2013年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）物理及答案解析.docx

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1、2013 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 (天 津 卷 )物 理一 、 选 择 题1.(3 分 )下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A.原 子 核 发 生 衰 变 时 要 遵 守 电 荷 守 恒 和 质 量 守 恒 的 规 律B. 射 线 、 射 线 、 射 线 都 是 高 速 运 动 的 带 电 粒 子 流C.氢 原 子 从 激 发 态 向 基 态 跃 迁 只 能 辐 射 特 定 频 率 的 光 子D.发 生 光 电 效 应 时 光 电 子 的 动 能 只 与 入 射 光 的 强 度 有 关解 析 ： A、 原 子 核 发 生 衰 变 时 ， 电 荷 守 恒

2、， 但 会 有 质 量 亏 损 ， 遵 循 的 是 爱 因 斯 坦 的 质 能 方 程而 非 质 量 守 恒 规 律 ； 故 A 错 误 。B、 射 线 和 射 线 分 别 是 带 正 电 的 氦 核 流 和 带 负 电 的 电 子 流 ， 而 射 线 不 带 电 ； 故 B 错 误 。C、 根 据 玻 尔 氢 原 子 模 型 的 相 关 理 论 ， 电 子 轨 道 和 能 量 都 是 量 子 化 的 ， 而 在 “ 跃 迁 ” 过 程 中要 遵 循 h =Em En， 故 只 能 辐 射 特 定 频 率 的 光 子 。 故 C 正 确 。D、 由 光 电 效 应 的 方 程 E k=h W0

3、可 知 ， 光 电 子 的 动 能 由 入 射 光 频 率 决 定 。 故 D错 误 。答 案 ： C。2.(3 分 )我 国 女 子 短 道 速 滑 队 在 今 年 世 锦 赛 上 实 现 女 子 3000m接 力 三 连 冠 。 观 察 发 现 ， “ 接棒 ” 的 运 动 员 甲 提 前 站 在 “ 交 捧 ” 的 运 动 员 乙 前 面 。 并 且 开 始 向 前 滑 行 ， 待 乙 追 上 甲 时 ， 乙猛 推 甲 一 把 ， 使 甲 获 得 更 大 的 速 度 向 前 冲 出 。 在 乙 推 甲 的 过 程 中 ， 忽 略 运 动 员 与 冰 面 间 在 水平 方 向 上 的 相

4、互 作 用 ， 则 ( )A.甲 对 乙 的 冲 量 一 定 等 于 乙 对 甲 的 冲 量 B.甲 、 乙 的 动 量 变 化 一 定 大 小 相 等 方 向 相 反C.甲 的 动 能 增 加 量 一 定 等 于 乙 的 动 能 减 少 量D.甲 对 乙 做 多 少 负 功 ， 乙 对 甲 就 一 定 做 多 少 正 功解 析 ： A、 因 为 冲 量 是 矢 量 ， 甲 对 已 的 作 用 力 与 乙 对 甲 的 作 用 力 大 小 相 等 方 向 相 反 ， 故 冲 量大 小 相 等 方 向 相 反 ， 故 A错 误 。BCD、 设 甲 乙 两 运 动 员 的 质 量 分 别 为 m 甲

5、 、 m 乙 ， 追 上 之 前 的 瞬 间 甲 、 乙 两 运 动 员 的 速 度 分 别是 v 甲 ， v 乙 ， 根 据 题 意 整 个 交 接 棒 过 程 可 以 分 为 两 部 分 ： 完 全 非 弹 性 碰 撞 过 程 “ 交 棒 ” ； m 甲 v 甲 +m 乙 v 乙 =(m 甲 +m 乙 )v 共 向 前 推 出 (人 船 模 型 ) “ 接 棒 ” (m 甲 +m 乙 )v 共 =m 甲 v 甲 +m 乙 v 乙由 上 面 两 个 方 程 联 立 可 以 解 得 ： m 甲 v 甲 = m 乙 v 乙 ， 即 B 选 项 正 确 。 经 历 了 中 间 的 完 全 非弹 性

6、 碰 撞 过 程 会 有 动 能 损 失 ， C、 D 选 项 错 误 。答 案 ： B3.(3 分 )如 图 所 示 ， 纸 面 内 有 一 矩 形 导 体 闭 合 线 框 动 abcd。 ab边 长 大 于 bc边 长 ， 置 于 垂 直纸 面 向 里 、 边 界 为 MN的 匀 强 磁 场 外 ， 线 框 两 次 匀 速 地 完 全 进 入 磁 场 ， 两 次 速 度 大 小 相 同 ，方 向 均 垂 直 于 MN。 第 一 次 ab边 平 行 MN进 入 磁 场 。 线 框 上 产 生 的 热 量 为 Q 1， 通 过 线 框 导 体横 截 面 的 电 荷 量 为 q1： 第 二 次

7、bc边 平 行 MN进 入 磁 场 。 线 框 上 产 生 的 热 量 为 Q2， 通 过 线 框 导体 横 截 面 的 电 荷 量 为 q2， 则 ( ) A.Q1 Q2 q1=q2B.Q1 Q2 q1 q2C.Q1=Q2 q1=q2D.Q1=Q2 q1 q2解 析 ： 设 ab和 bc 边 长 分 别 为 lab， lbc， 若 假 设 穿 过 磁 场 区 域 的 速 度 为 v， 则 有 ， 同 理 可 以 求 得 lab lbc， 由 于 两 次 “ 穿 越 ” 过 程 均 为 相 同 速 率 穿 过 ， 通 过 比 较 可 知 Q1 Q2，通 过 比 较 可 知 q1=q2， 所 以

8、 A 选 项 正 确 ， BCD错 误 。答 案 ： A。4.(3 分 )普 通 的 交 流 电 流 表 不 能 直 接 接 在 高 压 输 电 线 路 上 测 量 电 流 ， 通 常 要 通 过 电 流 互 感 器来 连 接 ， 图 中 电 流 互 感 器 ab一 侧 线 圈 的 匝 数 较 少 ， 工 作 时 电 流 为 Iab， cd 一 侧 线 圈 的 匝 数 较多 ， 工 作 时 电 流 为 Icd， 为 了 使 电 流 表 能 正 常 工 作 ， 则 ( )A.ab接 MN、 cd接 PQ， I ab IcdB.ab接 MN、 cd接 PQ， Iab IcdC.ab接 PQ、 cd

9、接 MN， Iab Icd解 析 ： 电 流 互 感 器 的 作 用 是 使 大 电 流 变 成 小 电 流 ， 所 以 Iab Icd， 所 以 AC错 误 ；利 用 变 压 器 工 作 原 理 ： ， 所 以 输 入 端 ab接 MN， 输 出 端 cd接 PQ， 所 以 B 对 ， D 项 错 ；答 案 ： B。5.(3 分 )如 图 所 示 ， 小 球 用 细 绳 系 住 ， 绳 的 另 一 端 固 定 于 O点 。 现 用 水 平 力 F 缓 慢 推 动 斜 面体 ， 小 球 在 斜 面 上 无 摩 擦 地 滑 动 ， 细 绳 始 终 处 于 直 线 状 态 ， 当 小 球 升 到

10、接 近 斜 面 顶 端 时 细 绳接 近 水 平 ， 此 过 程 中 斜 面 对 小 球 的 支 持 力 F N以 及 绳 对 小 球 的 拉 力 FT的 变 化 情 况 是 ( )A.FN保 持 不 变 ， FT不 断 增 大B.FN不 断 增 大 ， FT不 断 减 小 C.FN保 持 不 变 ， FT先 增 大 后 减 小D.FN不 断 增 大 ， FT先 减 小 后 增 大解 析 ： 先 对 小 球 进 行 受 力 分 析 ， 重 力 、 支 持 力 FN、 拉 力 FT组 成 一 个 闭 合 的 矢 量 三 角 形 ， 由于 重 力 不 变 、 支 持 力 FN方 向 不 变 ， 且

11、 从 已 知 图 形 知 ， 且 逐 渐 变 小 ， 趋 向 于 0； 故 斜面 向 左 移 动 的 过 程 中 ， 拉 力 FT与 水 平 方 向 的 夹 角 减 小 ， 当 = 时 ， FT FN， 细 绳 的 拉 力FT最 小 ， 由 图 可 知 ， 随 的 减 小 ， 斜 面 的 支 持 力 FN不 断 增 大 ， FT先 减 小 后 增 大 。 故 D正 确 。ABC错 误 。答 案 ： ： D。6.(3 分 )两 个 带 等 量 正 电 的 点 电 荷 ， 固 定 在 图 中 P、 Q两 点 ， MN为 PQ 连 线 的 中 垂 线 ， 交 PQ 于 O 点 ， A 点 为 MN

12、上 的 一 点 。 一 带 负 电 的 试 探 电 荷 q， 从 A点 由 静 止 释 放 ， 只 在 静 电 力 作 用下 运 动 。 取 无 限 远 处 的 电 势 为 零 ， 则 ( )A.q由 A 向 O 的 运 动 是 匀 加 速 直 线 运 动B.q由 A 向 O 运 动 的 过 程 电 势 能 逐 渐 减 小C.q运 动 到 O 点 时 的 动 能 最 大D.q运 动 到 O 点 时 电 势 能 为 零解 析 ： A、 两 等 量 正 电 荷 周 围 部 分 电 场 线 如 右 图 所 示 ， 其 中 P、 Q 连 线 的 中 垂 线 MN上 ， 从 无穷 远 到 O 过 程 中

13、 电 场 强 度 先 增 大 后 减 小 ， 且 方 向 始 终 指 向 无 穷 远 方 向 。 故 试 探 电 荷 所 受 的 电 场 力 是 变 化 的 ， q由 A向 O的 运 动 做 非 匀 加 速 直 线 运 动 ， 故 A 错 误 。B、 电 场 力 方 向 与 AO方 向 一 致 ， 电 场 力 做 正 功 ， 电 势 能 逐 渐 减 小 ； 故 B正 确 。C、 从 A 到 O 过 程 ， 电 场 力 做 正 功 ， 动 能 增 大 ， 从 O到 N过 程 中 ， 电 场 力 做 负 功 ， 动 能 减 小 ，故 在 O点 试 探 电 荷 的 动 能 最 大 ， 速 度 最 大

14、 ， 故 C正 确 。D、 取 无 限 远 处 的 电 势 为 零 ， 从 无 穷 远 到 O 点 ， 电 场 力 做 正 功 ， 电 势 能 减 小 ， 则 q 运 动 到 O点 时 电 势 能 为 负 值 。 故 D错 误 。答 案 ： BC7.(3 分 )一 列 简 谐 横 波 沿 直 线 传 播 ， 该 直 线 上 平 衡 位 置 相 距 9m的 a、 b 两 质 点 的 振 动 图 象 如 图 所 示 。 下 列 描 述 该 波 的 图 象 可 能 正 确 的 是 ( ) A.B.C. D.解 析 ： 由 振 动 图 象 可 知 ， 在 t=0时 刻 ， a 位 于 波 峰 ， b

15、经 过 平 衡 位 置 向 下 运 动 。若 波 从 a 传 到 b， 如 图 a、 b 两 点 之 间 的 波 形 图 “ 余 数 ” 如 红 线 所 示 ， 则 有 (n+ ) =9m， n=0，1， 2， ， 得 = m若 波 从 b 传 到 a， 如 图 a、 b 两 点 之 间 的 波 形 图 “ 余 数 ” 如 蓝 线 所 示 ， 则 有 (n+ ) =9m， n=0，1， 2， ， 得 = m代 入 自 然 数 可 知 ， =4m、 12m， 得 AC 正 确 。答 案 ： AC 8.(3 分 )固 定 的 半 圆 形 玻 璃 砖 的 横 截 面 如 图 。 O点 为 圆 心 ，

16、 OO 为 直 径 MN 的 垂 线 。 足 够 大 的光 屏 PQ紧 靠 玻 瑞 砖 右 侧 且 垂 直 于 MN。 由 A、 B 两 种 单 色 光 组 成 的 一 束 光 沿 半 径 方 向 射 向 O点 ， 入 射 光 线 与 OO 夹 角 较 小 时 ， 光 屏 NQ区 域 出 现 两 个 光 斑 ， 逐 渐 增 大 角 。 当 =时 ， 光 屏 NQ区 城 A 光 的 光 斑 消 失 ， 继 续 增 大 角 ， 当 = 时 ， 光 屏 NQ区 域 B 光 的 光 斑 消失 ， 则 。A.玻 璃 砖 对 A 光 的 折 射 率 比 对 B 光 的 大B.A光 在 玻 璃 砖 中 传

17、播 速 度 比 B 光 的 大C. 时 ， 光 屏 上 只 有 1 个 光 斑 D. 时 ， 光 屏 上 只 有 1 个 光 斑解 析 ： A、 根 据 题 干 描 述 “ 当 = 时 ， 光 屏 NQ区 域 A光 的 光 斑 消 失 ， 继 续 增 大 角 ， 当 =时 ， 光 屏 NQ区 域 B 光 的 光 斑 消 失 ” ， 说 明 A 光 先 发 生 了 全 反 射 ， A光 的 临 界 角 小 于 B光 的临 界 角 ， 而 发 生 全 反 射 的 临 界 角 C满 足 ： sinC= ， 可 知 ， 玻 璃 砖 对 A 光 的 折 射 率 比 对 B 光的 大 ， 故 A正 确 ；

18、B、 玻 璃 砖 对 A 光 的 折 射 率 比 对 B 光 的 大 ， 由 n= 知 ， A 光 在 玻 璃 砖 中 传 播 速 度 比 B 光 的 小 。故 B 错 误 。C、 当 时 ， B 光 尚 未 发 生 全 反 射 现 象 ， 故 光 屏 上 应 该 看 到 2 个 亮 斑 ， 其 中 包 含 NP侧 的 反 射 光 斑 (A、 B重 合 )以 及 NQ一 侧 的 B光 的 折 射 光 线 形 成 的 光 斑 。 故 C错 误 。D、 当 时 ， A、 B 两 光 均 发 生 了 全 反 射 ， 故 仅 能 看 到 NP 侧 的 反 射 光 斑 (A、 B 重 合 )。故 D 正

19、 确 。 答 案 ： AD二 、 解 答 题 (满 分 54分 )9.“ 嫦 娥 一 号 ” 和 “ 嫦 娥 二 号 ” 卫 星 相 继 完 成 了 对 月 球 的 环 月 飞 行 ， 标 志 着 我 国 探 月 工 程 的第 一 阶 段 己 经 完 成 。 设 “ 嫦 娥 二 号 ” 卫 星 环 绕 月 球 的 运 动 为 匀 速 圆 周 运 动 ， 它 距 月 球 表 面 的高 度 为 h， 己 知 月 球 的 质 量 为 M、 半 径 为 R， 引 力 常 量 为 G， 则 卫 星 绕 月 球 运 动 的 向 心 加 速 度a= 线 速 度 v= 。解 析 ： 万 有 引 力 提 供 卫

20、 星 绕 月 球 圆 周 运 动 的 向 心 力 ， 所 以 有 ：得 嫦 娥 二 号 的 向 心 加 速 度= 得 嫦 娥 二 号 的 线 速 度 =答 案 ： v= 。10.某 实 验 小 组 利 用 图 1 的 装 置 探 究 加 速 度 与 力 、 质 量 的 关 系 。 下 列 做 法 正 确 的 是 (填 字 母 代 号 )A.调 节 滑 轮 的 高 度 ， 使 牵 引 木 块 的 细 绳 与 长 木 板 保 持 平 行B.在 调 节 木 板 倾 斜 度 平 衡 木 块 受 到 的 滑 动 摩 擦 力 时 ， 将 装 有 砝 码 的 砝 码 桶 通 过 定 滑 轮 拴 木 块上C.

21、实 验 时 ， 先 放 开 木 块 再 接 通 打 点 计 时 器 的 电 源D.通 过 增 减 木 块 上 的 砝 码 改 变 质 量 时 ， 不 需 要 重 新 调 节 木 板 倾 斜 度解 析 ： A、 调 节 滑 轮 的 高 度 ， 使 牵 引 木 块 的 细 绳 与 长 木 板 保 持 平 行 ， 否 则 拉 力 不 会 等 于 合 力 ，故 A 正 确 ； B、 在 调 节 模 板 倾 斜 度 平 衡 木 块 受 到 的 滑 动 摩 擦 力 时 ， 不 应 悬 挂 “ 重 物 ” ， 故 B 选 项 错 误 ；C、 打 点 计 时 器 要 “ 早 来 晚 走 ” 即 实 验 开 始

22、 时 先 接 通 打 点 计 时 器 的 电 源 待 其 平 稳 工 作 后 再 释放 木 块 ， 而 当 实 验 结 束 时 应 先 控 制 木 块 停 下 再 停 止 打 点 计 时 器 ， 故 C 选 项 错 误 ；D平 衡 摩 擦 力 后 ， 有 mgsin = mgcos ， 即 =tan ， 与 质 量 无 关 ， 故 通 过 增 减 木 块 上 的砝 码 改 变 质 量 时 ， 不 需 要 重 新 调 节 木 板 倾 斜 度 ， 故 D正 确 。答 案 ： AD 为 使 砝 码 桶 及 桶 内 砝 码 的 总 重 力 在 数 值 上 近 似 等 于 木 块 运 动 时 受 到 的

23、 拉 力 ， 应 满 足 的 条 件是 砝 码 桶 及 桶 内 砝 码 的 总 质 量 木 块 和 木 块 上 硅 码 的 总 质 量 (填 远 大 于 ， 远 小 于 ， 或近 似 于 )解 析 ： 按 照 教 材 上 的 理 论 若 以 砝 码 桶 及 砝 码 作 为 小 木 块 的 外 力 ， 则 有 a= ， 而 实 际 实 验 过程 中 砝 码 桶 及 砝 码 也 与 小 木 块 一 起 做 匀 加 速 运 动 ， 即 对 砝 码 桶 及 砝 码 有 mg T=ma， 对 小 木块 有 T=Ma。 综 上 有 ： 小 物 块 的 实 际 的 加 速 度 为 a= ， 只 有 当 m

24、M 时 ， 才 能 有 效 的 保 证 实 验 的 准 确 性 。答 案 ： 远 小 于 甲 、 乙 两 同 学 在 同 一 实 验 室 ， 各 取 一 套 图 示 的 装 置 放 在 水 平 桌 面 上 ， 木 块 上 均 不 放 砝 码 ，在 没 有 平 衡 摩 擦 力 的 情 况 下 ， 研 究 加 速 度 a与 拉 力 F的 关 系 ， 分 别 得 到 图 2 中 甲 、 乙 两 条 直线 设 甲 、 乙 用 的 木 块 质 量 分 别 为 m 甲 、 m 乙 甲 、 乙 用 的 木 块 与 木 板 间 的 动 摩 擦 因 数 分 别 为 甲 ， 乙 ， 由 图 可 知 ， m 甲 m

25、 乙 甲 乙 (填 “ 大 于 ” 、 “ 小 于 ” 或 “ 等 于 ” )解 析 ： 当 没 有 平 衡 摩 擦 力 时 有 ： T f=ma， 故 a= T g， 即 图 线 斜 率 为 ， 纵 轴 截 距 的 大小 为 g。观 察 图 线 可 知 m 甲 小 于 m 乙 ， 甲 大 于 乙 ；答 案 ： 小 于 大 于11.要 测 绘 一 个 标 有 “ 3V， 0.6W” 小 灯 泡 的 伏 安 特 性 曲 线 ， 灯 泡 两 端 的 电 压 需 要 由 零 逐 渐 增加 到 3V， 并 便 于 操 作 。 已 选 用 的 器 材 有 ：电 池 组 (电 动 势 为 4.5V， 内

26、阻 约 1 )：电 流 表 (量 程 为 0 250mA。 内 阻 约 5 )；电 压 表 (量 程 为 0 3V。 内 限 约 3k )：电 键 一 个 、 导 线 若 干 。 实 验 中 所 用 的 滑 动 变 阻 器 应 选 下 列 中 的 (填 字 母 代 号 )。A。 滑 动 变 阻 器 (最 大 阻 值 20 ， 额 定 电 流 1A)B。 滑 动 变 阻 器 (最 大 阻 值 1750 ， 额 定 电 流 0.3A)解 析 ： 因 实 验 要 求 电 流 从 零 调 ， 所 以 滑 动 变 阻 器 应 用 分 压 式 接 法 ， 应 选 全 电 阻 最 小 的 变 阻 器A。 答

27、 案 ： A 实 验 的 电 路 图 应 选 用 下 列 的 图 (填 字 母 代 号 )。解 析 ： 因 小 灯 泡 电 阻 为 R= = =15 ， ， 故 电 流 表 应 用 外 接 法 ， 又 变 阻 器 用 分压 式 ， 故 电 路 图 应 选 B。答 案 ： B 实 脸 得 到 小 灯 泡 的 伏 安 特 性 曲 线 如 图 所 示 。 如 果 将 这 个 小 灯 泡 接 到 电 动 势 为 1.5V， 内 阻为 5.0 的 电 源 两 端 ， 小 灯 泡 消 耗 的 功 率 是 0.1 W。解 析 ： 电 源 与 小 灯 泡 直 接 串 联 ， 那 么 路 端 电 压 等 于 小

28、 灯 泡 两 端 的 电 压 ， 画 出 内 阻 为 5 ， 电动 势 为 1.5V的 电 源 的 路 端 电 压 与 干 路 电 流的 关 系 图 线 和 小 灯 泡 的 伏 安 特 性 曲 线 的 交 点 即 表 示 小 灯 泡 与 该 电 源 直 接 串 联 ； 根 据 交 点 坐 标 (1.0V， 0.1A)可 以 计 算 出 小 灯 泡 消 耗 的 功 率 为 ： P=UI=1 0.1=0.1W答 案 ： 0.1。12.(16分 )质 量 为 m=4kg的 小 物 块 静 止 于 水 平 地 面 上 的 A点 ， 现 用 F=10N 的 水 平 恒 力 拉 动 物块 一 段 时 间

29、后 撤 去 ， 物 块 继 续 滑 动 一 段 位 移 停 在 B点 ， A、 B两 点 相 距 x=20m， 物 块 与 地 面 间的 动 摩 擦 因 数 =0.2， g取 10m/s2， 求 ：(l)物 块 在 力 F 作 用 过 程 发 生 位 移 x l的 大 小 ：解 析 ： 整 个 运 动 过 程 的 示 意 图 如 图 所 示取 小 物 块 为 研 究 对 象 ， 从 A 到 B 过 程 ， 根 据 动 能 定 理 ， 有 ：Fx1 fx=0其 中 ： f= mg联 立 解 得x1=16m。答 案 ： 物 块 在 力 F 作 用 过 程 发 生 位 移 xl的 大 小 为 16m

30、。(2)撤 去 力 F 后 物 块 继 续 滑 动 的 时 间 t。解 析 ： 对 A到 C过 程 运 用 动 能 定 理 ， 有 ： Fx 1 ；解 得 ： v=4m/sC到 B过 程 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 ， 有 ： mg=ma ，解 得 a = g=2m/s2；根 据 平 均 速 度 公 式 ， 有 ： ， 解 得 ；答 案 ： 撤 去 力 F后 物 块 继 续 滑 动 的 时 间 t 为 2s。13.(18分 )一 圆 筒 的 横 截 面 如 图 所 示 ， 其 圆 心 为 O。 筒 内 有 垂 直 于 纸 面 向 里 的 匀 强 磁 场 ， 磁感 应 强 度 为 B。

31、圆 筒 下 面 有 相 距 为 d 的 平 行 金 属 板 M、 N， 其 中 M 板 带 正 电 荷 。 N 板 带 等 量 负电 荷 。 质 量 为 m、 电 荷 量 为 q的 带 正 电 粒 子 自 M板 边 缘 的 P 处 由 静 止 释 放 ， 经 N板 的 小 孔 S以 速 度 v 沿 半 径 SO 方 向 射 入 磁 场 中 。 粒 子 与 圈 筒 发 生 两 次 碰 撞 后 仍 从 S 孔 射 出 ， 设 粒 子 与圆 筒 碰 撞 过 程 中 没 有 动 能 损 失 ， 且 电 荷 量 保 持 不 变 ， 在 不 计 重 力 的 情 况 下 ， 求 ： (1)M、 N 间 电

32、场 强 度 E 的 大 小 ；解 析 ： 粒 子 从 开 始 运 动 到 射 入 磁 场 的 过 程 ， 电 场 力 做 功 。 由 动 能 定 理 ：匀 强 电 场 中 有 ： U=Ed联 立 上 式 ， 得 ： 。答 案 ： M、 N间 电 场 强 度 E的 大 小 。(2)圆 筒 的 半 径 R：解 析 ： 粒 子 进 入 磁 场 后 又 从 S点 射 出 ， 关 键 几 何 关 系 可 知 ， 两 碰 撞 点 和 S 将 圆 筒 三 等 分 。设 粒 子 在 磁 场 中 运 动 的 轨 道 半 径 为 r， 由 洛 伦 兹 力 提 供 向 心 力 ， 得 ： 根 据 几 何 关 系 ：

33、联 立 上 式 ， 解 得 ：答 案 ： 圆 筒 的 半 径 ： 。(3)保 持 M、 N 间 电 场 强 度 E 不 变 ， 仅 将 M 板 向 上 平 移 ， 粒 子 仍 从 M 板 边 缘 的 P处 由 静 止释 放 粒 子 自 进 入 圆 筒 至 从 S 孔 射 出 期 间 ， 与 圆 筒 的 碰 撞 次 数 n。解 析 ： 保 持 MN 之 间 的 电 场 强 度 不 变 ， 仅 将 M 板 向 上 平 移 后 ，于 是 ： ， 此 时 粒 子 经 过 圆 后 与 圆 筒 发 生 碰 撞 ， 所 以 粒 子 将 在 于 圆 筒 壁 发 生 三 次 碰 撞 后 由 S 点 射 出 。答

34、 案 ： 保 持 M、 N 间 电 场 强 度 E 不 变 ， 仅 将 M 板 向 上 平 移 ， 粒 子 与 圆 筒 的 碰 撞 3 次 。 14.(20分 )超 导 现 象 是 20世 纪 人 类 重 大 发 现 之 一 ， 日 前 我 国 己 研 制 出 世 界 传 输 电 流 最 大 的高 温 超 导 电 缆 并 成 功 示 范 运 行 。(l)超 导 体 在 温 度 特 别 低 时 电 阻 可 以 降 到 几 乎 为 零 ， 这 种 性 质 可 以 通 过 实 验 研 究 。 将 一 个 闭合 超 导 金 属 圈 环 水 平 放 置 在 匀 强 磁 场 中 ， 磁 感 线 垂 直 于

35、 圈 环 平 面 向 上 ， 逐 渐 降 低 温 度 使 环 发生 由 正 常 态 到 超 导 态 的 转 变 后 突 然 撤 去 磁 场 ， 若 此 后 环 中 的 电 流 不 随 时 间 变 化 。 则 表 明 其 电阻 为 零 。 请 指 出 自 上 往 下 看 环 中 电 流 方 向 ， 并 说 明 理 由 。答 案 ： 原 磁 场 方 向 向 上 ， 故 原 磁 通 向 上 ， 减 小 ， 根 据 楞 次 定 律 ， 感 应 电 流 磁 场 方 向 也 向 上 ，故 感 应 电 流 为 逆 时 针 。(2)为 探 究 该 圆 环 在 超 导 状 态 的 电 阻 率 上 限 ， 研 究

36、 人 员 测 得 撤 去 磁 场 后 环 中 电 流 为 I， 并经 一 年 以 上 的 时 间 t未 检 测 出 电 流 变 化 。 实 际 上 仪 器 只 能 检 测 出 大 于 I的 电 流 变 化 ， 其 中 I I， 当 电 流 的 变 化 小 于 I 时 ， 仪 器 检 测 不 出 电 流 的 变 化 ， 研 究 人 员 便 认 为 电 流 没 有变 化 。 设 环 的 横 截 面 积 为 S， 环 中 定 向 移 动 电 子 的 平 均 速 率 为 v， 电 子 质 量 为 m、 电 荷 量 为 e。试 用 上 述 给 出 的 各 物 理 量 ， 推 导 出 的 表 达 式 。解

37、 析 ： 设 超 导 圆 环 周 长 为 L， 电 阻 为 R， 有 ： ； 由 电 流 的 微 观 定 义 可 知 ， 超 导 圆 滑 中 的 电 流 I=neSv， 而 n、 e、 S 均 由 导 体 材 料 自 身 决 定 的 ，不 会 随 环 境 变 化 而 变 化 ， 故 当 环 中 电 流 发 生 变 化 时 必 定 是 电 子 的 定 向 移 动 的 速 率 发 生 了 变化 ， 于 是 有 I=neS v。 设 能 量 的 损 失 为 E， 由 能 量 守 恒 定 律 有 ：， 代 入 数 据 ， 由 于 I I， 0， 整 理 可 得 ： ， = 。答 案 ： 的 表 达 式 为(3)若 仍 使 用 上 述 测 量 仪 器 ， 实 验 持 续 时 间 依 旧 为 t。 为 使 实 验 获 得 的 该 圆 环 在 超 导 状 态 的电 阻 率 上 限 的 准 确 程 度 更 高 ， 请 提 出 你 的 建 议 ， 并 简 要 说 明 实 现 方 法 。解 析 ： 由 知 ， 为 增 加 ， 可 以 适 当 增 加 I。 答 案 ： 为 增 加 ， 可 以 适 当 增 加 I。