2012—2013学年第一学期12月考试
高二物理试卷
（考试时间：90分钟；分值：100分；）
一、：请将本题答案涂在答题卡上（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，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）。
1．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下列说法正确的是（ ）
A.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
B.欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系
C.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系
D.焦耳发现了电流的热效应，定量经出了电能和热能之间的转换关系
2．如图所示，金属细棒质量 为，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有稳恒电流，棒处于平衡，并且弹簧的弹力恰好为零．若电流大小不变而将方向突然改变，则( )
A．每根弹簧弹力的大小为g B．每根弹簧弹力的大小为2g
C．弹簧形变量为g/k D．弹簧形变量为2g/k
3．如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( )
4．医生做某些特殊手术时，利用 电磁血流计监测通发过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成 ，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，血管内径为5.0，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为300&icro;V，磁感应强度的大小为0.050T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为 （ ）
A. 1.2/s ，a正、b负 B. 2.4/s ， a正、b负
C. 1.2/s，a负、b正 D. 2.4/s ， a负、b正
5．如右图所示，一半圆形铝框处在水平向外的非 匀强磁场中，离地面越近磁场越强．铝框平面与磁场垂直，直径ab水平，(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中( )
A．铝框回路磁通量不变，感应电动势为0
B．回路中感应电流沿顺时针方向，直径ab两点间电势差为0
C．铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g
D．直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下
6．一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去．则图中A、B、C、D所示较正确反映线圈中电流i与时间t关系的是(线圈中电流以图示箭头为正方向)
7．带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图所示.运动中经过b点，Oa=Ob，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为( )
A .V0 B .1 C. 2V0 D . V02
8．图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是（ ）
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小
9．在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，且范围足够大，其俯视图如图所示，若小球运动到某点时，绳子突然断开，则关于绳子断开后，对小球可能的运动情况的判断正确的是（ )
A．小球做离心运动，逐渐远离O点
B．小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，半径不变
C．小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径和原相同
D．小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径比原小
10．回旋加速器是加速带电粒子的装置．其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是( )
A．减小磁场的磁感应强度
B．增大匀强电场间的加速电压
C．增大D形金属盒的半径
D．减小狭缝间的距离
二、(共16分)
11. (每空2分，共4分)如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原入射方向的夹角是30°，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 。
12．(每空2分，共6分)一个200匝、面积为20 c2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T.在此过程中穿过线圈的磁通量的变化是______ _____ Wb；磁通量的平均变化率是___________ Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是___________ V.
13．(每空3分，共6分)如右图所示，在光滑的绝缘水平面上，一个半径为10 c、电阻为1.0 Ω、质量为0.1 kg的金属环以10 /s的速度冲入一有界磁场，磁感应强度为B=0.5 T ; 经过一段时间后，圆环恰好有一半进入磁场，此时圆环的瞬时速度为6/s；则瞬时加速度为_______ /s2、该过程产生了 J的电热。
三．（共44分，解题过程需要有基本公式和必要的字说明）
14．（10分）水平面上有电阻不计的U形导轨NPQ，它们之间的宽度为L，和P之间接入电动势为E的电(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为，电阻为 R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场， 磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如图所示，问：
(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
15．（12分）已经知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷.物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在。1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的核心部分如图所示，PQ、N是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行.宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板N上，留下痕迹.假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a、b、c、d四点，已知氢核质量为，电荷量为e，PQ与N间的距离为L，磁场的磁感应强度为B.
（1）指出a、b、c、d四点分别是由哪种粒 子留下的痕迹?（不要求写出判断过程）
（2）求出氢核在磁场中运动的轨道半径；
（3）反氢核在N上留下的痕迹与氢核在N上留下的痕迹之间的距离是多少?
16．（12分）如图4-3-14所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向内.一根长度略大于导轨直径的导体棒N以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r，其余电阻不计.导体棒与圆形导轨接触良好.求：
(1)、在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值；
(2)、当N通过圆导轨中心时，通过r的电流是多大？
(3)、N从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量？
17. （10分）两根足够长的光滑平行直导轨N、PQ与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，它们的电阻不计。现让ab杆由静止开始沿导轨下滑。
⑴求ab杆下滑的最大速度v；
⑵ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产生的焦耳热为Q，求该过程中ab杆下滑的距离x。
高二物理试题参考答案
一、
1.选ACD。2.AC 3. C、D 4.A 5. CD 6.B
7.C.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则由
8. AC解析：由加速电场可见粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，如图所示，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，B不正确；经过速度选择器时满足 ，可知能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动则有 ，可见当v相同时， ，所以可以用区分同位素，且R越大，比荷就越大，D错误。
9.BCD
1 0.C. 回旋加速器工作时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由qvB＝v2r，得v＝qBr；带电粒子射出时的动能Ek＝12v2＝q2B2r22.因此增大磁场的磁感应强度或者增大 D形金属盒的半径，都能增大带电粒子射出时的动能．
二、题(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.
磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，所以
ΔΦ=ΔBSsinθ=（0.5-0.1）×20×10-4×0.5 Wb=4×10-4 Wb
磁通量的变化率 = Wb/s=8×10-3 Wb/s
感应电动势E=n =200×8×10-3 V=1.6 V.
13．(每空3分，共6分) 0.6 /s2；3.2J
此时切割磁感线的有效长度为圆环直径，故瞬时电动势为E=Blv1，瞬时电流I= ，安培力F=BIl，瞬时加速度为a= ，整理得：a= =0.6 /s2.根据能量守恒定律，动能的减少等于产生的电热，即 v2- v12=E热，代入数据解得：E热=3.2 J；
三、
14、（10分）【详解】(1)水平方向：f＝F安sin θ①
竖直方向：N＋F安cos θ＝g②
又F安＝BIL＝BERL③
联立①②③得：N＝g－BLEcos θR
f＝BLEsin θR
(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，则受安培力竖直向上．则有F安＝g，Bin＝gREL，根据左手定则判定磁场方向水平向右．
15解: （12分）（1）a、b、c、d四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹.
（2）对氢核，在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
（3）由图中几何关系知：
所以反氢核与氢核留 下的痕迹之间的距离
16、（12分）解：导体棒从左向右滑动的过程中，切割磁感线产生感应电动势，对电阻r供电.
(1)、计算平均电流，应该用法拉第电磁感 应定律，先求出平均感应电 动势.整个过程磁通量的变化为ΔΦ=BS=BπR2，所用的时间Δt= ，代入公式E= = ，平均电流为I= .
(2)、当N通过圆形导轨中心时，切割磁感线的有效长度最大，l=2R，根据导体切割磁感线产生的电动势公式E=Blv得：E=B•2Rv，此时通过r的电流为I= .
(3)、电荷量的运算应该用平均电流，q=IΔt=
17. （10分）【解析】⑴ 根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律有
根据安培力公式有
根据牛顿第二定律 有
整理得
当加速度 为零时，速度 达最大，速度最大值
⑵根据能量守恒定律 有
得
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