第Ⅱ卷(必做120分+选做32分,共152分)
【必做部分】
23(12分)2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”救应的物理学家。材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度。若图l为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线,其中RB,R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。为了测量磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB。请按要求完成下列实验。
(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,在图2的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0T,不考虑磁场对电路其它部分的影响)。要求误差较小。
提供的器材如下:
A磁敏电阻,无磁场时阻值Ro=150Ω
B滑动变阻器R,全电阻约20Ω
C电流表.量程2.5mA,内阻约30Ω
D电压表,量程3V,内阻约3kΩ
E直流电源E,电动势3V,内阻不计
F开关S,导线若干
(2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表
根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=________Ω,
结合图1可知待测磁场的磁感应强度B=_________T。
(3)试结合图1简要回答,磁感应强度B在0~0.2T和0.4~1.0T范围内磁敏电阻阻直的变化规律有何不同?
(4)某同学查阅相关资料时看到了图3所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻一磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?
(1)如右图所示
(2)1500 0.90
(3)在0~0 2T范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在0.4~1.0T范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化)
(4)磁场反向.磁敏电阻的阻值不变。
24(15分)某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道,其中“2008”四个等高数字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内(所有数字均由圆或半圆组成,圆半径比细管的内径大得多),底端与水平地面相切。弹射装置将一个小物体(可视为质点)以Va=5m/s的水平初速度由a点弹出,从b点进入轨道,依次经过“8002”后从p点水平抛出。小物体与地面ab段间的动摩擦因数μ=0.3,不计其它机械能损失。已知ab段长L=l.5m,数字“0”的半径R=0.2m,小物体质量m=0.0lkg,g=10m/s2。求:
(1)小物体从p点抛出后的水平射程。
(2)小物体经过数字“0”的最高点时管道对小物体作用力的大小和方向。
解:(1)设小物体运动到p点时的速度大小为v,对小物体由a运动到p过程应用动能定理得 小物体自P点做平抛运动,设运动时间为t.水平射程为s,则②
s=vt③
联立①②③式,代入数据解得s=0.8m④
(2)设在数字“0”的最高点时管道对小物体的作用力大小为F取竖直向下为正方向 ⑤
联立①⑤式,代入数据解得
F=0.3N⑥
方向竖直向下
25(I 8分)两块足够大的平行金属极板水平放置,极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场,变化规律分别如图1、图2所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)。在t=0。时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力)。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷均已知,且,两板间距h=。
(1)求粒子在0~to时间内的位移大小与极板间距h的比值。
(2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径(用h表示)。
(3)若板间电场强度E随时间的变化仍如图l所示,磁场的变化改为如图3所示,试画出粒子在板间运动的轨迹图(不必写计算过程)。
解法一:(1)设粒子在o~to时间内运动的位移大小为s1
① ② 又已知
联立①②式解得③
(2)粒子在to~2to时间内只受洛伦兹力作用.且速度与磁场方向垂直,所以粒子做匀速圆周运动。设运动速度大小为v1,,轨道半径为R1,周期为T,则
④ ⑤
联立④⑤式得 ⑥又 ⑦ R r。鬻⑦
即粒子在t。~2to时间内恰好完成一个周期的圆周运动。在2t。~3to时间内,粒子做初速度为v1的匀加速直线运动,设位移大小为s2
⑧
解得⑨
由于s1+s2<h,所以粒子在3to~4to时间内继续做匀速圆周运动,设速度大
小为v2,半径为R2
v2=v1+at0⑩
由于s1+s2十R2<h,粒子恰好又完成一个周期的圆周运动。在4t。~5t。时间内,粒子运动到正极板(如图l所示)。因此粒子运动的最大半径。
(3)粒子在板间运动的轨迹如图2所示。
解法二:由题意可知,电磁场的周期为2t0,前半周期粒子受电场作用做匀加速直线运动.加速度大小为方向向上
后半周期粒子受磁场作用做匀速圆周运动,周期为T
粒子恰好完成一次匀速圆周运动。至第n个周期末,粒子位移大小为sn
由以上各式得
粒子速度大小为
粒子做圆周运动的半径为
解得
显然s2+R2<h<s3
(1)粒子在0~t0时间内的位移大小与极板间距h的比值
(2)粒子在极板闻做圆周运动的最大半径
(3)粒子在板间运动的轨迹图见解法一中的图2。
26(19分)番茄(2n=24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性,红果(B)对黄果(b)为显性,
两对基因独立遗传。请回答下列问题
(1)现有基因型AaBB与aaBb的番茄杂交,其后代的基因型有____种。________基因型
的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高.自交后代的表现型及比例为______。
(2)在 AA× aa杂交中,若A基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离.产生的
雌配于染色体数目为_________,这种情况下杂交后代的株高表现型可能是________。
(3)假设两种纯合突变体X和Y都是由控制株高的A基因突变产生的,检测突变基因转录
的mRNA.发现x的第二个密码子中第二碱基由C变为u,Y在第二个密码子的第二碱
基前多了个U。与正常植株相比,__________突变体的株高变化可能更大,试从蛋白质
水平分析原因:______________.
(4)转基因技术可以使某基因在植物体内过量表达.也可以抑制某基因表达。假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高,请完成如下实验设计,以验证假设是否成立。
④实验设计(借助转基因技术,但不要求转基因的具体步骤)
a分别测定正常与矮生植株的赤霉索含量和株高。
b____________________________。
c____________________________。
②支持上述假设的预期结果:____________________.·
③若假设成立,据此说明基因控制性状的方式___________________。
(l)4aaBb矮生红果:矮生黄果=3:1
(2)13或11正常或矮生
(3) YY突变体的蛋白质中氡基酸的改变比x突变体可能更多(或:x突变体的蛋白质可能只有一个氨基酸发生改变,Y突变体的蛋白质氨基酸序列可能从第一个氪基酸后都改变)。
(4)①答案一:
b.通过转基因技术,一是抑制正常植株A基因的表达,二是使A基固在矮生植株过量表达。
c.测定两个实验组植株的赤霉素含量和株高。
答案二
b.通过转基因技术,抑制正常植株A基因的表达,测定其赤霉素含量和株高。
c .通过转基因技术,使A
(答案二中b和c次序不做要求)
②与对照比较.正常植株在A基因表达被抑制后,赤霉素含量降低,株高降低;与对照比较,A基因在矮生植株中过量表达后,该植株赤霉索含量增加,株高增加。
③基因通过控制酶的合成来控制代谢途径,进而控制生物性状。