精品解析：吉林省长春市长春吉大附中实验学校2024-2025学年高二上学期11月期中物理试题

“少年何妨梦摘星，敢挽桑弓射西衡” 长春吉大附中实验学校2024～2025学年上学期高二年级期中考试 物理学科试卷 考试时间：75分钟 试卷满分：100分 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，考试结束后，将答题卡交回． 注意事项： 1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区． 2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚． 3．请按照题号顺序在各题目的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效． 4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑． 5．保持卡面清洁，不得折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀． 一、选择题：本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中．第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分． 1. 关于科学家在电磁学中的贡献，下列说法错误的是（ ） A. 奥斯特发现了电流的磁效应 B. 密立根测出了元电荷e的数值 C. 库仑发现了电磁感应现象 D. 安培提出了分子电流假说 2. 穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加 2Wb，则（　　） A. 线圈中感应电动势每秒增加2V B. 线圈中感应电动势始终为2V C. 线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于 2V D. 线圈中感应电动势每秒减少2V 3. 质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子，以速度v射入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，速度方向、磁场方向如图所示。则粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力大小为qvBsinθ的是（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，两片状电极通过滑动变阻器与电源连接，电极间连接一由某种金属材料制成的圆台工件，工件过A、B两点的圆形纵截面半径分别为rA和rB，P为滑动变阻器的滑片。已知电源的电动势及内阻均不变，不计温度对该金属材料电阻率的影响。闭合开关后，下列说法正确的是（　　） A. 滑片P向下滑动时，单位时间内通过截面A的自由电荷个数减少 B. 滑片P向下滑动时，单位时间内通过截面B的自由电荷个数不变 C. 滑片P保持不动时，A、B两截面处自由电荷定向移动的速率之比 D. 滑片P保持不动时，A、B两截面处自由电荷定向移动的速率之比 5. 如图所示，直线为某电源的图线，直线为某电阻的图线。用该电源和该电阻组成闭合电路后，该电阻正常工作。下列说法正确的是（　　） A. 该电源的电动势为 B. 该电源的内阻为 C. 该电阻的阻值为 D. 该电源的输出功率为 6. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I。要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，一平行板电容器的两极板 A、B水平放置， A极板接地，电容器、二极管、开关S与电源相连，已知二极管具有单向导电性。现将开关S闭合，在 P点有一带电液滴恰好处于静止状态。保持开关S闭合，下列说法正确的是（ ） A. 将A板向上移动一小段距离， 电容器将放电 B. 将A板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能不变 C. 将B板向上移动一小段距离，电容器将充电 D. 将B板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能减小 8. 利用霍尔效应制作的霍尔元件，被广泛应用于测量和自动控制等领域。霍尔元件一般由半导体材料做成，有的半导体中的载流子（即自由电荷）是电子，有的半导体中的载流子是空穴（相当于正电荷）。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差。下列说法中正确的是（　　） A. 保持B、I不变，增大C、D面间距离时，增大 B. 保持B、I不变，增大上下面间距离时，减小 C. 无论该元件的载流子是电子还是空穴，侧面C电势都比D高 D. 的大小与导体单位体积内的自由电荷数有关 9. 如图所示，面积大小为S的矩形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈可以绕转动。下列说法中正确的是（　　） A. 当线圈从图示位置转过30°时，穿过线圈的磁通量大小 B. 当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小 C. 当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小 D. 当线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小 10. 如图a所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图b所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则在下列说法正确的是（　　） A. t1时刻，N>G且P有收缩的趋势 B. t2时刻，N=G且穿过P的磁通量最大 C. t3时刻，N=G且P中有感应电流 D. t4时刻，N<G且穿过P的磁通量最小 二、非选择题：本题共5小题，共54分．其中第13题～15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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位． 11. 某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω 的电阻Rx的阻值。 （1）现有电源（4 V，内阻可不计）、滑动变阻器（0~50 Ω，额定电流2 A）、开关和导线若干，以及下列电表： A.电流表（0~3 A，内阻约0.025 Ω） B.电流表（0~0.6 A，内阻约0.125 Ω） C.电压表（0~3 V，内阻约3 kΩ） D.电压表（0~15 V，内阻约15 kΩ） 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________（选填器材前的字母）；实验电路应采用图中的________（选填“甲”或“乙”）。 （2）接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx==________ Ω。（保留两位有效数字） （3）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是________。（选填选项前的字母） A.电流表测量值小于流经Rx的电流值 B.电流表测量值大于流经Rx的电流值 C.电压表测量值小于Rx两端的电压值 D.电压表测量值大于Rx两端的电压值 12. 在测量一节干电池的电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路． （1）根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接________． （2）实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P移至________（选填“a”或“b”）端． （3）合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB. ①S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的________（选填“A”或“B”）线； ②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是________（选填“电压”或“电流”）表的示数偏________（选填“大”或“小”）． 13. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量m为0.6 kg，边长L为0.2 m，匝数n为100匝的正方形线圈，其总电阻r为2 Ω。正方形线圈中间位置以下区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，求： （1）0-4s内通过正方形线圈的电流大小； （2）前4秒内细线对正方形线圈的拉力大小随时间变化的规律。 14. 电磁炮是一种理想的兵器，如图所示，利用此装置可将质量的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到速度。若这种装置的轨道间距，长，通过金属杆EF的电流恒为，轨道摩擦忽略不计，求： （1）轨道间匀强磁场磁感应强度B的大小； （2）弹体加速过程安培力的平均功率。 15. 如图所示，在坐标原点有一粒子源，能以相同的初速度v0，向场区各方向辐射质量为m、电荷量为的带电粒子。x>0区域内存在n组相邻的匀强电场和匀强磁场，电场宽度为d，电场强度，方向水平向右；磁感应强度，方向垂直纸面向里．不计重力及粒子间的相互作用力。 （1）求进入第1组磁场区的粒子的速度大小v； （2）调节磁场宽度，恰好使所有带电粒子都不能从第1组磁场的右边界穿出，求磁场的宽度； （3）保持该组合场条件不变，撤去粒子源，将另一带电粒子从O点由静止释放，若该带电粒子恰好不能穿过第n组磁场的右边界，求其比荷。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ “少年何妨梦摘星，敢挽桑弓射西衡” 长春吉大附中实验学校2024～2025学年上学期高二年级期中考试 物理学科试卷 考试时间：75分钟 试卷满分：100分 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，考试结束后，将答题卡交回． 注意事项： 1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区． 2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚． 3．请按照题号顺序在各题目的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效． 4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑． 5．保持卡面清洁，不得折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀． 一、选择题：本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中．第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分． 1. 关于科学家在电磁学中的贡献，下列说法错误的是（ ） A. 奥斯特发现了电流的磁效应 B. 密立根测出了元电荷e的数值 C. 库仑发现了电磁感应现象 D. 安培提出了分子电流假说 【答案】C 【解析】 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，选项A正确，不符题意； B． 密立根测出了元电荷e的数值，选项B正确，不符题意； C．法拉第发现了电磁感应现象，选项C错误，符合题意； D．安培提出了分子电流假说，选项D正确，不符题意。 故选C. 2. 穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加 2Wb，则（　　） A. 线圈中感应电动势每秒增加2V B. 线圈中感应电动势始终为2V C. 线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于 2V D. 线圈中感应电动势每秒减少2V 【答案】B 【解析】 【详解】ABD．磁通量始终保持每秒钟均匀地增加2Wb，即 根据法拉第电磁感应定律，可知 因此，线圈中感应电动势始终为2V，A、D错误，B正确； C．线圈中产生的感应电动势的大小与线圈的电阻无关，故C错误。 故选B。 3. 质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子，以速度v射入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，速度方向、磁场方向如图所示。则粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力大小为qvBsinθ的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AD．当带电粒子的速度方向垂直于磁场方向时，受到的洛伦兹力大小为qvB，当速度方向与磁场方向的夹角为θ时，垂直磁场方向的分速度为vsinθ，这时的洛伦兹力大小为qvBsinθ，选项中速度方向与磁场方向垂直，洛伦兹力大小为qvB，故AD错误； B．垂直磁场方向的分速度为vsinθ，所受洛伦兹力大小为qvBsinθ，故B正确； C．垂直磁场方向的分速度为vcosθ，所受洛伦兹力大小为qvBcosθ，故C错误。 故选B。 4. 如图所示，两片状电极通过滑动变阻器与电源连接，电极间连接一由某种金属材料制成的圆台工件，工件过A、B两点的圆形纵截面半径分别为rA和rB，P为滑动变阻器的滑片。已知电源的电动势及内阻均不变，不计温度对该金属材料电阻率的影响。闭合开关后，下列说法正确的是（　　） A. 滑片P向下滑动时，单位时间内通过截面A的自由电荷个数减少 B. 滑片P向下滑动时，单位时间内通过截面B的自由电荷个数不变 C. 滑片P保持不动时，A、B两截面处自由电荷定向移动的速率之比 D. 滑片P保持不动时，A、B两截面处自由电荷定向移动的速率之比 【答案】D 【解析】 【详解】AB．滑片P向下滑动时，滑动变阻器的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律 电路中电流增大，单位时间内通过截面A和截面B的自由电荷个数增大，故AB错误；· CD．根据电流的微观表达式 自由电荷定向移动的速率与横截面积成反比 故C错误D正确。 故D。 5. 如图所示，直线为某电源的图线，直线为某电阻的图线。用该电源和该电阻组成闭合电路后，该电阻正常工作。下列说法正确的是（　　） A. 该电源的电动势为 B. 该电源的内阻为 C. 该电阻的阻值为 D. 该电源的输出功率为 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．由图像可知，该电源的电动势为3V，选项A错误； B．该电源的内阻为 选项B错误； C．该电阻的阻值为 选项C错误； D．该电源的输出功率为 选项D正确。 故选D。 6. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I。要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】对导体棒分析可知，导体棒受重力、支持力和安培力保持平衡状态，其中支持力的方向不变，重力的大小和方向均不变，作出一系列可能的矢量三角形如图所示，可知当安培力方向与支持力方向垂直时安培力最小，为 所以需要外加匀强磁场的磁感应强度最小值为 故选B。 7. 如图所示，一平行板电容器的两极板 A、B水平放置， A极板接地，电容器、二极管、开关S与电源相连，已知二极管具有单向导电性。现将开关S闭合，在 P点有一带电液滴恰好处于静止状态。保持开关S闭合，下列说法正确的是（ ） A. 将A板向上移动一小段距离， 电容器将放电 B. 将A板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能不变 C. 将B板向上移动一小段距离，电容器将充电 D. 将B板向上移动一小段距离， 液滴在P点的电势能减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．在 P点有一带电液滴恰好处于静止状态，根据受力平衡可知，电场力竖直向上，与场强方向相反，则带电液滴带负电；保持开关S闭合，将A板向上移动一小段距离，板间距离增大，根据 ， 可知电容减小，由于二极管具有单向导电性，所以不能放电，电容器储存的电荷量不变，根据 可知场强不变，AP间电压增大，P点电势降低，则液滴在P点的电势能增大，故AB错误； CD．保持开关闭合，将B板向上移动一小段距离，根据 ，， 由于板间距离减小，可知电容增大，电容器充电，两极板电压不变，场强增大，AP间电压增大，P点电势降低，则液滴在P点的电势能增大，故C正确，D错误。 故选C。 8. 利用霍尔效应制作的霍尔元件，被广泛应用于测量和自动控制等领域。霍尔元件一般由半导体材料做成，有的半导体中的载流子（即自由电荷）是电子，有的半导体中的载流子是空穴（相当于正电荷）。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差。下列说法中正确的是（　　） A. 保持B、I不变，增大C、D面间距离时，增大 B. 保持B、I不变，增大上下面间距离时，减小 C. 无论该元件的载流子是电子还是空穴，侧面C电势都比D高 D. 的大小与导体单位体积内的自由电荷数有关 【答案】BD 【解析】 【分析】载流子电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长（前后）、宽（左右）、高（上下）分别为a、b、c，则 以上两式联立可得 【详解】A．由分析可知，保持B、I不变，增大C、D面间距离时，即增大b，不变，A错误； B．由分析可知，保持B、I不变，增大上下面间距离时，即增大c，减小，B正确； C．如载流子是空穴，由左手定则可知，空穴偏向C侧，则侧面C电势比D高；如载流子是电子，由左手定则可知，电子偏向C侧，则侧面C电势比D低，C错误； D．由分析可知，的大小与导体单位体积内的自由电荷数n有关，D正确； 故选BD。 9. 如图所示，面积大小为S的矩形线圈abcd，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈可以绕转动。下列说法中正确的是（　　） A. 当线圈从图示位置转过30°时，穿过线圈的磁通量大小 B. 当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小 C. 当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小 D. 当线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量大小 【答案】ACD 【解析】 【详解】如图所示位置，穿过线圈磁通量为 A.当线圈从图示位置转过30°时，穿过线圈的磁通量大小 故A正确； B．当线圈从图示位置转过90°时，穿过线圈的磁通量大小为零，故B错误； C．当线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈的磁通量大小为 穿过线圈的磁通量的变化量大小 故C正确； D．当线圈从图示位置转过360°的过程中，穿过线圈的磁通量大小为 穿过线圈的磁通量的变化量大小为 故D正确。 故选ACD。 10. 如图a所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图b所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则在下列说法正确的是（　　） A. t1时刻，N>G且P有收缩的趋势 B. t2时刻，N=G且穿过P的磁通量最大 C. t3时刻，N=G且P中有感应电流 D. t4时刻，N<G且穿过P的磁通量最小 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．t1时刻螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P中的磁通量增大，楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，则N>G，故A正确； B．t2时刻螺线管中电流最大且不变时，其形成磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故t2时刻N=G，此时穿过P的磁通量最大，故B正确； C．t3时刻螺线管中电流为零，此时两线圈的相互作用力为零，但是线圈P中磁通量是变化的，因此此时线圈中有感应电流，故C正确； D．t4时刻螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故t4时刻N=G，此时由于电流不是最小，则穿过P的磁通量不是最小，故D错误。 故选ABC。 二、非选择题：本题共5小题，共54分．其中第13题～15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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位． 11. 某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω 的电阻Rx的阻值。 （1）现有电源（4 V，内阻可不计）、滑动变阻器（0~50 Ω，额定电流2 A）、开关和导线若干，以及下列电表： A.电流表（0~3 A，内阻约0.025 Ω） B.电流表（0~0.6 A，内阻约0.125 Ω） C.电压表（0~3 V，内阻约3 kΩ） D.电压表（0~15 V，内阻约15 kΩ） 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________（选填器材前的字母）；实验电路应采用图中的________（选填“甲”或“乙”）。 （2）接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx==________ Ω。（保留两位有效数字） （3）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是________。（选填选项前的字母） A.电流表测量值小于流经Rx的电流值 B.电流表测量值大于流经Rx的电流值 C.电压表测量值小于Rx两端的电压值 D.电压表测量值大于Rx两端的电压值 【答案】 ①. B ②. C ③. 甲 ④. 5.2 ⑤. B 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]电路的最大电流为 所以为减小测量误差，在实验中，电流表应选用B。 [2]根据电源的电动势为4V，所以为减小测量误差，在实验中，电压表应选用0~3 V量程的，不能选用0~15 V，因为这个量程太大，测量误差较大，则电压表应选用C。 [3]根据“大内小外”规律，实验电路应采用伏安法外接法，则实验电路应采用图中的甲； （2）[4]电流表的选0~0.6 A量程，其最小刻度值为0.02A，则其读数为0.50A。 电压表的选0~3 V量程，其最小刻度值为0.1V，则其读数为2.60V。则可得该电阻的测量值为 Rx= [5]若在（1）问中选用甲电路，该实验电路应采用伏安法外接法，其产生误差的主要原因是电压表分流，电流表测量的电流大于流经Rx的电流值。 故选B。 12. 在测量一节干电池的电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路． （1）根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接________． （2）实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P移至________（选填“a”或“b”）端． （3）合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB. ①S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的________（选填“A”或“B”）线； ②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是________（选填“电压”或“电流”）表的示数偏________（选填“大”或“小”）． 【答案】 ①. ②. a ③. B ④. 电流 ⑤. 小 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]实物图如图所示 (2)[2]为保护电表，闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值要最大，应将滑片滑至a端 (3)[3] 当S2接1位置时，可把电压表与电源看作一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律可知，电动势 同时由于电压表的分流作用，使电流表示数偏小，因此电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U-I图线应是B。 [4][5]S2接1位置时，引起误差的原因是电压表的分流，使得电流的测量值偏小，故电动势和内阻的测量值都偏小 13. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量m为0.6 kg，边长L为0.2 m，匝数n为100匝的正方形线圈，其总电阻r为2 Ω。正方形线圈中间位置以下区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，求： （1）0-4s内通过正方形线圈的电流大小； （2）前4秒内细线对正方形线圈的拉力大小随时间变化的规律。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知2秒末磁通量变化率的绝对值为 正方形线圈中产生的感应电动势为 2秒末通过正方形线圈的电流大小 【小问2详解】 前4秒内正方形线圈产生的感应电流大小恒为，则前4秒内磁感应强度随时间变化规律为 正方形线圈受到的安培力大小为 前4秒内细线对正方形线圈的拉力大小随时间变化的规律为 代入数据解得 14. 电磁炮是一种理想的兵器，如图所示，利用此装置可将质量的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到速度。若这种装置的轨道间距，长，通过金属杆EF的电流恒为，轨道摩擦忽略不计，求： （1）轨道间匀强磁场磁感应强度B的大小； （2）弹体加速过程安培力的平均功率。 【答案】（1）20T；（2） 【解析】 【详解】（1）根据匀变速直线运动的规律有 代入数据解得 由牛顿第二定律有 解得 （2）金属杆所受安培力 弹体加速过程的平均速度为 则可得弹体加速过程安培力的平均功率为 15. 如图所示，在坐标原点有一粒子源，能以相同的初速度v0，向场区各方向辐射质量为m、电荷量为的带电粒子。x>0区域内存在n组相邻的匀强电场和匀强磁场，电场宽度为d，电场强度，方向水平向右；磁感应强度，方向垂直纸面向里．不计重力及粒子间的相互作用力。 （1）求进入第1组磁场区的粒子的速度大小v； （2）调节磁场宽度，恰好使所有带电粒子都不能从第1组磁场的右边界穿出，求磁场的宽度； （3）保持该组合场条件不变，撤去粒子源，将另一带电粒子从O点由静止释放，若该带电粒子恰好不能穿过第n组磁场的右边界，求其比荷。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）所有粒子到达第1组磁场区的速度大小v相同，由动能定理可得 解得 （2）粒子进入磁场时，速度方向与y轴负方向的夹角θ越小，粒子越容易射出磁场，θ的最小值为 粒子在磁场中做圆周运动，满足 运动半径 由几何关系可得 解得磁场的宽度 （3）设粒子在第n层磁场中运动的速度为vn，轨迹半径为rn（下标表示粒子所在组数），在电场中，根据动能定理有 电场中，电场力不能改变粒子在y方向的动量，则从释放至恰好从第n组磁场返回，全过程中，在y轴方向，应用动量定理可得 又因为 可解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $