁場中,沿著半圓運動到照相底片上的P點處,測得P到S3的距離為x。求:
(1)離子經(jīng)電壓為U的電場加速后的速度v;
(2) 離子的荷質(zhì)比 (q/m)
解:
【名師點評】此題重點考查質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理。
預(yù)測題4.如題圖所示為某種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。其中加速電場的電壓為U,靜電分析器中與圓心O1等距各點的電場強度大小相同,方向沿徑向指向圓心O1。磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形
9、區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計),經(jīng)加速電場加速后,從M點沿垂直于該點的場強方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動,并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界,又垂直于磁場方向射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出,并進(jìn)入收集器。測量出Q點與圓心O2的距離為d。
(1)求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大小;
(2)求磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強度B的大小和方向;
(
10、3)通過分析和必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo),請你說明如果離子的質(zhì)量為2m,電荷量仍為q,其他條件不變,這個離子射出電場和射出磁場的位置是否變化。
【解析】
【名師點評】此題考查帶電粒子在電場中的加速、在電場中的勻速圓周運動、在勻強磁場中的勻速圓周運動等,涉及的知識點由動能定理、圓周運動、電場力、洛倫茲力等。解答此題容易產(chǎn)生的誤區(qū)有三:一是沒有認(rèn)真審題,不能得出圓周運動的軌道半徑r=d;二是不能利用數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出質(zhì)量為2m的離子仍然在靜電分析器中做半徑為R的勻速圓周運動,仍從N點射出;三是不能利用分析得出離子在勻強磁場中運動軌道半徑與離子質(zhì)量有關(guān)。
核心考點三、回旋加速器
【核心考點解讀】回旋加速器是加
11、速帶電粒子的裝置,離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器,經(jīng)過回旋加速后從加速器的邊緣出加速器,離子通過電場加速從電場中獲得能量?;匦铀倨髁W舆\動周期與狹縫上所加交變電壓的周期相等?;匦铀倨鳘M縫所加交變電壓的周期等于粒子做勻速圓周運動的周期,粒子回旋一周加速兩次。由可知粒子加速后的最大動能Ekm=,與加速電壓無關(guān)。
預(yù)測題1. 如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個D形金屬盒,兩金屬盒置于勻強磁場中,并分別與高頻電源相連?,F(xiàn)分別加速氘核()和氦核()。下列說法中正確的是( )
A.它們的最大速度相同
B.它們的最大動能相同
C.它們在D形盒中運動的周期相同
D.僅增
12、大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能
解析:
【名師點評】此題以醫(yī)用回旋加速器切入,意在考查回旋加速器原理與粒子獲得的最大動能相關(guān)的因素。
預(yù)測題2.圖甲是回旋加速器的原理示意圖。其核心部分是兩個D型金屬盒, 在加速帶電粒子時,兩金屬盒置于勻強磁場中(磁感應(yīng)強度大小恒定),并分別與高頻電源相連。加速時某帶電粒子的動能EK隨時間t變化規(guī)律如下圖乙所示,若忽略帶電粒子在電場中的加速時間,則下列判斷正確的是( )
B.高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn-tn-1
C.粒子加速次數(shù)越多,粒子最大動能一定越大
D.D形盒中的高頻電源電壓越大,粒子獲得的最大動能越大
解析:
13、【名師點評】此題重點考查回旋加速器原理與粒子獲得的最大動能相關(guān)的因素。
核心考點四、顯像管
【核心考點解讀】顯像管是電子槍發(fā)射電子,由電場加速,磁場偏轉(zhuǎn)來達(dá)到掃描顯示出圖象的。
預(yù)測題1. 顯像管原理的示意圖如圖6所示,當(dāng)沒有磁場時,電子束將打在熒光屏正中的O點,安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場,使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。.設(shè)垂直紙面向里的磁場方向為正方向,若使電子打在熒光屏上的位置由a點逐漸移動到b點,下列變化的磁場能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是
解析:
【名師點評】此題從理論上說明了電子束掃描的磁場磁感應(yīng)強度變化規(guī)律。
預(yù)測題2. 電視機的顯像管中,電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過加速電場后,進(jìn)入一圓形勻強磁場區(qū),磁場方向垂直于圓面。不加磁場時,電子束將通過磁場中心O點而打到屏幕上的中心M,加磁場后電子束偏轉(zhuǎn)到P點外側(cè)?,F(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn)回到P點,可行的辦法是( )
A.增大加速電壓 B.增加偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度
C.將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些 D.將圓形磁場的半徑增大些
解析:【名師點評】此題從理論上說明了影響電子束偏轉(zhuǎn)的因素。