精品解析：辽宁省七校协作体2024-2025学年高二下学期3月联考物理试题

2024-2025学年度（下）七校协作体3月高二联考 物理试题 考试时间：75分钟 满分100分 一、选择题（本题共10小题，共46分。1----7题只有一项符合要求，每小题4分，8—10有多选项符合题目要求，每小题6分。选对但不全的得3分。有选错多选或不选的得0分） 1. 甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪的结构示意图，下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中增大交变电场的电压可增大粒子的最大动能 B. 图乙中可以判断出通过R的电流方向为从a到b C. 图丙中粒子沿PQ向右或沿QP向左直线运动的条件都是 D. 图丁中在分析同位素时，磁场中半径最小的粒子对应质量也一定最小 2. 如图所示，在纸面内直角坐标系中，以O为圆心的圆与x、y轴相交于a、b、c、d四点。在x轴上关于O点对称的P、Q两点处，有垂直纸面放置的两根平行长直导线。导线中通以大小相等、方向相反的恒定电流，下列判断正确的是（ ） A. c、d两点的磁感应强度方向相同 B. a、b两点的磁感应强度方向相反 C. a点的磁感应强度大小比b点的小 D. c、O、d点的磁感应强度均为零 3. 如图（a），在同一平面内固定有一长直导线PQ和一圆形导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流正方向。则在时间内，下列判断正确的是（　　） A. 线框R整体所受安培力方向始终向左 B. 线框R中感应电流在时改变方向 C. 线框R的面积始终有扩张的趋势 D. 线框R中感应电流的方向始终沿顺时针方向 4. 如图所示，两个灯泡和的规格相同，与线圈L串联后接到电路中，与可变电阻R串联后接到电路中，先闭合开关S，调节R，使两个灯泡的亮度相同，再调节，使它们正常发光，下列说法正确的是（　　） A. 断开开关S后，、立即熄灭 B. 断开开关S后，逐渐熄灭，立即熄灭 C. 断开开关S后，闪亮一下再熄灭 D. 断开开关S后，、都逐渐变暗，且同时熄灭 5. 如图所示，将一个小电动机接在电路中。正常工作和将电动机短时间卡住时，测得电动机两端的电压和流过电动机的电流如下表所示。下列说法正确的是（　　） 电压U/V 电流I/A 扇叶被卡住（短时间） 5.4 0.27 正常工作时 6.0 0.05 A. 电动机线圈电阻为120Ω B. 正常工作时，电动机消耗的电功率P1=0.3W C. 正常工作时，电动机发热的功率P2=1.8W D. 正常工作时，电动机对外做功的功率P3=1.5W 6. 如图所示，若线框的匝数为100匝，内阻不计，所处的磁场可视为匀强磁场，线框以50转/秒的转速在磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为的理想变压器给电阻R供电，若电压表的示数为10V，则（　　） A. 变压器原线圈两端电压的有效值为 B. 穿过线框平面的最大磁通量为 C. 线框由图示位置开始计时感应电动势瞬时表达式 D. 如果电阻R阻值变大，则电压表示数变大 7. 如图所示，一底边为L，底边上的高也为L的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L，宽为L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．t＝0时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线可能是（ ） A. B. C. D. 8. 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2．螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．则下列说法中正确的是(　　) A. 螺线管中产生的感应电动势为1 V B. 闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 W C. 电路中的电流稳定后电容器下极板带正电 D. S断开后，流经R2的电荷量为1.8×10－5 C 9. 如图所示，在足够长的水平线上方有方向垂直纸面向里范围足够大的匀强磁场区域。一带负电粒子P从a点沿方向以初速度v垂直磁场方向射入磁场中，经时间t从b点射出磁场。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子在磁场中偏转的弦长等于其做圆周运动半径 B. 若P的初速度增大为2v，粒子射出磁场时与水平线的夹角为30° C. 若P的初速度增大为3v，则经时间3t射出磁场 D. 若磁场方向垂直纸面向外，粒子P还是从a点沿方向以初速度v射入磁场中，则经时间5t射出磁场 10. 如图所示，间距为l、足够长的水平光滑金属导轨，空间分布着垂直于导轨平面方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两导体棒a、b均垂直于导轨静止放置。已知导体棒a质量为，导体棒b质量为m；长度均为l，电阻均为r；其余部分电阻不计。现使导体棒a获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。在两导体棒有相对运动的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒b动能增加量等于导体棒a动能减少量 B. 导体棒b动量增加量等于导体棒a动量减少量 C. 通过导体棒b的电荷量为 D. 两棒共产生的焦耳热为 二、实验题（每空2分，共16分） 11. 如图，现有一个满偏电流为，内阻为的表头G，将它改装成一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个不同的挡位。电流表的两个挡位中，大量程是小量程的10倍。 （1）图中的A表笔为______（填“红”或“黑”）表笔。 （2）将选择开关S旋到位置______时，是电流挡的大量程挡。 （3）图中的电源E的电动势为9.0V，将选择开关S旋到位置3，在A、B之间接900Ω的电阻时，表头G的指针刚好半偏。已知之前已经进行了必要的、正确的操作，则将选择开关S旋到位置2时，电表的量程为______；定值电阻______。 12. 某电阻的额定电压为2V、正常工作时的阻值约500Ω，现要精确测定其正常工作时的阻值。实验室提供的器材有： A.电流表（量程50mA，内阻约3Ω） B.电流表（量程3mA，内阻） C.电压表V（量程9V，内阻lkΩ） D.定值电阻1（阻值） E.定值电阻2（阻值） F.滑动变阻器（0~20Ω） G.蓄电池E（电动势10V，内阻很小） H.开关S一个，导线若干 （1）某同学设计的实验电路如图。其中，电表1应选______，电表2应选______，定值电阻R应选______。（填器材前的序号字母） （2）实验中，调节滑动变阻器的阻值，当电表1的示数______时（结果保留1位有效数字），被测电阻正常工作，此时电表2的示数为。依据两表示数及器材中已知量就能精确测量正常工作的电阻值。 三、解答题（共3小题，13题8分，14题12分，15题18分） 13. 如图所示，间距为、足够长的两条平行金属导轨与水平面成夹角固定放置，导轨上端电阻箱与电动势、内阻不计的电源串联，电阻箱阻值R的调节范围足够大，磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨所在的平面向下，开关闭合，质量为、电阻为的导体棒垂直导轨放置，始终处于静止状态，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导线、导轨的电阻均忽略不计，重力加速度，、。求： （1）当电阻箱阻值为时，导体棒所受安培力的大小； （2）电阻箱的阻值范围。 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. 如图甲所示，沿水平固定的平行导轨之间的距离，导轨的左侧接有定值电阻R，图中虚线的右侧存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小。质量，阻值的导体棒PQ垂直导轨放置，在导体棒上施加水平外力，进入磁场前导体棒向右做匀加速运动，进入磁场后保持水平外力F的功率不变，经过一段时间导体棒做匀速直线运动，整个过程导体棒的速度v随时间t的变化规律如图乙所示，已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数，导体棒始终与导轨垂直且保持良好接触，重力加速度。求： （1）导体棒匀速运动时产生的感应电动势： （2）定值电阻R的阻值： （3）若0~8s内定值电阻R上产生的热量，求该过程中通过定值电阻R的电荷量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度（下）七校协作体3月高二联考 物理试题 考试时间：75分钟 满分100分 一、选择题（本题共10小题，共46分。1----7题只有一项符合要求，每小题4分，8—10有多选项符合题目要求，每小题6分。选对但不全的得3分。有选错多选或不选的得0分） 1. 甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪的结构示意图，下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中增大交变电场的电压可增大粒子的最大动能 B. 图乙中可以判断出通过R的电流方向为从a到b C. 图丙中粒子沿PQ向右或沿QP向左直线运动的条件都是 D. 图丁中在分析同位素时，磁场中半径最小的粒子对应质量也一定最小 【答案】D 【解析】 【详解】A.根据洛伦兹力充当向心力，可知 故 可知 故最大动能与电压无关，A错误。 B.根据左手定则可知，等离子体中的正电荷向下偏，负电荷向上偏，故电流的方向为从b到a，B错误。 C.根据洛伦兹力和电场力相互平衡，可知 故 当粒子速度方向改变的时候，电场力方向不变，但是洛伦兹力方向反向，无法与电场力相平衡，则无法匀速直线运动，C错误。 D.在加速电场中，则有 在磁场中，则有 可得 同位素电荷量相同，质量越大，半径越大，D正确。 故选D。 2. 如图所示，在纸面内直角坐标系中，以O为圆心的圆与x、y轴相交于a、b、c、d四点。在x轴上关于O点对称的P、Q两点处，有垂直纸面放置的两根平行长直导线。导线中通以大小相等、方向相反的恒定电流，下列判断正确的是（ ） A. c、d两点的磁感应强度方向相同 B. a、b两点的磁感应强度方向相反 C. a点的磁感应强度大小比b点的小 D. c、O、d点的磁感应强度均为零 【答案】A 【解析】 【详解】A．由安培定则判断可知，通电导线P在c点产生的磁感应强度垂直Pc向下，通电导线Q在c点产生的磁感应强度垂直Qc向下，两个磁感应强度大小相等，由磁场的叠加原理可知c点的磁感应强度方向向下，同理可知，d点的磁感应强度方向向下，则c、d两点处的磁感应强度方向相同，A正确； B．通电导线P在a点产生的磁感应强度垂直Pa向下，通电导线Q在a点产生的磁感应强度垂直Qa向下，a点的合磁感应强度方向向下，同理b点的合磁感应强度方向向下，所以a、b两点的磁感应强度方向相同，B错误； C．根据磁场的叠加原理和对称性知，a、b两点处的磁感应强度大小相等，C错误； D．P、Q两导线在O点产生的磁感应强度方向都向下，则O点处的磁感应强度不为零，则c、O、d三点的磁感应强度均不为零，D错误。 故选A。 3. 如图（a），在同一平面内固定有一长直导线PQ和一圆形导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图（b）所示，规定从Q到P为电流正方向。则在时间内，下列判断正确的是（　　） A. 线框R整体所受安培力方向始终向左 B. 线框R中感应电流在时改变方向 C. 线框R的面积始终有扩张的趋势 D. 线框R中感应电流的方向始终沿顺时针方向 【答案】D 【解析】 【详解】ACD．因为通电导线的磁感应强度大小正比于电流大小，故线框R中的磁感应强度与时间变化的关系与导线PQ中电流变化类似。 在时间内，导线PQ中电流从Q到P，电流逐渐减小，根据右手螺旋定则，此时导线在线框R处产生的磁场垂直向里，且磁场强度逐渐减小，根据楞次定律，线圈R感应电流产生的磁场方向也垂直向里（减同），且线圈R有扩张和向左运动的趋势，即线圈R整体所受安培力方向向左，根据右手螺旋定则，线圈R中的电流方向为顺时针方向； 在时间内，导线PQ中电流从P到Q，电流逐渐增大，根据右手螺旋定则，此时导线在线框R处产生的磁场垂直向外，且磁场强度逐渐增大，根据楞次定律，线圈R感应电流产生的磁场方向为垂直向里（增反），且线圈R有紧缩和向右运动的趋势，即线圈R整体所受安培力方向向右，根据右手螺旋定则，线圈R中的电流方向为顺时针方向，故AC错误，D正确； B．综合上述分析，在时间内，线圈R中感应电流的方向始终沿顺时针方向，在时没有改变方向，故B错误。 故选D。 4. 如图所示，两个灯泡和的规格相同，与线圈L串联后接到电路中，与可变电阻R串联后接到电路中，先闭合开关S，调节R，使两个灯泡的亮度相同，再调节，使它们正常发光，下列说法正确的是（　　） A. 断开开关S后，、立即熄灭 B. 断开开关S后，逐渐熄灭，立即熄灭 C. 断开开关S后，闪亮一下再熄灭 D. 断开开关S后，、都逐渐变暗，且同时熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】一段时间电路稳定后，断开开关S，A1、A2与L、R构成回路，L相当于电源，因原来两支路电流相等，所以不会出现A2闪亮一下再熄灭的现象，A1、A2都会逐渐变暗，且同时熄灭，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，将一个小电动机接在电路中。正常工作和将电动机短时间卡住时，测得电动机两端的电压和流过电动机的电流如下表所示。下列说法正确的是（　　） 电压U/V 电流I/A 扇叶被卡住（短时间） 5.4 0.27 正常工作时 6.0 0.05 A. 电动机线圈电阻为120Ω B. 正常工作时，电动机消耗的电功率P1=0.3W C. 正常工作时，电动机发热的功率P2=1.8W D. 正常工作时，电动机对外做功的功率P3=1.5W 【答案】B 【解析】 【详解】．当扇叶被卡住，电动机不转、为纯电阻电路，根据欧姆定律可知 故A错误； B．正常工作时，电动机消耗的电功率 故B正确； C．正常工作时，电动机发热的功率 故C错误； D．正常工作时，电动机对外做功的功率 故D错误； 故选B。 6. 如图所示，若线框的匝数为100匝，内阻不计，所处的磁场可视为匀强磁场，线框以50转/秒的转速在磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为的理想变压器给电阻R供电，若电压表的示数为10V，则（　　） A. 变压器原线圈两端电压的有效值为 B. 穿过线框平面的最大磁通量为 C. 线框由图示位置开始计时感应电动势瞬时表达式 D. 如果电阻R阻值变大，则电压表示数变大 【答案】B 【解析】 【详解】A．副线圈中的电压有效值为 根据 解得原线圈中电压的有效值为 故A错误； B．线框以50转/秒的转速在磁场中旋转，角速度为 原线圈电压最大值为 因为 穿过线框平面的最大磁通量为 故B正确； C．t=0时刻线圈处于与中性面垂直位置，线框由图示位置开始计时感应电动势瞬时表达式 故C错误； D．如果电阻R阻值变大，因为、、不变所以不变，即则电压表示数不变。故D错误。 故选B。 7. 如图所示，一底边为L，底边上的高也为L的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L，宽为L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．t＝0时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线可能是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】先根据楞次定律判断感应电流的方向，再结合切割产生的感应电动势公式判断感应电动势的变化，从而结合闭合电路欧姆定律判断感应电流的变化． 【详解】在0-时间内，线框进入磁场，磁通量增加，根据楞次定律知线框中感应电流方向沿逆时针方向，为正值．线框切割磁感线的有效长度均匀减小，产生的感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小．t=时，I=0．在-时间内，线框完全在磁场中运动，磁通量不变，没有感应电流产生．在- 时间内，线框出磁场，磁通量减小，根据楞次定律知线框中感应电流方向沿顺时针方向，为负值．线框切割磁感线的有效长度均匀减小，产生的感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小．t= 时，I=0．故A正确，BCD错误．故选A． 【点睛】解决本题的关键要掌握楞次定律判断感应电流的方向，以及知道在切割产生的感应电动势公式E=BLv中，L为切割的有效长度． 8. 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2．螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．则下列说法中正确的是(　　) A. 螺线管中产生的感应电动势为1 V B. 闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 W C. 电路中的电流稳定后电容器下极板带正电 D. S断开后，流经R2的电荷量为1.8×10－5 C 【答案】CD 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律 选项A错误； B．根据全电路欧姆定律 根据 得消耗的功率 选项B错； C．根据楞次定律，螺线管感应电动势逆时针方向，即等效电源为上负下正，所以电路中电流稳定后电容器下极板带正电，C正确； D．S断开后，流经的电荷量即为S闭合时C板上所带电荷量Q，电容器两端的电压等于两端电压，故 流经的电荷量 选项D正确。 故选CD。 9. 如图所示，在足够长的水平线上方有方向垂直纸面向里范围足够大的匀强磁场区域。一带负电粒子P从a点沿方向以初速度v垂直磁场方向射入磁场中，经时间t从b点射出磁场。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A. 粒子在磁场中偏转的弦长等于其做圆周运动半径 B. 若P的初速度增大为2v，粒子射出磁场时与水平线的夹角为30° C. 若P的初速度增大为3v，则经时间3t射出磁场 D. 若磁场方向垂直纸面向外，粒子P还是从a点沿方向以初速度v射入磁场中，则经时间5t射出磁场 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据粒子做匀速圆周运动的对称性，当负粒子从b点射出时，速度方向与水平线的夹角仍为30°，由几何关系可知，粒子在磁场中偏转的弦长等于其做圆周运动半径，故A正确； B．若速度增大为2v，虽然粒子做匀速圆周运动的半径加倍，根据粒子做匀速圆周运动的对称性，可知出射的速度方向仍与水平线夹角为30°，故B正确； C．由上述分析，若P的初速度增大为3v，则出射时速度方向仍与水平线夹角为30°，粒子在磁场中的圆弧所对的圆心角仍为60°，因粒子的周期不变，则粒子仍经时间t射出磁场，故C错误； D．若磁场方向垂直纸面向外，粒子P还是从a点沿θ=30°方向以初速度v射入磁场中，则粒子周期不变，由几何关系可知，粒子在磁场中的圆弧所对的圆心角为300°，粒子在磁场中的运动时间为 可知，粒子经时间5t射出磁场，故D正确。 故选ABD。 10. 如图所示，间距为l、足够长的水平光滑金属导轨，空间分布着垂直于导轨平面方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两导体棒a、b均垂直于导轨静止放置。已知导体棒a质量为，导体棒b质量为m；长度均为l，电阻均为r；其余部分电阻不计。现使导体棒a获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。在两导体棒有相对运动的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒b动能增加量等于导体棒a动能减少量 B. 导体棒b动量增加量等于导体棒a动量减少量 C. 通过导体棒b的电荷量为 D. 两棒共产生的焦耳热为 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB．根据题意可知，两棒组成回路，电流相同，故所受安培力合力为零，动量守恒，故任何一段时间内，导体棒动量改变量跟导体棒动量改变量总是大小相等、方向相反，根据能量守恒可知，动能减少量的数值等于动能增加量与产生的热量之和，A错误、B正确； C．两金属棒动量守恒，最终共速，有动量守恒定律可得 对b棒有 联立解得 C正确； D．两金属棒共速后，回路中没有电流，根据能量守恒，两棒共产生的焦耳热为 D正确。 故选BCD。 二、实验题（每空2分，共16分） 11. 如图，现有一个满偏电流为，内阻为的表头G，将它改装成一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个不同的挡位。电流表的两个挡位中，大量程是小量程的10倍。 （1）图中的A表笔为______（填“红”或“黑”）表笔。 （2）将选择开关S旋到位置______时，是电流挡的大量程挡。 （3）图中的电源E的电动势为9.0V，将选择开关S旋到位置3，在A、B之间接900Ω的电阻时，表头G的指针刚好半偏。已知之前已经进行了必要的、正确的操作，则将选择开关S旋到位置2时，电表的量程为______；定值电阻______。 【答案】（1）红 （2）1 （3） ①. 10mA ②. 10 【解析】 【小问1详解】 用欧姆表测电阻时电池的电流从黑表笔流出电表，红表笔流入电表，红表笔应接电源的负极，依据题图可知A表笔为红表笔。 【小问2详解】 当转换开关S旋到位置1或2时是电流挡。根据并联电路电流的分配与电阻成反比可知，并联电阻越小量程越大，故接1时的量程较大。 【小问3详解】 [1][2]已知之前已经进行了必要的、正确的操作，即已经将A、B表笔短接进行了欧姆调零（即让表头满偏），在A、B之间接900Ω电阻时，表头G刚好半偏，根据闭合电路的欧姆定律可知，当表头半偏时欧姆表的总内阻等于被测电阻，即 转换开关S在2时，根据闭合电路的欧姆定律可得改装电流表的满偏值 已知电流表的两个挡位的大量程是小量程的10倍，可得转换开关S在1时，改装电流表的满偏值为 接2时有 接1时有 其中， 代入数据联立解 12. 某电阻的额定电压为2V、正常工作时的阻值约500Ω，现要精确测定其正常工作时的阻值。实验室提供的器材有： A.电流表（量程50mA，内阻约3Ω） B.电流表（量程3mA，内阻） C.电压表V（量程9V，内阻lkΩ） D.定值电阻1（阻值） E.定值电阻2（阻值） F.滑动变阻器（0~20Ω） G.蓄电池E（电动势10V，内阻很小） H.开关S一个，导线若干 （1）某同学设计的实验电路如图。其中，电表1应选______，电表2应选______，定值电阻R应选______。（填器材前的序号字母） （2）实验中，调节滑动变阻器的阻值，当电表1的示数______时（结果保留1位有效数字），被测电阻正常工作，此时电表2的示数为。依据两表示数及器材中已知量就能精确测量正常工作的电阻值。 【答案】（1） ①. B ②. C ③. D （2）2mA 【解析】 【小问1详解】 [1][2][3]电表1和2是测定电流的，而且电表2是测电路的总电流，因量程太大，则读数不准确，不能选；故选量程为3V（内阻3kΩ）的电压表当作电流表用，即电表2选C； 电表1选，因为其内阻已知，即电流表与定值电阻串联后作为电压表使用，由于的满偏电流，若此支路电压达到2V，则这条支路总电阻 所以定值电阻只能选择985Ω的D。 【小问2详解】 要将待测电阻的电压调到2V，则此时电流表（电表1）的示数为 三、解答题（共3小题，13题8分，14题12分，15题18分） 13. 如图所示，间距为、足够长的两条平行金属导轨与水平面成夹角固定放置，导轨上端电阻箱与电动势、内阻不计的电源串联，电阻箱阻值R的调节范围足够大，磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨所在的平面向下，开关闭合，质量为、电阻为的导体棒垂直导轨放置，始终处于静止状态，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导线、导轨的电阻均忽略不计，重力加速度，、。求： （1）当电阻箱阻值为时，导体棒所受安培力的大小； （2）电阻箱的阻值范围。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）当电阻箱阻值为时，电路中的电流为 根据左手定则可知导体棒所受安培力方向沿斜面向上，大小为 （2）导体棒在斜面上的最大静摩擦力，即滑动摩擦力大小为 对导轨进行受力分析，导轨始终处于静止状态，则安培力的极大值和极小值分别在导轨沿斜面向上和向下的滑动临界状态时取得，有 又根据 ， 代入数据，解得 ， 电阻箱的阻值范围 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点时的夹角为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. 如图甲所示，沿水平固定的平行导轨之间的距离，导轨的左侧接有定值电阻R，图中虚线的右侧存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小。质量，阻值的导体棒PQ垂直导轨放置，在导体棒上施加水平外力，进入磁场前导体棒向右做匀加速运动，进入磁场后保持水平外力F的功率不变，经过一段时间导体棒做匀速直线运动，整个过程导体棒的速度v随时间t的变化规律如图乙所示，已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数，导体棒始终与导轨垂直且保持良好接触，重力加速度。求： （1）导体棒匀速运动时产生的感应电动势： （2）定值电阻R的阻值： （3）若0~8s内定值电阻R上产生的热量，求该过程中通过定值电阻R的电荷量。 【答案】（1）8V （2）7Ω （3）3.175C 【解析】 【小问1详解】 根据乙图可知匀速运动的速度大小为 根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势 解得 【小问2详解】 在匀加速阶段，根据图像的斜率表示加速度的大小，则可得 根据牛顿第二定律有 解得匀加速直线运动时的拉力 在匀速运动阶段，设拉力为， 此时功率不变，根据功率速度关系可得 其中 解得 根据平衡条件有 根据安培力的计算公式可得 根据闭合电路欧姆定律有 联立解得 【小问3详解】 令电阻R和导体棒上产生的总热量为、因摩擦产生的热为Q，根据能量守恒定律有 又， 由图乙可知的位移为 由图乙可知运动的时间为 联立解得在磁场中的位移为 根据电荷量的计算公式可得 其中 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $