高考物理選修考試可以選擇的內容有:
1. 選修2-2:包括氣體、液體和熱力學以及選修2-3,主要是電學內容,包括電場、電路、電磁感應等。
2. 選修3-1:電場、電路、電磁場等。
3. 選修3-2:包括電磁感應、交變電流等內容。
此外,還有選修3-3、3-4等,具體選擇要根據試卷內容,請及時關注相關考試信息。
某研究小組設計了一種過濾裝置,其結構如圖所示。該裝置由兩個同規格的線圈A、B組成,線圈A固定不動,線圈B可以繞其中心豎直軸轉動。在裝置中加入一定量的水,給線圈B通入交流電,此時水中的懸浮顆粒將運動并被吸附到線圈B的底部,從而實現過濾。
已知懸浮顆粒的運動受到重力、浮力、電場力和過濾裝置對顆粒的吸附力的作用。
(1)若線圈B通入交流電后,懸浮顆粒在豎直方向上受到的合力方向總是向上的,則該交流電的頻率可能為多少?
(2)若線圈B通入交流電后,懸浮顆粒在豎直方向上受到的合力方向有時向上有時向下,則該裝置中懸浮顆粒的運動可能是怎樣的?
(3)若要使懸浮顆粒在豎直方向上受到的合力為零,則線圈B中交流電的頻率為多少?
(4)若要過濾掉水中懸浮顆粒的直徑為d的顆粒,則該裝置中懸浮顆粒的運動情況可能是怎樣的?
答案:(1)該交流電的頻率可能為$5Hz$或$10Hz$。
(2)懸浮顆粒的運動可能是先向上加速運動,后向上減速運動,再向下加速運動,最后向下減速運動。
(3)線圈B中交流電的頻率為$f = \frac{1}{T} = \frac{1}{0.02s} = 5Hz$時,懸浮顆粒在豎直方向上受到的合力為零。
(4)若要過濾掉水中懸浮顆粒的直徑為$d$的顆粒,則該裝置中懸浮顆粒的運動可能是做勻速直線運動或勻速圓周運動。
解析:本題考查了交流電頻率的計算、帶電粒子在復合場中的運動等知識點。對于第(3)問,要明確粒子做勻速圓周運動的條件是合外力提供向心力。