2013.1
物 理
本試卷共8頁，100分。考試時長90分鐘。考生務(wù)必將答案答在答題紙上，在試卷上作答無效�？荚嚱Y(jié)束后.將本試卷和答題紙一并交回。
一、本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有的小題只有一個選項(xiàng)是正確的。有的小題有多個選項(xiàng)是正確的。全部選對的得3分，選不全的得2分。有選錯或不答的得0分。將正確答案的序號填涂在機(jī)讀卡上。
1.分別放在兩個絕緣架上的相同金屬球，相距為d，球的半徑比d小得多，分別帶有q和3q的電荷量，相互斥力為3F�，F(xiàn)用絕緣工具將這兩個金屬球接觸后再分開，然后放回原處。則它們的相互作用力將變?yōu)?( )
A.0 B. F C.3F D.4F
2.如圖1所示，某理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線圈兩端電壓為一峰值不變的正弦交變電壓，副線圈接一可變電阻R。在其他條件不變的情況下，為使變壓器輸入功率增大，下面的措施正確的是
( )
A.僅增加原線圈匝數(shù)n1
B.僅增加副線圈匝數(shù)n2
C.僅減小電阻R的阻值
D.僅增大電阻R的阻值
3.將定值電阻R1=10Ω、R2=20Ω串聯(lián)接在正弦交流電路中，通過電阻R2的電流i隨時間t變化的情況如圖所示。則 ( )
A.通過R1的電流有效值是1.2A
B.R1兩端的電壓有效值是6V
C.通過R2的電流有效值是1.2 A
D.R2兩端的電壓有效值是6 V
4.如圖3所示，兩塊相互靠近彼此絕緣的平行金屬板組成平行板電容器，極板Ⅳ與靜電計(jì)金屬球相連，極板M和靜電計(jì)的外殼均接地。用靜電計(jì)測量平行板電容器兩極板間的電勢差U。在兩板相距為d時，給電容器充電，靜電計(jì)指針張開一定角度。在整個實(shí)驗(yàn)過程中，保持電容器的帶電量Q不變，下面的操作中將使靜電計(jì)指針張角變小的是 ( )
A.僅將M板向下平移
B.僅將M板向左平移
C.僅在M、N之間插入云母板(介電常數(shù)大于1)
D.僅在M、N之間插入金屬板，且不和M、N接觸
5.如圖4所示，電場中的一簇電場線關(guān)于y軸對稱分布，0點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)，M、N、P、Q是以0為圓心的一個圓周上的四個點(diǎn)，其中M、N在y軸上，Q點(diǎn)在x軸上，則 ( )
A.M點(diǎn)電勢比P點(diǎn)電勢高
B.OM間的電勢差等于NO間的電勢差
C.一正電荷在0點(diǎn)的電勢能小于在Q點(diǎn)的電勢能
D.將一負(fù)電荷從M點(diǎn)移到P點(diǎn)，電場力做正功
6.氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測，它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化。在圖5所示電路中，不同的一氧化碳濃度對應(yīng)傳感器不同的電阻值，電壓表的示數(shù)與一氧化碳的濃度一一對應(yīng)，觀察電壓表示數(shù)就能判斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)。已知氧化錫傳感器的電阻的倒數(shù)與一氧化碳濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與一氧化碳濃度ρ之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是 ( )
A.U越大，表示ρ越大，ρ與U成正比
B.U越大，表示ρ越小，ρ與U成反比
c.U越大，表示ρ越大，但ρ與U無關(guān)
D.U越大，表示ρ越小，但ρ與U無關(guān)
7.如圖6所示，電路中的A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈，C是電容很大的電容器。當(dāng)開關(guān)S斷開與閉合時，A、B燈泡發(fā)光情況是 ( )
A.S剛閉合后，A燈亮一下又逐漸變暗，B燈逐漸變亮
B.S剛閉合后，B燈亮一下又逐漸變暗，A燈逐漸變亮
c.s閉合足夠長時間后，A燈泡和B燈泡一樣亮
D.S閉合足夠長時間后再斷開，B燈立即熄滅，A燈逐漸熄滅
8.如圖7所示，在0≤x≤2L的區(qū)域內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy坐標(biāo)系平面(紙面)向里。具有一定電阻的矩形線框abcd位于xy坐標(biāo)系平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合，bc邊長為L。設(shè)線框從t=0時刻起在外力作用下由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動，則線框中的感應(yīng)電流i(取逆時針方向的電流為正)隨時間t變化的函數(shù)圖象可能是圖中的 ( )
9.霍爾式位移傳感器的測量原理如圖9所示，有一個沿z軸方向均勻變化的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=B0+kz(B0、k均為常數(shù))。將霍爾元件固定在物體上，保持通過霍爾元件的電流I不變(方向如圖9所示)，當(dāng)物體沿z軸正方向平移時，由于位置不同，霍爾元件在y軸方向的上、下表面的電勢差U也不同。則 ( )
A.磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，上、下表面的電勢差U越大
B.k越大，傳感器靈敏度( )越高
C.若圖中霍爾元件是電子導(dǎo)電，則下板電勢高
D.電流，越大，上、下表面的電勢差U越小
10.狄拉克曾經(jīng)預(yù)言，自然界應(yīng)該存在只有一個磁極的磁單極子，其周圍磁感線呈均勻輻射狀分布，距離它r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B= (k為常數(shù))。磁單極S的磁場分布如圖甲所示，它與如圖乙所示負(fù)點(diǎn)電荷Q的電場分布相似。假設(shè)磁單極子S和負(fù)點(diǎn)電荷Q均固定，有一帶電小球分別在S和Q附近做勻速圓周運(yùn)動，則關(guān)于小球做勻速圓周運(yùn)動的判斷正確的是
A.若小球帶正電，其運(yùn)動軌跡平面可在S正上方，如圖甲所示
B.若小球帶正電，其運(yùn)動軌跡平面可在Q正下方，如圖乙所示
C.若小球帶負(fù)電，其運(yùn)動軌跡平面可在S正上方，如圖甲所示
D.若小球帶負(fù)電，其運(yùn)動軌跡平面可在Q正下方，如圖乙所示
二、本題共2小題。共15分。
11.(7分)用圖11甲所示電路測量一個蓄電池的電動勢和內(nèi)電阻。蓄電池的內(nèi)電阻很小。除蓄電池、開關(guān)、導(dǎo)線外，可供使用的器材還有：
A.電壓表(量程3v)
B.電流表(量程0.6A)
C.電流表(量程3A)
D.定值電阻R0(阻值3Ω， 額定功率4W)
E.滑動變阻器R(阻值范圍0～5Ω，額定電流為2A)
(1)電流表應(yīng)選_____________；(選填器材前的字母序號)
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出U-I圖象，如圖乙所示，蓄電池的電動勢E=_____ V，內(nèi)電阻r=______Ω。
12.(8分)某同學(xué)用電壓表和電流表測量Rx的電阻，已知電壓表內(nèi)阻約3kΩ，電流表內(nèi)阻約1Ω。
(1)某同學(xué)用如圖甲所示電路測量電阻Rx，Rx的測量值比真實(shí)值_______(選填“偏大”或“偏小”)；若被測電阻Rx的阻值約為10Ω，應(yīng)采用圖______(選填“甲”或“乙”)所示由路誤差會比較小。
(2)無論是用圖甲還是圖乙所示電路測量，都不可避免地會產(chǎn)生由電表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差。某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了以下方案，以避免電表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差。該方案利用圖丙所示的電路進(jìn)行測量，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
第一步：將單刀雙擲開關(guān)S2接2，閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器Rp1和Rp2，使電表讀數(shù)接近滿量程，但不超過量程，記錄此時電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1
①請你寫出第二步操作步驟，并說明需要記錄的數(shù)據(jù)；______________
________________________________________________________
②用測得數(shù)據(jù)計(jì)算被測電阻阻值的計(jì)算式是Rx=____________________。
③簡要說明此實(shí)驗(yàn)方案為什么能避免由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。_______
_____________________________________________________________
三、本題包括6小題，共55分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。
13.(8分)如圖13所示，在水平向右場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的占由荷從A點(diǎn)由靜止釋放，僅在由場力的作用下經(jīng)時間t運(yùn)動到B點(diǎn).求.
(1)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)過程中電場力對點(diǎn)電荷做的功；
(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢差。
14.(8分)如圖14所示，空間同時存在水平向右的勻強(qiáng)電場和方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為m，電荷量為q的液滴，以某一速度沿與水平方向成θ角斜向上進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場疊加區(qū)域，在時間t內(nèi)液滴從M點(diǎn)勻速運(yùn)動到N點(diǎn)。重力加速度為g。
(1)判定液滴帶的是正電還是負(fù)電，并畫出液滴受力示意圖；
(2)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E的大�。�
(3)求液滴從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中電勢能的變化量。
15.(9分)如圖15所示，MN、PQ為足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.50m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ=370，N、Q間連接一個電阻R=5.0Ω，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T。將一根質(zhì)量m=0.050kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置，金屬棒及導(dǎo)軌的電阻不計(jì)�，F(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.50，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時，其速度大小開始保持不變，位置cd與ab之間的距離s=2.0m。已知g=10m/s2，sin370=0.60，cos370=0.80。求：
(1)金屬棒沿導(dǎo)軌開始下滑時的加速度大��；
(2)金屬棒達(dá)到cd處的速度大��；
(3)金屬棒由位置ab運(yùn)動到cd的過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量。
16.(10分)下圖是用直流發(fā)電機(jī)為保溫室中電熱器供電的電路圖，直流發(fā)電機(jī)的電動勢為250V，內(nèi)阻為0.50Ω，輸電線電阻R1=R2=1.0Ω。保溫室中裝有若干只完全相同的電熱器用來調(diào)節(jié)室溫，每只電熱器的額定電壓為200V，額定功率為1000W，其他電阻不計(jì)，也不考慮電熱器電阻隨溫度的變化。求：
(1)為使電熱器能正常工作，應(yīng)接入多少個電熱器；
(2)在電熱器正常工作狀態(tài)下，直流發(fā)電機(jī)對保溫室供熱的效率；
(3)保溫室內(nèi)的電熱器可能消耗的最大電功率。
17.(10分)如圖所示，水平地面上方有一高度為H、上、下水平界面分別為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。矩形導(dǎo)線框ab邊長為l1，bc邊長為l2，導(dǎo)線框的質(zhì)量為m，電阻為R。磁場方向垂直于線框平面向里，磁場高度H> l2。線框從某高處由靜止落下，當(dāng)線框的cd邊剛進(jìn)入磁場時，線框的加速度方向向下、大小為 ；當(dāng)線框的cd邊剛離開磁場時，線框的加速度方向向上、大小為 。在運(yùn)動過程中，線框平面位于豎直平面內(nèi)，上、下兩邊總平行于PQ�？諝庾枇Σ挥�(jì)，重力加速度為g。求：
(1)線框的cd邊剛進(jìn)入磁場時，通過線框?qū)Ь�中的電流；
(2)線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時線框的速度大小；
(3)線框abcd從全部在磁場中開始到全部穿出磁場的過程中，通過線框?qū)Ь�橫截面的電荷量。
18.(10分)圖18甲所示，平行金屬板PQ、MN水平地固定在地面上方的空間，金屬板長 l=20cm，兩板間距d=10cm，兩板間的電壓UMP=100V。在距金屬板M端左下方某位置有一粒子源A，從粒子源豎直向上連續(xù)發(fā)射速度相同的帶電粒子，射出的帶電粒子在空間通過一垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.20T的圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)后，恰好從金屬板 PQ左端的下邊緣水平進(jìn)入兩金屬板間，帶電粒子在電場力作用下恰好從金屬板MN的右邊緣飛出。已知帶電粒子的比荷 =2.0×106C/kg，粒子重力不計(jì)，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。
求：
(1)帶電粒子射人電場時的速度大�。�
(2)圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的最小半徑；
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