【知识点详解】
1. 电容器原理:电容器是储存电荷的装置,其电荷量与电压成正比,与电容成反比。在本题中,云母介质移出后,电介质的介电常数减小,导致电容C减小。根据电容器的电荷Q=CU,当电压U恒定时,电荷量Q会减小。而电场强度E=U/d,由于d(两极板距离)不变,U不变,因此电场强度E保持不变。答案是D,极板上的电荷量变小,极板间的电场强度不变。
2. 质谱仪与粒子加速:质谱仪利用电场加速和磁场偏转来分析粒子的质量。质子和某种一价正离子在同一加速电场中加速,由动能定理,加速后的速度只与加速电压和粒子的质量有关。在磁场中,粒子做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即mv^2/r=qvB,解得r=m/(qB),其中r是轨道半径,m是质量,q是电荷,B是磁感应强度。要使两种粒子从同一出口离开,需调整磁场强度使得轨道半径相等。题目中提到将磁感应强度增加到原来的12倍,说明新离子的质量是质子的12倍。答案是B,离子和质子的质量比约为12。
3. 变压器与电路分析:变压器是利用电磁感应原理改变电压的设备,其原副线圈的电压比等于匝数比。题目中,当S断开时,电路相当于R1和R2串联,电流I通过R1和R2;当S闭合时,R1、R2和R3并联,总电阻降低,电流增大为4I。根据变压器的电压与电流关系,电压不变时,电流增大意味着原线圈的匝数减少,因此副线圈的匝数是原线圈的4倍。答案是C,变压器原、副线圈匝数比为4。
4. 地球同步卫星与通信:地球同步卫星相对于地球表面某点保持静止,其轨道周期等于地球自转周期。现在有三颗卫星覆盖赤道,如果自转周期变小,为保持覆盖,需要减小卫星的轨道半径。由开普勒第三定律知,卫星轨道半径的三次方与周期的平方成正比。已知当前轨道半径是地球半径的6.6倍,设最小周期为Tmin,那么有(6.6R)^3/T^2 = (R)^3/Tmin^2,解得Tmin约等于T/8。答案是C,地球自转周期的最小值约为8小时。
5. 牛顿第二定律与动量守恒:当恒力作用在做匀速直线运动的质点上,质点将不再保持匀速,而是加速。加速度的方向始终与恒力方向相同,这是牛顿第二定律的体现,即F=ma。速率与速度方向不同,速率的增量(或减量)是指单位时间内速率的变化,这可能不变,也可能变化,取决于力的方向和质点的初始速度。答案是C,质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同。
6. 静力学平衡问题:系统处于静止状态意味着所有力的合力为零。当F变化时,若物块b保持静止,物块b受到的摩擦力、支持力和F构成力的平衡。绳OO'的张力T与F、重力有关,当F变化时,张力T也相应变化以维持平衡。同样,物块b受到的支持力N也需要变化以抵消F对b的拉力。答案是B,物块b所受到的支持力也在一定范围内变化。
以上是对高考政治选择题中涉及的物理知识的详细解析,包括电容器、质谱仪、变压器、地球同步卫星、牛顿运动定律和静力学平衡等多个知识点。这些知识点不仅适用于高考复习,也是理解物理学基本概念的重要内容。