7 科技应用与物理知识的结合(1)—高中物理二轮复习方法巩固专题检测

1、二轮复习应用性问题1.(多选)如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源的两极上，使a、b两板间产生匀强电场(场强大小为E)，右边有一块挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成三束，则下列判断正确的是()A这三束正离子的速度一定不相同B这三束正离子的比荷一定不相同Ca、b两板间的匀强电场方向一定由a指向bD若这三束离子改为带负电而其他条件不变，则仍能从d孔射出BCD因为三束正离子在两极板间都是沿直线运动的，电场力等于洛伦兹力，可以判断三束正

2、离子的速度一定相同，且电场方向一定由a指向b，A错误，C正确；在右侧磁场中三束正离子运动轨迹半径不同，可知这三束正离子的比荷一定不相同，B正确；若将这三束离子改为带负电，而其他条件不变的情况下分析受力可知，三束离子在两板间仍做匀速直线运动，仍能从d孔射出，D正确。2回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是()A质子被加速后

3、的最大速度不可能超过2fRB质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关C高频电源只能使用矩形交变电流，不能使用正弦式交变电流D不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子A由T，T，可得质子被加速后的最大速度为2fR，其不可能超过2fR，质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关，选项A正确，B错误；高频电源可以使用正弦式交变电源，选项C错误；要加速粒子，高频交流电周期必须变为粒子在其中做圆周运动的周期，即T，故选项D错误。3(2019·模拟)为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为b和

4、c，左、右两端开口与排污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N，M、N与内阻为R的电流表相连。污水从左向右流经该装置时，电流表将显示出污水排放情况。下列说法中错误的是()AM板比N板电势低B污水中离子浓度越高，则电流表的示数越小C污水流量越大，则电流表的示数越大D若只增大所加磁场的磁感应强度，则电流表的示数也增大B污水从左向右流动时，根据左手定则，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向N板和M板偏转，故N板带正电，M板带负电，A正确。稳定时带电离子在两板间受力平衡，可得qvBq，此时UBbv，又因流速v，故

5、U，式中Q是流量，可见当污水流量越大、磁感应强度越强时，M、N间的电压越大，电流表的示数越大，而与污水中离子浓度无关，B错误，C、D正确。4(多选)自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图。当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差。下列说法正确的是()甲乙A根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小B自行车的车速越大，霍尔电势差越高C图乙中霍尔元件

6、的电流I一定是由正电荷定向运动形成的D如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小AD根据单位时间内的脉冲数可知车轮转动的转速，若再已知自行车车轮的半径，根据v2rn即可获知车速大小，选项A正确；根据霍尔原理可知qBqv，UBdv，即霍尔电压只与磁感应强度、霍尔元件的厚度以及电子定向移动的速度有关，与车轮转速无关，选项B错误；图乙中霍尔元件的电流I可能是由电子定向运动形成的，也可能是由正电荷定向移动形成的，选项C错误；如果长时间不更换传感器的电源，则会导致电子定向移动的速率减小，故霍尔电势差将减小，选项D正确。5环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，如图所示正、负粒子由静止经过电压为U的直线加

7、速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在与圆环平面垂直的匀强磁场，调节磁感应强度的大小可使两种带电粒子被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，并在碰撞区内迎面相撞。为维持带电粒子沿环状空腔的中心线做匀速圆周运动，下列说法正确是A对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小B对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大C对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子做圆周运动的周期越大D对于给定的带电粒子，粒子做圆周运动的周期与加速电压U无关【答案】A【解题思路】要维持带电粒子沿环状空腔的中心线做匀速圆周运动，则粒子在磁场中的偏转半径R相

8、等，则由m = BqR及Uq = m2可知，B2 = ，对于给定的电压，R又不变，则越大，则磁感应强度B越小，选项A正确，B错误；对于给定的带电粒子，即是定值，则加速电压U越大，R不变，则磁感应强度B越大，粒子做圆周运动的周期T = 越小，选项C错误；故周期与磁场强度有关，而磁场强度又与加速电压有关，故周期与加速的电压有关，选项D错误。考点：带电粒子在电场与磁场中运动。6.与一般吉他以箱体的振动发声不同，电吉他靠拾音器发声。如图所示，拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成。磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性，即琴弦也产生自己的磁场。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时，线圈中就会产生相应的电流，并最

9、终还原为声音信号。下列说法中正确的是DA若磁体失去磁性，电吉他仍能正常工作B换用尼龙材质的琴弦，电吉他仍能正常工作 C琴弦振动的过程中，线圈中电流的方向不会发生变化D拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号7某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中()AP、Q构成的电容器的电容增大BP上电荷量保持不变CM点的电势比N点的低DM点的电势比N点的高D薄片P和Q为两金属极板，构成平行板电容器，由C可知，当P、Q间距增大过程中即d增大，电容C减小，A错误。电容器始终与电源连接，两极板电压不变。据

10、电容的定义式C知电荷量减少，B错误。Q板上的正电荷流向M点经N点到电源正极，故MN，C错误，D正确。8.(多选)某仪器内部的电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态，此时两灯均不亮。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是()A当汽车加速前进时，甲灯亮B当汽车加速前进时，乙灯亮C当汽车刹车时，甲灯亮D当汽车刹车时，乙灯亮BC汽车加速前进时，M与左边触点接触，乙灯亮，所以A错误，B正确；当汽车刹车时，M与右边触点接触，甲灯亮，所以C正确，D错误。9为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有

11、一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制。为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统。如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A。齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是()A车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流B车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流C车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流强度也变小D车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流

12、强度也变大B此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的。当车轮转动时，带动齿轮转动。相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，故选项A错误，B正确；当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由E可知，电流强度变小，故选项C、D错误。P型半导体 AN型半导体 B高温热源低温热源图510常用的温差发电装置的主要结构是半导体热电偶。如图5所示，热电偶由N型半导体和P型半导体串联而成，N型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，P型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量等于元电荷e。若两种半导体相连一端和高温热源接触，而另

13、一端A、B与低温热源接触，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，最终在A、B两端形成稳定的电势差，且电势差的大小与高温热源、低温热源间的温度差有确定的函数关系。下列说法正确的是DAB端是温差发电装置的正极B热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相反C温差发电装置供电时不需要消耗能量D可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器11智能手机电池“快速充电技术”可以使用户在短时间内完成充电。比如对一块额定电压3.7V、容量1430毫安时的电池充电，可以在半小时内将电池充到满容量的75%。结合本段文字和你所学知识，关于“快速充电技术”，你认为下列叙述中比较合理的是DA这里所提到的“毫安时”

14、指的是一种能量单位B这里所提到的“满容量的75%”是指将电池电压充到3.7V的75%C快速充电技术提高了锂电池的原有容量D对额定电压3.7V的锂电池充电，其充电电压应高于3.7V12移动电源（俗称充电宝）解决了众多移动设备的“缺电之苦”，受到越来越多人的青睐。 目前市场上大多数充电宝的核心部件是锂离子电池（电动势3.7 V）及其充放电保护电路、充放电管理电路、升压电路等。其中的升压电路可以将锂离子电池的输出电压提升到手机、平板电脑等移动设备所要求的输入电压(5 V)。由于锂离子电池的材料特性，在电池短路、过高或过低温度、过度充电或放电等情况下都有可能引起电池漏液、起火或爆炸。为安全起见，中国民

15、航总局做出了相关规定，如图1所示。 为了给智能手机充电，小明购买了一款移动电源，其铭牌如图2所示。给手机充电时该移动电源的效率按80%计算。 根据以上材料，请你判断BA.这款移动电源能为手机提供的最大充电量为8 000 mAhB这款移动电源充满电后所储存的总化学能为37 WhC乘飞机出行时，这款移动电源可以托运DWh与mAh均为能量单位简答：1.某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k1300N/m、自然长度L00.5m的弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置粗细均匀的电阻率较大的金属杆上，弹簧是由不导电的材料制成的。迎风板面积S0

16、0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好，不计摩擦。定值电阻R1.0，电源的电动势E12V，内阻r0.5。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于自然长度，电压表的示数U13.0V，某时刻由于风吹迎风板，待迎风板再次稳定时，电压表的示数变为U22.0V。（电压表可看作理想表），试分析求解：(1)此时风作用在迎风板上的力的大小；(2)假设风（运动的空气）与迎风板作用后的速度变为零，空气的密度为1.3kg/m3，求风速的大小；(3)对于金属导体，从宏观上看，其电阻定义为：。金属导体的电阻满足电阻定律：。在中学教材中

17、，我们是从实验中总结出电阻定律的， 而“金属经典电子论”认为，电子定向运动是一段一段加速运动的接替，各段加速都是从定向速度为零开始。设有一段通电金属导体，其长为L，横截面积为S，自由电子电量为e、质量为m，单位体积内自由电子数为n，自由电子两次碰撞之间的时间为t0。试利用金属电子论，从理论上推导金属导体的电阻。(1)有风时金属杆接入电路的电阻为R2有得 此时，弹簧的长度 弹簧的压缩量 根据平衡条件，此时的风力 （6分） (2)设风速为v。在t时间内接触到吹风板的空气质量为m 根据动量定理可得 得 （6分）(3)设导体两端的电压为U，自由电子定向运动的平均速率为v；由牛顿运动定律和运动学规律得：

18、从微观上看，电流强度 综上，由电阻的定义得 所以 （6分） 2.2015年4月16日，全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线，如图1CESR所示。这种电车没有传统无轨电车的“长辫子”和空中供电网，没有尾气排放，乘客上下车的几十秒内可充满电并行驶几公里，刹车和下坡时可把部分动能转化成电能回收储存再使用。图1图2图3（1）图2所示为超级电容器充电过程简化电路图，已知充电电源的电动势为E，电路中的电阻为R。图3是某次充电时电流随时间变化的i-t图像，其中I0、T0均为已知量。a类比是一种常用的研究方法，对于直线运动，我们学习了用v-t图像求位移的方法。请你借鉴此方法，根据图3所示的i-t图

19、像，定性说明如何求电容器充电所获得的电荷量；并求出该次充电结束时电容器所获得的电荷量Q；b请你说明在电容器充电的过程中，通过电阻R的电流为什么会逐渐减小；并求出电容器的电容C。（2）研究发现，电容器储存的能量表达式为，其中U为电容器两端所加电压，C为电容器的电容。设在某一次紧急停车中，在汽车速度迅速减为0的过程中，超级电容器两极间电势差由U1迅速增大到U2。已知电车及乘客总质量为m，超级电容器的电容为C0，动能转化为电容器储存的电能的效率为。求电车刹车前瞬间的速度v0。（1）a（6分）电容器充电所获得的电荷量等于i-t图线和横、纵轴所围的面积。图2中每一小格的面积为图线下约22小格，面积为 S

20、 = 22S0所以电容器所获得的电量（说明：21、22、23格均给分）b（6分）电容器充电时，通过R的电流，U为电容器两端的电压，随着电容器上电荷量的增大，U也增大，所以电流i减小。充电结束时，电容器两端电压等于电源的电动势，即E = U根据电容的定义解得电容（2）（6分）根据能量守恒定律解得电车刹车前瞬间的速度3电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意图如图所示。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L，导轨间存在垂直于导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，导轨电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在

21、两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。电容器电容C，首先开关接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，MN由静止开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度vm，之后离开导轨。问：（1）这个过程中通过MN的电量q；（2）直流电源的电动势E；（3）某同学想根据第一问的结果，利用的公式求MN加速过程的位移，请判断这个方法是否可行，并说明理由。（1）设在此过程中MN的平均电流为，MN上受到平均安培力：由动量定理，有：代入解得： 7分（2）开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动最终电容器所带电荷量电容器最初带电，代入数据解得： 7分（3）不可行，过程中任一时刻电流,从式中可以看出电流不恒定，取一很短时间，流过MN电量，只有当时才有，而本题过程中始终不满足，该同学方法不可行。 6分4节能环保的“风光互补路灯”获得广泛应用。图1 是利用自然资源