理科綜合能力測(cè)試第理科綜合能力測(cè)試第#頁(yè)〔共9頁(yè)〕24.〔20分〕如圖1所示，半徑為廠的金屬細(xì)圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度5隨時(shí)間看的變化關(guān)系為5二依口>0,且為的常量〕。金屬環(huán)的電阻為尺。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,求金屬環(huán)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)石感和感應(yīng)電流/;〔2〕麥克斯韋電磁理論認(rèn)為：變化的磁場(chǎng)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)，這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同，稱(chēng)為感生電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng)。圖1所示的磁場(chǎng)會(huì)在空間產(chǎn)生如圖2所示的圓形渦旋電場(chǎng)，渦旋電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)與金屬環(huán)是同心圓。金屬環(huán)中的自由電荷在渦旋電場(chǎng)的作用下做定向運(yùn)動(dòng)，形成了感應(yīng)電流。渦旋電場(chǎng)力/充當(dāng)非靜電力，其大小與渦旋電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)￡的關(guān)系滿(mǎn)足/=必o如果移送電荷q時(shí)非靜電力所做的功為W,那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)￡=—o感q1a.請(qǐng)推導(dǎo)證明：金屬環(huán)上某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E二-kr；2b.經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與金屬離子〔即金屬原子失去電子后的剩余局部〕的碰撞。在考慮大量自由電子的統(tǒng)計(jì)結(jié)果時(shí)，電子與金屬離子的碰撞結(jié)果可視為導(dǎo)體對(duì)電子有連續(xù)的阻力，其大小可表示為f=bv〔b>0,且為的常量〕。自由電子的電荷量為e,金屬環(huán)中自由電子的總數(shù)為N。展開(kāi)你想象的翅膀，給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型，并在此根底上，求出金屬環(huán)中的感應(yīng)電流I?！?〕宏觀與微觀是相互聯(lián)系的。假設(shè)該金屬單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，請(qǐng)你在〔1〕和〔2〕的根底上推導(dǎo)該金屬的電阻率p與n、b的關(guān)系式。Sf| BfJE圖1 圖2北京市朝陽(yáng)區(qū)高三年級(jí)第二次綜合練習(xí)理科綜合能力測(cè)試參考答案2021.5第一局部〔選擇題共120分〕題號(hào)12345678910答案

題號(hào)11121314151617181920答案ACBACDDC第二局部〔非選擇題共180分〕21．〔18分〕TOC\o"1-5"\h\z〔1〕B、A、C 〔3分〕叱 〔3分〕NS〔2〕① A 〔2分〕②打點(diǎn) 〔2分〕B 〔2分〕③ 0.41~0.43 〔3分〕④B 〔3分〕22．〔16分〕解：〔1〕設(shè)小滑塊的質(zhì)量為m。根據(jù)動(dòng)能定理有—mv2解：〔1〕設(shè)小滑塊的質(zhì)量為m。根據(jù)動(dòng)能定理有—mv2—mv220所以v-、v22—2旦gl-4.0m/s〔6分〕〔2〕根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mv-2mv'所以v=2.0m/s2所以v=2.0m/s2〔5分〕〔3〕根據(jù)機(jī)械能守恒定律有2x2mv'2-2mgh所以v'2h所以v'2h-——=0.20m2g〔5分〕23．〔18分〕解：〔1〕根據(jù)牛頓第二定律有v2qvB-m—r所以mvr 所以qB〔6分〕〔〔6分〕〔2〕a．根據(jù)牛頓第二定律有2nr2nmvqBqv'B-qE=0E所以v'=E 〔4分〕Bb.帶電粒子由靜止釋放，其初速度可分解為相等的水平向左和水平向右的速度，E設(shè)為v,令v=E,那么帶電粒子的運(yùn)動(dòng)可分解為沿水平方向的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和BmvmE在豎直平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r=絲=—。所以qBqB22r2r2mE

qB22Ev=2v=—— 〔8分〕mB24.〔20分〕解：〔1〕根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有「 A① AB-nr2 iE= = =knr2感AtAt根據(jù)歐姆定律有〔6分〕E kn〔6分〕I=—感= RR〔2〕a.設(shè)金屬環(huán)中自由電子的電荷量為e。一個(gè)自由電子在電場(chǎng)力的作用下沿圓環(huán)運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)力做的功W=eE-2nrWeE-2nr^所以E== =2nrE感ee又因?yàn)镋=knr2感所以E=1kr 〔4分〕2b.假設(shè)電子以速度v沿金屬環(huán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體對(duì)電子的阻力f=bv。沿切線(xiàn)方向，根據(jù)牛頓第二定律有bv—eE=0又因?yàn)镋又因?yàn)镋=1kr2所以ker所以v=——2b電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期

2nr4nbke所以NekNe2I——T 4nb〔