精品解析：江苏省扬州中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

江苏省扬州中学2024-2025学年度第二学期自主评估高二物理 2025.03 试卷满分：100分 考试时间：75分钟 第Ⅰ卷（选择题 共40分） 一、单项选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。（请将所有选择题答案填涂到答题卡的指定位置） 1. 如图是一款高空风车及其发电模块原理图。在发电期间，发电机线圈ab在某一时刻转至图示位置。则（ ） A. 发电的工作原理是电流的磁效应 B. 该时刻线圈b端电势高于a端电势 C. 该时刻线圈磁通量为零，感应电动势也为零 D. 风力增大，线圈ab的感应电动势不变 2. 如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向轴匀速转动。线框产生的交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 该交变电流可将熔断电流为3A的保险丝熔断 B. 交变电流的周期为0.03s C. 在时穿过线框磁通量为零 D. 线框匀速转动的角速度为 3. 两根相同的弹性导线平行放置，分别通有方向相反的电流和，且。下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，甲是质谱仪，乙是回旋加速器，丙是速度选择器，丁是磁流体发电机。下列说法不正确是（　　） A. 甲图中，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大 B. 乙图中，粒子第次和第次加速后的半径之比是 C. 丙图中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，且可以判断出带电粒子的电性 D. 丁图中，可以判断出极板是发电机的负极，极板是发电机的正极 5. 将某霍尔元件接入如图所示的电路，条形磁铁的极靠近霍尔元件时，二极管发光。霍尔元件的长宽高如图所示，霍尔元件单位体积中有个载流子，每个载流子所带电荷量大小为，载流子定向移动的速率为，稳定时前后两个面的电压为，流过滑动变阻器的电流为。下列说法正确的是（　　） A. 霍尔元件中载流子带正电 B. 霍尔元件处的磁感应强度大小为 C. 将磁铁继续靠近霍尔元件，二极管变亮 D. 将滑动变阻器的滑片适当向左滑，二极管变亮 6. 如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释放出来的电子束的径迹。在施加磁场之前，电子经加速后沿直线运动，如图甲所示；施加磁场后电子束的径迹，如图乙所示；再调节演示仪可得到图丙所示的电子束径迹。下列说法正确的是（　　） A. 在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到图丙所示电子束径迹 B. 在图乙基础上仅提高电子加速电压，可得到图丙所示电子束径迹 C. 施加的磁场方向为垂直纸面向外 D. 图乙与图丙中电子运动一周的时间一定相等 7. 如图所示，竖直平面内固定一足够长绝缘直杆，倾角为，杆处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为，杆上套一个带负电的环，电荷量为，质量为，环与绝缘直杆间的动摩擦因数。将环由静止释放向下滑动，取，则小环的最大速度为（　　） A. B. C. D. 8. 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 9. 如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑片向右滑动，则ab棒和cd棒的运动情况是（　　） A. ab棒向左运动，cd向右运动 B. ab棒向右运动，cd向左运动 C. ab棒和cd棒都向右运动 D. ab棒和cd棒都保持静止 10. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨左端接有定值电阻，整个空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨上静置一金属棒，金属棒和导轨电阻均不计。现给金属棒一个向右的初速度，设金属棒向右运动的位移大小为x时，速度大小为v，加速度大小为a，通过定值电阻的电荷量为q，金属棒克服安培力做功的功率为P，则下列四个图像中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 第Ⅱ卷（非选择题 共60分） 二、非选择题：本大题共6小题，共计60分。其中第12题～第15题解答时请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。有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 在探究电磁感应有关现象及规律的实验中，某同学选择的灵敏电流计G，在没有电流通过的情况下，指针恰好指在刻度盘中央。请根据该同学的实验操作，回答问题： （1）首先，将灵敏电流计G连接在图甲所示电路中，电流计的指针如图甲中所示。 （2）然后，将灵敏电流计G与一螺线管串联，当条形磁铁运动时，灵敏电流计G指针偏转情况如图乙所示。则条形磁铁的运动情况是__________。（选填“向上拔出”或“向下插入”） （3）接着，将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。闭合开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下。请问：灵敏电流计指针向右偏与螺线管B中导线的绕向__________（选填“有”或“没有”）关系：若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是__________（填序号）。 A.断开开关 B.在A线圈中插入铁芯 C.变阻器的滑片向右滑动 D.变阻器的滑片向左滑动 （4）最后，该同学用电流传感器研究自感现象，电路如图丁所示。电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值。 ①在时刻，闭合开关S，电路稳定后，在时刻断开S，电流传感器连接计算机描绘了整个过程线圈中的电流随时间t变化的图像。图丁中的A、B图像，可能正确的是__________。（选填“A”或“B”） ②在“闭合开关—稳定一小段时间—断开开关”这个过程中，通过电流传感器得到图像如图戊所示。比较与的大小关系，有__________。（选填“>”“<”或“=”） 12. 如图1所示，一个圆形的单匝线圈，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，求： （1）时流过电阻R的电流大小和方向； （2）0~0.6s整个电路中产生的热量。 13. 在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为＋q，质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A（2L，2L）时，电场方向突然变为竖直向上（不计电场变化的时间），粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。（不计一切阻力）重力加速度为g。求： (1)电场强度E大小； (2)磁感应强度B的大小 14. 磁悬浮列车是高速低耗交通工具，实验室模拟磁悬浮列车设计了如图所示的装置，正方形金属线框的边长为L=1m，匝数为N=10匝，质量m=10kg，总电阻R=2Ω。水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B=1T、方向交互相反、边长均为L=1m的正方形组合匀强磁场，线框运动过程中所受阻力大小恒为40N，开始时线框静止，如图所示，当磁场以速度v=1m/s匀速向右移动时： （1）试判断开始时线框中感应电流的大小和方向； （2）试求线框能达到的最大速度； （3）线框达到最大速度后，磁场保持静止，发现线框经过0.1s后停止运动，求此过程中线框滑行的距离大小。 15. 学习磁场等相关知识后，某同学设计了如图所示的装置，两相距为d的平行栅极板M和N（由金属细丝组成的网状电极），M板位于x轴上，其正下方为N板，两板间电势差为。M板的上方和N板的下方有磁感应强度大小均为B、方向如图所示的匀强磁场。粒子探测器位于y轴处，仅能探测到垂直射入的带电粒子。有一位于处的粒子发射源，能沿y轴正方向射出速率不同、质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子。忽略场的边缘效应、粒子的重力及粒子间的相互作用力，粒子碰到探测板后即被吸收，不会反弹。求： （1）能被探测器探测到的粒子中，初速度的最大值及其在磁场中运动的时间 ； （2）能够进入N板下方磁场的粒子的初速度范围； （3）探测器能探测到粒子位置坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 江苏省扬州中学2024-2025学年度第二学期自主评估高二物理 2025.03 试卷满分：100分 考试时间：75分钟 第Ⅰ卷（选择题 共40分） 一、单项选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。（请将所有选择题答案填涂到答题卡的指定位置） 1. 如图是一款高空风车及其发电模块原理图。在发电期间，发电机线圈ab在某一时刻转至图示位置。则（ ） A. 发电的工作原理是电流的磁效应 B. 该时刻线圈b端电势高于a端电势 C. 该时刻线圈磁通量为零，感应电动势也为零 D. 风力增大，线圈ab的感应电动势不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．高空风车发电工作原理是电磁感应，故A错误； B．根据右手定则可知，电流方向沿顺时针方向，则该时刻线圈b端电势高于a端电势，故B正确； C．该时刻线圈磁通量为0，感应电动势最大，故C错误； D．风力越大，风车转动的越快，线圈ab转动的角速度越大，根据 则感应电动势变大，故D错误； 故选B。 2. 如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线框产生的交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 该交变电流可将熔断电流为3A的保险丝熔断 B. 交变电流的周期为0.03s C. 在时穿过线框的磁通量为零 D. 线框匀速转动的角速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图乙可知，交流电流的最大值为，故有效值 可知该交变电流不可将熔断电流为3A的保险丝熔断，故A错误； B．根据图乙可知交流电的周期，故B错误； C．根据图乙可知时，产生的感应电流为零，此时线框位于中性面位置，穿过线框的磁通量最大，故C错误； D．线框转动的角速度为 故D正确。 故选D。 3. 两根相同的弹性导线平行放置，分别通有方向相反的电流和，且。下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由安培定则可知方向向下的电流在方向向上的电流处磁场垂直向外，由左手定则可知受力向右；同理可知受力向左，即两导线相互排斥，由牛顿第三定律可知两力大小相等；两根相同的弹性导线形变量相同，故C正确，ABD错误。 故选C。 4. 如图所示，甲是质谱仪，乙是回旋加速器，丙是速度选择器，丁是磁流体发电机。下列说法不正确的是（　　） A. 甲图中，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大 B. 乙图中，粒子第次和第次加速后的半径之比是 C. 丙图中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，且可以判断出带电粒子的电性 D. 丁图中，可以判断出极板是发电机的负极，极板是发电机的正极 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲图中，根据洛伦兹力提供向心力有 解得 可知粒子打在底片上的位置越靠近狭缝，半径越小，说明粒子的比荷越大，选项A正确，不符合题意； B．乙图中，粒子在电场中加速有 粒子在磁场中偏转，根据洛伦兹力提供向心力有 联立解得 则粒子第次和第次加速后的半径之比是 选项B正确，不符合题意； C．丙图中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器，则有 解得 若粒子带正电，则电场力向下，磁场力向上；若粒子带负电，则电场力向上，磁场力向下，均可满足受力平衡。因此无法判断出带电粒子电性，选项C错误，符合题意； D．根据左手定则可知正离子向B极板偏转，负离子向A极板偏转，则可以判断出极板是发电机的负极，极板是发电机的正极，选项D正确，不符合题意。 故选C。 5. 将某霍尔元件接入如图所示的电路，条形磁铁的极靠近霍尔元件时，二极管发光。霍尔元件的长宽高如图所示，霍尔元件单位体积中有个载流子，每个载流子所带电荷量大小为，载流子定向移动的速率为，稳定时前后两个面的电压为，流过滑动变阻器的电流为。下列说法正确的是（　　） A. 霍尔元件中载流子带正电 B. 霍尔元件处的磁感应强度大小为 C. 将磁铁继续靠近霍尔元件，二极管变亮 D. 将滑动变阻器的滑片适当向左滑，二极管变亮 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知二极管处于导通状态，所以霍尔元件前面的电势高于后面的电势，由左手定则可知载流子受到的洛伦兹力方向向后，载流子向霍尔元件的后面聚集，所以载流子带负电，故A错误； B．当电路稳定时，载流子受力平衡，有 由电流定义有 解得 故B错误； C．前后面间的电压越大，二极管的亮度越大，由前面分析有 所以磁铁靠近霍尔元件，霍尔元件处的磁感应强度变大，所以前后面间的电压变大，二极管变亮，故C正确； D．滑动变阻器的滑片适当向左滑，通过霍尔元件的电流变小，所以前后两个面间的电压变小，二极管变暗，故D错误。 故选C。 6. 如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释放出来的电子束的径迹。在施加磁场之前，电子经加速后沿直线运动，如图甲所示；施加磁场后电子束的径迹，如图乙所示；再调节演示仪可得到图丙所示的电子束径迹。下列说法正确的是（　　） A. 在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到图丙所示电子束径迹 B. 在图乙基础上仅提高电子的加速电压，可得到图丙所示电子束径迹 C. 施加的磁场方向为垂直纸面向外 D. 图乙与图丙中电子运动一周的时间一定相等 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据 解得 提高电子的加速电压，变大，不能得到图丙轨迹；仅增大磁感应强度，变小，可以得到图丙所示电子束径迹，故B错误，A正确： C．根据左手定则，施加的磁场方向为垂直纸面向里，故C错误； D．电子在匀强磁场中的周期为 因B不一定相等，可见图乙与图丙中电子运动一周的时间不一定相等，故D错误。 故选A。 7. 如图所示，竖直平面内固定一足够长绝缘直杆，倾角为，杆处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为，杆上套一个带负电的环，电荷量为，质量为，环与绝缘直杆间的动摩擦因数。将环由静止释放向下滑动，取，则小环的最大速度为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】环由静止释放向下滑动时，对环受力分析由平衡条件、滑动摩擦力大小公式及牛顿第二定律可得 小环的速度增大，加速度也随之增大，杆对小环的支持力逐渐减小直至反向（垂直杆向下），此时，再对小环受力分析可得 随着小环的速度增大，加速度减小，当小环加速度减小至0时，小环的速度取最大值，对小环受力分析及平衡条件可得 代入数据解得 故选D。 8. 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。 9. 如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑片向右滑动，则ab棒和cd棒的运动情况是（　　） A. ab棒向左运动，cd向右运动 B. ab棒向右运动，cd向左运动 C. ab棒和cd棒都向右运动 D. ab棒和cd棒都保持静止 【答案】B 【解析】 【详解】由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑动触头向右滑动时，螺线管中电流减小，因此磁场变弱，即磁感应强度变小，回路中的磁通量减小，由楞次定律知，感应电流方向为a→b→d→c→a，由左手定则知ab受安培力方向向右，cd受安培力方向向左，故ab向右运动，cd向左运动。 故选B 10. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨左端接有定值电阻，整个空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨上静置一金属棒，金属棒和导轨电阻均不计。现给金属棒一个向右的初速度，设金属棒向右运动的位移大小为x时，速度大小为v，加速度大小为a，通过定值电阻的电荷量为q，金属棒克服安培力做功的功率为P，则下列四个图像中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】C．导体棒切割磁感线，产生感应电流，根据左手定则可知棒受安培力向左，开始向右做减速运动。设磁感应强度为B，棒长为L，定值电阻阻值为R，产生的感应电动势为 感应电流大小 导体棒所受安培力 通过电阻的电荷量 可知与成正比，C错误； A．对导体棒由动量定理 联立上述两式可解得 即速度与位移为线性递减函数，故A正确； B．由牛顿第二定律 联立上式化简得 即加速度随的图像也为线性递减函数，B错误； D．克服安培力的功率 即功率与为二次函数，D错误。 故选A。 第Ⅱ卷（非选择题 共60分） 二、非选择题：本大题共6小题，共计60分。其中第12题～第15题解答时请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。有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 在探究电磁感应有关现象及规律的实验中，某同学选择的灵敏电流计G，在没有电流通过的情况下，指针恰好指在刻度盘中央。请根据该同学的实验操作，回答问题： （1）首先，将灵敏电流计G连接在图甲所示电路中，电流计的指针如图甲中所示。 （2）然后，将灵敏电流计G与一螺线管串联，当条形磁铁运动时，灵敏电流计G指针偏转情况如图乙所示。则条形磁铁的运动情况是__________。（选填“向上拔出”或“向下插入”） （3）接着，将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。闭合开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下。请问：灵敏电流计指针向右偏与螺线管B中导线的绕向__________（选填“有”或“没有”）关系：若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是__________（填序号）。 A.断开开关 B.在A线圈中插入铁芯 C.变阻器的滑片向右滑动 D.变阻器的滑片向左滑动 （4）最后，该同学用电流传感器研究自感现象，电路如图丁所示。电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值。 ①在时刻，闭合开关S，电路稳定后，在时刻断开S，电流传感器连接计算机描绘了整个过程线圈中的电流随时间t变化的图像。图丁中的A、B图像，可能正确的是__________。（选填“A”或“B”） ②在“闭合开关—稳定一小段时间—断开开关”这个过程中，通过电流传感器得到图像如图戊所示。比较与的大小关系，有__________。（选填“>”“<”或“=”） 【答案】 ①. 向下插入 ②. 有 ③. AC##CA ④. A ⑤. 【解析】 【详解】（2）[1]由图甲可知，电流从灵敏电流计的左接线柱流入，指针往左偏；由图乙可知，螺线管中的电流方向为逆时针方向（从下往上看），根据安培定则，螺线管中感应电流的磁场方向竖直向下；条形磁铁在螺线管中的磁场方向（原磁场方向）竖直向上，可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，根据楞次定律可知穿过线圈的原磁通量增加，所以条形磁铁向下插入线圈。 （3）[2]由右手螺旋定则可知，用右手握住螺线管，四指的方向和电流方向相同，大拇指指的方向为N极方向，螺线管B中导线的绕向不同，则灵敏电流计中电流方向不同，故灵敏电流计中电流方向与螺线管B中导线的绕向有关。 [3]A．合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了，说明B线圈中磁通量增加时，电流计指针右偏：现在要使灵敏电流计的指针向左偏转，因此穿过B线圈的磁通量应该减小；断开开关，则穿过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间，B线圈中的感应电流方向相反，灵敏电流计左偏，故A项正确； B．在A线圈中插入铁芯，穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈中产生的电流方向与开关合上瞬间，B线圈中的电流方向相同，灵敏电流计指针右偏，故B项错误； C．由图丙可知，变阻器的滑片向右滑动，电路中的电流减小，线圈A的磁感应强度减小，穿过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间，B线圈中的感应电流方向相反，灵敏电流计左偏，故C项正确； D．由图丙可知，变阻器的滑片向左滑动，电路中的电流增大，线圈A的磁感应强度增大，穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间，B线圈中的感应电流方向相同，灵敏电流计右偏，故D项错误。 故选AC。 （4）[4]当时刻闭合开关S的瞬间，电路中的电流突然增大，在线圈L中要产生自感电动势阻碍电流的增加，所以线圈L中的电流会逐渐增加到稳定值，当时刻断开开关S时，线圈L中由于自感电动势阻碍电流的减小，所以磁电流会在线圈L和电阻R中形成回路，然后逐渐减到零。所以其A图像符合题意。 [5]刚闭合开关时，由于线圈L中自感电动势很大，所以线圈L所在支路相当于断路，由闭合电路欧姆定律有 当电路稳定时，由闭合电路欧姆定律有 由于 所以有 12. 如图1所示，一个圆形单匝线圈，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，求： （1）时流过电阻R的电流大小和方向； （2）0~0.6s整个电路中产生的热量。 【答案】（1）0.2A，方向b到a；（2）0.72J 【解析】 【详解】（1）由法拉第电磁感应定律，可得内的电动势为 由闭合电路欧姆定律，可知电路中的电流为 根据楞次定律可知，流过电阻R的电流方向由b到a。 （2）前0.4s内整个电路中产生的热量为 内的感应电动势为 由闭合电路欧姆定律，可知电路中的电流为 内整个电路中产生的热量为 所以内整个电路中产生的热量为 13. 在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为＋q，质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A（2L，2L）时，电场方向突然变为竖直向上（不计电场变化的时间），粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。（不计一切阻力）重力加速度为g。求： (1)电场强度E大小； (2)磁感应强度B的大小 【答案】(1) (2) 【解析】 【详解】(1)微粒到达A（2L，2L）之前做匀速直线运动，对微粒受力分析如图甲： 所以 Eq＝mg 得 (2)由平衡条件得 qvB＝mg 电场方向变化后，微粒所受重力与电场力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图乙 qvB＝m 由几何知识可得 r＝2L v＝2 联立解得 14. 磁悬浮列车是高速低耗交通工具，实验室模拟磁悬浮列车设计了如图所示的装置，正方形金属线框的边长为L=1m，匝数为N=10匝，质量m=10kg，总电阻R=2Ω。水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B=1T、方向交互相反、边长均为L=1m的正方形组合匀强磁场，线框运动过程中所受阻力大小恒为40N，开始时线框静止，如图所示，当磁场以速度v=1m/s匀速向右移动时： （1）试判断开始时线框中感应电流的大小和方向； （2）试求线框能达到的最大速度； （3）线框达到最大速度后，磁场保持静止，发现线框经过0.1s后停止运动，求此过程中线框滑行的距离大小。 【答案】（1）10A，方向为顺时针 （2）0.8m/s （3）0.02m 【解析】 【小问1详解】 根据右手定则，感应电流的方向为顺时针。开始时，根据法拉第电磁感应定律E=2NBLv=20V 根据闭合电路欧姆定律有 【小问2详解】 当时，速度最大，此时 由 可得 代入数据解得： 【小问3详解】 磁场保持静止后，对线框由动量定理得 安培力的平均值为 由 根据法拉第电磁感应定律 再由位移公式 联立解得x=0.02m 15. 学习磁场等相关知识后，某同学设计了如图所示的装置，两相距为d的平行栅极板M和N（由金属细丝组成的网状电极），M板位于x轴上，其正下方为N板，两板间电势差为。M板的上方和N板的下方有磁感应强度大小均为B、方向如图所示的匀强磁场。粒子探测器位于y轴处，仅能探测到垂直射入的带电粒子。有一位于处的粒子发射源，能沿y轴正方向射出速率不同、质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子。忽略场的边缘效应、粒子的重力及粒子间的相互作用力，粒子碰到探测板后即被吸收，不会反弹。求： （1）能被探测器探测到的粒子中，初速度的最大值及其在磁场中运动的时间 ； （2）能够进入N板下方磁场的粒子的初速度范围； （3）探测器能探测到粒子的位置坐标。 【答案】（1） （2） （3）或 【解析】 【小问1详解】 由题可知最大半径为 根据洛伦兹力提供向心力有 得最大速率 粒子的运动时间为 【小问2详解】 能进入N板下方的粒子最小速度，则有 得 能进入N板下方的粒子中最大的运动半径为，因此粒子的速率为 所以能进入B板下方的粒子速度范围为 【小问3详解】 ①若粒子不经过电场直接打到探测板上时； ②若粒子经过电场但不从N板射出，能在区域被探测器探测到的粒子满足 则对应粒子速度为 由于 因此，k=1，2，3…； ③若粒子经过N板射入下方磁场，在区域被探测器探测到粒子，由第（2）小题的粒子的初速度范围可得粒子只经过一次电场。 设该粒子初速度为v，粒子进入N板下方后的速度为，则 设粒子在M板上方磁场运动的半径为r，在N板下方磁场运动的半径为，则， 且 解得、（舍去）或、 则粒子被探测的纵坐标为。 综上所述，探测器所有能探测到粒子的位置坐标为或 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$