【试题解析】江苏省启东中学高三物理第二次月考试题(教师版).doc

【试题解析】江苏省启东中学2012届高三物理第二次月考试题（教师版）
一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分，每小题只有一个选项符合题意。
1．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为
A．1/2 B．1 C．2 D．4
1．答案：B 解析：保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍，该过程中磁通量变化等于原来的磁通量；保持增大后的磁感应强度不变，在1s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，该过程中磁通量变化仍然等于原来的磁通量；两个过程磁通量变化率相同，产生的感应电动势相同，线框中感应电动势的比值为1，选项B正确。
2．如图所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xoy，在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B，在y＞0的空间内，将一质量为m的带电液滴（可视为质点）自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a =2g（g为重力加速度）做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安置在原点的一个装置改变了带电性质（液滴所带电荷量和质量均不变），随后液滴进入y<0的空间内运动．液滴在y<0的空间内运动过程中
A．重力势能一定是不断减小 B．电势能一定是先减小后增大
C．动能不断增大 D．动能保持不变
2．答案：D 解析：由题述液滴沿y轴负方向，以加速度a =2g（g为重力加速度）做匀加速直线运动可知，液滴在y＞0的空间内运动时所受电场力方向向下，且电场力等于重力。液滴进入y<0的空间内运动后，所受电场力向上，且电场力等于重力，液滴在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，动能保持不变，选项D正确．
3．如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时，则
A．A灯有电流通过，方向由a到b　　　　　
B．A灯中无电流通过，不可能变亮
C．B灯立即熄灭，c点电势低于d点电势　　　
D．B灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势
3．答案：D解析：当开关S由断开变为闭合时，L中产生自感电动势，L中电流方向为c到d，c点电势低于d点电势，B灯逐渐熄灭；电容器放电，A灯有电流通过，方向由b到a；所以选项D正确。
4．如图，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点。有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以相同的速率通过P点进入磁场。这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的1/3。将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2，结果相应的弧长变为原来的一半，则B2/B1等于
A . B. C. 2 D. 3
4．答案：B解析：设圆形区域磁场的半径为R，根据题述，画出轨迹示意图，当粒子射出边界的位置的圆弧弧长是圆周长的1/3时，轨迹半径r1=Rsin60°，由洛伦兹力等于向心力，得到r1==mv/qB1；当粒子射出边界的位置的圆弧弧长是圆周长的1/6时，轨迹半径r2=Rsin30°，由洛伦兹力等于向心力，得到r2==mv/qB2；联立解得B2/B1=，选项B正确。
5．如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，
A．圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势
B．圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势
C．圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势
D．圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分。每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答得0分。
6．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
6．答案：AC解析：麦克斯韦预言了电磁波；赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项B错误；洛仑兹发现了磁场对运动电荷的作用规律；安培发现了磁场对电流的作用规律，选项D错误。
7．如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。则带电粒子加速所获得的最大动能与下列因素有关的是
A．加速的次数 B．加速电压的大小
C．金属盒的半径 D．匀强磁场的磁感强度
7．答案：CD解析：由可知粒子在回旋加速器中加速后的最大动能Ekm=，与加速电压无关，与加速次数无关，与金属盒的半径二次方成正比，与匀强磁场的磁感强度的二次方成正比，选项AB错误CD正确。
8．如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动。电流从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道。轨道电流在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与电流强度I成正比。弹体在安培力的作用下滑行L后离开轨道
A．弹体向左高速射出
B．I为原来2倍，弹体射出的速度也为原来2倍
C．弹体的质量为原来2倍，射出的速度也为原来2倍
D．L为原来4倍，弹体射出的速度为原来2倍
8．答案：BD 解析：由安培定则可判断出轨道中电流垂直纸面向里，由左手定则可判断出弹体所受安培力向右，弹体向右高速射出，选项A错误；设B=kI，轨道之间距离d，则发射过程中，安培力做功kI2dL，由动能定理得kI2dL=mv2，电流I增加到原来的2倍时，弹体的出射速度增加至原来的2倍，选项B正确；弹体的质量为原来2倍，射出的速度也为原来的1/倍，选项C错误；L为原来4倍，弹体射出的速度为原来2倍，选项D正确。
9．如图所示，相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为l（l<d），质量为m，电阻为R，将线圈在磁场上方高h处静止释放，cd边刚进入磁场时速度2为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，则下列说法正确的是
A．线圈进入磁场的过程中，感应电流为逆时针方向
B．线圈进入磁场的过程中，可能做加速运动
C．线圈穿越磁场的过程中，线圈的最小速度可能为
D．线圈从ab边进入磁场到ab边离开磁场的过程，感应电流做的功为mgd

第二卷（非选择题 共89分）
三、简答题：共计18分。
10．(8分)在研究电磁感应现象实验中,
(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图；
(2)将原线圈插入副线圈中，闭合电键，副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向 (填“相同”或“相反”)；
(3)将原线圈拔出时，副线圈中的感应电流与原线圈中电流的绕行方向 (填“相同”或“相反”)。
10．答案：(1)如图所示。(2)相反(3)相同

11．(10分) 某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999Ω，可当标准电阻用)、一只电流表（量程Ig=0.6A，内阻rg=0.1Ω）和若干导线。
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图A中器件的连接方式，画线把它们连接起来。

(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值，读出R及与对应的电流表的示数I，并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图B所示。处理实验数据时首先计算出每个电流值I 的倒数；再制作R-坐标图，如图C所示，图中已标注出了(R，)的几个与测量对应的坐标点，请你将与图B实验数据对应的坐标点也标注在图C中上。
(3)在图C上把描绘出的坐标点连成图线。
(4)根据描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V，内电阻 。

源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4所示。由闭合电路欧姆定律有： E =I（R+r+rg），解得：，根据R-1/I图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。

四．计算题： 本题共5小题，共计71分。解答时请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， 答案中必须明确写出数值和单位。
12．(12分) 在斜角θ＝30°的光滑导体滑轨A和B的上端接入一个电动势E＝3 V，内阻r=0.1Ω的电源，滑轨间距L＝10 cm，将一个质量m＝30 g，电阻R＝0.4Ω的金属棒水平放置在滑轨上。若滑轨周围加一匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示，求
(1)金属棒中通过的电流；
(2)滑轨周围空间所加磁场磁感应强度的最小值及其方向。
13．(14分)如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝k，式中的比例系数k称为霍尔系数。
设电流I是由自由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电荷量为e，回答下列问题：
(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”)；
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________；
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________；
(4)证明霍尔系数为k＝，其中n代表导体内单位体积中自由电子的个数．
解得k＝。
14．(14分)如图所示，正方形导线框ABCD之边长l=10cm，质量m=50g，电阻R=0.1Ω。让线框立在地面上，钩码质量m′=70g，用不可伸长的细线绕过两个定滑轮，连接线框AB边的中点和钩码，线框上方某一高度以上有匀强磁场B=1.0T。当钩码由图示位置被静止释放后，线框即被拉起，上升到AB边进入磁场时就做匀速运动。细绳质量、绳与滑轮间的摩擦和空气阻力均不计，g取10m/s2，求：
(1)线框匀速进入磁场时其中的电流。
(2)线框全部进入磁场所用的时间。
(3)线框从图示位置到AB边恰好进入磁场时上升的高度。
14．解：（1），
（1分）
（1分）

15．(15分)如图所示，有理想边界的两个匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，两边界间距s=0.1m．一边长 L=0.2m的正方形线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成，总电阻R=0.4Ω。现使线框以v=2m/s的速度从位置I匀速运动到位置Ⅱ。
(1)求cd边未进入右方磁场时线框所受安培力的大小．
(2)求整个过程中线框所产生的焦耳热．
(3)在坐标图中画出整个过程中线框a、b两点的电势差Uab随时间t变化的图线．

15．解析：(1) cd边未进入右方磁场时，左侧ab边切割磁感线产生感应电动势E=BLv=0.20V，回路中电流I=E/R=0.50A，
线框所受安培力的大小F=BIL，
解得F=5×10-2N。
(2) 产生焦耳热的时间t=2s/v，
整个过程中线框所产生的焦耳热Q=I2Rt，
联立解得Q=0.01J。
16．(16分)如图甲所示的坐标系中，第四象限内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场，方向的宽度OA=cm，方向无限制，磁感应强度B0=1×10-4T。现有一比荷为=2×1011C/kg的正离子以某一速度从O点射入磁场，α=60°，离子通过磁场后刚好从A点射出。
（1）求离子进入磁场B0的速度的大小；
（2）离子进入磁场B0后，某时刻再加一个同方向的匀强磁场，使离子做完整的圆周运动，求所加磁场磁感应强度的最小值；

（3）离子进入磁场B0的同时，再加一个如图乙所示的变化磁场（正方向与B0方向相同，不考虑磁场变化所产生的电场），求离子从O点到A点的总时间。
16．(16分) 解：（1）如图所示，由几何关系得离子在磁场中运动时的轨道半径（2分）
离子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向向心力
求得：m/s…（2分）
（2）由知，B越小，r越大。设离子在磁场中最大半径为R
由几何关系得：R=0.05m…（2分）
由牛顿运动定律得
求得B1=4×10-4T…（2分）
则外加磁场△B1=3×10-4T。……（1分）
（3）离子在原磁场中运动周期
s
离子在磁场中运动第一次遇到外加磁场的过程中轨迹对应的圆心角
…………………………………………（2分）
此时施加附加磁场时离子在磁场中能做的圆周运动的最大半径为r2
由几何关系知：（m）
离子在有附加磁场时运动半径为r3
则，求得m
因，所以离子能做完整的圆周运动………（2分）

参考答案
1．答案：B 2．答案：D 3．答案：D 4．答案：B 5．答案：C
6．答案：AC 7．答案：CD 8．答案：BD 9．答案：ACD
当安培力最小，且磁感应强度方向与电流方向相互垂直时，磁感应强度最小为
(2分)
磁感应强度的方向为垂直斜面向下。(3分)
13．解析：(1)导体中电子运动形成电流，电子运动方向与电流方向相反，利用左手定则可判定电子向A板偏，A′板上出现等量正电荷，所以A板电势低于A′板电势．
洛伦兹力大小F＝Bev
(3)静电力 F电＝Ee＝e
(4)由F＝F电得Bev＝e　U＝hvB
导体中通过的电流I＝nev·d·h
t=l/v=0.05s。 （1分）
（3）
（2分）
（1分）
（1分）

………………………（2分）
离子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向前心力

求得：m/s…………………………（2分）
（2）由知，B越小，r越大。设离子在磁场中最大半径为R
由几何关系得：m……………………………………………………………（2分）
此时施加附加磁场时离子在磁场中能做的圆周运动的最大半径为r2
由几何关系知：（m）
离子在有附加磁场时运动半径为r3
则，求得m
因，所以离子能做完整的圆周运动…………………………………（2分）
离子在外加磁场后时， s

16
用心 爱心 专心