2018-2019學(xué)年高中物理 模塊復(fù)習(xí)課學(xué)案 滬科版選修3-1.doc

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模塊復(fù)習(xí) [核心知識(shí)回顧] 一、電荷與電荷守恒定律 1．電荷：自然界中存在著兩種電荷，正電荷和負(fù)電荷． 2．電荷守恒定律 (1)內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消失，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或從物體的這一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量保持不變． (2)物體帶電的實(shí)質(zhì)：得失電子． 二、庫(kù)侖定律 1．內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們所帶電荷量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比，作用力的方向在兩點(diǎn)電荷的連線上． 2．公式：F＝k，式中的k＝9.0109 Nm2/C2，叫靜電力常量． 3．適用條件：點(diǎn)電荷；真空中． 三、電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度 1．電場(chǎng)：電荷周圍存在的一種物質(zhì)，電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用．靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)． 2．電場(chǎng)強(qiáng)度 (1)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受的電場(chǎng)力F與它的電荷量q的比值． (2)公式：E＝. 3．點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式 (1)設(shè)在場(chǎng)源點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中，有一點(diǎn)P與Q相距r，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E＝k. (2)適用條件：真空中的點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)． 四、電場(chǎng)線 1．定義 電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線，而是為了描述電場(chǎng)而假想的線． 2．電場(chǎng)線的特點(diǎn) (1)電場(chǎng)線從正電荷(或無(wú)限遠(yuǎn)處)出發(fā)，終止于無(wú)限遠(yuǎn)處(或負(fù)電荷)． (2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交． (3)在同一電場(chǎng)里，電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大． (4)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是均勻分布的等間距平行直線． 五、靜電力做功的特點(diǎn)與電勢(shì)能 1．靜電力做功的特點(diǎn) (1)在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置有關(guān)，可見(jiàn)靜電力做功與重力做功相似． (2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做的功W＝Eqd，其中d為沿電場(chǎng)線方向的距離． 2．電勢(shì)能 (1)定義：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移到零電勢(shì)能位置時(shí)所做的功． (2)靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量，即WE＝EpA－EpB. (3)電勢(shì)能的相對(duì)性：電勢(shì)能是相對(duì)的，通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為零． 六、電勢(shì)和等勢(shì)面 1．電勢(shì) (1)定義：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能Ep與電荷量q的比值． (2)定義式：φ＝. 2．等勢(shì)面 (1)定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各點(diǎn)組成的面． (2)特點(diǎn)： a．等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直，即跟場(chǎng)強(qiáng)的方向垂直． b．在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功． c．電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面． d．等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大，反之越小． 七、電勢(shì)差 1．定義式：UAB＝. 2．電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：UAB＝φA－φB. 3．勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系：U＝Ed. 八、電容器的電容 1．電容的定義式為C＝.在國(guó)際單位制中，電容的單位是法拉(F)，常用單位有微法(μF)和皮法(pF)．它們的換算關(guān)系是1 F＝106 μF＝1012 pF. 2．電容器的電容僅由自身的幾何結(jié)構(gòu)(正對(duì)面積、間距等)和電介質(zhì)特性決定，與它是否帶電、帶電多少、板間電勢(shì)差的大小等無(wú)關(guān)． 3．平行板電容器的電容，跟相對(duì)介電常數(shù)ε成正比，跟正對(duì)面積S成正比，跟極板間距離d成反比，用公式表示為C＝. 九、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上，做勻加速或勻減速直線運(yùn)動(dòng)． 2．只有電場(chǎng)力做功，若帶電粒子的初速度為零，則mv2＝qU，則v＝，若帶電粒子的初速度不為零，則由動(dòng)能定理可得：mv2－mv＝qU. 3．帶電粒子以速度v垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到恒定的與初速度方向垂直的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，平行于場(chǎng)強(qiáng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． 十、電流 1．定義：電荷的定向移動(dòng)形成電流． 2．公式：I＝.(注意：如果是正、負(fù)離子同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)形成電流時(shí)q是兩種離子電荷量絕對(duì)值之和) 3．方向：規(guī)定和正電荷定向移動(dòng)的方向相同，和負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反． 4．微觀表達(dá)式：I＝nqSv，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個(gè)電荷的電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v是自由電荷定向移動(dòng)的速率． 十一、電阻和電阻率 1．電阻反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用． 2．電阻的定義式：R＝. 3．電阻定律：對(duì)于同種材料的導(dǎo)體而言，導(dǎo)體的電阻與它的長(zhǎng)度成正比，與它的橫截面積成反比；數(shù)學(xué)表達(dá)式R＝ρ. 4．電阻率：是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，其特點(diǎn)是隨著溫度的改變而變化．金屬的電阻率隨溫度升高而增大；半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減?。? 十二、電功和電功率 1．電功和電功率：電流做功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力對(duì)電荷做功．電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，電荷的電勢(shì)能減小，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．因此電功W＝qU＝UIt，這是計(jì)算電功普遍適用的公式． 2．電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率，P＝＝UI，這是計(jì)算電功率普遍適用的公式． 3．電熱和焦耳定律：電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt，這是普遍適用的電熱計(jì)算公式． 十三、閉合電路歐姆定律 1．電源：使導(dǎo)體兩端存在持續(xù)電壓，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置． 2．電動(dòng)勢(shì) (1)物理意義：反映不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量．電動(dòng)勢(shì)大，說(shuō)明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大；電動(dòng)勢(shì)小，說(shuō)明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)小． (2)大?。旱扔谕怆娐窋嚅_(kāi)時(shí)的路端電壓，數(shù)值上也等于把1 C的正電荷從電源負(fù)極移到正極時(shí)非靜電力所做的功． 3．閉合電路歐姆定律 (1)內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論叫作閉合電路歐姆定律． (2)表達(dá)式：I＝. (3)適用范圍：外電路是純電阻的電路． 4．路端電壓U：外電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓U＝E－Ir. (1)當(dāng)外電阻R增大時(shí)，I減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大．當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，I＝0，U＝E. (2)當(dāng)外電阻減小時(shí)，I增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小．當(dāng)電源兩端短路時(shí)，外電阻R＝0，I＝，U＝0. 5．UI圖像 如圖1所示為UI圖像，由U＝E－Ir知，圖線為一條直線，與縱軸交點(diǎn)為電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸交點(diǎn)為短路電流，直線的斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻． 圖1 6．閉合電路中的功率 (1)電源的總功率：P總＝IE＝IU＋I(xiàn)Ur＝P出＋P內(nèi)． (2)電源內(nèi)耗功率：P內(nèi)＝I2r＝P總－P出． (3)電源的輸出功率：P出＝IU＝IE－I2r＝P總－P內(nèi)． 十四、磁場(chǎng)的性質(zhì)安培力 1．磁場(chǎng) (1)磁場(chǎng)的性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體、電流或運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用． (2)磁場(chǎng)方向：規(guī)定小磁針在磁場(chǎng)中N極受力的方向(或者小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)N極的指向)為該位置處的磁場(chǎng)方向． 2．磁感線 (1)概念：用來(lái)形象地描述磁場(chǎng)的一組假想的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向，其疏密反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱(磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小)． (2)特點(diǎn)：在磁體外部，磁感線由N極到S極；在磁體內(nèi)部，磁感線由S極到N極，磁感線是一組閉合曲線，在空間中互不相交． 3．電流的磁場(chǎng)、安培定則 (1)安培定則：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向．安培定則用來(lái)判斷直線電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向．同樣，用安培定則可以判斷環(huán)形電流、通電螺線管所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向． (2)電流的磁場(chǎng)：要熟練掌握直線電流的磁場(chǎng)、環(huán)形電流的磁場(chǎng)、螺線管電流的磁場(chǎng)． 4．磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)大小和方向的物理量，用“B”表示，是矢量． (1)B的大小：磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于放置于該點(diǎn)并垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F與通過(guò)該導(dǎo)線的電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積IL的比值． (2)B的方向：磁場(chǎng)中該處的磁場(chǎng)方向． (3)B的單位：特斯拉.1 T＝1 N/(Am)． (4)勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向處處相同的區(qū)域．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線互相平行并等距． 十五、安培力 1．磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力叫作安培力．一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)放置，通過(guò)電流為I時(shí)，安培力的大小可以表示為F＝BIL.當(dāng)導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)放置時(shí)安培力為零． 2．公式的適用條件：一般只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)． 3．安培力的方向：用左手定則判定，總是跟磁場(chǎng)垂直，跟電流的方向垂直，即安培力總是垂直于導(dǎo)線和磁感線所在的平面． 十六、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．洛倫茲力 (1)定義：洛倫茲力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力． (2)大小：f＝qvB(此式只適用于電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直的情況．若兩方向成θ角，洛倫茲力大小為f＝qvBsin_θ，當(dāng)θ＝0時(shí)，f＝0；當(dāng)θ＝90時(shí)，f＝qvB)． (3)方向：由左手定則判定(注意正、負(fù)電荷的不同)．f一定垂直于B與v所決定的平面，但B與v不一定垂直． 2．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)其他力的作用) (1)若帶電粒子初速度方向與磁場(chǎng)方向共線，則做勻速直線運(yùn)動(dòng)． (2)若帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則做勻速圓周運(yùn)動(dòng)． a．向心力由洛倫茲力提供：Bqv＝m； b．軌道半徑R＝，周期T＝＝. [易錯(cuò)易混辨析] 1．電荷發(fā)生中和時(shí)電荷并沒(méi)有消失．(√) 2．QA＝9Q與QB＝－Q的A、B兩個(gè)金屬球接觸后再分開(kāi)，兩球一定各帶4Q的電荷．() 3．在真空中，點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式E＝中的Q是產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷的電荷量，與試探電荷無(wú)關(guān)．(√) 4．帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定與電場(chǎng)線重合．() 5．在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，以點(diǎn)電荷為球心的同一球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同．() 6．電場(chǎng)力做功與重力做功相似，與路徑無(wú)關(guān)．(√) 7．正電荷具有的電勢(shì)能一定是正的，負(fù)電荷具有的電勢(shì)能一定是負(fù)的．() 8．電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能一定增加．() 9．電勢(shì)是矢量，因?yàn)殡妱?shì)有正值和負(fù)值之分．() 10．電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)一定為零．() 11．沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越?。?) 12．某等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向均與此處等勢(shì)面垂直．(√) 13．將平行板電容器兩極板的間距加大，電容將增大．() 14．將平行板電容器兩極板平行錯(cuò)開(kāi)，使正對(duì)面積減小，電容將減?。?√) 15．在平行板電容器極板間插入電介質(zhì)，電容將增大．(√) 16．電流I隨時(shí)間t變化的圖像與坐標(biāo)軸所圍面積表示通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量．(√) 17．電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多．() 18．由R＝ρ可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比．(√) 19．閉合電路中的短路電流無(wú)限大．() 20．電動(dòng)勢(shì)的單位跟電壓的單位一致，所以電動(dòng)勢(shì)就是兩極間的電壓．() 21．在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大．() 22．磁場(chǎng)中小磁針靜止時(shí)S極的指向就是磁場(chǎng)的方向．() 23．不管何時(shí)，磁通量都等于磁感應(yīng)強(qiáng)度與平面面積的乘積．() 24．通電導(dǎo)線只有垂直磁場(chǎng)放置時(shí)，才受到磁場(chǎng)給它的作用力．() 25．磁通量是矢量，其正、負(fù)表示磁通量的方向．() 26．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)一定會(huì)受到洛倫茲力的作用．() 27．洛倫茲力的方向在特殊情況下可能與帶電粒子的速度方向不垂直．() 28．洛淪茲力和安培力是性質(zhì)完全不同的兩種力．() 29．粒子在只受到洛倫茲力作用時(shí)動(dòng)能不變．(√) 30．帶電粒子只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同．() 【提示】　 2．　完全相同的金屬球接觸才能平分電荷量． 4．　帶電粒子軌跡不一定與電場(chǎng)線重合． 5．　大小相同，方向不同． 7．　正電荷電勢(shì)能可能為負(fù)，負(fù)電荷電勢(shì)能可能為正． 8．　電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能一定減小． 9．　電勢(shì)是標(biāo)量． 10．　電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)不一定為零． 11．　沿電場(chǎng)線方向電場(chǎng)強(qiáng)度不一定減?。? 13．　極板間距加大，電容減?。? 17．　電功率大，電路中產(chǎn)生焦耳熱不一定多． 19．　電源有內(nèi)阻，短路時(shí)電流不會(huì)是無(wú)窮大． 20．　電動(dòng)勢(shì)和電壓是兩個(gè)不同的概念． 21．　內(nèi)、外電阻相等時(shí)輸出功率最大． 22．　N極指向才是磁場(chǎng)的方向． 23．　只有磁場(chǎng)方向與平面垂直時(shí)才有Φ＝BS. 24．　通電導(dǎo)線只要和磁場(chǎng)不平行就會(huì)受安培力． 25．　磁通量不是矢量，其正、負(fù)不代表方向． 26．　粒子速度方向與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)才會(huì)受洛倫茲力． 27．　洛倫茲力的方向和速度方向永遠(yuǎn)垂直． 28．　兩種力本質(zhì)是相同的． 30．　洛倫茲力的大小還與速度方向、電荷量及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)． [高考真題感悟] 1. (多選)(2017全國(guó)Ⅲ卷)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖2所示，三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10 V、17 V、26 V．下列說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682312】 圖2 A．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.5 V/cm B．坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為1 V C．電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低7 eV D．電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為9 eV ABD　[如圖所示，由勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩平行線距離相等的兩點(diǎn)間電勢(shì)差相等知，Oa間電勢(shì)差與bc間電勢(shì)差相等，故O點(diǎn)電勢(shì)為1 V，選項(xiàng)B正確；則在x軸上，每0.5 cm長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)電勢(shì)差為1 V,10 V對(duì)應(yīng)的等勢(shì)線與x軸交點(diǎn)e坐標(biāo)為(4.5,0)，△aOe中，Oe∶Oa＝4.5∶6＝3∶4，由幾何知識(shí)得：Od長(zhǎng)度為3.6 cm，代入公式E＝得，E＝2.5 V/cm，選項(xiàng)A正確；電子帶負(fù)電，電勢(shì)越高，電勢(shì)能越小，電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的高7 eV，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W＝eU＝9 eV，選項(xiàng)D正確．] 2．(多選)(2017全國(guó)Ⅰ卷)在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，任一點(diǎn)的電勢(shì)φ與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖3所示．電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed.點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離ra與點(diǎn)a的電勢(shì)φa已在圖中用坐標(biāo)(ra，φa)標(biāo)出，其余類推．現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd.下列選項(xiàng)正確的是(　　) 圖3 A．Ea∶Eb＝4∶1　　　 B．Ec∶Ed＝2∶1 C．Wab∶Wbc＝3∶1 D．Wbc∶Wcd＝1∶3 AC　[A對(duì)：由題圖知，a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)距點(diǎn)電荷的距離依次增大，且rb＝2ra，由E＝知，Ea∶Eb＝4∶1. B錯(cuò)：rd＝2rc，由E＝知，Ec∶Ed＝4∶1. C對(duì)：在移動(dòng)電荷的過(guò)程中，電場(chǎng)力做的功與電勢(shì)能的變化量大小相等，則Wab∶Wbc＝q(φa－φb)∶q(φb－φc)＝3∶1. D錯(cuò)：Wbc∶Wcd＝q(φb－φc)∶q(φc－φd)＝1∶1.] 3．(多選)(2017全國(guó)Ⅰ卷)如圖4，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A．L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶ D．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為∶∶1 BC　[如圖，由磁場(chǎng)的疊加知，L2與L3中的電流在L1處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的方向在L2、L3連線的中垂線上，由左手定則知，L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面平行．選項(xiàng)A錯(cuò)誤． L1與L2中的電流在L3處產(chǎn)生的合磁場(chǎng)的方向與L1、L2的連線平行，由左手定則知，L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直．選項(xiàng)B正確． 由幾何關(guān)系知，設(shè)電流在另外導(dǎo)線處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，而L1、L2所在處兩個(gè)磁場(chǎng)方向的夾角均為120，則B合＝B，而L3所在處兩個(gè)磁場(chǎng)方向的夾角為60，則B′合＝B，由F＝ILB知，L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶.選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 4. (2017全國(guó)Ⅱ卷)如圖5，虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)．大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng)．若粒子射入速率為v1，這些粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上；若粒子射入速率為v2，相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上．不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用．則v2∶v1為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682313】 圖5 A.∶2 B.∶1 C.∶1 D.3∶ C　[相同的帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)入射均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)． 粒子以v1入射，一端為入射點(diǎn)P，對(duì)應(yīng)圓心角為60(對(duì)應(yīng)六分之一圓周)的弦PP′必為垂直該弦入射粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的直徑2r1，如圖甲所示，設(shè)圓形區(qū)域的半徑為R，由幾何關(guān)系知r1＝R.其他不同方向以v1入射的粒子的出射點(diǎn)在PP′對(duì)應(yīng)的圓弧內(nèi)． 同理可知，粒子以v2入射及出射情況，如圖乙所示．由幾何關(guān)系知r2＝＝R， 可得r2∶r1＝∶1. 因?yàn)閙、q、B均相同，由公式r＝可得v∝r， 所以v2∶v1＝∶1.故選C.] 5．(2017全國(guó)Ⅰ卷)如圖6，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上(與紙面平行)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)．下列選項(xiàng)正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682314】 圖6 A．ma>mb>mc B．mb>ma>mc C．mc>ma>mb D．mc>mb>ma B　[設(shè)三個(gè)微粒的電荷量均為q， a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明洛倫茲力提供向心力，重力與電場(chǎng)力平衡，即 mag＝qE ① b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，三力平衡，則 mbg＝qE＋qvB ② c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，三力平衡，則mcg＋qvB＝qE ③ 比較①②③式得：mb>ma>mc，選項(xiàng)B正確．] 6. (2017全國(guó)Ⅱ卷)某同學(xué)利用如圖7所示的電路測(cè)量一微安表(量程為100 μA，內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻．可使用的器材有：兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20 Ω，另一個(gè)阻值為2 000 Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 Ω)；電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V)；單刀開(kāi)關(guān)S1和S2.C、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片． 圖7 (1)按原理圖7將圖8中的實(shí)物連線． 圖8 (2)完成下列填空： ①R1的阻值為_(kāi)_______Ω(填“20”或“2 000”)． ②為了保護(hù)微安表，開(kāi)始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動(dòng)變阻器的________端(填“左”或“右”)對(duì)應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近． ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1.將R1的滑片置于適當(dāng)位置，再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置．最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說(shuō)明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)________(填“相等”或“不相等”)． ④將電阻箱RZ和微安表位置對(duì)調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將RZ的阻值置于2 601.0 Ω時(shí)，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變．待測(cè)微安表的內(nèi)阻為_(kāi)_______Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)． (3)寫(xiě)出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議：________. 【解析】　(1)根據(jù)原理圖，實(shí)物連線如圖所示． (2)①滑動(dòng)變阻器R1在實(shí)驗(yàn)中為控制電路，且為分壓接法，應(yīng)選總阻值小的滑動(dòng)變阻器，故R1的阻值為20 Ω. ②為了保護(hù)微安表，S1閉合時(shí)，微安表上的電壓為零，故開(kāi)始時(shí)應(yīng)將R1的滑片C滑到滑動(dòng)變阻器的左端． ③接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，說(shuō)明S2閉合后，沒(méi)有電流流過(guò)S2，故B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等． ④實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于測(cè)量電路，即由Rz、、R2組成的電路的阻值很大，可認(rèn)為測(cè)量電路兩端的電壓不變，故與Rz互換后通過(guò)R2、Rz和的電流不變，電路如圖所示． 甲　　　　　　　　　　　乙 由于B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，對(duì)于圖甲，I1RμA＝I2R′ I1Rz1＝I2R，即＝ 對(duì)于圖乙，I1Rz2＝I2R′ I1RμA＝I2R，即＝ 所以＝ 所以RμA＝＝ Ω＝2 550 Ω. (3)提高測(cè)微安表內(nèi)阻的精度，可減小系統(tǒng)誤差，如調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程． 【答案】　(1)見(jiàn)解析圖 (2)①20?、谧蟆、巯嗟取、? 550 (3)調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程 7．(2017全國(guó)Ⅰ卷)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性．所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程 3 V，內(nèi)阻 3 kΩ)；電流表(量程0.5 A，內(nèi)阻 0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1 000 Ω)；滑動(dòng)變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動(dòng)勢(shì)5 V，內(nèi)阻不計(jì))；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干． (1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖． (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖9所示． 圖9　　　　　　　　　　　圖10 由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻__________(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率__________(填“增大”“不變”或“減小”)． (3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖10所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率．閉合開(kāi)關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_(kāi)_________W，最大功率為_(kāi)_________W．(結(jié)果均保留2位小數(shù)) 【解析】　(1)小燈泡的電壓要求從0開(kāi)始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，小燈泡的額定電壓超出電壓表的量程，需與R0串聯(lián)后接入電路．電路圖如圖所示． (2)IU圖像中隨著電流的增大，圖線的斜率變小，小燈泡的電阻增大．根據(jù)電阻定律R＝ρ，得燈絲的電阻率增大． (3)當(dāng)R＝0時(shí)，電源路端電壓與電流的關(guān)系圖像如圖線甲所示．此時(shí)小燈泡功率有最大值． 當(dāng)R＝9 Ω時(shí)，將R看作電源內(nèi)阻，則等效電源內(nèi)阻為10 Ω，其路端電壓與電流的關(guān)系圖像如圖線乙所示．此時(shí)小燈泡功率有最小值． 取圖線甲與小燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)： U1＝3.66 V，I1＝0.319 A， 小燈泡的最大功率P1＝U1I1≈1.17 W. 取圖線乙與小燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)： U2＝1.77 V，I2＝0.222 A， 小燈泡的最小功率P2＝U2I2≈0.39 W. 【答案】　(1)見(jiàn)解析 (2)增大　增大　(3)0.39　1.17 8. (2017全國(guó)Ⅱ卷)如圖11，兩水平面(虛線)之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)．自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量均為m、電荷量分別為q和－q(q>0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出．小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開(kāi)．已知N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的1.5倍．不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g.求： 圖11 (1)M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比； (2)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度； (3)該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小． 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682315】 【解析】　(1)設(shè)小球M、N在A點(diǎn)水平射出時(shí)的初速度大小為v0，則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍然為v0.M、N 在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等，電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為a，在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為s1和s2.由題給條件和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v0－at＝0 ① s1＝v0t＋at2 ② s2＝v0t－at2 ③ 聯(lián)立①②③式得＝3. ④ (2)設(shè)A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度為h，小球下落h時(shí)在豎直方向的分速度為vy，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v＝2gh ⑤ H＝vyt＋gt2 ⑥ M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系知＝ 聯(lián)立①②⑤⑥⑦式可得 h＝H. ⑧ (3)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，小球M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，則 ＝ ⑨ 設(shè)M、N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1、Ek2，由動(dòng)能定理得 Ek1＝m(v＋v)＋mgH＋qEs1 ⑩ Ek2＝m(v＋v)＋mgH－qEs2 ? 由已知條件 Ek1＝1.5Ek2 ? 聯(lián)立④⑤⑦⑧⑨⑩??式得 E＝. ? 【答案】　(1)3∶1　(2)H　(3)