还剩22页未读，
继续阅读
浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二上学期期中物理（选考）试题（Word版附解析）
展开
这是一份浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二上学期期中物理（选考）试题（Word版附解析），共25页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
命题：高二物理备课组 审题：高二物理备课组
一、单选题（每小题3分，共36分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 穿过闭合电路磁通量不为零时，闭合电路中感应电流可能为零
B. 磁场是一种为研究物理问题而假想的物质
C. 和都采用了比值定义法，场强E 的方向与电场力F 的方向相同或相反，磁感应强度B 的方向与安培力F 的方向相同或相反
D. 安培定则是用来判断通电导线在磁场中所受安培力方向的
【答案】A
【解析】
【详解】A．若穿过闭合电路的磁通量恒定不变时，闭合电路中感应电流为零，A正确；
B．磁场是客观存在的，并非一种假想物质，B错误；
C．磁感应强度B 的方向与安培力F 的方向垂直，C错误；
D．安培定则是用来判断通电导线所产生的磁场方向的，左手定则才是用来判断通电导线在磁场中所受安培力方向的，D错误。
故选A。
2. 下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A. 图甲：金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属
B. 图乙：摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会以相同的速度同向转动
C. 图丙：真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
D. 图丁：微安表的表头，在运输时连接正、负接线柱保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
【答案】D
【解析】
【详解】A．甲图中金属探测器通过使用变化电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故A错误；
B．由电磁驱动原理，图乙中摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢，即同向异步，B错误；
C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在铁块中会产生涡流，铁块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，选项C错误；
D．微安表的表头，在运输时连接正、负接线柱保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确。
故选D。
3. 如图甲所示为振荡电路，电路中的电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（ ）
A. 在时间内，磁场逐渐减小
B. 在时间内，电容器C正在充电
C. 和时刻，电容器极板带电情况完全相同
D. 电路中电场能随时间变化的周期等于
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据图像可知，在时间内，电流逐渐增大，电容器正在放电，磁场逐渐增大，故A错误；
B．t1～t2时间内，电路中的电流在减小，电容器在充电，故B正确；
C．和时刻，电流为零，电容器充电完成，但极板所带正负电荷相反，故C错误；
D．一个周期电容器充电放电两次，所以电路中电场能随时间变化的周期等于，故D错误。
故选B。
【点睛】掌握LC振动电流充放电过程中，电流的及电场和磁场的变化规律。
4. 某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（ ）
A. ，逆时针B. ，逆时针
C. ，顺时针D. 顺时针
【答案】A
【解析】
【详解】经过时间t，面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，磁通量变化为
由法拉第电磁感应定律，线圈中产生的平均感应电动势的大小为
由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向。
故选A。
5. 下列关于传感器元件说法错误的是（ ）
A. 如图甲，是一光敏电阻，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好
B. 如图乙，是一电阻应变片，其电阻随受外力而发生机械形变的变化而发生变化
C. 如图丙，当磁体靠近“干簧管”时，“干簧管”能起到开关的作用是由于电磁感应
D. 如图丁，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向左发生微小位移时，线圈自感系数变大
【答案】C
【解析】
【详解】A．光敏电阻，当强光照射时，电阻变小，导电性增强，故A正确不符合题意；
B．电阻应变片，其电阻随受外力而发生机械形变的变化而发生变化，故B正确不符合题意；
C．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，两簧片又分开，经常被用于控制电路的通断，不是电磁感应原理，故C错误符合题意；
D．当物体1向左发生微小位移时，铁芯插入的长度变大，线圈自感系数变大，故D正确不符合题意。
故选C。
6. 图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，A1与L1的电阻值相同
B. 图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C. 图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D. 图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
【答案】C
【解析】
【详解】AB．断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A1的电阻，故AB错误；
C．闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；
D．闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。
故选C。
7. CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记为P点。则（ ）
A. M处的电势高于N处的电势
B. 增大M、N之间的加速电压可使P点左移
C. 偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D. 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于电子带负电，要在MN间加速则MN间电场方向由N指向M，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知M的电势低于N的电势，故A错误；
B．增大加速电压则根据
可知会增大到达偏转磁场的速度；又根据在偏转磁场中洛伦兹力提供向心力有
可得
可知会增大在偏转磁场中的偏转半径，由于磁场宽度相同，故根据几何关系可知会减小偏转的角度，故P点会右移，故B错误；
C．电子在偏转电场中做圆周运动，向下偏转，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故C错误；
D．由B选项的分析可知，当其它条件不变时，增大偏转磁场磁感应强度会减小半径，从而增大偏转角度，使P点左移，故D正确。
故选D。
8. 如图所示，固定在水平面上的半径为r和的两个金属圆环之间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，长为L的金属棒，金属棒接入电路电阻为R，金属棒与两圆环接触良好，另一端固定在竖直转轴O上，随轴以角速度顺时针匀速转动，在大圆环的M点和小圆环的N点间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态．已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 带电微粒带负电
B. 电容器储存的电荷量为
C. 棒两端电压为
D. 若转轴角速度变为2倍，微粒将向下运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，杆中电流方向指向O点，则R中电流方向向上，则电容器下极板带正电，则微粒带正电，选项A错误；
B．杆中产生的感应电动势
电阻两端的电压即电容器两板间的电压为
电容器储存的电荷量为
选项B正确；
C．棒接入电路的两点之间的电压为
O点与小环之间的杆上的电压为
外环与杆的外端点间的电势差为
则杆两端电压为
选项C错误；
D．若转轴角速度变为2倍，则电容器两板间电压变大，场强变大，则电场力大于重力，则微粒将向上运动，选项D错误。
故选B。
9. 如图甲所示，为特高压输电线路上使用六分裂阻尼间隔棒的情景。其简化如图乙，间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点、、、、、上，为正六边形的中心，A点、B点分别为、的中点。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。6条输电导线中通有垂直纸面向外，大小相等的电流，其中导线中的电流对导线中电流的安培力大小为，则（ ）
A. A点和B点的磁感应强度相同
B. 其中导线所受安培力大小为
C. 、、、、五根导线在点的磁感应强度方向垂直于向下
D. 、、、、五根导线在点的磁感应强度方向垂直于向上
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据对称性可知A点和B点的磁感应强度大小相等，方向不同，关于点对称，故A错误；
B．根据题意可知、对导线的安培力大小，、对导线的安培力大小为
对导线，安培力大小为，根据矢量的合成可得导线所受安培力
故B正确；
CD．根据安培定则，、两条导线在点的磁感应强度等大反向，、两条导线在点的磁感应强度等大反向，、、、、五根导线在点的磁感应强度方向与导线在点的磁感应强度方向相同，垂直于向下，故C正确，D错误。
故选C。
10. 如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为5:1，R2=5Ω，现在电源输入电压如图乙所示的交流电，电流表和电压表均为理想电表，电流表A2的示数为4A，下列说法错误的是（ ）
A. 电压表V1的示数是100V
B. 电阻R1的值为150Ω
C. 电路消耗的总功率是80W
D. 若R2的阻值增大，则电压表V2的示数将增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意得
由
得
故A正确，与题意不符；
B．由图乙可知电源的输入电压为
所以R1上的电压为
又因为
所以
所以
故B正确，与题意不符；
C．电路消耗的总功率为
故C错误，与题意相符；
D．若R2的阻值增大，则电流I2减小，从而I1减小，则R1上的电压减小，又因为总的输入电压不变，所以原线圈两端电压U1增大，则副线圈两端电压也增大，即电压表V2的示数将增大。故D正确，与题意不符。
本题选错误的故选C。
11. 如图所示是一种将药物透过皮肤注入体内的高压喷射器，喷射器的泵体是一个长方体槽，泵体上部与竖直绝缘细管相连。已知槽高为h，槽的左、右是间距为L、电压为U的导电金属壁，上、下、前后均为绝缘壁，其中前、后壁间距为d，垂直于前壁向后有磁感应强度大小为B的匀强磁场。喷射器正常工作时，导电药液从长方体的左壁流向右壁，药液受安培力作用被压到细管中完成注射。已知药液的电阻率为、密度为，重力加速度大小为g。则（ ）
A. 槽的右壁应接电源正极
B. 药液受到的安培力大小为
C. 喷射器正常工作时，
D. 喷射器正常工作时，
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则，导电药液所受安培力向上时，导电药液的电流方向由左指向右，所以槽的左壁应接电源正极，A错误；
B．导电药液的电阻为
受到的安培力大小为
联立解得
B错误；
CD．喷射器正常工作时，有安培力大于重力，则
解得
C正确，D错误。
故选C。
12. 如图甲所示，在自行车车轮边缘安装小型发电机，可以为车灯提供电能。小型发电机内部结构如图乙所示，转轴一端连接半径的摩擦小轮，小轮与车轮边缘接触，当车轮转动时，依靠摩擦，车轮无滑动地带动小轮，从而带动线圈转动。已知矩形线圈匝数匝，面积，总电阻，磁极间的磁场可视为磁感应强度的匀强磁场，线圈通过电刷与电阻恒为、额定功率的灯泡L相连。一同学某次匀速骑行时，灯泡两端电压随时间变化的规律如图丙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 如图乙所示位置，线框的磁通量变化率最大
B. 该次骑行速度
C. 图丙中的
D. 欲使小灯泡不烧坏，骑行速度不能超过
【答案】B
【解析】
【详解】A．如图乙所示位置，线框的磁通量变化率最小，故A错误；
B．由图丙知，周期
摩擦小轮边缘与车速相同，则该次骑行速度
故B正确；
C．线圈转动时产生的感应电动势的最大值为
图丙中灯泡两端的电压最大值根据闭合电路欧姆定律有
故C错误；
D．欲使小灯泡不烧坏，根据
灯泡两端电压不超过
此时感应电动势的最大值为
根据
可得
骑行速度
故D错误。
故选B。
二、多选题（每题4分，共12分）
13. 如图甲所示，正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数n=10，边长ab=1m，线圈总电阻r=1Ω，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关线圈的电动势e，感应电流i，焦耳热Q以及ab边的安培力F（取向下为正方向）随时间t的变化图象正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】CD
【解析】
【详解】A．0~1s内产生的感应电动势为
e1==2V
方向为逆时针，同理1~5s内产生的感应电动势为
e2==1V
方向为顺时针，A错误；
B．对应0~1s内的感应电流大小为
方向为逆时针（负值），同理1~5s内的感应电流大小为
i2=1A
方向为顺时针（正值），B错误；
C．ab边受到的安培力大小为
F=nBiL
可知0~1s内
0≤F≤4N
方向向下，1~3s内
0≤F≤2N
方向向上，3~5s内
0≤F≤2N
方向向下，C正确；
D．线圈产生的焦耳热为
Q=eit
0~1s内
Q1=4J
1~5s内
Q2=4J
D正确。
故选CD
14. 如图所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带负电的小球，置于水平向左的匀强电场和垂直纸面里的匀强磁场中。已知绳长L，小球质量为m，电荷量为q，磁感应强度大小为，现把小球从A点静止释放，刚好沿着圆弧AB到达最高点B处，其中，重力加速度为g，已知，则小球（ ）
A. 从A到B的过程中，小球的机械能一直增大
B. 小球所受的电场力是重力的倍
C. 从A到B过程中，小球的最大速度为
D. 从A到B过程中，绳子的最大拉力为重力的倍
【答案】AC
【解析】
【详解】A．从A到B过程中，电场力对小球一直做正功，则小球机械能一直增大，电势能一直减小，故A正确；
B．根据动能定理
得
故B错误；
C．小球所受重力和电场力的合力为
方向与竖直方向夹角，所以当绝缘细线运动到此位置时，小球速度最大，根据动能定理
得
故C正确；
D．根据
从A到B过程中，绳子的最大拉力
故D错误。
故选AC。
15. 如图甲所示，水平放置的平行极板A、B间加如图乙所示的交变电场，时刻，O处粒子源水平向右发射速度相同的a、b两粒子，穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，a粒子恰好不从磁场右边界飞出，a、b两粒子的运动轨迹交于C点，且在C处时a、b速度方向垂直，C到左右磁场边界的距离相等，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. a、b在电场中运动的时间一定相同
B. a、b穿过极板的时间可能为的奇数倍
C. a、b粒子的比荷为
D. a、b穿过极板竖直方向上的位移大小之比为1:2
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．因为a、b粒子都是以相同的速度，垂直进入电场，在电场中，沿初速度方向不受力，做匀速直线运动，由
可得，a、b在电场中运动的时间一定相同；又因为两粒子穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场，则两粒子在离开电场时，竖直方向速度为零，根据图乙可知，a、b穿过极板的时间为T0的偶数倍。
AB错误；
C．由下图可知
可得
由几何关系可知
在磁场中，由洛伦兹力提供向心力
可得，粒子的比荷为
在本题中，两粒子进入磁场时的速度大小相等，则
所以粒子的比荷之比为
C正确；
D．在竖直方向，a、b粒子先加速度再减速，由运动学公式得
因为a、b粒子在电场中运动时间相等，场强E相等，则
所以，a、b穿过极板竖直方向上的位移大小与两粒子的比荷成正比，则
D错误。
故选AC。
三、实验题（每空2分，共10分）
16. 物理研究课上，同学们用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示：
（1）下列说法正确的是___________；
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能作用
（2）如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是___________。
A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
（3）将与灯泡相连的线圈拆掉匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将___________（选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压___________（选填“变大”或“变小”）；
（4）实验中发现，在所有连接都完好情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是___________。
【答案】 ①. CDF ②. AC##CA ③. 变暗 ④. 变小 ⑤. 变压器的初级连接的是学生电源的“直流”
【解析】
【详解】（1）[1]A．为确保实验安全，实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数，使得次级电压较小，故A错误；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；
C．实验时可采用控制变量法，先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故D正确；
EF．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，故E错误，F正确。
故选CDF。
（2）[2]A．变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上端的横条相当于磁铁，下端对横条有吸引力作用，因此与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；
B．仅增加原线圈匝数，副线圈两端电压将减小，小灯泡亮度将变暗，故B错误；
C．若仅增加副线圈绕制圈数，副线圈两端电压增大，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输出的功率变大，有可能会使学生电源的过载指示灯亮起，故C正确。
故选AC。
（3）[3][4]将与灯泡相连的线圈拆掉匝数，即次级匝数减小，则次级电压减小，则灯泡亮度将变暗，这说明灯泡两端的电压变小；
（4）[5]实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是变压器的初级连接的是学生电源的“直流”。
四、解答题
17. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，为粒子加速器，加速电压为；为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子的速度为多少？
（2）速度选择器两板间电压为多少？
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在A加速器中做加速直线运动，由动能定理得
解得，粒子的速度为
（2）粒子在B速度选择器中做匀速直线运动，由受力平衡条件得
解得，速度选择器两板间电压为
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力
可得，匀速圆周运动的半径为
18. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，最后用户得到220V、 9.5kW的电力，求:
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比n₁:n₂；
（2）输电线的总电阻R；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）升压变压器、副线圈匝数比为
（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有
而发电机输出功率等于升压变压器的输出功率，有
所以
（3）设降压变压器原线圈上电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
19. 如图所示，两块相距为的平行金属板正对且水平放置，两板间加有可调节的电压，分别为板中心处的两个小孔，点与共线，与的距离为。在以为圆心、为半径的圆形区域内存在一磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场。为记录粒子位置的竖直放置胶片，胶片两端点和正好为边长为的等边三角形的三个顶点，与板等高。粒子从处无初速度地进入到间的电场后，通过进入磁场，粒子所受重力不计。
（1）当两板间电压为时，粒子恰好打在的中点，求该粒子的比荷；
（2）一质量为的粒子从磁场射出后，恰好打在上的端点；在相同加速电压下，另一电荷量相同的粒子则恰好打在上的端点，求这个粒子的质量；
（3）当间所加电压为某一值时，一质量为、电荷量为的粒子，恰好打在线段上的端点，求粒子从直至打在线段上端点所经历的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子从到的过程，根据动能定理有
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由向心力公式有
由题意知，粒子的轨迹如图中①所示，由几何关系知粒子在磁场中运动的轨迹半径
联立以上各式，解得粒子的比荷为
（2）当质量为的粒子打在端点时，轨迹如图中②所示，根据几何关系可得粒子在磁场中运动的轨迹半径
当另一粒子打在端点时，轨迹如图中③所示，轨迹半径为
由（1）中得粒子质量的通用表达式为
则
解得这个粒子的质量为
（3）当粒子沿轨迹②最终打在胶片的端点时，此时粒子在磁场中的轨迹半径为
粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为
由
得到该粒子进入磁场时的速度大小为
粒子在电场中经历的时间为
粒子在磁场中经历的时间
而
可得
粒子出磁场后做匀速直线运动经历的时间为
则粒子从进入电场到打在胶片上所经历的时间为
20. 如图所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨所在平面倾角，导轨间距，在水平虚线的上方有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，水平虚线下方有平行于导轨平面向下的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为。导体棒垂直放置在导轨上，开始时给两导体棒施加约束力使它们静止在斜面上，现给棒施加沿斜面向上的拉力，同时撤去对两导体棒的约束力，使沿斜面向上以的加速度做匀加速直线运动，棒沿斜面向下运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好，已知导体棒与导轨间的动摩擦因数均为，导体棒的质量均为，两导体棒组成的回路总电阻为，导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，，求：
（1）当棒向下运动的速度达到最大时，棒受到的安培力的大小和方向；
（2）当回路中的瞬时电功率为2W时，在此过程中，通过棒横截面的电量；
（3）当棒速度减为零时，回路中的电流大小。
【答案】（1）0.4N，方向垂直导轨向下；（2）1C；（3）0.8A
【解析】
【详解】（1）沿斜面向上运动切割磁感线，根据右手定则可知，产生的感应电流方向由流向，则中电流方向由流向，根据左手定则可知，棒受到的安培力方向垂直导轨向下；当棒运动的速度达到最大时，以以棒为对象，沿斜面方向有
解得
（2）当回路中的瞬时电功率为时，电功率为
电源的电动势为
由速度位移关系得
在此过程中，通过棒横截面的电量
联立解得
（3）棒向下运动的过程中，对棒列动量定理得
可得
在此过程中，通过棒横截面的电量就是通过棒电量
为棒运动的距离
联立解得
此时棒的速度
电动势
回路中的电流
命题：高二物理备课组 审题：高二物理备课组
一、单选题（每小题3分，共36分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 穿过闭合电路磁通量不为零时，闭合电路中感应电流可能为零
B. 磁场是一种为研究物理问题而假想的物质
C. 和都采用了比值定义法，场强E 的方向与电场力F 的方向相同或相反，磁感应强度B 的方向与安培力F 的方向相同或相反
D. 安培定则是用来判断通电导线在磁场中所受安培力方向的
【答案】A
【解析】
【详解】A．若穿过闭合电路的磁通量恒定不变时，闭合电路中感应电流为零，A正确；
B．磁场是客观存在的，并非一种假想物质，B错误；
C．磁感应强度B 的方向与安培力F 的方向垂直，C错误；
D．安培定则是用来判断通电导线所产生的磁场方向的，左手定则才是用来判断通电导线在磁场中所受安培力方向的，D错误。
故选A。
2. 下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A. 图甲：金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属
B. 图乙：摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会以相同的速度同向转动
C. 图丙：真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
D. 图丁：微安表的表头，在运输时连接正、负接线柱保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
【答案】D
【解析】
【详解】A．甲图中金属探测器通过使用变化电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故A错误；
B．由电磁驱动原理，图乙中摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢，即同向异步，B错误；
C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在铁块中会产生涡流，铁块中就会产生大量热量，从而冶炼金属，选项C错误；
D．微安表的表头，在运输时连接正、负接线柱保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确。
故选D。
3. 如图甲所示为振荡电路，电路中的电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（ ）
A. 在时间内，磁场逐渐减小
B. 在时间内，电容器C正在充电
C. 和时刻，电容器极板带电情况完全相同
D. 电路中电场能随时间变化的周期等于
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据图像可知，在时间内，电流逐渐增大，电容器正在放电，磁场逐渐增大，故A错误；
B．t1～t2时间内，电路中的电流在减小，电容器在充电，故B正确；
C．和时刻，电流为零，电容器充电完成，但极板所带正负电荷相反，故C错误；
D．一个周期电容器充电放电两次，所以电路中电场能随时间变化的周期等于，故D错误。
故选B。
【点睛】掌握LC振动电流充放电过程中，电流的及电场和磁场的变化规律。
4. 某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（ ）
A. ，逆时针B. ，逆时针
C. ，顺时针D. 顺时针
【答案】A
【解析】
【详解】经过时间t，面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，磁通量变化为
由法拉第电磁感应定律，线圈中产生的平均感应电动势的大小为
由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向。
故选A。
5. 下列关于传感器元件说法错误的是（ ）
A. 如图甲，是一光敏电阻，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好
B. 如图乙，是一电阻应变片，其电阻随受外力而发生机械形变的变化而发生变化
C. 如图丙，当磁体靠近“干簧管”时，“干簧管”能起到开关的作用是由于电磁感应
D. 如图丁，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向左发生微小位移时，线圈自感系数变大
【答案】C
【解析】
【详解】A．光敏电阻，当强光照射时，电阻变小，导电性增强，故A正确不符合题意；
B．电阻应变片，其电阻随受外力而发生机械形变的变化而发生变化，故B正确不符合题意；
C．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，两簧片又分开，经常被用于控制电路的通断，不是电磁感应原理，故C错误符合题意；
D．当物体1向左发生微小位移时，铁芯插入的长度变大，线圈自感系数变大，故D正确不符合题意。
故选C。
6. 图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，A1与L1的电阻值相同
B. 图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C. 图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D. 图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
【答案】C
【解析】
【详解】AB．断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A1的电阻，故AB错误；
C．闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；
D．闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。
故选C。
7. CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记为P点。则（ ）
A. M处的电势高于N处的电势
B. 增大M、N之间的加速电压可使P点左移
C. 偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D. 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于电子带负电，要在MN间加速则MN间电场方向由N指向M，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知M的电势低于N的电势，故A错误；
B．增大加速电压则根据
可知会增大到达偏转磁场的速度；又根据在偏转磁场中洛伦兹力提供向心力有
可得
可知会增大在偏转磁场中的偏转半径，由于磁场宽度相同，故根据几何关系可知会减小偏转的角度，故P点会右移，故B错误；
C．电子在偏转电场中做圆周运动，向下偏转，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故C错误；
D．由B选项的分析可知，当其它条件不变时，增大偏转磁场磁感应强度会减小半径，从而增大偏转角度，使P点左移，故D正确。
故选D。
8. 如图所示，固定在水平面上的半径为r和的两个金属圆环之间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，长为L的金属棒，金属棒接入电路电阻为R，金属棒与两圆环接触良好，另一端固定在竖直转轴O上，随轴以角速度顺时针匀速转动，在大圆环的M点和小圆环的N点间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态．已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 带电微粒带负电
B. 电容器储存的电荷量为
C. 棒两端电压为
D. 若转轴角速度变为2倍，微粒将向下运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，杆中电流方向指向O点，则R中电流方向向上，则电容器下极板带正电，则微粒带正电，选项A错误；
B．杆中产生的感应电动势
电阻两端的电压即电容器两板间的电压为
电容器储存的电荷量为
选项B正确；
C．棒接入电路的两点之间的电压为
O点与小环之间的杆上的电压为
外环与杆的外端点间的电势差为
则杆两端电压为
选项C错误；
D．若转轴角速度变为2倍，则电容器两板间电压变大，场强变大，则电场力大于重力，则微粒将向上运动，选项D错误。
故选B。
9. 如图甲所示，为特高压输电线路上使用六分裂阻尼间隔棒的情景。其简化如图乙，间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点、、、、、上，为正六边形的中心，A点、B点分别为、的中点。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。6条输电导线中通有垂直纸面向外，大小相等的电流，其中导线中的电流对导线中电流的安培力大小为，则（ ）
A. A点和B点的磁感应强度相同
B. 其中导线所受安培力大小为
C. 、、、、五根导线在点的磁感应强度方向垂直于向下
D. 、、、、五根导线在点的磁感应强度方向垂直于向上
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据对称性可知A点和B点的磁感应强度大小相等，方向不同，关于点对称，故A错误；
B．根据题意可知、对导线的安培力大小，、对导线的安培力大小为
对导线，安培力大小为，根据矢量的合成可得导线所受安培力
故B正确；
CD．根据安培定则，、两条导线在点的磁感应强度等大反向，、两条导线在点的磁感应强度等大反向，、、、、五根导线在点的磁感应强度方向与导线在点的磁感应强度方向相同，垂直于向下，故C正确，D错误。
故选C。
10. 如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为5:1，R2=5Ω，现在电源输入电压如图乙所示的交流电，电流表和电压表均为理想电表，电流表A2的示数为4A，下列说法错误的是（ ）
A. 电压表V1的示数是100V
B. 电阻R1的值为150Ω
C. 电路消耗的总功率是80W
D. 若R2的阻值增大，则电压表V2的示数将增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意得
由
得
故A正确，与题意不符；
B．由图乙可知电源的输入电压为
所以R1上的电压为
又因为
所以
所以
故B正确，与题意不符；
C．电路消耗的总功率为
故C错误，与题意相符；
D．若R2的阻值增大，则电流I2减小，从而I1减小，则R1上的电压减小，又因为总的输入电压不变，所以原线圈两端电压U1增大，则副线圈两端电压也增大，即电压表V2的示数将增大。故D正确，与题意不符。
本题选错误的故选C。
11. 如图所示是一种将药物透过皮肤注入体内的高压喷射器，喷射器的泵体是一个长方体槽，泵体上部与竖直绝缘细管相连。已知槽高为h，槽的左、右是间距为L、电压为U的导电金属壁，上、下、前后均为绝缘壁，其中前、后壁间距为d，垂直于前壁向后有磁感应强度大小为B的匀强磁场。喷射器正常工作时，导电药液从长方体的左壁流向右壁，药液受安培力作用被压到细管中完成注射。已知药液的电阻率为、密度为，重力加速度大小为g。则（ ）
A. 槽的右壁应接电源正极
B. 药液受到的安培力大小为
C. 喷射器正常工作时，
D. 喷射器正常工作时，
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则，导电药液所受安培力向上时，导电药液的电流方向由左指向右，所以槽的左壁应接电源正极，A错误；
B．导电药液的电阻为
受到的安培力大小为
联立解得
B错误；
CD．喷射器正常工作时，有安培力大于重力，则
解得
C正确，D错误。
故选C。
12. 如图甲所示，在自行车车轮边缘安装小型发电机，可以为车灯提供电能。小型发电机内部结构如图乙所示，转轴一端连接半径的摩擦小轮，小轮与车轮边缘接触，当车轮转动时，依靠摩擦，车轮无滑动地带动小轮，从而带动线圈转动。已知矩形线圈匝数匝，面积，总电阻，磁极间的磁场可视为磁感应强度的匀强磁场，线圈通过电刷与电阻恒为、额定功率的灯泡L相连。一同学某次匀速骑行时，灯泡两端电压随时间变化的规律如图丙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 如图乙所示位置，线框的磁通量变化率最大
B. 该次骑行速度
C. 图丙中的
D. 欲使小灯泡不烧坏，骑行速度不能超过
【答案】B
【解析】
【详解】A．如图乙所示位置，线框的磁通量变化率最小，故A错误；
B．由图丙知，周期
摩擦小轮边缘与车速相同，则该次骑行速度
故B正确；
C．线圈转动时产生的感应电动势的最大值为
图丙中灯泡两端的电压最大值根据闭合电路欧姆定律有
故C错误；
D．欲使小灯泡不烧坏，根据
灯泡两端电压不超过
此时感应电动势的最大值为
根据
可得
骑行速度
故D错误。
故选B。
二、多选题（每题4分，共12分）
13. 如图甲所示，正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数n=10，边长ab=1m，线圈总电阻r=1Ω，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关线圈的电动势e，感应电流i，焦耳热Q以及ab边的安培力F（取向下为正方向）随时间t的变化图象正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】CD
【解析】
【详解】A．0~1s内产生的感应电动势为
e1==2V
方向为逆时针，同理1~5s内产生的感应电动势为
e2==1V
方向为顺时针，A错误；
B．对应0~1s内的感应电流大小为
方向为逆时针（负值），同理1~5s内的感应电流大小为
i2=1A
方向为顺时针（正值），B错误；
C．ab边受到的安培力大小为
F=nBiL
可知0~1s内
0≤F≤4N
方向向下，1~3s内
0≤F≤2N
方向向上，3~5s内
0≤F≤2N
方向向下，C正确；
D．线圈产生的焦耳热为
Q=eit
0~1s内
Q1=4J
1~5s内
Q2=4J
D正确。
故选CD
14. 如图所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带负电的小球，置于水平向左的匀强电场和垂直纸面里的匀强磁场中。已知绳长L，小球质量为m，电荷量为q，磁感应强度大小为，现把小球从A点静止释放，刚好沿着圆弧AB到达最高点B处，其中，重力加速度为g，已知，则小球（ ）
A. 从A到B的过程中，小球的机械能一直增大
B. 小球所受的电场力是重力的倍
C. 从A到B过程中，小球的最大速度为
D. 从A到B过程中，绳子的最大拉力为重力的倍
【答案】AC
【解析】
【详解】A．从A到B过程中，电场力对小球一直做正功，则小球机械能一直增大，电势能一直减小，故A正确；
B．根据动能定理
得
故B错误；
C．小球所受重力和电场力的合力为
方向与竖直方向夹角，所以当绝缘细线运动到此位置时，小球速度最大，根据动能定理
得
故C正确；
D．根据
从A到B过程中，绳子的最大拉力
故D错误。
故选AC。
15. 如图甲所示，水平放置的平行极板A、B间加如图乙所示的交变电场，时刻，O处粒子源水平向右发射速度相同的a、b两粒子，穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，a粒子恰好不从磁场右边界飞出，a、b两粒子的运动轨迹交于C点，且在C处时a、b速度方向垂直，C到左右磁场边界的距离相等，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. a、b在电场中运动的时间一定相同
B. a、b穿过极板的时间可能为的奇数倍
C. a、b粒子的比荷为
D. a、b穿过极板竖直方向上的位移大小之比为1:2
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．因为a、b粒子都是以相同的速度，垂直进入电场，在电场中，沿初速度方向不受力，做匀速直线运动，由
可得，a、b在电场中运动的时间一定相同；又因为两粒子穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场，则两粒子在离开电场时，竖直方向速度为零，根据图乙可知，a、b穿过极板的时间为T0的偶数倍。
AB错误；
C．由下图可知
可得
由几何关系可知
在磁场中，由洛伦兹力提供向心力
可得，粒子的比荷为
在本题中，两粒子进入磁场时的速度大小相等，则
所以粒子的比荷之比为
C正确；
D．在竖直方向，a、b粒子先加速度再减速，由运动学公式得
因为a、b粒子在电场中运动时间相等，场强E相等，则
所以，a、b穿过极板竖直方向上的位移大小与两粒子的比荷成正比，则
D错误。
故选AC。
三、实验题（每空2分，共10分）
16. 物理研究课上，同学们用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示：
（1）下列说法正确的是___________；
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能作用
（2）如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是___________。
A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
（3）将与灯泡相连的线圈拆掉匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将___________（选填“变亮”或“变暗”），这说明灯泡两端的电压___________（选填“变大”或“变小”）；
（4）实验中发现，在所有连接都完好情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是___________。
【答案】 ①. CDF ②. AC##CA ③. 变暗 ④. 变小 ⑤. 变压器的初级连接的是学生电源的“直流”
【解析】
【详解】（1）[1]A．为确保实验安全，实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数，使得次级电压较小，故A错误；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；
C．实验时可采用控制变量法，先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故D正确；
EF．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，故E错误，F正确。
故选CDF。
（2）[2]A．变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上端的横条相当于磁铁，下端对横条有吸引力作用，因此与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；
B．仅增加原线圈匝数，副线圈两端电压将减小，小灯泡亮度将变暗，故B错误；
C．若仅增加副线圈绕制圈数，副线圈两端电压增大，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输出的功率变大，有可能会使学生电源的过载指示灯亮起，故C正确。
故选AC。
（3）[3][4]将与灯泡相连的线圈拆掉匝数，即次级匝数减小，则次级电压减小，则灯泡亮度将变暗，这说明灯泡两端的电压变小；
（4）[5]实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是变压器的初级连接的是学生电源的“直流”。
四、解答题
17. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，为粒子加速器，加速电压为；为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子的速度为多少？
（2）速度选择器两板间电压为多少？
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在A加速器中做加速直线运动，由动能定理得
解得，粒子的速度为
（2）粒子在B速度选择器中做匀速直线运动，由受力平衡条件得
解得，速度选择器两板间电压为
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力
可得，匀速圆周运动的半径为
18. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，最后用户得到220V、 9.5kW的电力，求:
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比n₁:n₂；
（2）输电线的总电阻R；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）升压变压器、副线圈匝数比为
（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有
而发电机输出功率等于升压变压器的输出功率，有
所以
（3）设降压变压器原线圈上电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
19. 如图所示，两块相距为的平行金属板正对且水平放置，两板间加有可调节的电压，分别为板中心处的两个小孔，点与共线，与的距离为。在以为圆心、为半径的圆形区域内存在一磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场。为记录粒子位置的竖直放置胶片，胶片两端点和正好为边长为的等边三角形的三个顶点，与板等高。粒子从处无初速度地进入到间的电场后，通过进入磁场，粒子所受重力不计。
（1）当两板间电压为时，粒子恰好打在的中点，求该粒子的比荷；
（2）一质量为的粒子从磁场射出后，恰好打在上的端点；在相同加速电压下，另一电荷量相同的粒子则恰好打在上的端点，求这个粒子的质量；
（3）当间所加电压为某一值时，一质量为、电荷量为的粒子，恰好打在线段上的端点，求粒子从直至打在线段上端点所经历的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子从到的过程，根据动能定理有
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由向心力公式有
由题意知，粒子的轨迹如图中①所示，由几何关系知粒子在磁场中运动的轨迹半径
联立以上各式，解得粒子的比荷为
（2）当质量为的粒子打在端点时，轨迹如图中②所示，根据几何关系可得粒子在磁场中运动的轨迹半径
当另一粒子打在端点时，轨迹如图中③所示，轨迹半径为
由（1）中得粒子质量的通用表达式为
则
解得这个粒子的质量为
（3）当粒子沿轨迹②最终打在胶片的端点时，此时粒子在磁场中的轨迹半径为
粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为
由
得到该粒子进入磁场时的速度大小为
粒子在电场中经历的时间为
粒子在磁场中经历的时间
而
可得
粒子出磁场后做匀速直线运动经历的时间为
则粒子从进入电场到打在胶片上所经历的时间为
20. 如图所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨所在平面倾角，导轨间距，在水平虚线的上方有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，水平虚线下方有平行于导轨平面向下的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为。导体棒垂直放置在导轨上，开始时给两导体棒施加约束力使它们静止在斜面上，现给棒施加沿斜面向上的拉力，同时撤去对两导体棒的约束力，使沿斜面向上以的加速度做匀加速直线运动，棒沿斜面向下运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好，已知导体棒与导轨间的动摩擦因数均为，导体棒的质量均为，两导体棒组成的回路总电阻为，导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，，求：
（1）当棒向下运动的速度达到最大时，棒受到的安培力的大小和方向；
（2）当回路中的瞬时电功率为2W时，在此过程中，通过棒横截面的电量；
（3）当棒速度减为零时，回路中的电流大小。
【答案】（1）0.4N，方向垂直导轨向下；（2）1C；（3）0.8A
【解析】
【详解】（1）沿斜面向上运动切割磁感线，根据右手定则可知，产生的感应电流方向由流向，则中电流方向由流向，根据左手定则可知，棒受到的安培力方向垂直导轨向下；当棒运动的速度达到最大时，以以棒为对象，沿斜面方向有
解得
（2）当回路中的瞬时电功率为时，电功率为
电源的电动势为
由速度位移关系得
在此过程中，通过棒横截面的电量
联立解得
（3）棒向下运动的过程中，对棒列动量定理得
可得
在此过程中，通过棒横截面的电量就是通过棒电量
为棒运动的距离
联立解得
此时棒的速度
电动势
回路中的电流
相关试卷
浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二上学期期中物理（学考）试题（Word版附解析）： 这是一份浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二上学期期中物理（学考）试题（Word版附解析），共17页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2024宁波北仑中学高二上学期期中物理（选考）试题含解析： 这是一份2024宁波北仑中学高二上学期期中物理（选考）试题含解析，文件包含浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二上学期期中物理选考试题含解析docx、浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二上学期期中物理选考试题无答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共35页， 欢迎下载使用。
浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二物理上学期期初考试试题（Word版附解析）： 这是一份浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二物理上学期期初考试试题（Word版附解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
