考试时间：2014年11月6日　下午：3:00－5:00　　试卷满分110分

一、本题共12小题；每小题4分，共48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．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。关于物理学发展过程中的认识，下列说法不正确的是(　　　)

A．安培为解释磁现象提出了“物质微粒内部存在着一种环形电流—分子电流”的观点

B．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

C.法拉第发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系

D．纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律

2．如图分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和电磁轨道炮示意图，其中不是“因电而动”（即在安培力作用下运动）的有(　　　)

3．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述中正确的是(　　　)

A．线框有两条边所受的安培力方向相同

B．线框有两条边所受的安培力大小相同

C．线框所受安培力的合力朝左

D．线框所受安培力的合力朝右

4．回旋加速器是获得高能带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源的两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，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．若要增大带电粒子从D形盒中射出时的动能，可采用的方法是(　　　)

A．增大电场的加速电压

B．增大磁场的磁感应强度

C．增大狭缝的距离

D．增大D形金属盒的半径

5．如图所示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的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为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下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述中正确的是(　　　)

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外

C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小

6．物体导电是由其中的自由电荷定向移动引起的，这些可以移动的自由电荷又叫载流子。金属导体的载流子是自由电子，现代广泛应用的半导体材料分为两大类：一类是N型半导体，它的载流子为电子；另一类是P型半导体，它的载流子为“空穴”，相当于带正电的粒子，如果把某种材料制成的长方体放在匀强磁场中，磁场方向如图所示，且与前后侧面垂直，长方体中通有方向水平向右的电流，设长方体的上下表面M、N的电势分别为φM和φN，则下列判断中正确的是（ 　 ）

A．如果是P型半导体，有φM>φN

B．如果是N型半导体，有φM<φN

C．如果是P型半导体，有φM<φN

D．如果是金属导体，有φM<φN

7．如图所示重现了当初法拉第的一个实验：AB为铁芯，在铁芯上绕制n匝导线，在铁芯左右两边分别放置着条形磁铁，其中涂黑的部分表示磁铁的N极，另一端为磁铁的S极。（其中铁芯被磁化后可等效为左端为S极，右端为N极的条形磁铁，铁芯内部的磁场强弱与铁芯和磁铁的距离有关，磁铁靠近时铁芯内部磁场增强），下列说法正确的是（　　　）

A．右边磁铁S极断开时，有感应电流从b至a通过电流计

B．右边磁铁S极断开时，有感应电流从a至b通过电流计

C．左边磁铁N极断开时，有感应电流从a至b通过电流计

D．左边磁铁N极断开时，有感应电流从b至a通过电流计

8.如图所示为多用电表的内部结构图，则下列说法正确的是（ 　 ）

A．A端为红表笔，B端为黑表笔

B．1、2档为电流档，且1档的量程较小

C．选用“×100”倍率的电阻档测量，发现多用表指针偏转过大，则应用换成 “×1k” 档或更高倍率的档，并且要注意重新调零

D．5、6档为电压档，且6档的量程较大

9．已知通电直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流大小成正比，奥斯特在演示电流的磁效应实验时，具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一长直导线，当该导线中通有电流时，小磁针将发生偏转，若导线通以电流
时，小磁针偏转了30°角，若导线通以电流
时，小磁针偏转了45°角，则电流
与
的关系为（ ）

A．
B．
C．
D．

10．如图所示，在MN、PQ间同时存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面水平向外，电场在图中没有标出。一带电小球从a点射入场区，并在竖直面内沿直线运动至b点，则小球（ 　 ）

A．一定带正电

B．受到电场力的方向一定水平向右

C．从a到b过程，克服电场力做功

D．从a到b过程中可能做匀加速运动

11．长为 L 的正方形线框abcd电阻为 R ，以速度V匀速进入边长为L的正方形区域，该区域中磁场方向如图所示，磁感应强度大小均为 B ，则线框进入过程中（ 　 ）

A．线框中产生的感应电流方向不变

B．线框刚进入磁场瞬间ab两点间电势差

C．线框进入L/2时所受安培力为

D．线框进入L/2过程中流过线框的电量为

12．如图所示是圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。一质量为m电荷量为q(q>0)的粒子从M点沿与直径MN成450角的方向以速度v射入磁场区域。已知粒子射出磁场时与射入磁场时运动方向间的夹角为1350，P是圆周上某点。 不计粒子重力，则（　　　）

A．粒子做圆周运动的轨道半径为

B．磁场区域的半径为

C．粒子在磁场中运动的时间为

D．若粒子以同样的速度从P点入射，则从磁场射出的位置必定与从M点入射时从磁场射出的位置相同

二、实验题 ,本题共2小题，共14分，把答案填在题中的横线上或按题目的要求作答.

13、（4分）如图所示，螺旋测微器的为____________mm；游标卡尺的示数为___________cm。

14、（10分）在“描述小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡标有“3.8V、1.14W”字样；电压表V量程0－5V，内阻为5kΩ；直流电源E的电动势4.5V，内阻不计；开关S及导线若干；其他供选用的器材还有：电流表A1量程0－250mA，内阻约为2Ω；电流表A2量程0－500mA，内阻约为1Ω；滑动变阻器R1的阻值0－10Ω；滑动变阻器R2的阻值0－2 kΩ。为了使调节方便，测量的准确度高：

（1）实验中应选用电流表_______________，滑动变阻器_____________。

（2）在方框内画出实验电路图。

（3）在这个实验的系统误差是由_________________________引起的，小灯泡额定电压下电阻__________较低电压下（0－1.5V）的电阻值（填“大于”、“等于”或“小于”）。

（4）由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如甲图所示，将本实验用的小灯泡接入乙图所示的电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1＝20Ω。电流表的示数为0.45A，此时小灯泡消耗的实际功率为_________W,R2=___________Ω（不计电流表的内阻造成的影响，上述计算结果均保留两位有效数字）。

三、计算题．(本大题有5个小题，共48分．解答应有必要的文字说明、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，答案中必须写出数值和单位。)

15．（8分）如图所示，质量为m的直导体杆ab水平放置在倾角为θ、间距为l的光滑平行导轨上，导体杆中通有图示方向的电流，电流强度为I，现在空间加上匀强磁场使导体杆ab静止在导轨上．问：

（1）若磁场方向竖直向上，求磁感应强度的大小；

（2）若要求磁感应强度最小，求磁感应强度的大小和方向．

16. （8分）如图所示，在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ，足够长的光滑绝缘斜面，磁感强度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上。有一质量为m,带电量为+q的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，若电场突然反向且电场强度增大为原来的两倍，求：

（1）小球能在斜面上滑行多远？

（2）小球在斜面上滑行的时间是多少？

17．（10分）轻质细线吊着一质量为m=0.32kg，边长为L=0.8m、匝数n=10、总电阻为r=1Ω的正方形线圈。边长为
的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t=0开始经t0时间细线开始松驰，g=10m/s2。求：

（1）在前t0时间内线圈中产生的电动势；

（2）在前t0时间内线圈的电功率；

（3）求t0的值。

18．（10分）如图所示，上、下边界均水平的区域宽为L=0.1m，内有磁感应强度大小为B=10T，方向水平向内的匀强磁场。一边长也为L，质量为m=0.1kg，电阻为R=1Ω的匀质正方形线框，通过滑轮装置与另一质量为M=0.14kg的物体连接。线框从磁场下方h处静止释放，当线框cd边进入磁场一段时间后（cd边仍在磁场中），开始匀速运动经过磁场区域。从线框进入磁场到其恰达到匀速时，流过线框横截面的电荷量q=0.04C，线框中产生的热量Q=0.032J。已知线框上升途中线框平面始终与磁场方向垂直，ab边始终与边界平行，不计运动过程中受到的空气阻力，g=10m/s2。求：

（1）线框匀速运动时的速度v；

（2）线框匀速运动的时间t；

（3）线框释放处cd边距离磁场下边界的高度h。

19．(12分)如图所示，在以坐标原点O为圆心，半径为R的半圆形区域内，有一磁场方向垂直于xOy坐标平面、磁感应强度为B的匀强磁场。一带正电的粒子（不计重力）以速度为v0从原点O沿x轴正向进入磁场，带电粒子恰好不能飞出磁场。求：

（1）磁场的方向和粒子的比荷。

（2）若将上述粒子的入射点上移至y轴上的A点，将粒子仍以速度v0平行x轴正向射入磁场，若要粒子射出磁场区域后不能通过y轴，则OA的距离至少为多少？

（3）若将上述粒子的入射点上移至y轴上的M点，仍将粒子以速度v0平行x轴正向射入磁场，已知带电粒子通过了磁场边界上的P点，且P点的x值为+
，后来粒子轨迹与y轴交于N点，则粒子自M至N运动的时间为多少？

二、实验题（共14分）

13、 (4分)4.700mm；10.015cm（每空2分）

14、（10分）

(1 ) A2 （1分） ， R1（1分）。

(2 ) 见右图(分压式1分，外接1分)。（2分）

(3 ) 电压表分流（1分）， 大于 （1分）

(4 ) 0.14 ~0.16W （2分）， R2= 33~35 Ω （2分）。

三、计算题(共48分)

15、(8分)解析：（1）当磁场方向竖直向上时，导体杆受力如图甲所示．

导体杆受到的安培力
（2分）

根据平衡条件可得：

则
（2分）

（2）导体杆受到重力、安培力、支持力作用处于平衡状态，则

这三个力构成封闭矢量三角形．如图乙所示．当安培力与支持力

垂直时，安培力最小，对应的磁感应强度也最小．此时磁场方向

垂直于导轨向上． （2分）

由图可得：
，则
（2分）

16、(8分)解：（1）小球对斜面的正压力恰好为零时：qE=mg…………1分

迅速将电场方向反向后，对小球受力分析可得：

N+qvB=(mg+qE)cosθ…………1分

(mg+qE)sinθ=ma…………1分

得 a=3gsinθ

随v增大，斜面的支持力N减小，当N=0时，小球离开斜面，此时速度

…………1分

由
可得：小球在斜面上滑行的距离
…………1分

(2)由
可得：
…………3分

17、(10分)解析：（1）由法拉第电磁感应定律得：
①…………3分

（2）
②……………………………1分

③…………………1分解①②③得：
…………1分

（3）分析线圈受力可知，当细线松弛时有：
④……………2分

由图像知：
⑤…………………1分

解②④⑤得：
…………………………1分

，
……1分

由电流定义得
………1分

得x=0.04m …1分

线框一直匀速到ab边离开磁场

………1分

（3）对线框与物体组成的系统由能量守恒定律

…2分

解得h=0.088m …………1分

18、(12分)解析：（1）由左手定则可知：匀强磁场的磁感应强度的方向垂直于纸面向里，设粒子在磁场区域做匀速圆周运动的半径为r由题意有：
①………1分

②……………………1分

解①②得：
③……………………1分

（2）若要粒子射出磁场区域后不能通过y轴，则在磁场区域粒子最多运动四分之一周期。则由图乙有：
，
④……………………1分

则
⑤……………………1分

解④⑤得：
……………………1分

（3）设粒子在磁场区域做匀速圆周运动的圆心为
，过P作y轴垂线得垂足为Q由图丙有：

，
⑥……………………1分

设粒子在磁场区域做匀速圆周运动的周期和运动时间分别为T，
则

⑦……………………1分

⑧……………………1分

设粒子出磁场后从P至N做匀速运动时间为
则