題目列表(包括答案和解析)
I(?10-1A) | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 |
UM(?10-1V) | 1.1 | 1.9 | 3.4 | 4.5 | 6.2 | 6.8 |
如圖(1),將一金屬薄片垂直置于磁場B中,在薄片的兩個側(cè)面a、b間通以電流I時,另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。且滿足UM=kIB/d,式中d為薄片的厚度,k為霍爾系數(shù)。
某同學(xué)通過實驗來測定該金屬的霍爾系數(shù)。已知該薄片的厚度d=0.40mm,該同學(xué)保持磁感應(yīng)強度B=0.10T不變,改變電流I的大小,測量相應(yīng)的UM,記錄數(shù)據(jù)如下表所示。
I(´10-1A) | 3.0 | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 |
UM(´10-1V) | 1.1 | 1.9 | 3.4 | 4.5 | 6.2 | 6.8 |
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)系中畫出圖線;
(2)利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)k=________´10-3V·m·A-1·T-1(保留2位有效數(shù)字);
(3)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器,廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。圖(2)是霍爾測速儀的示意圖,將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上,圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體,相鄰永磁體的極性相反�;魻栐糜诒粶y圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時,霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖像如圖(3)所示。若在時間t內(nèi),霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P,則圓盤轉(zhuǎn)速N的表達式:_____________________。
![]() |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
x/m | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | 0.35 | 0.40 | 0.45 |
φ/105v | 9.00 | 4.50 | 3.00 | 2.25 | 1.80 | 1.50 | 1.29 | 1.13 | 1.00 |
粗糙絕緣的水平面附近存在一個平行于水平面的電場,其中某一區(qū)域的電場線與x軸平行,且沿x軸方向的電勢j與坐標(biāo)值x的關(guān)系如下表格所示:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
x/m | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | 0.35 | 0.40 | 0.45 |
φ/105v | 9.00 | 4.50 | 3.00 | 2.25 | 1.80 | 1.50 | 1.29 | 1.13 | 1.00 |
根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)可作出如右的j—x圖像�,F(xiàn)有一質(zhì)量為0.10kg,電荷量為1.0´10-7C帶正電荷的滑塊(可視作質(zhì)點),其與水平面的動摩擦因數(shù)為0.20。問:
(1)由數(shù)據(jù)表格和圖像給出的信息,寫出沿x軸的電勢j與x的函數(shù)關(guān)系表達式。
(2)若將滑塊無初速地放在x=0.10m處,則滑塊最終停止在何處?
(3)在上述第(2)問的整個運動過程中,它的加速度如何變化?當(dāng)它位于x=0.15m時它的加速度多大?(電場中某點場強為φ-t圖線上某點對應(yīng)的斜率)
(4)若滑塊從x=0.60m處以初速度v0沿-x方向運動,要使滑塊恰能回到出發(fā)點,其初速度v0應(yīng)為多大?
粗糙絕緣的水平面附近存在一個平行于水平面的電場,其中某一區(qū)域的電場線與x軸平行,且沿x軸方向的電勢j與坐標(biāo)值x的關(guān)系如下表格所示:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
x/m | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | 0.35 | 0.40 | 0.45 |
φ/105v | 9.00 | 4.50 | 3.00 | 2.25 | 1.80 | 1.50 | 1.29 | 1.13 | 1.00 |
根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)可作出如右的j—x圖像�,F(xiàn)有一質(zhì)量為0.10kg,電荷量為1.0´10-7C帶正電荷的滑塊(可視作質(zhì)點),其與水平面的動摩擦因數(shù)為0.20。問:
(1)由數(shù)據(jù)表格和圖像給出的信息,寫出沿x軸的電勢j與x的函數(shù)關(guān)系表達式。
(2)若將滑塊無初速地放在x=0.10m處,則滑塊最終停止在何處?
(3)在上述第(2)問的整個運動過程中,它的加速度如何變化?當(dāng)它位于x=0.15m時它的加速度多大?(電場中某點場強為j—x圖線上某點對應(yīng)的斜率)
(4)若滑塊從x=0.60m處以初速度v0沿-x方向運動,要使滑塊恰能回到出發(fā)點,其初速度v0應(yīng)為多大?
第一部分 選擇題(每題4分,共40分,漏選給2分,錯選、不選給0分)
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
B
CD
C
BC
ABC
BD
AC
BD
AC
CD
AC
CD
第二部分 非選擇題(共110分)
13.(1)(4分)直徑讀數(shù)為
(每空2分,第一空最后一位估計允許偏差±
(2)(10分)
(a)實驗電路圖(2分,有錯給0分)
(b) 110 W, 1.10 V。
(c)電動勢E= 1.30 V,內(nèi)電阻r=__20__W.
(每空2分,有效數(shù)字不做要求)
14.(1)(2分)還需要的實驗器材是:
刻度尺、天平(配砝碼) .(每項1分)
(2)(每空2分)
還缺哪些實驗步驟: 平衡摩擦力(適當(dāng)墊起長木板的左端,直至輕推滑塊,滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止)
應(yīng)控制的實驗條件: 實驗中保持.
要驗證的數(shù)學(xué)表達式:
(3)(每空2分)
W=; ΔEK=
.
本題第(1)、(2)問可能會出現(xiàn)許多不同的解答,可參考以下方案給分:
解一:(1)天平(1分) 刻度尺(1分)
(2)所缺的步驟:在沙桶中裝適量的細沙,直到輕推滑塊,滑塊能在水平長木板上勻速運動為止(2分),用天平測出此時沙和小桶的總質(zhì)量m′(2分).
本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式(2分)
解二:(1)天平(1分) 刻度尺(1分)
(2)所缺的步驟:在沙桶中裝適量的細沙直到輕推滑塊,滑塊能在水平長木板上勻速運動為止(2分),用天平測出此時沙和小桶的總質(zhì)量m′(1分).實驗中保持.(1分)
本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式(2分)
解三:(1)天平(1分) 刻度尺(1分) 小木塊(1分)
(2)所缺的步驟:先將空的小沙桶從滑輪上取下,用天平測定小沙桶的質(zhì)量(2分),再將空的小沙桶掛回,用小木塊將長木板的左端稍稍墊起,直至輕推滑塊,滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止(1分).
本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式(2分)
解四:(1)天平(1分) 刻度尺(1分) 小木塊(1分)
(2)所缺的步驟:先將小沙桶和滑塊的連線斷開,用小木塊將長木板的左端稍稍墊起(1分),直至輕推滑塊,滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止(1分).實驗中保持.(1分)
本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式(2分)
解五:(1)天平(1分) 刻度尺(1分) 小木塊(1分)
(2)所缺的步驟:先將空的小沙桶從滑輪上取下,用天平測定小沙桶的質(zhì)量(1分),再將空的小沙桶掛回,用小木塊將長木板的左端稍稍墊起,直至輕推滑塊,滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止(1分).實驗中保持
.(1分)
本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式(2分)
15.(10分)解:著陸器從高度為h處平拋到第二次著陸,由機械能守恒有:
2分
得出月球表面的重力加速度為:………①
3分
當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑為月球半徑R時,發(fā)射速度最小,設(shè)最小速度為,由萬有引力(約等于重力)提供向心力有:
………② 2分
由①②式可得出:………③ 3分
16.(12分)
解:(1)由左手定則和題意知,小球帶負電 ………2分
設(shè)小球第一次到達最低點時的速度為v,則由動能定理(或由機械能守恒定律)可得: ………2分
在最低點由向心力公式得:
………2分
解得:q=2.5×10
(2)根據(jù)機械能守恒定律,小球第二次到達最低點時,速度大小仍為v………2分
由向心力公式得:………2分
解得:F=5.5×10-2N………1分
17.(14分)
解:(1)金屬桿做加速度不斷減小的加速運動………2分
(2)由圖象知:
時,
;
此時由于平衡………2分
得:………2分
(3)由圖象知:,
此時由牛頓第二定律:………2分
即:;………3分
解得:………3分
18.(15分)
解:(1)因油滴在第Ⅱ、Ⅲ象限中做勻速直線運動,所以油滴受的合力為零,若油滴帶負電,則其合力一定不為零;若油滴帶正電,則其合力可以為零,所以油滴帶正電.………3分
(2) 由平衡條件知: ………3分
………2分
(3)油滴從進入區(qū)域到
點的過程由動能定理:
………3分
;………2分
………2分
19.(16分)
解:(1)對球,從靜止到碰
的過程由動
能定理:;………1分
即:
得:…1分
、
碰撞由動量守恒,令水平向左為正:有:
………1分
得:(向左)………1分
加上豎直向上的電場后,整體
仍做圓周運動到最高點的過程由動能定理:
………1分
得: ………1分
在最高點,由牛頓第二定律:………1分
得:………1分
(2)整體能完成圓周運動的條件是:在點:
………1分
即: ………1分
得:………1分
、
碰撞由動量守恒,令水平向左為正:有:
得: ………1分 由
得:
………1分
、
碰撞由動量守恒,令水平向右為正:有:
得: ………1分 由
得:
………1分
所以,滿足的條件是:
或
………1分
20.(17分)
解:解:(1)質(zhì)子在磁場中受洛侖茲力做勻速圓周運動,根據(jù)
牛頓第二定律有:………2分
得半徑為:………2分
(2)由于質(zhì)子的初速度方向與x軸正方向的夾角為300,
且半徑恰好等于OA,因此質(zhì)子將在磁場中做半個圓周
運動到達y軸上的C點,如圖所示.
根據(jù)圓周運動的規(guī)律,質(zhì)子做圓周運動的周期為: ………2分
質(zhì)子從出發(fā)運動到第一次到達y軸的時間為: ………1分
質(zhì)子進入電場時的速度方向與電場的方向相同,在電場中先做勻減速運動,速度減為零后反向做勻加速直線運動,設(shè)質(zhì)子在電場中運動的時間為t2,根據(jù)牛頓第二定律有:
………2分,得
………1分
因此質(zhì)子從開始運動到第二次到達y軸的時間為: ………2分.
(3)質(zhì)子再次進入磁場時,速度的方向與電場的方向相同,在洛侖茲力作用下做勻速圓周運動,到達y軸的D點.由幾何關(guān)系得CD=2Rcos300 ………2分
則質(zhì)子第二次到達y軸的位置為
………2分
即質(zhì)子第三次到達y軸的坐標(biāo)為(0,34.6). ………1分
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