高考物理選修考試可以選擇的內(nèi)容有:
1. 選修2-2:包括氣體、液體和熱力學(xué)以及選修2-3,主要是電學(xué)內(nèi)容,包括電場(chǎng)、電路、電磁感應(yīng)等。
2. 選修3-1:電場(chǎng)、電路、電磁場(chǎng)等。
3. 選修3-2:包括電磁感應(yīng)、交變電流等內(nèi)容。
此外,還有選修3-3、3-4等,具體選擇要根據(jù)試卷內(nèi)容,請(qǐng)及時(shí)關(guān)注相關(guān)考試信息。
某研究小組設(shè)計(jì)了一種過(guò)濾裝置,其結(jié)構(gòu)如圖所示。該裝置由兩個(gè)同規(guī)格的線圈A、B組成,線圈A固定不動(dòng),線圈B可以繞其中心豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在裝置中加入一定量的水,給線圈B通入交流電,此時(shí)水中的懸浮顆粒將運(yùn)動(dòng)并被吸附到線圈B的底部,從而實(shí)現(xiàn)過(guò)濾。
已知懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)受到重力、浮力、電場(chǎng)力和過(guò)濾裝置對(duì)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(shí)向上有時(shí)向下,則該裝置中懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)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(guò)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)可能是先向上加速運(yùn)動(dòng),后向上減速運(yùn)動(dòng),再向下加速運(yùn)動(dòng),最后向下減速運(yùn)動(dòng)。
(3)線圈B中交流電的頻率為$f = \frac{1}{T} = \frac{1}{0.02s} = 5Hz$時(shí),懸浮顆粒在豎直方向上受到的合力為零。
(4)若要過(guò)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(yùn)動(dòng)可能是做勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
解析:本題考查了交流電頻率的計(jì)算、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等知識(shí)點(diǎn)。對(duì)于第(3)問,要明確粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是合外力提供向心力。