（1）为探究物体下落过程中机械能是否守恒，采用实验装置如图所示．已知重力加速度大小为g
①其设计方案如下：让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落，开始端至光电门的高度差为h，则此过程中小铁块重力势能的减少量为

 

；若测出小铁块通过光电门时的速度v，则此过程中小铁块动能增加量为

 

；比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒．
②．具体操作步骤如下：
A．用天平测定小铁块的质量m；
B．用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d；
C．用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h；
D．电磁铁先通电（电源未画出），让小铁块吸在开始端；
E．断开电源，让小铁块自由下落；
F．计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t，计算出相应速度v；
G．改变光电门的位置，重复C、D、E、F等步骤，得到七组（h_i，

v

2 1

）数据；
H．将七组数据在v²-h坐标系中找到对应的坐标点，拟合得到如图所示直线．
上述操作中有一步骤可以省略，你认为是

 

（填步骤前的字母）；计算小铁块经过光电门的速度表达式v=

 

．
③．在误差允许范围内，若v²-h图线斜率k=

 

，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒．
（2）发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用．正常使用时，带“+”号的一端接高电势，带“-”号的一端接低电势．某同学通过实验描绘它的伏安特性曲线．
①实验室提供的器材如下：
A．电压表（3V，内阻约10kΩ）         B．电压表（15V，内阻约25kΩ）
C．电流表（50mA，内阻约50Ω）       D．电流表（0.6A，内阻约1Ω）
E．滑动变阻器（0-10Ω，3A）      F．电源（6V，内阻不计）      G．开关，导线
在做实验时，电压表选用

 

，电流表选用

 

（填选项字母）．
②请在图甲中以笔划线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整．

③根据实验数据描点，请在图乙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线．若该发光二极管的最佳工作电流为10mA，现将该发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R=

 

Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态 （计算结果保留3位有效数字）．

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某小组利用实验探究通过热敏电阻R_x的电流随其两端电压变化的特点．
（1）该小组先用多用电表粗测热敏电阻在室温下的阻值，当用“×100”倍率的挡位测量时，发现表头指针向右偏转角度过大；这时应将选择开关换成欧姆挡的“

×10

×10

”倍率的挡位（选填“×10”或“×1k”）；如果换挡后就用表笔连接热敏电阻进行读数，那么欠缺的实验步骤是：

进行欧姆调零

进行欧姆调零

．补上该步骤后，表盘的示数如图1所示，则它的电阻是

120

120

Ω．
（2）实验室提供了下列可选用的器材：
A．电流表A₁（量程50mA，内阻约50Ω）
B．电流表A₂（量程0.6A，内阻约1Ω）
C．电压表V₁（量程5.0V，内阻约20kΩ）
D．电压表V₂（量程10.0V，内阻约50kΩ）
E．滑动变阻器R（最大阻值为200Ω）
F．电源E（电动势5V，内阻可忽略）
G．开关S一个、导线若干．
①实验中要求改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从0开始逐渐增大到5V，为了尽可能提高测量准确度，请在所提供的器材中选择必需的器材，并在答题卡的方框内画出该小组设计的电路图．
应选择的器材为（只填器材前面的字母）：
电流表

A

A

，电压表

C

C

．
②作出热敏电阻的I-U图线，如图2所示．分析该小组所画出的I-U图线，说明在电流比较大的情况下热敏电阻的阻值随电流的增大而

减小

减小

．

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某小组利用实验探究通过热敏电阻R_x的电流随其两端电压变化的特点．
（1）该小组先用多用电表粗测热敏电阻在室温下的阻值，当用“×100”倍率的挡位测量时，发现表头指针向右偏转角度过大；这时应将选择开关换成欧姆挡的“______”倍率的挡位（选填“×10”或“×1k”）；如果换挡后就用表笔连接热敏电阻进行读数，那么欠缺的实验步骤是：______．补上该步骤后，表盘的示数如图1所示，则它的电阻是______Ω．
（2）实验室提供了下列可选用的器材：
A．电流表A₁（量程50mA，内阻约50Ω）
B．电流表A₂（量程0.6A，内阻约1Ω）
C．电压表V₁（量程5.0V，内阻约20kΩ）
D．电压表V₂（量程10.0V，内阻约50kΩ）
E．滑动变阻器R（最大阻值为200Ω）
F．电源E（电动势5V，内阻可忽略）
G．开关S一个、导线若干．
①实验中要求改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从0开始逐渐增大到5V，为了尽可能提高测量准确度，请在所提供的器材中选择必需的器材，并在答题卡的方框内画出该小组设计的电路图．
应选择的器材为（只填器材前面的字母）：
电流表______，电压表______．
②作出热敏电阻的I-U图线，如图2所示．分析该小组所画出的I-U图线，说明在电流比较大的情况下热敏电阻的阻值随电流的增大而______．

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一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。

题 号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答 案

CD

AC

D

AB

C

BD

AD

BC

ABC

BC

二、本题共3小题，共14分。

11.（1）左；  （2分）   （2）大  （2分）

12.（1）小于；  （2分）  （2）9.4  （2分）

13.（1）R₁；  （2分）  （2）见答图1；（2分）
（3）BD  （2分）

三、本题共7小题，共56分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

14.（7分）

解：（1）金属杆刚进入磁场切割磁感线产生的电动势E=Blv，…………………（1分）

根据闭合电路欧姆定律，通过电阻R的电流大小I= =0.5A…………………（2分）

（2）M、N两端电压为路端电压，则U_MN=IR=0.4V…………………………………(2分)

（3）每秒钟重力势能转化为电能E=（R+r）t =0.25J…………………………（2分）

15.（7分）

解：（1）带电粒子匀速通过场区时受到的电场力与洛仑兹力平衡，qE=qv₀B，解得磁感应强度……………………………………………………………………（2分）

（2）电子通过电场区偏转的距离……………………………………（2分）

（3）设粒子运动到下极板时的动能大小为E_k，根据动能定理

    q?2E?d = E_k-………………………………………………………………（1分）

解得E_k =………………………………………………………………………（2分）

16．（8分）

解：（1）油滴速度为时所受阻力=k,

油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有=mg……………………………………（1分）

…………………………………………………………………………（1分）

则…………………………………………………………………………（2分）

（2）设油滴所带电荷量为q，油滴受到的电场力F_电，

油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡，………………（2分）

则油滴所带电荷量 ………………………………………………（2分）

17.（8分）

解：（1）在0～0.3s时间内感应电动势……………（1分）

在0.3～0.5s时间内感应电动势………………………（1分）

（2）在0～0.3s时间内………（1分）

在0.3～0.5s时间内…………（1分）

i-t图象如答图2所示。………………（1分）

（3）在0～0.3s时间内，圆环中产生的热量……（1分）

在0.3～0.5s时间内，圆环中产生的热量  ……（1分）在0～10s内圆环中产生的热量Q=20(Q₁+Q₂)=9.42×10^-2J…………………………（1分）

说明：其他解法正确也得分，数值计算问题不重复扣分。

18.（8分）

解：（1）电子打到荧光屏上时速度的大小等于它飞出加速电场的速度大小，设为v,由动能定理………（1分）

解得……………………………………（2分）

（2）当磁感应强度为峰值B₀时，电子束有最大偏转，在荧光屏上打在Q点，。电子运动轨迹如答图3所示，设此时的偏转角度为θ，由几何关系可知，

，……………………………（1分）

根据几何关系，电子束在磁场中运动路径所对圆心角α=θ，而…………………（1分）

由牛顿第二定律和洛仑兹力公式得evB₀=mv²/R………………………………………（1分）

解得…………………………………………………………………………（2分）

19.（9分）

解：（1）电场力F_电与洛仑兹力f_洛大小之比……………………（2分）

（2）电场力与场强方向相同，洛仑兹力与磁感应强度方向（即场强方向）垂直，带电质点受电场力和洛仑兹力的合力与重力平衡，故磁场和电场方向与yOz平面平行，与-y方向成53°斜向下，方向如答图4所示。

(qE)²+(qv₀B)²=(mg)²……………………………（1分）

解得q=2.0×10^-5C……………………………………（2分）

（3）撤去磁场后，带电质点在沿x轴方向上做匀速直线运动，经过时间t=0.20s,沿x轴方向上的位移x=v₀t=20m………………………………………………………………（1分）

带电质点受恒定合力，其大小等于洛仑兹力，方向与洛仑兹力方向相反。由几何关系可知质点受合力方向与+y方向成37°斜向下。

质点的加速度，

位移s在y轴方向的分量y=scos37°=9.6cm，………………………………………（1分）

在z轴方向的分量z=-ssin37°=－7.2cm。………………………………………………（1分）

所以，经过时间t=0.2s带电质点的位置为（20m，9.6cm，－7.2cm）……………（1分）

20.（9分）

解：(1)磁流体发电机电动势E=Bdv ……………………………………………………(1分)

用左手定则判断出正离子向N板偏转，因此N板的电势高…………………………(1分)

(2)两板间海水的电阻，回路中的电流……………………………(1分)

磁场对管道内海水的作用力F_磁=BId

解得F_磁=……………………………………………………………………… (1分)

方向与v方向相反(水平向东) ……………………………………………………………(1分)

(3)在t时间内管道中海水移动的距离为s=vt …………………………………………(1分)

在t时间内克服摩擦阻力的功W₁=kvs，克服磁场力做功W₂=F_磁s ………………(1分)

在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能E=W₁+W₂=……… (2分)