考試時(shí)間: 75 分鐘 分值: 100分
命題人：李泓 審題人：關(guān)文穎
一、選擇題(1-7題為單選題，每題4分，8-10為多選題，每題6分，選不全3分，選錯(cuò)0分，共46分)
1. 以下圖中磁場(chǎng)和相關(guān)的磁感線，錯(cuò)誤的是( )
2.如圖所示是三根平行通電直導(dǎo)線的截面圖，A、C的電流強(qiáng)度大小均為I, B的電流強(qiáng)度大小為2I, 且OA=OB=OC=L。已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流成正比、與該點(diǎn)到通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離成反比，即 B=kIr,則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為( )
A.5klL B.5klL C.2klL D.22klL
3. 如圖所示，放置在水平面上的條形磁鐵上方，以O(shè)點(diǎn)所在豎直線為軸可以水平自由旋轉(zhuǎn)的輕彈簧懸掛了一直導(dǎo)線，某一時(shí)刻給該導(dǎo)線通以由a向b方向的電流。磁鐵始終保持靜止，下列說法正確的是( )
A. a端向里轉(zhuǎn)動(dòng)，b向外轉(zhuǎn)動(dòng)
B. 當(dāng)導(dǎo)體棒最終達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，條形磁鐵受到地面的支持力不變
C. 當(dāng)導(dǎo)體棒最終達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，彈簧的彈力變大
D. 當(dāng)導(dǎo)體棒最終達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，彈簧可能被壓縮
4. 如圖所示，空間內(nèi)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向水平向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B，一電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球，在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)沿直線運(yùn)動(dòng)，該直線與電場(chǎng)方向夾角為45°，a、b為直線上的兩點(diǎn)。重力加速度為g，則小球運(yùn)動(dòng)速度大小及方向分別為( )
A.2mgqB, a 向 b運(yùn)動(dòng) B.2mgqB,b向a運(yùn)動(dòng)
C.mgqB, a向b運(yùn)動(dòng) D.mgqB, b向a運(yùn)動(dòng)5. 如圖是無錫靈山舉行撞杠撞鐘跨年儀式，聆聽重達(dá)12.8噸的祥符禪鐘雄厚悠揚(yáng)之鳴，企盼在新的一年里吉祥如意、萬事順?biāo)?。某次撞擊前撞杠的速度?m/s，撞擊后撞杠反彈，且速度大小變?yōu)?m/s。已知撞杠撞鐘的時(shí)間為0.2s，撞杠的質(zhì)量為100kg。則撞杠對(duì)鐘撞擊力大小為( )
A. 800N B. 1000N C. 1500N D. 4000N
6. 關(guān)于洛倫茲力的應(yīng)用，下列說法正確的是 ( )
A. 圖a速度選擇器中篩選出的粒子沿著 PQ 做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B. 圖b回旋加速器接入的工作電源是直流電
C. 圖c是質(zhì)譜儀的主要原理圖，其中 1H12H、13H在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑最大的是 13H
D. 圖d是磁流體發(fā)電機(jī)，將一束等離子體噴入磁場(chǎng)，A、B兩板間會(huì)產(chǎn)生電壓，且A 板電勢(shì)高
7. 控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)生活、儀器電器等方面有廣泛的應(yīng)用。如圖所示，直線BC左上方和y軸之間區(qū)域(包含邊界線)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， AC=6+43m,∠ACB= 30°。一帶正電的粒子質(zhì)量為m、電荷量為q (q>0)，若其從B點(diǎn)沿BA方向進(jìn)入磁場(chǎng)，沿與y軸的負(fù)半軸成角30°的方向從y軸離開磁場(chǎng)，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B=m2+3q,忽略粒子的重力。則( )
A.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑為 22+3m
B.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 2+3πs
C.若粒子從B 點(diǎn)沿 BA方向進(jìn)入磁場(chǎng)，速度大小為2m/s，則粒子剛好不從y軸射出
D.若該粒子從AB之間某點(diǎn)沿 BA方向發(fā)射，為使粒子約束在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，粒子的速度不超過 23-1m/s
8. 雜技演員做高空表演時(shí)，為了安全，常在下面掛起一張很大的網(wǎng)，當(dāng)演員失誤從高處掉下落在網(wǎng)上時(shí)，與落在相同高度的地面上相比較，下列說法正確的是( )
A. 演員落在網(wǎng)上時(shí)和落在地面上時(shí)的動(dòng)量相同
B. 演員從落在網(wǎng)上到最低點(diǎn)的過程中動(dòng)量變化較小
C. 演員從開始下落到落在網(wǎng)上最低點(diǎn)的過程中重力的沖量較大
D. 演員從落在網(wǎng)上到最低點(diǎn)的過程中受到網(wǎng)的平均作用力較小9. 如圖所示，有一個(gè)邊長(zhǎng)為l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 abcd, e是 ab的中點(diǎn), f 是 ac的中點(diǎn), 如果在c點(diǎn)沿對(duì)角線方向以一定的速度v射入一比荷為k的帶電粒子(不計(jì)重力)，且該粒子恰好能從f點(diǎn)射出。則下列說法正確的是 ( )
A. 粒子射入磁場(chǎng)的速度大小 v=Bl2k
B. 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 π2kB
C. 若只減小粒子入射速度大小，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變
D. 若粒子入射速度大小變?yōu)?v，則粒子恰好從a點(diǎn)射出
10. 如圖所示，a、b兩個(gè)質(zhì)量均為m的長(zhǎng)方體物塊疊放在足夠大的粗糙水平地面上，物塊a帶負(fù)電，物塊b不帶電且為絕緣體，地面上方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)用一水平恒力F拉物塊b，使a、b一起由靜止開始向左加速，若各個(gè)接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ相同，則( )
A. a、b在無相對(duì)滑動(dòng)的加速過程中，物塊a、b間的摩擦力逐漸減小
B. a、b在無相對(duì)滑動(dòng)的加速過程中，物塊a、b間的摩擦力逐漸增大
C. 當(dāng)a、b剛好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，物塊的速度為 4μmg-F3μqB
D. 當(dāng)a、b剛好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，物塊的速度為 4μmg-F2μqB
二、實(shí)驗(yàn)題(每空2分，共14分)
11.某實(shí)驗(yàn)小組要用內(nèi)阻約為5kΩ的電壓表和內(nèi)阻約為2Ω電流表測(cè)量一個(gè)電阻的阻值(約為25Ω)。
(1)為了盡量提高測(cè)量精度，應(yīng)該選擇的測(cè)量電路是下圖中的 (選填“甲”或“乙”)。
(2)若用上述電路測(cè)量出多組 U、I值，選用某組數(shù)據(jù)用 Rx=UI算出電阻值，則計(jì)算值與真實(shí)值相比 (填“偏小”“相等”或“偏大”)。引起上述誤差的原因是 。
A. 電壓表分流 B. 電壓表分壓 C. 電流表分流 D. 電流表分壓
12.某同學(xué)做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示，O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的豎直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓質(zhì)量為m?的入射小球A多次從斜軌上同一位置由靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置，然后把質(zhì)量為m?的被碰小球B靜置于軌道末端，再將小球A從斜軌上(特定位置)由靜止釋放，與小球B相碰，并且多次重復(fù)，實(shí)驗(yàn)得到小球A、B落點(diǎn)的平均位置，M、P、N表示實(shí)驗(yàn)中相應(yīng)落點(diǎn)的位置。
(1)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的說法，正確的是 。
A. A、B兩球必須大小相同
B. 在本實(shí)驗(yàn)中，斜槽末端必須水平
C. 本實(shí)驗(yàn)斜槽必須光滑(2)小球B未放置的情況下,小球A的落點(diǎn)為 (填“M”“P”或“N”)為使小球A與小球B相碰后不反彈，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使 m? m?(填“大于”或“小于”)。
(3)M、P、N三點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為 x?,x?,x?,在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，驗(yàn)證碰撞過程中動(dòng)量守恒的關(guān)系式為 m1m2= (用x?,x?,x?表示)。
三、解答題(13題8分, 14題10分, 15題22分, 共40分)
13.《三國演義》中有一個(gè)“草船借箭”的故事。假設(shè)草船的質(zhì)量為m?，一支箭的質(zhì)量為m，草船以速度 v?向敵方行駛時(shí)，敵方士兵箭雨齊發(fā)，假設(shè)n支箭同時(shí)射中草船(假設(shè)箭的速度均相同，方向與v?反向，不計(jì)水的阻力和船的動(dòng)力)，求：
(i)若想讓船剛好停下，則箭的速度v的大小
(2)若箭以(1)中速度的2倍射出，則船的最終速度 v?的大小
14. MN、PQ為水平放置、間距為1m的平行導(dǎo)軌，左端接有如圖所示的電路。電源的電動(dòng)勢(shì)為10V，內(nèi)阻為0.5Ω。將導(dǎo)體棒 ab靜置于導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T，方向與導(dǎo)體棒垂直且與兩水平導(dǎo)軌所在平面的夾角θ=53°，勻質(zhì)導(dǎo)體棒質(zhì)量為0.52kg，阻值為8Ω。閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒恰好未滑動(dòng)。已知導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，且不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，g取 10m/s2,cs53°=0.6,sin53°=0.8。
(1)求導(dǎo)體棒受到的安培力的大小
(2)求通過導(dǎo)體棒的電流大小
(3)求此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻?
15.受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)的裝置中溫度極高，因而帶電粒子沒有通常意義上的容器可裝，而是由磁場(chǎng)將帶電粒子束縛在某個(gè)區(qū)域內(nèi)?，F(xiàn)有一個(gè)環(huán)形區(qū)域，其截面內(nèi)圓半徑 R1=3m,外圓半徑 R?=3m,區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小. B=1.0T,，被束縛的帶正電粒子的比荷 qm=4.0×107C/kg,中空區(qū)域中的帶電粒子由內(nèi)、外圓的圓心O點(diǎn)以不同的初速度射入磁場(chǎng)，不計(jì)帶電粒子的重力和它們之間的相互作用，且不考慮相對(duì)論效應(yīng)。求：
(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期和帶電粒子不能穿越磁場(chǎng)外邊界的最大速度
(2) 若中空區(qū)域中的帶電粒子以不穿出外邊界的最大速度v?從O點(diǎn)沿圓環(huán)半徑方向射入磁場(chǎng)，則帶電粒子第一次以相同速度回到O點(diǎn)所需要的時(shí)間(最終結(jié)果保留2位小數(shù))
(3) 為了使束縛效果最好，在半徑為 R?的圓內(nèi)也加上磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B'=2B,方向相同。則粒子不能射出半徑為 R?的圓形區(qū)域的最大速度

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