精品解析：福建省泉州市泉州科技中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

泉州科技中学2023-2024学年度下学期高二年期中考试物理试卷 考试时间：75分钟 满分：100分 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 许多科学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，在物理学发展中为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰。下列描述中不符合物理学史实的是（　　） A. 奥斯特发现的电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的 B. 法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场 C. 安培测出了电磁波在真空中的速度，证实了麦克斯韦电磁场理论 D. 英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论 2. 如图所示，正方形金属线框abcd放置于磁场中，磁场方向垂直线框平面向里，当磁感应强度均匀增大时，下列说法正确的是（　　） A. 线框中产生逆时针方向的感应电流，线框有收缩的趋势 B. 线框中产生逆时针方向的感应电流，线框有扩张的趋势 C. 线框中产生顺时针方向的感应电流，线框有收缩的趋势 D. 线框中产生顺时针方向的感应电流，线框有扩张的趋势 3. 如图所示为污水流量监测装置，两块面积为S的矩形金属极板M、N水平放置，污水从两板间区域向右流过（速度为v），板间距离为d且有一垂直于纸面向里的匀强磁场，两板用导线与理想电压表相连，则（　　） A. 电压表正极接线柱接金属极板M B. 污水中离子浓度越大，电压表的示数越大 C. 极板面积S越大，电压表的示数越大 D. 污水流速v不变，只增加板间距离d时电压表读数变小 4. 白鹤滩水电站是“西电东送”的国家重大工程。2021年5月白鹤滩水电站入选世界前十二大水电站，2021年6月28日白鹤滩水电站正式投产发电。如图为某水电站远距离输电的原理图，发电厂的输出功率为P，发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输送电压为kU，输电线的总电阻为R，在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是（　　） A. 输电线上的电流为 B. 输电线上损失电压 C. 降压变压器的输出功率为 D. 降压变压器原、副线圈的匝数比为 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 如图甲所示，理想变压器原线圈a、b端接入如图乙所示的交流电，副线圈接有阻值为R＝8Ω的定值电阻，已知原、副线圈的匝数比n1：n2＝5：4，各电表均为理想交流电表。下列说法正确的是（　　） A. 电压表示数为16V B. 通过副线圈的交变电流的频率为50Hz C. 电流表的示数为1.6A D. 理想变压器的输入功率为64W 6. 在如图所示的电路中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈且无内阻，E为电源且无内阻，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭，下列说法正确的是（　　） A. 合上开关，A1先亮，A2后亮 B. 合上开关，A2先亮，A1后亮 C. 断开开关，A1、A2无闪亮现象且逐渐熄灭 D. 断开开关，A2闪亮，之后A1、A2逐渐熄灭 7. 矩形线框abcd固定放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示．设t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，图中i表示线圈中感应电流的大小(规定电流沿顺时针方向为正)，F表示线框ab边所受的安培力的大小(规定ab边中所受的安培力方向向左为正)，则下列图象中可能正确的是（ ） A. B. C. D. 8. 我国目前正在运转的空间站天和核心舱，搭载了一种全新的推进装置——霍尔推进器。如图，其工作原理为电子枪发射的电子在电场和磁场力的共同作用下与中性原子碰撞并使其电离为正离子，正离子（在磁场中的偏转角度很小）在电场力的作用下高速喷出。若空间站组合体的质量为100t，配备有4台霍尔推进器，单台推进器单位时间喷出的正离子数量个，速度，其质量为，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A. 单台霍尔推进器产生的平均推力约为0.08N B. 单台霍尔推进器产生的平均推力约为80N C. 所有推进器全部开启时，空间站组合体的加速度约为 D. 所有推进器全部开启时，空间站组合体的加速度约为 三、非选择题：共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13题为实验题，14、15、16题为计算题。考生应根据要求作答。 9. 质量为的物体，在距水平地面高为处，以某一速度水平抛出，不计空气阻力，它从抛出到落地，动量变化的大小是__________，方向是__________。（取） 10. 如图甲所示，一个固定的矩形线圈abcd的匝数n=500，线圈面积S=100 cm2，线圈的总电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。则线圈中的感应电流为___________A，流过R的电流方向为___________（选填“向上”或“向下”） 11. 一交变电流的电流随时间变化的规律如图所示，闭合回路中的总电阻为，由图可知： （1）该交变电流的有效值为________； （2）该交变电流的频率为________； （3）该交变电流在一个周期内产生的热量________。 12. 如图甲所示，小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定遮光条，小车放在安装有定滑轮和两个光电门A、B的光滑轨道上，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行，滑轮质量、摩擦不计。 （1）用游标卡尺测遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度__________。 （2）实验主要步骤如下： ①测量小车、力传感器及遮光条的总质量为M，测量两光电门间的距离为L。 ②由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录力传感器的示数为F，记录遮光条通过光电门A、B时的挡光时间分别为、及遮光条从A到B的时间为t。 （3）实验过程中__________（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m。 （4）利用该装置验证动量定理的表达式为__________。（用字母M、d、、表示） 13. （1）如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。 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， 那么合上开关后， 将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将_______偏转。（填“向左”“向右”或“不”） ②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后， 若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是_______。 A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开电键S瞬间 （2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表， 连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示， 即电流从电流表G的左接线柱进时， 指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向_______（填“上”、“下”）； 图（4）中的条形磁铁下端为_______极（填“N”、“S”）。 14. 如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO'逆时针转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。（π取3） （1）判断线圈位于图示位置时流经电流计的电流方向； （2）写出从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式； （3）线圈匀速转动10s，求电流通过电阻R产生的焦耳热。 15. 如图所示，MN、PQ为足够长平行金属导轨．间距，导轨平面与水平面间夹角，N、Q间连接一个电阻，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度。将一根质量的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，当金属棒滑至处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离。已知， ，。求： （）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； （）金属棒达到cd处的速度大小； （）金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量。 16. 跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域I、II的边界平行，相距为，磁感应强度大小相等，方向均垂直纸面向外。之间存在匀强电场，场强大小为，方向与磁场边界垂直。质量为、电荷量为的粒子从端无初速进入电场，次经过电场加速后，从位于边界上的出射口射出。已知之间的距离为，不计粒子重力。求： （1）粒子射出时速率； （2）磁场的磁感应强度大小； （3）粒子从端进入电场到运动至出射口过程中，在电场和磁场内运动的总时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 泉州科技中学2023-2024学年度下学期高二年期中考试物理试卷 考试时间：75分钟 满分：100分 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 许多科学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，在物理学发展中为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰。下列描述中不符合物理学史实的是（　　） A. 奥斯特发现电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的 B. 法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场 C. 安培测出了电磁波在真空中的速度，证实了麦克斯韦电磁场理论 D. 英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论 【答案】C 【解析】 【详解】A．奥斯特发现的电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的，故A正确； B．法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场，故B正确； C．赫兹测出了电磁波在真空中的速度，证实了麦克斯韦电磁场理论，故C错误； D．英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论，故D正确。 本题选错误的，故选C。 2. 如图所示，正方形金属线框abcd放置于磁场中，磁场方向垂直线框平面向里，当磁感应强度均匀增大时，下列说法正确的是（　　） A. 线框中产生逆时针方向的感应电流，线框有收缩的趋势 B. 线框中产生逆时针方向的感应电流，线框有扩张的趋势 C. 线框中产生顺时针方向的感应电流，线框有收缩的趋势 D. 线框中产生顺时针方向的感应电流，线框有扩张的趋势 【答案】A 【解析】 【详解】磁场方向垂直线框平面向里，当磁感应强度均匀增大时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线框中感应电流沿逆时针方向，根据左手定则可得线框所受安培力方向均指向线框内部，即线框有收缩的趋势。 故选A。 3. 如图所示为污水流量监测装置，两块面积为S的矩形金属极板M、N水平放置，污水从两板间区域向右流过（速度为v），板间距离为d且有一垂直于纸面向里的匀强磁场，两板用导线与理想电压表相连，则（　　） A. 电压表正极接线柱接金属极板M B. 污水中离子浓度越大，电压表的示数越大 C. 极板面积S越大，电压表的示数越大 D. 污水流速v不变，只增加板间距离d时电压表读数变小 【答案】A 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，污水中的正离子和负离子受到洛伦兹力的方向分别为向上和向下，即M板带正电，电压表正极接线柱接金属极板M，故A正确； BCD．稳定状态下，离子在两极板间受到的洛伦兹力与电场力相平衡，即 两极板间电压 所以电压表读数 与极板面积S、污水中离子浓度无关，与磁感应强度B、板间距离d、水流速度v有关，若污水流速v不变，只增加板间距离d时电压表读数变大，故BCD错误。 故选A。 4. 白鹤滩水电站是“西电东送”的国家重大工程。2021年5月白鹤滩水电站入选世界前十二大水电站，2021年6月28日白鹤滩水电站正式投产发电。如图为某水电站远距离输电的原理图，发电厂的输出功率为P，发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输送电压为kU，输电线的总电阻为R，在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是（　　） A. 输电线上的电流为 B. 输电线上损失电压为 C. 降压变压器的输出功率为 D. 降压变压器原、副线圈的匝数比为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据题意，由公式可得，输电线上的电流为 输电线上损失电压为 故AB错误； C．降压变压器的输出功率为 故C错误； D．降压变压器原、副线圈的匝数比为 故D正确。 故选D。 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 如图甲所示，理想变压器原线圈a、b端接入如图乙所示的交流电，副线圈接有阻值为R＝8Ω的定值电阻，已知原、副线圈的匝数比n1：n2＝5：4，各电表均为理想交流电表。下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数为16V B. 通过副线圈的交变电流的频率为50Hz C. 电流表的示数为1.6A D. 理想变压器的输入功率为64W 【答案】BC 【解析】 【分析】求出原线圈电压有效值，根据变压器电压之比等于匝数之比求解电压表的示数；根据f求解频率；根据求出理想变压器的输出功率，再根据P1＝U1I1可得电流表的示数。 【详解】A．原线圈电压有效值为 U1V＝20V 根据变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比可得 U1：U2＝n1：n2 解得 U2＝16V 电压表的示数等于副线圈电压有效值，所以电压表的示数为16V，故A错误； B．通过原线圈的交变电流的频率为 Hz＝50Hz 变压器变压不变频，所以通过副线圈的交变电流的频率为50Hz，故B正确； CD．理想变压器的输出功率为 由理想变压器的输入功率等于输出功率，则有输入功率 P1＝P2＝32W 根据 P1＝U1I1 可得原线圈的电流为 I1＝1.6A 则电流表的示数为1.6A，故C正确，D错误。 故选BC。 【点睛】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。原线圈的电压决定副线圈的电压；理想变压器在改变电压和电流的同时，不改变功率和频率。 6. 在如图所示的电路中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈且无内阻，E为电源且无内阻，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭，下列说法正确的是（　　） A. 合上开关，A1先亮，A2后亮 B. 合上开关，A2先亮，A1后亮 C. 断开开关，A1、A2无闪亮现象且逐渐熄灭 D. 断开开关，A2闪亮，之后A1、A2逐渐熄灭 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．由于A1、A2为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，A2灯泡立刻发光，而A1灯泡由于线圈的自感现象，导致A1灯泡渐渐变亮，故A错误，B正确； CD．由于两灯完全相同，稳定时两灯电流相等，当断开开关时，线圈中产生自感电动势，由A1、A2及电感线圈组成一个回路，两灯同时无闪亮逐渐熄灭，故C正确，D错误。 故选BC。 7. 矩形线框abcd固定放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示．设t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，图中i表示线圈中感应电流的大小(规定电流沿顺时针方向为正)，F表示线框ab边所受的安培力的大小(规定ab边中所受的安培力方向向左为正)，则下列图象中可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】在0-2s内，磁感应强度均匀变化，线框的磁通量均匀变化，产生恒定电流．磁场方向先向里后向外，磁通量先减小后增大，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向，电流为正值．根据法拉第电磁感应定律得：，感应电流 ，此段时间内，一定，则知感应电流也一定．同理得知，在2s-4s内，感应电流方向为逆时针方向，电流为负值，感应电流也一定．故C正确，B错误．在0-2s内，线框ab边所受的安培力的大小为F=BIL，IL一定，F与B成正比，而由楞次定律判断可知，安培力方向先向左后右，即先为正值后为负值．同理得知，在2s-4s内，F与B成正比，安培力方向先向左后右，即先为正值后为负值，与0-2s内情况相同．故A正确，D错误．故选AC． 点睛：本题分两时间进行研究，也可分四段时间进行研究，根据法拉第定律可定性判断AB是错误的．由楞次定律和左手定则判断安培力的方向，法拉第电磁感应定律、欧姆定律及安培力公式研究安培力的大小，综合性较强． 8. 我国目前正在运转的空间站天和核心舱，搭载了一种全新的推进装置——霍尔推进器。如图，其工作原理为电子枪发射的电子在电场和磁场力的共同作用下与中性原子碰撞并使其电离为正离子，正离子（在磁场中的偏转角度很小）在电场力的作用下高速喷出。若空间站组合体的质量为100t，配备有4台霍尔推进器，单台推进器单位时间喷出的正离子数量个，速度，其质量为，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A. 单台霍尔推进器产生的平均推力约为0.08N B. 单台霍尔推进器产生的平均推力约为80N C. 所有推进器全部开启时，空间站组合体的加速度约为 D. 所有推进器全部开启时，空间站组合体的加速度约为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据题意，由动量定理有 解得 故A正确，B错误； CD．根据题意，由牛顿第二定律有 解得 故C正确，D错误。 故选AC 三、非选择题：共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13题为实验题，14、15、16题为计算题。考生应根据要求作答。 9. 质量为的物体，在距水平地面高为处，以某一速度水平抛出，不计空气阻力，它从抛出到落地，动量变化的大小是__________，方向是__________。（取） 【答案】 ①. 200 ②. 竖直向下 【解析】 【详解】[1][2]物体做平抛运动的时间为 根据动量定理可知，物体从抛出到落地，动量变化的大小是 方向为竖直向下。 10. 如图甲所示，一个固定的矩形线圈abcd的匝数n=500，线圈面积S=100 cm2，线圈的总电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。则线圈中的感应电流为___________A，流过R的电流方向为___________（选填“向上”或“向下”） 【答案】 ①. ②. 向上 【解析】 【详解】[1]根据法拉第电磁感应定律有 再根据闭合电路欧姆定律有 [2]根据楞次定律可判断流过R的电流方向为向上。 11. 一交变电流的电流随时间变化的规律如图所示，闭合回路中的总电阻为，由图可知： （1）该交变电流的有效值为________； （2）该交变电流的频率为________； （3）该交变电流在一个周期内产生的热量________。 【答案】 ①. 5 ②. 25 ③. 6 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]在时间内，交变电流为正弦式交变电流，此段时间内该交流电的有效值为 产生热量为 在内，为直流电流，此段时间产生的热量为 一个周期内，该交变电流产生的热量为 设该交变电流的有效值为I，则 其中 带入数据解得有效值为 （2）[2]由图可知交变电流的周期为 所以该交变电流的频率为 （3）[3] 在时间内，交变电流为正弦式交变电流，此段时间内该交流电的有效值为 产生的热量为 在内，为直流电流，此段时间产生的热量为 一个周期内，该交变电流产生的热量为 带入数据解得 12. 如图甲所示，小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定遮光条，小车放在安装有定滑轮和两个光电门A、B的光滑轨道上，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行，滑轮质量、摩擦不计。 （1）用游标卡尺测遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度__________。 （2）实验主要步骤如下： ①测量小车、力传感器及遮光条的总质量为M，测量两光电门间的距离为L。 ②由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录力传感器的示数为F，记录遮光条通过光电门A、B时的挡光时间分别为、及遮光条从A到B的时间为t。 （3）实验过程中__________（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m。 （4）利用该装置验证动量定理的表达式为__________。（用字母M、d、、表示） 【答案】 ①. 0.60 ②. 不需要 ③. 【解析】 【详解】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知遮光条的宽度为 （3）[2]实验中可通过力传感器来直接测量细线的拉力，不需要将重物的重力近似等于细线的拉力，故实验中不需要满足M远大于m。 （4）[3]小车通过光电门A、B时的速度分别为 ， 以小车为研究对象，小车通过光电门A、B过程中，合力冲量为 小车通过光电门A、B时动量的变化量为 则验证动量定理的表达式为 13 （1）如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。 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， 那么合上开关后， 将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将_______偏转。（填“向左”“向右”或“不”） ②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后， 若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是_______。 A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开电键S瞬间 （2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表， 连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示， 即电流从电流表G的左接线柱进时， 指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向_______（填“上”、“下”）； 图（4）中的条形磁铁下端为_______极（填“N”、“S”）。 【答案】（1） ①. 向右 ②. BD##DB （2） ①. 下 ②. S 【解析】 【小问1详解】 ①[1]已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。 ②[2]A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化知，磁通量应减小，插入铁芯时，B线圈中的磁通量增大，故A错误； B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确； C．变阻器的滑片向左滑动时，接入电路的电阻减小，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误； D．断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。 故选BD。 【小问2详解】 [1][2]图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向沿顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁体的磁场方向向上，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，磁通量增大，条形磁体向下插入；图（4）中可知指针向右偏，则感应电流的方向是逆时针（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁体向上拔出，即磁通量减小，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，条形磁体的磁场方向向上，所以条形磁体上端为N极，下端为S极。 14. 如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO'逆时针转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。（π取3） （1）判断线圈位于图示位置时流经电流计的电流方向； （2）写出从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式； （3）线圈匀速转动10s，求电流通过电阻R产生的焦耳热。 【答案】（1）电流方向为DCBAD；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据右手定则可判断如图所示位置线圈中的电流方向为DCBAD。 （2）线圈中感应电动势的最大值 从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式为 （3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值 经过10s电流通过电阻产生的焦耳热 15. 如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨．间距，导轨平面与水平面间夹角，N、Q间连接一个电阻，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度。将一根质量的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，当金属棒滑至处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离。已知， ，。求： （）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； （）金属棒达到cd处的速度大小； （）金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（）设金属杆的加速度大小，则 解得 （）设金属棒达到位置时速度大小为v，电流为，金属棒受力平衡，有 解得 （）设金属棒从运动到的过程中，电阻上产生的热量为，由能量守恒，有 解得 16. 跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域I、II的边界平行，相距为，磁感应强度大小相等，方向均垂直纸面向外。之间存在匀强电场，场强大小为，方向与磁场边界垂直。质量为、电荷量为的粒子从端无初速进入电场，次经过电场加速后，从位于边界上的出射口射出。已知之间的距离为，不计粒子重力。求： （1）粒子射出时的速率； （2）磁场的磁感应强度大小； （3）粒子从端进入电场到运动至出射口的过程中，在电场和磁场内运动的总时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设经过n次加速后粒子的速率为v，根据动能定理得 解得 （2）粒子从K点离开前的轨道半径为 粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得 解得 （3）粒子在电场中做初速度为零的匀加速运动，设加速度大小为a，在电场中运动的总时间为，则 解得 在磁场中运动周期 粒子在䃍场中运动的总时间为，则 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$