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①把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器；
②改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力；
③用细线将木板上的小车通过定滑轮与悬吊的砂桶相连（砂和桶总质量远小于小车总质量）；
④接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点；
⑤在纸带中选合适的点A、B、C、D…，测出它们到起点O的距离s1、s2、s3、s4…，并测出与它们相邻的两点间距离d1、d2、d3、d4…（如图乙），查得打点周期为T，将数据填入下表中；
⑥保持砂和桶质量不变，增加小车质量，重复实验步骤④、⑤，将数据填入下表中．
附表：小车第一次总质量M1=0.25kg，第二次总质量M2=0.5kg，T=0.02s
| 物理量 数据 测量点 |
测量点到O 点的距离s （cm） |
测量点前后 两点间距离d （cm） |
小车获得 的速度v （m/s） |
小车获得速度的平方v2 [（m/s）2] |
小车获得速度的三次方v3 [（m/s）3] | |
| 第 一 次 |
A | 20.05 | 3.58 | 0.90 | 08.1 | 0.73 |
| B | 40.00 | 5.06 | 1.27 | 1.61 | 2.05 | |
| C | 60.15 | 6.20 | 1.55 | 2.40 | 3.72 | |
| D | 80.24 | 7.16 | ||||
| 第 二 次 |
A | 20.15 | 2.53 | 0.63 | 0.40 | 0.25 |
| B | 40.10 | 3.58 | 0.90 | 0.81 | 0.73 | |
| C | 59.90 | 4.38 | 1.10 | 1.21 | 1.33 | |
| D | 81.20 | 5.06 | 1.27 | 1.61 | 2.05 | |
（1）判断重力的一个分力是否与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是
（2）实验数据处理时，为什么探究功与v、v2、v3等的关系，而不是与
| 1 |
| v |
| 1 |
| v2 |
| 1 |
| v3 |
（3）将表格中的数据填写完整；
（4）比较表中第一次各组数据，得到的实验结论为：
（5）比较表中一、二两次数据，得到的实验结论为：
（6）请运用表中第二次数据在右图所示的坐标中作出相应的图象，验证理论的正确性（拉力用F表示）．
①如图甲所示，将光控板竖直固定，连好电路；
②在光控实验板的合适位置A处固定好小球及光控门B，并测出两者距离h1；
③接通光控电源，使小球从A处由静止释放，读出小球通过B时的速度值vB1；
④其它条件不变，调节光控门B的位置，测出h2、h3…，读出对应的vB2、vB3…．
⑤将数据记录在Excel软件工作薄中，利用Excel软件处理数据，如图乙所示，小组探究，得出结论．
在数据分析过程中，小组同学先得出了vB-h图象，继而又得出vB2-h图象，如图丙、丁所示：
请根据图象回答下列问题：
（1）小明同学在得出vB-h图象后，为什么还要作出vB2-h图象？
（2）若小球下落过程机械能守恒，根据实验操作及数据处理，你能否得出重力加速度g，如果能，请简述方法．
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
（二）．在“研究匀变速直线运动”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：
| 计数点序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 计数点对应的时刻（s） | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
| 通过计数点时的速度（cm/s） | 44.0 | 62.0 | 81.0 | 100.0 | 110.0 | 168.0 |
A．根据任意两个计数点的速度，用公式a=
| △v |
| △t |
B．根据实验数据画出v-t图，量出其倾角α，由公式a=tan α算出加速度
C．根据实验数据画出v-t图，由图线上间隔较远的两点所对应的速度，用公式a=
| △v |
| △t |
D．依次算出通过连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度．
（1）测量上述物理量需要的主要器材是：
（2）若实验中测量的数据如下表所示，根据这些数据请写出x与F、L、D间的关系式：x=
| FL |
| D |
| FL |
| D |
L/cm |
伸长 拉力F/N x/cm 直径 D/mm |
50.0 | 100.0 | 200.0 | ||
| 5.00 | 0.040 | 0.20 | 0.40 | 0.80 | ||
| 10.00 | 0.040 | 0.40 | 0.80 | 1.60 | ||
| 5.00 | 0.080 | 0.10 | 0.20 | 0.40 |
（4）若有一根合金丝的长度为20cm，截面直径为0.200mm，使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一，那么这根合金丝能承受的最大拉力为
（II）测量一块量程已知的电压表的内阻，器材如下：
A．待测电压表（量程3V，内阻未知）一块 B．电流表（量程3A，内阻0.01Ω）一块
C．定值电阻（阻值5kΩ，额定电流0.5A）一个 D．电池组（电动势小于3V，内阻不计）一
E．多用电表一块 F．开关两只 G．导线若干
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：
（1）用多用电表进行粗测：多用电表电阻档有3种倍率，分别是×100Ω、×10Ω和×1Ω．该同学选择×10Ω倍率，用正确的操作方法测量时，发现指针偏转角度太小．为了较准确地进行测量，应重新选择倍率．重新选择倍率后，刻度盘上的指针位置如图1所示，那么测量结果大约是
（2）为了更准确的测出该电压表内阻的大小，该同学设计了如图2中的甲、乙两个实验电路．你认为其中较合理的是
（3）用你选择的电路进行实验时，需要直接测量的物理量
| U1R |
| U2-U1 |
| U1R |
| U2-U1 |
（此大题其它小题不属于本学科）
31．下图是2005年“世界物理年”的徽标。观察这个徽标，提出一个问题；并写在下面的横线上。（例：为什么把2005年确定为世界物理年？）
__________________________________________________________
33．“世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关。根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系见下图。由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8c（c为光速）时，米尺长度大约是______________米。在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度________________。
34．爱因斯坦是历史上继牛顿之后最伟大的科学家之一。他在1905年发表的五篇论文涉及到了分子动理论、相对论和量子理论，为日后的诸多技术奠定了基础。关于爱因斯坦孜孜不倦地探索科学的动机，以下组合是最为可能的是（ ）
①财富 ②名声 ③好奇心 ④科学的美 ⑤研制原子弹 ⑥创造神话
A.①② B.③④
C.①⑥ D.②⑤
35.为纪念“世界物理年”，各国联合举办了全球性的“物理照耀世界”光束传递活动。4月19日19：00，中国区的光束传递活动正式开始，下图描绘了传递路线及终了时间。从图中可知：中国区光束传递活动的首站是____________。光信号在每个城市平均停留的时间最接近（ ）。
A.1分钟 B.3分钟
C.5分钟 D.7分钟
36.“物理照耀世界”光束传递中国区的活动受到了全国主流新闻媒体的广泛关注，吸引了十万学子踊跃参加，这有助于“让物理走进大众，让世界拥抱物理。”下表选自《中国公众科学素养调查报告》。
类别 | 基本科学观点 | 正确率 | 错误率 | 不知道 |
第一类 | 热气流上升，冷气流下降（对） | 59.3 | 6.4 | 33.8 |
月亮本身不会发光（对） | 65.3 | 11.6 | 22.6 | |
光速比声速快（对） | 74. 4 | 2.4 | 22.8 | |
第二类 | 所有的辐射都是人为造成的（错） | 46.0 | 9.9
| 43.6 |
地心非常热（对） | 39.0 | 9.3 | 51.2 | |
第三类 | 激光因会聚声波而产生（错） | 15.8 | 8.9 | 74.5 |
发射火箭等空间探索活动影响气候（错） | 20.1 | 25.7 | 53.6 | |
电子比原子小（对） | 24.2 | 14.1 | 61.1 |
由表可知_______________。
①公众对不同类别的基本科学观点的正确理解差异很大
②被调查者的年龄越大，对基本科学观点的理解情况越好
③第一类属于日常，传统的科学观点，大部分公众都能理解
④第二类科学观点和现代高科技相关，公众的理解情况较好
37．由上题的表格可以看出，目前公众在理解基本科学观点方面存在的主要问题是：__________________________________________________。
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第十部分 磁场
第一讲 基本知识介绍
《磁场》部分在奥赛考刚中的考点很少，和高考要求的区别不是很大，只是在两处有深化：a、电流的磁场引进定量计算；b、对带电粒子在复合场中的运动进行了更深入的分析。
一、磁场与安培力
1、磁场
a、永磁体、电流磁场→磁现象的电本质
b、磁感强度、磁通量
c、稳恒电流的磁场
*毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart law）：对于电流强度为I 、长度为dI的导体元段，在距离为r的点激发的“元磁感应强度”为dB 。矢量式d
= k
，（d
表示导体元段的方向沿电流的方向、
为导体元段到考查点的方向矢量）；或用大小关系式dB = k
结合安培定则寻求方向亦可。其中 k = 1.0×10?7N/A2 。应用毕萨定律再结合矢量叠加原理，可以求解任何形状导线在任何位置激发的磁感强度。
毕萨定律应用在“无限长”直导线的结论：B = 2k
；
*毕萨定律应用在环形电流垂直中心轴线上的结论：B = 2πkI
；
*毕萨定律应用在“无限长”螺线管内部的结论：B = 2πknI 。其中n为单位长度螺线管的匝数。
2、安培力
a、对直导体，矢量式为 
= I
；或表达为大小关系式 F = BILsinθ再结合“左手定则”解决方向问题（θ为B与L的夹角）。
b、弯曲导体的安培力
⑴整体合力
折线导体所受安培力的合力等于连接始末端连线导体（电流不变）的的安培力。
证明：参照图9-1，令MN段导体的安培力F1与NO段导体的安培力F2的合力为F，则F的大小为
F = 
= BI
= BI
关于F的方向，由于ΔFF2P∽ΔMNO，可以证明图9-1中的两个灰色三角形相似，这也就证明了F是垂直MO的，再由于ΔPMO是等腰三角形（这个证明很容易），故F在MO上的垂足就是MO的中点了。
证毕。
由于连续弯曲的导体可以看成是无穷多元段直线导体的折合，所以，关于折线导体整体合力的结论也适用于弯曲导体。（说明：这个结论只适用于匀强磁场。）
⑵导体的内张力
弯曲导体在平衡或加速的情形下，均会出现内张力，具体分析时，可将导体在被考查点切断，再将被切断的某一部分隔离，列平衡方程或动力学方程求解。
c、匀强磁场对线圈的转矩
如图9-2所示，当一个矩形线圈（线圈面积为S、通以恒定电流I）放入匀强磁场中，且磁场B的方向平行线圈平面时，线圈受安培力将转动（并自动选择垂直B的中心轴OO′，因为质心无加速度），此瞬时的力矩为
M = BIS
几种情形的讨论——
⑴增加匝数至N ，则 M = NBIS ；
⑵转轴平移，结论不变（证明从略）；
⑶线圈形状改变，结论不变（证明从略）；
*⑷磁场平行线圈平面相对原磁场方向旋转α角，则M = BIScosα ，如图9-3；
证明：当α = 90°时，显然M = 0 ，而磁场是可以分解的，只有垂直转轴的的分量Bcosα才能产生力矩…
⑸磁场B垂直OO′轴相对线圈平面旋转β角，则M = BIScosβ ，如图9-4。
证明：当β = 90°时，显然M = 0 ，而磁场是可以分解的，只有平行线圈平面的的分量Bcosβ才能产生力矩…
说明：在默认的情况下，讨论线圈的转矩时，认为线圈的转轴垂直磁场。如果没有人为设定，而是让安培力自行选定转轴，这时的力矩称为力偶矩。
二、洛仑兹力
1、概念与规律
a、
= q
，或展开为f = qvBsinθ再结合左、右手定则确定方向（其中θ为
与
的夹角）。安培力是大量带电粒子所受洛仑兹力的宏观体现。
b、能量性质
由于
总垂直
与
确定的平面，故
总垂直
，只能起到改变速度方向的作用。结论：洛仑兹力可对带电粒子形成冲量，却不可能做功。或：洛仑兹力可使带电粒子的动量发生改变却不能使其动能发生改变。
问题：安培力可以做功，为什么洛仑兹力不能做功？
解说：应该注意“安培力是大量带电粒子所受洛仑兹力的宏观体现”这句话的确切含义——“宏观体现”和“完全相等”是有区别的。我们可以分两种情形看这个问题：（1）导体静止时，所有粒子的洛仑兹力的合力等于安培力（这个证明从略）；（2）导体运动时，粒子参与的是沿导体棒的运动v1和导体运动v2的合运动，其合速度为v ，这时的洛仑兹力f垂直v而安培力垂直导体棒，它们是不可能相等的，只能说安培力是洛仑兹力的分力f1 = qv1B的合力（见图9-5）。
很显然，f1的合力（安培力）做正功，而f不做功（或者说f1的正功和f2的负功的代数和为零）。（事实上，由于电子定向移动速率v1在10?5m/s数量级，而v2一般都在10?2m/s数量级以上，致使f1只是f的一个极小分量。）
☆如果从能量的角度看这个问题，当导体棒放在光滑的导轨上时（参看图9-6），导体棒必获得动能，这个动能是怎么转化来的呢？
若先将导体棒卡住，回路中形成稳恒的电流，电流的功转化为回路的焦耳热。而将导体棒释放后，导体棒受安培力加速，将形成感应电动势（反电动势）。动力学分析可知，导体棒的最后稳定状态是匀速运动（感应电动势等于电源电动势，回路电流为零）。由于达到稳定速度前的回路电流是逐渐减小的，故在相同时间内发的焦耳热将比导体棒被卡住时少。所以，导体棒动能的增加是以回路焦耳热的减少为代价的。
2、仅受洛仑兹力的带电粒子运动
a、
⊥
时，匀速圆周运动，半径r = 
，周期T = 
b、
与
成一般夹角θ时，做等螺距螺旋运动，半径r = 
，螺距d = 
这个结论的证明一般是将
分解…（过程从略）。
☆但也有一个问题，如果将
分解（成垂直速度分量B2和平行速度分量B1 ，如图9-7所示），粒子的运动情形似乎就不一样了——在垂直B2的平面内做圆周运动？
其实，在图9-7中，B1平行v只是一种暂时的现象，一旦受B2的洛仑兹力作用，v改变方向后就不再平行B1了。当B1施加了洛仑兹力后，粒子的“圆周运动”就无法达成了。（而在分解v的处理中，这种局面是不会出现的。）
3、磁聚焦
a、结构：见图9-8，K和G分别为阴极和控制极，A为阳极加共轴限制膜片，螺线管提供匀强磁场。
b、原理：由于控制极和共轴膜片的存在，电子进磁场的发散角极小，即速度和磁场的夹角θ极小，各粒子做螺旋运动时可以认为螺距彼此相等（半径可以不等），故所有粒子会“聚焦”在荧光屏上的P点。
4、回旋加速器
a、结构&原理（注意加速时间应忽略）
b、磁场与交变电场频率的关系
因回旋周期T和交变电场周期T′必相等，故 
=
c、最大速度 vmax = 
= 2πRf
5、质谱仪
速度选择器&粒子圆周运动，和高考要求相同。
第二讲 典型例题解析
一、磁场与安培力的计算
【例题1】两根无限长的平行直导线a、b相距40cm，通过电流的大小都是3.0A，方向相反。试求位于两根导线之间且在两导线所在平面内的、与a导线相距10cm的P点的磁感强度。
【解说】这是一个关于毕萨定律的简单应用。解题过程从略。
【答案】大小为8.0×10?6T ，方向在图9-9中垂直纸面向外。
【例题2】半径为R ，通有电流I的圆形线圈，放在磁感强度大小为B 、方向垂直线圈平面的匀强磁场中，求由于安培力而引起的线圈内张力。
【解说】本题有两种解法。
方法一：隔离一小段弧，对应圆心角θ ，则弧长L = θR 。因为θ →
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