2012—2013學(xué)年第一學(xué)期12月考試
高二物理試卷
（考試時間：90分鐘；分值：100分；）
一、：請將本題答案涂在答題卡上（本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有的小題只有一個選項(xiàng)正確，有的小題有多個選項(xiàng)正確，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分）。
1．自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn)。下列說法正確的是（ ）
A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系
B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系
C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系
D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量經(jīng)出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
2．如圖所示，金屬細(xì)棒質(zhì)量 為，用兩根相同輕彈簧吊放在水平方向的勻強(qiáng)磁場中，彈簧的勁度系數(shù)為k，棒ab中通有穩(wěn)恒電流，棒處于平衡，并且彈簧的彈力恰好為零．若電流大小不變而將方向突然改變，則(　　)
A．每根彈簧彈力的大小為g B．每根彈簧彈力的大小為2g
C．彈簧形變量為g/k D．彈簧形變量為2g/k
3．如圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流.各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運(yùn)動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中表示正確的是( )

4．醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用 電磁血流計(jì)監(jiān)測通發(fā)過動脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成 ，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場中運(yùn)動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，血管內(nèi)徑為5.0，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢差為300&icro;V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.050T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為 （ ）
A. 1.2/s ，a正、b負(fù) B. 2.4/s ， a正、b負(fù)
C. 1.2/s，a負(fù)、b正 D. 2.4/s ， a負(fù)、b正
5．如右圖所示，一半圓形鋁框處在水平向外的非 勻強(qiáng)磁場中，離地面越近磁場越強(qiáng)．鋁框平面與磁場垂直，直徑ab水平，(空氣阻力不計(jì))鋁框由靜止釋放下落的過程中(　　)
A．鋁框回路磁通量不變，感應(yīng)電動勢為0
B．回路中感應(yīng)電流沿順時針方向，直徑ab兩點(diǎn)間電勢差為0
C．鋁框下落的加速度大小一定小于重力加速度g
D．直徑ab受安培力向上，半圓弧ab受安培力向下
6．一磁棒自遠(yuǎn)處勻速沿一圓形線圈的軸線運(yùn)動，并穿過線圈向遠(yuǎn)處而去．則圖中A、B、C、D所示較正確反映線圈中電流i與時間t關(guān)系的是(線圈中電流以圖示箭頭為正方向)

7．帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，如圖所示.運(yùn)動中經(jīng)過b點(diǎn)，Oa=Ob，若撤去磁場加一個與y軸平行的勻強(qiáng)電場，仍以v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場，粒子仍能通過b點(diǎn)，那么電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比為( )
A .V0 B .1 C. 2V0 D . V02

8．圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場。下列表述正確的是（ ）
A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具
B．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里
C．能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B
D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小
9．在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個帶電小球繞豎直方向的軸O在勻強(qiáng)磁場中做逆時針方向的勻速圓周運(yùn)動，磁場方向豎直向下，且范圍足夠大，其俯視圖如圖所示，若小球運(yùn)動到某點(diǎn)時，繩子突然斷開，則關(guān)于繩子斷開后，對小球可能的運(yùn)動情況的判斷正確的是（　)
A．小球做離心運(yùn)動，逐漸遠(yuǎn)離O點(diǎn)
B．小球仍做逆時針方向的勻速圓周運(yùn)動，半徑不變
C．小球做順時針方向的勻速圓周運(yùn)動，半徑和原相同
D．小球做順時針方向的勻速圓周運(yùn)動，半徑比原小
10．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置．其核心部分是分別與高頻交流電兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法中正確的是(　　)
A．減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度
B．增大勻強(qiáng)電場間的加速電壓
C．增大D形金屬盒的半徑
D．減小狹縫間的距離

二、(共16分)
11. (每空2分，共4分)如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿透磁場時速度方向與電子原入射方向的夾角是30°，則電子的質(zhì)量是 ，穿透磁場的時間是 。

12．(每空2分，共6分)一個200匝、面積為20 c2的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T.在此過程中穿過線圈的磁通量的變化是______ _____ Wb；磁通量的平均變化率是___________ Wb/s；線圈中的感應(yīng)電動勢的大小是___________ V.
13．(每空3分，共6分)如右圖所示，在光滑的絕緣水平面上，一個半徑為10 c、電阻為1.0 Ω、質(zhì)量為0.1 kg的金屬環(huán)以10 /s的速度沖入一有界磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5 T ; 經(jīng)過一段時間后，圓環(huán)恰好有一半進(jìn)入磁場，此時圓環(huán)的瞬時速度為6/s；則瞬時加速度為_______ /s2、該過程產(chǎn)生了 J的電熱。
三．（共44分，解題過程需要有基本公式和必要的字說明）
14．（10分）水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NPQ，它們之間的寬度為L，和P之間接入電動勢為E的電(不計(jì)內(nèi)阻)．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為，電阻為 R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場， 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖所示，問：
(1)當(dāng)ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？
(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？

15．（12分）已經(jīng)知道，反粒子與正粒子有相同的質(zhì)量，卻帶有等量的異號電荷.物理學(xué)家推測，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子組成的反物質(zhì)存在。1998年6月，我國科學(xué)家研制的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機(jī)搭載升空，尋找宇宙中反物質(zhì)存在的證據(jù).磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ、N是兩個平行板，它們之間存在勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向與兩板平行.宇宙射線中的各種粒子從板PQ中央的小孔O垂直PQ進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)，在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并打在附有感光底片的板N上，留下痕跡.假設(shè)宇宙射線中存在氫核、反氫核、氦核、反氦核四種粒子，它們以相同速度v從小孔O垂直PQ板進(jìn)入磁譜儀的磁場區(qū)，并打在感光底片上的a、b、c、d四點(diǎn)，已知?dú)浜速|(zhì)量為，電荷量為e，PQ與N間的距離為L，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.

（1）指出a、b、c、d四點(diǎn)分別是由哪種粒 子留下的痕跡?（不要求寫出判斷過程）
（2）求出氫核在磁場中運(yùn)動的軌道半徑；
（3）反氫核在N上留下的痕跡與氫核在N上留下的痕跡之間的距離是多少?

16．（12分）如圖4-3-14所示，半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向內(nèi).一根長度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒N以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計(jì).導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好.求：
(1)、在滑動過程中通過電阻r的電流的平均值；
(2)、當(dāng)N通過圓導(dǎo)軌中心時，通過r的電流是多大？
(3)、N從左端到右端的整個過程中，通過r的電荷量？

17. （10分）兩根足夠長的光滑平行直導(dǎo)軌N、PQ與水平面成θ角放置，兩導(dǎo)軌間距為L，、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，它們的電阻不計(jì)�，F(xiàn)讓ab桿由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑。
⑴求ab桿下滑的最大速度v；
⑵ab桿由靜止釋放至達(dá)到最大速度的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求該過程中ab桿下滑的距離x。

高二物理試題參考答案
一、
1.選ACD。2.AC 3. C、D 4.A 5.　CD　 6.B
7.C.帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，則由

8. AC解析：由加速電場可見粒子所受電場力向下，即粒子帶正電，在速度選擇器中，電場力水平向右，洛倫茲力水平向左，如圖所示，因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外，B不正確；經(jīng)過速度選擇器時滿足 ，可知能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B，帶電粒子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動則有 ，可見當(dāng)v相同時， ，所以可以用區(qū)分同位素，且R越大，比荷就越大，D錯誤。
9.BCD
1 0.C. 回旋加速器工作時，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由qvB＝v2r，得v＝qBr；帶電粒子射出時的動能Ek＝12v2＝q2B2r22.因此增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度或者增大 D形金屬盒的半徑，都能增大帶電粒子射出時的動能．

二、題(共16分)
11. (每空2分，共4分) =2dBe/v t=πd/3v。
12. (每空2分，共6分) 4×10-4 Wb 8×10-3 Wb/s 1.6 V.
磁通量的變化量是由磁場的變化引起的，所以
ΔΦ=ΔBSsinθ=（0.5-0.1）×20×10-4×0.5 Wb=4×10-4 Wb
磁通量的變化率 = Wb/s=8×10-3 Wb/s
感應(yīng)電動勢E=n =200×8×10-3 V=1.6 V.
13．(每空3分，共6分) 0.6 /s2；3.2J
此時切割磁感線的有效長度為圓環(huán)直徑，故瞬時電動勢為E=Blv1，瞬時電流I= ，安培力F=BIl，瞬時加速度為a= ，整理得：a= =0.6 /s2.根據(jù)能量守恒定律，動能的減少等于產(chǎn)生的電熱，即 v2- v12=E熱，代入數(shù)據(jù)解得：E熱=3.2 J；

三、
14、（10分）【詳解】(1)水平方向：f＝F安sin θ①
豎直方向：N＋F安cos θ＝g②
又F安＝BIL＝BERL③
聯(lián)立①②③得：N＝g－BLEcos θR
f＝BLEsin θR
(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，則受安培力豎直向上．則有F安＝g，Bin＝gREL，根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右．
15解: （12分）（1）a、b、c、d四點(diǎn)分別是反氫核、反氦核、氦核和氫核留下的痕跡.
（2）對氫核，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律得：

（3）由圖中幾何關(guān)系知：

所以反氫核與氫核留 下的痕跡之間的距離

16、（12分）解：導(dǎo)體棒從左向右滑動的過程中，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，對電阻r供電.
(1)、計(jì)算平均電流，應(yīng)該用法拉第電磁感 應(yīng)定律，先求出平均感應(yīng)電 動勢.整個過程磁通量的變化為ΔΦ=BS=BπR2，所用的時間Δt= ，代入公式E= = ，平均電流為I= .
(2)、當(dāng)N通過圓形導(dǎo)軌中心時，切割磁感線的有效長度最大，l=2R，根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢公式E=Blv得：E=B•2Rv，此時通過r的電流為I= .
(3)、電荷量的運(yùn)算應(yīng)該用平均電流，q=IΔt=
17. （10分）【解析】⑴ 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有
根據(jù)歐姆定律有
根據(jù)安培力公式有
根據(jù)牛頓第二定律 有
整理得
當(dāng)加速度 為零時，速度 達(dá)最大，速度最大值
⑵根據(jù)能量守恒定律 有

得

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