高考物理复习指南及实验汇总 2(高考必备).doc
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1、9、电容器专题一、例题部分例题1、如图所示,平行板电容器的两极板A、B接于电池两极,一带正电的小球悬挂在电容器内部,闭合S,电容器充电,这时悬线偏离竖直方向的夹角为(AD)A保持S闭合,将A板向B板靠近,则增大B保持S闭合,将A板向B板靠近,则不变C断开S,将A板向B板靠近,则增大D断开S,将A板向B板靠近,则不变例题2、如图所示,让平行板电容器带电后,静电计的指针偏转一定角度,若不改变两极板带的电量而减小两极板间的距离,同时在两极板间插入电介质,那么静电计指针的偏转角度( A )A、一定减小 B、一定增大C、一定不变 D、可能不变例题3、如图所示电路中,电源电动势=10V,内阻r=1,电容器
2、电容C1=C2=30F,电阻R1=3,R2=6,开关K先闭合,待电路中电流稳定后再断开K,问断开开关K后,流过电阻R1的电量是多少?A、C两点的电势如何变化?分析与解:我们从电路上看到,开关由闭合到断开,电容器上的电压发生变化,使电容器所带电量发生变化,这个变化要通过电容的充放电来实现,如果这个充放电电流要经过R1,那么我们就可以通过电容器带电量的变化来确定通过R1的电量。当K断开,稳定后,电路中没有电流,C1上板与A点等势,C点与B点等势,C1、C2两端电压均为电源电动势,所以Q1=C1=3010-610=3.010-4库Q2=C2=3010-610 =3.010-4库且两电容带电均为上正下
3、负所以K断开后C1继续充电,充电量Q1=Q1-Q1=3.010-4-1.810-4-=1.210-4库这些电荷连同所充电量都要通过R,故通过R的电量Q=Q1+Q2=1.210-4+3.010-4=4.210-4库A点电势UA=10V, C点电势UC=0V,所以A点电势升高,C点电势降低.例题4、电源内阻r=2,R1=8,R2=10,K1闭合,K2断开时,在相距d=70cm,水平放置的固定金属板AB间有一质量m=1.0g,带电量为q=7105C的带负电的微粒,恰好静止在AB两板中央的位置上,求(1)电源的电动势(2)将K1断开0.1s后,又将K2闭合,微粒再经过多长时间与极板相碰。(g=10m/
4、s2) 【解答】(1) (4分) (2) (1分) (1分) 距上极板25cm时V=0粒子不能碰到上极板(2分)(2分)例题5、如图所示的电路中,电源电动势E=6.00V,其内阻可忽略不计电阻的阻值分别为R1=2.4k、R2=4.8k,电容器的电容C=4.7F闭合开关S,待电流稳定后,用电压表测R1两端的电压,其稳定值为1.50V(1)该电压表的内阻为多大? (2)由于电压表的接入,电容器的带电量变化了多少?【解答】:(1)设电压表的内阻为,测得两端的电 压为,与并联后的总电阻为R,则有 由串联电路的规律 联立,得 代人数据。得 (2)电压表接入前,电容器上的电压等于电阻上的电压,两端的电压为
5、,则 又接入电压表后,电容器上的电压为 由于电压表的接入,电容器带电量增加了 由以上各式解得 带入数据,可得 二、练习部分1两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置,构成一平行板电容器,与它相连接的电路如图所示,接通开关K,电源即给电容器充电.( BC )A保持K接通,减小两极板间的距离,则两极板间电场的电场强度减小B保持K接通,在两极板间插入一块介质,则极板上的电量增大C断开K,减小两极板间的距离,则两极板间的电势差减小D断开K,在两极板间插入一块介质,则两极板间的电势差增大2某电解电容器上标有“25V、470F”的字样,对此,下列说法正确的是(A) A、此电容器只能在直流25V及以下电压才
6、能正常工作。 B、此电容器只能在交流25V及以下电压才能正常工作。 C、当工作电压是25V时,电容才是470F。 D、这种电容器使用时,不必考虑两个引出线的极性。3在图2的电路中,U=8V不变,电容器电容C=200 ,R1:R2=3:5,则电容器的带电量为( A )A1103CB1.5103CC6104CD1.6103C4 平行板电容器的电容为C, 带电量为Q, 极板间的距离为d. 在两极板间的中点放一电量很小的点电荷q.它所受的电场力的大小等于( C )A8kQq/d2 B4kQq/d2 CQq/Cd D2Qq/Cd5如图所示,水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连,带电液滴P在金属
7、板a、b间保持静止,现设法使P固定,再使两金属板a、b分别绕中心点O、O/垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度,然后释放P,则P在电场内将做( B )A匀速直线运动 B水平向右的匀加速直线运动 C斜向右下方的匀加速直线运动 D曲线运动6如图所示的电路中,C2=2C1,R2=2R1,下列说法正确的是( A )A开关处于断开状态,电容C2的电量大于C1的电量B开关处于断开状态,电容C1的电量大于C2的电量C开关处于接通状态,电容C2的电量大于C1的电量D开关处于接通状态,电容C1的电量大于C2的电量7.如图所示,两平行金属板A、B接在电池的两极,一带正电的单摆悬挂在A板上,闭合开关S,让单摆作简谐运
8、动,设周期为T,则( AC )A.保持开关S闭合,B板向A板靠近,则周期小于TB.保持开关S闭合,B板向A板靠近,则周期不变C.开关S断开,B板向A板靠近,则周期不变D.开关S断开,B板向A板靠近,则周期大于T8在如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0;电阻R1=10,R2=10,R3=30;R4=35;电容器的电容C=100F,电容器原来不带电,求接通开关S后流过R4的总电量。 解答:由电阻的串并联得,闭合电路的总电阻R=R1(R2+R3)/(R1+R2+R3)+r由欧姆定律得,通过电源的电流I=E/R电源的端电压U=EIr 电阻R3两端的电压U/=R3U/(R2+R3)
9、通过R4的总电量就是通过电容器的电量Q=CU/代入数据解得,Q=2.0104C9如图所示,绝缘固定擦得很亮的锌板A水平放置,其下方水平放有接地的铜板B,两板间距离为d,两板面积均为S,正对面积为,且S当用弧光灯照射锌板上表面后,A、B间一带电液滴恰好处于静止状态,试分析: (1)液滴带何种电荷? (2)用弧光灯再照射A板上表面,液滴做何种运动? (3)要使液滴向下运动,应采取哪些措施?【解析】(1)受弧光灯照射发生光电效应,有光电子从锌A的上表面逸出,而使A板带正电荷,接地的铜B由于静电感应而带负电,A、B板间形成方向向下的匀强电场,由液滴处于静止状态知,所以液滴带负电(2)当再用弧光灯照射A
10、板上表面时,光电效应继续发生,使A板所带正电荷增加,A、B板间场强增强,所以,使液滴向上运动(3)要使液滴向下运动,即,和不变,则必须使变小因上板电荷量Q不变,则当B板向右移动,增大两板正对面积时,电容增大,两板电势差减小,而d不变,故场强变小,则液滴向下运动10如图所示,在A、B两点间接一电动势为4 V,内电阻为1的直流电源,电阻R1 、R2 、R3的阻值均为4,电容器C的电容为30F,电流表的内阻不计,求: 123(1)、电流表的读数; (2)、电容器所带的电量; (3)、S断开后,通过R2的电量解答(1)0.8A (2)9.610-5C (3).4.810-5C11如图所示,已知电源的电
11、动势E=18V,内电阻r=1,电阻R2=5,电阻R3=6,两平行金属板水平放置,相距d2cm,当变阻器R1的触头P恰好在中点时,一个带电量q=-610-7C的油滴恰好可静止在两板中间,此时,电流表的示数为2A。(g=10m/s2)(1)、求变阻器R1的阻值;(2)、求带电油滴的质量;(3)、当触头P迅速滑到最低点后,油滴怎样运动?当油滴达到上板或下板时具有多大的速度?解答:12,310-5kg,向上0.32m/s10、电学图像专题 电磁感应中常常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E、感应电流I随时间的变化的图像,即B-t图、-t图、E-t图、I-t图。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的
12、情况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像,即E-x图和I-x图。 这些图像问题大体可分为两类:一、 由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像例1、如图甲所示,由均匀电阻丝做成的正方形 线框abcd的电阻为R1,ab=bc=cd=da=l,现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域,整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行令线框的cd边刚与磁场左边界重合时t=O,电流沿abcda流动的方向为正 (1)在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象 (2)在图丙中画出线框中a、b两点间电势差Uab随时间t变化的图象分析:本题是电磁感应知识与电路
13、规律的综合应用,要求我们运用电磁感应中的楞次定律、法拉第电磁感应定律及画出等效电路图用电路规律来求解,是一种常见的题型。解答:(1)令I0=BlvR,画出的图像分为三段(如下图所示)t=0l/v,i=-I0t= l/v2l/v,i=0t=2l/v3l/v,i=-I0(2)令Uab=Blv,面出的图像分为三段(如上图所示) 小结:要求我们分析题中所描述的物理情景,了解已知和所求的,然后将整个过程分成几个小的阶段,每个阶段中物理量间的变化关系分析明确,最后规定正方向建立直角坐标系准确的画出图形例2、如图所示,一个边长为a,电阻为R的等边三角形,在外力作用下以速度v匀速的穿过宽度均为a的两个匀强磁场
14、,这两个磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反,线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直,取逆时针方向为电流的正方向,试通过计算,画出从图示位置开始,线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移x之间的函数图象 分析:本题研究电流随位移的变化规律,涉及到有效长度问题.解答:线框进入第一个磁场时,切割磁感线的有效长度在均匀变化.在位移由0到a/2过程中,切割有效长度由0增到 ;在位移由a/2到a的过程中,切割有效长度由减到0在x=a/2时,I=,电流为正线框穿越两磁场边界时,线框在两磁场中切割磁感线产生的感应电动势相等且同向,切割的有效长度也在均匀变化在位移由a到3a/2 过程中,切割有效长度由O增到。
15、;在位移由3a/2到2a过程中,切割有效长度由减到0.在x=3a/2时,I=电流为负线框移出第二个磁场时的情况与进入第一个磁场相似,I一x图象如右图所示例3、如图所示电路中,S是闭合的,此时流过线圈L的电流为i1,流过灯泡A的电流为i2,且i1i2在t1,时刻将S断开,那么流过灯泡 的电流随时间变化的图象是图中的哪一个? ( )分析: 本题是自感现象中的图像问题,相对于前面的两道例题要精确的画出图像有一定的难度.解答:t1时刻将s断开,L中会产生自感电动势与灯泡A构成闭合回路。L中的电流会在i1的基础上减小。方向与i1一致,而A中的电流与原方向相反,最终减小为零 因断开的S的瞬间。灯泡A中的电
16、流比断开前大,故会闪亮一下再熄灭答案选D二、由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量RL甲FBt/sF/N0 4 8 12 16 20 24 2812345乙图 14例4、(2001年全国物理)如图甲所示,一对平行光滑导轨,放在水平面上,两导轨间的距离l=0.20m,电阻R=1.0;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及两轨道的电阻均可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下,如图甲所示。现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,侧得力F与时间t的关系如图14乙所示。求杆的质量m和加速度a。分析: 本题已知图像要求利用电磁及力学知
17、识求出相应的物理量,处理本类问题关键是要审清图像.解答:导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动,用v表示瞬时速度,t表示时间,则杆切割磁感线产生的感应电动势为:E=BLv=Blat 闭合回路中的感应电流为 由安培力公式和牛顿第二定律得:F-BIl=ma 由、式得F=ma+小结:图像的斜率、截距、面积等表征的物理意义或物理量是重点分析的内容,再运用力学知识、电磁学知识及电路规律来求解。例5、 (2000年上海,10)如图 (a),圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴,Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图 (b) 所示P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N则
18、 ( )Atl时刻,NG Bt2时刻,NGCt3时刻,NG Dt4时刻,NG分析:本题以能力立意,综合考查由图像来分析、判断相关的物理过程,有一定的难度。解答:难点是P、Q线圈中只要有一个电流为零,则相互作用力为零。答案选A、D巩固练习ABDCEF1、长度相等、电阻均为r的三根金属棒AB、CD、EF用导线相连,如图所示,不考虑导线电阻,此装置匀速进入匀强磁场的过程(匀强磁场垂直纸面向里,宽度大于AE间距离),AB两端电势差u随时间变化的图像可能是:( )utOutOutOutOA B C D2、如下图所示,一有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为L,在磁场
19、区域的左侧相距为L处,有一边长为三的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直现使线框以速度v匀速穿过磁场区域若以初始位置为计时起点,规定电流逆时针方向时的电流和电动势方向为正,B垂直纸面向里时为正,则以下四个图像中对此过程描述不正确的是:( )3、 (1997年上海,一、4)一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过线圈向远处而去,如图10一19所示则图lO一20所示较正确反映线圈中电流i与时间t关系的是(线圈中电流以图示箭头为正方向)( ) 4、一闭合线圈置于磁场中,若磁感应强度随时间变化的规律如图312所示,则图313中能正确反映线圈中感应电动势随时间变化的图象是图312图
20、3135、(1999年全国,12)一匀强磁场,磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正在磁场中有一细金属圆环,线圈平面位于纸面内,如图 (a)所示现令磁感应强度B随时间t变化,先按图 (b)中所示的oa图线变化,后来又按图线bc和cd变化令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小,I1、I2、I3分别表示对应的感应电流,则( )AE1E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向BE1E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向CE1E2,I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向DE2=E3,I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向 6、(2002东城三点)矩形导线框abcd在匀强磁场中,磁感线方向与线
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