D．最上面那根导线中的电流大小I不变但是方向反向，则可将该导线想象成通有原方向的大小为I的电流和反约为0.5Ω，电源为4节干电池串联，每节干电池的电动势为1.5V，内阻不计．R0为定值电阻，现备有10Ω
方向的大小为2I的电流的叠加，则O点处的磁感应强度等于只有最上面那根导线、且其中只通有反方向大小为2I和100Ω各一只，则应选Ω连入电路；有最大阻值分别为20Ω和1000Ω的滑动变阻器各一只，应选
的电流时在O点产生的磁感应强度Ω连入电路．
12、正得意间，小明突然不由自主地向前倾去，原来是遇到了红灯．小明想，刹车过程中，汽车动能因摩擦转化为（5）若线圈匝数为n，其下边ab长度为L，本地重力加速度为g，则用测得的物理量和已知量表示磁感
内能而无法再回收利用，何不在车厢底部靠近车轮处固定永久磁铁，在刹车时接通装在车轮上的线圈，这样就可以应强度大小B=．
利用电磁感应原理，将汽车的一部分动能转化为电能，从而回收一部分能量？如图所示为小明的设计，扇形区域匀
三、计算题（本题共4小题，38分）
强磁场的磁感应强度为B，五个形状与磁场边界形状完全相同线圈对称的固定在车轮内侧，已知车轴到线圈内侧的
15、（8分）电学实验难，是大家公认的，小明有点儿得意的是，大家都说静电平衡难，但他却觉得比较简单，
距离为r，到线圈外侧的距离为r，车轮的半径为R，设某次刹车过程中的某时刻车速为v，则此时
12
如下情景小明就认为是小菜一碟：长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为＋q的点电荷放在距导体棒
v
左端R处，如图所示，当导体棒达到静电平衡后，求棒上感应电荷在棒内中点P处产
A．车轮转动的角速度为
R
生的电场强度的大小和方向．请你也试一试．
1
B．某个线圈进入或者出磁场时产生的电动势大小为B(r?r)v
21
2
16、（8分）正得意呢，司机却把车停在了路边，跑到一个小超市买了一瓶水，回来系好安全带后才打火启动
22
B(r?r)v
21
汽车，继续向前走．小明很奇怪，司机只是轻轻地一扭钥匙，汽油机就点火启动了，这是什么原理呢？小明
C．某个线圈进入或者出磁场时产生的电动势大小为
2R
立即用手机百度了一下，原来，电子点火器用到了刚学不久的自感现象！为了把原
D．线圈中的感应电流所受的安培力与线圈转动方向相反，阻碍线圈转动，进而也起到辅助刹车的作用
理说明白，小明设计了如下一个电路：如图所示，电池电动势为E、内阻可以忽略
二、实验题（本题共2小题，14分）
不计，L是一个匝数很多且有铁芯的线圈，其直流电阻为r，a、b之间的定值电阻
R
13、（6分）前面又是红灯，幸好，倒计时3s，这次不用等．正想着，小明的身体就向后倒去，然后又突然向前栽去，ab
阻值为R．然后小明设想了这样一组操作过程：先将开关S接通，电路稳定后，断
整个车身腾腾腾的剧烈颤抖，原来是司机抢灯加速，前面也正好有一个行人抢灯过人行道，还好司机反应快，踩了
开S，请你按小明的思路完成如下问题的分析：
急刹车．小明想起曾经看到的汽车撞人的视频，人被撞飞了，人飞出的速度比车速还要快．小明想起在学校实验室
（1）断开S瞬间，试确定通过定值电阻的电流大小和方向；
E
做的“验证动量守恒定律”实验，就是用质量大的小球撞质量小的小球，装置如下图所示．实验时先使质量为m的
1
（2）断开S瞬间，线圈L相当于电源，试确定这个电源的电动势的大小；
A球从斜槽上某一固定点G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到
（3）若R不是一个定值电阻，而是两个彼此靠近的金属电极，试说明断开S
10个落点痕迹，然后把质量为m的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和
2
瞬间，两电极间产生电火花的原因．
B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，得到了如图所示的三个落地处．
A
17、（10分）小明学物理，还是有一点儿悟性的，《静电场》那一章单元检测，物理老师就让他编一个题，要
GB
．求将静电场与平抛、圆周运动结合起来，他就编出了如下这样一个题目，请你也做一做：如图所示，光滑绝
OPQR
S
．．．
．．
．．．．．
．．
．
．．．．
．．．．
．
．．
．．．．．
缘水平桌面上固定有一半径为R、关于OB所在直线对称的圆弧形光
．
滑绝缘轨道ABC，在桌面内加一沿OB方向、场强大小为E的水平
(cm)A
0102030
甲
匀强电场，现将一质量为m、带电量为q的带正电绝缘小球从轨道
N
θ
v
0
O左侧某位置以垂直OB所在直线的初速度v推出，小球在电场的作
0
BE
①请在图中读出OP=cm．甲O
用下恰好从A点沿圆弧轨道切线方向进入圆弧轨道（已知OA与垂
②由图可以判断出R是球的落地点，Q是球的落地点．
直OB的直径之间的夹角为θ），并最终从C点离开圆弧轨道，试求：
C
③为了验证碰撞前后动量守恒，只需验证表达式．
（1）小球经过B点时对轨道的压力大小；
14、（8分）小明平缓了一下心情，继续想实验的问题，电学实验是比较让人头疼的，
（2）小球速度再次恢复为v时，距最初推出点的距离．
0
下面是小明曾经做过的一个电学实验题，请你也试一试：图甲是物理实验室的一种永
18、（12分）汽车又停下来了，原来是进了加油站．小明想，机器总是要消耗能源才干活儿，要是制造出不
久蹄形磁铁，某物理兴趣小组设计了一个测量蹄形磁铁磁极间磁感应强度大小的实验．
消耗任何能源却能源源不断对外做功的机器，那该是利国利民的大功劳一件啊！小明为此设计了一个离子加
（1）如图乙所示，将由铜导线绕制而成的矩形线圈悬挂在支架上，导线两端分别
速器方案：两个靠得很近的、正对处留有狭缝的半圆形金属盒，处在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B
由a、b处抽出连在两接线柱A、B上．线圈下边ab保持水平，现将一轻线的一端系在
的匀强磁场中，M和M''是固定在金属盒狭缝边缘的两平行极板，其上有正对的两个小孔，给极板充电后，
线圈ab边的中点，另一端绕过一轻小滑轮后连接一小沙桶，调整支架高度使线圈与滑
上板带正电且两板间电压为U；质量为m、带电量为q的正离子从M板小孔由
轮间细线保持水平．
静止开始加速，经M''板小孔进入磁场区域，离子经磁场偏转后又回到M板小
（2）将多个图甲中的蹄形磁铁紧密并列放置，水平插入线圈，使线圈下边ab
孔继续加速，再偏转，再加速……假设电场集中在两极板之间，其他区域没有电
A
处于磁铁N、S间，磁场宽度正好与线圈下边ab长度相同，当线圈中通电后，向场，并忽略离子所受的重力，试计算：
（1）离子第1次加速后获得的动能；
M
沙桶中缓慢加入适量细沙，使导线框仍保持竖直悬挂．读出电流表示数为I，断开
（2）第n次加速后和第n+1次加速后，离子在磁场中偏转的半径大小之比；
电源，取下沙桶，用天平称量沙桶总质量为m．
M′
（3）小明想，离子每次经磁场偏转后都能再次进入两极板间的电场进行加
（3）线圈中电流由图丙电路提供，若蹄形磁铁S极在上方，N极在下方，则
速，这个过程中电场、磁场不发生任何变化，离子动能却不断的增加……这个离
接线柱A应与丙图电路中的接线柱（选填“C”或“D”）相连．
子加速器就实现了不消耗任何能源便可以能源源不断地对离子做功的目的！请根
S
（4）若线圈电阻约为1Ω，允许最大电流0.5A，电流表量程为0~0.6A，内阻
据你所学的知识，试判断小明的设计方案是否科学，并具体阐述你的理由． |
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