太原市2017一2018学年第一学期高二年级期末考试物理试卷(3)

dbd；-RA c?bc?br?RAr?RA111c?bdbd∵E?I?R?r?RA???R?∴k?=，b?∴E?，r?-R

IEEdEc?bc?bAE【答案】

四、计算题:本题共4小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位

18.(8分)如图所示,R为电阻箱,V为理想电压表。当电阻箱调为R1=1.5Ω时,电压表的示数U1=3.0V;当电阻箱调为R2=4.0Ω时,电压表的示数U2=4.0V。求电源的电动势E和内阻r.

【解析】根据闭合电路欧姆定律，得 当电阻箱读数为R1=1.5Ω时 E=U1+

①

当电阻箱读数为R2=4Ω时 E=U2+②

联立上两式得 r==1Ω

代入①式得 E=5V

答：电源的电动势5V，内阻r为1Ω．

19.(10分)如图所示,在磁感应强度B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中,有一个与水平面成α=37°角的平行光滑金属导轨,两导轨间距L=0.5m,导轨的上端通过滑动变阻器接在E=12V、内阻可忽略的电源上。将质量m=0.2kg的金属杆ab垂直导轨放置,不计ab杆与金属导轨的电阻,调节滑动变阻器,恰好可使ab在导轨上保持静止,求 取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。 (1)滑动变阻器接入电路的阻值.

(2)若改变磁场的方向,使之垂直导轨平面向上,但大小不变,欲使ab仍保持静止,变阻器接入电路的阻值应调成多大? 解：（1）金属棒受重力mg、安培力F和支持力FN如图．

11

根据平衡条件可得，mgsinθ=F1cosθ 又 F1=BI1l

联立上式，得I1?mgtan??Bl0.2kg?10N/kg?1.0T?0.5m34?3A

E12V??4? I13A根据闭合电路欧姆定律，滑动变阻器接入电路的阻值R1?（2）金属棒受重力mg、安培力F和支持力FN如图．

根据平衡条件可得，mgsin??F2又 F2=BI2l 联立上式，得I2?FN1F2Gmgsin?0.2kg?10N/kg?0.6??2.4A Bl1.0T?0.5mE12V根据闭合电路欧姆定律，滑动变阻器接入电路的阻值R2???5?

I22.4A20.(11分)选做题:本题包含A、B两题,请任选一题做答。如两题都做,按A题计分 A.如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场。在x≥0区域,磁感应强度的大小为2B0；x<0区域,磁感应强度的大小为B0。质量为m、电荷量为e的电子以速度v0，从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场,从此刻开始计时,求:(不计重力)

(1)电子在x<0和x≥0区域内的轨道半径；

(2)当电子的速度方向再次沿x轴负方向时,电子运动的时间及与O点间的距离 【解析】

(1)粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力做向心力，则有，

，

∴电子在x<0的轨道半径R1?，那么，

mv0mv0，x≥0区域内的轨道半径R2? B0e2B0e(2)T?2?R2?m ?v0Bq粒子运动轨迹如图所示，则粒子在x＜0磁场区域运动半个周期，在x≥0磁场区域运动半个周期；

12

在x＜0磁场区域运动的周期T1?2?m， B0e2?m?m，所以，粒子运动的时间?2B0eB0e3?m 2B0e那么粒子在x≥0磁场区域运动的周期T2?粒子与O点间的距离

mv0B0e

B.如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限中,两个相同的直角三角形区域I、Ⅱ内存在匀强磁场,其方向相反、磁感应强度大小均为B。两区域交点C点的坐标示为(8L,6L)。一质量为m、电荷量为+q的粒子,从磁场边界上的A(3L,6L)点以一定的速度沿y轴负方向进入磁场,并从x轴上的D点(图中未画出)垂直x轴离开磁场,不计重力 (1)求粒子进入磁场区域I时的速度及在磁场I中运动的时间.

(2)若将区域Ⅱ内的磁场换成沿x轴负方向的匀强电场,该粒子仍从A点以原速度进入磁场区域I,并最终仍能垂直x轴离开,求匀强电场的场强.

解：（1）根据粒子运动的对称性可知，粒子从OC的中点O′进入磁场区域Ⅱ，且AC=OD，则D的坐标为（5L，0）．

设粒子在磁场中运动的半径为r，在磁场Ⅰ中的轨迹所对的圆心角为θ，

根据几何关系可知，解得

370，r=5L

3L，5L-4L=L

粒子在磁场中做圆周运动，，速度大小v=，故v=

5qBL

． m

37?37?2?r37?r磁场I中运动的时间t0?. T??360?360?Bq180Bq（2）设粒子在电场中运动时间为t，加速度大小为a，则根据运动的分解可知， 在x轴方向：0﹣vsinθ=﹣at， 则y轴方向：其中qE=ma，

13

3L，

联立解得E=

4Bql． m21.(11分)选做题:本题包含A、B两题,请任选一题做答。如两题都做,按A题计分。 A.如图,在xOy平面内,x<0的区域存在沿y轴负方向的匀强电场;x≥0的区域存在垂直于xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一质量为m、电荷量为+q的粒子,从M点以速度vo沿x轴正方向射出,第一次通过y轴时从坐标原点O进入第Ⅳ象限;第二次通过y轴时从N点离开磁场。已知M的坐标为(-2h,3h),不计重力,求 (1)电场强度的大小;

(2)坐标原点O与N点之间的距离d (3)粒子从M点运动到N点的总时间t。

解：（1）粒子在电场中做类平抛运动，设速度偏角为α则tan??2y3h?2?3???60? x2h设粒子经过O点的速度为v，则cosα=即v=2v0.

对于电子经过电场的过程，根据动能定理有：qE3h =3mv02解得：E?

2qh（2）设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，运动轨迹如答图2所示． 洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有：qvB=m

解得：R=

根据几何关系可知，O与N之间的距离 d=R=

（3）设粒子在电场中从M点运动至O点所用时为t1，

14

根据牛顿第二定律可知：粒子在电场中的加速度a=

粒子通过O点时竖直方向速度vy=，根据运动学公式有：vy=at1解得：t1=

，t2=

=

设粒子在磁场中从O点运动至N点用时为t2，粒子在磁场中运动的周期T=

解得：粒子从M点运动到N点的总时间t=t1+t2=

B.如图所示,在以O为圆心,半径为R=103cm的圆形区域内,有水平(垂直纸面向外)的匀强磁场,磁感应强度大小B=0.10T。在磁场的左侧,两竖直平行放置的金属板A、K接在如图的电路中,S1、S2为A、K板上的两个小孔,且S1、S2跟O在同一水平直线上。在磁场的下方,有一水平放置的足够长的荧光屏D,O与D间的距离H=3R。已知电源电动势E=91V,内阻r=1.0,定值电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω。比荷

q=2.0×105C/kg的带正电的粒子,从S1飘入电场加速后,穿过S2进入磁m场,最后打到荧光屏D上。忽略粒子进入电场的速度,不计重力. (1)如果粒子垂直打在D上,则电压表的示数是多大? (2)调节变阻器滑片的位置,求粒子打到D上范围的长度。 (3)若粒子能到达D上,求粒子在磁场中运动的最短时间.

解：（1）设离子由电场射出后进入磁场时的速度为v．因离子是沿圆心O的方向射入磁场，由对称性可知，离子射出磁场时的速度方向的反向延长线也必过圆心O．离开磁场后，离子垂直打在荧光屏上（图中的O′点），则离子在磁场中速度方向偏转了90°，由几何知识可知，离子在磁场中做圆周运动的半径r′=R=10设离子的电荷量为q、质量为m，进入磁场时的速度为v有由qvB=设两金属板间的电压为U，离子在电场中加速，由动能定理有：qU=mv2 ③

而=2×105C/kg ④

得

②

cm ①

由②③两式可得U=⑤

15

代入有关数值可得U=30V，也就是电压表示数为30V． （2）当滑动变阻器滑动头在左端时， 由欧姆定律得：U1=

V，

qU1=

代入数据解得：r1=10cm，

粒子进入磁场后的轨迹为图甲

由几何关系得偏转角为θ1=1 …… 此处隐藏：1711字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……