2009年高考測定電源電動勢、電感、帶電粒子、機械能守恒預測

湖北枝江市一中  陳宏  443200

1．測定電源電動勢的設計性實驗仍是高考的重點

【預測試題1】某實驗小組要測量一節干電池的電動勢和內阻，實驗室提供的實驗器材如下：

A．待測的干電池（電動勢約為1.5V，內電阻約為2Ω）

B．電壓表V₁（0～2V，內阻R_V1 =4000Ω）

C．電壓表V₂（0～2V，內阻R_V2 約為3500Ω）

D．電流表A（0～3A，內阻0.1Ω）

E．電阻箱R₁（0～9999Ω）

F．滑動變阻器R₂（0～200Ω，lA）

G．電鍵和導線若干

該小組根據以上實驗器材設計了如圖所示的電路來測量電源的電動勢和內阻．

（1）請你根據實驗電路補充完整主要的實驗步驟：

a．閉合電鍵            ，記下V₁的讀數U₁，

b．閉合電鍵       ，斷開電鍵         ，

記下                            ．

（2）請你根據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阻的表達式：

E =              ．   r =             ．

（3）在現有器材的條件下，請你選擇合適的實驗器材，并設計出另一種測量干電池電動勢和內阻的方案，在下邊方框中畫出實驗電路圖．

（4）如果要求用圖象法處理你設計的實驗的數據，并能根據圖象較直觀地求出電動勢和內阻，則較適合的函數表達式是                      ．請你在下邊虛框中畫出此表達式對應的大致圖象．

【答案】（1）  a．S₁和S₂， b．S₁ （1分），S₂ ，V₁的讀數和V₂的讀數

 （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）  對應的圖象如圖 或者 對應的圖象如圖

2．根據電路進行實物聯線和根據實物聯線畫電路是09年高考的熱點

【預測試題2】圖1為用伏安法測量一個直流毫安表A內阻的實驗 所需的器材實物圖，器材規格如下：

A．定值保護電阻R₀（約50Ω）.

B．待測直流毫安表A（量程0～10mA，內阻約100Ω）.

C．直流電壓表（量程0～2V，內阻約5KΩ）.

D．直流電源（輸出電壓4V，內阻可不計）.

E．滑動變阻器（阻值范圍0～15Ω，允許最大電流1A）.

F．電健一個，導線若干條.

（1）根據器材的規格和實驗要求，畫出測量電路原理圖。

（2）根據你畫的測量電路原理圖在本題的實物圖上連線。

【解析】（1）測量電路如圖2所示。

 （2） 實物圖上連線如圖3所示。

3．電磁感應有新招！

近幾年關于電磁感應的創新試題不斷出現，高考創新命題思路已經成為高考熱點。創新點之一：在運動磁場中的電磁感應；創新點之二：在非均勻磁場中的電磁感應；創新點之三：可變回路電阻的電磁感應。

【預測試題3】如圖所示，MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金屬導軌，O是它們的交點且接觸良好。兩導軌處在同一水平面內，并置于有理想邊界的勻強磁場中（圖中經過O點的虛線即為磁場的左邊界）。質量為m的導體棒ab與導軌始終保持良好接觸，并在彈簧S的作用下沿導軌以速度v₀向左勻速運動。已知在導體棒運動的過程中，彈簧始終處于彈性限度內。磁感應強度大小為B，方向如圖。當導體棒運動到O點時，彈簧恰好處于原長，導軌和導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）求：

（1）導體棒ab第一次經過O點前，通過它的電流大�。�

（2）彈簧的勁度系數k；

（3）從導體棒第一次經過O點開始直到它靜止的過程中，導體棒ab中產生的熱量。

解析：（1）設ab棒在導軌之間的長度為l，根據法拉第電磁感應定律可得：

由歐姆定律得： 

（2）設O點到ab棒距離為x，則ab棒的有效長度l' =2xtan30°=  

因為ab棒做勻速運動，根據平衡條件可得：

解得： 

（3）裸導線最終只能靜止于O點，故其動能全部轉化為焦耳熱，即             

因為導軌與ab構成等腰三角形，三邊電阻總是相等的，所以三邊產生的熱量總是相等的。即有

4．帶電粒子在復合場中的運動問題，是經久不衰的高考熱點！

【預測試題4】如圖所示，粒子源S可以不斷地產生質量為m、電荷量為+q的粒子（重力不計）。粒子從O₁孔漂進一個水平方向的加速電場（初速不計），再經小孔O₂進入相互正交的勻強電場和勻強磁場區域，電場強度大小為E，磁感應強度大小為B₁，方向如圖。虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強磁場，磁場范圍足夠大，磁感應強度大小為B₂。一塊折成直角的硬質塑料片abc（不帶電，寬度、厚度都很小可以忽略不計）放置在PQ、MN之間，截面圖如圖，a、c兩點分別位于PQ、MN上，ab=bc=L，α= 45º。粒子能沿圖中虛線O₂O₃的延長線進入PQ、MN之間的區域。（1）求加速電壓U₁；（2）假設粒子與硬質塑料板相碰后，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動？（3）粒子在PQ、MN之間的區域中運動的總時間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動，電場力和洛倫茲力平衡，因此。

根據動能定理得：，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動，在洛倫茲力作用下在垂直于磁場的平面內作勻速圓周運動，轉動一周后打到ab板的下部。

（3）設粒子做圓周運動的周期T，由和，得；粒子在磁場中共碰到2次板，做圓周運動所需經歷的時間為；粒子進入磁場中，在水平方向的總位移s=L，經歷時間為，因此粒子在PQ、MN之間的區域中運動的總時間t=t₁+t₂=。粒子做圓周運動的半徑為，因此總路程。

5．機械能守恒與繩聯問題綜合是近幾年高考的新熱點！

能量與動量的綜合問題是歷年的高考重點，也是中學師生都很重視的問題!機械能守恒與繩聯問題綜合是近幾年高考的新熱點！

【預測試題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點固定一定滑輪，滑輪可繞水平軸無摩擦轉動，在P點的右邊，桿上套有一質量m=2kg小球A。半徑R＝0.3m的光滑半圓形細軌道，豎直地固定在地面上，其圓心O在P點的正下方，在軌道上套有一質量也為m=2kg的小球B。用一條不可伸長的柔軟細繩，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，兩小球均可看作質點，且不計滑輪大小的影響，g取10m/s²�，F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點正下方C點過程中，力F做的功；

  （2）小球B運動到C處時的速度大��；

  （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運動到P點正下方過程中的位移為

（m）

得：W_F=Fx_A=22J

（2）由動能定理得：，代入數據得：v=4m/s

（3）當繩與圓環相切時兩球的速度相等。=0.225m