海淀区高三年级第一学期期末练习参考答案及评分标准

最专业的K12教研交流平台PAGEPAGE5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2017.1一、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。题号12345678910答案DBDBDBCBCDABADDBC二、本题共2小题，共15分。11．（6分）（1）C，E（各1分）（2）95，小于（各2分）12．（9分）（1）甲（2分）（2）串联（1分）1000（2分）（3）AB（2分，有选错的不得分）（4）0.36～0.42（2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。说明：计算题提供的参考解答，不一定都是唯一正确的。对于那些与此解答不同的正确解答，同样得分。13.（8分）（1）对小球，由题意可得：Eq=mg…（1分）解得：E=mg/q………………（1分）（2）对小球，设从C到B的加速度为a，根据牛顿第二定律可得：Eq=ma……………………（1分）由运动学公式可得：…………（1分）联立可解得：…………（1分）（3）设圆形轨道半径为R，对小球从C到D的过程，根据动能定理有：qE(L+R)-mgR=mvD2-0………………（2分）θmg答图1NF安联立=2\*GB3②=6\*GB3⑥，可得：vD2=………………（1分）θmg答图1NF安14．（8分）（1）①设通过金属杆ab的电流为I1，根据闭合电路欧姆定律可知：I1=E/(R1+r)……（1分）设磁感应强度为B1，由安培定则可知金属杆ab受安培力沿水平方向，金属杆ab受力如答图1。对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B1I1L=mgtanθ………（1分）θmg答图2Nθmg答图2NF②根据共点力平衡条件可知，最小的安培力方向应沿导轨平面向上，金属杆ab受力如答图2所示。设磁感应强度的最小值为B2，对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B2I1L=mgsinθ…………（1分）解得：=0.24T……（1分）根据左手定则可判断出，此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下。…………（1分）（2）设通过金属杆ab的电流为I2，根据闭合电路欧姆定律可知：I2=E/(R2+r)假设金属杆ab受到的摩擦力方向沿轨道平面向下，根据共点力平衡条件有:BI2L=mgsinθ+f解得：f=0.24N……………………（1分）结果为正，说明假设成立，摩擦力方向沿轨道平面向下。………………（1分）15．（9分）（1）线圈中感应电动势的最大值Em=nBSω，其中S=L1L2Em=nBSω=nBL1L2ω=20V…………（1分）线圈中感应电流的最大值Im=eq\f(Em,R+r)=5.0A………（1分）电阻R两端电压的最大值Um=ImR=15V…………（1分）（2）设从线圈平面通过中性面时开始，经过周期的时间t=eq\f(T,4)=eq\f(p,2ω)此过程中线圈中的平均感应电动势E=neq\f(,t)=neq\f(BS,t)…………（1分）通过电阻R的平均电流，通过电阻R的电荷量…………………（2分）（3）线圈中感应电流的有效值I=eq\f(Im,\r(2))=eq\f(5eq\r(2),2)A………………（1分）线圈转动一周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热：Q热=I2(R+r)T=50pJ157J………………（2分）16．（10分）（1）设电子在偏转电场运动的加速度为a，时间为t，离开偏转电场时的偏移距离为y，根据运动学公式有：根据牛顿第二定律有：……（1分）电子在电场中的运动时间：联立解得：……………………（1分）电子飞出偏转电场时，其速度的反向延长线通过偏转电场的中心，设电子打在屏上距O1′的最大距离为，则由几何关系可知：………………（1分）将y代入解得………（1分）（2）由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得…（1分）答图3答图3Oααv0v0r由如答图3所示的几何关系得，粒子在磁场中一段圆弧轨迹所对应的圆心角与偏转角相等，均为则：…………………（1分）（3）不同点有：①电子运动类型不同：在电场中电子是匀变速曲线运动，在磁场中电子是匀速圆周运动②电子受力情况不同：在电场中电子受到的电场力是恒力，在磁场中电子受到的洛伦兹力是大小不变、方向不断变化的变力③电子速度变化情况不同：在电场中电子速度的大小和方向都发生变化，在磁场中电子速度的大小不改变，仅方向发生变化④电子运动方向的偏转角范围不同：在电场中电子运动方向的偏转角度一定小于90º，在磁场中电子运动方向的偏转角度可能大于90º⑤电子受力做功不同：在电场中电子所受的电场力做正功，在磁场中电子所受的洛伦兹力不做功⑥电子能量变化情况不同：在电场中电场力做正功，电子动能增加，在磁场中洛伦兹力不做功，电子动能不变（答对一条给2分，最多给4分）17．（10分）（1）①由产生感应电流的条件可知，回路中不产生感应电流，则穿过回路的磁通量不变，…………（1分）根据磁通量不变，应有B0Ld=BL(d+vt)…………（2分）解得B=………………………（1分）②方法一：由法拉第电磁感应定律推导经过时间Δt闭合回路的磁通量变化为Δφ=BLvΔt………………（1分）根据法拉第电磁感应定律=BLv……………（2分）方法二：利用电动势的定义推导电动势定义为非静电力把单位电荷量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，对应着其他形式的能转化为电势能的大小。这里的非静电力为洛伦兹力（沿MN棒上的分力），洛伦兹力（沿MN棒上的分力）做正功，即：W非=（Bev）L……（1分）……………（2分）方法三：由导体棒中自由电子受力平衡推导导体棒内的自由电子随导体棒向右匀速运动的速度为v，受到的洛伦兹力大小为f=evB，方向向下，电子在棒下端聚焦，棒下端带负电，棒的上端由于缺少电子而带正电，MN间产生电压，且电压随着自由电子向下移动而逐渐升高。……………（1分）设MN间产生电压为U，则MN中的电场强度导体棒中的自由电子将受到向上的电场力F=E0e=eU/L…………（1分）当F=f时，自由电子在沿导体棒MN的方向的受力达到平衡，由可得稳定电压为U=BLv在内电阻为0时，路端电压等于电动势，因此动生电动势大小为E=BLv………………（1分）方法四：由能量守恒推导当导体棒匀速运动时，其受到向右的恒定拉力和向左的安培力平衡，则F外=BIL……………（1分）拉力做功的功率：P外=F外v=BILv闭合电路消耗的总功率：P电=EI……………（1分）根据能量的转化和守恒可知：P外=P电可得到：E=BLv……………（1分）（2）方案1：B不变化，金属棒以初始位置为中心做简谐运动，即v=vmsint，………………………（1分）则根据法拉第电磁感应定律有：=B0Lv=B0Lvmsint…（2分）方案2：金属棒不动，B随时间正弦（或余弦）变化，即B=Bmsint…………（1分），，由求导数公式，……（2分）DECFRMNL答图4yx方案3：设杆初位置杆的中心为坐标原点，平行EF方向建立坐标轴x，平行ED方向建立y坐标，匀强磁场只分布在有限空间y=eq\f(L,2)sinxDECFRMNL答图4yx金属棒匀速向右运动过程中，位移x=vt导棒切割产生瞬时电动势：e=B0yv=B0veq\f(L,2)sinvt=Emsinvt……（2分）其他方案合理，均算正确。18．（10分）（1）设粒子第一次经过电场加速后的速度为v1，对于这个加速过程，根据动能定理有：，解得；……（1分）粒子进入磁场中做匀速圆周运动，设其运动的轨道半径为r1，根据洛伦兹力和牛顿第二定律有：，得…………（1分）为使粒子不打到金属板上，应使金属板的半径R<2r1，即R<………………（1分）（2）①设到达ef边界上P点的粒子运动速度为vn，根据几何关系可知，其在磁场中运动的最后一周的轨道半径rn=s/2，………………（1分）根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律有，解得……………（1分）设粒子在电场中被加速n次，对于这个加速过程根据动能定理有…………………（1分）解得：。…………………