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本试卷共 6 页, 15 题. 全卷满分 100 分. 考试用时 75 分钟.
★祝考试顺利★
注意事项:
1. 答题前,先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置.
2. 选择题的作答:每小题选出答案后,用 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑. 写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效.
3. 非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内. 写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效.
4. 考试结束后, 请将答题卡上交.
一、选择题:本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分,在每小题给出的四个选项中,第 17 题只有一项符合题目要求,第 81 0 题有多项符合题目要求,全部选对得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分。
1. 动圈式扬声器的结构如图所示, 锥形纸盆与线圈连接, 线圈安放在永久磁体磁极间的空隙中, 能够左右移动。下列说法正确的是
A. 音频电流通进线圈, 电场力使线圈左右运动, 纸盆振动发声
B. 音频电流通进线圈, 安培力使线圈左右运动, 纸盆振动发声
C. 断开开关, 对着纸盆说话, 线圈随纸盆振动切割磁感线,产生感应电流
D. 断开开关, 对着纸盆说话, 线圈随纸盆振动, 穿过线圈的磁通量不发生变化
2
2. 如图所示的空间内存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,由氖-20 和氖-22 的原子核组成的一束粒子流,以相同的速度从 点垂直进入电磁场,得到氖-20 的轨迹为直线 ,则氖-22 的轨迹是
A. 抛物线 pa
B. 直线
C. 抛物线
D. 摆线 pd
3. 质量为 的人在远离任何星体的太空中拿着一个质量为 的小物体,当他以相对于人 的速度把小物体抛出,取物体抛出方向为正方向,关于抛出过程, 以下说法正确的是
A. 人的动量没变
B. 人和物体的动量改变量相同
C. 人的动量改变量是
D. 抛出 后人与物体间的距离为
4. 如图所示,质量为 、长为 的金属杆 静止在水平导轨上,导轨左侧接有电源,动摩擦因数为 ,处于磁感应强度大小为 ,方向斜向上与导轨平面成 角的匀强磁场中。若金属杆始终垂直于导轨,电流强度为 ,则金属杆受到的
A. 安培力的方向斜向右上方
B. 安培力在时间 内的冲量大小是
C. 摩擦力大于
D. 摩擦力在时间 内的冲量大小为
5. 质量为 、速度为 的 球跟质量为 的静止 球发生正碰,碰撞后 球的速度可能为
A. B. C. D.1.2v
6. 如图,有一硬质导线 ,其中 是半径为 的半圆弧, 为圆弧的中点,直线段 长为 且垂直于直径 。该导线在纸面内绕 点以角速度 逆时针转动,导线始终在垂直纸面向外的磁感应强度为 的匀强磁场中。若以 点为零势点,则以下关于各点电势的说法正确的是
A.
B.
C.
D. 导线上 两点的中间位置,电势最高
7. 如图所示,一足够长的水平粗糙绝缘杆上套一个质量为 、电荷量为 的环,环与杆之间的动摩擦因数为 。水平正交的匀强电磁场,方向如图,磁感应强度为 ,电场强度为 ,且 ,重力加速度为 。现由静止释放环,下列说法正确的是
A. 环做匀加速直线运动
B. 环最终将停止运动
C. 环的最大加速度
D. 环的速度达不到
8. 如图所示的电路中有一个自感系数很大的电感线圈和两个完全相同的灯泡,先闭合开关 ,当电路达到稳定状态后,再断开开关 。不计线圈的电阻及电源内阻,也不考虑温度对灯泡电阻的影响。下列说法正确的是
A. 闭合开关 后,灯 逐渐变亮
B. 断开开关 后,灯 马上熄灭
C. 断开开关 后,灯 会闪一下,之后熄灭
D. 全过程,断开 的瞬间线圈两端的电压最大
9. 如图,边长为 、电阻均匀的正方形导线框,沿 轴匀速运动穿过图中的匀强磁场区域 (边界有磁场),磁感应强度为 。线框右侧导线 两端的电势差为 ,下列说法错误的是
A. 线框进磁场和出磁场过程中, 通过导线横截面的电量相等
B. 线框完全进入磁场时,
C. 线框进磁场时 ,出磁场时
D. 线框进、出磁场时, 大小之比为
10. 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。若将其中的环形真空管内外不均匀的磁场,整体换成匀强磁场,如图所示,磁场方向垂直于真空管,磁感应强度随时间变化的关系式为 ( 为大于 0 的常数),在真空管内产生如虚线所示的感
生电场,虚线上各点电场强度大小相等。电子从距离环形真空管圆心 的位置静止释放, 若加速电子未达到高速, 下列说法正确的是
A. 电子将沿逆时针方向加速
B. 电子释放点处的电场强度大小是
C. 电子可能做加速圆周运动
D.电子一定做加速近心运动
二、非选择题:本题共 5 小题,共 60 分。
11. (6 分) 小明利用橡皮筋、半径相同的一元硬币和游戏硬币, 在平整的实验桌上做实验来验证碰撞中的动量守恒定律。经测量, 游戏硬币的质量是一元硬币的 0.6 倍, 两硬币与桌面的摩擦情况一致。下面开始实验:
第 1 步,在实验桌的一端固定橡皮筋作为发射装置,标记发射点 和发射方向, 如图中两实线;
第 2 步,用橡皮筋将其中一枚硬币从 点沿标记好的方向发射,多次实验,记下其平均停留位置;
第 3 步,在 位置放置另一枚硬币,重复第 2 步,记下两者平均停留位置;
第 4 步,测出虚线 到虚线 的距离为 。
(1)橡皮筋发射的是_____(选填“一元”或“游戏”)硬币；
(2)碰撞后,一元硬币的平均停留位置为_____(选填“C、D、E”)
(3)若三个距离之间满足关系式_____,则两硬币的碰撞满足动量守恒定律。
12. (10 分)某便携式充电宝内部由 的锂电池、升压和稳压电路组成,当对外供电时可视为电源, 所剩的电量可由其显示屏上的电量百分比表示, 如图 1 所示。满电时显示的电量百分比为 100%。本实验试图研究: 随着充电宝电量减少, 它的电动势会不会减小 若电动势减小, 电量百分比达到多少时就不能正常工作
(1)剥开充电宝的连接线,里面有四根线,将连接其正极的红线和负极的黑线接入如图 2 的电路。两只数字多用电表分别充当电压表和电流表,其中最上面的充当_____表, 的作用是_____。
(2)充电宝满电时进行第一组实验:滑动变阻器最开始的状态如图 2 所示,闭合开关,将滑片逐步向左移,依次将对应的电流表和电压表的示数记录在电脑的 excel 表格中,屏幕上会逐个显示出对应的 数据点,如图 3 。
根据图 3 中描绘的 图线,得到充电宝的电动势为_____ ,内阻为_____Ω。(结果均保留 2 位小数)
(3)在充电宝处于不同的电量百分比时,重复上述实验操作,得到下表数据:
电量/% 100 80 60 40 20 5
充电宝电动势/V 5.04 5.04 5.00 5.14 5.08
充电宝内阻 0.21 0.20 0.21 0.25 0.15
由以上数据可知:当充电宝的电量低时,_____(选填“能”或“不能”)正常工作。
(4)若将充当电流表的数字电表直接串在充电宝旁(原理图如图 4),再测充电宝满电时的电动势。此次的测量值_____(选填“>”“=”或“<”)图 3 测得的电动势。
图 4
13. (10 分) 如图所示,质量为 的小车静止在光滑水平面上,其表面有粗糙的的水平轨道和光滑的四分之一圆弧轨道,两轨道相切于圆弧轨道最低点,质量为 的物块静止于小车最左端。一颗质量为 的弹丸,以水平速度 打中物块且没有穿出,物块沿着小车上的轨道运动。已知水平轨道长 ,圆弧轨道半径 ,物块与水平轨道间的动摩擦因数为 , 弹丸和物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度 取 。求:
(1)弹丸打中物块后的速度大小；
(2)物块到达的最大高度。
14. (16 分)如图所示,边长为 、质量为 的正方形导线框 ,从匀强磁场上方 处自由下落,磁场宽度也是 。当线框 边到达磁场下边界时,线框刚好以 的速度匀速穿出。已知重力加速度为 。线框穿过磁场区域的过程中,不计空气阻力, 求:
(1)线框 边刚进磁场时的加速度大小；
(2)求线框 边所受安培力做的功；
(3)线框 边和 边分别通过磁场的时间差值.
15. (18 分)如图所示,第III象限中以 点(0, - 0.1)为圆心、半径 的半圆区域内无电磁场,第 III 象限的其它区域和 轴上方都有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度 ,第IV象限存在另一垂直纸面的匀强磁场 。在 处平行于 轴放置一金属板来收集粒子,粒子源位于原点 处,可以向 轴上方发射比荷为 的同种正粒子,不计粒子重力及之间的相互作用。
( 1 )若沿 轴正方向发射的粒子恰好能水平打中 点,求该粒子的发射速度 。
(2)若沿 轴正方向以速度 发射粒子,粒子第一次进入第IV象限就恰能垂直打中金属板,求第IV象限的磁感应强度 的大小及方向;
(3)撤掉第IV象限的磁场,同时在 , 区域内加沿 轴负方向的匀强电场,电场强度 。向 轴上方均匀地发射速度大小 的正粒子,若有占总量 的粒子能被金属板收集到,求金属板的最短长度。
参考答案
一、选择题 (共 40 分)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B D D A D C AD BC ABD
10. 根据楞次定律可知,真空管内产生的感生电场的方向为顺时针方向,大小为 , 故电子由静止释放后将沿逆时针方向加速, 正确; 假设电子发射后沿虚线圆轨道运动,
则速度为 ,洛伦兹力 ,所需的向心力 ,联立上式可知: , 因此假设不成立,电子做加速近心运动, 错误, 正确。
二、实验题 (共 16 分)
11. 一元 (2 分) ; C (2 分) ; (2 分) ;
12.(1)电压(1 分)；保护电表(或保护电路、限制电流、防止短路等说法均正确)(1 分)；
(2)5.07(2 分)； 0.11(2 分)；
(3)能(2 分)；
(4)>(2 分)
三、计算题 (共 44 分)
13. (10 分) (1) (4 分) (2) (6 分)
解析:
(1)弹丸与物块作用过程中,两者组成的系统动量守恒,则
(2 分)
(2 分)
(2)由已知分析,无论物块是否冲上(冲出)圆弧部分,两者一定存在速度相同时候,且此时物块相对于小车水平轨道部分高度最高,设此高度为
由两者水平方向动量守恒得
(2 分)
由系统能量守恒,则
④ (2 分
联立②③④得 (2 分)
(其他做法酌情给分)
14. (16 分) (3 分) (3) (6 分)
解析:
( 1 )线框先做自由落体运动,则 ab 边刚进入磁场的速度 满足
① (1 分) 刚进磁场的加速度满足
线框出磁场时已经匀速 ③,
则此时安培力与重力平衡, 有
联立③④⑤得 (1 分)
(2)对线框 ab 边进磁场到出磁场过程用动能定理得
联立③ ⑥得
(3)对 ab 边通过磁场过程用动量定理得
边通过磁场过程时间为
⑦
由⑥-⑦得 (2 分)
(其他做法酌情给分, 例如算出 q)
15. (18 分) (1) 4 分 (2) 0.15T 6 分 (3) 0.5m 8 分
解析:
(1)如图甲为符合题意的轨迹图甲,由图可知粒子在磁场 中做圆周运动的轨迹半径 (2 分)
由圆周运动得 (1 分)
得 ① (1 分)
图甲
图乙
(2)在磁场 中做圆周运动半径为
得 (1 分)
由几何关系可知粒子经过 A 点,方向与 轴成 (1 分)
如图乙为符合题意的轨迹图乙,由图可知粒子在磁场 中的轨迹半径
(1 分)②
由圆周运动得 ③
联立②③得
方向垂直于纸面向外 (1 分)
(3)粒子发射后都做圆周运动,运动半径与磁场半径 相同
现讨论一般情况,设速度方向与 轴正方向成 ,由几何关系可知到达半圆形磁场边界时速度方向垂直于 轴,设经过 轴的位置与金属板的竖直距离为 。
由几何关系得 ④ (2 分)
进入电场过做类平抛运动,设打中金属板的水平距离为
加速度为 ⑤ (3 分)
联立④⑤得
可知: 随 增加,粒子在金属板上的落点位置逐渐左移,且在金属板上的密度逐渐减小.
所以,当 时,射出的粒子数占总数的 ,打到金属板上的长度最短。 0 和 时粒子的轨迹如图丙所示。
解得最短长度为 (2 分)
(其他做法酌情给分)
例如:
(3)设粒子入射磁场的速度方向与 轴正方向成 ,由数学知识应得随 增加粒子在金属板上的落点位置逐渐左移,且在金属板上的密度逐渐减小,故当 时,有占总数 2/3 的粒子打到金属板上,且打到金属板的长度最短, 和 时粒子的轨迹图如图丙所示
(2 分)
当 ,打到金属板最右端时 解得 (4 分)
当打到金属板最左端时 解得 (1 分)
则金属板的最短长度 (1 分)

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