2010年江苏省南通市高三学情调查物理试卷（3月份）（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

将两个分别带有电荷量-2Q 和+5Q 的相同金属小球 A、B 分别固定在相距为r的两处（均可视为点电荷），它们间库仑力的大小为 F．现将第三个与 A、B 两小球完全相同的不带电小球 C先后与A、B 相互接触后拿走，A、B 间距离保持不变，则两球间库仑力的大小为（ ）
A．F
B．F
C．
D．

2. 难度：中等

环形对撞机是研究高能粒子的重要装置．正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注人对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞，为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大
B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小
C．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越大
D．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变

3. 难度：中等

“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球进行了近距离勘探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定方面取得了新的成果．月球上的磁场极其微弱，通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹，可分析月球磁场的强弱分布情况．如图是探测器通过月球表面①、②、③、④四个位置时，拍摄到的电子运动轨迹照片（尺寸比例相同），设电子速率相同，且与磁场方向垂直，则可知磁场从强到弱的位置排列正确的是（ ）

A．①②③④
B．①④②③
C．④③②①
D．③④②①

4. 难度：中等

一电子在磁感强度为B的匀强磁场中，以一固定的正电荷为圆心在同一轨道上运动，磁场方向垂直于运动平面，电场力恰好是磁场作用在电子上洛伦兹力的3倍，电子电量为e，质量为m，那么电子运动的可能角速度为（ ）
A．
B．
C．
D．

5. 难度：中等

带电粒子以速度y沿CB方向射入一横截面为正方形的区域．BC均为该正方形两边的中点，如图所示，不计粒子的重力．当区域内有竖直方向的匀强电场F时，粒子从A点飞出，所用时间为t₁：当区域内有垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场时，粒子也从A点飞出，所用时间为t₂，下列说法正确的是（ ）

A．t₁＜t₂
B．t₁＞t₂
C．=v
D．=v

6. 难度：中等

如图，一绝缘细杆的两端各固定着一个小球，两小球带有等量异号的电荷，处于匀强电场中，电场方向如图中箭头所示．开始时，细杆与电场方向垂直，即在图中Ⅰ所示的位置；接着使细杆绕其中心转过90°，到达图中Ⅱ所示的位置；最后，使细杆移到图中Ⅲ所示的位置．以W₁表示细杆由位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中电场力对两小球所做的功，W₂表示细杆由位置Ⅱ到位置Ⅲ过程中电场力对两小球所做的功，则有（ ）

A．W₁=0，W₂≠0
B．W₁=0，W₂=0
C．W₁≠0，W₂=0
D．W₁≠0，W₂≠0

7. 难度：中等

如图所示，一价氢离子和二价氦离子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（ ）

A．同时到达屏上同一点
B．先后到达屏上同一点
C．同时到达屏上不同点
D．先后到达屏上不同点

8. 难度：中等

如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线A、C由通有等大电流．在纸面上距A、C等远处有一点P．若P点磁感应强度的方向水平向左，则导线A、C中的电流方向是如下哪种说法（ ）

A．A中向纸里，C中向纸外
B．A中向纸外，C中向纸里
C．A、C中均向纸外
D．A、C中均向纸里

9. 难度：中等

如图所示，在圆形区域里，有匀强磁场，方向如图所示．有一束速率各不相同的质子自A点沿半径方向射入磁场，这些质子在磁场中（ ）

A．运动时间越长的，其轨迹所对应的圆心角越大
B．运动时间越长的，其轨迹越长
C．运动时间越短的射出磁场时，速率越小
D．运动时间越短时，射出磁场时，速度方向偏转越小

10. 难度：中等

一质子恰能作匀速直线运动穿过正交电磁场．若要粒子穿过此区域后动能增加，则（ ）
A．减弱磁场，其余条件不变
B．增强磁场，其余条件不变
C．电场反向，其余条件不变
D．换用初动能与质子相同的α粒子

11. 难度：中等

如左图所示，一带电粒子以水平速度v （v＜E/B）先后进入方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，已知电场方向竖直向下，两个区域的宽度相同且紧邻在一起，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中，（其所受重力忽略不计），电场和磁场对粒子所做的功为W₁；若把电场和磁场正交重叠，如右图所示，粒子仍以初速度v穿过重叠场区，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中，电场和磁场对粒子所做的总功为W₂，比较W₁和W₂，则（ ）
A．一定是W₁＞W₂
B．一定是W₁=W₂
C．一定是W₁＜W₂
D．可能是W₁＜W₂，也可能是W₁＞W₂

二、解答题

12. 难度：中等

如图所示，RP是一块长为L=4m的绝缘平板固定在水平地面上，整个空间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B，一个质量为m=0.1kg，带电量为q=0.5C的物体，从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动，进入磁场后恰能做匀速运动．当物体碰到板R端的挡板后被弹回，若在 碰撞瞬间撤去电场，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做 匀减速运动停在C点，PC=，物体与平板间的动摩擦因数为u=0.4，取g=10m/S²，求：
（1）物体带正电还是负电？
（2）物体与挡板E撞前后的速度v₁和v₂；
（3）磁感应强度B的大小；
（4）电场强度E的大小和方向．

13. 难度：中等

回旋加速器的D形盒半径为R=0.60m，两盒间距为d=0.01cm，用它来加速质子时可使每个质子获得的最大能量为4.0MeV，加速电压为u=2.0×10⁴ V，求：
（1）该加速器中偏转磁场的磁感应强度B．
（2）质子在D形盒中运动的时间．
（3）在整个加速过程中，质子在电场中运动的总时间．（已知质子的质量为m=1.67×10^-27 kg，质子的带电量e=1.60×10^-19 C）

14. 难度：中等

有一长为l=0.50m、质量10g的通电导线cd，由两根绝缘细线水平悬挂在匀强磁场中的z轴上，如图所示． z轴垂直纸面向外，g=10m/s²．
求：（1）当磁感应强度B₁=1.0T，方向与x 轴负方向相同时，要使悬线中张力为零，cd中的电流I₁的大小和方向？
（2）当cd中通入方向由c到d的I₂=0.40A的电流，这时磁感应强度B₂=1.0T，方向与x轴正向相同，当cd静止时悬线中的张力是多大？
（3）当cd 通入方向由c到d的I₃=0.10A的电流，若磁场方向垂直z轴，且与y轴负方向夹角为30°，与x轴正向夹角为60°，磁感应强度B₃=2.0T，则导线cd静止时悬线中的张力又是多大？

15. 难度：中等

如图所示，左右两边分别有两根平行金属导轨相距为L，左导轨与水平面夹30°角，右导轨与水平面夹60°角，左右导轨上端用导线连接．导轨空间内存在匀强磁场，左边的导轨处在方向沿左导轨平面斜向下，磁感应强度大小为B的磁场中．右边的导轨处在垂直于右导轨斜向上，磁感应强度大小也为B的磁场中．质量均为m的导杆ab和cd垂直导轨分别放于左右两侧导轨上，已知两导杆与两侧导轨间动摩擦因数均为μ=，回路电阻恒为R，若同时无初速释放两导杆，发现cd沿右导轨下滑s距离时，ab杆才开始运动．（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）．
（1）试求ab杆刚要开始运动时cd棒的速度v=？
（2）以上过程中，回路中共产生多少焦耳热？
（3）cd棒的最终速度为多少？

16. 难度：中等

如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道，处于水平向右的匀强电场中，一带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑，沿轨道ABC运动后进入圆环内做圆周运动．已知小球所受到电场力是其重力的3/4，圆环半径为R，斜面倾角为θ，s_BC=2R．若使小球在圆环内能做完整的圆周运动，h至少为多少？

17. 难度：中等

某塑料球成型机工作时，可以喷出速度v=10m/s的塑料小球，已知喷出小球的质量m=1.0×10^-4 kg，并且在喷出时已带了q=1.0×10^-4 C的负电荷，如图所示，小球从喷口飞出后，先滑过长d=1.5m的水平光滑的绝缘轨道，而后又过半径R=0.4m的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道．今在水平轨道上加上水平向右的电场强度为E的匀强电场，小球将恰好从圆弧轨道的最高点M处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直于纸面向里的匀强磁场后，小球将恰好从圆形轨道上与圆心等高的N点脱离轨道落入放在地面上接地良好的金属容器内，g=10m/s²，求：
（1）所加电场的电场强度E；
（2）所加磁场的磁感应强度B．