海淀区高三物理期末试题及答案

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 2015.1 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D AB BD AC D C BC AD C D 二、本题共 2 小题，共 15 分。 11．（6 分）（1）①○5 ③④（2 分）；（2）130（2 分）；（3）偏小（2 分） 12．（9 分）（1）B；F（2 分）（2）如答图 1 所示（3 分）； （3）5.0（2 分）说明：5 同样得分；（4）甲、丙（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，不一定都是惟一正确的。对于那 些 与 此解答不同的正确解答，同样得分。 13．（8 分） （1）小球受重力 mg、电场力 F 和拉力 T，其静止时受力如 答图 2 所示。 根据共点力平衡条件有： F = mgtan37=0.75N （2 分） （2）设小球到达最低点时的速度为 v，小球从水平位置运动到最 低 点 的 过 程中，根据动能定理有：mgl–Fl= 2 1 mv2 （2 分） 解得：v= )37tan1(2 gl = 1.0m/s（1 分） （3）设小球通过最低点 C 时细线对小球的拉力大小为 T′。 根据牛顿第二定律有： T′－mg= l vm 2 （2 分） 解得：T′=1.5N（1 分） 14．（8 分） （1）设磁感应强度为 B1。根据安培定则可知安培力沿导轨平面 向上，金 属杆 ab 受力如答图 3。 根据平衡条件对金属杆 ab 有： sin1 mgILB  （1 分） 解得： IL mgB sin 1  （1 分） A R V E S 答图 1 θ mg 答图 3 N F 37 mg 答图 2 T F （2）金属杆 ab 对导轨压力为零，则金属杆 ab 只受重力和安培力。 根据平衡条件对金属杆 ab 有： mgILB 2 （1 分） 解得： IL mgB 2 （1 分） 根据安培定则可知磁场方向垂直金属杆 ab 水平向右。（1 分） （3）根据安培定则可知安培力沿导轨平面向上，当金属杆 ab 受到 的静 摩擦力沿斜面向下，且为最大值时，磁感应强度值达到最大，设为 B3。 金属 杆 ab 受力如答图 4。（1 分） 根据平衡条件对金属杆 ab 有： 3 sin cosB IL mg mg    （1 分） 解得： 3 sin cosmg mgB IL    （1 分） 15．（9 分） （1）线圈产生感应电动势的最大值 Em=nBωab×bc（1 分） 解得：Em= 150V（1 分） 感应电动势随时间变化的表达式 e=Emsinωt=150sin300t（V）（或 150sin100πt）（1 分） （2）线圈中感应电动势的有效值 275 2 m  EE V（或 106V）（1 分） 电流的有效值 2152.08.4 275  rR EI A 交流发电机的输出功率即为电阻 R 的热功率 P=I2R=2.16×103W（2 分） （3）根据法拉第电磁感应定律有： t SBntnE     （1 分） trR SnB rR EI   )( 根据欧姆定律有 ： （1 分） 解得： C10.0 tIq （1 分） 16．（10 分） （1）设电子经过加速电场加速后速度大小为 v。 电子在电场、磁场共存的 P 和 P'区域内做匀速直线运动，因此有： d UeevB  （2 分） 解得： Bd Uv  （1 分） （2）对于电子经过加速电场过程，根据动能定理有 2 0 2 1 mveU  （2 分） 解得： 0 22 2 2 UdB U m e  （1 分） （3）设电子在 P 和 P'区域内只有偏转电场时，运动的加速度为 a，时间为 t，离开偏转电场时 的侧移量为 y，偏转的角度为θ。根据运动学公式有： 2 2 1 aty  （1 分） θ mg 答图 4 N F f 根据牛顿第二定律有： md eUa  （1 分） 电子在 P 和 P′区域内运动时间： v Lt 1 联立解得： mU dBeL mdv eULy 22 22 1 2 2 1  （1 分） 由于 2 11 2 2tan LL h L y v v x y   ，所以 hLL Ly 21 1 2 联立解得： dBLLL Uh m e 2 121 )2( 2  （1 分） 17．（10 分） （1）设经过电子枪加速电场加速后，电子的速度大小为 v。 根据动能定理有： 21 2eU mv （2 分） 解得： 2eUv m  （1 分） （2）设电子在磁场中做圆运动的半径为 R ，运动轨迹如答图 5 所示。 根据几何关系有： tan 2 r R   （1 分） 洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有： 2mvevB R  （1 分） 由题知 0B NI 解得： 0 6 3 meUI r eN （1 分） （3）设线圈中电流为 0.5I0 时，偏转角为 1 ，此时电子在屏幕上落点距 M 点最远。 此时磁感应强度 1 00.5 2 BB NI  ， 轨迹圆半径 1 1 2 2 3mvR R reB    （1 分） 1 1 1 3tan 2 62 3 r R     （1 分） 电子在屏幕上落点距 M 点最远距离 LLy 11 34tan 1   （1 分） v v r B O θ 答图 5 O1 R 亮线长度 8 32 11Y y L  （1 分） 18．（10 分） （1） 金属棒 cd 做匀速直线运动，受平衡力 F=F 安=BIL 在t 时间内，外力 F 对金属棒 cd 做功 W=Fvt = F 安 vt=BILvt= tR vLB  3 222 （1 分） 金属棒 cd 的感应电动势 E=BLv 电路获得的电能 E 电=Eq=EIt=BILvt = tR vLB  3 222 即 F 对金属棒 cd 所做的功等于电路获得的电能 E 电（1 分） （2） ①撤去 F′时，cd 棒的速度大小为 v1=at0（1 分） 当 ab、cd 的速度相等时，回路中的电流为零，两棒开始做匀速直线运动。 因为 ab、cd 棒受到的安培力等大反向，所以系统的动量守恒。 设它们达到相同的速度为 v2，则：mv1=2mv2（1 分） 根据能量守恒定律，回路中产生的焦耳热总量为：Q= 2 2 2 1 22 1 2 1 mvmv  （2 分） 金属棒 ab 产生的焦耳热：Q1= Q3 2 = 2 0 2 6 1 tma （1 分） ②解法 1： 设从撤去 F′到 ab、cd 棒的刚好达到相同速度的过程中的某时刻，ab、cd 的速度差为∆v，则此 时回路中产生的感应电动势 Ei= t xBL t    =BL∆v 此时回路中的感应电流 Ii= R vBL R E 3  总 （1 分） 此时 ab 棒所受安培力 Fi=BIiL= R vLB 3 22  对 ab 棒根据动量定理有：Fi∆t=m∆v2 对从撤去 F′到 ab、cd 棒刚好达到相同速度的过程求和 则有：   n i itR vLB 1 22 3 =mv2，即 xR LBtvR LB n i i   33 22 1 22 =mv2（1 分） 又因 v2=v1/2=at0/2 所以解得最大距离改变量x= 22 0 2 3 LB Rmat （1 分） 解法 2： 对 ab 棒由动量定理得    n i ii tLBI 1 =mv'（1 分） 解得 q= BL mv' = BL mat 2 0 设两金属棒间的距离改变了x，由法拉第电磁感应定律 平均感应电动势 t xBLE   回路的平均电流为 tR xBLI   3 （1 分） 通过金属棒的电荷量 q= tI = R xBL 3  = BL mat 2 0 解得：x= 22 0 2 3 LB Rmat （1 分）