精品解析：广东省深圳市罗湖区2024-2025学年高二上学期1月期末考试物理试题

2024-2025学年第一学期期末质量检测 高二物理 2025.1 注意事项： 1.答题前，请将姓名、准考证号和学校用黑色字迹的钢笔或签字笔填写在答题卡指定的位置上，并把条形码粘贴好。 2.全卷共6页。考试时间75分钟，满分100分。 3.作答选择题时，选出每题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目答案标号的信息点框涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。作答非选择题时，用黑色字迹的钢笔或签字笔把答案写在答题卡指定区域内，写在本试卷或草稿纸上，其答案一律无效。 4.考试结束后，请将答题卡交回。 一、单项选择题：共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合要求。选对的得4分，选错的得0分。 1. 如图所示的元器件对应的符号是（　　） A. B. C. D. 2. 有一种太阳帽，它的前面有一个小风扇，一个小型的太阳能电池板与它相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势E=0.6V，关于该电池的描述正确的是（　　） A. 把该电池接入闭合电路后，电动势减小 B. 单位时间内可把0.6J的太阳能转化为电能 C. 该电池每通过1C电荷量能把0.6J的太阳能转化为电能 D. 该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节7号电池的本领大 3. 科学家研究发现，蜘蛛在没有风的情况下也能向上“起飞”。如图，当地球表面带有负电荷，空气中有正电荷时，蜘蛛在其尾部吐出带电的蛛丝，在电场力的作用下实现向上“起飞”。下列说法正确的是（ ） A 蜘蛛往电势高处运动 B. 电场力对蛛丝做负功 C. 蛛丝的电势能增大 D. 蛛丝带的是正电荷 4. 图甲为某“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示。按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的有（　　） A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高 B. 若更快按下按钮，则P、Q两端的电势差更大 C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定感应电动势 D. 按下和松开按钮过程，螺线管对磁铁的力方向相同 5. 如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压U=5.0V、输出电流I=0.6A，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻r=0.5Ω，则1min内（　　） A. 充电宝输出的电功率小于3W B. 充电宝产生的热功率为0.18W C. 手机电池储存的化学能为169.2J D. 手机电池产生的焦耳热为18J 6. 如图所示是法拉第圆盘发电机的示意图。铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘全部处在两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。金属圆盘与电阻组成闭合回路，现在顺时针（从左往右看）转动圆盘，（　　） A. 只有圆盘加速转动，回路中才有感应电流 B. 由于圆盘转动过程中磁通量不变化，所有电路中没有电流 C. 圆盘转动过程中，回路中的感应电流从经电阻到 D. 圆盘转动过程中，回路中的感应电流从经电阻到 7. 通电长直导线周围存在磁场，其磁感应强度与导线中的电流强度成正比，与距导线的距离成反比。如图所示为三根相互平行的长直导线的截面图，若它们的电流大小都为I，方向垂直纸面向里，AB=AC=AD=r，B导线在A点产生的磁感应强度为B0，关于A点的磁感应强度，说法正确的是（　　） A. 大小为B0，方向由A指向D B. 大小B0，方向由D指向A C. 大小为，方向与AD的夹角为θ斜向右下方，且 D. 大小为，方向与AD的夹角为θ斜向右下方，且 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，有两个或两个以上选项符合要求。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. 图甲所示粗糙U形导线框固定在水平面上，右端放有一金属棒PQ，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度B按图乙规律变化，规定竖直向上为正方向，整个过程金属棒保持静止。则（　　） A. 时刻回路没有感应电流 B. 在时间，流过金属棒的感应电流方向是从Q到P C. 在时间，金属棒PQ所受安培力方向水平向右 D. 时刻金属棒PQ所受摩擦力方向水平向右 9. 图中虚线代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面上的电势为。一电子经过时的动能为，从到的过程中克服电场力所做的功为。下列说法正确的是（　　） A. 平面上的电势为零 B. 该电子一定可以到达平面 C. 该电子经过平面时，其电势能为 D. 该电子经过平面时的速率是经过时的2倍 10. 据报道，图甲是我国空间站安装的现代最先进的霍尔推进器，用以维持空间站的轨道。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感应强度大小可近似认为处处相等；垂直于圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场（图中没画出），磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等，已知电子电量为e、质量为m，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 匀强磁场2垂直于环平面向里 B. 电场方向垂直于环平面向外 C. 电子运动周期为 D. 电场强度大小为 三、实验题：本题包括2小题，共16分。 11. （1）如图甲所示的游标卡尺，图中读数为_____mm； （2）某同学用螺旋测微器测量某物件的直径，结果如图乙，则螺旋测微器读数为_____mm。 12. 某同学想用一个多用表中的欧姆挡直接去测量一个电压表的内阻。 （1）实验时，正确操作后，该同学应选用图中_____（填“A”或者“B”）方式将多用表与电压表连接。 （2）如图所示为多用电表的刻度盘，若该同学选择欧姆挡“”挡，发现指针在位置①，应重新将选择开关置于_____（选填“”或“”）挡。在再次测电压表内阻前，应先将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向表盘_____（选填“左”或“右”端零刻度线。正确操作后，指针指在位置②，则被测电压表的内阻为_____。 13. 某实验小组尝试测量电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。 （1）某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将的定值电阻串入电路中，如图________（选填“乙”或“丙”），解决了这一问题； （2）多次调节滑动变阻器R的阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，用测得的数据描绘出如图丁所示的图像，则该电池的电动势________V，内阻________Ω（结果均保留两位有效数字）； （3）该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图丁中重新绘制图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将________，与纵坐标轴交点的数值将________（两空均选填“变大”“变小”“不变”）。 四、计算题：本题包括3小题，共38分。计算题应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。有数值计算的答案中必须明确写出数值和单位。 14. 电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好等优点，其装置如图所示。A、B为两块平行金属板，间距d=0.40m，两板间有方向由B指向A，大小为E=1.0×103N/C的匀强电场。在板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的初速度大小均为v0=2.0m/s，质量m=5.0×10-15kg、带电量为q=-2.0×10-16C。空气阻力、微粒的重力及微粒间的相互作用力均不计，油漆微粒最后都落在金属板B上。求： （1）微粒打在B板上的动能； （2）微粒到达B板所需的最短时间； （3）描述微粒最后落在B板上所形成的图形，并简述理由。 15. 某兴趣小组在看到电梯坠落事故的新闻报道后，想利用所学知识设计一个电磁缓冲装置减缓电梯和地面间的冲击力。该小组设计了一个如图所示的模拟装置，重物系统模拟轿厢系统。在导轨MN、PQ内侧安装了电磁铁（图中未画出），电磁铁在重物系统的NMPQ区域能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，其磁感应强度B=2T。系统正下方的水平地面上固定有一个闭合的矩形金属线框，线框与外界绝缘，线框的总阻值R=1Ω，顶部ab边的长度L=1m，侧边bc比PQ长。某次测试过程中，当重物系统底部NQ与ab重合时，重物系统的速度为v0=10m/s，之后减速下降h=0.5m的距离时速度达到最小值，此时MP未碰到弹簧。已知重物系统的总质量m=2kg，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力和一切摩擦力。求： （1）重物系统速度为v0时，线框中的感应电流I的大小； （2）从NQ与ab重合开始，重物系统下落h的过程中线框中产生的焦耳热Q。 16. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要工序。如图所示是离子注入简化工作原理的示意图，一粒子源于A处不断释放质量为m，带电量为的离子，其初速度视为零，经电压为U的加速电场加速后，沿图中半径为的圆弧形虚线通过圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场）后，从P点沿直径PQ方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。经磁场偏转，离子最后垂直打在平行PQ放置且与PQ等高的硅片上，硅片到PQ的距离为，不计离子重力。求： （1）静电分析器通道内虚线处电场强度的大小E； （2）磁感应强度大小B； （3）若加速电压和静电分析器中电场的大小可以调节，离子在静电分析器中仍沿虚线圆弧运动，要让从P点沿直径PQ方向进入圆形匀强磁场区域的离子全部打在硅片上，求加速电压的变化范围。（结果用U表示） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年第一学期期末质量检测 高二物理 2025.1 注意事项： 1.答题前，请将姓名、准考证号和学校用黑色字迹的钢笔或签字笔填写在答题卡指定的位置上，并把条形码粘贴好。 2.全卷共6页。考试时间75分钟，满分100分。 3.作答选择题时，选出每题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目答案标号的信息点框涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。作答非选择题时，用黑色字迹的钢笔或签字笔把答案写在答题卡指定区域内，写在本试卷或草稿纸上，其答案一律无效。 4.考试结束后，请将答题卡交回。 一、单项选择题：共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合要求。选对的得4分，选错的得0分。 1. 如图所示元器件对应的符号是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】题图中元器件为电容器，其符号为。 故选C。 2. 有一种太阳帽，它的前面有一个小风扇，一个小型的太阳能电池板与它相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势E=0.6V，关于该电池的描述正确的是（　　） A. 把该电池接入闭合电路后，电动势减小 B. 单位时间内可把0.6J的太阳能转化为电能 C. 该电池每通过1C电荷量能把0.6J的太阳能转化为电能 D. 该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节7号电池的本领大 【答案】C 【解析】 【详解】A．无论电池是否接入电路，电动势的大小为定值0.6V，故A错误； B．由电功公式W=UIt=EIt知，由于电流I未知，不能求出太阳能电池在1s内将太阳能转化为电能的多少，故B错误； C．根据可知，该电池每通过1C电荷量能把0.6J的太阳能转化为电能，故C正确； D．由于太阳能电池电动势较小，所以将太阳能转化为电能的本领比一节7号电池（电动势为1.5V）将化学能转化为电能的本领小，故D错误。 故选C。 3. 科学家研究发现，蜘蛛在没有风的情况下也能向上“起飞”。如图，当地球表面带有负电荷，空气中有正电荷时，蜘蛛在其尾部吐出带电的蛛丝，在电场力的作用下实现向上“起飞”。下列说法正确的是（ ） A. 蜘蛛往电势高处运动 B. 电场力对蛛丝做负功 C. 蛛丝的电势能增大 D. 蛛丝带的是正电荷 【答案】A 【解析】 【详解】由题意可知，蛛丝受到空气中正电荷的吸引力和地球负电荷的排斥力，则蛛丝带的是负电荷；离正电荷越近电势越高，则蜘蛛往电势高处运动，运动过程电场力对蛛丝做正功，蛛丝的电势能减小。 故选A。 4. 图甲为某“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示。按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的有（　　） A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高 B. 若更快按下按钮，则P、Q两端的电势差更大 C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势 D. 按下和松开按钮过程，螺线管对磁铁的力方向相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．按下按钮过程中，穿过线圈内向左的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向右，此时螺线管Q端电势高，故A错误； B．根据法拉第电磁感应定律可知，产生的电动势的大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比，若更快按下按钮，穿过线圈的磁通量的变化率变大，则P、Q两端的电势差更大，故B正确； C．按住按钮不动，线圈内磁通量不变化，无感应电动势，故C错误； D．根据“来拒去留”可知，按下和松开按钮过程，螺线管对磁铁的力方向相反，故D错误。 故选B。 5. 如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压U=5.0V、输出电流I=0.6A，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻r=0.5Ω，则1min内（　　） A. 充电宝输出的电功率小于3W B. 充电宝产生的热功率为0.18W C. 手机电池储存的化学能为169.2J D. 手机电池产生的焦耳热为18J 【答案】C 【解析】 【详解】A．充电宝的输出电压为5.0V、输出电流为0.6A，所以充电宝输出的电功率为 故A错误； B．充电宝内的电流为0.6A，但其内阻未知，所以产生的热功率无法计算，故B错误； C．由题意及能量守恒定律，可得手机电池储存的化学能为 代入数据解得 故C正确； D．根据焦耳定律，可知手机电池产生的焦耳热为 故D错误。 故选C。 6. 如图所示是法拉第圆盘发电机的示意图。铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘全部处在两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。金属圆盘与电阻组成闭合回路，现在顺时针（从左往右看）转动圆盘，（　　） A. 只有圆盘加速转动，回路中才有感应电流 B. 由于圆盘转动过程中的磁通量不变化，所有电路中没有电流 C. 圆盘转动过程中，回路中的感应电流从经电阻到 D. 圆盘转动过程中，回路中的感应电流从经电阻到 【答案】D 【解析】 【详解】AB．只要圆盘转动，不一定加速，圆盘就会切割磁感线，回路中也会有感应电流。故AB错误； CD．圆盘转动过程中，由右手定则可知，回路中的感应电流从经电阻到。故C错误，D正确。 故选D。 7. 通电长直导线周围存在磁场，其磁感应强度与导线中的电流强度成正比，与距导线的距离成反比。如图所示为三根相互平行的长直导线的截面图，若它们的电流大小都为I，方向垂直纸面向里，AB=AC=AD=r，B导线在A点产生的磁感应强度为B0，关于A点的磁感应强度，说法正确的是（　　） A. 大小为B0，方向由A指向D B. 大小为B0，方向由D指向A C. 大小为，方向与AD的夹角为θ斜向右下方，且 D. 大小为，方向与AD的夹角为θ斜向右下方，且 【答案】A 【解析】 【详解】根据右手螺旋定则可知，导线B和D在A点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，合磁感应强度为零，而导线C在A点产生的磁感应强度大小为B0，方向由A点指向D；则A点的磁感应强度大小为B0，方向由A指向D。 故选A。 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，有两个或两个以上选项符合要求。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. 图甲所示粗糙U形导线框固定在水平面上，右端放有一金属棒PQ，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度B按图乙规律变化，规定竖直向上为正方向，整个过程金属棒保持静止。则（　　） A. 时刻回路没有感应电流 B. 在时间，流过金属棒的感应电流方向是从Q到P C. 在时间，金属棒PQ所受安培力方向水平向右 D. 时刻金属棒PQ所受摩擦力方向水平向右 【答案】CD 【解析】 【详解】A．时刻回路的磁通量为零，但是磁通量的变化率不为零，则回路有感应电流，选项A错误； B．在时间，回路的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，流过金属棒的感应电流方向是从P到Q，选项B错误； C．在时间，回路磁通向上减小，则有金属棒中有从P到Q的感应电流，由左手定则可知，PQ所受安培力方向水平向右，选项C正确； D．根据楞次定律可知，时刻金属棒PQ中的感应电流从P到Q，则安培力水平向左，由平衡可知，所受摩擦力方向水平向右，选项D正确。 故选CD。 9. 图中虚线代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面上的电势为。一电子经过时的动能为，从到的过程中克服电场力所做的功为。下列说法正确的是（　　） A. 平面上的电势为零 B. 该电子一定可以到达平面 C. 该电子经过平面时，其电势能为 D. 该电子经过平面时的速率是经过时的2倍 【答案】AC 【解析】 【详解】A．虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV，动能减小了6eV，电势能增加了6eV，因此a、b、c、d、f相邻两个等势面间的电势差为2V，因平面b上的电势为2V，由于电子的电势能增加，可知等势面电势由a到f是降低，因此平面c上的电势为零，平面a上的电势4V，故A正确； B．由上分析可知，当电子垂直等势面由a向f方向运动，则电子到达平面f的动能为2eV，由于题目中没有说明电子如何运动，因此也可能电子在匀强电场中做类斜抛运动，则可能不会到达平面f，故B错误； CD．在平面b上电势为2V，则电子电势能为-2eV，动能为8eV，电势能与动能之和为6eV，当电子经过平面d时，动能为4eV，其电势能为2eV，电子经过平面b时的动能是平面d的动能2倍，电子经过平面b时的速率是经过d时的倍，故C正确，D错误。 故选AC。 10. 据报道，图甲是我国空间站安装的现代最先进的霍尔推进器，用以维持空间站的轨道。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感应强度大小可近似认为处处相等；垂直于圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场（图中没画出），磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等，已知电子电量为e、质量为m，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A. 匀强磁场2垂直于环平面向里 B. 电场方向垂直于环平面向外 C. 电子运动周期为 D. 电场强度大小为 【答案】ACD 【解析】 【详解】B．根据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向外的磁场1的洛伦兹力，方向垂直环平面向里，电场力需要与该洛伦兹力平衡，电场力方向应垂直环平面向外，由于电子带负电，故电场方向垂直环平面向里，故B错误； A．电子在圆环内受到磁场2的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，根据左手定则可知，匀强磁场2应垂直于环平面向里，故A正确； C．电子运动周期为 故C正确； D．根据洛伦兹力提供向心力 电子在垂直环平面方向受力平衡，则有 联立解得 故D正确。 故选ACD。 三、实验题：本题包括2小题，共16分。 11. （1）如图甲所示游标卡尺，图中读数为_____mm； （2）某同学用螺旋测微器测量某物件的直径，结果如图乙，则螺旋测微器读数为_____mm。 【答案】（1）17.7 （2）4.600##4.599##4.601 【解析】 【小问1详解】 游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以图中读数为 【小问2详解】 螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以图中读数为 12. 某同学想用一个多用表中的欧姆挡直接去测量一个电压表的内阻。 （1）实验时，正确操作后，该同学应选用图中_____（填“A”或者“B”）方式将多用表与电压表连接。 （2）如图所示为多用电表刻度盘，若该同学选择欧姆挡“”挡，发现指针在位置①，应重新将选择开关置于_____（选填“”或“”）挡。在再次测电压表内阻前，应先将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向表盘_____（选填“左”或“右”端零刻度线。正确操作后，指针指在位置②，则被测电压表的内阻为_____。 【答案】（1）A （2） ①. ②. 右 ③. 1100 【解析】 【小问1详解】 实验时，正确操作后，该同学应选用图中A方式将多用表与电压表连接，因为电流应从电压表“-”接线柱流入。 【小问2详解】 [1]如图2所示为多用电表的刻度盘，若该同学选择欧姆挡“×10”挡，发现指针在位置①，指针偏角太小，说明电压表内阻较大，应重新将选择开关置于×100挡。 [2]在再次测电压表内阻前，应先将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向表盘右端零刻度线。 [3]正确操作后，指针指在位置②，则被测电压表的内阻为 13. 某实验小组尝试测量电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。 （1）某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将的定值电阻串入电路中，如图________（选填“乙”或“丙”），解决了这一问题； （2）多次调节滑动变阻器R的阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，用测得的数据描绘出如图丁所示的图像，则该电池的电动势________V，内阻________Ω（结果均保留两位有效数字）； （3）该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图丁中重新绘制图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将________，与纵坐标轴交点的数值将________（两空均选填“变大”“变小”“不变”）。 【答案】（1）乙 （2） ①. 12 ②. 1.0 （3） ①. 不变 ②. 变大 【解析】 【小问1详解】 实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，则可能是电源内阻太小造成的，则可以在电源上串联一个定值电阻，则图乙可以解决这一问题。 【小问2详解】 [1][2]根据闭合电路的欧姆定律可知 则由图像可知该电池的电动势 12V 内阻 【小问3详解】 [1][2]图像与横轴交点表示短路电流，当电源短路时，电表的内阻不影响短路电流，与横坐标轴交点的数值不变；电压表和电源并联，测量的内阻是电压表和电源并联后的电阻，比电源内阻的真实值小，图像斜率偏小，修正后图像斜率变大，与纵坐标轴交点的数值将变大。 四、计算题：本题包括3小题，共38分。计算题应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。有数值计算的答案中必须明确写出数值和单位。 14. 电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好等优点，其装置如图所示。A、B为两块平行金属板，间距d=0.40m，两板间有方向由B指向A，大小为E=1.0×103N/C的匀强电场。在板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的初速度大小均为v0=2.0m/s，质量m=5.0×10-15kg、带电量为q=-2.0×10-16C。空气阻力、微粒的重力及微粒间的相互作用力均不计，油漆微粒最后都落在金属板B上。求： （1）微粒打在B板上的动能； （2）微粒到达B板所需的最短时间； （3）描述微粒最后落在B板上所形成的图形，并简述理由。 【答案】（1）9.0×10-14J （2）0.1s （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 根据动能定理可得 所以微粒打在板上时动能 【小问2详解】 微粒初速度方向垂直于极板时，到达B板时间最短，由 可得 根据匀变速直线运动规律有 所以微粒到达B板所需的最短时间为 【小问3详解】 根据对称性可知，微粒最后落在B板上所形成的图形是圆形，因为最后落在B板上最远的粒子所做的运动是类平抛运动，运动时间相同，初速相等，水平分位移也相等，可见粒子沿水平方向时落在B板上最远处的边界为圆形的边界。 15. 某兴趣小组在看到电梯坠落事故的新闻报道后，想利用所学知识设计一个电磁缓冲装置减缓电梯和地面间的冲击力。该小组设计了一个如图所示的模拟装置，重物系统模拟轿厢系统。在导轨MN、PQ内侧安装了电磁铁（图中未画出），电磁铁在重物系统的NMPQ区域能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，其磁感应强度B=2T。系统正下方的水平地面上固定有一个闭合的矩形金属线框，线框与外界绝缘，线框的总阻值R=1Ω，顶部ab边的长度L=1m，侧边bc比PQ长。某次测试过程中，当重物系统底部NQ与ab重合时，重物系统的速度为v0=10m/s，之后减速下降h=0.5m的距离时速度达到最小值，此时MP未碰到弹簧。已知重物系统的总质量m=2kg，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力和一切摩擦力。求： （1）重物系统速度为v0时，线框中的感应电流I的大小； （2）从NQ与ab重合开始，重物系统下落h的过程中线框中产生的焦耳热Q。 【答案】（1）20A （2）85J 【解析】 【小问1详解】 感应电动势为 线圈中的感应电流大小 【小问2详解】 速度达到最小值时，加速度为零，可得，，， 联立可得 线圈中产生的焦耳热 解得 16. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入简化工作原理的示意图，一粒子源于A处不断释放质量为m，带电量为的离子，其初速度视为零，经电压为U的加速电场加速后，沿图中半径为的圆弧形虚线通过圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场）后，从P点沿直径PQ方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。经磁场偏转，离子最后垂直打在平行PQ放置且与PQ等高的硅片上，硅片到PQ的距离为，不计离子重力。求： （1）静电分析器通道内虚线处电场强度的大小E； （2）磁感应强度大小B； （3）若加速电压和静电分析器中电场的大小可以调节，离子在静电分析器中仍沿虚线圆弧运动，要让从P点沿直径PQ方向进入圆形匀强磁场区域的离子全部打在硅片上，求加速电压的变化范围。（结果用U表示） 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）离子通过加速电场，根据动能定理得 离子经过静电分析器，电场力提供向心力 解得 （2）由几何知识可知 根据洛伦兹力提供向心力有 其中 解得 （3）要让离子全部打在硅片上，其临界状态的轨迹如图所示，设圆心分别为、，半径分别为、，由几何关系可知，恰为硅片的最低点， 设圆心为的离子在磁场中做圆周运动的圆心角为，有 得 由 得 由 将“r”用“”和“”替换得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $