精品解析：江苏省苏州市园区苏州大学附属中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理卷

苏大附中2024-2025学年第二学期检测 高二年级物理试卷 （考试时间 ：75分钟 总分100分） 一、单项选择题：（每题4分，15题共60分） 1. 如图所示，示波管内的电子枪（图中未画出）射出的电子束射向荧光屏，若不加电场和磁场，电子束将沿图中虚直线垂直打在荧光屏上。现在于示波管的正下方放置一条形磁体，使磁体与虚直线在同一竖直平面（纸面）内，且条形磁体的极靠近示波荧光屏管，示波管中的电子束将（　　） A. 向纸外偏转 B. 向纸内偏转 C. 向上偏转 D. 向下偏转 【答案】B 【解析】 【详解】示波管下方磁体极靠近时，电子束通过的路径上有竖直向上的磁场；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里，即电子束向纸面内侧偏转。 故选B。 2. 如图所示，水平金属棒长为L，两端支持在支座a、b上，a、b分别于电源正负两极接通，垂直纸面向里的匀强磁场处在棒的中间位置，磁感强度为B，宽度为d。接通电源后通过棒的电流为I，此时金属棒对支座的总压力将（　　） A 增大BLI B. 增大BdI C. 减小BLI D. 减小BdI 【答案】D 【解析】 【详解】根据左手定则可知，金属棒所受安培力竖直向上，接通电源之前，对金属棒有 接通电源后，对金属棒有 根据牛顿第三定律，金属棒对支座的总压力 解得 即金属棒对支座的总压力将减小BdI。 故选D。 3. 电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成，当电源接通后，磁场对流过炮弹电流产生力的作用。下列各俯视图中能使炮弹获得极大的向左发射速度的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．当电源接通后，图中磁场方向与炮弹电流方向平行，均不能使炮弹获得极大的向左发射速度，故AB错误； C．当电源接通后，根据左手定则可知，炮弹受到安培力向左，能使炮弹获得极大的向左发射速度，故C正确； D．当电源接通后，根据左手定则可知，炮弹受到安培力向右，炮弹将获得向右的发射速度，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，平行板两极板与电源相连，极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，一个带正电的电量为的粒子（不计重力），以速度从两板中间垂直于电场方向射入，穿出后发现粒子向上偏转，若想使粒子以速度沿原方向匀速穿过电磁场，可采用的办法是（ ） A. 增大平行板间的距离 B. 减小磁感应强度 C. 减小平行板间正对面积 D. 减小电源电压 【答案】B 【解析】 【详解】带正电的粒子以速度从两板中间垂直于电场方向射入，穿出后发现粒子向上偏转，可知向上的洛伦兹力大于向下的电场力；若想使粒子以速度沿原方向匀速穿过电磁场，要增加电场力或者减小洛伦兹力； A．增大平行板间的距离，根据可知，减小电场力，选项A错误； B．减小磁感应强度，根据f=qvB，可知减小洛伦兹力，选项B正确； C．减小平行板间正对面积，根据可知，电场力不变，选项C错误； D．减小电源电压，根据可知，减小电场力，选项D错误。 故选B。 5. 现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为（　　） A. 11 B. 12 C. 21 D. 144 【答案】D 【解析】 【详解】直线加速过程根据动能定理得 可得 离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有 可得 联立可得 一价正离子电荷量与质子电荷量相等，同一加速电场U相同，同一出口离开磁场则R相同，所以，磁感应强度增加到原来的12倍，离子质量是质子质量的144倍。 故选D。 6. 如图所示，来自外层空间的大量带电粒子进入地磁场影响范围后，粒子将绕地磁感线做螺旋运动，形成范艾伦辐射带。螺旋运动中回转一周的时间称为周期，回转一周前进的距离称为螺距。忽略带电粒子之间以及带电粒子与空气分子之间的相互作用，带电粒子向地磁场两极运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 粒子运动的速率逐渐变大 B. 粒子运动的周期不变 C. 粒子螺旋运动的半径不变 D. 粒子螺旋运动的螺距逐渐变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于洛仑兹力总不做功，则粒子的速率总保持不变，A错误； B．由于带电粒子向地磁场两极运动过程中，磁感应强度越来越大，根据周期公式 可知磁感应强度越大，周期越小，B错误； C．由于带电粒子向地磁场两极运动的过程中，磁感应强度越来越大，根据半径公式 可知，磁感应强度越大，半径越小，C错误； D．粒子的速度方向与磁感应强度方向不是相互垂直，与磁场方向平行的分速度不受洛仑兹力，该方向做匀速直线运动，则粒子螺旋运动的螺距为x=vT，周期变小了，粒子螺旋运动的螺距逐渐变小，D正确。 故选D。 7. 某新能源汽车采用电磁感应式无线充电技术，其主要部件由连接家庭电路的地面供电线圈，与电池系统相连的受电线圈组成，如图所示。当两线圈正对且均静止，从上往下看，为使受电线圈中产生顺时针方向的感应电流，则供电线圈中的电流应沿（　　） A. 顺时针方向且逐渐减小 B. 顺时针方向且逐渐增大 C. 逆时针方向且逐渐减小 D. 逆时针方向且保持不变 【答案】A 【解析】 【详解】从上往下看，为使受电线圈中产生顺时针方向的感应电流，则受电线圈的感应电流磁场方向向下，根据楞次定律可知，供电线圈的磁场方向向下减小或向上增加；根据安培定则可知，供电线圈中的电流应沿顺时针方向且逐渐减小或逆时针方向且逐渐增大。 故选A。 8. 磁流体发电机原理如图所示，等离子体高速喷射到加有强磁场的管道内，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向A、B两金属板偏转，形成直流电源对外供电。则（　　） A. A板是电源负极 B. A、B板间电势差为电源电动势 C. 仅增大两板间的距离，发电机的电动势减小 D. 仅增大磁流体的喷射速度，发电机的电动势增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．大量带正电和带负电的微粒向里进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集的A板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到B板上，所以上极板带负电，下极板带正电，则A板是电源的正极，故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律，知A、B板间电势差为 A、B板间电势差不等于电源电动势，故B错误； CD．最终电荷受电场力与洛伦兹力平衡，有 解得 由AB选项知 得 仅增大两板间的距离，电势差也会增大，发电机的电动势增大；仅增大磁流体的喷射速度，发电机的电动势将增大，故C错误，D正确。 故选D。 9. 一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆的面积为，小圆的面积均为。垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小，和k均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由法拉第电磁感应定律可得大圆线圈产生的感应电动势为 每个小圆线圈产生的感应电动势均为 由线圈的绕线方式和楞次定律可知，4个小圆线圈产生的感应电动势方向相同，而大圆线圈产生的感应电动势方向与4个小圆线圈产生的感应电动势方向相反，所以线圈中总的感应电动势大小为 故选C。 10. 如图所示，一个带电粒子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ = 30°，不计带电粒子所受重力，由此推断该带电粒子（　　） A. 运动轨迹半径为 B. 带负电且在磁场中动能一直增大 C. 穿越磁场的时间为 D. 电荷量与质量的比值为 【答案】D 【解析】 【详解】A．带电粒子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动，画出运动轨迹，如图所示 设粒子的轨迹半径为r，由几何知识得 解得 故A错误； B．带电粒子受到的洛伦兹力方向与运动方向始终垂直，所以洛伦兹力不做功，不能改变粒子的动能，故B错误； C．穿越磁场的时间为 故C错误； D．根据洛伦兹力提供向心力有 解得 故D正确。 故选D。 11. 某同学设计如图1所示的电路测量导体的载流子（电子）浓度，在导体表面加一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可以调节。闭合开关S，电极1、3间通以恒定电流，电极2、4间将产生电压。导体长为，宽为，厚度为，电子的电荷量为。根据数据作出的图像如图2所示，图线的斜率为，则该导体单位体积中载流子数为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】稳定时，电子所受洛伦兹力与电场力平衡，则有 根据电流的微观定义式有 解得 结合图2有 解得 故选C。 12. 一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。下列说法不正确的是（ ） A. 质子加速的次数随加速电压的增大而减小 B. 只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 C. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大 D. 不改变任何量，这个装置不能用于加速电子 【答案】B 【解析】 【详解】AC．根据 可得 当r=R时，质子速度最大，即 可见质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大。且当、一定，最大速度一定，最大动能一定。质子在电场中加速，由动能定理有 可见质子加速的次数随加速电压的增大而减小，故AC正确； B．随着质子的速度增大，根据爱因斯坦相对论，当速度过大，质量会发生变化，由 可知质子做圆周运动的周期也变化，所加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直加速下去。故B错误； D．由 可知电子和质子的比荷不同，故这个装置也不能用于加速电子。故D正确。 本题选不正确的，故选B。 13. 如图所示，一个铝环套在铁芯上，下方线圈接通电源后，内部装置可以在铁芯处产生竖直向上的磁场，在铝环处产生沿径向向外的磁场，两个磁场大小可以通过装置独立调节。现在想让铝环跳起来，可以采取下列哪种方法（　　）。 A. 保持不变，增大 B. 保持不变，增大 C. 保持不变，减小 D. 保持不变，减小 【答案】B 【解析】 【详解】在铝环处产生沿径向向外的磁场，想让铝环跳起来，则铝环受到的安培力方向向上，根据左手定则可知，铝环内产生的感应电流方向沿顺时针方向。根据安培定则，铝环内产生的感应磁场方向向下，由楞次定律“增反减同”可知，感应磁场方向与铁芯处原磁场方向相反，则磁通量必定增强，即增大，故ACD错误，B正确。 故选B。 14. 如图所示，带负电的小球从倾斜的绝缘真空管中由静止开始滑下，管道足够长，整个空间有垂直于管道和纸面向里的匀强磁场，小球与管道内壁之间的动摩擦因数恒定且不为零，真空管内径比小球直径略大一点，则在小球下滑至匀速的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球先加速后减速 B. 小球一直受四个力作用 C. 小球的加速度先减小后增大 D. 小球所受摩擦力先减小后增大 【答案】D 【解析】 【详解】小球向下运动中，开始阶段小球的速度小受到的洛伦兹力小，小球受到重力，垂直管道向上的洛伦兹力，垂直管道向上的支持力和沿管道向上的滑动摩擦力，如图所示 随着小球速度的增加洛伦兹力增大，支持力减小，由 可知，摩擦力减小，小球向下做加速度增大的加速运动，当向上的支持力减小为零时小球的摩擦力也为零，此时小球沿管道向下的加速度最大。以后小球的速度继续增大，洛伦兹力大于重力垂直管道向下的分力，支持力改变为垂直管道向下，如图所示 支持力随着小球的速度增大而增大，从而使摩擦力也随着增大，直到摩擦力增大到与重力沿管道向下的分力相等，此过程小球做加速度减小的加速运动。当摩擦力增大到与重力沿管道向下的分力相等以后小球做匀速运动，因此小球先做加速度增大的加速运动接着做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动。 A．由以上分析可知，在小球下滑至匀速的过程中，小球一直加速，故A错误； B．当小球受到垂直管道向上的洛伦兹力等于重力垂直管道向下的分力时，小球只受重力和洛伦兹力两个力，故B错误； C．由以上分析可知，在小球下滑至匀速的过程中，小球的加速度先增大，后减小到零，故C错误； D．由以上分析可知，在小球下滑至匀速的过程中，摩擦力先减小，后增大，故D正确。 故选D。 15. 如图所示是粒子流扩束技术的原理简图。正方形区域I、II、III、IV对称分布，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，四个区域内有界磁场（边界均为圆弧）分布可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由左手定则可知粒子进入磁场后运动轨迹如下图，即入射平行粒子束不会扩束，故A错误； B．由左手定则可知，平行粒子入射后，经两个同方向磁场，会向同一方向偏转，不会平行于入射方向射出，故B错误； C．如下图所示，当粒子进入磁场后做匀速圆周运动的半径恰好等于有界磁场的圆弧半径时，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，故C正确； D．由左手定则可知，粒子运动轨迹如下图所示，平行粒子束射入后不会实现扩束，故D错误。 故选C。 二、计算题：（4题，共40分） 16. 如图所示，矩形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，质量为、带电荷量为的粒子以某初速度从点沿方向垂直射入磁场中，从点离开磁场。已知磁感应强度为，，粒子只受磁场力。求： （1）粒子的初速度大小； （2）若将粒子初速度增大为原来的两倍，仍从点沿方向垂直射入磁场中，求粒子在磁场中运动的时间。 【答案】（1）； （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意知，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 洛伦兹力提供向心力有 解得 【小问2详解】 洛伦兹力提供向心力有 解得 粒子将从MQ边射出，设偏向角为，有 解得 可知粒子在磁场中运动时间为 由 解得 17. 我国新型航母电磁阻拦技术的原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，飞机与金属棒瞬间获得共同速度v0=50m/s，在磁场中共同减速滑行至停下。已知舰载机质量M=2.7×104kg ，金属棒质量m=3×103kg、电阻R=10Ω，导轨间距L=50m，匀强磁场磁感应强度B=5T，导轨电阻不计，除安培力外飞机克服其它阻力做的功为1.5×106J ，求： （1）飞机着舰瞬间金属棒中感应电流I的大小和方向； （2）金属棒中产生的焦耳热Q。 【答案】（1），由b到a；（2） 【解析】 【详解】（1）飞机着舰瞬间金属棒中感应电动势 感应电流 代入数据解得 根据右手定则判断感应电流方向由b到a。 （2）飞机从着舰到停止，根据动能定理 代入数据解得 18. 如图所示的xOy平面内，x轴上方存在平行于轴向下的匀强电场，x轴下方存在垂直xOy平面向外的匀强磁场，在y轴上坐标为处的点有一质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子，以v0的速度平行x轴进入电场强度为的电场。从x轴上的M点（图中未标出）首次进入磁场中，粒子在磁场中做匀速圆周运动，随后从x轴上的N点（图中未标出）首次离开磁场，且恰能回到P点，不计粒子重力，求： （1）点到点的距离xOM； （2）粒子从M点首次进入磁场时的速度v； （3）匀强磁场的磁感应强度大小B。 【答案】（1） （2），与水平夹角 （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子从到做类平抛运动，有， 根据牛顿第二定律有 联立解得 【小问2详解】 粒子在点速度大小为 与水平方向的夹角满足 可得 【小问3详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动，随后从x轴上的N点首次离开磁场，且恰能回到P点，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示 根据洛伦兹力提供向心力有 又有 联立解得 19. 如图所示，平面内有一个半径为R的圆形区域，右侧存在一个截面为矩形的区域abcd，两个区域的切点O为ad边的中点，，，bc和cd边上分别有两个接收屏（接收屏的长度等于矩形区域的边长）。两个区域内存在垂直纸面向外且相同的匀强磁场（两区域磁场方向平行），磁感应强度，现有一簇粒子（质量为m，电荷量为）以速度，方向竖直向上垂直磁场进入圆形区域（粒子的射入范围等于圆形区域的直径且分布均匀），不考虑粒子的重力，射出矩形边界后的粒子不再考虑。求： （1）沿着半径射入的粒子在圆形区域内的运动时间t； （2）矩形区域内粒子所经过的面积S； （3）打到cd屏上的粒子数占进入矩形区域粒子数的比例N。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有， 解得， 沿着半径射入的粒子一定沿半径射出，根据几何关系可知，粒子在圆形磁场中的轨迹为四分之一圆弧，则运动时间为 解得 【小问2详解】 结合上述可知，粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径等于圆形磁场区域的半径，则粒子入射点、出射点、磁场圆形区域的圆心与轨迹圆的圆心四点构成的四边形为菱形，则所有粒子经过圆形磁场均可由切点O进入矩形磁场内部，速度方向为任意方向，根据圆形磁场区域的磁汇聚规律，根据几何关系可知，沿平行于Oa方向射入的粒子打在b点，此时为最远路径，如图所示 则粒子在磁场中所经过的面积为一个圆心角为的扇形和一个正方形的面积之和，解得 【小问3详解】 打在cd边的轨迹如图所示 打到c点的粒子速度方向与ad边垂直，是由f点射入的粒子。假设从e点射入的粒子正好打在d点，由于粒子半径与Od的长度相等，该方向的粒子的圆心角为 由图可知ef为打到cd边的粒子分布，此时入射点和圆形磁场的圆心连线与水平方向的夹角为。则打在cd边上的粒子占进入矩形区域内粒子个数比为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 苏大附中2024-2025学年第二学期检测 高二年级物理试卷 （考试时间 ：75分钟 总分100分） 一、单项选择题：（每题4分，15题共60分） 1. 如图所示，示波管内的电子枪（图中未画出）射出的电子束射向荧光屏，若不加电场和磁场，电子束将沿图中虚直线垂直打在荧光屏上。现在于示波管的正下方放置一条形磁体，使磁体与虚直线在同一竖直平面（纸面）内，且条形磁体的极靠近示波荧光屏管，示波管中的电子束将（　　） A. 向纸外偏转 B. 向纸内偏转 C. 向上偏转 D. 向下偏转 2. 如图所示，水平金属棒长为L，两端支持在支座a、b上，a、b分别于电源正负两极接通，垂直纸面向里的匀强磁场处在棒的中间位置，磁感强度为B，宽度为d。接通电源后通过棒的电流为I，此时金属棒对支座的总压力将（　　） A. 增大BLI B. 增大BdI C. 减小BLI D. 减小BdI 3. 电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成，当电源接通后，磁场对流过炮弹电流产生力的作用。下列各俯视图中能使炮弹获得极大的向左发射速度的是（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，平行板两极板与电源相连，极板间有垂直纸面向里匀强磁场，一个带正电的电量为的粒子（不计重力），以速度从两板中间垂直于电场方向射入，穿出后发现粒子向上偏转，若想使粒子以速度沿原方向匀速穿过电磁场，可采用的办法是（ ） A. 增大平行板间距离 B. 减小磁感应强度 C 减小平行板间正对面积 D. 减小电源电压 5. 现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为（　　） A. 11 B. 12 C. 21 D. 144 6. 如图所示，来自外层空间的大量带电粒子进入地磁场影响范围后，粒子将绕地磁感线做螺旋运动，形成范艾伦辐射带。螺旋运动中回转一周的时间称为周期，回转一周前进的距离称为螺距。忽略带电粒子之间以及带电粒子与空气分子之间的相互作用，带电粒子向地磁场两极运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 粒子运动的速率逐渐变大 B. 粒子运动的周期不变 C. 粒子螺旋运动的半径不变 D. 粒子螺旋运动的螺距逐渐变小 7. 某新能源汽车采用电磁感应式无线充电技术，其主要部件由连接家庭电路地面供电线圈，与电池系统相连的受电线圈组成，如图所示。当两线圈正对且均静止，从上往下看，为使受电线圈中产生顺时针方向的感应电流，则供电线圈中的电流应沿（　　） A. 顺时针方向且逐渐减小 B. 顺时针方向且逐渐增大 C. 逆时针方向且逐渐减小 D. 逆时针方向且保持不变 8. 磁流体发电机原理如图所示，等离子体高速喷射到加有强磁场的管道内，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向A、B两金属板偏转，形成直流电源对外供电。则（　　） A. A板是电源的负极 B. A、B板间电势差为电源电动势 C. 仅增大两板间的距离，发电机的电动势减小 D. 仅增大磁流体的喷射速度，发电机的电动势增大 9. 一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆的面积为，小圆的面积均为。垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小，和k均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示，一个带电粒子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ = 30°，不计带电粒子所受重力，由此推断该带电粒子（　　） A. 运动轨迹半径为 B. 带负电且在磁场中动能一直增大 C. 穿越磁场的时间为 D. 电荷量与质量的比值为 11. 某同学设计如图1所示的电路测量导体的载流子（电子）浓度，在导体表面加一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可以调节。闭合开关S，电极1、3间通以恒定电流，电极2、4间将产生电压。导体长为，宽为，厚度为，电子的电荷量为。根据数据作出的图像如图2所示，图线的斜率为，则该导体单位体积中载流子数为（　　） A. B. C. D. 12. 一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。下列说法不正确的是（ ） A. 质子加速的次数随加速电压的增大而减小 B. 只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 C. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大 D. 不改变任何量，这个装置不能用于加速电子 13. 如图所示，一个铝环套在铁芯上，下方线圈接通电源后，内部装置可以在铁芯处产生竖直向上磁场，在铝环处产生沿径向向外的磁场，两个磁场大小可以通过装置独立调节。现在想让铝环跳起来，可以采取下列哪种方法（　　）。 A. 保持不变，增大 B. 保持不变，增大 C. 保持不变，减小 D. 保持不变，减小 14. 如图所示，带负电的小球从倾斜的绝缘真空管中由静止开始滑下，管道足够长，整个空间有垂直于管道和纸面向里的匀强磁场，小球与管道内壁之间的动摩擦因数恒定且不为零，真空管内径比小球直径略大一点，则在小球下滑至匀速的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球先加速后减速 B. 小球一直受四个力作用 C. 小球的加速度先减小后增大 D. 小球所受摩擦力先减小后增大 15. 如图所示是粒子流扩束技术的原理简图。正方形区域I、II、III、IV对称分布，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，四个区域内有界磁场（边界均为圆弧）分布可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、计算题：（4题，共40分） 16. 如图所示，矩形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，质量为、带电荷量为的粒子以某初速度从点沿方向垂直射入磁场中，从点离开磁场。已知磁感应强度为，，粒子只受磁场力。求： （1）粒子的初速度大小； （2）若将粒子的初速度增大为原来的两倍，仍从点沿方向垂直射入磁场中，求粒子在磁场中运动的时间。 17. 我国新型航母电磁阻拦技术的原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，飞机与金属棒瞬间获得共同速度v0=50m/s，在磁场中共同减速滑行至停下。已知舰载机质量M=2.7×104kg ，金属棒质量m=3×103kg、电阻R=10Ω，导轨间距L=50m，匀强磁场磁感应强度B=5T，导轨电阻不计，除安培力外飞机克服其它阻力做的功为1.5×106J ，求： （1）飞机着舰瞬间金属棒中感应电流I的大小和方向； （2）金属棒中产生的焦耳热Q。 18. 如图所示的xOy平面内，x轴上方存在平行于轴向下的匀强电场，x轴下方存在垂直xOy平面向外的匀强磁场，在y轴上坐标为处的点有一质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子，以v0的速度平行x轴进入电场强度为的电场。从x轴上的M点（图中未标出）首次进入磁场中，粒子在磁场中做匀速圆周运动，随后从x轴上的N点（图中未标出）首次离开磁场，且恰能回到P点，不计粒子重力，求： （1）点到点的距离xOM； （2）粒子从M点首次进入磁场时的速度v； （3）匀强磁场的磁感应强度大小B。 19. 如图所示，平面内有一个半径为R的圆形区域，右侧存在一个截面为矩形的区域abcd，两个区域的切点O为ad边的中点，，，bc和cd边上分别有两个接收屏（接收屏的长度等于矩形区域的边长）。两个区域内存在垂直纸面向外且相同的匀强磁场（两区域磁场方向平行），磁感应强度，现有一簇粒子（质量为m，电荷量为）以速度，方向竖直向上垂直磁场进入圆形区域（粒子的射入范围等于圆形区域的直径且分布均匀），不考虑粒子的重力，射出矩形边界后的粒子不再考虑。求： （1）沿着半径射入的粒子在圆形区域内的运动时间t； （2）矩形区域内粒子所经过的面积S； （3）打到cd屏上的粒子数占进入矩形区域粒子数的比例N。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$