北京市海淀區(qū)2022-2023學(xué)年高三上學(xué)期1月期末練習(xí)物理試題含答案

海淀區(qū)2022—2023學(xué)年第一學(xué)期期末練習(xí)

高三物理2023.01

本試卷共8頁(yè)，100分。考試時(shí)長(zhǎng)90分鐘。考生務(wù)必將答案答在答題紙上，在試卷上作答無(wú)

效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題紙一并交回。

第一部分

本部分共10題，每題3分，共30分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確

的，有的題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的。全部選對(duì)的得3分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分。

把正確的答案填涂在答題紙上。

1.圖1中實(shí)線表示某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛線表示該電場(chǎng)的等勢(shì)面。1、2和3點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小

分別為與、蒞和醺，電勢(shì)分別為心、如和仍。下列說(shuō)法正確的是、

A.Et>E2>E3

B.Et<E2<E3索審?

C.g>仍>的A、

D.@<%<仍圖1

2.圖2為1831年8月29日法拉第發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流時(shí)所用裝置的示意圖：豎直放置的軟鐵環(huán)上繞有

A、B兩個(gè)線圈。實(shí)驗(yàn)后，他在日記中寫到“把線圈A的兩端接到電池上，立刻對(duì)小磁針產(chǎn)生

了明顯的擾動(dòng)，之后小磁針又回到原來(lái)的位置上,在斷開線圖A與電池的連接時(shí)，小磁針又

受到了擾動(dòng)根據(jù)上述信息，下列說(shuō)法正確的是

A.線圈A所在回路的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)擾動(dòng)了小磁針_____

—線圈B

B.線圈B所在回路的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)擾動(dòng)了小磁針B處囪人甘/|

C.斷開和閉合開關(guān)的瞬間，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向相同

D.斷開和閉合開關(guān)的瞬間，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向相反圖2

3.導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電.現(xiàn)將一個(gè)電荷量為+g的點(diǎn)電荷放在棒的中心軸線上，它距離導(dǎo)體棒的中

心。為，如圖3所示。靜電力常量為左，當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到靜電平衡后，下列說(shuō)法正確的是

A.棒上感應(yīng)電荷只分布在其表面

B.棒左、右兩端的電勢(shì)相等@或-------6…王…3

II

C.點(diǎn)電荷在。點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為oH---------L---------

<I

D.棒上感應(yīng)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為與圖3

高三年級(jí)（物理）第1頁(yè)（共8頁(yè)）

4.如圖4甲所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一面積為S、電阻為R的單匝金屬圓環(huán)，磁場(chǎng)方向垂直于圓環(huán)

平面豎直向上°圖4乙為該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間/

變化的圖像，曲線上尸點(diǎn)坐標(biāo)為（4,BJ,P點(diǎn)的切線在

8軸的截距為名，由以上信息可知

A./=%時(shí)，圓環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小

B.，=曲時(shí)，圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向

C.0"。內(nèi)，通過(guò)圓環(huán)某截面的電量圖4

D.0~0內(nèi)，圓環(huán)所產(chǎn)生的焦耳熱

5.某理想變壓器的原線圈接在如圖5所示的正弦交流電源上,當(dāng)副線圈中僅接一個(gè)50c的電阻

時(shí)，副線圈中的電流內(nèi)=2及sinlOOm（A）,下列說(shuō)法正確的是

A.原線圈中交流電壓的周期為0.2s

B.原線圈中電流的有效值為20A

C.原、副線圈的匝數(shù)比為1：10

D.該變壓器輸入功率與輸出功率之比為10：1

6.如圖6所示，一質(zhì)量為〃，的帶電粒子從P點(diǎn)以垂直于磁場(chǎng)邊界方向的速度。射入磁場(chǎng)，穿出

磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與入射方向夾角為外設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為8、磁場(chǎng)寬度為粒子速度始終與

磁場(chǎng)垂直，不計(jì)粒子所受重力和空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是

A.在粒子穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，洛倫茲力對(duì)該粒子做的功為0

B.在粒子穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，洛倫茲力對(duì)該粒子的沖量為0

C.該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為包

V

D.該粒子的比荷為空半

圖6

7.將一個(gè)表頭G改裝成多量程的電流表，通常有兩種連接方式。圖7甲所示的連接方式稱作開

路轉(zhuǎn)換式（其中電阻&<&）。圖7乙所示的連接方

式稱作閉路抽頭式。兩種連接方式在實(shí)際中均有使用，

下列說(shuō)法正確的是

A.開路轉(zhuǎn)換式中，開關(guān)S接1時(shí)的量程大于開關(guān)S接

2時(shí)的量程

B.開路轉(zhuǎn)換式中，若電阻&發(fā)生變化,則開關(guān)S接1、

2對(duì)應(yīng)的兩個(gè)量程都會(huì)發(fā)生變化

C.閉路抽頭式中，抽頭3對(duì)應(yīng)的量程大于抽頭4對(duì)應(yīng)的量程

D.閉路抽頭式中，若電阻&發(fā)生變化，則抽頭3、4對(duì)應(yīng)的兩個(gè)量程都會(huì)發(fā)生變化

8.為演示斷電自感現(xiàn)象，用小燈泡、帶鐵芯的電感線圈乙和定值電阻R等元件組成如圖8甲所

示的電路。閉合開關(guān)待電路穩(wěn)定后，電路中兩支路的

電流分別為和圖8乙反映斷開開關(guān)前后的一小段

時(shí)間內(nèi)電路中的電流隨時(shí)間變化的關(guān)系。斷開開關(guān)后

A.自感線圈所在支路的電流如曲線。所示

B.自感線圈所在支路的電流如曲線b所示

C.小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅

1）.小燈泡逐漸變暗直至熄滅圖8

高三年級(jí)（物理）第2頁(yè)（共8頁(yè)）

9.真空中存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子a和b先后從坐標(biāo)原點(diǎn)。沿x軸正方向射入

該電場(chǎng)，其軌跡如圖9所示。忽略粒子所受重力，下列條件中可以判定粒子a比荷較大的是

A.粒子a和b在電場(chǎng)中的加速度相等1粒子a

B.粒子。和6射入電場(chǎng)時(shí)的速度相等/

//粒子6

C.粒子。和6射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能相等|一

（J^X

D.粒子。和b射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)量相等圖9

10.1911年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一些金屬在溫度低于某一臨界溫度7；時(shí)，其直流電阻率會(huì)降到10^。?m

以下，遠(yuǎn)低于正常金屬的10"Q?m,稱為超導(dǎo)現(xiàn)象。1934年，科學(xué)家提出超導(dǎo)體的二流體

模型初步解釋了低溫超導(dǎo)現(xiàn)象。

該模型認(rèn)為，當(dāng)金屬在溫度低于7成為超導(dǎo)體后，金屬中的自由電子會(huì)有一部分凝聚成超

導(dǎo)電子（“凝聚”是指電子動(dòng)量分布趨于相同、有序）。隨著溫度進(jìn)一步降低，越來(lái)越多的自由

鬼子凝聚為超導(dǎo)電子。這些超導(dǎo)電子與金屬離子不發(fā)生“碰撞”，因而超導(dǎo)電子的定向運(yùn)動(dòng)不

受阻礙，具有理想的導(dǎo)電性。一圓柱形金屬導(dǎo)體，沿其軸線方向通有均勻分布的恒定電流，籽

中間一段金屬降溫轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體后，超導(dǎo)體

內(nèi)的電流只分布在表面厚為10-%量級(jí)的薄

層內(nèi)，其截面示意圖如圖10所示。在正常

金屬和超導(dǎo)體之間還存在尺度為lOWn量級(jí)

的交界區(qū)。根據(jù)上述信息可知

A.交界區(qū)兩側(cè)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的電荷量相等

B.超導(dǎo)體中需要恒定電場(chǎng)以維持其中的超導(dǎo)電流

C.圖10中超導(dǎo)體內(nèi)部可能存在定向移動(dòng)的自由電子

D.圖10中超導(dǎo)體內(nèi)部軸線處的磁場(chǎng)一定為零

第二部分

本部分共8題，共70分。

11.（3分）用圖11所示的多用電表正確測(cè)量了一個(gè)13。的電阻

后，需要再測(cè)量一個(gè)阻值約為2k。的電阻。在用紅、黑表

筆接觸該待測(cè)電阻兩端之前，必要的操作及其順序應(yīng)當(dāng)是

（填寫選項(xiàng)前的字母）。

A.將紅表筆和黑表筆接觸

B.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“x1k”位置

C.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“x100”位置

D.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使表針指向歐姆零點(diǎn)

圖11

高三年級(jí)（物理）第3頁(yè)（共8頁(yè)）

12.（12分）利用如圖12所示電路，測(cè)量一節(jié)干阻池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。要

求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，調(diào)節(jié)方便，除干電池、電流表（0~06A,內(nèi)阻約

0.125Q）,開關(guān)、導(dǎo)線外,可選用的實(shí)驗(yàn)器材還有：

A.電壓表（0~3V,內(nèi)阻約3kC）

B.電壓表（0~15V,內(nèi)阻約15kC）

C.滑動(dòng)變阻器（0~20C）

D.滑動(dòng)變阻器（0-500Q）

（1）實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器

應(yīng)選用O（選填相應(yīng)器材前的字母）

（2）某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)記錄的6組數(shù)據(jù)標(biāo)在圖13的

坐標(biāo)紙上。請(qǐng)你先根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出本

實(shí)驗(yàn)的U-/圖，再由該圖線計(jì)算出該干電

池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值E=V,內(nèi)電

阻的測(cè)量值r=Qo（結(jié)果均保

留小數(shù)點(diǎn)后兩位）

（3）在圖12中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值

發(fā)生變化時(shí)，電壓表示數(shù)。、電源總功率P

亦隨之改變，圖14中能正確反映P與。的

關(guān)系的是O圖13

圖14

（4）只考慮電表內(nèi)阻所引起的誤差，另一同學(xué)提出一種可以準(zhǔn)確測(cè)量干電池內(nèi)阻的想法：

①按如圖15甲連接電路。閉合開關(guān)部，先將

開關(guān)S?接在。、6中的某一端，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變

阻器衣的阻值。根據(jù)多組電壓表和電流表

的示數(shù)，作出U-/圖線，得到圖15乙中的

圖線1;

②保持開關(guān)閉合，再將開關(guān)S2接在另一端，15

重復(fù)①中操作，得到圖15乙中的圖線2?？芍獔D線2對(duì)應(yīng)于S?接在?（選填

或*”）端；

③已知圖線1在U軸和/軸的截距分別為q和小圖線2在U軸和/軸的截距分別為

5和/2。由此可知干電池內(nèi)阻的準(zhǔn)確值為。

\5qU「U]q+5

A.—B.—C.--D.■■■

AAkI1/|+4

高三年級(jí)（物理）第4頁(yè)（共8頁(yè)）

13.(8分)如圖16所示為某質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖?，F(xiàn)讓質(zhì)量為加、電荷量為外初速度為零的粒

子，經(jīng)加速電壓為U的加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器的平行金屬板之間有

相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為坊的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中均未畫出)。該粒子恰能沿直線通

過(guò)，并從平板S上的狹縫尸進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為為、方向垂直紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在

磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，最終打在照相底片上的4點(diǎn)。底片厚度可忽略不計(jì)，且與平板S重

合。空氣阻力、粒子所受的重力均忽略不計(jì)。求:

(1)帶電粒子進(jìn)入速度選擇器時(shí)的速率%;

(2)速度選擇器中勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E；

(3)照相底片上A點(diǎn)與狹縫P之間的距離L

14.(8分)如圖17所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，長(zhǎng)為心的絕緣細(xì)線一端懸于。點(diǎn)，另一端系

-質(zhì)量為〃7、電荷量為+4的小球(可視為點(diǎn)電荷)。將小球拉至與。點(diǎn)等高的4點(diǎn)，保持細(xì)線

繃緊并靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到與豎直方向夾角8=37。的尸點(diǎn)時(shí)速度變?yōu)榱?。已知e<>s37o=0.80、

sin37°=0.60,空氣阻力可忽略,重力加速度為g。求：

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小邑

(2)小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，電場(chǎng)力做的功W；

(3)小球通過(guò)最低點(diǎn)B時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力大小凡

E

-八一_

-5

圖17

高三年級(jí)(物理)第5頁(yè)(共8頁(yè))

15.（8分）回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，如圖18甲所示。兩D形盒分別在/端和尸端跟

高頻交流電源（圖中未畫出）相連，便在兩D形盒之間的狹縫中形成加速電場(chǎng)，使粒子每次

穿過(guò)狹縫時(shí)都被加速。兩D形盒放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為3的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于D形

盒底面，粒子源置于圓心。處，粒子源射出的帶電粒子質(zhì)量為加、電荷量為q,最大回旋半

徑為凡不計(jì)粒子在兩D形盒間加速電場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，不計(jì)粒子離開粒子源時(shí)的初速度.

忽略粒子所受重力以及粒子間相互作用。

（1）若A/、P之間所加電壓4仍隨時(shí)間/的變化如

圖18乙所示，每個(gè)周期內(nèi)U?和持續(xù)時(shí)間

相同，求:

a.粒子離開加速器時(shí)的最大動(dòng)能筑；

1）.粒子在加速器中的加速次數(shù)N。圖18

（2）若M、尸之間所加電壓4仍為ZX"振蕩器產(chǎn)生的高頻正弦型交變電壓，其中線圈的電感為

求ZC振蕩器中電容器的最大電容CmO（提示：ZC振蕩電路的振蕩周期7=2兀麻）

16.（9分）如圖19甲所示，間距為L(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的左端連

接一阻值為A的定值電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為及一根

質(zhì)量為，"、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、電阻為「的導(dǎo)體棒〃放在導(dǎo)軌上。導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌

垂直且接觸良好，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。

（1）若對(duì)導(dǎo)體棒〃施加一水平向右的恒力，使其以速度。向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求此力的大

小

（2）若對(duì)導(dǎo)體棒4施加一水平向右的拉力尸2,使其沿導(dǎo)軌做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。F2

的大小隨時(shí)間，變化的圖像為一條斜率為入k>0）的直線。求導(dǎo)體棒〃加速度的大小詼

（3）若對(duì)導(dǎo)體棒〃施加一水平向右的瞬時(shí)沖量，使其以速度歷開始運(yùn)動(dòng)，并最終停在導(dǎo)軌上。

a.求整個(gè)過(guò)程中，電路中產(chǎn)生的總熱量。；

b.在圖19乙中定性畫出導(dǎo)體棒cd兩端的電勢(shì)差Ucd隨位移x變化的圖像。

XXXCXXX

I

XXXXX

B

XTXXXXX

X左XXXX

甲

圖19

高三年級(jí)（物理）第6頁(yè)（共8頁(yè)）

17.（10分）在經(jīng)典物理理論中，氫原子的核外電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)電子運(yùn)動(dòng)方向

如圖2（）甲所示。已知電子質(zhì)量為陽(yáng)、環(huán)繞半徑為八靜電力常量為限元電荷為e。

（1）求電子繞核運(yùn)動(dòng)的角速度大小3和電子繞核運(yùn)動(dòng)形成的等效電流/；

圖20

（2）在圖20甲的情況下，分別施加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反、垂直于電子軌道平面的

勻強(qiáng)磁場(chǎng)8乙和5內(nèi)，如圖20乙、丙所示。施加磁場(chǎng)后，電子仍沿原方向做半徑為，?的勻

速圓周運(yùn)動(dòng)，但角速度的大小分別變?yōu)楸睾蛠啞?/p>

a.根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律、洛倫茲力相關(guān)知識(shí)，分析并判斷劭與。，g與0的大小關(guān)系；

b.①圖20乙和丙中，設(shè)電子繞核運(yùn)動(dòng)所形成的等效電流分別為/.和A,請(qǐng)?zhí)顚懕?（選

填“增大”“減小”或“不變”）。

表1

/,相比于（1）中的/相比于（1）中的/

②等效電流亦會(huì)在軌道內(nèi)激發(fā)磁場(chǎng)。圖20乙、丙中，由于等效電流的變化，其在軌

道內(nèi)激發(fā)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)于圖20甲分別變化了△當(dāng)和A5,,請(qǐng)?zhí)顚懕?

（選填“相同”“相反”或“無(wú)法確定”）。

表2

△名與8乙的方向A—2與8丙的方向

高三年級(jí)（物理）第7頁(yè)（共8頁(yè)）

18.（12分）金屬導(dǎo)體中自由電子在電磁場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，在定向移動(dòng)過(guò)程中所受金屬

離子（即金屬原子失去自由電子后的剩余部分）的阻力，其方向與自由電子定向移動(dòng)的速度

方向相反，大小正比于自由電子定向移動(dòng)的速率，比例系數(shù)為幾已知某種金屬材料單位體

積內(nèi)的自由電子數(shù)為，?，元電荷為e,忽略電子所受重力及其之間的相互作用，不計(jì)電子熱運(yùn)

動(dòng)的影響，自由電子的定向移動(dòng)可視為勻速直線運(yùn)動(dòng)。

（1）如圖21所示，一段長(zhǎng)為乙、橫截面積為S的該金屬導(dǎo)體，當(dāng)其兩端電壓為U時(shí)，求：

a.該金屬導(dǎo)體內(nèi)，電子定向移動(dòng)的速率。；

h.該金屬導(dǎo)體的電阻率〃（提示：電流/與電子定向移動(dòng)速率。的關(guān)系為/=〃e%）。

圖21

（2）圖22甲為用上述金屬材料制成的內(nèi)半徑為八高為"的固定薄壁圓筒，筒壁厚度為

遠(yuǎn)小于r）o圖22乙為圓筒的俯視圖。圖22丙為一小段筒壁的放大圖。圓筒所在空間中有

磁感應(yīng)強(qiáng)度為8、方向平行于圓筒軸線且范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在筒的內(nèi)、外壁之間加

上電壓，使得整個(gè)內(nèi)壁電勢(shì)均為。內(nèi)，整個(gè)外壁電勢(shì)均為9外，且“內(nèi)>9外（°內(nèi)、°外均未

知），從而在內(nèi)、外壁之間形成電場(chǎng)（電場(chǎng)強(qiáng)度的大小處處相同，方向沿半徑方向），使得

金屬中的自由電子以恒定速率%沿圖22丙中的虛線定向移動(dòng)。

a.在圖22丙中畫出電子受力的示意圖，并標(biāo)出磁場(chǎng)的方向；

1）.求內(nèi)、外壁之間的電勢(shì)差0內(nèi)一夕外;

<?,求薄壁圓筒的熱功率尸。

圖22

高三年級(jí)（物理）第8頁(yè)（共8頁(yè)）

海淀區(qū)2022—2023學(xué)年第一學(xué)期期末練習(xí)參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

高三物理2023.01

第一部分共10題，每題3分，共30分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的題只有一個(gè)選項(xiàng)是

符合題意的，有的題有多個(gè)選項(xiàng)是符合題意的。全部選對(duì)的得3分，選不全的得2分，有選

錯(cuò)或不答的得0分。

題號(hào)12345678910

答案ACBDABDABCBCADACDACBAD

第二部分共8題，共70分。

II.CAD

12.(1)A；C；

(2)作圖如答圖1所示；

1.50(1.49~1.51)；0.83(0.81—0.85)；

(3)B

(4)②6：③B；

13.(1)根據(jù)動(dòng)能定理，有

qU=-mv；

可解得

3產(chǎn)

Vm

(2)帶電粒子在速度選擇其中，水平方向受力平衡，因此有

qE=qv（）B、

可解得

E=BIV0=BI招亙

Vm

(3)帶電粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有

牝.=吟

再代入(1)中的如，可得

R__1l2tnU

一欣一瓦

根據(jù)幾何關(guān)系，可得

14.(1)由小球運(yùn)動(dòng)情況可知，小球所帶電荷為正電，因此其所受電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)線方向。

小球從4點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理，有

高三年級(jí)(物理評(píng)分標(biāo)準(zhǔn))第1頁(yè)(共5頁(yè))

mgLcos0-qEL(1+sin。)=0-0

可得

F_nigcos0_mg

q(l+sin。)2q

(2)小球從4點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到8點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，有

W=-qEL=--gmgL

(3)設(shè)小球通過(guò)最低點(diǎn)B時(shí)的速度大小為內(nèi)。在小球從4點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的過(guò)程中，

根據(jù)動(dòng)能定理，有

12

mgL-qEL=-mv"B-0

在最低點(diǎn)8,沿豎直方向，小球受豎直向下的重力加g,豎直向上的拉力尸，根據(jù)牛頓運(yùn)

動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，有

mv\

Fr-mg=—^

聯(lián)立以上兩式，可得

F=2mg

15.(1)a.當(dāng)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為最大回旋半徑R時(shí)，其速度取得最大值Vm,因

此其動(dòng)能也最大。根據(jù)洛倫茲力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)等規(guī)律，有

可得最大動(dòng)能

b.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能保持不變。當(dāng)粒子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子每

通過(guò)1次加速電場(chǎng)，就會(huì)被加速1次，從而獲得能量1為，根據(jù)能量守恒，有

N-qU0=Ek

可得

qU02mUQ

(2)設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)周期為當(dāng)粒子的速率為。、回旋半

徑為，?時(shí)，根據(jù)洛倫茲力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)等規(guī)律，有

可解得

高三年級(jí)(物理評(píng)分標(biāo)準(zhǔn))第2頁(yè)(共5頁(yè))

2兀r27m

Ti=~=~w

若用乙C振蕩器實(shí)現(xiàn)同步加速，八可以是AC振蕩電路的周期的“倍，〃為大于0的正

整數(shù)，因此當(dāng)"=1、即LC振蕩電路的振蕩周期取得最大值7時(shí)，有T=71,此時(shí)LC振蕩

器中電容器的電容最大，即

解得

16.(1)當(dāng)導(dǎo)體棒cd速度為。時(shí)，它切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv

根據(jù)閉合電路歐姆定律，可求得回路中的感應(yīng)電流八冷二黑

根據(jù)安培力公式，可得

B2I}V

F.=BIL=-------

AR+r

又因?yàn)閷?dǎo)體棒cd處于平衡態(tài)，所以導(dǎo)體棒所受拉力

廣廣B小

6=&=萬(wàn)一

R+r

(2)導(dǎo)體棒〃做加速度為“的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式

v=at

再利用（1）中安培力的表達(dá)式貝=卷臺(tái)，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有

F,---------1=tna

2R+r

即

F,="組+機(jī)a

2R+r

即B是'的一次函數(shù)。由題中信息.可知，‘=震’可以解得

Cl=z

B2I3

(3)a.根據(jù)能量守恒定律，導(dǎo)體棒）從開始運(yùn)動(dòng)到最終停下來(lái)

的過(guò)程中，其動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即

Q=-fnvl

b.導(dǎo)體棒cd兩端的電勢(shì)差a”與位移X是線性關(guān)系，其圖像如答圖2所示。

高三年級(jí)（物理評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）第3頁(yè)（共5頁(yè)）

17.電子所受原子核的庫(kù)侖力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力

,e22

k——=mci）~r

r

解得

ke2

3=5

根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)中周期7與角速度3的關(guān)系

7

①

和電流的定義，可得

1bqe_e

ArT2Ttico

（2）a.施加磁場(chǎng)前，庫(kù)侖力以提供電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即心=加蘇,.。

施加磁場(chǎng)Bz后，洛倫茲力F與庫(kù)侖力。方向相同，它們的合力提供電子做

勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力：O+F=gpma）［r>maTr,因此助>。。

施加磁場(chǎng)5丙后，洛倫茲力F與庫(kù)侖力。方向相反，它們的合力提供電子做

勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力：F^-F=maqr,g|Jma^r<marr,因此02V0。

b.由（1）可知/=f。，即等效電流/與角速度o成正比。設(shè)加磁場(chǎng)前，電

子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流/在軌道內(nèi)所激發(fā)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直軌道

平面向外。

圖20乙所示情境中，由于角速度劭>仍因此其等效電流八>/,等效電流人

在軌道內(nèi)所激發(fā)的磁場(chǎng)方向不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽y,因此△5=B一8,其方向

與磁場(chǎng)8乙方向相反。

圖20丙所示情境中，由于角速度因此其等效電流/2</,等效電流/2

在軌道內(nèi)所激發(fā)的磁場(chǎng)方向不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?