【知识点详解】
1. **电阻串联与并联的电流比例** - 在第一道选择题中,涉及了电阻串联时电流分配的问题。如果电阻满足比例关系R1:R2:R3:R4=1:2:3:4,当它们串联接入电路时,通过各电阻的电流比I1:I2:I3:I4会与电阻值成反比,即6:3:2:1。这基于欧姆定律,电流与电压成正比,与电阻成反比。
2. **电阻率与电阻的关系** - 第二题涉及到电阻随长度变化的情况。电阻R与材料的电阻率ρ、长度l和横截面积A的关系是R=ρ*l/A。如果一个导体的电阻为R,将其拉长到原来的3倍,长度变为3l,但由于体积保持不变,横截面积A变为原来的1/3(因为体积=l²*A),所以新的电阻为9R。因此,选项B正确。
3. **安培环路定律与左手定则** - 第三题中提到通电直导线A受到螺线管磁场的作用力。根据安培环路定律,通电导线在磁场中会受到力的作用,方向可以通过左手定则判断。当电流方向垂直纸面向里,若磁场方向沿螺线管环绕,那么导线会受到垂直于电流和磁场方向的力,即水平向左。
4. **电压表读数变化与电源电动势** - 第四题中,通过电压表读数的变化求解电池电动势。当开关S闭合时,读数为1V,说明外电路电阻分得的电压;断开开关,读数变化,说明内阻电压降。由闭合电路欧姆定律,电池电动势等于电压表读数加上内阻电压降,因此电动势应大于1V。
5. **直流电动机的工作原理与功率计算** - 第五题中,直流电动机的电流、内阻和输入电压给出,可计算通过电动机的电流和电动机的发热功率。电流I=(U-Vr)/R,其中Vr是电动机电压降,即110V-160V=50V。通过电动机的电流I=50/(0.6+3)=10A。发热功率P=I²*r=10²*0.6=60W。输入功率P输入=UI=160*10=1600W。
6. **磁感应强度的定义** - 第六题考察磁感应强度B的定义。B=F/(IL),B的大小与F成正比,与IL的乘积成反比,但这个比例关系只适用于定义点处的磁场强度,并不意味着在任何地方都适用。F=0并不意味着B=0,因为电流可能与磁场方向平行。B的方向与F的方向垂直,符合右手定则。
7. **电流的磁场效应** - 第七题中,两个导线间的电流互相垂直,会产生相互作用的安培力,但O点是中点,此处磁感应强度为零,因为两导线产生的磁场在此点相互抵消。磁感应强度方向在a、b两点向下,大小相等。
8. **电磁炮的工作原理与能量计算** - 电磁炮问题涉及洛伦兹力加速物体。通过计算安培力和功,可以得到磁场强度B和最大功率Pm。根据电磁炮工作原理,安培力F=BIL,最大功率Pm=Fv/L。计算出的B和Pm对应选项C。
9. **电流产生磁场与磁场方向** - 第九题中,通过电流方向和小磁针N极方向判断磁场方向。根据右手螺旋定则,电流产生磁场的方向取决于电流和小磁针的相对方向。
10. **比值定义法** - 比值定义法定义的物理量包括电容C=Q/V,电阻R=V/I,电流强度I=Q/t,电动势E=W/Q。这些量均是通过其定义的物理过程中的比例关系来定义的。
11. **电场与磁场的性质** - 电场和磁场无法直接触摸,但可以通过试探电荷和电流感受它们的存在。电场线和磁感线是描述场分布的工具,但磁感线是闭合的,电场线不是。磁体间和电流间的相互作用分别是通过磁场和电场进行的。
12. **电源与电阻的组合** - 第十二题涉及到电源内阻和外电阻对电源输出功率的影响。根据电源的输出功率P输出=(E²-E²r)/(4R),其中E是电动势,r是内阻,R是外电阻。对于给出的电源曲线,可以通过分析找出最大输出功率对应的外电阻值。
13. **电流与磁场力** - 第十三题中,要使悬线张力为零,可以通过改变电流方向并减小电流,或者使磁场反向并增大,使得导线受到的磁场力与重力平衡。
14. **电路动态分析** - 最后一题中,当滑动变阻器的滑动触片向b端移动时,外电阻增大,根据闭合电路欧姆定律,总电阻增大,导致伏特表V的读数增大,而电容C的充电电流会减小,因为总电阻增加使得电源电压分配到电容上的部分减少。
以上就是试题中涉及的高中物理知识详解,涵盖了电流、电阻、磁场、电动势、功率、电磁相互作用等多个核心概念。