精品解析：四川省凉山州西昌市2023-2024学年高二下学期期中检测物理试题

西昌市2023-2024学年度下期期中检测 高二物理 注意事项： 1．本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，试题卷6页，答题卡2页。全卷满分为100分，考试时间75分钟。 2．答题前考生务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米的黑色签字笔填写在答题卡上，己位置上，其他试题用0.5毫米黑色签字笔书写在答题卡对应题框内，不得超越题框区域。 3．将条形码粘贴在答题卡的指定位置，选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的考试结束后将答题卡收回。 第Ⅰ卷 选择题（共43分） 一、选择题（本题共10小题，共43分。1~7小题只有一个选项正确，每小题4分；8~10小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分） 1. 无线充电是近年发展起来的新技术。如图所示，该技术通过发射线圈和接收线圈传输能量。手机的内置接收线圈可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　） A. 无线充电过程主要利用了电磁感应原理 B. 在充电过程中只有电能间相互转化 C. 无线充电基座可以对所有手机进行充电 D. 无线充电基座可以用稳恒直流电源充电 2. 下列情景中，关于通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是（　　） A. 如图甲所示，通电导线静止，磁场垂直纸面向里 B. 如图乙所示，磁场与竖直方向的夹角为，电流方向垂直纸面向里 C. 如图丙所示，磁场竖直向上，导轨水平放置 D. 如图丁所示，导体棒静止，磁场竖直向上 3. 我国是全球唯一掌握超特高压技术的国家，在全球超特高压领域，中国的标准就是全世界唯一的标准。如图所示是远距离高压输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。下列说法正确的是（ ） A. 若用户用电功率增加，升压变压器的输出电压将增大 B. 若用户用电功率增加，降压变压器的输入电压将增大 C. 若输电功率一定，采用特高压输电可减少输电线上损耗功率 D. 若输电功率一定，采用特高压输电会降低输电的效率 4. 如图所示是演示自感现象的电路图，L为电感线圈，是三个完全相同的灯泡。实验时，闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终的亮度比的亮度更亮。下列说法正确的是（　　） A. 闭合瞬间，灯逐渐变亮 B. 若断开时，灯逐渐熄灭 C. 若断开时，灯闪亮后再逐渐熄灭 D. 滑动变阻器接入电路的电阻值与的电阻值相同 5. 如图所示，一根长为1.25m的无缝空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，磁体直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，在下落的过程中始终没有跟铝管内壁发生接触，重力加速度g取。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是（　　） A. 磁体经0.5s穿出铝管 B. 磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 C. 磁体一直做加速运动 D. 磁体的机械能先增大后减小 6. 如图所示的交变电流由正弦交变电的一半和反向脉冲电组合而成，则这种交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，先后以恒定的速度和把一个正方形金属线框水平拉出有界匀强磁场区域，且，则在先后两种情况（　　） A. 通过线框某截面的电荷量之比 B. 线框中的感应电流之比 C. 线框中产生的热量之比 D. 线框中感应电动势之比 8. 矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，取3.14。下列结论正确的是（　　） A. 在和时，电动势最大 B. 在和时，电动势改变方向 C. 电动势的最大值是 D. 在时，磁通量变化率最大，其值为 9. 关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A. 图甲是回旋加速器的示意图，带电粒子获得的最大动能与回旋加速器的半径有关 B. 图乙是磁流体发电机的示意图，可以判断出B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极 C. 图丙是速度选择器的示意图，若带正电的粒子（不计重力）能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，则带负电的粒子（不计重力）不能自左向右沿直线匀速通过速度选择器 D. 图丁是质谱仪的示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S说明粒子的比荷越小 10. 一有界区域内，存在着方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，磁场宽度均为L，如图所示。边长为L的正方形导线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，建立水平向右的x轴，且坐标原点在磁场的左边界上，t=0时刻开始线框沿x轴正方向匀速通过磁场区域，规定逆时针方向为电流的正方向，导线框受向左的安培力为正方向，四个边电阻均相等。下列关于感应电流i或导线框受的安培力F或b、a两点电势差Uba随时间t的变化规律正确的是（　　） A. B. C. D. 第Ⅱ卷 非选择题（共57分） 二、实验题（每空2分，11题8分，12题8分，共计16分） 11. 某同学学完变压器的工作原理后，利用如图甲所示的可拆卸变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。请回答下列问题： （1）变压器的工作原理是（　　） A. 电流的磁效应 B. 通电导线间的相互作用 C. 电磁感应现象 （2）某同学组装好变压器，原线圈接“0”、“16”，副线圈接“0”、“4”，将交流电压表的旋钮置于交流档10V处，并将交流电压表接在原线圈两端，示数如图丙所示，则副线圈输出电压的理论值为______，而考虑到实际，副线圈输出电压的实际值可能为______（两空均填序号）。 A. 1.8V B. 1.5V C. 2.0V D. 2.5V （3）由以上分析可知，该变压器为降压变压器，如果该变压器可视为理想变压器，则变压器原线圈应用______（“较粗”或“较细”）导线（已知原、副线圈导线一个较粗，一个较细）。 12. 某兴趣小组在探究感应电流产生条件和影响感应电流方向的因素的实验中，分别进行以下探究。 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上，后向下移动一小段距离，出现的现象是______。 A. 灯泡A、B均不发光 B. 灯泡A、B交替短暂发光 C. 灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D. 灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______（选填“左”或“右”）端。若开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______。（选填“不偏转”或“向左偏转”或“向右偏转”） 三、解答题（13题8分，14题15分，15题18分，共计41分。解题时需写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数据计算的题目，需写出最终结果和单位，只有最后答案的不得分） 13. 一个正方形线圈的匝数为10，边长为20cm，线圈总电阻为1Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5T，则：（π取3.14） （1）该线圈产生的电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？ （2）写出感应电动势随时间变化的表达式。 （3）线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？ 14. 如图所示，有一对平行金属板，两板相距d，电压为U，两板之间匀强磁场的磁感应强度大小为，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。平行金属板右侧圆形区域内也存在匀强磁场，圆心为O，半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出。已知与夹角，不计离子重力。求： （1）离子速度v的大小； （2）离子的比荷； （3）离子在圆形磁场区域中运动时间t。 15. 如图所示，两根完全相同的金属导轨平行固定，导轨间距，不计导轨电阻。导轨由三部分组成，MM＇左侧部分光滑（MM＇为倾斜部分水平末端），MG、M＇G＇在水平面内，GH、G′H′部分是四分之一光滑圆轨道，G＇刚好在圆心O正上方，所有交接处平滑连接。HH＇间串联的电阻，PP＇GG＇区域有磁感应强度大小，方向竖直向上的矩形匀强磁场。PP＇、GG＇间距，M＇G＇、MG长度，两导体棒a、b质量均为，电阻分别为，。a、b与金属导轨水平部分滑动摩擦因数。初始时刻b静止在MM＇处，将a从距水平面高的导轨上水平静止释放，a沿导轨滑下后与b在MM＇处发生弹性碰撞，b最终从GG＇处以1m/s的速度水平飞出，运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好，重力加速度。求： （1）a、b碰后b杆的速度大小v1； （2）b在水平轨道上运动过程中，电阻R上产生的焦耳热QR； （3）b从MM＇运动到GG＇位置的时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 西昌市2023-2024学年度下期期中检测 高二物理 注意事项： 1．本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，试题卷6页，答题卡2页。全卷满分为100分，考试时间75分钟。 2．答题前考生务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米的黑色签字笔填写在答题卡上，己位置上，其他试题用0.5毫米黑色签字笔书写在答题卡对应题框内，不得超越题框区域。 3．将条形码粘贴在答题卡的指定位置，选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的考试结束后将答题卡收回。 第Ⅰ卷 选择题（共43分） 一、选择题（本题共10小题，共43分。1~7小题只有一个选项正确，每小题4分；8~10小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分） 1. 无线充电是近年发展起来新技术。如图所示，该技术通过发射线圈和接收线圈传输能量。手机的内置接收线圈可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　） A. 无线充电过程主要利用了电磁感应原理 B. 在充电过程中只有电能间的相互转化 C. 无线充电基座可以对所有手机进行充电 D. 无线充电基座可以用稳恒直流电源充电 【答案】A 【解析】 【详解】A．无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故A正确； B．充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，有电能损失，故B错误； C．如果手机内没有接收线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故C错误； D．如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故D错误。 故选A。 2. 下列情景中，关于通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是（　　） A. 如图甲所示，通电导线静止，磁场垂直纸面向里 B. 如图乙所示，磁场与竖直方向的夹角为，电流方向垂直纸面向里 C. 如图丙所示，磁场竖直向上，导轨水平放置 D. 如图丁所示，导体棒静止，磁场竖直向上 【答案】B 【解析】 【详解】A．如图甲所示，根据左手定则可知，通电导线受安培力向上，选项A错误； B．如图乙所示，根据左手定则可知，通电导线受安培力垂直B斜向右上方，选项B正确； C．如图丙所示，根据左手定则可知，通电导线受安培力水平向右，选项C错误； D．如图丁所示，根据左手定则可知，通电导线受安培力方向应该水平向右，不是沿斜面向上，选项D错误； 故选B。 3. 我国是全球唯一掌握超特高压技术国家，在全球超特高压领域，中国的标准就是全世界唯一的标准。如图所示是远距离高压输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。下列说法正确的是（ ） A. 若用户用电功率增加，升压变压器的输出电压将增大 B. 若用户用电功率增加，降压变压器的输入电压将增大 C. 若输电功率一定，采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率 D. 若输电功率一定，采用特高压输电会降低输电效率 【答案】C 【解析】 【详解】A．若用户用电功率增加，由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，A错误； B．若用户用电功率增加，则输电功率增加，输电线上的电流变大，输电线的分压变大，故降压变压器的输入电压变小，B错误； CD．若输电功率一定，根据 可得输电的效率为 可知采用特高压输电可减少输电线上的电流，可减少输电线上损耗的功率，增大输电的效率，C正确，D错误。 故选C。 4. 如图所示是演示自感现象的电路图，L为电感线圈，是三个完全相同的灯泡。实验时，闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终的亮度比的亮度更亮。下列说法正确的是（　　） A. 闭合瞬间，灯逐渐变亮 B. 若断开时，灯逐渐熄灭 C. 若断开时，灯闪亮后再逐渐熄灭 D. 滑动变阻器接入电路的电阻值与的电阻值相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．闭合瞬间，灯在干路上，干路立刻有电流通过，故立即变亮，故A错误； B．若断开时，干路电流瞬间为零，故灯立即熄灭，故B错误； C．稳定时的亮度比的亮度更亮，通过的电流比的电流大，断开S瞬间，电感线圈L、灯、灯和R构成回路，电流从同一值开始缓慢减小至为零，故灯闪亮后再逐渐熄灭，故C正确； D．稳定时的亮度比的亮度更亮，通过的电流比的电流大，滑动变阻器接入电路的电阻值比的电阻值大，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，一根长为1.25m的无缝空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，磁体直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，在下落的过程中始终没有跟铝管内壁发生接触，重力加速度g取。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是（　　） A. 磁体经0.5s穿出铝管 B. 磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 C. 磁体一直做加速运动 D. 磁体的机械能先增大后减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．因为是无缝空心铝管，所以磁体下落时会产生电磁感应，故会出现涡流，根据楞次定律可知会产生阻力，阻碍磁体的下落。开始时，速度较小，阻力小于重力，合力向下，当速度逐渐增大时，磁体所受阻力也增大，加速度减小。因为磁体受到铝管中涡流的作用力方向一直向上，所以小球的运动时间一定比自由落体时的时间长，故AB错误； C．磁体可能没有达到最大速度就穿过了铝管，一直做加速运动，故C正确； D．由于一直存在阻力做负功，所以磁体的机械能一直减小，故D错误。 故选C。 6. 如图所示的交变电流由正弦交变电的一半和反向脉冲电组合而成，则这种交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R，则根据有效值的定义可得 解得 故选C。 7. 如图所示，先后以恒定的速度和把一个正方形金属线框水平拉出有界匀强磁场区域，且，则在先后两种情况（　　） A. 通过线框某截面的电荷量之比 B. 线框中的感应电流之比 C. 线框中产生的热量之比 D. 线框中的感应电动势之比 【答案】D 【解析】 【详解】D．根据 可知线圈中感应电动势之比为 选项D正确； B．根据 可知，线框中的感应电流之比 选项B错误； A．根据 线框某截面的电荷量之比 选项A错误； C．根据 线框中产生的热量之比 选项C错误； 故选D。 8. 矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，取3.14。下列结论正确的是（　　） A. 在和时，电动势最大 B. 在和时，电动势改变方向 C. 电动势的最大值是 D. 在时，磁通量变化率最大，其值为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．在和时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故A错误； B．在t=0.2s和t=0.4s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，电动势不改变方向，故B错误； C．根据图像可知 BS=02Wb T=0.4s 故电动势的最大值 Em=NBSω=NBS=50×0.2×=50πV=157V 故C正确； D．t=0.4s时，磁通量为0，磁通量的变化率最大，由 Em = 得 =3.14Wb/s 故D正确。 故选CD。 9. 关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A. 图甲是回旋加速器示意图，带电粒子获得的最大动能与回旋加速器的半径有关 B. 图乙是磁流体发电机的示意图，可以判断出B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极 C. 图丙是速度选择器的示意图，若带正电的粒子（不计重力）能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，则带负电的粒子（不计重力）不能自左向右沿直线匀速通过速度选择器 D. 图丁是质谱仪的示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S说明粒子的比荷越小 【答案】AB 【解析】 【详解】A．图甲是回旋加速器的示意图，根据 可得最大动能 则带电粒子获得的最大动能与回旋加速器的半径有关，故A正确； B．图乙是磁流体发电机的示意图，根据左手定则可知，带正电的粒子偏向B极板，则可以判断出B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极，故B正确； C．图丙是速度选择器的示意图，若带正电的粒子（不计重力）能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，则 则 则带负电的粒子（不计重力）只要速度为，也能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，故C错误； D．图丁是质谱仪的示意图，进入磁场的粒子速度相同，根据 可得 粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S，则r越小，说明粒子的比荷越大，故D错误。 故选AB。 10. 一有界区域内，存在着方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，磁场宽度均为L，如图所示。边长为L的正方形导线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，建立水平向右的x轴，且坐标原点在磁场的左边界上，t=0时刻开始线框沿x轴正方向匀速通过磁场区域，规定逆时针方向为电流的正方向，导线框受向左的安培力为正方向，四个边电阻均相等。下列关于感应电流i或导线框受的安培力F或b、a两点电势差Uba随时间t的变化规律正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】ACD 【解析】 【详解】正方形导线框进入第一个磁场过程中，只有bc边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为逆时针方向，大小为 b、a两点的电势差为 正方形导线框所受安培力为 由左手定则可知，安培力方向水平向左，正方形导线框进入第二个磁场过程中，ad边在第一个磁场中切割磁感线，bc边在第二个磁场中切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为顺时针，大小为 由于电流方向为顺时针则b点电势低于a点电势，b、a两点的电势差为 正方形导线框所受安培力为 由左手定则可知，两边所受安培力方向都水平向左，正方形导线框出第二个磁场过程中，只有ad边在第二个磁场中切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为逆时针方向，大小为 b、a两点的电势差为 正方形导线框所受安培力为 由左手定则可知，安培力方向水平向左，故ACD正确，B错误。 故选ACD。 第Ⅱ卷 非选择题（共57分） 二、实验题（每空2分，11题8分，12题8分，共计16分） 11. 某同学学完变压器的工作原理后，利用如图甲所示的可拆卸变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。请回答下列问题： （1）变压器的工作原理是（　　） A. 电流的磁效应 B. 通电导线间的相互作用 C. 电磁感应现象 （2）某同学组装好变压器，原线圈接“0”、“16”，副线圈接“0”、“4”，将交流电压表的旋钮置于交流档10V处，并将交流电压表接在原线圈两端，示数如图丙所示，则副线圈输出电压的理论值为______，而考虑到实际，副线圈输出电压的实际值可能为______（两空均填序号）。 A. 1.8V B. 1.5V C. 2.0V D. 2.5V （3）由以上分析可知，该变压器为降压变压器，如果该变压器可视为理想变压器，则变压器的原线圈应用______（“较粗”或“较细”）导线（已知原、副线圈导线一个较粗，一个较细）。 【答案】（1）C （2）AB （3）较细 【解析】 【小问1详解】 变压器的工作原理是电磁感应现象。原线圈通过交流电，产生变化的磁场，变化的磁场通过副线圈，在副线圈产生电磁感应现象。 故选C； 【小问2详解】 由于交流电压挡为10V，则电压表的读数为7.2V，又由题意可知，原副线圈的匝数比为 可得副线圈电压的理论值 故选A； 考虑到实际，变压器在正常工作时应有能量损失，则有 解得副线圈输出电压的实际值为 故选B； 【小问3详解】 理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律 可知副线圈应用较粗的导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈。 12. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素的实验中，分别进行以下探究。 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上，后向下移动一小段距离，出现的现象是______。 A. 灯泡A、B均不发光 B. 灯泡A、B交替短暂发光 C. 灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D. 灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______（选填“左”或“右”）端。若开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______。（选填“不偏转”或“向左偏转”或“向右偏转”） 【答案】（1）B （2）向上 （3） ①. 左 ②. 向右偏转 【解析】 【小问1详解】 条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。 故选B。 【小问2详解】 当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。 【小问3详解】 [1]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 [2]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。 三、解答题（13题8分，14题15分，15题18分，共计41分。解题时需写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数据计算的题目，需写出最终结果和单位，只有最后答案的不得分） 13. 一个正方形线圈的匝数为10，边长为20cm，线圈总电阻为1Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5T，则：（π取3.14） （1）该线圈产生的电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？ （2）写出感应电动势随时间变化的表达式。 （3）线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？ 【答案】（1）6.28V；6.28A；（2）e＝6.28cos10πt(V)；（3）3.14V 【解析】 【详解】（1）电动势的峰值为 Em＝NBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28V 由欧姆定律可得，电流的峰值为 （2）感应电动势的瞬时值表达式为 e＝Emcos ωt＝6.28cos 10πt(V) （3）线圈转过60°，感应电动势的瞬时值为 e＝Emcos 60°＝3.14V 14. 如图所示，有一对平行金属板，两板相距d，电压为U，两板之间匀强磁场的磁感应强度大小为，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。平行金属板右侧圆形区域内也存在匀强磁场，圆心为O，半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出。已知与夹角，不计离子重力。求： （1）离子速度v的大小； （2）离子的比荷； （3）离子在圆形磁场区域中运动时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知离子在平行金属板间做直线运动，则有 可得离子的速度大小为 （2）离子进入磁场的运动轨迹如图所示 由几何关系可得 解得离子的轨道半径为 由洛伦兹力提供向心力可得 联立解得离子的比荷为 （3）离子在圆形磁场区域中运动时间为 联立解得 15. 如图所示，两根完全相同的金属导轨平行固定，导轨间距，不计导轨电阻。导轨由三部分组成，MM＇左侧部分光滑（MM＇为倾斜部分水平末端），MG、M＇G＇在水平面内，GH、G′H′部分是四分之一光滑圆轨道，G＇刚好在圆心O正上方，所有交接处平滑连接。HH＇间串联的电阻，PP＇GG＇区域有磁感应强度大小，方向竖直向上的矩形匀强磁场。PP＇、GG＇间距，M＇G＇、MG长度，两导体棒a、b质量均为，电阻分别为，。a、b与金属导轨水平部分滑动摩擦因数。初始时刻b静止在MM＇处，将a从距水平面高的导轨上水平静止释放，a沿导轨滑下后与b在MM＇处发生弹性碰撞，b最终从GG＇处以1m/s的速度水平飞出，运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好，重力加速度。求： （1）a、b碰后b杆的速度大小v1； （2）b在水平轨道上运动过程中，电阻R上产生的焦耳热QR； （3）b从MM＇运动到GG＇位置的时间t。 【答案】（1）4m/s；（2）0.6875J；（3）2s 【解析】 【详解】（1）对a棒在斜导轨运动过程用动能定理 a、b棒碰撞过程动量守恒 由于a、b棒发生弹性碰撞所以碰撞过程动能满足 解得 （2）碰后b棒在滑动摩擦力作用下从MM＇减速到PP＇，设b到达PP＇的速度为v2，根据动能定理得 b棒在磁场内运动过程能量守恒 b棒在磁场中运动时其等效电路图如图所示 a与电阻R并联后电阻 a与电阻R上产生的总焦耳热为 电阻R上产生的总焦耳热为 解得 （3）对b进入磁场前分析有 解得 对b在磁场内运动t2时间用动量定理，设向右为正 根据电路特征有 解得 总时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$