【正文】 專題十三 固體液體氣體 （ 2022 北京卷 16） 為研究影響家 用保溫效果的因素，某位同學(xué)在保溫瓶中灌入熱水，先測量初始水溫，經(jīng)過一定時間后再測量末態(tài)水溫。合上開關(guān) S 后，通過電阻 2R 的正弦交變電流 i 隨時間 t 變化的情況如圖 2 所示。原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓 u 如圖所示。當(dāng) cd 邊剛進入磁場時， （ 1）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小 。當(dāng)磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大時， 增長合 回路的磁通 量均勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 增長合回路的感應(yīng)電動勢等于磁通量的變化率，是一個定值不隨時間變化， D 錯誤。若令 x 軸和 y 軸分別表示其它的物理量，則該圖像又可以反映在某種情況下，相應(yīng)的物理量之間的關(guān)系。若該微粒經(jīng)過 p 點時，與一個靜止的不帶電微粒碰撞并結(jié)合為一個新微粒，最終打到屏 MN 上。 （ 2022 北京卷 21） （ 1）圖 1 是電子射線管示意圖。除此之外，請你展開 “智慧的翅膀 ”，提出另一個實例或設(shè)想。霍爾元件置于被測圓盤的邊緣附近。若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請判斷圖 1 中 c、 f 哪端的電勢高 。 如圖 1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場 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)。 滑動變阻器 ，電源 ；（填器材的符號） ②根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，計算并描繪處 R－ U 的圖像如圖 3 所示，由圖像可知，此燈泡在不工作時，燈絲電阻為 ? ；當(dāng)所加電壓為 時，燈絲電阻為 ? ，燈泡 實際消耗的電功率為 W。 （ 3）傳感器的顯示儀表構(gòu)成閉合電路，有閉合電路歐姆定律 EI Rr? ? ( / )R E EU I R R r I r R? ? ??? ③ 輸入顯示儀表是 a、 c 間的電壓 U，流量示數(shù)和 U 一一對應(yīng)， E 與液體電阻率無關(guān)，而 r隨電阻率的變化而變化，由 ③ 式可看出， r 變化相應(yīng)的 U 也隨之變化。不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎钡暮啽惴椒ǎ? (3)顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻，其 阻值記為 .R a、 c 間導(dǎo)電液體的電阻 r 隨液體電阻率色變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù)。 (1)已知 D=， B=103T， Q=，設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同，試求 E 的大小（ π取 ） (2)一新建供水站安裝了電磁流量計，在向外供水時流量本應(yīng)顯示為正值。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成。實物圖的連接如答圖 4 所示。處理實驗數(shù)據(jù)時首先計算出每個電流值 I 的倒數(shù) 1I 。 （ 2022 年北京卷 21） （ 2）某同學(xué)通過查找資料自己動手制作了一個電池。然后，斷開 S。 【答案】 ①如圖 ② 【解析】 ①本實驗是對改裝電壓表進行校準(zhǔn)的，將改裝電壓表和標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)后要求電壓從 0 至滿偏變化，所以滑動變阻器采用分壓接法，電路連接如圖 ②表頭的刻度均勻，當(dāng)指針恰好指到滿量程的五分之二時，流過電流表的電 流 為 ， 根 據(jù) 歐 姆 定 律 分 別 有 34 0 .4 ( 1 7 1 0 )ggIr? ? ?和32 ( 7 10 )ggIr? ? ?，解得： rg= kΩ， Ig=。請你畫完圖 2 方框中的校準(zhǔn)電路圖。 ③ R1的示數(shù)為待測表頭的內(nèi)阻是 ，閉合 S1 后，電路的總電阻減小，當(dāng)表頭半偏時干路上的電流就大于表頭的滿偏電流，流過電阻箱的電流就大于表頭的滿偏電流，所以電阻箱的阻值略小于表頭的內(nèi)阻。表頭滿偏時滑動變阻器的阻值越大，實驗的誤差越小。后續(xù)的實驗操作步驟依次是： , , , ,最后記錄 R1 的阻值并整理好器材。粒子向 A 板運動可能的最大位移 22 161)4(212 aTTas ??? 要求粒子不能到達(dá) A 板，有 s＜ d 由 f=T1 ，電勢變化頻率應(yīng)滿足 4102516 ??? daf Hz 專題八 恒定電流 （ 2022 北京卷 21） (18 分 ) (1)甲同學(xué)要把一個量程為 200μA的直流電流計 ○ G ，改裝成量范圍是 0~4V 的直流電壓表。 （ 2022 北京卷 23.） 如圖 1 所示，真空中相距 d＝ 5cm 的兩塊平行金屬板 A、 B 與電源連接（圖中未畫出），其中 B 板接地（電勢為零）， A 板電勢變化的規(guī)律如圖 2 所示。則 A． 21 II ? B． 214 II ? C． kk EWEW , 21 ?? D． kk EWEW , 21 ?? 【 答案】 C 【解析】由萬有引力公式及動能定義得選 C （ 2022 北京卷 22） 兩個半徑均為 R 的圓形平板電極，平等正對放置， 相距為 a ，極板間的電勢差為 U ，板間電場可以認(rèn)為是均勻的。開始時滑塊靜止。一質(zhì)子 (電荷量為 e)在該空間恰沿 y 軸正方向以速度 v 勻速運動。你可能不會求解此處的場強 E，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達(dá)式的合理性做出判斷。 （ 2022 年北京卷 20） 圖示為一個內(nèi)、外半徑分別為 R1 和 R2 的圓環(huán)狀均勻帶電平面，其單位面積帶電量為 ? 。 【答案】 （ 1） HHU E l? c 端電勢高 （ 2） 1ne 提出的實例或設(shè)想合理即可 【解析】 （ 1） HHU E l? c 端電勢高 （ 2）由 UH＝ RH IBd ① 得：H H HddR U E lIB IB?? ② 當(dāng)電場力與洛倫茲力相等時 HeE evB? 得： HE vB? ③ 又 I＝ nevS ④ 將③、④代入②得： 1H d d ldR v B l v lI B n e v S n e S n e? ? ? ? （ 3） a. 由于在時間 t 內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為 P，則 P mNt? 圓盤轉(zhuǎn)速為 PN mt? b. 提出的實例或設(shè)想合理即可 （ 2022 年北京卷 16） 某靜電場的電場線分布如圖所示，圖中 P、 Q 兩點的電場強度的大小分別為 EP和 EQ，電勢分別為 UP和 UQ，則 A． EP＞ EQ， UP＞ UQ B． EP＞ EQ， UP＜ UQ C． EP＜ EQ， UP＞ UQ D． EP＜ EQ， UP＜ UQ 【答案】 A 【解析】從圖可以看出 P 點的電場線的密集程度大于 Q 點的密集程度，故 P 點的場強大于Q 點的場強，因電場線的方向由 P 指向 Q，而沿電場線的方向電勢逐漸降低， P 點的電勢高于 Q 點的電勢，故 A 正確。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。 （ 2）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為 n，電子的電荷量為 e，請導(dǎo)出霍爾系數(shù) RH的表達(dá)式。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是 c、 f 間建立起電場 EH，同時產(chǎn)生霍爾電勢差 UH。保持 d 不變，減小 S，電容 C 減小，電荷量 Q 不變，電勢差 U 增大， 靜電計指針偏角 θ增大。設(shè)想在該行星表面附近繞行星沿軌道運行的人造衛(wèi)星的動能為 1kE ，在地球表面附近繞地球沿圓軌道運行的相同質(zhì)量的人造衛(wèi)星的動能為 2kE ，則21kkEE 為 A． B． C． D． 【 答案】 C 【解析】由萬有引力公式及動能定義得選 C （ 2022 北京卷 18.） 一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認(rèn)為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測量 A．飛船的軌道半徑 B．飛船的運行速度 C．飛船的運行周期 D．行星的質(zhì)量 【答案】 C 【解析】由密度公式 vm?? 及體積公式 334 rv ?? 得求密度只需得到半徑即可，在四個選項中 C 選項gRT ?2?可選。 答案：（ 1） 1v Rg? （ 2） 22 ( )RhRg? ? 【 解析 】 （ 1）設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為 m， 地球的質(zhì)量為 M， 在地球表面附近滿足 2MmG mgR ? 得 2GM R g? ① 衛(wèi)星做圓周運動的向心力等于它受到的萬有引力 212v MmmGRR? ② ① 式代入 ② 式，得到 1v Rg? （ 2）考慮 ① 式，衛(wèi)星受到的萬有引力為 222( ) ( )M m m g RFG R h R h???? ③ 由牛頓第二定律 224 ()F m R hT??? ④ ③ 、 ④ 聯(lián)立解得 22 ( )RhTRg? ?? （ 2022 北京卷 17） 據(jù)媒體報道 ,嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道 ,軌道高度 200 km,運用周期 127 分鐘。已知萬有引力常量為 G，若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對天體表面壓力恰好為零，則天體自轉(zhuǎn)周期為 A. 124π3G??????? B. 1234πG??????? C. 12πG??????? D. 123πG??????? 【答案】 D 【解析】 球形天體表面的赤道上，物體 對天體表面壓力恰好為零，說明天體對物體的萬有引力恰好等于物體隨天體運動所需的向心力，有 3 224 23()RmG m RRT?? ?? ，解得：3T G??? 。在此行駛狀態(tài)下 （ 1）求驅(qū)動電機的輸入功率 電P （ 2）若驅(qū)動電機能夠?qū)⑤斎牍β实?%90 轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率 機P ，求汽車所受阻力與車重的比值（ 2/10 smg取 ）； （ 3）設(shè)想改用太陽能電池給該汽車供電，其他條件不變，求所需太陽能電池板的最小面積。則 A． 21 II ? B． 214 II ? C． kk EWEW , 21 ?? D． kk EWEW , 21 ?? 【 答案】 C 【解析】沖量 I 有速度變化量確定， 0~v v~2v 得 3I1 =I2 電場力做功有能量變化計算，有動能定理 2122 2121 MVMVW ??得選 C。開始時滑塊靜止。y=12 gt2 B 的軌跡方程 y= 222ag xv （ 2022 北京卷 19） 如圖所示的單擺，擺球 a 向右擺動到最低點時，恰好與一沿水平方向向左運動的粘性小球 b 發(fā)生碰撞，并粘接在一起，且擺動平面不變。 【解析】 （ 1） 滑動 A 與 B 正碰，滿足 mvAmVB=mv0 ① 2 2 21 1 12 2 2A B am v m v m v?? ② 由 ①② ，解得 vA=0, vB=v0, 根據(jù)動量定理，滑塊 B 滿足 F （ 2）為了研究物體從光滑拋物線軌道頂端無初速下滑的運動，特制做一個與 B 平拋軌道完全相同的光滑軌道，并將該軌道固定在與 OD 曲線重合的位置，讓 A沿該軌道無初速下滑（經(jīng)分析， A 下滑過程中不會脫離軌道）。h=8105kW某風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)速 v19m/s 時能夠輸出電 功率 P1=540kW。設(shè)空氣密度為 p，氣流速度為 v，風(fēng)輪機葉片長度為 r。如圖所示。 （ 2） a） 1 2 2 21 2 3 11 2 2 21 2 2 3 14( ) ( ) ( )n nnn nnm m m m mk m m m m m m? ??? ? ? ?； b） 2 0 1 32m m k? 時 ， 最 大 。如圖 2所示，在固定光滑水平軌道上，質(zhì)量分別為 m m m3…… mn mn…… 的若干個球沿直線靜止相間排列，給第 1 個球初能 Ek1，從而引起各球的依次碰撞。2nnmv； 【答案】 （ 1） 00nmvm （ 2） 12 2 200 01 ( 2 )2niin m v g l mm??? ? 【解析】 （ 1）不計重力，全過程中動量守恒， 00 nnm v m v ?? 得： 00n nmvvm?? （ 2）若考慮重力的影響，雨滴下降過程中做加速度為 g 的勻加速運動，碰撞瞬間動量守恒 a. 第 1 次碰撞前 2 2 2