2017海淀区高三期末物理试题及答案(2)

14．（8分）如图15所示，两根倾斜直金属导轨MN 、PQ 平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ=37º，两轨道之间的距离L=0.50m 。一根质量m =0.20kg 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与ab 棒垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势E=36V 、内阻r =1.6Ω的直流电源和电阻箱R 。已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin37º=0.60，cos37º=0.80，重力加速度g =10m/s 2

。

（1）若金属杆ab 和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻R 1=2.0Ω时，金属杆ab 静止在轨道上。

①如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；

②如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；

（2）如果金属杆ab 和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B =0.40T 的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值R 2=3.4Ω时，金属杆ab 仍保持静止，求此时金属杆ab 受到的摩擦力f 大小及方向。

图14

图15

5

15．（9分）如图16所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L 1=0.40m 、L 2=0.25m ，其匝数n =100匝，总电阻r =1.0Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C 、D （集流环）焊接在一起，并通过电刷和R =3.0Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B =1.0T ，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O 1O 2匀速转动，角速度ω=2.0rad/s 。求：

（1）电阻R 两端电压的最大值；

（2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过4

1

周期通过电阻R 的电荷量；

（3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。

16．（10分）示波器中的示波管对电子的偏转是电偏转，电视机中的显像管对电子的偏转是磁偏转。小明同学对这两种偏转进行了定量的研究并做了对比，已知电子的质量为m 、电荷量为e ，在研究的过程中空气阻力和电子所受重力均可忽略不计。

（1）如图17甲所示，水平放置的偏转极板的长度为l ，板间距为d ，极板间的偏转电压为U ，在两极板间形成匀强电场。极板右端到竖直荧光屏MN 的距离为b ，荧光屏MN 与两极板间的中心线O 1O 1′垂直。电子以水平初速度v 0从两极板左端沿两极板间的中心线射入，忽略极板间匀强电场的边缘效应，求电子打到荧光屏上时沿垂直于极板板面方向偏移的距离；

（2）如图17乙所示，圆心为O 2、半径为r 的水平圆形区域中有垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，与磁场区域右侧边缘的最短距离为L 的O 2＇处有一竖直放置的荧光屏PQ ，荧光屏PQ 与O 2O 2＇连线垂直。今有一电子以水平初速度v 0从左侧沿O 2O 2＇方向射入磁场，飞出磁场区域时其运动方向的偏转角度为α（未知）。请求出2

tan

的表达式；

（3）对比第（1）、（2）问中这两种偏转，请从运动情况、受力情况、能量变化情况等角度简要说明这两种偏转的不同点是什么？（至少说出两点）

甲

图17

图16

6

17．（10分）如图18所示，两根相距为L 的光滑金属导轨CD 、EF 固定在水平面内，并处在方向竖直向下的匀强磁场中，导轨足够长且电阻不计。在导轨的左端接入一阻值为R 的定值电阻，将质量为m 、电阻可忽略不计的金属棒MN 垂直放置在导轨上。t =0时刻，MN 棒与DE 的距离为d ，MN 棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力。

（1）金属棒MN 以恒定速度v 向右运动过程中

①若从t =0时刻起，所加的匀强磁场的磁感应强度B 从B 0开始逐渐减小时，恰好使回路中不产生感应电流，试从磁通量的角度分析磁感应强度B 的大小随时间t 的变化规律；

②若所加匀强磁场的磁感应强度为B 且保持不变，试从磁通量变化、电动势的定义、自由电子的受力和运动、或功能关系等角度入手，选用两种方法推导MN 棒中产生的感应电动势E 的大小；

（2）为使回路DENM 中产生正弦（或余弦）交变电流，请你展开“智慧的翅膀”，提出一种可行的设计方案，自设必要的物理量及符号，写出感应电动势瞬时值的表达式。

18．（10分）某种粒子加速器的设计方案如图19所示，M 、N 为两块垂直于纸面旋转放置的圆形正对平行金属板，两金属板中心均有小孔（孔的直径大小可忽略不计），板间距离为h 。两板间接一直流电源，每当粒子进入M 板的小孔时，控制两板的电势差为U ，粒子得到加速，当粒子离开N 板时，两板的电势差立刻变为零。两金属板外部存在着上、下两个范围足够大且有理想平面边界的匀强磁场，上方磁场的下边界cd 与金属板M 在同一水平面上，下方磁场的上边界ef 与金属板N 在同一水平面上，两磁场平行边界间的距离也为h ，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B 。在两平行金属板右侧形成与金属板间距离一样为h 的无电场、无磁场的狭缝区域。一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子从M 板小孔处无初速度释放，粒子在MN 板间被加速，粒子离开N 板后进入下方磁场中运动。若空气阻力、粒子所受的重力以及粒子在运动过程中产生的电磁辐射均可忽略不计，不考虑相对论效应、两金属板间电场的边缘效应以及电场变化对于外部磁场和粒子运动的影响。

（1）为使带电粒子经过电场加速后不打到金属板上，请说明圆形金属板的半径R 应满足什么条件； （2）在ef 边界上的P 点放置一个目标靶，P 点到N 板小孔O 的距离为s 时，粒子恰好可以击中目标靶。对于击中目标靶的粒子，求：

①其进入电场的次数n ；

②其在电场中运动的总时间与在磁场中运动的总时间之比。

图19

B

B

C F

图18

7

海淀区高三年级第一学期期末练习参考答案及评分标准 物 理 2017.1

一、

二、本题共2小题，共15分。

11．（6分）（

1）C ，E （各1分） （2）95，小于（各2分）

12．（9分）（1）甲 （2分） （2）串联（1分） 1000（2分） （3）AB （2分，有选错的不得分） （4）0. 36～0.42（2分） 三、本题包括6小题，共55分。

13.（8分）（1）对小球，由题意可得：Eq=mg … （1分）解得：E=mg/q … …（1分） （2）对小球，设从C 到B 的加速度为a ，根据牛顿第二定律可得：Eq=ma …………（1分）

由运动学公式可得：2

12L at = …（1分） 联立可解得： t =…（1分） （3）设圆形轨道半径为R ，对小球从C 到D 的过程，根据动能定理有：

qE (L+R )-mgR=2

1

mv D 2-0 ……（2分）联立②⑥，可得：v D 2=gL 2 …（1分）

14．（8分）（1）①设通过金属杆ab 的电流为I 1，根据闭合电路欧姆定律可知： I 1=E/(R 1+r ) （1分） 设磁感应强度为B 1，由安培定则可知金属杆ab 受安培力沿水平方向，金属杆ab 受力如答图1。

对金属杆ab ，根据共点力平衡条件有：B 1I 1L=mg tan θ………（1分） 解得：

11tan mg B I L

θ

=

=0.30T ……………………（1分） ②根据共点力平衡条件可知，最小的安培力方向应沿导轨平面向上，金属杆ab 受力如答图2

所示。

设磁感应强度的最小值为B 2，对金属杆ab ，根据共点力平衡条件有：

B 2I 1L=mg sin θ …… 此处隐藏：2492字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……