精品解析：四川省泸州市2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题

泸州市高2023级高二上学期末统一考试 物理 物理分为第一部分（选择题）和第二部分（非选择题）两部分，共100分。时间为75分钟。 考生务必将自己的姓名、准考号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试题卷上无效。考试结束后，将答题卡交回，试题卷自留。 预祝各位考生考试顺利! 第一部分选择题（共46分） 注意事项： 每题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如有改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 比值定义法是常见的一种定义物理量的方法。下列公式中是用比值定义法来定义物理量的是（　　） ①②③④ A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 2. 如图所示是伏打电池的结构简图，铜板和锌板用导线相连同时浸在稀硫酸溶液中，由于锌板与稀硫酸溶液之间锌离子的溶解作用，以及铜板与稀硫酸溶液之间正离子的沉积作用，在两板间形成电势差。关于该伏打电池，下列说法中正确的是（　　） A. 锌板为电池的正极 B. 将电能转化为化学能 C. 该电池的非静电作用为化学作用 D. 该电池内部的电流从铜板流向锌板 3. 用粗细均匀的导线制成不同形状的单匝线圈，放入匀强磁场中，如下列四幅图所示。若图中磁场的磁感应强度随时间均匀减小，用箭头表示感应电流的方向，正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 传感器是将其他信号转化为电信号的电学仪器，广泛应用于日常生产生活中。某种酒精检测仪的主要元件是酒精气体传感器，其电阻值与酒精气体浓度的关系如图甲所示。该酒精检测仪电路原理如图乙所示，为定值电阻。利用该检测仪进行检测时，下列说法中正确的是（　　） A. 当被检测者没有饮酒时，电压表的示数为零 B. 在对饮酒者进行测试时，电压表的示数增大 C. 在对饮酒者进行测试时，电流表的示数减小 D. 在对饮酒者进行测试时，电源的效率降低 5. 如图所示，竖直面内有正交的匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与水平方向的夹角为。一带电油滴以一定的初速度沿电场方向射入，恰好做直线运动。已知磁感应强度为，油滴的质量为、电荷量为，重力加速度为。则下列判断正确的是（　　） A. 油滴带负电 B. 带电油滴做匀加速直线运动 C. 初速度的大小为 D. 电场强度的大小为 6. 描绘平面上等势线的实验装置如图甲所示。依次把白纸、复写纸、导电纸穿过螺杆平铺在木板上，再套上两枚金属电极A、B，在两电极的连线上取间距相等的5个点a、b、c、d、e。电路接通后，用电压传感器上的一个探针接触点，再用另外一个探针接触导电纸上的各个位置，找到与点电势相等的点，再用平滑的曲线把这些点连接起来，即为一条等势线。其余各点的等势线也用相同的方法作出，如图乙所示。关于该实验，下列说法中正确的是（　　） A. 该实验不能用电流传感器 B. 图乙中电势差 C. 图乙中的电势差 D. 图乙中的电势 7. 钳形电流表是一种测量电流的仪表，其工作部分主要由一只电磁式电流表和电流互感器组成，互感器由被测导线、铁芯和二次绕组构成，被测导线视为单匝线圈。某时刻，被测导线及二次绕组的电流方向如图所示。下列说法中正确的是（　　） A. 测量时需先断开被测电路 B. 钳形电流表也可以用于测量恒定电流 C. 图示时刻被测导线中的电流正在增大 D. 仅增大二次绕组的匝数，电流表示数减小 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 关于电磁振荡与电磁波，下列说法中正确的是（　　） A. 变化的电场一定产生变化的磁场，从而产生电磁波 B. 在振荡电路中，仅增大线圈的电感，电磁振荡的频率减小 C. 可利用红外线的荧光作用进行信号分析，从而探知物体的特征 D. 可见光是一种电磁波，其中红光的波长大于紫光的波长 9. 一个阴极射线管两个电极之间加上高压电后，就会在旁边的荧光屏上看到一条亮线。将条形磁铁一端从后面靠近阴极射线管时亮线向下偏转，如图甲所示：再将该条形磁铁另一端从前面靠近阴极射线管，如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中靠近阴极射线管是条形磁铁的S极 B. 图甲中阴极射线中的电子偏转过程中速率减小 C. 图甲中阴极射线管端与电源负极相连 D. 图乙中阴极射线管中的亮线将向上偏转 10. 如图所示，边长为的正方形所在平面内有一匀强电场，一带电粒子以速度从点水平向右射入，运动到点时速度大小不变，方向竖直向下。已知粒子质量为，电荷量为，不计粒子重力。粒子从点运动到点的过程中，以下判断正确的是（　　） A. 电场强度的方向从指向 B. 电场强度大小 C. 所用时间为 D. 粒子的最小速度为 第二部分非选择题（共54分） 注意事项：必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。 三、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 一位同学在实验室找到一根金属丝，想通过实验测量它的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图甲所示的部件_____（选填“A”“B”“C”或“D”）。根据甲图可读出金属丝的直径为_____。 （2）该同学连接电路如图乙所示。闭合开关后，发现电路有故障，检测知电源、电表和导线均完好。 ①若电流表示数接近零、电压表示数接近电源电动势，则发生的故障是_____（选填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“开关”）断路。 ②若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至_____（选填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”）挡，再将_____（选填“红”或“黑”）表笔与接线柱接触，另一支表笔依次接b、c、d接线柱。 12. 某研究性学习小组用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A被测干电池一节 B.电流表：量程，内阻为 C.电流表：量程，内阻约为 D.电压表：量程，内阻未知 E.电压表：量程，内阻未知 F.滑动变阻器R：，2A G.开关一个、导线若干 （1）用如图甲所示电路测干电池的电动势和内阻，要求尽可能准确地测量，电流表选用_____（选填“”或“”），电压表选用_____（选填“”或“”）。 （2）根据实验测出电压表示数和电流表示数作出如图乙所示的图像，由图可知，电源电动势_____V，内阻_____Ω； （3）丙图为某种小灯泡的伏安特性曲线。该电池由于使用时间过长，导致内阻增大到，但电动势几乎没有变化。将这样的两节干电池串联后给两个这种小灯泡并联供电，如图丁所示。则每个小灯泡实际消耗的功率_____W（结果保留两位小数）。 四、计算题：本题共3小题，共38分。请写出必要的文字说明和运算步骤。 13. 如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 （1）写出感应电动势随时间变化的关系式； （2）求电压表的示数； （3）若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 14. 如图所示，在平面内，的区域内有沿轴负方向的匀强电场，电场强度，的区域内有垂直于平面向外的匀强磁场。一个质量，电荷量的带正电粒子从轴上点沿轴正方向以初速度射出，经电场和磁场偏转后能再次回到点。不计带电粒子的重力，电场和磁场都具有理想的边界，求： （1）带电粒子进入磁场速度大小及方向； （2）匀强磁场磁感应强度的大小； （3）带电粒子从点射出到第一次回到点的时间。 15. 如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面间的夹角，其宽度，导轨下端MP之间连接的电阻，上端NQ之间连接的电阻，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中。一根质量、电阻、长度的金属杆ab在导轨上由静止释放，下滑距离前已达到稳定速度。已知金属杆运动过程中始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，金属杆与导轨间的动摩擦因数，，，重力加速度大小取。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）当金属杆的速度时，求金属杆的加速度大小； （3）在金属杆从静止释放到下滑距离的过程中，求电路产生的总焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 泸州市高2023级高二上学期末统一考试 物理 物理分为第一部分（选择题）和第二部分（非选择题）两部分，共100分。时间为75分钟。 考生务必将自己的姓名、准考号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试题卷上无效。考试结束后，将答题卡交回，试题卷自留。 预祝各位考生考试顺利! 第一部分选择题（共46分） 注意事项： 每题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如有改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 比值定义法是常见的一种定义物理量的方法。下列公式中是用比值定义法来定义物理量的是（　　） ①②③④ A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 【答案】A 【解析】 【详解】电场强度等于试探电荷受的电场力与所带电量的比值，与试探电荷所受的电场力与试探电荷的带电量无关，即用的是比值定义法； 电容器的电容等于电容器带电量与其两板间电压的比值，但是电容器的电容与电容器带电量与其两板间电压无关，则是比值定义法； 公式是电容器电容的决定式，不是比值定义法；公式是电阻的决定式，不是比值定义法。 故选A。 2. 如图所示是伏打电池的结构简图，铜板和锌板用导线相连同时浸在稀硫酸溶液中，由于锌板与稀硫酸溶液之间锌离子的溶解作用，以及铜板与稀硫酸溶液之间正离子的沉积作用，在两板间形成电势差。关于该伏打电池，下列说法中正确的是（　　） A. 锌板为电池的正极 B. 将电能转化为化学能 C. 该电池的非静电作用为化学作用 D. 该电池内部的电流从铜板流向锌板 【答案】C 【解析】 【详解】AD．伏打电池的工作过程可以简单描述为，在电池中，锌电极会释放出电子，形成锌离子，同时产生电流，这些电子会通过外部电路流向铜电极使得铜离子接受电子，还原成铜原子；同时，电解质中的阴离子会向锌电极移动，维持电池中的电中和。这样，电池就能够持续地产生电流，供给外部设备使用，故铜板为电池的正极，锌板为电池的负极，该电池内部的电流从锌板流向铜板，故AD错误； B．该电池是将化学能转化为电能，故B错误； C．电池是通过化学反应产生电势差，其非静电作用为化学作用，故C正确。 故选C。 3. 用粗细均匀的导线制成不同形状的单匝线圈，放入匀强磁场中，如下列四幅图所示。若图中磁场的磁感应强度随时间均匀减小，用箭头表示感应电流的方向，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．穿过闭合线圈磁场的磁感应强度随时间均匀减小，即穿过闭合线圈的磁通量均匀减小，根据楞次定律，判断知在线圈中产生感应电流的方向应为顺时针方向的闭合电流，故A错误； B．穿过大、小闭合线圈的磁通量均减小，根据楞次定理，判断知，在两闭合线圈中均产生顺时针方向的感应电流，故B正确； C．由于穿过右边大环的磁通量变化率大于左边小环的，根据法拉第电磁感应定律可知，右边大环产生的感应电动势大于左边小环产生的感应电动势，抵消一部分电动势后，大环相当于电源。根据楞次定律判断知，环内感应电流方向应为大环中逆时针方向，小环中顺时针方向，故C错误； D．由于穿过左边大环的磁通量变化率大于右边小环的，根据法拉第电磁感应定律可知，左边大环产生的感应电动势大于右边小环产生的感应电动势，抵消一部分电动势后，大环相当于电源。根据楞次定律判断知，环内感应电流方向应为大环中逆时针方向，小环中顺时针方向，故D错误； 故选B。 4. 传感器是将其他信号转化为电信号的电学仪器，广泛应用于日常生产生活中。某种酒精检测仪的主要元件是酒精气体传感器，其电阻值与酒精气体浓度的关系如图甲所示。该酒精检测仪电路原理如图乙所示，为定值电阻。利用该检测仪进行检测时，下列说法中正确的是（　　） A. 当被检测者没有饮酒时，电压表的示数为零 B. 在对饮酒者进行测试时，电压表的示数增大 C. 在对饮酒者进行测试时，电流表的示数减小 D. 在对饮酒者进行测试时，电源的效率降低 【答案】D 【解析】 【详解】A．当被检测者没有饮酒时，根据图甲可知，接入电阻为60Ω，可知，此时电压表示数为 故A错误； BC．对饮酒者进行测试时，根据图甲可知，接入电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电流表示数增大，电源内阻与共同承担的电压增大，则电压表的示数减小，故BC错误； D．设外电路总电阻为，电源的效率为 对饮酒者进行测试时，根据图甲可知，接入电阻减小，则R减小，故电源的效率降低，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，竖直面内有正交的匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与水平方向的夹角为。一带电油滴以一定的初速度沿电场方向射入，恰好做直线运动。已知磁感应强度为，油滴的质量为、电荷量为，重力加速度为。则下列判断正确的是（　　） A. 油滴带负电 B. 带电油滴做匀加速直线运动 C. 初速度的大小为 D. 电场强度的大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，油滴受洛伦兹力方向斜向左上，可知油滴带正电，选项A错误； B．带电油滴做直线运动，洛伦兹力不变，则一定是匀速直线运动，选项B错误； CD．由平衡可知， 解得初速度的大小为 电场强度的大小为 选项C正确，D错误。 故选C。 6. 描绘平面上等势线的实验装置如图甲所示。依次把白纸、复写纸、导电纸穿过螺杆平铺在木板上，再套上两枚金属电极A、B，在两电极的连线上取间距相等的5个点a、b、c、d、e。电路接通后，用电压传感器上的一个探针接触点，再用另外一个探针接触导电纸上的各个位置，找到与点电势相等的点，再用平滑的曲线把这些点连接起来，即为一条等势线。其余各点的等势线也用相同的方法作出，如图乙所示。关于该实验，下列说法中正确的是（　　） A. 该实验不能用电流传感器 B. 图乙中的电势差 C. 图乙中的电势差 D. 图乙中的电势 【答案】AB 【解析】 【详解】A．该实验是描绘平面上等势线的实验，通过电压传感器来寻找等势点并连线得到等势线。实验中需要测量电势差，而不是电流，所以不能用电流传感器，故A正确； B．由乙图可知，b点与d点关于c点对称，将AB两点看成等量异种电荷，根据等量异种电荷的电场线分布可知，bc之间的平均电场强度与cd之间的平均电场强度相等，根据，可知图乙中的电势差，故B正确； C．由乙图可知，根据等量异种电荷的电场线分布可知，ab之间的平均电场强度大于bc之间的平均电场强度，根据，可知图乙中的电势差，故C错误； D．若A为正极，则AB连线上的电场线水平向右，根据沿着电场线方向，电势不断降低，可知；若B为正极，则AB连线上的电场线水平向左，根据沿着电场线方向，电势不断降低，可知，故D错误。 故选AB。 7. 钳形电流表是一种测量电流的仪表，其工作部分主要由一只电磁式电流表和电流互感器组成，互感器由被测导线、铁芯和二次绕组构成，被测导线视为单匝线圈。某时刻，被测导线及二次绕组的电流方向如图所示。下列说法中正确的是（　　） A. 测量时需先断开被测电路 B. 钳形电流表也可以用于测量恒定电流 C. 图示时刻被测导线中的电流正在增大 D. 仅增大二次绕组的匝数，电流表示数减小 【答案】D 【解析】 【详解】A. 该仪表利用互感原理，故测量时需接通被测电路，选项A错误； B. 钳形电流表原理是电磁感应，则只能用于测量交变电流，不能测量恒定电流，选项B错误； C. 根据楞次定律可知图示中虚线表示的磁场正在减弱，可知该时刻被测导线中的电流正在减小，选项C错误； D. 根据I1n1= I2n2，仅增大二次绕组的n2匝数，电流表示数I2减小，选项D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 关于电磁振荡与电磁波，下列说法中正确的是（　　） A. 变化的电场一定产生变化的磁场，从而产生电磁波 B. 在振荡电路中，仅增大线圈的电感，电磁振荡的频率减小 C. 可利用红外线的荧光作用进行信号分析，从而探知物体的特征 D. 可见光是一种电磁波，其中红光的波长大于紫光的波长 【答案】BD 【解析】 【详解】A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，不会产生电磁波，选项A错误； B．根据可知，在振荡电路中，仅增大线圈的电感，电磁振荡的频率减小，选项B正确； C．可利用紫外线的荧光作用进行信号分析，从而探知物体的特征，选项C错误； D．可见光是一种电磁波，其中红光的波长大于紫光的波长，选项D正确。 故选BD。 9. 一个阴极射线管的两个电极之间加上高压电后，就会在旁边的荧光屏上看到一条亮线。将条形磁铁一端从后面靠近阴极射线管时亮线向下偏转，如图甲所示：再将该条形磁铁另一端从前面靠近阴极射线管，如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中靠近阴极射线管的是条形磁铁的S极 B. 图甲中阴极射线中的电子偏转过程中速率减小 C. 图甲中阴极射线管端与电源负极相连 D. 图乙中阴极射线管中的亮线将向上偏转 【答案】AC 【解析】 【详解】A．因电子从左向右运动，电子束向下偏转，由左手定则可知，磁场方向应该垂直向里，条形磁铁的S极靠近阴极射线管，故A正确； B．电子在磁场中受洛伦兹力而偏转，洛伦兹力的方向总是与电子的运动方向垂直，洛伦兹力不做功，电子的速率不变，故B错误； C．阴极射线管的两个电极加上高压电后，电子从阴极射向阳极，因此图甲中阴极射线管端与电源负极相连，故C正确； D．将该条形磁铁另一端（即N极）从前面靠近阴极射线管，根据左手定则可知图乙中阴极射线管中的亮线将向下偏转，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，边长为的正方形所在平面内有一匀强电场，一带电粒子以速度从点水平向右射入，运动到点时速度大小不变，方向竖直向下。已知粒子质量为，电荷量为，不计粒子重力。粒子从点运动到点的过程中，以下判断正确的是（　　） A. 电场强度的方向从指向 B. 电场强度大小 C. 所用时间为 D. 粒子最小速度为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由题知，一带电粒子从点水平向右射入，运动到点时速度大小不变，方向竖直向下，参照斜抛运动的规律，可知当粒子沿轨迹运动到MP中点时速度最小，此时电场力方向与速度方向垂直，即电场力方向指向凹侧，所以电场力方向由N指向Q，因粒子带负电，故电场强度方向与电场力方向相反，由Q指向N，故A错误； BC．对粒子的运动分析，如图所示 可知粒子沿直线MP做匀速直线运动，由几何关系可知匀速直线运动的位移为 则粒子从M到P运动的时间为 粒子在沿电场力方向先减速到零再反向做匀加速到P点，所用时间相等，为 对粒子沿电场方向减速到零分析，可得 根据牛顿第二定律有 联立解得 故B正确，C错误； D．当粒子沿电场力方向减速至零时，粒子的速度最小，即为 故D正确。 故选BD。 第二部分非选择题（共54分） 注意事项：必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目指示区域内作答。 三、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 一位同学在实验室找到一根金属丝，想通过实验测量它的电阻率。 （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图甲所示的部件_____（选填“A”“B”“C”或“D”）。根据甲图可读出金属丝的直径为_____。 （2）该同学连接电路如图乙所示。闭合开关后，发现电路有故障，检测知电源、电表和导线均完好。 ①若电流表示数接近零、电压表示数接近电源电动势，则发生的故障是_____（选填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“开关”）断路。 ②若电流表、电压表示数均零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至_____（选填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”）挡，再将_____（选填“红”或“黑”）表笔与接线柱接触，另一支表笔依次接b、c、d接线柱。 【答案】（1） ①. B ②. 0.460 （2） ①. 待测电阻丝 ②. 直流电压10V ③. 红 【解析】 【小问1详解】 [1][2]用螺旋测微器测量金属丝的直径，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图甲所示的部件B。根据甲图可读出金属丝的直径为0.01mm×46.0=0.460mm。 【小问2详解】 ①[1]若电流表示数接近零、电压表示数接近电源电动势，则发生的故障是待测金属丝断路（若滑动变阻器或者开关断路，则电压表读数均为零）。 ②[2][3]若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至 “直流电压10V”挡，因“红进黑出”，则应再将红表笔与接线柱接触，另一支表笔依次接b、c、d接线柱。 12. 某研究性学习小组用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A.被测干电池一节 B.电流表：量程，内阻为 C.电流表：量程，内阻约为 D.电压表：量程，内阻未知 E.电压表：量程，内阻未知 F.滑动变阻器R：，2A G.开关一个、导线若干 （1）用如图甲所示电路测干电池的电动势和内阻，要求尽可能准确地测量，电流表选用_____（选填“”或“”），电压表选用_____（选填“”或“”）。 （2）根据实验测出电压表示数和电流表示数作出如图乙所示的图像，由图可知，电源电动势_____V，内阻_____Ω； （3）丙图为某种小灯泡的伏安特性曲线。该电池由于使用时间过长，导致内阻增大到，但电动势几乎没有变化。将这样的两节干电池串联后给两个这种小灯泡并联供电，如图丁所示。则每个小灯泡实际消耗的功率_____W（结果保留两位小数）。 【答案】（1） ①. A1 ②. V1 （2） ①. 1.5 ②. 0.7 （3）0.36 【解析】 【小问1详解】 [1][2]用如图甲所示电路测干电池的电动势和内阻，干电池电动势约1.5V，电压表选用，要求尽可能准确地测量，电流表选用内阻已知的，选。 【小问2详解】 [1][2]根据U=E-Ir 由图可知，电源电动势1.5V 内阻 【小问3详解】 由闭合电路的欧姆定律 将此关系图像画在灯泡的U-I图像上时 图像的交点为I=0.30A，U=1.2V，则P=IU=0.36W 四、计算题：本题共3小题，共38分。请写出必要的文字说明和运算步骤。 13. 如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 （1）写出感应电动势随时间变化的关系式； （2）求电压表的示数； （3）若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】（1） （2）4V （3）1:50 【解析】 【小问1详解】 当t=0时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈ab和cd正好垂直切割磁感线，所以t=0时，感应电动势为最大值，即感应电动势的瞬时表达式为， 代入数据可得 整理可得 【小问2详解】 因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以 即电压表的示数为4V； 【小问3详解】 由输电功率P=400W，用户得到功率P'=360W 可知导线消耗的功率 导线上的电流I线满足 即 升压变压器T1原线圈中的电流I满足关系 即 升压变压器T1原线圈中的电流I和副线圈中的电流I线的关系为 所以 14. 如图所示，在平面内，的区域内有沿轴负方向的匀强电场，电场强度，的区域内有垂直于平面向外的匀强磁场。一个质量，电荷量的带正电粒子从轴上点沿轴正方向以初速度射出，经电场和磁场偏转后能再次回到点。不计带电粒子的重力，电场和磁场都具有理想的边界，求： （1）带电粒子进入磁场的速度大小及方向； （2）匀强磁场磁感应强度的大小； （3）带电粒子从点射出到第一次回到点的时间。 【答案】（1）2×105m/s，速度方向与水平方向成30°夹角； （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，粒子在电场中做平抛运动， 竖直方向， 即， 所以进入磁场时，竖直方向速度 进入磁场的速度大小 设进入磁场速度方向与水平方向的夹角为θ， 则 所以，即速度方向与水平方向成30°夹角； 【小问2详解】 粒子在电场中的水平位移 几何关系 设粒子在磁场中的轨迹半径为R，则 即 所以由 得 【小问3详解】 粒子在第四象限时，轨迹所对应圆心角 所以粒子在第四象限的运动时间 由（1）可得，粒子在第一象限的运动时间 由运动的对称性可知，粒子从A点射出到第一次回到A点所用的时间 15. 如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面间的夹角，其宽度，导轨下端MP之间连接的电阻，上端NQ之间连接的电阻，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中。一根质量、电阻、长度的金属杆ab在导轨上由静止释放，下滑距离前已达到稳定速度。已知金属杆运动过程中始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，金属杆与导轨间的动摩擦因数，，，重力加速度大小取。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）当金属杆的速度时，求金属杆的加速度大小； （3）在金属杆从静止释放到下滑距离的过程中，求电路产生的总焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当金属杆ab达到稳定速度时，金属杆所受的重力沿斜面的分力、摩擦力和安培力达到平衡状态，设金属杆的速度为v时，有，， 外电阻为 联立可得安培力大小为 处于稳定状态时，根据平衡条件可得 代入数据解得 【小问2详解】 当金属杆的速度时，安培力大小为 根据牛顿第二定律可得 代入数据解得 【小问3详解】 在金属杆从静止释放到下滑距离的过程中，根据能量守恒可得 代入数据解得电路产生的总焦耳热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$