洞悉趋势,融聚未来——2023年创新仿真题多维分析选登(二)

1.如图1所示,光滑金属导轨abc和deO电阻不计,ab和deO平行,bc段为圆弧,圆弧所对的圆心角为90°,O为圆弧的圆心,ab间连接灯泡,灯泡电阻为R;abde为正方形,边长为l,∠boe=45°;0时刻开始,电阻不计的导体棒绕O点沿圆弧由b向c匀速转动,转动的角速度为ω,转动时间为2t0;扇形区域内磁场恒定,方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B0,正方形区域内磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化的图像如图2所示。在0～2t0时间内,下列说法正确的是

图1

图2

( )

A.0～t0时间内灯泡发光且电流方向由a→b

B.0～t0时间内灯泡两端电压为B0ωd2

C.t0～2t0时间内正方形区域中的磁通量在均匀增大

D.若要使t0～2t0时间内灯泡不发光,则图2中B的变化率为B0ω

【答案】BCD

【创新点分析】加强对批判性思维的考查是近年来高考命题的重要指导思想,目的是引导学生独立思考、创新精神和综合实践能力,减少“题海战术”和“机械刷题”的受益,促进学生发散思维的培养和学以致用。高考命题进一步打破试题的封闭性,引导学生打破常规进行思考,自主发现问题,提出解决方案,作出独立的判断和解答,从而创造性地解决问题。本题将电路和图像以及电磁感应知识板块中的法拉第电磁感应定律、感生电动势、动生电动势和磁通量等知识的进行大融合,培养学生的信息获取与加工能力、模型建构能力、逻辑推理与论证能力。

【全能解析教师:孙德成 山东省威海市文登区教育教学研究中心】

2.某实验小组用多用电表、电流表G和电阻箱进行一系列实验,分别是练习使用多用电表、测量电流表的内阻、改装电压表。实验器材如下:

A.多用电表

B.电流表G(满偏电流Ig=15 mA,内阻未知)

C.标准电流表G0

D.电阻箱R(最大阻值为9 999.9 Ω)

E.电源(电动势E=3.0 V,内阻可忽略不计)

F.导线、开关若干

(Ⅰ)用多用电表欧姆挡粗略测量电流表的内阻

(Ⅱ)精确测量电流表G的内阻Rg

图3

②保持开关S1闭合,再闭合开关S2,调节电阻箱R,使标准电流表G0的示数仍为I0,读出电阻箱的示数为R2;

(Ⅲ)用该电流表G和电阻箱R改装一个电压表

根据实验回答以下问题:

(1)用多用电表欧姆挡测量电流表G的阻值,应将多用电表的红表笔与电流表G的________(填“正”或“负”)接线柱相连,开始时选用“×100”的挡位发现指针偏角太大,挡位应调整为________(填“×1000”或“×10”)挡,正确调整挡位后经过欧姆调零重新测量,指针如图4所示,那么电流表阻值为________Ω。

图4

(2)电流表G内阻的表达式为Rg=________。(用R1、R2表示)

(3)通过以上测量得到电流表G内阻为Rg=100 Ω,用电流表G和电阻箱R改装成量程为0～5 V 的电压表,应将电阻箱R与电流表G________(填“串联”或“并联”),将电阻箱R的阻值调到________Ω。

【答案】(1)负 ×10 110 (2)R2-R1(3)串联 233.3

【押题目标分析】实验是每年高考必考的内容,并且高考对实验的考查往往是基于教材,但又高于教材,通过实验题考查考生分析综合能力,本题将多用电表的使用、电阻的测量和电表的改装等知识进行整合,体现了对考生实验能力和分析综合能力的检测及科学思维和科学探究等核心素养的培养。

【易错警示】本题中电阻箱的分度值为0.1 Ω,所以电阻箱只能调到233.3 Ω,并不是小数位数越多越精确。

【全能解析教师:魏江 河北省张家口市宣化第一中学】

3.如图5所示,从线状阴极K上连续发射出速度为零的电子被阳极A与K间的电压U0加速后,沿直线穿过A板上的线孔飞入区域Ⅰ,继续沿直线经过区域Ⅰ、Ⅱ后能打在x轴上,区域Ⅰ上下两极板间的距离为2d,长方体的宽度与电子流的宽度相同均为l,长方体内的匀强电场方向沿y轴负向,大小为E,匀强磁场方向沿x轴正向,大小为B1,紧挨着长方体右侧有足够大的匀强磁场区域Ⅱ,方向沿z轴正向,大小为B2,距极板右侧竖直放置一块足够大的荧光屏,电子打在荧光屏上会使荧光屏发出亮光,不计电子间的相互影响及极板的边缘效应。求:

图5

(1)能沿直线穿过区域Ⅰ打到荧光屏x轴上的电子的速度;

(3)若撤去Ⅰ区域内的磁场,电子恰能从Ⅰ区域的下极板边缘飞出,光屏沿z轴方向移动,求出现在荧光屏上的亮点的集合所围成的面积。

【思维导图】

解：(1)能沿直线运动打到荧光屏x轴上的电子在电磁场区域受到的合力为零,即洛伦兹力等于电场力eE=evB1

(2)电子在K、A间加速,由动能定理得

代入(1)中求得的速度解得

(3)考虑其中沿OO′的电子的运动情况,作出运动轨迹如图6所示,将电子进入区域Ⅱ的速度沿y轴和z轴分解,其中沿z轴方向,由于速度与磁场方向平行,不受洛伦兹力的作用,沿y轴方向的速度与磁场方向垂直,故做匀速圆周运动,因此电子做等距螺旋前进

电子在电场区域内的运动

eE=ma

电子进入磁场区域在xO′y平面内做匀速圆周运动

同理可得所有电子能打到的区域如图7所示

面积为S=l·2r+πr2

【创新点分析】带电粒子在电磁场中的运动是高考中的高频考点。本题以带电粒子在有界空间中的运动为情境,综合考查带电粒子在电磁场中运动的相关知识,需要学生具备一定的理解和空间想象能力。

【押题目标分析】高考考查考生对物理概念、定理、定律的理解和运用,本题以新的情境来考查考生运用已有知识体系分析解决新问题的能力。