精品解析：福建省南安市侨光中学2023-2024学年高二下学期5月月考物理试题

2024年春季福建省南安市侨光中学高二年第二次阶段考 高二物理 （考试时间90分钟，总分100分） 命题：林贵 阅卷：陈毓华 一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求，选对的得4分，选错或不选的得0分） 1. 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。则（　　） A. 该交流电的频率为25Hz B. 该交流电的电压的有效值为 C. 该交流电的电压瞬时值的表达式为 D. 若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为100W 2. 如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则（　　） A. 导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a B. 导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a C. 导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右 D. 导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左 3. 将长为L的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直于纸面向外、大小为B的匀强磁场中，两端点A、C连线竖直，如图所示．若给导线通以由A到C、大小为I的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是(　　) A. ILB，水平向左 B. ILB，水平向右 C ，水平向右 D. ，水平向左 4. 如图为两分子系统的势能与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是（　　） A. 当r等于时，分子间作用力为零 B. 当r大于时，分子间的作用力表现为引力 C. 当r小于时，分子间的作用力表现为斥力 D. 在r由变到的过程中，分子间的作用力做负功 5. 如图所示，了浴室用电安全，某同学用理想变压器给浴室降压供电，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈输入交变电压u=311sinl00πt(V)，已知照明灯额定功率为44W，排气扇电动机内阻为1Ω，电流表示数为2A，各用电器均正常工作，电表均为理想表．则（ ） A. 电压表示数为62V B. 变压器的输入功率为186W C. 排气扇输出功率为43W D. 保险丝熔断电流不得低于2A 6. 如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下．一边长为的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动．线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是（ ） A. B. C. D. 二、双项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中有两项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分） 7. 氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示分子速率v，纵坐标表示单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。曲线1、2对应的温度分别为、。由图可知（ ） A. 温度低于温度 B. 曲线中峰值对应的横坐标数值为氧气分子速率的最大值 C. 温度升高，每一个氧气分子的速率都增大 D. 两条曲线下的面积相等 8. 如图所示，为远距离输电线路的示意图，升压变压器原线圈电压U1不变，则下列叙述中正确的是 A. 输电线上的电流与用户消耗的功率无关 B. 升压变压器副线圈电压U2与输电线上电流大小无关 C. 当用户用电器数量增多时，输电线上电阻发热量增大 D. 当用户用电器数量减少时，降压变压器副线圈电压U4减小 9. 如图所示，电荷量相等的两种离子氖20和氖22从容器A下方的狭缝S1飘入（初速度为零）电场区，经电场加速后通过狭缝S2、S3垂直于磁场边界MN射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达照相底片D上。不考虑离子间的相互作用，则（　　） A. 电场力对每个氖20和氖22做的功相等 B. 氖22进入磁场时的速度较大 C. 氖22在磁场中运动的半径较小 D. 若加速电压发生波动，两种离子打在照相底片上的位置可能重叠 10. 如图所示，边长为L的正三角形金属线框处于匀强磁场中，开始时线框平面与磁场垂直，磁场的磁感应强度为B，让线框以AB边为轴以角速度ω在磁场中匀速转过180°的过程中，则 A. 穿过线框导线截面的电量为0 B. 线框中的感应电流方向先沿ACBA后沿ABCA C. 线框中的平均电动势为 D. 线框中感应电动势的有效值为 三、填空、实验题（本题共4小题，第11、12题各4分，第13、14题各6分，共20分） 11. （甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若水温相同，_________（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___________（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈。 12. 磁流体发电机的原理如图所示，将一束等离子体连续以速度v垂直于磁场方向喷入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可在相距为d、面积为S的两平行金属板间产生电压。现把上、下板和电阻R连接，上、下板等效为直流电源的两极。等离子体稳定时在两极板间均匀分布，电阻率为ρ，忽略边缘效应及离子受到的重力，则上板为____（选填“正”或“负”）极，上、下板两端电压U=____。 13. 为了探究电磁感应现象，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接．当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏．由此可知： (1)当滑动变阻器滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”、 “不动”、“右偏”)； (2)将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”、“不动”、“右偏”)，此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)． 14. 光敏电阻随光照强度增加其电阻阻值减小，为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种图线，如图乙所示。 （1）根据图线可知正常光照射时光敏电阻的图线为图线______（选填“a”或“b”），在室外强光照射时电阻为__________Ω； （2）若实验中所用电压表的内阻约为5kΩ，毫安表的内阻约为100Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中__________（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。 四、计算题（本题共4小题，每题10分，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的，答案中有单位的必须明确写出数值的单位） 15. 如图，将粗细均匀且一端开口的玻璃管放置在水平桌面上，管内用长为的水银封闭着一段长度为的空气柱。已知大气压强为，当把玻璃管开口朝上缓慢地竖立到竖直位置时，管内空气柱的 （1）压强大小； （2）长度。 16. 如图所示，一个电阻为r、边长为l的正方形线圈abcd共n匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。 （1）判断图示位置电路中的电流方向（用abcda或dcbad表述）； （2）线圈转动过程中，电压表的示数U； （3）线圈转动一圈，外力做的功W。 17. 如图，足够长的平行金属导轨MN和PQ表面粗糙，与水平面间的夹角为，间距为1m。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度的大小为4T，P、M间所接电阻的阻值为8Ω。质量为2kg的金属杆ab垂直导轨放置，不计杆与导轨的电阻，杆与导轨间的动摩擦因数为0.25。金属杆ab在沿导轨向下且与杆垂直的恒力F作用下，由静止开始运动，杆的最终速度为8m/s，取，求： （1）恒力F的大小； （2）当金属杆的速度为4m/s时，金属杆的加速度大小； （3）当金属杆沿导轨的位移为6m时，通过金属杆的电荷量。 18. 如图所示，在0≤x≤a的区域I内有垂直于纸面向里的匀强磁场．在x＞a的区域Ⅱ内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B0．质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子沿x轴从原点O水平射入磁场．当粒子射入速度不大于v0时，粒子在进场中运动的时间都相同，求： (1)速度v0的大小； (2)若粒子射入磁场的速度大小为，其轨迹与x轴交点的横坐标； (3)调节区域Ⅱ磁场的磁感强度为λB0，使粒子以速度nv0（n＞1）从O点沿x轴射入时，粒子均从O点射出磁场，n与λ满足的关系. 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024年春季福建省南安市侨光中学高二年第二次阶段考 高二物理 （考试时间90分钟，总分100分） 命题：林贵 阅卷：陈毓华 一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求，选对的得4分，选错或不选的得0分） 1. 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。则（　　） A. 该交流电频率为25Hz B. 该交流电的电压的有效值为 C. 该交流电的电压瞬时值的表达式为 D. 若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为100W 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图像知，，则频率为 代入得 A正确； B．由图像知，电压最大值为，则有效值为 B错误； C．由图可知 代入得 该交流电的电压瞬时值的表达式为 C错误； D．若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率为 代入得 D错误； 故选A。 2. 如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则（　　） A. 导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a B. 导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a C. 导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右 D. 导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左 【答案】D 【解析】 【详解】AD．导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b→a，这时由左手定则可判断cd边受到的安培力方向水平向左，A错误，D正确； BC．在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，这时安培力的方向仍然水平向左，BC错误。 故选D。 3. 将长为L的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直于纸面向外、大小为B的匀强磁场中，两端点A、C连线竖直，如图所示．若给导线通以由A到C、大小为I的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是(　　) A. ILB，水平向左 B. ILB，水平向右 C. ，水平向右 D. ，水平向左 【答案】D 【解析】 【详解】弧长为L，圆心角为60°，则弦长：，导线受到的安培力：F=BI•AC=，由左手定则可知，导线受到的安培力方向：水平向左；故D，ABC错误． 4. 如图为两分子系统的势能与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是（　　） A. 当r等于时，分子间的作用力为零 B. 当r大于时，分子间的作用力表现为引力 C. 当r小于时，分子间的作用力表现为斥力 D. 在r由变到的过程中，分子间的作用力做负功 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由图可知 （引力等于斥力位置） 因此当r大于等于而小于时分子力为斥力，大于时分子力为引力，故AB错误； C．由于 故当r小于时，分子间的作用力表现为斥力，故C正确； D．当r由变到的过程中，分子力为斥力，因此分子间作用力做正功，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，为了浴室用电安全，某同学用理想变压器给浴室降压供电，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈输入交变电压u=311sinl00πt(V)，已知照明灯额定功率为44W，排气扇电动机内阻为1Ω，电流表示数为2A，各用电器均正常工作，电表均为理想表．则（ ） A. 电压表示数为62V B. 变压器的输入功率为186W C. 排气扇输出功率为43W D. 保险丝熔断电流不得低于2A 【答案】C 【解析】 【详解】变压器输入交变电压u=311sin100πt（V），有效值U=220V，变压器原、副线圈匝数比为5：1，所以副线圈电压U2=44V，故A错误；电流表示数为2A，所以输出功率P=44×2W=88W，所以变压器输入功率为88W，故B错误；照明灯的电流；则排气扇的电流为I2=2A-1A=1A，则排气扇输出功率为 ，选项C正确；变压器的初级电流为，故保险丝熔断电流不得低于0.4A，选项D错误；故选C． 点睛：此题是关于变压器及交流电的计算；关键是知道电表的读数以及电功率的计算都是交流电的有效值；知道有电动机的问题中的能量转化关系. 6. 如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下．一边长为的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动．线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】第一过程从①移动②的过程中 左边导体棒切割产生的电流方向是顺时针，右边切割磁感线产生的电流方向也是顺时针，两根棒切割产生电动势方向相同所以 ，则电流为 ，电流恒定且方向为顺时针，再从②移动到③的过程中左右两根棒切割磁感线产生的电流大小相等，方向相反，所以回路中电流表现为零， 然后从③到④的过程中，左边切割产生的电流方向逆时针，而右边切割产生的电流方向也是逆时针，所以电流的大小为，方向是逆时针 当线框再向左运动时，左边切割产生电流方向顺时针，右边切割产生的电流方向是逆时针，此时回路中电流表现为零，故线圈在运动过程中电流是周期性变化， D正确；ABC错误；故选D 二、双项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中有两项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分） 7. 氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示分子速率v，纵坐标表示单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。曲线1、2对应的温度分别为、。由图可知（ ） A. 温度低于温度 B. 曲线中的峰值对应的横坐标数值为氧气分子速率的最大值 C. 温度升高，每一个氧气分子的速率都增大 D. 两条曲线下的面积相等 【答案】AD 【解析】 【详解】A．温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图腰粗，速率大的分子比例最大，温度最高；图速率大的分子，所占比例最小，温度低，故A正确； B．图线中的峰值对应的该速率的分子数目的最大值，不表示分子速率的最大值，故B错误； C．温度是分子 的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对个别的分子没有意义，所以温度升高，不是每一个氧气分子的速率都增大，故C错误； D．由图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，故两条曲线与横轴所围的面积相等，故D正确。 故选AD。 8. 如图所示，为远距离输电线路的示意图，升压变压器原线圈电压U1不变，则下列叙述中正确的是 A. 输电线上的电流与用户消耗的功率无关 B. 升压变压器副线圈电压U2与输电线上电流大小无关 C. 当用户用电器数量增多时，输电线上电阻发热量增大 D. 当用户用电器数量减少时，降压变压器副线圈电压U4减小 【答案】BC 【解析】 【详解】输电线上的电流与用户消耗的功率有关，用户消耗的功率增大，输电线上的电流增大，选项A错误；根据可得，升压变压器副线圈电压U2与输电线上电流大小无关，选项B正确；当用户用电器数量增多时，功率越大，输电线上电流越大，输电线电阻发热量增大，选项C正确；当用户用电器数量减少时，输电线的电流变小，输电线的电压降变小，降压变压器原、副线圈电压U3、U4都增大，选项D错误． 9. 如图所示，电荷量相等的两种离子氖20和氖22从容器A下方的狭缝S1飘入（初速度为零）电场区，经电场加速后通过狭缝S2、S3垂直于磁场边界MN射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达照相底片D上。不考虑离子间的相互作用，则（　　） A. 电场力对每个氖20和氖22做的功相等 B. 氖22进入磁场时的速度较大 C. 氖22在磁场中运动的半径较小 D. 若加速电压发生波动，两种离子打在照相底片上的位置可能重叠 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据电场力做功公式，氖20和氖22的电荷量相同，加速电场电压相同，所以做的功相同，A正确； B．在加速电场中，根据动能定理有 由于氖20的质量小于氖22的质量，所以氖20的速度大于氖22的速度，B错误； C．在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，可得 解得 根据动能和动量的关系有 综上可判断，q、B和Ek相同，由于氖22质量大，所以氖22的半径也大，C错误； D．在加速电场中，根据动能定理有 在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，可得 联立可得 对于同位素，加速电压相同时，质量越大做圆周运动的半径越大；对同种离子，加速电压越大，其做圆周运动的半径越大；若电压发生波动，则氖20和氖22做圆周运动的半径在一定的范围内变化，所以氖20在电压较高时的半径可能和氖22在电压较低时的半径相等，两种离子打在照相底片上的位置就重叠，所以D正确。 故选AD。 10. 如图所示，边长为L的正三角形金属线框处于匀强磁场中，开始时线框平面与磁场垂直，磁场的磁感应强度为B，让线框以AB边为轴以角速度ω在磁场中匀速转过180°的过程中，则 A. 穿过线框导线截面的电量为0 B. 线框中的感应电流方向先沿ACBA后沿ABCA C. 线框中的平均电动势为 D. 线框中感应电动势的有效值为 【答案】CD 【解析】 【分析】应用楞次定律判断感应电流方向；应用法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势；应用欧姆定律求出平均感应电流，然后求出通过线框导线横截面的电荷量；根据正弦式交变电流峰值与有效值间的关系求出电动势的有效值． 【详解】A、B.由楞次定律可知，线框转过180°的过程中，感应电流方向始终沿ACBA，说明穿过线框导线截面的电量不为零，故AB错误； C.由法拉第电磁感应定律可知，平均感应电动势：，故C正确； D.感应电动势峰值：Em=BSω=B××L×Lsin60°×ω=，线框匀速转动产生正弦式交变电流，电动势的有效值：，故D正确； 故选CD． 【点睛】本题是电磁感应与电路知识的综合应用，关键要掌握电磁感应的基本规律，比如楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律和焦耳定律等等，知道应该用有效值求焦耳热． 三、填空、实验题（本题共4小题，第11、12题各4分，第13、14题各6分，共20分） 11. （甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若水温相同，_________（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___________（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈。 【答案】 ①. 甲 ②. 乙 【解析】 【详解】布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，布朗运动是由于液体分子对小颗粒的撞击不平衡造成的；颗粒越小，液体分子对颗粒的撞击越不平衡，布朗运动越明显。由图可知，乙图中颗粒的布朗运动更明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；温度越高，布朗运动越激烈，所以若炭粒大小相同，乙中水分子的热运动较剧烈。 12. 磁流体发电机原理如图所示，将一束等离子体连续以速度v垂直于磁场方向喷入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可在相距为d、面积为S的两平行金属板间产生电压。现把上、下板和电阻R连接，上、下板等效为直流电源的两极。等离子体稳定时在两极板间均匀分布，电阻率为ρ，忽略边缘效应及离子受到的重力，则上板为____（选填“正”或“负”）极，上、下板两端电压U=____。 【答案】 ①. 正 ②. 【解析】 【详解】[1][2]根据左手定则可知，等离子体射入两极板之间时，正离子偏向上板，负离子偏向下板，即上板为正极；稳定时根据平衡条件，有 解得 U′=Bdv 根据电阻定律可知两极板间的电阻为 根据闭合电路欧姆定律 上、下板两端电压为 U=IR 联立解得 13. 为了探究电磁感应现象，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接．当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏．由此可知： (1)当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”、 “不动”、“右偏”)； (2)将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”、“不动”、“右偏”)，此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)． 【答案】 ①. 右偏　 ②. 左偏 ③. 相同 【解析】 【详解】(1)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏，合上开关后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，接入电路的电阻变小，电流增大，穿过线圈的磁通量增大，电流计指针将向右偏； (2)将线圈A拔出时,穿过B的磁通量减小，电流表指针向左偏；根据楞次定理的“增反减同”可知此时两线圈中的电流流向相同. 【点睛】知道探究电磁感应现象的实验有两套电路，这是正确连接实物电路图的前提与关键．对于该实验，要明确实验原理及操作过程，平时要注意加强实验练习． 14. 光敏电阻随光照强度增加其电阻阻值减小，为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种图线，如图乙所示。 （1）根据图线可知正常光照射时光敏电阻的图线为图线______（选填“a”或“b”），在室外强光照射时电阻为__________Ω； （2）若实验中所用电压表的内阻约为5kΩ，毫安表的内阻约为100Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中__________（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。 【答案】（1） ①. a ②. 200 （2）强光照射时 【解析】 【小问1详解】 [1][2]由欧姆定律 可知图像斜率为电阻，故 光敏电阻随光照强度增加其电阻阻值减小，故正常光照射时光敏电阻的图线为图线a，电阻为；在室外强光照射时图线为图线b，电阻为。 【小问2详解】 实验电路采用的是毫安表内接法，测得的结果比真实值偏大，当待测电阻远大于毫安表电阻时实验误差较小，所以强光照射时误差较大；强光照射时采用毫安表外接法实验结果较为准确。 四、计算题（本题共4小题，每题10分，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的，答案中有单位的必须明确写出数值的单位） 15. 如图，将粗细均匀且一端开口的玻璃管放置在水平桌面上，管内用长为的水银封闭着一段长度为的空气柱。已知大气压强为，当把玻璃管开口朝上缓慢地竖立到竖直位置时，管内空气柱的 （1）压强大小； （2）长度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）对水银柱，根据平衡条件 解得 （2）根据玻意耳定律可得 解得 16. 如图所示，一个电阻为r、边长为l的正方形线圈abcd共n匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。 （1）判断图示位置电路中的电流方向（用abcda或dcbad表述）； （2）线圈转动过程中，电压表的示数U； （3）线圈转动一圈，外力做的功W。 【答案】（1）dcbad；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由图可知，图示位置cd边垂直纸面向里运动，ab边垂直纸面向外运动，由右手可以判断，图示位置电路中的电流方向为dcbad。 （2）由题意可得，感应电动势的最大值 电路中电动势的有效值 电压表的示数 （3）线圈转动一圈电力产生的热量 由功能关系可知，线圈转动一圈，外力做的功 17. 如图，足够长的平行金属导轨MN和PQ表面粗糙，与水平面间的夹角为，间距为1m。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度的大小为4T，P、M间所接电阻的阻值为8Ω。质量为2kg的金属杆ab垂直导轨放置，不计杆与导轨的电阻，杆与导轨间的动摩擦因数为0.25。金属杆ab在沿导轨向下且与杆垂直的恒力F作用下，由静止开始运动，杆的最终速度为8m/s，取，求： （1）恒力F的大小； （2）当金属杆的速度为4m/s时，金属杆的加速度大小； （3）当金属杆沿导轨的位移为6m时，通过金属杆的电荷量。 【答案】（1）8N；（2）4m/s2；（3）3C 【解析】 【详解】（1）对金属杆ab应用牛顿第二定律有 F＋mgsinθ－F安－f=ma f=μFN FN=mgcosθ ab杆所受安培力大小为 F安=BIL ab杆切割磁感线产生感应电动势为 E=BLv 由闭合电路欧姆定律可知 整理得 F＋mgsinθ－－μmgcosθ=ma 代入：vm=8m/s时a=0，解得： F=8N （2）将v=4m/s、F=8N代入公式，解得 a=4m/s2 （3）设通过回路截面的电荷量为q，则 回路中的平均电流强度为 回路中的产生的平均感应电动势为 回路中的磁通量变化量为 解得 q=3C 18. 如图所示，在0≤x≤a的区域I内有垂直于纸面向里的匀强磁场．在x＞a的区域Ⅱ内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B0．质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子沿x轴从原点O水平射入磁场．当粒子射入速度不大于v0时，粒子在进场中运动的时间都相同，求： (1)速度v0的大小； (2)若粒子射入磁场的速度大小为，其轨迹与x轴交点的横坐标； (3)调节区域Ⅱ磁场的磁感强度为λB0，使粒子以速度nv0（n＞1）从O点沿x轴射入时，粒子均从O点射出磁场，n与λ满足的关系. 【答案】(1) (2) (3) 【解析】 【详解】(1)粒子恰好与边界相切时，根据几何关系可得粒子的轨迹半径：R＝a ① 根据洛伦兹力提供向心力可得： ② 联立①②式可得： ③ (2)带电粒子运动的轨迹过程图，如图所示，O1、O2分别为轨迹的圆心，设粒子轨迹半径为r， 根据洛伦兹力提供向心力可得： ④ 代入v解得: 根如图由于AB＝a，则θ＝60° O2刚好在x轴上， (3)画出粒子轨迹过程图，如图所示： 粒子在区域I中圆周运动的半径为R1，根据洛伦兹力提供向心力可得: 粒子在区域II中圆周运动的半径为R2，根据洛伦兹力提供向心力可得: 在区域II中圆周运动的圆心位于x轴上才可能使粒子从O点射出， 根据几何关系可得：R1sinα＝a （R1+R2）cosα＝R1 解得: 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$