【知识点详解】
1. 库仑定律:真空中两个点电荷之间的库仑力与两电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,且力的方向沿着它们连线的方向。根据库仑定律,当距离增大到原来的2倍时,库仑力会减小到原来的1/4。因此,选项B(不断减小)是正确的。
2. 电场强度的比较:电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。题中四个选项展示的电场线分布,电场线密集的地方电场强度大,稀疏的地方电场强度小。只有选项A的两条电场线间距相同,表示电场强度相同。
3. 防雷知识:在雷雨天气中,避免在孤立的大树下避雨、在空地上蹲下或在户外使用手机,这些都可能增加被雷击的风险。正确的做法是在室内时,及时断开电视电源,防止雷电波沿电线进入室内设备造成损坏。
4. 电容器识别:电容器是储存电荷的元件,通常有两个导体板。选项A中的结构符合电容器特征,而其他选项(B、C、D)分别是电池、电阻器和二极管的示意图。
5. 电量计算:电流I与时间t的乘积等于电量Q。给定电流5A,时间4分钟(即240秒),所以电量Q=5A×240s=1200C,答案是C。
6. 电器的工作原理:电冰箱利用制冷剂的相变来冷却,不是利用电流热效应;而电水壶、电烙铁和电熨斗都是利用电流热效应,将电能转化为热能。
7. 通电螺线管的磁场:通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似,根据右手螺旋定则,选项C正确表示了小磁针在通电螺线管内部静止时N极的方向。
8. 磁感应强度比较:同一条磁感线上各点的磁感应强度大小是相同的,但方向可能不同。由于题目没有给出磁感线的方向,无法判断方向是否相同,只能确定大小相等。
9. 安培力的方向:当通电直导线垂直于匀强磁场放置时,安培力的方向垂直于导线和磁场,由左手定则可得,选项D(垂直纸面向外)是正确的。
10. 变压器原理:变压器可以改变电压,但不能改变功率。增大电流或减小电压都是可以通过变压器实现的。
11. 电器工作原理:动圈式话筒利用电磁感应原理将声音转换为电信号;白炽灯靠电流热效应发光;磁带录音机利用电磁感应记录和播放声音;电磁炉利用电磁感应加热。
12. 感应电流的产生:只有当线圈中的磁通量发生变化时,才会产生感应电流。线框以AB为轴转动时,磁通量保持不变,不会产生感应电流;而其他选项(线框向右运动、加速运动、以A点为圆心转动)都会导致磁通量变化,从而产生感应电流。
13. 电场强度计算:电场强度E等于电荷受力F除以电荷量q,E=F/q。负电荷受到的力方向与电场强度方向相反,故P点电场强度E=8N/(2×10^(-4)C)=4×10^4N/C,方向水平向右。电场强度不依赖于检验电荷,移走负电荷后,P点的电场强度仍为4×10^4N/C,方向水平向右。
14. 麦克斯韦电磁场理论:变化的电场一定能产生磁场,变化的磁场也一定能产生电场。
15. 电磁感应实验:当磁通量发生变化时,会在电路中产生感应电流。合上开关瞬间,磁通量发生变化,电流计指针会偏转;完全合上后,如果没有进一步变化,电流计不偏转;调整滑动变阻器,磁通量不变,电流计也不偏转;小螺线管拔出过程,磁通量变化,电流计再次偏转。实验表明,只要磁通量变化,就能产生感应电流。
16. 电流的计算:电流I等于电量Q除以时间t,I=16C/10s=1.6A。电子数量n等于电量Q除以单个电子的电荷量,n=16C/(1.6×10^(-19)C)=1×10^20个。
17. 磁场力的计算:磁场力F等于电流I与导线长度L的乘积与磁感应强度B的乘积,方向垂直于电流和磁场。东西放置时,F=5×10^4T×20m×20A=2×10^6N;南北放置时,导线与磁场平行,不受磁场力作用,F=0。
18. 感应电动势、电流及安培力的计算:
(1) 感应电动势E等于导体切割磁感线的速度v与磁感应强度B、导体长度l的乘积,E=Bvl=0.5T×0.4m×5m/s=1V。
(2) 通过电阻R的电流I=E/R=1V/2Ω=0.5A。
(3) 导体AB受到的安培力F=BIl=0.5T×0.5A×0.4m=0.1N。
以上是高二物理期中试题中的关键知识点详解,涵盖了电场、磁场、电磁感应、电流、电容、安培力等相关概念及其应用。