（全國通用）2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 考前第5天 電路與電磁感應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核學(xué)案

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1、 考前第5天　電路與電磁感應(yīng)　原子結(jié)構(gòu)和原子核 考 點(diǎn) 提 煉 1.直流電路 圖1 (1)電流強(qiáng)度：I＝ (2)電阻定律：R＝ρ (3)歐姆定律：I＝ 圖2 (4)閉合電路歐姆定律：I＝， E＝U＋U′，E＝U＋I(xiàn)r (5)焦耳定律：Q＝I2Rt (6)電路的動(dòng)態(tài)分析 基本思想是“部分→整體→部分”。 思維流程如下： 2.電磁感應(yīng) (1)“三定則、一定律”的應(yīng)用 ①安培定則：判斷運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生的磁場方向。 ②左手定則：判斷磁場對運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用力的方向。 ③右手定則：判斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向。 ④楞次定律：判斷閉合電路

2、磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向。 (2)求感應(yīng)電動(dòng)勢的兩種方法 ①E＝n，用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值。 ②E＝BLv，主要用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值。 (3)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)、能量觀點(diǎn)解答電磁感應(yīng)問題的一般步驟 3.交變電流 (1)交變電流的“四值” ①最大值：交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值。對于正弦(余弦)式交變電流，有Em＝nBSω(其中n為線圈的匝數(shù))。 ②有效值：讓交變電流和恒定電流分別通過阻值相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，那么這個(gè)恒定電流的電壓U、電流I就稱為該交變電流的電壓和電流的有效值。對于正弦(余弦)式交變電流，有U＝，I＝。

3、 ③平均值：電動(dòng)勢的平均值一般用E＝n來計(jì)算。在電磁感應(yīng)中，電動(dòng)勢的平均值通常用來計(jì)算通過某個(gè)導(dǎo)體橫截面的電荷量：q＝IΔt＝n(R為電路中的總電阻)。 ④瞬時(shí)值：對于正弦式交變電流，有e＝Emsin ωt， i＝Imsin ωt。 (2)交變電流中線圈的兩個(gè)特殊位置 ①線圈平面與中性面重合時(shí)，S⊥B，Φ最大，ΔΦ/Δt＝0，e＝0，i＝0，電流方向?qū)l(fā)生改變。 ②線圈平面與中性面垂直時(shí)，S∥B，Φ＝0，ΔΦ/Δt最大，e最大，i最大，電流方向不改變。 (3)理想變壓器 ①只有一個(gè)副線圈的變壓器 變壓規(guī)律：＝；變流規(guī)律：n1I1＝n2I2； 功率關(guān)系：P1＝P2。 ②遠(yuǎn)距

4、離輸電 圖3 P1＝P2　P3＝P4　P2＝PR＋P3　U2＝UR＋U3 4.能級躍遷及光電效應(yīng) (1)能級躍遷 ①輻射條件：hν＝Em－En。 ②輻射光譜線條數(shù)：一群處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子，可輻射出的光譜線條數(shù)N＝C。 (2)光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W(Ek是光電子的最大初動(dòng)能，W為金屬的逸出功)。 5.四種常見的核反應(yīng)方程 (1)衰變：α衰變U―→Th＋He β衰變Th―→Pa＋e。 (2)人工轉(zhuǎn)變：N＋He―→O＋H(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)) Be＋He―→C＋n(發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)) Al＋He―→P＋n，P―→Si＋e(發(fā)現(xiàn)放射性同位素的核反應(yīng))。

5、(3)重核裂變：U＋n―→Ba＋Kr＋3n(鏈?zhǔn)椒磻?yīng))。 (4)輕核聚變：H＋H―→He＋n(需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應(yīng))。 6.計(jì)算原子核反應(yīng)釋放能量的方法 核反應(yīng)釋放能量ΔE＝Δmc2。根據(jù)質(zhì)量虧損Δm單位的不同有兩種方法： 方法一　若Δm單位為kg，則直接應(yīng)用ΔE＝Δmc2計(jì)算，得出ΔE的單位為J； 方法二　若Δm單位為原子質(zhì)量單位(u)，而一個(gè)原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟931.5 MeV的能量相對應(yīng)。則應(yīng)用ΔE＝Δm×931.5 MeV計(jì)算，得出ΔE的單位為MeV。 臨 考 必 做 1.(多選)關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A.光電效應(yīng)是原子核吸收光子向外釋

6、放電子的現(xiàn)象 B.光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，且隨入射光強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng) C.金屬電子的逸出功與入射光的頻率成正比 D.用不可見光照射某金屬，不一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能大 解析　光電效應(yīng)是原子吸收光子向外釋放電子的現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；光電流的強(qiáng)度隨入射光強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)，B正確；逸出功與金屬本身的特點(diǎn)有關(guān)，與外界因素?zé)o關(guān)，C錯(cuò)誤；由于不可見光的頻率有的比可見光大，也有的比可見光小，由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W知，產(chǎn)生光電子的初動(dòng)能無法比較，D正確。 答案　BD 2.(多選)如圖1為氫原子能級圖，現(xiàn)有一群處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，則這些原子(　　) 圖1

7、 A.發(fā)出的光子最小能量是0.66 eV B.發(fā)出的光子最大能量是12.75 eV C.能發(fā)出3種不同頻率的光子 D.由n＝3躍遷到n＝1時(shí)發(fā)出的光子頻率最高 解析　發(fā)出的光子的最小能量為E3－E2＝1.89 eV，A錯(cuò)；發(fā)出的光子的最大能量為E3－E1＝12.09 eV，B錯(cuò)；能發(fā)出不同頻率的光子種類為C＝3種，C對；由n＝3躍遷到n＝1時(shí)，發(fā)出的光子能量最大，由ΔE＝hν知，對應(yīng)光子的頻率最高，D對。 答案　CD 3.(多選)核電站中采用反應(yīng)堆使重核裂變，將釋放出的巨大能量轉(zhuǎn)換成電能。反應(yīng)堆中一種可能的核反應(yīng)方程式是U＋n→Nd＋Zr＋x＋y ，設(shè)U核質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m

8、2，Nd核質(zhì)量為m3，Zr核質(zhì)量為m4，x質(zhì)量為m5，y質(zhì)量為m6，那么，在所給的核反應(yīng)中(　　) A.x 可能是3H ，y可能是11e B.x可能是3n ，y可能是8e C.釋放的核能為(m1＋m2－m3－m4－m5－m6)c2 D.釋放的核能為(m3＋m4＋m5＋m6－m1－m2)c2 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，若x是3H，則y是11e，不符合裂變反應(yīng)中釋放的中子數(shù)不少于反應(yīng)的中子數(shù)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若x是3n，則y是8e，符合裂變反應(yīng)中釋放的中子數(shù)不少于反應(yīng)的中子數(shù)，故選項(xiàng)B正確；根據(jù)質(zhì)能關(guān)系知反應(yīng)前的質(zhì)量大于反應(yīng)后的質(zhì)量，由質(zhì)能方程知核反應(yīng)中釋放的能量E＝Δmc2＝(m

9、1＋m2－m3－m4－m5－m6)c2，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　BC 4.(多選)如圖2所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，則(　　) 圖2 A.電源的功率變小 B.電容器貯存的電荷量變小 C.電源內(nèi)部消耗的功率變大 D.電阻R消耗的電功率變小 解析　由閉合電路歐姆定律可知，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，R總變小，I總增大，U端減小，而R1分壓U1增大，所以電容器上的電壓減小。電源功率P總＝I總E增大，A錯(cuò)誤；Q＝CU減小，B正確；電源內(nèi)部消耗功率P內(nèi)＝Ir增大，C正確；電阻R1消耗的功率增大，R上消耗的功率無法確定，D錯(cuò)誤。 答案　BC 5.(2017·石家

10、莊高三質(zhì)檢)如圖3甲所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為r的矩形線圈abcd繞軸OO′做角速度為ω的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中可以保持和外電路電阻R形成閉合電路，回路中接有一理想交流電流表。圖乙是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間t變化的圖象，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A.從t1到t3這段時(shí)間穿過線圈磁通量的變化量為2nBS B.從t3到t4這段時(shí)間通過電阻R的電荷量為 C.t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量變化率為nBSω D.電流表的示數(shù)為 解析　由圖可知，t1和t3這兩時(shí)刻的磁通量大小為0，故穿過線圈磁通量的變化量為0，故A錯(cuò)誤；從t3到

11、t4這段時(shí)間磁通量的變化為BS，則平均電動(dòng)勢E＝，因此通過電阻R的電荷量為q＝Δt＝，故B錯(cuò)誤；t3時(shí)刻電動(dòng)勢E＝nBSω，則由法拉第電磁感應(yīng)定律可知：E＝，則穿過線圈的磁通量變化率為BSω，故C錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為有效值，則有：I＝＝，故D正確。 答案　D 6.如圖4所示的電路中有一自耦變壓器，其原線圈接在電壓穩(wěn)定的交流電源上，副線圈上連接了燈泡、定值電阻R1和R2，電流表和電壓表都是理想電表，起初開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。則下列說法中正確的是(　　) 圖4 A.若P不動(dòng)，閉合開關(guān)S，燈變亮 B.若P不動(dòng)，閉合開關(guān)S，電流表、電壓表示數(shù)均增大 C.保持開關(guān)S閉合，P向上移動(dòng)時(shí)，燈變

12、亮 D.保持開關(guān)S閉合，P向下移動(dòng)時(shí)，電壓表、電流表示數(shù)均減小 解析　若P不動(dòng)，開關(guān)閉合之后，副線圈的總電阻減小，所以副線圈電流增大，燈泡的亮度變亮，A正確；副線圈電流增大，由n1I1＝n2I2可知，原線圈電流增大；副線圈兩端電壓不變，燈泡分壓變大，所以電壓表的示數(shù)變小，B錯(cuò)誤；保持開關(guān)S閉合，當(dāng)P向上移動(dòng)時(shí)，副線圈電壓變小，副線圈的總電阻不變，所以電流變小，燈泡的亮度變暗，C錯(cuò)誤；保持開關(guān)S閉合，P向下移動(dòng)時(shí)，副線圈的電壓變大，副線圈的總電阻不變，所以副線圈電流變大，因此原線圈電流變大，電流表示數(shù)變大；副線圈電流變大，所以定值電阻的分壓變大，電壓表的示數(shù)也變大，D錯(cuò)誤。 答案　A 7

13、.如圖5所示，正方形導(dǎo)線框abcd和菱形MNPQ在同一水平面內(nèi)，ab＝MN＝MP＝L，ab⊥NQ，N位于ab的中點(diǎn)，菱形區(qū)域存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，使線框從圖示位置沿NQ方向勻速穿過菱形區(qū)域，規(guī)定電流逆時(shí)針為正，則線框中的電流i隨位移x變化的圖象可能是(　　) 圖5 解析　導(dǎo)線框右邊進(jìn)入磁場時(shí)由楞次定律可以判斷感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，故A、C錯(cuò)誤；當(dāng)ab邊與MP重合時(shí)，切割長度最大，感應(yīng)電流最大；從ab邊與MP重合到cd邊到達(dá)N點(diǎn)，有效切割長度均勻減小，感應(yīng)電動(dòng)勢均勻減小，感應(yīng)電流均勻減??；cd邊進(jìn)入磁場一直運(yùn)動(dòng)到ab和cd邊關(guān)于MP對稱的中間位置，右邊ab切割長度均勻減小，

14、左邊cd切割長度均勻增加，而且兩邊感應(yīng)電動(dòng)勢反向，所以總電動(dòng)勢減小更快，到達(dá)正中央位置電流為0，所以D正確，B錯(cuò)誤。 答案　D 8.如圖6所示，矩形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝ T 的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的dc邊以角速度ω＝100π rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈的匝數(shù)N＝100，邊長ad＝0.4 m，ab＝0.2 m。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是2∶1，一只理想二極管和一個(gè)阻值為25 Ω的定值電阻R串聯(lián)在副線圈電路中，已知電壓表和電流表均為理想交流電表，線圈和導(dǎo)線的電阻不計(jì)，則下列說法正確的是(　　) 圖6 A.該矩形線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢的最大值為50 V B.電壓表的示數(shù)

15、為50 V C.1 min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為750 J D.減小電阻R的值，電流表示數(shù)變小 解析　該線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢的最大值為Em＝NBSω＝100××0.2×0.4×100π V＝50 V，A錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器的變壓公式可得副線圈兩端電壓的有效值為25 V，由于二極管的單向?qū)щ娦裕Y(jié)合有效值的定義有×＝T，解得電壓表的示數(shù)為U＝12.5 V≈17.68 V，B錯(cuò)誤；由焦耳定律得1 min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝×60 J＝750 J，C正確；減小電阻R的值，副線圈中的電流增大，則原線圈中的電流增大，電流表的示數(shù)變大，D錯(cuò)誤。 答案　C 9.如圖7所示，兩足夠長的光滑金屬

16、導(dǎo)軌豎直放置，相距L＝1 m，一理想電流表和一電阻R＝10 Ω的電阻通過導(dǎo)線與兩導(dǎo)軌相連，導(dǎo)軌之間存在著方向相同，高度均為h的勻強(qiáng)磁場Ⅰ、Ⅱ，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m＝1 kg、有效電阻也為R＝10 Ω的導(dǎo)體棒，從距磁場Ⅰ下方邊界一定距離處，在F＝20 N的恒定外力作用下從靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒在Ⅰ磁場中運(yùn)動(dòng)的過程中電流表的示數(shù)恒為1 A，導(dǎo)體棒離開磁場Ⅱ前的一段時(shí)間內(nèi)電流表的示數(shù)恒為2 A，導(dǎo)體棒始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻。(g＝10 m/s2)求： 圖7 (1)Ⅰ、Ⅱ兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為多大； (2)導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)的位置到磁場Ⅰ下端的距離。 解析　(1)導(dǎo)

17、體棒進(jìn)入Ⅰ磁場時(shí)，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件得F＝mg＋B1I1L 解得B1＝10 T 導(dǎo)體棒離開Ⅱ磁場時(shí)，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件得F＝mg＋B2I2L 解得B2＝5 T (2)設(shè)導(dǎo)體棒進(jìn)入Ⅰ磁場時(shí)的速度為v1， 由I1＝＝ 解得v1＝＝2 m/s 設(shè)從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)的位置到磁場Ⅰ下端的距離為d，根據(jù)動(dòng)能定理得(F－mg)d＝mv 解得d＝0.2 m 答案　(1)5 T　(2)0.2 m 10.水平放置的兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌EF間距L＝2 m，電阻忽略不計(jì)，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1 T豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)量均為m＝0.8 kg、電阻均為r＝1 Ω的P、Q

18、兩金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬棒之間的摩擦因數(shù)為μ＝0.5，且兩者接觸良好。P、Q分別通過光滑的定滑輪用足夠長的輕繩連接質(zhì)量為2m與m的兩物體AB，輕繩的一端分別水平垂直連接P、Q。開始時(shí)固定住兩物體AB，輕繩拉直但不張緊，整個(gè)裝置開始處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，其中g(shù)取10 m/s2。 圖8 (1)若始終固定住B，自由釋放A，A的最大速度是多少？ (2)若自由釋放A，當(dāng)A的速度至少為多大時(shí)再釋放B，B才能不下落？ 解析　(1)若始終固定住B，自由釋放A，當(dāng)A的運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí)，P切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢E＝BLv，感應(yīng)電流I＝ 則P棒受到的安培力F＝BIL A向下做加速運(yùn)動(dòng)，有2mg－FT＝2ma P向左做加速度大小相同的加速運(yùn)動(dòng) FT－F－μmg＝ma 可得2mg－μmg－＝3ma A向下(P向左)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a＝0時(shí)，以最大速度做勻速運(yùn)動(dòng) 2mg＝＋μmg 解得vm＝6 m/s (2)要使Q保持不滑動(dòng)，Q所受摩擦力的方向水平向左， 則F＋f＝mg 靜摩擦力最大時(shí)，安培力有最小值Fmin＝4 N 由Fmin＝得對應(yīng)的最小速度vmin＝2 m/s 即當(dāng)A速度為2 m/s時(shí)釋放B，B才不下落。 答案　(1)6 m/s　(2)2 m/s - 10 -