精品解析：广东省深圳市2024-2025学年高二上学期1月期末考试物理试题

2024~2025学年度高二上学期期末考试物理 考生注意： 1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。 2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4.本卷命题范围：必修第三册，选择性必修第一册或第二册。 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，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. 下列说法正确的是（　　） A. 线圈面积大，穿过线圈的磁通量不一定大 B. 磁感应强度大，穿过线圈的磁通量一定大 C. 穿过线圈磁通量为零时，磁感应强度一定为零 D. 磁通量的变化一定是由于磁感应强度的变化产生的 2. 如图所示，当闭合开关K后，螺线管通以恒定电流，不计其他磁场的影响，螺线管正上方A点处的小磁针，静止时S极所指的方向为（　　） A. 向左 B. 向右 C. 垂直纸面向里 D. 垂直纸面向外 3. 如图所示，匀强电场的电场强度大小为，A、B两点连线与电场线夹角为，且相距10cm，则A、B两点电势差的值为（　　） A. B. 5V C. D. 50V 4. 某数码相机的锂电池电动势为，容量为，若关闭液晶屏拍摄，每拍一张照片消耗电能约，根据以上信息估算每充满电一次可拍摄多少张照片（　　） A. 150 B. 200 C. 300 D. 400 5. 如图所示为电容式话筒含有电容式传感器，导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器，当振动膜片在声压的作用下运动时，两个电极间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就转变为电信号.当振动膜片向左运动时，下列说法正确的是（　　） A. 电容器电容增大 B. 电容器所带电荷量增加 C. 电容器两极板间的场强减小 D. 电阻R上电流方向自右向左 6. 静电纺纱利用了高压静电场，使单纤维两端带上异种电荷，如图所示为高压静电场的分布图，下列说法正确的是（　　） A. 图中a、c两点电势关系为 B. 图中b、d两点的电场强度大小关系为 C. 电子在a、d两点的电势能关系为 D. 将质子从b点移动到c点，电场力做负功 7. 在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片由a向b移动时，下列说法正确的是（　　） A. 电源的效率变大 B. 电源的总功率变小 C. 电流表的示数变小 D. 电压表的示数变小 8. 关于多用电表的使用和操作，下列说法正确的是（ ） A. 用欧姆挡测量不同的电阻时，不改变欧姆挡的倍率就不需要重新进行欧姆调零 B. 用欧姆挡测量电阻时，可用双手捏住两表笔和电阻两端的接触处进行测量 C. 用两只表笔分别接电阻两端测量电阻时，红表笔接触点比黑表笔接触点的电势高 D. 欧姆调零后，用“”挡测量电阻的阻值，发现指针偏转角度太小，为了提高测量精度，应换用“”挡，重新欧姆调零后再进行测量 9. 如图所示的电路中，定值电阻分别为R1= R2=6Ω和R3=R4=3Ω，现在 M、N两点间加12V 的稳恒电压，下列说法正确的是（　　） A. M、N间的总电阻为9Ω B. R1和R2两端的电压比为2：1 C. 流过R2和R3的电流比为1：2 D. R1和R4两端的电压比为1：2 10. 如图所示，在直角中，，，匀强电场的电场线平行于所在平面，且A、B、C点的电势分别为、、，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度的方向沿方向 B. 电场强度的大小为 C. 一个电子从A点移动到C点，电场力做功为 D 一个电子从B点移动到C点，电势能减少了 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 为了“描绘小灯泡的伏安特性曲线”，某同学所用器材如下： A．待测小灯泡一个：额定电压为3V，电阻约为几欧 B．电压表一块：量程为3V，内阻约为3kΩ C．电流表一块：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω D．滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干 （1）如图甲所示是某同学画出的该实验的原理图，但原理图不完整，请完成以下问题： ①图甲中未画出电压表和电流表，则应补充的部分是图乙中_______。（填“A”或“B”） ②图甲中开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于_______。（填“A端”“B端”或“AB正中间”） （2）如图丙所示是某同学画出的小灯泡伏安特性曲线，由图丙可知，小灯泡的I-U图线不是一条直线，由此得出小灯泡的电阻随电压的增大而_______。（填“增大”“减小”或“不变”） 12. 为了测量四节干电池组成电池组的电动势E和内电阻r，某同学设计了如图甲所示的实验电路。器材如下： A.电池组（四节干电池：电动势约为6V，内阻约为4Ω） B.电阻箱（最大阻值99.9Ω） C.电流表A1（量程3A、内阻为0.5Ω） D.电流表A2（量程0.6A、内阻为1Ω） E.定值电阻R01=50Ω F.定值电阻R02=5Ω G.开关一只，导线若干 （1）为提高实验的精确度，电流表应选用___________；定值电阻应选用___________。（以上均填器材前的序号） （2）断开开关S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电流表的示数及电阻箱接入电路中的阻值。多次重复上述操作，可得到多组电流值I及电阻箱的阻值R，并以___________为纵坐标，以R为横坐标，作出两者的关系图线如图乙所示（该图线为一直线）。 （3）根据图乙中所得图线，可求得电池组的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（保留两位有效数字） 三、计算题（本题共3小题，共40分。作答时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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13.（请考生任选一题作答，若A、B两题都做，则按A题计分） A 选择性必修第一册 13. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，此时平衡位置为x=2.5m的质点P在t1=2.5s时第一次到达波峰。求： （1）该简谐横波的波速及周期； （2）0~7s内，质点P通过的路程。 B 选择性必修第二册 14. 如图所示，小型发电厂通过升压、降压变压器把电能输送给用户。已知发电厂的输出功率为50kW、输出电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为，两个变压器间输电导线的总电阻，降压变压器的输出电压为220V。不计输电过程中电抗造成的电压损失，变压器均视为理想变压器。求： （1）两个变压器间的输电导线上损失的电压； （2）降压变压器原、副线圈的匝数之比； （3）若用户安装的都是“220V40W”的日光灯，则允许同时开多少盏灯让其正常发光？ 15. 如图所示，一光学器材的横截面为一直角梯形，其中AB平行于DE，。一平行于底边DE的单色光从AE边的中点M射入该光学器材，恰好从BD边的中点Q（图中未画出）射出该光学器材。已知，，光在真空中的传播速度大小为，求： （1）该光学器材的折射率； （2）该单色光在该光学器材中的传播时间。（不考虑多次反射） 16. 为防止宇宙间各种高能粒子对在轨航天员造成的危害，科学家研制出各种磁防护装置。某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面如图所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R、，区域中的危险区内有垂直纸面向外的匀强磁场，外圆为绝缘薄板，且直径CD的两端各开有小孔，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点C处开有一小孔，两板间电压为U。一质量为m、电荷量为q、带正电的粒子（不计重力）从左板内侧的A点由静止释放，粒子经电场加速后从C孔沿CO方向射入磁场，恰好不进入安全区，粒子每次与绝缘薄板碰撞后均原速率反弹，经多次反弹后恰能从D孔处射出危险区。求： （1）粒子通过C孔时速度v的大小； （2）磁感应强度B大小； （3）粒子从进入危险区到离开危险区所需的时间t。 17. 如图所示，光滑轨道由竖直轨道与半径的竖直圆弧轨道组成，O为圆弧轨道的圆心，B为圆弧轨道的最低点，OC连线与竖直方向的夹角，在轨道右侧与A等高处有一平台，平台边缘D处有一质量为的薄木板，其最左端放有一质量为的滑块。质量为的小球在一定条件下可经C点射出后恰能水平击中滑块，该碰撞过程可视为弹性碰撞。已知C与D的高度差，滑块与薄木板间的动摩擦因数为，薄木板与平台间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，薄木板厚度不计，小球和滑块均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度g取，，。求： （1）若小球自A点无初速度释放，则小球经过B点时对轨道压力大小； （2）要使小球能水平击中薄木板上的滑块，则C与D间的水平距离； （3）若小球能水平击中薄木板上的滑块，且滑块恰好不脱离薄木板，则薄木板的长度及薄木板与地面间因摩擦产生的热量。 B 选择性必修第二册 18. 如图所示，两光滑平行金属导轨abc和efg固定，间距，其中ab、ef是半径为的四分之一圆弧导轨，bc、fg是与圆弧轨道相切的水平导轨，水平导轨所在的区域有磁感应强度大小为，方向竖直向上的匀强磁场。初始时刻，质量为的金属棒Q与水平导轨垂直放置，与bf之间的距离为。现将另一根质量为的金属棒P从ae位置由静止释放。已知P、Q接入电路的电阻分别为，P、Q运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，导轨长度无限长，取重力加速度。求： （1）P进入磁场瞬间，Q的加速度大小； （2）从P进入磁场到速度恒定的过程中，Q上产生的焦耳热； （3）P、Q之间的最小距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024~2025学年度高二上学期期末考试物理 考生注意： 1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。 2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4.本卷命题范围：必修第三册，选择性必修第一册或第二册。 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，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. 下列说法正确的是（　　） A. 线圈面积大，穿过线圈的磁通量不一定大 B. 磁感应强度大，穿过线圈的磁通量一定大 C. 穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度一定为零 D. 磁通量的变化一定是由于磁感应强度的变化产生的 【答案】A 【解析】 【详解】A．线圈的面积越大，由可知，若磁感应强度较小，或线圈与磁场放置角度，都会导致穿过线圈的磁通量不一定大，故A正确； B．磁感应强度大，若线圈面积小，或者线圈与磁场放置角度因素，都会导致穿过线圈的磁通量不一定大，如线圈与磁场平行时磁通量一定为零，故B错误； C．穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零，比如线圈与磁场平行时磁通量一定为零，而磁感应强度却可不为零，故C错误； D．磁通量的变化，不一定由于磁场的变化产生的，也可能是由于线圈在垂直于磁场方向的投影面积的变化引起的，故D错误。 故选A。 2. 如图所示，当闭合开关K后，螺线管通以恒定电流，不计其他磁场的影响，螺线管正上方A点处的小磁针，静止时S极所指的方向为（　　） A. 向左 B. 向右 C 垂直纸面向里 D. 垂直纸面向外 【答案】A 【解析】 【详解】根据螺线管中电流的方向和线圈的绕向，利用安培定则用右手握住导线，让四指指向电流方向，则大拇指指向左端，即螺旋管的左端为N极，右端为S极。磁体外磁场的方向从N极指向S极，所以螺线管正上方A点处的小磁针，静止时S极指向左。 故选A。 3. 如图所示，匀强电场的电场强度大小为，A、B两点连线与电场线夹角为，且相距10cm，则A、B两点电势差的值为（　　） A. B. 5V C. D. 50V 【答案】B 【解析】 【详解】A、B两点电势差 代入数据可得 故选B。 4. 某数码相机的锂电池电动势为，容量为，若关闭液晶屏拍摄，每拍一张照片消耗电能约，根据以上信息估算每充满电一次可拍摄多少张照片（　　） A. 150 B. 200 C. 300 D. 400 【答案】D 【解析】 【详解】已知 锂电池可以做的电功为 可拍摄照片的张数为 故选D。 5. 如图所示为电容式话筒含有电容式传感器，导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器，当振动膜片在声压的作用下运动时，两个电极间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就转变为电信号.当振动膜片向左运动时，下列说法正确的是（　　） A. 电容器电容增大 B. 电容器所带电荷量增加 C. 电容器两极板间的场强减小 D. 电阻R上电流方向自右向左 【答案】C 【解析】 【详解】A．当振动膜片向左运动时，电容器的极板间距变大，根据可知电容变小，故A错误； B．由于电容器两端电压等于电源电压不变，根据可知当电容变小时，所带电荷量减少，故B错误； C．当极板间距变大时，由可知电容器两极板间的场强减小，故C正确； D．根据B项分析电容器所带电荷量减少，电容器放电，电容器左边极板带正电，故可知此时放电电流通过电阻R上时方向自左向右，故D错误。 故选C。 6. 静电纺纱利用了高压静电场，使单纤维两端带上异种电荷，如图所示为高压静电场的分布图，下列说法正确的是（　　） A. 图中a、c两点电势关系为 B. 图中b、d两点的电场强度大小关系为 C. 电子在a、d两点电势能关系为 D 将质子从b点移动到c点，电场力做负功 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，右边电极电势高于左边电极的电势，电场线从右边电极发出，终止于左边电极，根据沿着电场线方向电势降低，可知图中a、c两点电势关系为，故A正确； B．根据电场线的疏密代表电场强度的大小，可知图中b、d两点的电场强度大小关系为Eb< Ed，故B错误； C．图中a、d两点电势关系为 根据 且电子带负电，可知电子在a、d两点的电势能关系为 故C错误； D．图中b、c两点电势关系为 且质子带正电，故将质子从b点移动到c点，其电势能减小，电场力做正功，故D错误。 故选A。 7. 在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片由a向b移动时，下列说法正确的是（　　） A. 电源的效率变大 B. 电源的总功率变小 C. 电流表的示数变小 D. 电压表的示数变小 【答案】C 【解析】 【详解】CD．当滑动变阻器的滑片由a向b移动时，滑动变阻器接入电路阻值减小，则电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则R3两端电压减小，通过R3的电流变小，即电流表的示数变小；根据 可知流过R2所在支路的电流变大，则R2两端的电压变大，即电压表的示数变大，故C正确，D错误； A．电源的效率为 由于外电阻减小，所以电源的效率变小，故A错误； B．电源的总功率为 由于电路总电流增大，则电源的总功率变大，故B错误。 故选C。 8. 关于多用电表的使用和操作，下列说法正确的是（ ） A. 用欧姆挡测量不同的电阻时，不改变欧姆挡的倍率就不需要重新进行欧姆调零 B. 用欧姆挡测量电阻时，可用双手捏住两表笔和电阻两端的接触处进行测量 C. 用两只表笔分别接电阻两端测量电阻时，红表笔接触点比黑表笔接触点的电势高 D. 欧姆调零后，用“”挡测量电阻的阻值，发现指针偏转角度太小，为了提高测量精度，应换用“”挡，重新欧姆调零后再进行测量 【答案】A 【解析】 【详解】A．换挡时需要重新欧姆调零，不换挡则不需要重新欧姆调零，故A正确； B．用欧姆挡测量电阻时，不可用双手捏住两表笔和电阻两端的接触处进行测量，故B错误； C．用两只表笔分别接电阻两端测量电阻时，因为是黑表笔跟电源正极连接，所以黑表笔接触点比红表笔接触点的电势高，故C错误； D．欧姆表欧姆调零后，用“×100”挡测量电阻的阻值，发现表针偏转角度过小，说明电阻读数较大，量程挡位选小了，为了把电阻测得更准一些，应换用“×”挡，重新调零后再测量，故D错误。 故选A。 9. 如图所示的电路中，定值电阻分别为R1= R2=6Ω和R3=R4=3Ω，现在 M、N两点间加12V 的稳恒电压，下列说法正确的是（　　） A. M、N间的总电阻为9Ω B. R1和R2两端的电压比为2：1 C. 流过R2和R3的电流比为1：2 D. R1和R4两端的电压比为1：2 【答案】CD 【解析】 【详解】A．该电路是R1、R2和R3并联后再和R4串联，并联的总电阻为 解得 则M、N间的总电阻为 故A错误； B．R1和R2并联关系，则两端的电压比为，故B错误； C．R2和R3并联，两端的电压相等，则流过R2和R3的电流比 故C正确； D．和R4串联，电流相等，故R1和R4两端的电压比为 故D正确。 故选CD。 10. 如图所示，在直角中，，，匀强电场的电场线平行于所在平面，且A、B、C点的电势分别为、、，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度的方向沿方向 B. 电场强度的大小为 C. 一个电子从A点移动到C点，电场力做功为 D. 一个电子从B点移动到C点，电势能减少了 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据匀强电场电势差与电场强度的关系可知AC中点D的电势为 V=4V 则BD为等势线，则电场方向如图由A指向E，故A错误； B．根据匀强电场电势差与电场强度的关系可知 V/m= 故B正确； C．根据电场力做功公式有 eV 故C正确； D．根据电势能的计算公式有 eV 则电势能增加6eV，故D错误； 故选BC。 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 为了“描绘小灯泡的伏安特性曲线”，某同学所用器材如下： A．待测小灯泡一个：额定电压为3V，电阻约为几欧 B．电压表一块：量程为3V，内阻约为3kΩ C．电流表一块：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω D．滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干 （1）如图甲所示是某同学画出的该实验的原理图，但原理图不完整，请完成以下问题： ①图甲中未画出电压表和电流表，则应补充的部分是图乙中_______。（填“A”或“B”） ②图甲中开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于_______。（填“A端”“B端”或“AB正中间”） （2）如图丙所示是某同学画出的小灯泡伏安特性曲线，由图丙可知，小灯泡的I-U图线不是一条直线，由此得出小灯泡的电阻随电压的增大而_______。（填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】（1） ①. A ②. B端 （2）增大 【解析】 【小问1详解】 ①[1]因实验所用小灯泡的电阻较小，故电流表应采用外接法。 故选A。 ②[2]为了保护电路并使测量电路中电流从零开始，故开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于B端。 【小问2详解】 由 可知I-U图像的图线与坐标原点连线的斜率的倒数表示电阻，斜率减小，故电阻增大，小灯泡的电阻随电压的增大而增大。 12. 为了测量四节干电池组成的电池组的电动势E和内电阻r，某同学设计了如图甲所示的实验电路。器材如下： A.电池组（四节干电池：电动势约为6V，内阻约为4Ω） B.电阻箱（最大阻值99.9Ω） C.电流表A1（量程3A、内阻为0.5Ω） D.电流表A2（量程0.6A、内阻为1Ω） E.定值电阻R01=50Ω F.定值电阻R02=5Ω G.开关一只，导线若干 （1）为提高实验的精确度，电流表应选用___________；定值电阻应选用___________。（以上均填器材前的序号） （2）断开开关S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电流表的示数及电阻箱接入电路中的阻值。多次重复上述操作，可得到多组电流值I及电阻箱的阻值R，并以___________为纵坐标，以R为横坐标，作出两者的关系图线如图乙所示（该图线为一直线）。 （3）根据图乙中所得图线，可求得电池组的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（保留两位有效数字） 【答案】 ①. D ②. F ③. ④. 6.1 ⑤. 4.0 【解析】 【详解】（1）[1][2]定值电阻E的阻值过大，若选择E，则回路中电流不超过 此时无论选择哪个电流表，都不能使其指针偏转达到量程的三分之二，从而造成读数误差较大，所以定值电阻应选F。在这种情况下，回路中电流不超过 所以电流表应选择D。 （2）[3]根据闭合电路欧姆定律得 整理可得 故以为纵坐标，以R为横坐标，可以得到如图乙所示图线。 （3）[4][5]由第（2）分析可知，图线斜率为 图线截距为 解得 ， 三、计算题（本题共3小题，共40分。作答时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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13.（请考生任选一题作答，若A、B两题都做，则按A题计分） A 选择性必修第一册 13. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，此时平衡位置为x=2.5m的质点P在t1=2.5s时第一次到达波峰。求： （1）该简谐横波的波速及周期； （2）0~7s内，质点P通过的路程。 【答案】（1）； （2） 【解析】 【小问1详解】 依题意，0~t1时间内，平衡位置x'=7.5m处振动形式传播至P点，则该简谐横波的传播速度 由图可知，简谐横波的波长，则该简谐横波的周期 【小问2详解】 由图可知，简谐横波的振幅A=4cm，t=0时，质点P沿y轴负方向运动，0~2.5s内，质点 P通过的路程 2.5~7s内，质点P通过的路程 则0~7s内，质点P通过的路程 B 选择性必修第二册 14. 如图所示，小型发电厂通过升压、降压变压器把电能输送给用户。已知发电厂的输出功率为50kW、输出电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为，两个变压器间输电导线的总电阻，降压变压器的输出电压为220V。不计输电过程中电抗造成的电压损失，变压器均视为理想变压器。求： （1）两个变压器间的输电导线上损失的电压； （2）降压变压器原、副线圈的匝数之比； （3）若用户安装的都是“220V40W”的日光灯，则允许同时开多少盏灯让其正常发光？ 【答案】（1）300V；（2）10:1；（3）1100盏 【解析】 【详解】（1）升压变压器副线圈输出的电压为 输电线路上的电流 输电导线上损失的电压 （2）输电导线上的电压降是300V，则有降压变压器原、副线圈的匝数之比 （3）输电导线上损失的功率 用户得到的功率 则允许同时开灯的盏数 15. 如图所示，一光学器材的横截面为一直角梯形，其中AB平行于DE，。一平行于底边DE的单色光从AE边的中点M射入该光学器材，恰好从BD边的中点Q（图中未画出）射出该光学器材。已知，，光在真空中的传播速度大小为，求： （1）该光学器材的折射率； （2）该单色光在该光学器材中的传播时间。（不考虑多次反射） 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意画出对应的光路图如图所示 根据几何关系可得 由于，则 故 根据折射定律，该光学器材的折射率 （2）该单色光在该光学器材中的传播路程为 该单色光在该光学器材中的传播速度为 该单色光在该光学器材中的传播时间为 16. 为防止宇宙间各种高能粒子对在轨航天员造成的危害，科学家研制出各种磁防护装置。某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面如图所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R、，区域中的危险区内有垂直纸面向外的匀强磁场，外圆为绝缘薄板，且直径CD的两端各开有小孔，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点C处开有一小孔，两板间电压为U。一质量为m、电荷量为q、带正电的粒子（不计重力）从左板内侧的A点由静止释放，粒子经电场加速后从C孔沿CO方向射入磁场，恰好不进入安全区，粒子每次与绝缘薄板碰撞后均原速率反弹，经多次反弹后恰能从D孔处射出危险区。求： （1）粒子通过C孔时速度v的大小； （2）磁感应强度B的大小； （3）粒子从进入危险区到离开危险区所需的时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子从A点运动到C点，根据动能定理有 解得 （2）设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，由几何关系有 解得 由牛顿第二定律有 解得 （3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为，如图所示 由几何关系有 解得 由几何关系可知，粒子在危险区运动时与绝缘薄板发生2次碰撞后射出危险区，粒子在磁场中运动的周期为 粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为 粒子从进入危险区到离开危险区所需的时间为 17. 如图所示，光滑轨道由竖直轨道与半径的竖直圆弧轨道组成，O为圆弧轨道的圆心，B为圆弧轨道的最低点，OC连线与竖直方向的夹角，在轨道右侧与A等高处有一平台，平台边缘D处有一质量为的薄木板，其最左端放有一质量为的滑块。质量为的小球在一定条件下可经C点射出后恰能水平击中滑块，该碰撞过程可视为弹性碰撞。已知C与D的高度差，滑块与薄木板间的动摩擦因数为，薄木板与平台间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，薄木板厚度不计，小球和滑块均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度g取，，。求： （1）若小球自A点无初速度释放，则小球经过B点时对轨道的压力大小； （2）要使小球能水平击中薄木板上的滑块，则C与D间的水平距离； （3）若小球能水平击中薄木板上的滑块，且滑块恰好不脱离薄木板，则薄木板的长度及薄木板与地面间因摩擦产生的热量。 【答案】（1）5N；（2）1.2m；（3）0.12J 【解析】 【详解】（1）小球从A运动到B，由动能定理有 小球运动到B点时，由向心力公式有 联立解得 由牛顿第三定律可知，小球经过B点时对轨道的压力大小为 （2）小球由C运动到D位置，可视为由D到C逆向的平抛运动，竖直方向有 解得 水平方向有 则C与D间的水平距离 （3）小球与滑块碰撞过程，由动量守恒定律有 由机械能守恒定律有 联立解得滑块的速度大小为 因 故滑块在薄木板上滑动过程中，薄木板向右做匀加速运动，对滑块受力分析，由牛顿第二定律有 解得 对薄木板受力分析，由牛顿第二定律有 解得 设经过时间，两者共速，有 解得 ， 此过程中，滑块的位移大小为 薄木板的位移大小为 则薄木板的长度为 故薄木板与地面间因摩擦产生的热量为 B 选择性必修第二册 18. 如图所示，两光滑平行金属导轨abc和efg固定，间距，其中ab、ef是半径为的四分之一圆弧导轨，bc、fg是与圆弧轨道相切的水平导轨，水平导轨所在的区域有磁感应强度大小为，方向竖直向上的匀强磁场。初始时刻，质量为的金属棒Q与水平导轨垂直放置，与bf之间的距离为。现将另一根质量为的金属棒P从ae位置由静止释放。已知P、Q接入电路的电阻分别为，P、Q运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，导轨长度无限长，取重力加速度。求： （1）P进入磁场瞬间，Q的加速度大小； （2）从P进入磁场到速度恒定的过程中，Q上产生的焦耳热； （3）P、Q之间的最小距离。 【答案】（1）10m/s2；（2）4.5J；（3）0.3m 【解析】 【详解】（1）从ae运动到bf的过程中，由动能定理得 解得 进入磁场瞬间，切割磁感线产生的感应电动势大小为 根据闭合电路欧姆定律得 对由牛顿第二定律得 解得的加速度大小 （2）从P进入磁场到速度恒定过程中，P、Q组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得 解得 由能量守恒定律得 解得 上产生的焦耳热为 （3）当、共速时，二者之间的距离最小，对根据动量定理得 设从P进入磁场开始，在这段时间内，两导轨之间的距离减少了，根据法拉第电磁感应定律得 根据闭合电路欧姆定律得 联立以上三式解得 、之间的最小距离为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$