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n方向:與 v2-v1 同向()與合外力同向.n單位:m/s2 【查看更多】

題目列表(包括答案和解析)

選做題：請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，如都作答，則按A、B兩小題評分．
A．（選修模塊33）
（1）下列說法正確的是

．
A．當兩個分子間的分子勢能增大時，分子間作用力一定減小
B．大量分子的集體行為是不規則的，帶有偶然性
C．晶體和非晶體在一定的條件下可以轉化
D．人類利用能源時，是將高品質的能量釋放出來并最終轉化為低品質的內能
（2）一定質量的理想氣體，體積由V₁壓縮至V₂，第一次是經過一個等溫過程，最終氣體壓強是p₁、氣體內能是E₁；第二次是經過一個等壓過程，最終氣體壓強是p₂、氣體內能是E₂；則p₁

p₂，E₁

E₂．（填“＞”“=”或“＜”）
（3）當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，油酸分子就立在水面上，形成單分子層油膜，現有按酒精與油酸的體積比為m：n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個裝有約2cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒．現用滴管從量筒中取V體積的溶液，讓其自由滴出，全部滴完共為N滴．
①用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，待油酸薄膜穩定后，將薄膜輪廓描繪在坐標紙上，如圖甲所示．（已知坐標紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去）則油膜面積為

．
②求出估算油酸分子直徑的表達式．
B．（選修模塊34）
（1）下列說法正確的是

．
A．測定某恒星特定元素發出光的頻率，對比地球上該元素的發光頻率，可以推算該恒星遠離地球的速度
B．無線電波沒有偏振現象
C．紅外線比無線電波更容易發生干涉和衍射現象
D．在一個確定的參考系中觀測，運動物體上物理過程的時間進程跟物體運動速度有關
（2）在“研究單擺周期與擺長的關系”實驗中，擺的振幅不要太大，擺線要細些、伸縮性要小，線的長度要盡量

（填“長些”或“短些”）．懸點要固定，擺長是懸點到

的距離．
（3）如圖乙，為一圓柱中空玻璃管，管內徑為R₁，外徑為R₂，R₂=2R₁．一束光線在圓柱橫截面內射向玻璃管，為保證在內壁處光不會進入中空部分，問入射角i應滿足什么條件？
C．（選修模塊35）
（1）存在下列事實：①一對高能的γ光子相遇時可能產生一對正負電子；②一個孤立的γ光子不論其頻率多高都不可能產生一對正負電子；③一個高能的γ光子經過重核附近時可能產生一對正負電子；④原子核發生變化時，只發射一些特定頻率的γ光子．關于上述事實下列說法正確的是（電子質量m_e，光在真空中速度為c，普朗克常量為h）

．
A．事實①表明，微觀世界中的相互作用，只要符合能量守恒的事件就一定能發生
B．事實②說明，動量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍規律
C．事實③中，由于外界重核的參與，系統動量不守恒，而γ光子的頻率需滿足ν≥

mec2

D．事實④中表明，原子核的能級也是不連續的
（2）

232

Th本身不是易裂變材料，但是一種增殖材料，它能夠吸收慢中子變成

233

Th，然后經過

次

衰變轉變為易裂變材料鈾的同位素

233

U．
（3）如圖丙為通過某光電管的光電流與兩極間電壓的關系，當用光子能量為4.5eV的藍光照射光電管的陰極K時，對應圖線與橫軸的交點U₁=-2.37V．（普朗克常量h=6.63×10^-34 J?s，電子電量e=1.6×10^-19 C）（以下計算結果保留兩位有效數字）
①求陰極K發生光電效應的極限頻率．
②當用光子能量為7.0eV的紫外線持續照射光電管的陰極K時，測得飽和電流為0.32μA，求陰極K單位時間發射的光電子數．

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選做題：請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，如都作答，則按A、B兩小題評分．
A．（選修模塊33）
（1）下列說法正確的是______．
A．當兩個分子間的分子勢能增大時，分子間作用力一定減小
B．大量分子的集體行為是不規則的，帶有偶然性
C．晶體和非晶體在一定的條件下可以轉化
D．人類利用能源時，是將高品質的能量釋放出來并最終轉化為低品質的內能
（2）一定質量的理想氣體，體積由V₁壓縮至V₂，第一次是經過一個等溫過程，最終氣體壓強是p₁、氣體內能是E₁；第二次是經過一個等壓過程，最終氣體壓強是p₂、氣體內能是E₂；則p₁______p₂，E₁______E₂．（填“＞”“=”或“＜”）
（3）當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，油酸分子就立在水面上，形成單分子層油膜，現有按酒精與油酸的體積比為m：n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個裝有約2cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒．現用滴管從量筒中取V體積的溶液，讓其自由滴出，全部滴完共為N滴．
①用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，待油酸薄膜穩定后，將薄膜輪廓描繪在坐標紙上，如圖甲所示．（已知坐標紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去）則油膜面積為______．
②求出估算油酸分子直徑的表達式．
B．（選修模塊34）
（1）下列說法正確的是______．
A．測定某恒星特定元素發出光的頻率，對比地球上該元素的發光頻率，可以推算該恒星遠離地球的速度
B．無線電波沒有偏振現象
C．紅外線比無線電波更容易發生干涉和衍射現象
D．在一個確定的參考系中觀測，運動物體上物理過程的時間進程跟物體運動速度有關
（2）在“研究單擺周期與擺長的關系”實驗中，擺的振幅不要太大，擺線要細些、伸縮性要小，線的長度要盡量______（填“長些”或“短些”）．懸點要固定，擺長是懸點到______的距離．
（3）如圖乙，為一圓柱中空玻璃管，管內徑為R₁，外徑為R₂，R₂=2R₁．一束光線在圓柱橫截面內射向玻璃管，為保證在內壁處光不會進入中空部分，問入射角i應滿足什么條件？
C．（選修模塊35）
（1）存在下列事實：①一對高能的γ光子相遇時可能產生一對正負電子；②一個孤立的γ光子不論其頻率多高都不可能產生一對正負電子；③一個高能的γ光子經過重核附近時可能產生一對正負電子；④原子核發生變化時，只發射一些特定頻率的γ光子．關于上述事實下列說法正確的是（電子質量m_e，光在真空中速度為c，普朗克常量為h）______．
A．事實①表明，微觀世界中的相互作用，只要符合能量守恒的事件就一定能發生
B．事實②說明，動量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍規律
C．事實③中，由于外界重核的參與，系統動量不守恒，而γ光子的頻率需滿足ν≥

D．事實④中表明，原子核的能級也是不連續的
（2）

本身不是易裂變材料，但是一種增殖材料，它能夠吸收慢中子變成

，然后經過______次______衰變轉變為易裂變材料鈾的同位素

．
（3）如圖丙為通過某光電管的光電流與兩極間電壓的關系，當用光子能量為4.5eV的藍光照射光電管的陰極K時，對應圖線與橫軸的交點U₁=-2.37V．（以下計算結果保留兩位有效數字）
①求陰極K發生光電效應的極限頻率．
②當用光子能量為7.0eV的紫外線持續照射光電管的陰極K時，測得飽和電流為0.32μA，求陰極K單位時間發射的光電子數．

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第十部分磁場

第一講基本知識介紹

《磁場》部分在奧賽考剛中的考點很少，和高考要求的區別不是很大，只是在兩處有深化：a、電流的磁場引進定量計算；b、對帶電粒子在復合場中的運動進行了更深入的分析。

一、磁場與安培力

1、磁場

a、永磁體、電流磁場→磁現象的電本質

b、磁感強度、磁通量

c、穩恒電流的磁場

*畢奧-薩伐爾定律（Biot-Savart law）：對于電流強度為I 、長度為dI的導體元段，在距離為r的點激發的“元磁感應強度”為dB 。矢量式d= k，（d表示導體元段的方向沿電流的方向、為導體元段到考查點的方向矢量）；或用大小關系式dB = k結合安培定則尋求方向亦可。其中 k = 1.0×10^?7N/A² 。應用畢薩定律再結合矢量疊加原理，可以求解任何形狀導線在任何位置激發的磁感強度。

畢薩定律應用在“無限長”直導線的結論：B = 2k ；

*畢薩定律應用在環形電流垂直中心軸線上的結論：B = 2πkI ；

*畢薩定律應用在“無限長”螺線管內部的結論：B = 2πknI 。其中n為單位長度螺線管的匝數。

2、安培力

a、對直導體，矢量式為 = I；或表達為大小關系式 F = BILsinθ再結合“左手定則”解決方向問題（θ為B與L的夾角）。

b、彎曲導體的安培力

⑴整體合力

折線導體所受安培力的合力等于連接始末端連線導體（電流不變）的的安培力。

證明：參照圖9-1，令MN段導體的安培力F₁與NO段導體的安培力F₂的合力為F，則F的大小為

F =

= BI

關于F的方向，由于ΔFF₂P∽ΔMNO，可以證明圖9-1中的兩個灰色三角形相似，這也就證明了F是垂直MO的，再由于ΔPMO是等腰三角形（這個證明很容易），故F在MO上的垂足就是MO的中點了。

證畢。

由于連續彎曲的導體可以看成是無窮多元段直線導體的折合，所以，關于折線導體整體合力的結論也適用于彎曲導體。（說明：這個結論只適用于勻強磁場。）

⑵導體的內張力

彎曲導體在平衡或加速的情形下，均會出現內張力，具體分析時，可將導體在被考查點切斷，再將被切斷的某一部分隔離，列平衡方程或動力學方程求解。

c、勻強磁場對線圈的轉矩

如圖9-2所示，當一個矩形線圈（線圈面積為S、通以恒定電流I）放入勻強磁場中，且磁場B的方向平行線圈平面時，線圈受安培力將轉動（并自動選擇垂直B的中心軸OO′，因為質心無加速度），此瞬時的力矩為

M = BIS

幾種情形的討論——

⑴增加匝數至N ，則 M = NBIS ；

⑵轉軸平移，結論不變（證明從略）；

⑶線圈形狀改變，結論不變（證明從略）；

*⑷磁場平行線圈平面相對原磁場方向旋轉α角，則M = BIScosα ，如圖9-3；

證明：當α = 90°時，顯然M = 0 ，而磁場是可以分解的，只有垂直轉軸的的分量Bcosα才能產生力矩…

⑸磁場B垂直OO′軸相對線圈平面旋轉β角，則M = BIScosβ ，如圖9-4。

證明：當β = 90°時，顯然M = 0 ，而磁場是可以分解的，只有平行線圈平面的的分量Bcosβ才能產生力矩…

說明：在默認的情況下，討論線圈的轉矩時，認為線圈的轉軸垂直磁場。如果沒有人為設定，而是讓安培力自行選定轉軸，這時的力矩稱為力偶矩。

二、洛侖茲力

1、概念與規律

a、 = q，或展開為f = qvBsinθ再結合左、右手定則確定方向（其中θ為與的夾角）。安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現。

b、能量性質

由于總垂直與確定的平面，故總垂直，只能起到改變速度方向的作用。結論：洛侖茲力可對帶電粒子形成沖量，卻不可能做功。或：洛侖茲力可使帶電粒子的動量發生改變卻不能使其動能發生改變。

問題：安培力可以做功，為什么洛侖茲力不能做功？

解說：應該注意“安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現”這句話的確切含義——“宏觀體現”和“完全相等”是有區別的。我們可以分兩種情形看這個問題：（1）導體靜止時，所有粒子的洛侖茲力的合力等于安培力（這個證明從略）；（2）導體運動時，粒子參與的是沿導體棒的運動v₁和導體運動v₂的合運動，其合速度為v ，這時的洛侖茲力f垂直v而安培力垂直導體棒，它們是不可能相等的，只能說安培力是洛侖茲力的分力f₁ = qv₁B的合力（見圖9-5）。

很顯然，f₁的合力（安培力）做正功，而f不做功（或者說f₁的正功和f₂的負功的代數和為零）。（事實上，由于電子定向移動速率v₁在10^?5m/s數量級，而v₂一般都在10^?2m/s數量級以上，致使f₁只是f的一個極小分量。）

☆如果從能量的角度看這個問題，當導體棒放在光滑的導軌上時（參看圖9-6），導體棒必獲得動能，這個動能是怎么轉化來的呢？

若先將導體棒卡住，回路中形成穩恒的電流，電流的功轉化為回路的焦耳熱。而將導體棒釋放后，導體棒受安培力加速，將形成感應電動勢（反電動勢）。動力學分析可知，導體棒的最后穩定狀態是勻速運動（感應電動勢等于電源電動勢，回路電流為零）。由于達到穩定速度前的回路電流是逐漸減小的，故在相同時間內發的焦耳熱將比導體棒被卡住時少。所以，導體棒動能的增加是以回路焦耳熱的減少為代價的。

2、僅受洛侖茲力的帶電粒子運動

a、⊥時，勻速圓周運動，半徑r = ，周期T =