2013.1
物 理
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后.将本试卷和答题纸一并交回。
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正确的。有的小题有多个选项是正确的。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。将正确答案的序号填涂在机读卡上。
1.分别放在两个绝缘架上的相同金属球，相距为d，球的半径比d小得多，分别带有q和3q的电荷量，相互斥力为3F。现用绝缘工具将这两个金属球接触后再分开，然后放回原处。则它们的相互作用力将变为 ( )
A.0 B. F C.3F D.4F
2.如图1所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻R。在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，下面的措施正确的是
( )
A.仅增加原线圈匝数n1
B.仅增加副线圈匝数n2
C.仅减小电阻R的阻值
D.仅增大电阻R的阻值
3.将定值电阻R1=10Ω、R2=20Ω串联接在正弦交流电路中，通过电阻R2的电流i随时间t变化的情况如图所示。则 ( )
A.通过R1的电流有效值是1.2A
B.R1两端的电压有效值是6V
C.通过R2的电流有效值是1.2 A
D.R2两端的电压有效值是6 V
4.如图3所示，两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器，极板Ⅳ与静电计金属球相连，极板M和静电计的外壳均接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在两板相距为d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容器的带电量Q不变，下面的操作中将使静电计指针张角变小的是 ( )
A.仅将M板向下平移
B.仅将M板向左平移
C.仅在M、N之间插入云母板(介电常数大于1)
D.仅在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触
5.如图4所示，电场中的一簇电场线关于y轴对称分布，0点是坐标原点，M、N、P、Q是以0为圆心的一个圆周上的四个点，其中M、N在y轴上，Q点在x轴上，则 ( )
A.M点电势比P点电势高
B.OM间的电势差等于NO间的电势差
C.一正电荷在0点的电势能小于在Q点的电势能
D.将一负电荷从M点移到P点，电场力做正功
6.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化。在图5所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是 ( )
A.U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比
B.U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比
c.U越大，表示ρ越大，但ρ与U无关
D.U越大，表示ρ越小，但ρ与U无关
7.如图6所示，电路中的A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。当开关S断开与闭合时，A、B灯泡发光情况是 ( )
A.S刚闭合后，A灯亮一下又逐渐变暗，B灯逐渐变亮
B.S刚闭合后，B灯亮一下又逐渐变暗，A灯逐渐变亮
c.s闭合足够长时间后，A灯泡和B灯泡一样亮
D.S闭合足够长时间后再断开，B灯立即熄灭，A灯逐渐熄灭
8.如图7所示，在0≤x≤2L的区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直于xy坐标系平面(纸面)向里。具有一定电阻的矩形线框abcd位于xy坐标系平面内，线框的ab边与y轴重合，bc边长为L。设线框从t=0时刻起在外力作用下由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t变化的函数图象可能是图中的 ( )
9.霍尔式位移传感器的测量原理如图9所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz(B0、k均为常数)。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如图9所示)，当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则 ( )
A.磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大
B.k越大，传感器灵敏度( )越高
C.若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高
D.电流，越大，上、下表面的电势差U越小
10.狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布，距离它r处的磁感应强度大小为B= (k为常数)。磁单极S的磁场分布如图甲所示，它与如图乙所示负点电荷Q的电场分布相似。假设磁单极子S和负点电荷Q均固定，有一带电小球分别在S和Q附近做匀速圆周运动，则关于小球做匀速圆周运动的判断正确的是
A.若小球带正电，其运动轨迹平面可在S正上方，如图甲所示
B.若小球带正电，其运动轨迹平面可在Q正下方，如图乙所示
C.若小球带负电，其运动轨迹平面可在S正上方，如图甲所示
D.若小球带负电，其运动轨迹平面可在Q正下方，如图乙所示
二、本题共2小题。共15分。
11.(7分)用图11甲所示电路测量一个蓄电池的电动势和内电阻。蓄电池的内电阻很小。除蓄电池、开关、导线外，可供使用的器材还有：
A.电压表(量程3v)
B.电流表(量程0.6A)
C.电流表(量程3A)
D.定值电阻R0(阻值3Ω， 额定功率4W)
E.滑动变阻器R(阻值范围0～5Ω，额定电流为2A)
(1)电流表应选_____________；(选填器材前的字母序号)
(2)根据实验数据做出U-I图象，如图乙所示，蓄电池的电动势E=_____ V，内电阻r=______Ω。
12.(8分)某同学用电压表和电流表测量Rx的电阻，已知电压表内阻约3kΩ，电流表内阻约1Ω。
(1)某同学用如图甲所示电路测量电阻Rx，Rx的测量值比真实值_______(选填“偏大”或“偏小”)；若被测电阻Rx的阻值约为10Ω，应采用图______(选填“甲”或“乙”)所示由路误差会比较小。
(2)无论是用图甲还是图乙所示电路测量，都不可避免地会产生由电表内阻引起的系统误差。某学习小组设计了以下方案，以避免电表内阻引起的系统误差。该方案利用图丙所示的电路进行测量，主要实验步骤如下：
第一步：将单刀双掷开关S2接2，闭合开关S1，调节滑动变阻器Rp1和Rp2，使电表读数接近满量程，但不超过量程，记录此时电压表和电流表的示数U1、I1
①请你写出第二步操作步骤，并说明需要记录的数据；______________
________________________________________________________
②用测得数据计算被测电阻阻值的计算式是Rx=____________________。
③简要说明此实验方案为什么能避免由电表内阻引起的实验误差。_______
_____________________________________________________________
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。
13.(8分)如图13所示，在水平向右场强为E的匀强电场中，有一质量为m、电荷量为q的占由荷从A点由静止释放，仅在由场力的作用下经时间t运动到B点.求.
(1)点电荷从A点运动到B点过程中电场力对点电荷做的功；
(2)A、B两点间的电势差。
14.(8分)如图14所示，空间同时存在水平向右的匀强电场和方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。质量为m，电荷量为q的液滴，以某一速度沿与水平方向成θ角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁场叠加区域，在时间t内液滴从M点匀速运动到N点。重力加速度为g。
(1)判定液滴带的是正电还是负电，并画出液滴受力示意图；
(2)求匀强电场的场强E的大小；
(3)求液滴从M点运动到N点的过程中电势能的变化量。
15.(9分)如图15所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L=0.50m，导轨平面与水平面间夹角θ=370，N、Q间连接一个电阻R=5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1.0T。将一根质量m=0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.50，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s=2.0m。已知g=10m/s2，sin370=0.60，cos370=0.80。求：
(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；
(2)金属棒达到cd处的速度大小；
(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量。
16.(10分)下图是用直流发电机为保温室中电热器供电的电路图，直流发电机的电动势为250V，内阻为0.50Ω，输电线电阻R1=R2=1.0Ω。保温室中装有若干只完全相同的电热器用来调节室温，每只电热器的额定电压为200V，额定功率为1000W，其他电阻不计，也不考虑电热器电阻随温度的变化。求：
(1)为使电热器能正常工作，应接入多少个电热器；
(2)在电热器正常工作状态下，直流发电机对保温室供热的效率；
(3)保温室内的电热器可能消耗的最大电功率。
17.(10分)如图所示，水平地面上方有一高度为H、上、下水平界面分别为PQ、MN的匀强磁场，磁感应强度为B。矩形导线框ab边长为l1，bc边长为l2，导线框的质量为m，电阻为R。磁场方向垂直于线框平面向里，磁场高度H> l2。线框从某高处由静止落下，当线框的cd边刚进入磁场时，线框的加速度方向向下、大小为 ；当线框的cd边刚离开磁场时，线框的加速度方向向上、大小为 。在运动过程中，线框平面位于竖直平面内，上、下两边总平行于PQ。空气阻力不计，重力加速度为g。求：
(1)线框的cd边刚进入磁场时，通过线框导线中的电流；
(2)线框的ab边刚进入磁场时线框的速度大小；
(3)线框abcd从全部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量。
18.(10分)图18甲所示，平行金属板PQ、MN水平地固定在地面上方的空间，金属板长 l=20cm，两板间距d=10cm，两板间的电压UMP=100V。在距金属板M端左下方某位置有一粒子源A，从粒子源竖直向上连续发射速度相同的带电粒子，射出的带电粒子在空间通过一垂直于纸面向里的磁感应强度B=0.20T的圆形区域匀强磁场(图中未画出)后，恰好从金属板 PQ左端的下边缘水平进入两金属板间，带电粒子在电场力作用下恰好从金属板MN的右边缘飞出。已知带电粒子的比荷 =2.0×106C/kg，粒子重力不计，计算结果保留两位有效数字。
求：
(1)带电粒子射人电场时的速度大小；
(2)圆形匀强磁场区域的最小半径；
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