精品解析：江苏省南京市六校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试卷

2023-2024学年第二学期六校联合体期中调研 高二物理 一、单项选择题（本大题共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个选项最符合题意） 1. 很多汽车配备了自动大灯功能，在行驶过程中感应到外部环境光线较暗时大灯自动开启。此功能主要使用的传感器为（　　） A 位移传感器 B. 光传感器 C. 压力传感器 D. 温度传感器 2. 如图表示LC振荡电路某时刻的情况，下列说法中正确的是（　　） A. 电容器正在放电 B. 电路中的电流正在增大 C. 电路中的磁场能正转换为电场能 D. 若只增大电容器极板间距离，则振荡周期变大 3. 如图甲所示，王亚平在“天宫课堂”中，将中间粘有水球的两块透明板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法中正确的是（　　） A. “水桥”表面层分子间的作用力方向与透明板平行 B. “水桥”表面层水分子间相互作用力对应的是图乙中的B位置 C. 两板拉开的过程，“水桥”液体内部水分子之间的相互作用力表现为引力 D. 两板拉开的过程，“水桥”液体表面层水分子之间的相互作用力表现为引力 4. 下列与电磁感应有关的现象中，说法正确的是（　　） A. 甲图变压器把硅钢切成片状的目的是为了增大涡流 B. 乙图探雷器使用通以变化电流的长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷 C. 丙图冶炼炉通高频交流电时，冶炼炉产生涡流使金属块熔化 D. 丁图磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，铝框起到了电磁驱动的作用 5. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，下列说法正确的是（　　） A. 用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量杯，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴溶液中含有纯油酸 B. 在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，分子直径的计算结果将偏大 C. 选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜 D. 实验时观察到油膜的面积先增大后不变 6. 霍尔元件是一种特殊的电子元件，广泛应用于测量和自动控制领域，一般用半导体材料做成。如图所示，在聚磁铁芯左侧线圈连接待测电压U 时，右侧霍尔元件将输出一个电压值UH，霍尔元件由载流子为自由电子的材料制成，元件中通入的霍尔电流I0从a流向b，放大示意图见右下部，则下列说法错误的是（　　） A. 图中霍尔元件处有方向向下的磁场 B. 图中霍尔元件前表面c为高电势面 C 增大待测电压 U，霍尔电压UH将增大 D. 霍尔电压UH的大小与霍尔电流I0无关 7. 下列说法正确的是（　　） A. 黑体辐射电磁波强度按波长的分布情况只与温度有关 B. 均匀变化磁场周围一定存在着变化的电场 C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 D. 光电效应现象说明光具有波动性 8. 某同学采用如图甲所示的实验装置来研究光电效应现象。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。电源的极性可以改变，当在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极（），测量到遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m、电荷量为e。图乙为频率为的单色光的实验图像。则下列选项正确的是（　　） A. 若改用频率为的单色光照射光电管，遏止电压U2>U1 B. 阴极K金属的极限频率 C. 加正向电压时，将滑片向右滑动，可增大光电子的最大初动能，电流表的示数增大 D. 若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流一定增大 9. 如图所示，一定质量的理想气体从A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程。关于该循环过程中，下列说法正确的是（　　） A. A→B过程中，气体吸收热量，内能不变 B. B→C过程中，气体对外界做功，气体分子的平均动能减小 C. C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，气体吸收热量 D. A→B→C→D→A整个循环过程，气体释放热量 10. 图中B为理想变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上。灯泡L、L1和L2阻值均恒定不变，R为定值电阻，电压表、电流表都为理想交流电表。开始时开关S是闭合的，当S断开后，下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数变小 B. 电源输出功率变大 C. 电流表A2的示数变大 D. 灯泡L1变亮 11. 如图装置可形成稳定的辐向磁场，磁场内有匝数为n、半径为R的圆形线圈，在时线圈由静止释放，经时间t速度变为v，假设此时间内线圈所在处磁感应强度大小恒为B，线圈导线单位长度的质量、电阻分别为m、r，重力加速度为g，则下列说法正确（　　） A. 在t时刻线圈的加速度大小为 B. 0~t时间内线圈下落高度为 C. 0~t时间内通过线圈的电荷量为 D. 线圈下落过程中，通过线圈的磁通量始终为零 二、 非选择题（本大题共5小题，共56分，其中第13题～16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 12. 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。 （1）关于该实验下列说法正确的是 。 A. 为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B. 为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 C. 为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 D. 本实验必须测出柱塞的横截面积 （2）A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图丙所示；图中纵截距的绝对值代表的物理含义是______；实验中出现的误差属于______（选填“系统误差”或“偶然误差”）。 （3）若A组同学利用所得实验数据作出的图线，应该是 。 A. B. C. D. （4）B组同学测得多组压强p和体积V的数据后，在坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为图中______（选填“①”或“②”）。 13. 在图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体，图乙是它从状态A变化到状态B的V-T图像。已知AB的反向延长线过坐标原点O，气体在状态A时的压强p=1.2×105Pa，在从状态A缓慢变化到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量为Q=5.0×102J，求： （1）气体在状态B时的体积； （2）此过程中气体内能的增加量。 14. 一矩形线圈，面积是，共100匝，线圈电阻为，外接电阻为，线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，以的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示。若从中性面开始计时，求： （1）线圈中感应电动势的最大值； （2）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （3）线圈从开始计时经的过程中，外接电阻上产生的热量。 15. 某同学设计了一个电磁击发装置，其结构如图所示。间距为d=1m的平行长直导轨置于水平桌面上，导轨中NO和段为绝缘材料，其余部分均为导电金属材料，两种材料平滑连接。导轨左侧与圆形线圈相连，线圈匝数为500匝、半径为5cm，线圈内存在垂直线圈平面竖直向上的匀强磁场。电容器通过单刀双掷开关与导轨相连，其电容为C=1F。在与区域及右侧宽度L=0.8m范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小均为B=0.5T，方向如图所示。初始时金属棒a处于左侧某处（紧靠），，金属棒b静止于磁场右侧某处，，。当开关与1连接时，圆形线圈中磁场随时间均匀变化，变化率为。稳定后将开关拨向2，金属棒a以的速度向右弹出，穿过磁场区域后与金属棒b发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，除金属棒b外其余电阻均不计，不计金属棒与导轨间摩擦。求： （1）当开关与1连接时，电容器所带电荷量q； （2）金属棒a第一次穿过右侧磁场区域的过程中，金属棒b上产生的焦耳热Q； （3）金属棒a最终停在距多远处。 16. 如图所示，足够长水平挡板位于x轴，其下表面为荧光屏，接收到电子后会发光，荧光屏的同一位置接收两个电子，称为“两次发光区域”。在第四象限足够大区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第三象限有垂直纸面向里、半径为2L的圆形匀强磁场，磁感应强度大小为，边界与y轴相切于A点。一群电子从与x轴平行的虚线处垂直虚线射入圆形磁场后均从A点进入右侧磁场，这群电子在虚线处的x坐标范围为。电子电量为e、质量为m，不计电子重力及电子间的相互作用。 （1）求电子在圆形磁场区域内的轨迹半径及初速度大小； （2）求落在荧光屏最右侧的电子进入圆形磁场时的x坐标； （3）若入射电子在虚线处均匀分布，且各位置只有1个，求落在荧光屏上“两次发光区域”和“一次发光区域”的电子数之比。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年第二学期六校联合体期中调研 高二物理 一、单项选择题（本大题共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个选项最符合题意） 1. 很多汽车配备了自动大灯功能，在行驶过程中感应到外部环境光线较暗时大灯自动开启。此功能主要使用传感器为（　　） A. 位移传感器 B. 光传感器 C. 压力传感器 D. 温度传感器 【答案】B 【解析】 【详解】在行驶过程中感应到外部环境光线较暗时，光传感器工作，大灯自动开启。 故选B。 2. 如图表示LC振荡电路某时刻的情况，下列说法中正确的是（　　） A. 电容器正在放电 B. 电路中的电流正在增大 C. 电路中的磁场能正转换为电场能 D. 若只增大电容器极板间距离，则振荡周期变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图示，可以得到线圈中的电流为逆时针方向（俯视），而电容器下极板带正电，则电容器正在充电，故A错误； BC．电容器充电时，电场能增加，磁场能减小，电流在减小，电路中的磁场能正转换为电场能，故B错误，C正确； D．根据 若只增大电容器极板间距离，则振荡周期变小，故D错误。 故选C。 3. 如图甲所示，王亚平在“天宫课堂”中，将中间粘有水球的两块透明板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法中正确的是（　　） A. “水桥”表面层分子间的作用力方向与透明板平行 B. “水桥”表面层水分子间的相互作用力对应的是图乙中的B位置 C. 两板拉开的过程，“水桥”液体内部水分子之间的相互作用力表现为引力 D. 两板拉开的过程，“水桥”液体表面层水分子之间的相互作用力表现为引力 【答案】D 【解析】 【详解】A．液体的表面张力产生在液体表面层，其使液面收缩，所以其与透明板相垂直，故A错误； B．两板拉开，则分子间的距离增加，所以“水桥”表面层分子间的距离大于，而图中的B位置分子间距离为，所以其对应的不是图乙中的B位置，故B错误； C．两板拉开的过程，“水桥”液体内部水分子之间的相互作用力既不表现为引力，也不表现为斥力，故C错误； D．两板拉开的过程，“水桥”液体表面层水分子之间的相互作用力表现为引力，故D正确。 故选D。 4. 下列与电磁感应有关的现象中，说法正确的是（　　） A. 甲图变压器把硅钢切成片状的目的是为了增大涡流 B. 乙图探雷器使用通以变化电流的长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷 C. 丙图冶炼炉通高频交流电时，冶炼炉产生涡流使金属块熔化 D. 丁图磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，铝框起到了电磁驱动的作用 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图变压器把硅钢切成片状的目的是为了减小涡流，故A错误； B．乙图探雷器使用通以变化电流长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷，故B正确； C．丙图冶炼炉通高频交流电时，金属块产生涡流，使金属块熔化，故C错误； D．丁图磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，铝框起到了电磁阻尼的作用，故D错误。 故选B 5. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，下列说法正确的是（　　） A. 用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量杯，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴溶液中含有纯油酸 B. 在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，分子直径的计算结果将偏大 C. 选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜 D. 实验时观察到油膜的面积先增大后不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．用注射器吸取配置好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量杯，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴油酸酒精溶液的体积为，含纯油酸的体积小于，故A错误； B．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，则计算得出的一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积偏小，根据 可知油酸分子直径的计算结果将偏小，故B错误； C．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜，故C正确； D．实验时观察到油膜的面积先扩张后收缩，原因是油酸酒精溶液中的酒精溶于水中，故D错误。 故选C。 6. 霍尔元件是一种特殊电子元件，广泛应用于测量和自动控制领域，一般用半导体材料做成。如图所示，在聚磁铁芯左侧线圈连接待测电压U 时，右侧霍尔元件将输出一个电压值UH，霍尔元件由载流子为自由电子的材料制成，元件中通入的霍尔电流I0从a流向b，放大示意图见右下部，则下列说法错误的是（　　） A. 图中霍尔元件处有方向向下的磁场 B. 图中霍尔元件前表面c为高电势面 C. 增大待测电压 U，霍尔电压UH将增大 D. 霍尔电压UH的大小与霍尔电流I0无关 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据右手螺旋定则可知图中霍尔元件处有方向向下的磁场，故A正确； B．根据左手定则可知电子在霍尔元件中在洛伦兹力的作用下向后表面d聚集，霍尔元件前表面c为高电势面，故B正确； CD．设霍尔元件宽为L，根据电子所受电场力等于洛伦兹力 可得 待测电压U越大，则霍尔元件所在处的磁感应强度B越大，增大待测电压U，霍尔电压UH将增大，电子的移动速度v与霍尔电流大小有关，可知霍尔电压UH的大小与霍尔电流有关，故C正确，D错误。 本题选择错误的，故选D。 7. 下列说法正确的是（　　） A. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关 B. 均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场 C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 D. 光电效应现象说明光具有波动性 【答案】A 【解析】 【详解】A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与温度有关，故A正确； B．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场周围一定存在着恒定的电场，故B错误； C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故C错误； D．光电效应现象说明光具有粒子性，故D错误。 故选A。 8. 某同学采用如图甲所示的实验装置来研究光电效应现象。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。电源的极性可以改变，当在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极（），测量到遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m、电荷量为e。图乙为频率为的单色光的实验图像。则下列选项正确的是（　　） A. 若改用频率为的单色光照射光电管，遏止电压U2>U1 B. 阴极K金属的极限频率 C. 加正向电压时，将滑片向右滑动，可增大光电子的最大初动能，电流表的示数增大 D. 若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流一定增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据光电效应方程有 ， 其中 ， 由于 解得 U2>U1 故A正确； B．根据阴极K金属的极限频率与金属 逸出功之间的关系有 结合上述可以解得 故B错误； C．根据光电效应方程有 可知，光电子的最大初动能由金属材料与入射光频率决定，加正向电压时，将滑片向右滑动，并不能够增大光电子的最大初动能，故C错误； D．饱和电流由光照的强度决定，当用频率更高的光照射光电管时，若光的强度变小，即单位时间逸出的光电子数目不少，饱和光电流会减小，故D错误。 故选A。 9. 如图所示，一定质量的理想气体从A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程。关于该循环过程中，下列说法正确的是（　　） A. A→B过程中，气体吸收热量，内能不变 B. B→C过程中，气体对外界做功，气体分子的平均动能减小 C. C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，气体吸收热量 D. A→B→C→D→A整个循环过程，气体释放热量 【答案】C 【解析】 【详解】A．A→B过程中，温度不变，内能不变，即 气体体积减小，外界对气体做功，即 根据 知 气体放出热量，故A错误； B．B→C过程中，根据 （恒量） 气体体积增大，对外界做功，温度T增大，气体分子的平均动能增大，故B错误； C．气体体积增大，对外界做功，即 温度不变，内能不变，即 根据 知 气体吸收热量，气体体积增大，压强减小，则单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，故C正确； D．图像与V轴围成的面积代表功，可知整个过程气体对外界做功大于外界对气体做功，即 由于 根据 知 气体吸收热量，故D错误。 故选C。 10. 图中B为理想变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上。灯泡L、L1和L2阻值均恒定不变，R为定值电阻，电压表、电流表都为理想交流电表。开始时开关S是闭合的，当S断开后，下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数变小 B. 电源输出功率变大 C. 电流表A2的示数变大 D. 灯泡L1变亮 【答案】D 【解析】 【详解】C．当开关S断开时，输出端总电阻增大，副线圈电路电流减小，电流表A2的示数变小，故C错误； A．由 原副线圈匝数比不变，副线圈电流减小，则原线圈电流减小，L两端电压变小，原线圈电压变大，根据 可知电压表示数变大，故A错误； B．由于交变电压有效值保持不变且原线圈电流减小，则电源输出功率减小，故B错误； D．副线圈两端电压增大，R两端电压减小，则输出端灯泡L1电压增大，L1变亮，故D正确。 故选D。 11. 如图装置可形成稳定的辐向磁场，磁场内有匝数为n、半径为R的圆形线圈，在时线圈由静止释放，经时间t速度变为v，假设此时间内线圈所在处磁感应强度大小恒为B，线圈导线单位长度的质量、电阻分别为m、r，重力加速度为g，则下列说法正确（　　） A. 在t时刻线圈的加速度大小为 B. 0~t时间内线圈下落高度为 C. 0~t时间内通过线圈的电荷量为 D. 线圈下落过程中，通过线圈的磁通量始终为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．在t时刻，线圈切割辐向磁场产生感应电动势 感应电流 线圈所受安培力 由牛顿第二定律得 解得 故A错误； C．从开始下落到t时刻，设线圈中的平均电流为，由动量定理得 又 综合解得 故C错误； B．从开始下落到t时刻，下落高度为h，由 由C项分析可知 联立，解得 故B正确； D．线圈下落过程中，N极内部有竖直向上的磁场，通过线圈的磁通量不始终为零。故D错误。 故选B。 二、 非选择题（本大题共5小题，共56分，其中第13题～16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 12. 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。 （1）关于该实验下列说法正确的是 。 A. 为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B. 为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 C. 为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 D. 本实验必须测出柱塞的横截面积 （2）A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图丙所示；图中纵截距的绝对值代表的物理含义是______；实验中出现的误差属于______（选填“系统误差”或“偶然误差”）。 （3）若A组同学利用所得实验数据作出的图线，应该是 。 A. B. C. D. （4）B组同学测得多组压强p和体积V的数据后，在坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为图中______（选填“①”或“②”）。 【答案】（1）A （2） ①. 胶管内气体的体积 ②. 系统误差 （3）B （4）② 【解析】 【小问1详解】 A．实验中需要保持所研究气体的质量一定，为了保证封闭气体的气密性，实验时应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故A正确； B．实验中需要保持气体的温度不变，则实验中在推拉柱塞时，不能够用手握住注射器，避免人体温度引起气体温度的变化，故B错误； C．实验中需要保持气体的温度不变，因此在实验时需要缓慢推拉柱塞，稳定后再读取数据，故C错误； D．实验中通过注射器的刻度能够间接测量气体的体积，不需要测出柱塞的横截面积，故D错误。 故选A。 【小问2详解】 [1]图线不通过坐标原点，根据图像可知，图像中当V等于0时，气体压强的倒数不等于0，体积测量值V没有包含胶管内气体的体积，可知，纵截距的绝对值代表胶管内气体的体积； [2]体积测量值V没有包含胶管内气体的体积，这种误差属于系统误差。 【小问3详解】 结合上述可知，A组同学作出图线对应的函数方程为 变形得 可知，当体积V减小时，图像的斜率逐渐减小，可知，第二个图像符合要求。 故选B。 【小问4详解】 根据理想气体状态方程有 则有 可知，若压缩气体过程中注射器漏气，则图像的斜率减小，则作出的图线应为图中②。 13. 在图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体，图乙是它从状态A变化到状态B的V-T图像。已知AB的反向延长线过坐标原点O，气体在状态A时的压强p=1.2×105Pa，在从状态A缓慢变化到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量为Q=5.0×102J，求： （1）气体在状态B时的体积； （2）此过程中气体内能的增加量。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）AB的反向延长线过坐标原点O，可知气体做等压变化，则 解得气体在状态B时的体积 （2）气体从状态A缓慢变化到状态B的过程中，气体对外界做功为 根据热力学第一定律，此过程中气体内能的增加量为 14. 一矩形线圈，面积是，共100匝，线圈电阻为，外接电阻为，线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，以的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示。若从中性面开始计时，求： （1）线圈中感应电动势的最大值； （2）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （3）线圈从开始计时经的过程中，外接电阻上产生的热量。 【答案】（1）50V；（2）；（3）10J 【解析】 【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值 （2）线圈中感应电动势的瞬时值表达式 （3）电路中电流有效值 外接电阻上产生的热量 15. 某同学设计了一个电磁击发装置，其结构如图所示。间距为d=1m的平行长直导轨置于水平桌面上，导轨中NO和段为绝缘材料，其余部分均为导电金属材料，两种材料平滑连接。导轨左侧与圆形线圈相连，线圈匝数为500匝、半径为5cm，线圈内存在垂直线圈平面竖直向上的匀强磁场。电容器通过单刀双掷开关与导轨相连，其电容为C=1F。在与区域及右侧宽度L=0.8m范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小均为B=0.5T，方向如图所示。初始时金属棒a处于左侧某处（紧靠），，金属棒b静止于磁场右侧某处，，。当开关与1连接时，圆形线圈中磁场随时间均匀变化，变化率为。稳定后将开关拨向2，金属棒a以的速度向右弹出，穿过磁场区域后与金属棒b发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，除金属棒b外其余电阻均不计，不计金属棒与导轨间摩擦。求： （1）当开关与1连接时，电容器所带电荷量q； （2）金属棒a第一次穿过右侧磁场区域的过程中，金属棒b上产生的焦耳热Q； （3）金属棒a最终停在距多远处。 【答案】（1）5C；（2）0.6J；（3）0.4m 【解析】 【详解】（1） 电容器所带电荷量 （2）设金属棒a第一次穿过磁场区域瞬间时的速度大小为v，金属棒a穿越磁场的过程，据动量定理有 同时有 联立解 由能量守恒可知金属棒b上产生的焦耳热为 （3） 金属棒a穿过磁场区域后与金属棒b发生弹性碰撞，设碰撞后ab的速度分别为va和vb，取向右为正方向，得 解得 故碰撞后a向左运动，b向右运动；根据（3）问分析可知此时a不能完全通过右侧磁场区域，设金属棒a最终停在距OO＇距离为x，根据动量定理可得 同理 联立解得 16. 如图所示，足够长水平挡板位于x轴，其下表面为荧光屏，接收到电子后会发光，荧光屏的同一位置接收两个电子，称为“两次发光区域”。在第四象限足够大区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第三象限有垂直纸面向里、半径为2L的圆形匀强磁场，磁感应强度大小为，边界与y轴相切于A点。一群电子从与x轴平行的虚线处垂直虚线射入圆形磁场后均从A点进入右侧磁场，这群电子在虚线处的x坐标范围为。电子电量为e、质量为m，不计电子重力及电子间的相互作用。 （1）求电子在圆形磁场区域内的轨迹半径及初速度大小； （2）求落在荧光屏最右侧的电子进入圆形磁场时的x坐标； （3）若入射电子在虚线处均匀分布，且各位置只有1个，求落在荧光屏上“两次发光区域”和“一次发光区域”的电子数之比。 【答案】（1）2L；；（2）；（3）2：1 【解析】 【详解】（1）粒子在圆形磁场中做圆周运动的半径 根据 联立，解得 （2）依题意，可得 由几何关系，可得 又 解得 可得 解得 （3）由轨迹图可知 电子源上从左到右的电子在整个过程中，到达荧光屏的位置与坐标原点的距离逐渐增大，当从A射入速度与x轴方向夹角为60°时，电子达到光屏的最右侧，距离达到最大，此后电子落点开始向光屏左侧移动。根据几何关系可知，电子源最右侧电子打在光屏上点即为两种发光区域的临界点，根据几何关系可知，电子源最左侧电子打在光屏上的x坐标为 即光屏上x坐标范围(0，4L)为“一次发光区域”，为“两次发光区域”。根据几何关系可知，在落点与坐标原点距离增大的过程中，当电子在A点的入射速度垂直y轴时，电子打在光屏上的x坐标也为 此时电子恰好沿圆形磁场径向射入，出发时的x坐标为 综上所述可知，落在荧光屏上“一次发光区域”的粒子分布在之间，落在荧光屏上“两次发光区域”的粒子分布在虚线区域所对应轴上的之间。因此可知，落在荧光屏上“两次发光区域”和“一次发光区域”的电子数之比为2:1。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$