三、计算题(本题共4小题，第13、14题各10分，第15、16题各12分，共44分)

13.(10分)如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表.当电阻箱

读数为R1=2 Ω时，电压表读数为U1=4 V;当电阻箱读数为

R2=5 Ω时，电压表读数为U2=5 V.求：

(1)电源的电动势E和内阻r;

(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?

14.(10分)如图所示为用电动机提升重物的装置,电动机线圈的电阻r=1 Ω,电动机两端的电压U=5 V,电路中的电流I=1 A,物体A重G=20 N,不计摩擦力,则:

(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少?

(2)10 s内,可以把重物A匀速提升多高?

15.(12分)如图12所示，空间存在着场强为E=2.5×102 N/C、方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L=0.5 m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端拴着质量为m=0.5 kg、电荷量为q=4×10-2 C的小球.现将细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂.取g=10 m/s2.求：

(1) 小球的电性;

(2)细线能承受的最大拉力;

(3)当细线断裂后，小球继续运动到与O点水平方向距离为L时(仍在匀强电场中)，小球距O点的高度.

16.(12分) 一平行板电容器长l=10 cm，宽a=8 cm，板间距d =4 cm，在板左侧有一足够长的“狭缝”离子源，沿着两板中心平面，连续不断地向整个电容器射入离子，它们的比荷均为2×1010 C/kg，速度均为4×106 m/s，距板右端l/2处有一屏，如图甲所示，如果在平行板电容器的两极板间接上如图乙所示的交流电，由于离子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期，故离子通过电场的时间内电场可视为匀强电场，不计离子重力.试求：

(1)离子打在屏上的区域面积;

(2)在一个周期内，离子打到屏上的时间.

高一年级创新班物理答案

一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分.第1—7题为单选题，第8—10题为多选题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分.)

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

答案 D A  A C C A B AC AC D AB

二、填空题(本题共2小题，每空2分，共16分.)

11.(8分)(1) 　A2    、　　V1   (2)(3)

12. (8分)(1)　50.15　 mm (2) 4.700  mm(3)　×1 k   、　欧姆调零

三.计算题:(本大题共4小题，，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分。需写出相应的解题过程)

13.(10分)解析：(1)由闭合电路欧姆定律得：

E=U1+U1R1r，E=U2+U2R2r

联立上述方程，代入数据解得E=6 V，r=1 Ω.

(2)由电功率表达式P=E2R+r2R变形为P=E2R-r2R+4r

由上式可知当R=r=1 Ω时，

P有最大值，Pm=E24r=9 W.

14.(10分)解：(1)根据焦耳定律,得热功率 Pr=I2r=1 W。

(2)输入功率P=UI=5 W

输出功率P输出=P-Pr=4 W。

电动机输出的功用来提升重物转化为机械能,在10 s内,有:P输出t=mgh。

解得:h=2 m。

15(12分)解：　(1)由小球运动到最高点可知，小球带正电.

(2)设小球运动到最高点时速度为v，对该过程由动能定理有，

(qE-mg)L=12mv2①

在最高点对小球进行受力分析，由圆周运动和牛顿第二定律得，

FT+mg-qE=mv2L②

由①②式解得，FT=15 N

(3)小球在细线断裂后，在竖直方向的加速度设为a，

则a=qE-mgm③

设小球在水平方向运动位移为L的过程中，所经历的时间为t，则L=vt④

设竖直方向上的位移为x，

则x=12at2⑤

由①③④⑤解得x=0.125 m

所以小球距O点的高度为x+L=0.625 m

16(12分)解：(1)设离子恰好从极板边缘射出时极板两端的电压为U0，

水平方向：l=v0t       ①

竖直方向：d2=12at2       ②

又a=qU0md       ③

由①②③得U0=md2v20ql2=128 V

即当U≥128 V时离子打到极板上，当U<128 V时离子打到屏上，

利用推论：打到屏上的离子好像是从极板中心沿直线射到屏上，由此可得：l2+l2l2=yd2，

解得y=d，

又由对称性知，打到屏上的总长度为2d

则离子打到屏上的区域面积为S=2da=64 cm2.

(2)在前14T，离子打到屏上的时间：

t0=128200×0.005 s=0.003 2 s，

又由对称性知，在一个周期内，打到屏上的总时间

t=4t0=0.012 8 s.

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