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2009年高考測定電源電動勢、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（電動勢約為1.5V，內(nèi)電阻約為2Ω）

B．電壓表V₁（0～2V，內(nèi)阻R_V1 =4000Ω）

C．電壓表V₂（0～2V，內(nèi)阻R_V2 約為3500Ω）

D．電流表A（0～3A，內(nèi)阻0.1Ω）

E．電阻箱R₁（0～9999Ω）

F．滑動變阻器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．滑動變阻器（阻值范圍0～15Ω，允許最大電流1A）.

F．電健一個，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。已知在導(dǎo)體棒運(yùn)動的過程中，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)動到O點(diǎn)時，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，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？（3）粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運(yùn)動的總時間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，電場力和洛倫茲力平衡，因此。

根據(jù)動能定理得：，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，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，轉(zhuǎn)動一周后打到ab板的下部。

（3）設(shè)粒子做圓周運(yùn)動的周期T，由和，得；粒子在磁場中共碰到2次板，做圓周運(yùn)動所需經(jīng)歷的時間為；粒子進(jìn)入磁場中，在水平方向的總位移s=L，經(jīng)歷時間為，因此粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運(yùn)動的總時間t=t₁+t₂=。粒子做圓周運(yùn)動的半徑為，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0.4m處，水平固定一根長直光滑桿，在桿上P點(diǎn)固定一定滑輪，滑輪可繞水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動，在P點(diǎn)的右邊，桿上套有一質(zhì)量m=2kg小球A。半徑R＝0.3m的光滑半圓形細(xì)軌道，豎直地固定在地面上，其圓心O在P點(diǎn)的正下方，在軌道上套有一質(zhì)量也為m=2kg的小球B。用一條不可伸長的柔軟細(xì)繩，通過定滑輪將兩小球連接起來。桿和半圓形軌道在同一豎直面內(nèi)，兩小球均可看作質(zhì)點(diǎn)，且不計(jì)滑輪大小的影響，g取10m/s²�，F(xiàn)給小球A一個水平向右的恒力F＝55N。求：

  （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)動到C處時的速度大小；

  （3）小球B被拉到離地多高時與小球A速度大小相等。

解析：（1）小球B運(yùn)動到P點(diǎn)正下方過程中的位移為

（m）

得：W_F=Fx_A=22J

（2）由動能定理得：，代入數(shù)據(jù)得：v=4m/s

（3）當(dāng)繩與圓環(huán)相切時兩球的速度相等。=0.225m