洞悉趨勢,融聚未來
——2023年創新仿真題多維分析選登(二)

1.如圖1所示,光滑金屬導軌abc和deO電阻不計,ab和deO平行,bc段為圓弧,圓弧所對的圓心角為90°,O為圓弧的圓心,ab間連接燈泡,燈泡電阻為R;abde為正方形,邊長為l,∠boe=45°;0時刻開始,電阻不計的導體棒繞O點沿圓弧由b向c勻速轉動,轉動的角速度為ω,轉動時間為2t0;扇形區域內磁場恒定,方向垂直紙面向外,磁感應強度大小為B0,正方形區域內磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度大小隨時間變化的圖像如圖2所示。在0～2t0時間內,下列說法正確的是

圖1

圖2

( )

A.0～t0時間內燈泡發光且電流方向由a→b

B.0～t0時間內燈泡兩端電壓為B0ωd2

C.t0～2t0時間內正方形區域中的磁通量在均勻增大

D.若要使t0～2t0時間內燈泡不發光,則圖2中B的變化率為B0ω

【答案】BCD

【創新點分析】加強對批判性思維的考查是近年來高考命題的重要指導思想,目的是引導學生獨立思考、創新精神和綜合實踐能力,減少“題海戰術”和“機械刷題”的受益,促進學生發散思維的培養和學以致用。高考命題進一步打破試題的封閉性,引導學生打破常規進行思考,自主發現問題,提出解決方案,作出獨立的判斷和解答,從而創造性地解決問題。本題將電路和圖像以及電磁感應知識板塊中的法拉第電磁感應定律、感生電動勢、動生電動勢和磁通量等知識的進行大融合,培養學生的信息獲取與加工能力、模型建構能力、邏輯推理與論證能力。

【全能解析教師:孫德成 山東省威海市文登區教育教學研究中心】

2.某實驗小組用多用電表、電流表G和電阻箱進行一系列實驗,分別是練習使用多用電表、測量電流表的內阻、改裝電壓表。實驗器材如下:

A.多用電表

B.電流表G(滿偏電流Ig=15 mA,內阻未知)

C.標準電流表G0

D.電阻箱R(最大阻值為9 999.9 Ω)

E.電源(電動勢E=3.0 V,內阻可忽略不計)

F.導線、開關若干

(Ⅰ)用多用電表歐姆擋粗略測量電流表的內阻

(Ⅱ)精確測量電流表G的內阻Rg

圖3

②保持開關S1閉合,再閉合開關S2,調節電阻箱R,使標準電流表G0的示數仍為I0,讀出電阻箱的示數為R2;

(Ⅲ)用該電流表G和電阻箱R改裝一個電壓表

根據實驗回答以下問題:

(1)用多用電表歐姆擋測量電流表G的阻值,應將多用電表的紅表筆與電流表G的________(填“正”或“負”)接線柱相連,開始時選用“×100”的擋位發現指針偏角太大,擋位應調整為________(填“×1000”或“×10”)擋,正確調整擋位后經過歐姆調零重新測量,指針如圖4所示,那么電流表阻值為________Ω。

圖4

(2)電流表G內阻的表達式為Rg=________。(用R1、R2表示)

(3)通過以上測量得到電流表G內阻為Rg=100 Ω,用電流表G和電阻箱R改裝成量程為0～5 V 的電壓表,應將電阻箱R與電流表G________(填“串聯”或“并聯”),將電阻箱R的阻值調到________Ω。

【答案】(1)負 ×10 110 (2)R2-R1(3)串聯 233.3

【押題目標分析】實驗是每年高考必考的內容,并且高考對實驗的考查往往是基于教材,但又高于教材,通過實驗題考查考生分析綜合能力,本題將多用電表的使用、電阻的測量和電表的改裝等知識進行整合,體現了對考生實驗能力和分析綜合能力的檢測及科學思維和科學探究等核心素養的培養。

【易錯警示】本題中電阻箱的分度值為0.1 Ω,所以電阻箱只能調到233.3 Ω,并不是小數位數越多越精確。

【全能解析教師:魏江 河北省張家口市宣化第一中學】

3.如圖5所示,從線狀陰極K上連續發射出速度為零的電子被陽極A與K間的電壓U0加速后,沿直線穿過A板上的線孔飛入區域Ⅰ,繼續沿直線經過區域Ⅰ、Ⅱ后能打在x軸上,區域Ⅰ上下兩極板間的距離為2d,長方體的寬度與電子流的寬度相同均為l,長方體內的勻強電場方向沿y軸負向,大小為E,勻強磁場方向沿x軸正向,大小為B1,緊挨著長方體右側有足夠大的勻強磁場區域Ⅱ,方向沿z軸正向,大小為B2,距極板右側豎直放置一塊足夠大的熒光屏,電子打在熒光屏上會使熒光屏發出亮光,不計電子間的相互影響及極板的邊緣效應。求:

圖5

(1)能沿直線穿過區域Ⅰ打到熒光屏x軸上的電子的速度;

(3)若撤去Ⅰ區域內的磁場,電子恰能從Ⅰ區域的下極板邊緣飛出,光屏沿z軸方向移動,求出現在熒光屏上的亮點的集合所圍成的面積。

【思維導圖】

解：(1)能沿直線運動打到熒光屏x軸上的電子在電磁場區域受到的合力為零,即洛倫茲力等于電場力eE=evB1

(2)電子在K、A間加速,由動能定理得

代入(1)中求得的速度解得

(3)考慮其中沿OO′的電子的運動情況,作出運動軌跡如圖6所示,將電子進入區域Ⅱ的速度沿y軸和z軸分解,其中沿z軸方向,由于速度與磁場方向平行,不受洛倫茲力的作用,沿y軸方向的速度與磁場方向垂直,故做勻速圓周運動,因此電子做等距螺旋前進

電子在電場區域內的運動

eE=ma

電子進入磁場區域在xO′y平面內做勻速圓周運動

同理可得所有電子能打到的區域如圖7所示

面積為S=l·2r+πr2

【創新點分析】帶電粒子在電磁場中的運動是高考中的高頻考點。本題以帶電粒子在有界空間中的運動為情境,綜合考查帶電粒子在電磁場中運動的相關知識,需要學生具備一定的理解和空間想象能力。

【押題目標分析】高考考查考生對物理概念、定理、定律的理解和運用,本題以新的情境來考查考生運用已有知識體系分析解決新問題的能力。