精品解析：湖北省武汉市2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷

2024—2025学年度第二学期期中考试 高二年级物理试卷 试卷满分：100分 第Ⅰ卷 一、选择题:本题共10小题，每小题4分，共40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，第8—10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 下列有关电磁波的说法正确的是（　　） A. 麦克斯韦最早通过实验证实了电磁波的存在 B. 周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场 C. 电磁波在所有介质中的传播速度均为 D. 微波炉主要利用电磁波中的红光加热食物 2. 如图所示，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向外的电流时，导线所受安培力的方向为（　　） A 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 3. 如图所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子束由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向上（z轴正方向）偏转，可在空间加一磁场，则该磁场方向（ ） A. 沿x轴负方向 B. 沿y轴正方向 C. 沿y轴负方向 D. 沿z轴正方向 4. 如图所示，挂在横梁上A和B都是薄铝环，横梁可以绕中间的支点转动。手持磁铁将N极沿着A环圆心的轴线靠近或远离 （不接触、未穿过）A环，下列说法正确的是（　　） A. 将磁铁N极靠近A 环的过程中，A环中感应电流的方向为顺时针方向 B. 将磁铁靠近A 环的过程中，A环被吸引 C. 将磁铁靠近A环的过程中，磁场力对磁铁做正功 D. 将磁铁远离A 环的过程中，磁场力对磁铁做负功 5. 武汉的病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（　　） A. 带负电粒子所受洛伦兹力方向向下 B. MN两点电压与液体流速无关 C. 污水中离子数越多，两个电极间的电压U越大 D. 只需要再测出MN两点电压就能够推算废液的流量 6. 图甲是一台小型发电机结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻，外接灯泡的电阻为10Ω。则（　　） A. 在时，理想电压表示数为0 B. 在时，线圈中磁通量的变化率最大 C. 线框消耗的电功率为0.5W D. 灯泡两端电压的瞬时值表达式（V） 7. 如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法正确的是（ ） A. 当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电 B. 充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M两端电压为 C. 当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，有电流从a端流出 D. 当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压 8. 如图所示，某水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为U4=220V。已知用户得到的电功率为95kW，输电线路总电阻R线=8Ω，变压器均视为理想变压器，则（　　） A. 发电机输出的电流I1=40A B. 输电线上的电流I线=25A C. 降压变压器的匝数比n3:n4=190:11 D. 降压变压器的匝数比n3:n4=20:11 9. 半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示。则（ ） A. θ=0时，杆产生的电动势为 B. 时，杆产生的电动势为 C. θ=0时，杆受的安培力大小为 D. 时，杆受的安培力大小为 10. 如图所示，有一等腰直角三角形区域，其斜边长为2L，高为L。在该区域内分布着如图所示垂直纸面向内的磁场，磁感应强度大小均为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿逆时针的感应电流方向为正，由图乙中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像与Ubc随坐标x变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 二、实验题 11. 为了探究电磁感应现象，如图所示为“探究产生感应电流的条件的实验装置”。 （1）如图1所示，下列操作中，电流表的指针不发生偏转的是（ ） A．将条形磁铁放在线圈中不动 B．将条形磁铁插入线圈 C．将条形磁铁从线圈中拔出 D．将条形磁铁从图示位置向左移动 （2）某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图2所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针左偏。由此可知： （a）当滑动变阻器的滑片P向左移动时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”、“不动”、“右偏”）； （b）将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”、“不动”、“右偏"）。 （3）某同学在实验室按如图2所示重做电磁感应现象的实验，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其可能的原因_______。 A．开关接线柱断路 B．电流表的正负极接错 C．线圈B的接头接反 D．蓄电池的正负极接反 12. 有个教学用的可拆变压器，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。 （1）某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断________线圈的匝数多。（选填“A”或“B”） （2）如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有；一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一只低压交流电源（输出电压的有效值不变）。现采用如下方法进行测量。请补充实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量（需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义）。 ①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制n匝线圈； ②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接； ③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压和B线圈的输出电压U； ④_____________________； ⑤拆除电路并整理器材。 A、B线圈的匝数和的表达式为________，________。 四、解答题 13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，取g=10 m/s2，sin 37°=0.60，cos 37°=0.80。求： (1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力。 14. 平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示．一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍．粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等．不计粒子重力，问： (1)粒子到达O点时速度的大小和方向； (2)电场强度和磁感应强度的大小之比． 15. 如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ．现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g．求：此过程中， （1）导体棒刚开始运动时的加速度a （2）导体棒速度的最大值vm （3）导体棒中产生的焦耳热Q （4）流过电阻R的电量q 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024—2025学年度第二学期期中考试 高二年级物理试卷 试卷满分：100分 第Ⅰ卷 一、选择题:本题共10小题，每小题4分，共40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，第8—10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 下列有关电磁波的说法正确的是（　　） A. 麦克斯韦最早通过实验证实了电磁波的存在 B. 周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场 C. 电磁波在所有介质中的传播速度均为 D. 微波炉主要利用电磁波中的红光加热食物 【答案】B 【解析】 【详解】A. 赫兹最早通过实验证实了电磁波的存在，A错误； B. 周期性变化的电场可以产生周期性变化的磁场，B正确； C. 电磁波在真空中传播速度等于，C错误； D. 因为红外线有热作用，微波炉主要利用电磁波中的红外线加热食物，D错误。 故选B。 2. 如图所示，在一个蹄形电磁铁的两个磁极的正中间放置一根长直导线，当导线中通有垂直于纸面向外的电流时，导线所受安培力的方向为（　　） A. 向上 B. 向下 C. 向左 D. 向右 【答案】B 【解析】 【详解】根据右手螺旋定则可知，蹄形电磁铁的右端为N极，左端为S极，这长直导线所在处的磁场方向向左，根据左手定则可知，导线所受安培力的方向向下。 故选B。 3. 如图所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子束由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向上（z轴正方向）偏转，可在空间加一磁场，则该磁场方向（ ） A. 沿x轴负方向 B. 沿y轴正方向 C. 沿y轴负方向 D. 沿z轴正方向 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】荧光屏上的亮线向上（z轴正方向）偏转，即电子向z轴正方向偏转，则电子所受的洛伦兹力应沿z轴正方向，根据左手定则可知，所加磁场的方向应沿y轴负方向。ABD错误，C正确。 故选C。 4. 如图所示，挂在横梁上的A和B都是薄铝环，横梁可以绕中间的支点转动。手持磁铁将N极沿着A环圆心的轴线靠近或远离 （不接触、未穿过）A环，下列说法正确的是（　　） A. 将磁铁N极靠近A 环的过程中，A环中感应电流的方向为顺时针方向 B. 将磁铁靠近A 环的过程中，A环被吸引 C. 将磁铁靠近A环的过程中，磁场力对磁铁做正功 D. 将磁铁远离A 环的过程中，磁场力对磁铁做负功 【答案】D 【解析】 【详解】A．磁铁N极靠近A环的过程中，铝环磁通量向里增加，由楞次定律知，感应电流磁场向外，根据安培定则可知，A环中感应电流的方向为逆时针方向，故A错误； B．磁铁N极靠近A环的过程中，铝环中产生感应电流，由楞次定律知，A环会远离磁铁，故B错误； C．将磁铁靠近 A环的过程中，两者相互排斥，磁场力对磁铁做负功，故C错误； D．同理，将磁铁远离A 环的过程中，A环磁通量减小，由楞次定律知，两者会相互吸引，磁场力对磁铁做负功，故D正确。 故选D 5. 武汉的病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（　　） A. 带负电粒子所受洛伦兹力方向向下 B. MN两点电压与液体流速无关 C. 污水中离子数越多，两个电极间电压U越大 D. 只需要再测出MN两点电压就能够推算废液的流量 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则，负电荷受到竖直向上的洛伦兹力。A错误； BC．根据 可得电压 则可知MN两点电压与液体流速有关。最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，带电离子做匀速直线运动，由上式知两个电极间的电压与离子浓度无关。BC错误； D．计算液体的流速，根据 可得流速 废液的流量为 即只需要再测量MN两点电压就能够推算废液的流量。D正确。 故选D。 6. 图甲是一台小型发电机的结构示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的电阻，外接灯泡的电阻为10Ω。则（　　） A. 在时，理想电压表的示数为0 B. 在时，线圈中磁通量的变化率最大 C. 线框消耗的电功率为0.5W D. 灯泡两端电压的瞬时值表达式（V） 【答案】C 【解析】 【详解】A．理想电压表的示数为有效值，保持不变，并且测量外电路电压，故 故A错误； B．在时刻，电动势为0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故B错误； C．由题图乙可知，电动势的最大值为，电路中电流的有效值为 则线框消耗的电功率 故C正确； D．灯泡两端电压的最大值，周期为0.02s，则电压的瞬时值表达式为 故D错误。 故选C。 7. 如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法正确的是（ ） A. 当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电 B. 充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M两端电压为 C. 当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，有电流从a端流出 D. 当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压 【答案】A 【解析】 【详解】A．当线圈N接入恒定电流时，穿过线圈M的磁通量不变，不产生感应电动势，不能为电动汽车充电，故A正确； B．充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M线圈产生的感应电动势为，把看作电源，M两端电压为路端电压，小于，故B错误； C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，由楞次定律可知，感应电流磁感应强度向上，由安培定则，感应电流方向从a向b，即有电流从b端流出，故C错误； D．当线圈N接入周期性交变电流时，穿过线圈M的磁通量周期性变化，由法拉第电磁感应定律可知，线圈M两端产生周期性变化的电压，故D错误。 故选A 8. 如图所示，某水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为U4=220V。已知用户得到的电功率为95kW，输电线路总电阻R线=8Ω，变压器均视为理想变压器，则（　　） A. 发电机输出的电流I1=40A B. 输电线上的电流I线=25A C. 降压变压器的匝数比n3:n4=190:11 D. 降压变压器的匝数比n3:n4=20:11 【答案】BC 【解析】 【详解】A．发电机输出的电流为 故A错误； B．根据 可得输电线上的电流为 故B正确； CD．升压变压器的输出电压为 降压变压器的输入电压为 降压变压器的匝数比为 故C正确，D错误。 故选BC 9. 半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示。则（ ） A. θ=0时，杆产生的电动势为 B. 时，杆产生的电动势为 C. θ=0时，杆受的安培力大小为 D. 时，杆受的安培力大小为 【答案】AD 【解析】 【详解】AC．θ=0时，杆产生的电动势为 ① 此时回路中的总电阻为 ② 根据闭合电路欧姆定律可得杆产生的电流为 ③ 根据安培力公式可得此时杆所受安培力大小为 ④ 联立①②③④解得 ⑤ 故A正确，C错误； BD．时，杆产生的电动势为 ⑥ 此时回路中的总电阻为 ⑦ 根据闭合电路欧姆定律可得杆产生的电流为 ⑧ 根据安培力公式可得此时杆所受安培力大小为 ⑨ 联立⑥⑦⑧⑨解得 ⑤ 故B错误，D正确。 故选AD。 10. 如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L。在该区域内分布着如图所示垂直纸面向内的磁场，磁感应强度大小均为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿逆时针的感应电流方向为正，由图乙中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像与Ubc随坐标x变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】设线圈电阻为4R，在阶段，没有切割磁感线，故电流 在阶段，电流 在阶段，电流 在阶段，电流 在阶段，电流 故选AC。 二、实验题 11. 为了探究电磁感应现象，如图所示为“探究产生感应电流的条件的实验装置”。 （1）如图1所示，下列操作中，电流表的指针不发生偏转的是（ ） A．将条形磁铁放在线圈中不动 B．将条形磁铁插入线圈 C．将条形磁铁从线圈中拔出 D．将条形磁铁从图示位置向左移动 （2）某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图2所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针左偏。由此可知： （a）当滑动变阻器的滑片P向左移动时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”、“不动”、“右偏”）； （b）将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针_______（填“左偏”、“不动”、“右偏"）。 （3）某同学在实验室按如图2所示重做电磁感应现象的实验，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其可能的原因_______。 A．开关接线柱断路 B．电流表的正负极接错 C．线圈B的接头接反 D．蓄电池的正负极接反 【答案】 ①. A ②. 右偏 ③. 右偏 ④. A 【解析】 【详解】（1）[1]A．将条形磁铁放在线圈中不动，线圈内磁通量不变，没有感应电流产生，电流表的指针不会发生偏转，故A符合题意； B．将条形磁铁插入线圈，线圈内磁通量增加，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故B不符合题意； C．将条形磁铁从线圈中拔出，线圈内磁通量减少，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故C不符合题意； D．将条形磁铁从图示位置向左移动，线圈内磁感应强度变小，磁通量减小，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故D不符合题意。 故选A。 （2）[2][3]闭合开关时灵敏电流计的指针左偏，即线圈内磁通量增加时，灵敏电流计的指针左偏。滑动变阻器的滑片P向左移动时，接入的有效电阻变大，回路中电流变小，线圈内的磁场变弱，磁通量减少，所以灵敏电流计的指针右偏；将线圈A拔出时，线圈内磁通量减小，灵敏电流计的指针右偏。 （3）[4]A．若开关和灵敏电流计不能构成回路，则开关闭合、断开时，不会引起线圈B的磁通量变化，电流计指针不会偏转，故A正确； B．电流表的正负极接错，只是偏转方向变化，故B错误； C．线圈B的接头接反，开关闭合、断开时，线圈B的磁通量会发生变化，指针会偏转，故C错误； D．蓄电池的正负极接反，电流计指针偏转方向变化，故D错误。 故选A。 12. 有个教学用的可拆变压器，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。 （1）某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断________线圈的匝数多。（选填“A”或“B”） （2）如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有；一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一只低压交流电源（输出电压的有效值不变）。现采用如下方法进行测量。请补充实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量（需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义）。 ①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制n匝线圈； ②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接； ③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压和B线圈的输出电压U； ④_____________________； ⑤拆除电路并整理器材。 A、B线圈的匝数和的表达式为________，________。 【答案】 ①. B ②. 用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压 ③. ④. 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，即B的电阻比A的大，所以B线圈匝数多。 （2）[2]由实验步骤知④应为用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压。 [3][4]根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，有 ， 联立解得A线圈的匝数 B的匝数 四、解答题 13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，取g=10 m/s2，sin 37°=0.60，cos 37°=0.80。求： (1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力。 【答案】(1)1.5 A；(2)0.3 N；(3)0.06 N，方向沿导轨向下 【解析】 【详解】(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有 (2)导体棒受到的安培力 F安＝BIL＝0.3 N (3)导体棒所受重力沿导轨所在平面向下的分力 F1＝mgsin 37°＝0.24 N 由于F1小于安培力，故导体棒受沿导轨所在平面向下的摩擦力Ff，根据共点力平衡条件 mgsin 37°＋Ff＝F安 解得 Ff＝0.06 N 14. 平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示．一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍．粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等．不计粒子重力，问： (1)粒子到达O点时速度的大小和方向； (2)电场强度和磁感应强度的大小之比． 【答案】(1),与x轴正方向成45°角斜向上　(2) 【解析】 【详解】(1)粒子运动轨迹如图： 粒子在电场中由Q到O做类平抛运动，设O点速度v与x方向夹角为，Q点到x轴的距离为L，到y轴的距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t，根据平抛运动的规律有： x方向： y方向： 粒子到达O点时沿y轴方向的分速度： ， 又 ， 解得，即， 粒子到达O点时夹角为450解斜向上，粒子到达O点时的速度大小为 ； (2)设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，粒子在电场中运动的加速度： ， 设磁感应强度大小为B，粒子做匀速圆周运动的半径为R，洛伦兹力提供向心力，有： ， 根据几何关系可知： 解得： 15. 如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ．现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g．求：此过程中， （1）导体棒刚开始运动时的加速度a （2）导体棒速度的最大值vm （3）导体棒中产生的焦耳热Q （4）流过电阻R的电量q 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【详解】（1）导体棒刚开始运动时，水平方向只受拉力F和摩擦力作用，则F-μmg=ma，解得 （2）杆受到的安培力：FB=BId=， 杆匀速运动时速度最大，由平衡条件得：F=FB+f， 即：F=+μmg， 解得：； （3）开始到达到最大速度的过程中，由能量守恒定律得：FL-μmgL=Q+mvm2， 导体棒上产生的热流量：QR=Q， 解得：QR= [（F-μmg）L-]； （4）电荷量：； 【点睛】当杆做匀速运动时速度最大，应用平衡条件、安培力公式、能量守恒定律即可正确解题．分析清楚杆的运动过程，杆做匀速运动时速度最大；杆克服安培力做功转化为焦耳热，可以从能量角度求焦耳热． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$