洞悉趨勢,融聚未來
——2023年創(chuàng)新仿真題多維分析選登(二)

1.如圖1所示,光滑金屬導(dǎo)軌abc和deO電阻不計(jì),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(jì)的導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)沿圓弧由b向c勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角速度為ω,轉(zhuǎn)動時間為2t0;扇形區(qū)域內(nèi)磁場恒定,方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,正方形區(qū)域內(nèi)磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化的圖像如圖2所示。在0～2t0時間內(nèi),下列說法正確的是

圖1

圖2

( )

A.0～t0時間內(nèi)燈泡發(fā)光且電流方向由a→b

B.0～t0時間內(nèi)燈泡兩端電壓為B0ωd2

C.t0～2t0時間內(nèi)正方形區(qū)域中的磁通量在均勻增大

D.若要使t0～2t0時間內(nèi)燈泡不發(fā)光,則圖2中B的變化率為B0ω

【答案】BCD

【創(chuàng)新點(diǎn)分析】加強(qiáng)對批判性思維的考查是近年來高考命題的重要指導(dǎo)思想,目的是引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力,減少“題海戰(zhàn)術(shù)”和“機(jī)械刷題”的受益,促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)和學(xué)以致用。高考命題進(jìn)一步打破試題的封閉性,引導(dǎo)學(xué)生打破常規(guī)進(jìn)行思考,自主發(fā)現(xiàn)問題,提出解決方案,作出獨(dú)立的判斷和解答,從而創(chuàng)造性地解決問題。本題將電路和圖像以及電磁感應(yīng)知識板塊中的法拉第電磁感應(yīng)定律、感生電動勢、動生電動勢和磁通量等知識的進(jìn)行大融合,培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取與加工能力、模型建構(gòu)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(qū)教育教學(xué)研究中心】

2.某實(shí)驗(yàn)小組用多用電表、電流表G和電阻箱進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn),分別是練習(xí)使用多用電表、測量電流表的內(nèi)阻、改裝電壓表。實(shí)驗(yàn)器材如下:

A.多用電表

B.電流表G(滿偏電流Ig=15 mA,內(nèi)阻未知)

C.標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)阻可忽略不計(jì))

F.導(dǎo)線、開關(guān)若干

(Ⅰ)用多用電表歐姆擋粗略測量電流表的內(nèi)阻

(Ⅱ)精確測量電流表G的內(nèi)阻Rg

圖3

②保持開關(guān)S1閉合,再閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱R,使標(biāo)準(zhǔn)電流表G0的示數(shù)仍為I0,讀出電阻箱的示數(shù)為R2;

(Ⅲ)用該電流表G和電阻箱R改裝一個電壓表

根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(yīng)將多用電表的紅表筆與電流表G的________(填“正”或“負(fù)”)接線柱相連,開始時選用“×100”的擋位發(fā)現(xiàn)指針偏角太大,擋位應(yīng)調(diào)整為________(填“×1000”或“×10”)擋,正確調(diào)整擋位后經(jīng)過歐姆調(diào)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(nèi)阻的表達(dá)式為Rg=________。(用R1、R2表示)

(3)通過以上測量得到電流表G內(nèi)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(yīng)將電阻箱R與電流表G________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),將電阻箱R的阻值調(diào)到________Ω。

【答案】(1)負(fù) ×10 110 (2)R2-R1(3)串聯(lián) 233.3

【押題目標(biāo)分析】實(shí)驗(yàn)是每年高考必考的內(nèi)容,并且高考對實(shí)驗(yàn)的考查往往是基于教材,但又高于教材,通過實(shí)驗(yàn)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(jìn)行整合,體現(xiàn)了對考生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治鼍C合能力的檢測及科學(xué)思維和科學(xué)探究等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【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(diào)到233.3 Ω,并不是小數(shù)位數(shù)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(xué)】

3.如圖5所示,從線狀陰極K上連續(xù)發(fā)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?yún)^(qū)域Ⅰ,繼續(xù)沿直線經(jīng)過區(qū)域Ⅰ、Ⅱ后能打在x軸上,區(qū)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(nèi)的勻強(qiáng)電場方向沿y軸負(fù)向,大小為E,勻強(qiáng)磁場方向沿x軸正向,大小為B1,緊挨著長方體右側(cè)有足夠大的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅱ,方向沿z軸正向,大小為B2,距極板右側(cè)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(fā)出亮光,不計(jì)電子間的相互影響及極板的邊緣效應(yīng)。求:

圖5

(1)能沿直線穿過區(qū)域Ⅰ打到熒光屏x軸上的電子的速度;

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

【思維導(dǎo)圖】

解：(1)能沿直線運(yùn)動打到熒光屏x軸上的電子在電磁場區(qū)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(yùn)動情況,作出運(yùn)動軌跡如圖6所示,將電子進(jìn)入?yún)^(qū)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(yùn)動,因此電子做等距螺旋前進(jìn)

電子在電場區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動

eE=ma

電子進(jìn)入磁場區(qū)域在xO′y平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動

同理可得所有電子能打到的區(qū)域如圖7所示

面積為S=l·2r+πr2

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

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