16.（9分）电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度的大小。测量前天平已调至平衡，测量时，在左边托盘中放入质量m1=15.0g的砝码，右边托盘中不放砝码，将一个质m0=10.0g，匝数n=10，下边长l=10.0cm的矩形线圈挂在右边托盘的底部，再将此矩形线圈的下部分放在待测磁场中，如图18甲所示，线圈的两头连在如图18乙所示的电路中，不计连接导线对线圈的
作用力，电源电动势E=1.5V，内阻r=1.0Ω。开关
S闭合后，调节可变电阻使理想电压表示数
U=1.4V时，R1=10Ω，此时天平正好平衡。g=10m/s2
，求：
（1）线圈下边所受安培力的大小F，以及线圈中
电流的方向；
（2）矩形线圈的电阻R；
（3）该匀强磁场的磁感应强度B的大小。
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E r S V R1 l 接矩形线圈
甲 乙 图18
17. （9分）如图19甲所示，圆盒为电子发射器，厚度为h，M处是电子出射口，它是宽度为d、长为圆盒厚度的狭缝。其正视截面如图19乙所示，D为绝缘外壳，整个装置处于真空中，半径为a的金属圆柱A可沿半h 径向外均匀发射速率为v的低能电子；D C C 与A同轴放置的金属网C的半径为b。
不需要电子射出时，可用磁场将电子封
A 闭在金属网以内；若需要低能电子射出b M d A a M 时，可撤去磁场，让电子直接射出；若
需要高能电子，撤去磁场，并在A、C
间加一径向电场，使其加速后射出。不考虑A、C的静电感应电荷对电子的作用和电子之间的相互作用，忽略电子所乙 甲 受重力和相对论效应，已知电子质量为图19 m，电荷量为e。 （1）若需要速度为kv (k >1) 的电子通过金属网C发射出来，在A、C间所加电压U是多大？ （2）若A、C间不加电压，要使由A发射的电子不从金属网C射出，可在金属网内环形区域加垂直于圆盒平面向里的匀强磁场，求所加磁场磁感应强度B的最小值；
（3）若在C、A间不加磁场，也不加径向电场时，检测到电子从M射出形成的电流为I，忽略电子碰撞到C、D上的反射效应和金属网对电子的吸收，以及金属网C与绝缘壳D间的距离，求圆柱体A发射电子的功率P。
7
18.（10分）电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，适宜于短行程发射大载荷，在军事、民用和工业领域具有广泛应用前景。我国已成功研制出用于航空母舰舰载机起飞的电磁弹射器。它由发电机、直线电机、强迫储能装置和控制系统等部分组成。
电磁弹射器可以简化为如图20所示的装置以说明其基本原理。电源和一对足够长平行金属导轨M、N分别通过单刀双掷开关K与电容器相连。电源的电动势E=10V，内阻不计。两条足够长的导轨相距L=0.1m且水平放置，处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面且竖直向下，电容器的电容C=10F。现将一质量m=0.1kg、电a b M K 阻r=0.1Ω的金属滑块垂直放置于导轨的B × E × × × × C 滑槽内，分别与两导轨良好接触。将开关N K置于a使电容器充电，充电结束后，再图20 将开关K置于b，金属滑块会在电磁力的
驱动下运动，不计导轨和电路其他部分的电阻，且忽略金属滑块运动过程中的一切阻力，不计电容充放电过程中该装置向外辐射的电磁能量及导轨中电流产生的磁场对滑块的作用。 （1）在电容器放电过程中，金属滑块两端电压与电容器两极间电压始终相等。求在开关K置于b瞬间，金属滑块的加速度的大小a； （2）求金属滑块最大速度v；
（3）a.电容器是一种储能装置，当电容两极间电压为U时，它所储存的电能A=CU2/2。求金属滑块在运动过程中产生的焦耳热Q；
b.金属滑块在运动时会产生反电动势，使金属滑块中大量定向运动的自由电子又受到一个阻力作用。请分析并计算在金属滑块运动过程中这个阻力所做的总功W。
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海淀区高三年级第一学期期末练习参考答案及评分标准
物 理 2018. 01
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符合题意的，有的小题有多个选项是符合题意的。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。 题号 答案 1 B 2 BD 3 D 4 CD 5 ABD 6 D 7 BD 8 AD 9 BCD 10 B 二、本题共2小题，共15分。 11．（共7分）每空1分
（1）“×1”；??1分 （2）8；??1分
（3）F??1分，B??1分，D??1分；甲 ??1分； （4）B??1分 12．（共8分）
(1)如图1或图2所示??2分； (2)1.5V??2分, 0.6Ω??2分； ( 3)A??2分。
图1 图2
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。 说明：计算题提供的参考解答，不一定都是唯一正确的。对于那些与此解答不同的正确解答，同样得分。 13．（9分）
（1）设金属棒中感应电动势为E
E=BLv??????2分
带入数值得E=0.05V??????1分 （2）设过电阻R的电流大小为I I=??
??+??
R0
R0
??????1分
带入数值得I=0.01A，??????1分
方向：从M通过R流向P????????1分 （3）设a、b两点间的电势差为U Uab=IR??????2分
带入数值得Uab=0.048V??????1分
14．（9分）
（1）带电小球静止，受到合力等于零，电场力与重力的关系是
Eq=mgtanα??????2分 E=
??????
tanα
9
带入数值计算得：E=3.75×106N/C??????1分
（2）小球在外力作用下从B位置缓慢移动到A位置过程中，根据动能定理有
WF-Eqlsinα+mg(l-lcosα)=0??????1分 WF=
??????
qlsinαtanα- mg(l-lcosα) ??????1分
带入数值得：WF=1.25×10-2J??????1分 （3）方法1：
如图，设一带电量为+q电荷在电场力作用下由A点移动到C点，电场力做功为W（1分） W=qUAB=q(φA-φB) （1分） 因为W>0
所以φA>φC（1分） 方法2：
设带电量为+q电荷放入A点，其电势能为EPA，此电荷在电场力作用下从A点移到C点，电势能为EPC，????????1分
因为电场力做正功，所以EPA>EPC????????1分 电场中A点的电势为φA=
??PA??
，C点的电势为φC=
??PC??
所以，φA>φC,????????1分 说明：其他方法正确均得分。 15．（9分） （1）U1e?12mv0?0 ………………1分 2………………v0?2U1em1分
（2）电子进入偏转电场，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，设电子在偏转电场中运动的时间为t 水平方向：t?lv0………………1分
竖直方向：E?U2F , F=Ee ,a?………………2分 dm1分
12U2l2y?at?24U1d………………（3）当交变电压为最大值Um时，设电子离开交变电场时沿y轴上的速度为vym，最大侧移量为ym；离开偏转电场后到达荧光屏的时间为t1，在这段时间内的侧移量为y1 则ym=4????????????1分
1
??
vym=amt=????, t1???
0
??????2
??????
L????????
, y1?vymt1=2????????????1分
1v010