2014-2015学年福建省福州三中高三(上)期末物理试卷(4)

（2）金属框经过磁场时受到的安培力FA大小为5N；产生的电热Q为5J； （3）匀强磁场的磁感应强度大小B为

点评： 解决本题的关键读懂图象，知道金属框先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动，再做匀加速直线运动，且磁场的宽度等于金属框的边长．

11．如图（a）所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为L，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角θ可调[如图（b）]；右为水平放置的长为d的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为B．带正电的粒子经电压为U的电场加速后沿水平方向射入N1，能通过N2的粒子经O点垂直进入磁场． O到感光板的距离为0.5d，粒子电荷量为q，质量为m，不计重力．

（1）若两狭缝平行且盘静止[如图（c）]，粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点M上，求：加速电场的电压U和粒子在磁场中运动的时间t1；

（2）若两狭缝夹角为θ0，N2盘以角速度ω0匀速转动，转动方向如图（b）． 要使粒子穿过N1、N2，加速电压U的可能取值

（3）若两狭缝夹角为θ0，N2盘匀速转动，转动方向如图（b）．要使穿过N1、N2的粒子均打到感光板P1P2连线上，试分析盘转动角速度ω的取值范围（设通过N1的所有粒子在盘旋转一圈的时间内都能到达N2）．

考点： 带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动． 专题： 带电粒子在复合场中的运动专题． 分析： （1）竖直向下打在感光板中心点M上，则其轨道对应的圆心角为

，根据由几何关系即

可求得粒子运动的半径；由动能定理求加速的电压．根据圆心角与周期的关系即可求得粒子运动的时间．

（2）粒子在水平方向做匀速直线运动，由t=求出粒子通过两窄缝的时间，在该时间内，N2盘转过的角度为α=ω0t，要使粒子穿过N1、N2，应满足：α=θ0+2kπ，（k=0，1，2，3，…），再结合上题的结果求解电压U的取值．

（3）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出粒子运动的轨迹，确定圆心位置，根据几何关系求解半径，根据洛伦兹力提供向心力，求解临界速度，进而求解角速度的范围． 解答： 解：（1）设打在M点上的粒子在磁场中运动的半径为r1，速度为v1，在磁场中运动的时间为t1．

由题得 r1=d ①

由牛顿第二定律：Bqv1=m

②

由动能定理得：qU1=由①②③得：U1=匀速圆周运动周期：T=

③ ④ ⑤

⑥

粒子在磁场中运动时间：t1==

（2）粒子通过两窄缝的时间为 t= ⑦ 这段时间内，N2盘转过的角度为α，则 α=ω0t=

⑧

要使粒子穿过N1、N2的双窄缝，应满足：α=θ0+2kπ，（k=0，1，2，3，…） ⑨ 由③⑦⑧⑨解得：U=

（10）

（3）如图所示，设粒子运动临界半径分别为r2和r3，对应的速度分别为v2和v3． 则 r2=d （11） =

解得 r3=1.25d （13） 解得 v2=

，v3=

（14）

=

（15）

（12）

依题意得：通过双窄缝的角速度ω=

粒子要打在感光板上，要满足的条件是：答：

（1）加速电场的电压U是

≤ω≤ （16）

，粒子在磁场中运动的时间t1是

．

（2）要使粒子穿过N1、N2，加速电压U的可能取值为：U=

，（k=0，1，2，3，…）．

（3）盘转动角速度ω的取值范围为≤ω≤．

点评： 带点粒子在磁场中做圆周运动，确定圆心和半径为解题的关键，要求同学们能画出粒子运动的轨迹，运用几何知识求解轨迹半径．

（二）选考题，请考生任选一模块作答【物理选修（3-3）】

12．用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（ ）

A． 体积减小，内能不变 B． 体积减小，压强减小 C． 对外界做负功，内能增大 D． 对外界做正功，压强减小

考点： 热力学第一定律；封闭气体压强． 分析： 充气袋四周被挤压时，外界对气体做功，无热交换，根据热力学第一定律分析内能的变化． 解答： 解：A、充气袋四周被挤压时，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律得知气体的内能增大．故A错误；

B、气体的内能增大，温度升高，根据气体方程

=C可知，气体的压强必定增大，故B错误；

C、D、气体的体积减小，气体对外界做负功，内能增大，故C正确，D错误． 故选：C． 点评： 对于气体，常常是气态方程和热力学第一定律的综合应用，当气体的体积减小时，外界对气体做正功，相反体积增大时，气体对外界做正功．

13．如图所示，一端开口，一端封闭的玻璃管，封闭端有一定质量的气体，开口端置于水银槽中，用弹簧测力计拉着玻璃试管，此时管内外水银面高度差为l1，弹簧测力计示数为F1．若在水银槽中缓慢地倒入水银，使槽内水银面升高，则管内外水银面高度差为l2，弹簧测力计示数为F2，则（ ）

A． l2=l1，F2=F1

B． l2＜l1，F2＜F1 C． l2＜l1，F2＞F1

D． l2＞l1，F2＞F1

考点： 封闭气体压强；理想气体的状态方程． 专题： 理想气体状态方程专题．

分析： （1）在本实验中，玻璃管内水银柱的高度l主要受内外压强差的影响，管内封闭部分气体压强改变，水银柱的高度就会随之改变；

（2）在不计玻璃管的重力和浮力的情况下，拉力F要克服的是水银柱的重力，因此，只要水银柱的重力改变，F的大小也就会改变． 解答： 解：（1）因为实验中，玻璃管内封闭了一段空气，因此，大气压=玻璃管中水银柱产生的压强+封闭空气的压强，大气压不变的情况下，在水银槽中缓慢地倒入水银，封闭空气的体积变小，压强变大，同时水银柱的高度h也会适当减小，故l2＜l1；

（2）若不计玻璃管的重力和浮力，向上的拉力F与水银柱的重力相平衡，而水银柱的高度h变小，所以水银柱的重力变小，拉力F的大小会变小，故F2＜F1． 故选B． 点评： 在本题的分析中，一定要抓住关键，就是大气压的大小与管内水银柱压强和封闭空气的压强之和相等．明确管内上方有空气而不是真空，是本题最易出错之处．而水银柱高度的大小又决定了水银柱的重力，也就决定了力F的大小．搞清这几个量之间的关系，才能最终做出正确的推理．

【物理选修（3-5）】

1014秋?福州校级期末）下列说法正确的是（ ） A． 发现中子的核反应方程是 B．

Be+

He→

C+

n

Pb

Th经过4次α衰变和6次β衰变后成为稳定的原子核

U的原子核经过两个半衰期后剩下50个

Sr和

U

C． 200个 D．

U在中子轰击下生成Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变大

考点： 裂变反应和聚变反应；原子核衰变及半衰期、衰变速度． 专题： 衰变和半衰期专题． 分析： 半衰期是大量原子核的统计规律，对少数粒子无意义，α衰变改变质量数，β衰变增加电荷数，裂变反应释放出能量．

解答： 解：A、查德威克用α粒子轰击

Be发现中子，核反应方程是

Be+

He→

C+

n，

故A正确；

B、α衰变改变质量数，所以232﹣208=4×6，故经过6次α衰变，β衰变：90﹣2×6+n=82，得n=4；故B错误；

C、半衰期是大量原子核的统计规律，对少数粒子无意义，故C错误； D、裂变反应释放出能量，根据质能方程知在中子轰击下生成

Sr和

Xe的过程中，释放大量

的能量，由质量亏损，原子核中的平均核子质量变小，故D错误； 故选：A 点评： 本题考查了核反应方程、半衰期、衰变和裂变的知识，难度不大，要注意的是半衰期是大量原子核的统计规律，对少数粒子无意义．

1014秋?福州校级期末）如图所示，一个质量为M木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个质量为m的小木块．木箱和小木块都具有一定的质量．现使木箱获得一个向左的初速度v0，则（ ）

A． 小木块和木箱最终都将静止 B． 木箱速度为零时，小木块速度为 C． 最终小木块速度为

，方向向左

2

D． 木箱和小木块系统机械能最终损失Mv0

考点： 动量守恒定律． 分析： 本题中物体系统在光滑的平面上滑动，系统所受外力的合力为零，故系统动量始终守恒，而由于系统内部存在摩擦力，阻碍物体间的相对滑动，最终两物体应该相对静止，一起向右运动．由动量守恒求出最终共同速度，再由能量守恒求机械能的损失．

解答： 解：A、系统所受外力的合力为零，动量守恒，初状态木箱有向左的动量，小木块动量为零，故系统总动量向左，系统内部存在摩擦力，阻碍两物体间的相对滑动，最终相对静止，由于系统的总动量守恒，不管中间过程如何相互作用，根据动量守恒定律，最终两物体以相同的速度一起向左运动．故A错误；

B、规定向左为正方向，根据动量守恒：Mv0=mv1+Mv2；v2=0，可得v1=C、最终两物体速度相同，由动量守恒得：Mv0=（m+M）v，则得 v=

2

2

，故B错误． ，方向向左，故C正确．

D、木箱和小木块系统机械能最终损失△E=Mv0﹣（m+M）v=

，故D错误；

故选：C

点评： 动量守恒定律的应用问题，不需要涉及中间过程，特别是对于多次碰撞问题，解题特别方便，要能灵活的选用过程．

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