12-13学年高二物理第一学期 能力训练(5)

物理能力训练（57）1.如图所示为沿波的传播方向上有间距均为2 m的五个质点a、b、c、d、e,均静止在各自的平衡位置,一列简谐横波以2 m/s的速度水平向右传播.t =0时刻波到达质点a,质点a开始由平衡位置向下运动,t =3 s时质点a第一次到达最高点,则下列说法中不正确．．．的是( )A.质点d开始振动后振动周期为4 sB.t =4 s时刻波恰好传到质点eC.t =5 s时质点b到达最高点D.在3 s < t <4 s这段时间内质点c速度方向向上答案 C2.两列振幅、波长和波速都相同的简谐波1和2分别沿x轴的正、负方向传播,波速v=200 m/s,在t =0时刻的部分波形如图所示,那么在x轴上x=450 m的质点P,经最短时间t1出现位移最大值,经最短时间t2出现位移最小值,则t1、t2分别是( )A.1.50 s 0.25 sB. 0.25 s 0.75 sC.0.50 s 0.75 sD. 0.75 s 0.25 s答案 B3.将一根长为100多厘米的均匀弦线,沿水平的x轴放置,拉紧并使两端固定,如图(a)所示.现对离固定的右端25 cm处(取该处为原点O)的弦上一点施加一个沿垂直于弦线方向（即y轴方向)的扰动,其位移随时间的变化规律如图(b)所示.该扰动将沿弦线传播而形成波(孤立的脉冲波).已知该波在弦线中的传播速度为2 cm/s,则表示自O点沿弦向右传播的波在t=3 s 时的波形图是 ( )答案 C4.将一单摆向左拉至水平标志线上,从静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到障碍物,摆球继续向右摆动.用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片,以下说法正确的是( )A.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9∶4B.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3∶2C.摆线经过最低点时,线速度不变,半径减小,摆线张力变大D.摆线经过最低点时,角速度变大,半径减小,摆线张力不变大答案 AC答案：。

物理能力训练（1）1．求解通过薄金属板的电流产生的磁场的磁感强度如图一所示，一宽为b 的薄金属板，其电流为I.试求：在薄板的平面上，距板的一边为r 的点P 的磁感强度。

解：在薄金属板所在的平面内，以点P 为原点O ，做Ox 轴如图二所示，现将薄金属板分割成宽度为dx 的长直线电流，其电流为.dx bI dI = 该线电流在P 点激发的磁感强度为xdI dB πμ20= 所有线电流在点P 激发的磁场的方向均相同，因而点P 的磁感强度B 为rI r b r b b I dB B rb r πμπμ2...])(21[2020≈+-==⎰⎰+ 这表明，在r b <<时，可将宽度为b 的载流薄金属板视作载流线，B 的分布曲线如图三。

2．证明霍尔电场强度与稳恒电场强度之比试证明霍尔电场强度与稳恒电场强度之比ρne B E E c H = 这里ρ为材料的电阻率，n 为载流子的数密度。

分析：在导体内部，稳恒电场推动导体中的载流子定向运动形成电流，由欧姆定律的微分形式，稳恒电场强度与电流密度应满足j E c ρ=其中ρ是导体的电阻率。

当电流流过位于稳恒磁场中的导体时，载流子受到洛仑兹力的作用，导体侧面出现电荷积累，形成霍尔电场，其电场强度为B V E H ⨯-=其中V 是载流子定向运动的速率。

根据导体内部的电流密度neV j =由上述关系可得到要证明的结果。

证明：由分析可知，在导体内部的稳恒电场强度为neV j E C ρρ==由霍尔效应，霍尔电场强度为B V E H ⨯-=因为载流子定向运动的方向与磁感强度正交，故VB E H =，因而ρρρne B neV VB j VB E E C H ===3．求解半导体载流子的浓度载流子浓度是半导体材料的重要参数，工艺上通过控制三价或者五价掺杂原子的浓度，来控制P 型或者N 型半导体的载流子浓度。

利用霍尔效应可以测量载流子的浓度或者类型。

如图所示一块半导体材料样品，均匀磁场垂直于样品表面，样品中通过的电流为I ，现在测得霍尔电压为H U ，证明样品载流子浓度为HedU IB n = 证明：通电半导体中的载流子在洛仑兹力的作用下，逐渐积累在相距为b 的导体两侧，形成霍尔电压VBb U H =而流经导体横截面S(S=bd)的电流为neVbd jbd I ==由此可得到，载流子的浓度为HedU IB =n 4．将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．图甲中O 点为单摆的固定悬点，将传感器接在摆球与O 点之间，现将小摆球(可视为质点)拉到A 点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球将在竖直面内的A 、B 、C 之间来回摆动，其中B 点为运动中的最低位置，∠AOB ＝∠COB ＝α，α＜10°且是未知量．图乙表示由计算得到的细线对摆球的拉力大小F 随时间t 变化的曲线，且图中t ＝0时刻为摆球从A 点开始运动的时刻．试根由T ＝2πl g 得l ＝gT 24π＝0.4m (2)在A 点：F 1＝mg cos α ①在B 点：F 2－mg ＝mv 2/l② A →B 过程中机械能守恒，所以mgl (1－cos α)＝12mv 2 ③解得：3mg＝F2＋2F1∴m＝0.05kg (3)由②式可得v＝F2lm－gl＝0.283m/s5．“仁者乐山，智者乐水．”在节假日远离都市走进山水，尽情地融入大自然是许多现代都市人的首选．一游艇在平静的湖面上高速行驶，游艇的尾部用较长的细绳拴住一个浮标，浮标在水的作用下不停在水面上做小幅度的摆动．游艇上的乘客经过询问工作人员得知快艇的速度和绳长后，数了浮标摆动的次数并根据自己的手表记下了对应的时间，然后他很快地计算出了水的阻力系统，试问他是如何判断的？已知水对物体的阻力和物体相对水的速度成正比，水面的波动忽略不计．[答案] 见解析答案：。

物理能力训练（15）1．如图电路中，P 、Q 两灯相同，电感线圈L 的电阻不计，则（ ）A ．当开关S 由闭合突然断开的瞬间，P 立即熄灭，Q 过一会才熄灭B ．当开关S 由断开突然接通的瞬间，P 、Q 同时达到正常发光C ．当开关S 由闭合突然断开的瞬间，通过P 的电流从右向左D ．当开关S 由闭合突然断开的瞬间，通过Q 的电流与原来方向相反2.在半径为r 的圆形区域内有一匀强磁场，磁场方向如图5所示．一束速度不同的质子从磁场边缘的A 点沿直径方向飞入磁场后，经不同路径飞出磁场，其中有三个质子分别到达磁场边缘的a ，b ，c 三点．若不计质子间的相互作用力，比较这三个质子的运动情况，下面说法正确的是（ ）A ．到达c 点的质子，在磁场中运动的时间最长B ．到达a 点的质子，在磁场中运动的时间最长C ．到达b 点的质子，在磁场中运动的时间最长D ．这三个质子在磁场中运动的时间相同3．(8分)(1).欧姆表是根据电路中的 与电阻相对应的规律制成的可直接测量未知电阻的电表.(2).在左图欧姆表内部结构示意图上的a 处表示电源的 极，c 表示 色表笔.(3).如果测某电阻时欧姆表示数如右图所示，此时所用倍率为“×10”，则该电阻的阻值为_________Ω。

4．(14分)手电筒的电池用久后，灯泡发红光，这就是通常所说的“电池没电了”．有人为了“节约”，将手电筒里装一节新电池和一节旧电池，搭配使用．某同学为了检验这种做法是否合理，设计了实验：(1)该同学用伏安法测出新旧电池的电动势E 和内电阻r ,通过实验，根据测量结果画出右图所示的U —I 图线由图象.由图象可知：新电池的电动势E 1 = ___________V 、内电阻r 1 = ________Ω；旧电池的电动势E 2 = ___________V 、内电阻r 2 = ________Ω．(2)将此新、旧电池各一节串装在手电筒里，手电筒的小灯泡上标有“3V2W ”字样，则旧电池的提供的功率是 ____________W ，旧电池本身消耗的功率是_____________W （取两位有效数字）．(3)得出实验结论：新、旧电池搭配使用 ____________（填“合理”、电源ab c d+ -5 U / V I / A1.5 1.2 0“不合理”）．5.（14分） 如图所示，在直线AA 1右侧有磁感强度为B 的匀强磁场。

物理能力训练（10）1 （2022·重庆理综）如图所示，理想变压器的原线圈接入u=110002in100πtV 的交变电压，副线圈通过电阻r=6Ω的导线对“220V/880W ”的电器R L 供电，该电器正常工作。

由此可知A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100HC ．副线圈中电流的有效值为4AD ．变压器的输入功率为880W2 201·天津理综通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率kU PR n 12⎪⎭⎫ ⎝⎛kU P n 1kU PR 21n 2⎪⎭⎫ ⎝⎛kU P 21n 2⎪⎭⎫ ⎝⎛kU P 2⎪⎭⎫ ⎝⎛nkU P 21n一升5.3A9.1A5.3A9.1A 1911inωt，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器。

V 1和V 2是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；A 1和A 2是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示。

下列说法正确的是A ．I 1和I 2表示电流的瞬间值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 1不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小4【答案】：C【解析】：理想交流电流表示数I 1和I 2表示电流的有效值，理想交流电压表示数U 1和U 2表示电压的有效值，选项AB错误；滑片P向下滑动过程中，U1不变、I2变大，I1变大，选项C 正确D错误。

5 （2022·海南物理）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V，6W”的小灯泡并联在副线圈的两端。

当两灯泡都正常工作时，原线圈中电压表和电流表（可视为理想的）的示数分别是A．120V，0.10A B．240V，0.025AC．120V，0.05A D．240V，0.05A【答案】：D【解析】：当两灯泡都正常工作时，每个灯泡中电流为。

副线圈输出电压12V，输出电流为2×=。

物理能力训练（84）点开始计时,经过3质点第一次经过M 点（如图所示）；再继续运动,又经过2 它第二次经过M 点；则该质点第三次经过M 点还需要的时间是（ ）D 103 答案 CD2 图甲是利用砂摆演示简谐运动图象的装置,当盛砂的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时,做简谐运动的漏斗漏出的砂,在板上显示出砂摆的振动位移随时间变化的关系曲线已知木板被水平拉动的速度为 m/,图乙所示的一段木板的长度为 m,则这次实验砂摆的摆长大约为取g =π2A.0.56 mB0.65 m C1.00 m D2.25 m 答案 A3 一列简谐横波在均匀介质中沿轴正方向传播,波源位于坐标原点,在t =0时刻波源开始振动,在t =3 时刻的波形如图所示,此时, =3 m 处的质点刚开始振动则轴正方向 轴负方向=7 时, =2 m 处的质点在波谷=7 时 =6 m 处的质点在波峰 答案 AD4 一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形如图所示,该时刻两个质量相同的质点P 、Q 到平衡位置的距离相等，关于P 、Q 两个质点，以下说法正确的是（ ）较Q 先回到平衡位置B 再经41周期,两个质点到平衡位置的距离相等 C 两个质点在任意时刻的动量相同D 两个质点在任意时刻的加速度相同答案 B5数字信息系统（DIS）被广泛应用在物理实验中，该系统可以迅速测量、处理数据，并自动生成图像．如图（a）所示，一条形磁铁固定在水平转台上，磁铁长度等于圆台直径，一磁传感器放置在转台边缘，磁传感器可测量所在位置的磁感应强度．实验后显示器得出曲线如图（b）所示．图中横坐标表示时间，纵坐标表示磁感应强度．（1）由以上信息可知磁铁所做的运动是____________________．（2）曲线最高点的纵坐标表示____________________，曲线最低点的纵坐标表示____________________．答案：（1）减速转动。

（2）某磁极附近的磁感应强度，另一个磁极附近的磁感应强度答案：。

物理能力训练（52）1在利用单摆测重力加速度的实验中,测出不同摆长L 对应的周期T,作出了如图所示的T 2-L 图象,已知图象上A 、B 两点的坐标分别是(x 1,y 1)、(x 2,y 2),则 ( ) A.T 2与L 的关系式是T 2=L gπ2B.图象的斜率1212y y x x y x k --=∆∆=C.由图象可求得当地的重力加速度g=4π2L/T 2D.由图象可求得当地的重力加速度12122y y x x --=4πg答案 D2位于坐标原点O 的波源开始向上振动,形成的简谐波沿x 轴正方向传播,传播速度为10 m/s,周期为0.4 s,波源振动0.3 s 后立即停止振动.波源停止振动后经过0.2 s 的波形是( )答案 D3)如图,波源S 产生的简谐波向右传播.振动频率是100 Hz,波速v=80 m/s,波的传播过程中经过P 、Q 两点,已知距离SP=3.8 m,SQ=5.0 m.在 某一时刻,当S 点经过平衡位置向上运动时,P 、Q 两点所在位置为( )A.P 点处于波峰,Q 点也处于波峰B.P 点处于波谷,Q 点也处于波谷C.P 点处于波峰,Q 点处于波谷D.P 点处于波谷,Q 点处于波峰答案 C4波速均为v=1.2 m/s 的甲、乙两列简谐横波都沿x 轴正方向传播，某时刻波的图象分别如图所示,其中P 、Q 处的质点均处于波峰,关于这两列波,下列说法正确的是( )A.如果这两列波相遇可能发生稳定的干涉图样B.甲波的周期大于乙波的周期C.甲波中P 处质点比M 处质点先回到平衡位置D.从图示的时刻开始,经过1.0 s,P 、Q 质点通过的路程均为1.2 m 答案 C5如图所示,一列简谐横波沿x 轴传播,实线和虚线分别表示t 1时刻和t 2时刻的图象.其中t 2=(t 1+85)s,已知波的频率为2 Hz,则 下列关于波的传播方向和传播距离Δx 的判断正确的是( )A.此波沿x 轴正方向传播,Δx=3 mB. 此波沿x 轴负方向传播,Δx= 9 mC.此波沿x 轴负方向传播,Δx=3 mD. 此波沿x 轴正方向传播,Δx=15 m答案 D答案：。

物理能力训练（62）1湖面上一点O 上下振动,振幅为0.2 m,以O 点为圆心形成圆形水波,如图所示,A 、B 、O 三点在一条直线上,OA 间距离为4.0 m,OB 间距离为2.4 m.某时刻 O 点处在波峰位置,观察发现2 s 后此波峰传到A 点,此时O 点正通过平衡位置向下运动, OA 间还有一个波峰.将水波近似为简谐波. (1)求此水波的传播速度、周期和波长.(2)以O 点处在波峰位置为0时刻,某同学打算根据OB 间距离与波长的关系确定B 点在0 时刻的振动情况,画出B 点的振动图象.你认为该同学的思路是否可行？若可行,画出B 点振动图象;若不可行,请给出正确思路并画出B 点的振动图象. 答案 (1)2 m/s 1.6 s 3.2 m(2)见解析解析 （1）v=tx ∆∆1=2 m/sΔt=45T,T=1.6 sλ=vT=3.2 m (2)振动图象如右图所示.2如图所示,带电量分别为4q 和-q 的小球A 、B 固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为d.若杆上套一带电小环 C,带电体A 、B 和C 均可视为点电荷. (1)求小环C 的平衡位置.(2)若小环C 带电量为q,将小环拉离平衡位置一小位移x(|x|《d)后静止释放,试判断小环C 能否回到平衡位置.(回答“能”或“不能”即可)(3)若小环C 带电量为-q,将小环拉离平衡位置一小位移x(|x|《d)后静止释放,试证明小环C 将作简谐动.(提示：当α《1时,则n)1(1a +≈1-n α)答案 (1)在AB 连线的延长线上距离B 为d 处 (2)不能 (3)见解析解析 (1)设C 在AB 连线的延长线上距离B 为l 处达到平衡,带电量为Q库仑定律F=k2lqQ平衡条件F C =2)(4l +d kqQ +2l kqQ-=0解得l 1=-31d(舍去),l 2=d所以,平衡位置l =d(2)不能(3)小环C 带电量为-q,平衡位置不变,拉离平衡位置一小位移xC 受力为F C =22)2(4x d kq +-+22)(x d kq +利用近似关系化简得F C =-32dkq x.所以小环C3一简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻其波形如图所示.（ ）A.由波形图可知该波的波长B.C.经41周期后质点P 运动到Q 点D.经41周期后质点R 的速度变为零答案 AD解析 从波动图象可直接读出波长，不能读出周期，介质质点并不随波迁移，图示时刻R 在平衡位置，速度最大，经41周期，R 到达最大位移处，此时速度为零.4如图所示, A 、B 分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置,其中,位置A 为摆球摆动的最高位置,虚线为过悬点的竖直线.以摆球最低位置为重力势能 零点,则摆球在摆动过程中( )A.位于B 处时动能最大B.位于A 处时势能最大C.在位置A 的势能大于在位置B 的动能D.在位置B 的机械能大于在位置A 的机械能 答案 BC解析 小球在摆动过程中,只有重力做功,机械能守恒,即A 点的重力势能等于B 点动能和势能的和. 答案：。

物理能力训练（69）
【例1】关于简谐振动的位移，加速度和速度的关系，下列说法中哪些正确？
[ ]
A．位移减小时，加速度减小，速度增大
B．位移方向总是跟加速度方向相反，跟速度方向相同
C．物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反，背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
D．物体朝左运动时，加速度方向跟速度方向相同，朝右运动时，加速度方向跟速度方向相反
答案：A、C．
【例2】一个弹簧振子简谐振动，要增大振子的最大加速度，下面方法中正确的是[ ]
A．减小它的振幅
B．增大它的振幅
C．减小振子的质量
D．减小弹簧的劲度系数
答案：B、C．
【例3】如图7-9所示，在t1和t2时刻，振动质点的相同的量为 [ ]
A．加速度
B．位移
C．速度
D．回复力
答案：C．
说明熟练掌握简谐振动的特点和规律才能准确判断．答案：。

嗦夺市安培阳光实验学校物理能力训练（89）【例1】横波如图7-11所示，t1时刻波形为图中实线所示；t2时刻波形如图中虚线所示．已知Δt=t2-t1=0.5s，且3T＜t2-t1＜4T，问：（1）如果波向右传播，波速多大？
（2）如果波向左传播，波速多大？
（3）若波速v=68m/s，则波向哪个方向传播？
Δs=3λ+2 ②
Δs=3λ+6 ②
所以波向右传播．
说明此题解法较用公式v=λ·f为好．只需在新旧波形上找出振动状态相同的两点间距离即可．但要注意：波向右传播，在原波形上任选一点确定出振动方向后，在该点右方在新波形上确定出与该点振动状态相同的点，测出两点间距离，即为Δs．还应注意，Δs的取值范围由Δt决定．
【例2】一横波在某一时刻的波形如图7-12所示，P点经Δt=0.2s第一次到达波峰，波速多大？
解波向右传播：
波向左传播：
【例3】在一列横波的传播方向上有两点P和Q，两点间距离30m，它们的振动图象如图7-13所示．问：
（1）若P点距波源近，波速多大？
（2）若Q点距波源近，波速多大？
解（1）P点距波源近，表明P点先于Q点振动．由图可知，P点的振动状态传到Q点需要时间：
Δt=（0.4n+0.3）
（2）若Q点距波源近，表明Q先于波源振动，如图可知，Q点的振动状态传到P点需要时间：
Δt=（0.4n+0.1）
形上找Δs；若已知Δs，应从振动图上找Δt．
答案：。

1.)输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图2所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为：A．1100、360 B． 1100、180 C．2200、180D．220、360【解析】对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得变压器烧坏前的原线圈匝数n1==13UU n 3=220×5=1100，变压器烧坏前副线圈匝数n2==21UUn1=36220×1100=180，选项B正确。

【答案】B【点评】学习物理要注重物理知识的实际应用。

2．如右图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4︰1 ，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是A．若电压表读数为6V，则输入电压的最大值为242VB．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D．若保持负载电阻的阻值不变．输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍则由2UPR可知输出功率增加到原来的4倍，选项D正确。

【答案】AD【点评】此题考查交流电的最大值和有效值，理想变压器的相关知识等。

3（2010广东理综）图1是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的A.周期是0.01sB.最大值是311VC.有效值是220VD.表达式为u=220sin100πt（V）【解析】：由题给的正弦式交变电压的波形图可知，该电压的周期为0.02s，最大值是311V，有效值是U=U m/2=220V，瞬时值表达式为u=311sin100πt（V），选项BC正确。

【答案】BC【点评】只有正弦式交变电压其最大值和有效值之间才满足U=U m/2的关系。