湖南省长沙市望城区2020-2021学年高二上学期期末考试物理试题（可编辑PDF版）

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二、本大题共3小题，共16分
13．（4分） 减小 不变
14．（4分） （1）有 （2）相反
15．（8分）（1）A1 （2）外 （3）2.00（1.99～2.01） （4）
三、本大题共3小题，共36分(用其它方法解答正确均可给分)
16. （12分）解：
（1）带电液滴处于静止状态，由平衡条件，得
qE=mg （2分）
代入数据解得：E=200N/C （2分）
（2）根据电场强度与电势差的关系UAB=Ed （1分）
根据电容的定义式C=QUAB （1分）
代入数据解得A极板带电量为：Q=6×10-6C （2分）
（3）UR=UAB=6V
I=URR=2A （1分）
根据闭合电路欧姆定律I=ER+r （1分）
代入数据解得电源的电动势为：E=8V （2分）
17. （12分）解：
（1）设金属杆下落时速度为v，感应电动势为E=BLv
电路中的电流为I=ER+r
金属杆受到的安培力F=BIL=B2L2vR+r （1分）
当安培力与重力等大反向时，金属杆速度最大，即F=mg （1分）
解得v=3m/s （2分）
（2）由能量守恒可得mgh=12mv2+Q （2分）
解得h=0.9m （2分）
（3）此过程中平均感应电动势为E=ΔΦΔt （1分）
平均电流为I=ER+r （1分）
通过电阻R的电量为 （1分）
解得q=0.3C （1分）
18. （12分）解：
（1）设粒子从P到Q的运动时间为t1，在Q点时速度大小为v，方向与x轴正方向间的夹角为θ，v沿y轴方向的大小为vy
则水平方向上有 2L=v0t1
竖直方向上有 3L=vy2t1
可得vy=3v0 （1分）
Q点的速度：v=v02+vy2=2v0 （2分）
速度偏角的正切值tanθ=vyv0=3，得θ=60° （1分）
（2）粒子在电场中运动时间t1=2Lv0 （1分）
粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子从M(2L,-3L)点射出磁场，画出粒子的运动轨迹如图甲所示，设轨迹半径为r，根据几何关系可知：
轨迹对应的圆心角为60°，有2r1sin30°=3L，得r1=3L （1分）
粒子在磁场中运动时间t2=π3r1v=π3×3L2v0=πL2v0 （1分）
故粒子从P点运动到M点的时间t=t1+t2=2Lv0+πL2v0=(2+π2)Lv0 （1分）
（3）粒子射出磁场时刚好不从y轴上穿出，有两个临界情况（如图乙和丙）
若粒子的轨迹与y轴相切（如图乙），设此时粒子的轨迹半径为r2
根据几何关系可知，粒子轨迹对应的圆心角为240°，∠NO2Q=120°，则
r2+r2sin60°=2L
可得r2=2L1+sin60∘
根据洛伦兹力提供向心力，得qvB1=mv2r2
可得B1=(3+2)mv02qL
若粒子射出磁场时轨迹与y轴平行（如图丙），设此时粒子的轨迹半径为r3
根据几何关系可知r3=3Lsin30°=6L
根据洛伦兹力提供向心力，得qvB2=mv2r3
解得B2=mv03qL
综上可得，要使粒子射出磁场后不会从y轴上穿出，求磁感应强度B应满足
B≥2+3mv02qL或B≤mv03qL （计算出一种情况得2分，两种情况全对给4分）
故要使粒子不从y轴上射出磁场，磁感应强度B应满足的条件为B>(3+1)mv02qL。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
A
C
B
D
A
B
C
B
AD
AC
BD
CD