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                    2014.1

一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是符合题意的，有的小题有多个选项是符合题意的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

二、本题共2小题，共15分。

11．（8分）

（1）①C　（2分）； D （2分）　

 ②见答图1             （2分）　

（2）C                 （2分）

12．（7分）

（1）如答图2  （2分）；

    1.48±0.01  （2分）； 0.59±0.02   （1分）

（2）将路端电压和电流分两次测量。  （2分）

（说明：表达出测量的电流、电压不是同一个状态即可得分）

三、本题包括6小题，共55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。

13. （8分）解：

（1）小球在A点静止，其受力情况如答图3所示。小球带负电。              （2分）

（2）根据共点力平衡条件有 mgtan37°=qE      

 解得 E=            （3分）

（3）设小球到达最低点时的速度为v，小球从水平位置运动到最低点的过程中，根据动能定理有：mgl–qEl=mv2     （2分）

解得：v==             （1分）

14．（8分）解：

（1）电子在加速电场中，根据动能定理eU1=Ek

解得Ek =4.0×10-16J                       （2分）

（2）设电子在偏转电场中运动的时间为t

    电子在水平方向做匀速运动，由l= v1t，解得 t= 

电子在竖直方向受电场力 F=e

电子在竖直方向做匀加速直线运动，设其加速度为a

依据牛顿第二定律 e=ma，解得a=                    （1分）

电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量 y==      （1分）

      解得 y=0.36cm                                              （1分）

（3）电子射出偏转电场的位置与射入偏转电场位置的电势差 U=（1分）

    电场力所做的功W=eU                                        （1分）

    解得W=5.76×10-18J                                          （1分）

15．（9分）解：

   （1）设线圈ab边的边长l1，bc边的边长l2。当线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的感应电动势最大。                                  （1分）

   设此时ab边的线速度为v，则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为E1=Bl1v

            cd边产生的感应电动势为E2=Bl1v

n匝线圈产生的总感应电动势为Em=n(E1+E2)= 2nBl1v      （1分）

由于

有Em=                  （1分）

  （2）线圈中的感应电动势有效值为：            （1分）

      电路中电流的有效值 I==           （2分）

即电流表的示数为                     

（3）线圈转动的周期 T=，线圈转动N周的时间 t=NT=N×    （1分）

    依据焦耳定律，发电机线圈产生的焦耳热 Q=I2rt              （1分）

    解得 Q=                                    （1分）

16．（10分）解：

（1）在水平方向圆环受到的弹力N=qE

       则摩擦力f=μN=μqE                              （3分）

（2）①圆环刚开始运动时不受洛伦兹力，因此，摩擦力大小f=μqE

 在竖直方向，由牛顿第二定律         （1分）

解得                                （2分）

②当重力与滑动摩擦力平衡时，圆环速度最大，动能最大。

即                              （1分）

最大速度                             （2分）

最大动能Ek=                  （1分）

17．（10分）解：

（1）带电粒子在D形盒内做圆周运动，轨道半径达到最大时被引出，此时带电粒子具有最大动能Ek，设离子从D盒边缘离开时的速度为vm。

依据牛顿第二定律                                              

所以带电粒子能被加速的最大动能       （2分）

（2）带电粒子在D2盒中第n个半圆是带电粒子经过窄缝被加速2n-1次后的运动轨道，

设其被加速2n-1次后的速度为vn

由动能定理得                          （2分）

此后带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径为rn

由牛顿第二定律得                             （1分）

rn=                                （1分）

（3）设在时间t内离开加速器的带电粒子数N，则正离子束从回旋加速器输出时形成的的等效电流，解得N=

带电粒子从回旋加速器输出时的平均功率 =   （4分）

18．（10分）解：

（1）①金属棒在弯曲光滑导轨上运动的过程中，机械能守恒，设其刚进入磁场Ⅰ时速度为v0，产生的感应电动势为E，电路中的电流为I。

由机械能守恒 ，解得v0=

感应电动势E=BLv0，对回路

解得：I=                                 （3分）

②对金属棒b：所受安培力F=2BIL 

又因 I =

金属棒b棒保持静止的条件为F≤mg

解得 h≤                                   （3分） 

（2）金属棒a在磁场Ⅰ中减速运动，感应电动势逐渐减小，金属棒b在磁场Ⅱ中加速运动，感应电动势逐渐增加，当两者相等时，回路中感应电流为0，此后金属棒a、b都做匀速运动。设金属棒a、b最终的速度大小分别为v1、v2，整个过程中安培力对金属棒a、b的冲量大小分别为Ia、Ib。

由BLv1=2BLv2，解得v1=2v2

设向右为正方向：对金属棒a，由动量定理有 -Ia=mv1-mv0  

                对金属棒b，由动量定理有 -Ib=-mv2-0  

由于金属棒a、b在运动过程中电流始终相等，则金属棒a受到的安培力始终为金属棒b受到安培力的2倍，因此有两金属棒受到的冲量的大小关系 Ib=2Ia

解得，

根据能量守恒，回路中产生的焦耳热

Qb=                               （4分）

  说明：计算题中用其他方法计算正确同样得分。