精品解析：江西省南昌市东湖区南昌中学2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题

2024~2025学年度第二学期南昌中学三经路校区期中考试 高二物理 满分100分，考试时间75分钟 第I卷（选择题） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出得四个选项中，第1~7题只有一项是符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错得得0分） 1. 下列说法中正确的是 A. 电磁炉中线圈通交变电流时，在金属锅上产生涡流，使锅体发热而加热食物，电流频率越低，加热越快． B. 磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是为了防止电磁感应． C. 精密线绕电阻常采用双线绕法，可以增强线绕电阻通电时产生的磁场． D. 车站的安检门可以探测人身携带的金属物品，其是利用了电磁感应原理． 2. 如图所示装置中，当cd杆运动时，ab杆中的电流方向由a向b，则cd杆的运动可能是（　　） A. 向右匀速运动 B. 向右减速运动 C 向左匀速运动 D. 向左减速运动 3. 关于下列几幅图，描述正确的是（　　） A. 由图甲共振曲线可知，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大 B. 图乙是双缝干涉示意图，若将单色光由红色光改为蓝色光，相邻亮条纹间距离变大 C. 图丙是检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向左移动，条纹间距将变大 D. 图丁中仅使N从图示位置绕水平轴转动的过程中，P上的光亮度保持不变 4. 如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入稳定的正弦交流电源u=220sin 314t(V)；副线圈接有电阻R，并接有理想电压表和理想电流表．下列结论正确的是 A. 电压表读数为55V B. 若仅将副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半 C. 若仅将R的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍 D. 若R的阻值和副线圈匝数同时增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的2倍 5. 一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时的波形图，图乙是处质点的振动图像，a、b质点在x轴上的平衡位置分别为、，下列说法正确的是（　　） A. 波沿x轴正方向传播 B. 波的传播速度为 C. 时，a、b两点的速度和加速度均相同 D. 从到质点a的路程为 6. 如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长度也为r、电阻为R的直导体棒OA置于圆导轨上面，导体棒在外力作用下绕O点以角速度ω顺时针匀速转动。直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻R1=R、R2=2R和电容为C的平行板电容器相连。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　） A. M板带负电 B. 导体棒OA产生的电动势为Br2ω C. 电容器所带电荷量为 D. 电阻R1上消耗的电功率为 7. 如图，足够长柱形绝缘直杆处于方向垂直纸面向里、磁场磁感应强度大小为B的匀强磁场中，直杆与水平面间夹角。杆上套有一个带电量为、质量为m的小球，小球孔径略大于杆的直径，球与直杆间的动摩擦因数。现将小球由静止释放，小球将沿杆下滑。已知，，重力加速度为g，关于小球的运动下列说法正确的是（　　） A. 小球下滑过程中先加速后减速，最终将静止在杆上 B. 小球下滑过程中有最大加速度，小球的最大加速度为0.2g C. 小球下滑过程中有最大速度，小球的最大速度为 D. 若小球下滑距离为x时速度刚好达到最大，则该过程中克服摩擦力做的功 8. 以下装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是（　　） A. 甲图为回旋加速器，粒子的最大动能与加速电压U的大小有关 B. 乙图为磁流体发电机，可判断出B极板比A极板电势高 C. 丙图为质谱仪，打到照相底片D同一位置粒子的比荷相同 D. 丁图为速度选择器，特定速率的粒子从右侧沿轴线进入后能做直线运动 9. 在光滑水平面上，形状、大小均相同的两个小球A、B相向运动，小球A的质量为m、速度大小为2v0，小球B的质量为2m、速度大小为v0，两小球发生正碰后，下列说法正确的是（　　） A. 因小球B的质量大于小球A的质量，故两小球均向左运动 B. A、B两小球可能均反向运动，速度大小不变 C. A、B两小球可能均反向运动，速度交换 D. 小球A动量变化量的大小可能为3mv0 10. 如图甲所示，一正方形单匝线框架放在光滑绝缘的水平面上，在水平向右的拉力作用下从图示位置由静止开始始终向右做匀加速运动，线框右侧有垂直于水平面向下的匀强磁场，磁场区域足够大，线框的右边始终与磁场的边界平行，线框的质量为，电阻为，整个运动过程中，拉力的大小随时间变化如图乙所示，则( ) A. 线框刚刚进入磁场时的速度为5m/s B. 线框的边长为0.55m C. 线框刚好完全进入磁场的时刻为t=1.2s D. 磁场的磁感应强度大小为1.1T 二、实验题（（本题共2小题，共16分） 11. 某同学要测量一半圆形玻璃砖折射率。步骤如下： A.在平铺的白纸上描出玻璃砖的半圆形轮廓，画出直径和圆心； B.拿走玻璃砖，过点画法线，并画出一条入射光线（点在半圆轮廓上），再过点作法线的垂线； C.将半圆形玻璃砖重新放好，右侧放置光屏，光屏下端处于点； D.用一绿色激光笔沿着方向射入一束光，在光屏上将会出现光斑； E.绕过点垂直纸面的轴旋转光屏，使其与出射光线垂直，记下此时光斑的位置。 （1）拿走玻璃砖，用刻度尺测量出的长度x1以及______的长度x2（选填“”、“”或“”），则玻璃砖的折射率______（用x1、x2表示）； （2）若改用红色激光笔仍沿方向照射，则光在界面上______发生全反射现象（选填“可能”或“不可能”）。 12. 为探究影响感应电流方向因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 （1）同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_____（填“相同”或“相反”）； （2）同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速_____（选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____（选填“通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大； （3）实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是_____（选填“”或“”）； ②线圈的直流电阻_____（选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 三、解答题（本题共3小题，共计38分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后的答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，竖直平面内匝数n=200的正方形线圈PQMN边长L=0.1m，在磁感应强度大小为B=0.01T、水平方向的匀强磁场中，绕其中心轴OO′以ω=100rad/s的角速度匀速转动。已知发光二极管具有单向导电性，其两端加正向电压不低于时才能发光，加反向电压不发光，不计线圈直流电阻。求： （1）线圈中产生感应电动势瞬时值表达式； （2）10min内，发光二极管发光时间。 14. 如图所示，真空中有两块足够大的荧光屏P1、P2水平正对放置，间距为d，两荧光屏之间有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在紧贴荧光屏P2的A点有一粒子源，某一时刻向荧光屏P2上方纸面内的各个方向同时以相同的速率各发射一个粒子（图中只画出其中的几个方向），粒子的质量为m，带电荷量为−q，粒子的速率为。若粒子打到荧光屏上立即被吸收并发出荧光，不计粒子间的相互作用力和重力。 （1）求平行于P2向左发射的粒子在磁场中的运动时间； （2）求荧光屏P1、P2之间有粒子经过的区域的面积； 15. 如图所示，有一对与水平面夹角为θ=53°的足够长平行倾斜粗糙导轨ab、cd，两导轨间距L=1m，顶端bc间连一电阻R，R=0.5Ω，在导轨与电阻构成的回路中有垂直轨道平面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小=1T。在导轨上横放一质量m=1kg，电阻r=0.5Ω、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨间动摩擦因素μ=0.5，又在导轨ab、cd的顶端通过导线连接一面积为S=m2，总电阻也为r、匝数N=100的带铁芯线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向，且均匀增加的磁场B（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态。不计导轨电阻，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s2。求 （1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少； （2）导体棒从静止释放到稳定运行的这段时间内，流过电阻R的电荷量q=6C，那么导体棒下滑的距离及R上产生的焦耳热是多少； （3）现闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小取值范围是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024~2025学年度第二学期南昌中学三经路校区期中考试 高二物理 满分100分，考试时间75分钟 第I卷（选择题） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出得四个选项中，第1~7题只有一项是符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错得得0分） 1. 下列说法中正确的是 A. 电磁炉中线圈通交变电流时，在金属锅上产生涡流，使锅体发热而加热食物，电流频率越低，加热越快． B. 磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是为了防止电磁感应． C. 精密线绕电阻常采用双线绕法，可以增强线绕电阻通电时产生磁场． D. 车站的安检门可以探测人身携带的金属物品，其是利用了电磁感应原理． 【答案】D 【解析】 【详解】A. 电磁炉中线圈通交变电流时，在金属锅上产生涡流，使锅体发热而加热食物，电流频率越高，电流变化越快，感应电流越大，加热越快，故A错误． B. 常常用铝框做骨架，起到电磁阻尼作用，是为了利用电磁感应，故B错误． C. 采用双线绕法，磁场相互抵消，可以减弱线绕电阻通电时产生的磁场，故C错误． D. 车站的安检门可以探测人身携带的金属物品，其是利用了电磁感应原理，故D正确． 2. 如图所示装置中，当cd杆运动时，ab杆中的电流方向由a向b，则cd杆的运动可能是（　　） A. 向右匀速运动 B. 向右减速运动 C. 向左匀速运动 D. 向左减速运动 【答案】B 【解析】 【详解】AC．cd匀速运动时，cd中感应电流恒定，则L2中磁通量不变，穿过L1的磁通量也不变化，L1中无感应电流产生，AC错误； B．cd向右减速运动时，根据右手定则及安培定则判断知L2中的磁通量向下，减小，则穿过L1的磁通量向上，减小，根据楞次定律判断知通过ab杆的电流方向向下，B正确； D．cd向左减速运动时，根据右手定则及安培定则判断知L2中的磁通量向上，减小，则穿过L1的磁通量向下，减小，根据楞次定律判断知通过ab杆的电流方向向上，D错误。 故选B。 3. 关于下列几幅图，描述正确的是（　　） A. 由图甲共振曲线可知，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大 B. 图乙是双缝干涉示意图，若将单色光由红色光改为蓝色光，相邻亮条纹间距离变大 C. 图丙是检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向左移动，条纹间距将变大 D. 图丁中仅使N从图示位置绕水平轴转动的过程中，P上的光亮度保持不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，当驱动力频率小于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大；当驱动力频率大于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越小，振动幅度越小，故A错误； B．根据条纹间距与波长的关系 若将单色光由红色光改为蓝色光，波长变短，两相邻亮条纹间距离将变小，故B错误； C．若将薄片向左移动，即减小空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大，故C正确； D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程时，则M、N的振动方向垂直，此时光屏P上的光亮度最暗，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入稳定的正弦交流电源u=220sin 314t(V)；副线圈接有电阻R，并接有理想电压表和理想电流表．下列结论正确的是 A. 电压表读数为55V B. 若仅将副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半 C. 若仅将R的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍 D. 若R的阻值和副线圈匝数同时增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的2倍 【答案】D 【解析】 【详解】A．因为交流电源 电压表的读数为变压器的输出电压的有效值，由 得，电压表读数为55 V，故A错误； B．若副线圈匝数增加，则增大，由 可知，电流表示数增大，故B错误； C．输入电压和匝数比不变，则输出电压不变，当负载电阻R变大时 电流变小，又 故输入功率也减小，故C错误； D．若副线圈匝数增加到原来的2倍，则增加到原来的2倍，同时R的阻值也增加到原来的2倍，故输出功率 变为原来的2倍，故D正确。 故选D。 5. 一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时的波形图，图乙是处质点的振动图像，a、b质点在x轴上的平衡位置分别为、，下列说法正确的是（　　） A. 波沿x轴正方向传播 B. 波的传播速度为 C. 时，a、b两点的速度和加速度均相同 D. 从到质点a的路程为 【答案】A 【解析】 【详解】A．由乙图可知，时，质点沿y正方向振动，根据“上、下坡”法可知，简谐波沿x轴正方向传播，A正确； B．由甲图可知，该波的波长 由乙图可知，该波的周期 故该波的波速为 B错误； C．a、b质点在x轴上的平衡位置分别为，，则 可知a、b相距半个波长，故此两点为反相点，a、b两点的速度和加速度均等大反向，C错误； D．从1.0s到1.5s，质点a先向上运动经过波峰，速度逐渐变小，经过个周期对应的速度都很小，经过的路程，D错误。 故选A。 6. 如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长度也为r、电阻为R的直导体棒OA置于圆导轨上面，导体棒在外力作用下绕O点以角速度ω顺时针匀速转动。直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻R1=R、R2=2R和电容为C的平行板电容器相连。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　） A. M板带负电 B. 导体棒OA产生的电动势为Br2ω C. 电容器所带电荷量为 D. 电阻R1上消耗的电功率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，等效电源OA的A端为正极，则M板带正电，故A错误； B．导体棒OA垂直磁场转动切割磁感线，则产生感应电动势为 故B错误； C．回路的感应电流 电容器两端电压 根据电容的定义式有 解得 故C正确； D．电阻R1上消耗的电功率为 结合上述解得 故D错误。 故选C。 7. 如图，足够长柱形绝缘直杆处于方向垂直纸面向里、磁场磁感应强度大小为B的匀强磁场中，直杆与水平面间夹角。杆上套有一个带电量为、质量为m的小球，小球孔径略大于杆的直径，球与直杆间的动摩擦因数。现将小球由静止释放，小球将沿杆下滑。已知，，重力加速度为g，关于小球的运动下列说法正确的是（　　） A. 小球下滑过程中先加速后减速，最终将静止在杆上 B. 小球下滑过程中有最大加速度，小球的最大加速度为0.2g C. 小球下滑过程中有最大速度，小球的最大速度为 D. 若小球下滑距离为x时速度刚好达到最大，则该过程中克服摩擦力做的功 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球下滑过程，先加速，当其受力平衡后小球将做匀速直线运动，所以小球下滑过程中先加速后匀速，最终在杆上匀速，故A项错误； B．由题意可知，当其加速度最大时，沿杆方向合力最大，此时摩擦力为零，即 解得 故B项错误； C．当速度最大时，合力为零，有 解得 故C项错误； D．下滑过程，有 解得 故D项正确。 故选D。 8. 以下装置中都涉及到磁场具体应用，关于这些装置的说法正确的是（　　） A. 甲图为回旋加速器，粒子的最大动能与加速电压U的大小有关 B. 乙图为磁流体发电机，可判断出B极板比A极板电势高 C. 丙图为质谱仪，打到照相底片D同一位置粒子的比荷相同 D. 丁图为速度选择器，特定速率的粒子从右侧沿轴线进入后能做直线运动 【答案】BC 【解析】 【详解】A．粒子做圆周运动由洛伦兹力提供向心力， 整理有 粒子的最大动能为 粒子的最大动能与加速电压U的大小无关，故A项错误； B．根据左手定则可以判断，带正电的粒子向B板聚集，所以B板为正极，即B极板比A极板电势高，故B项正确； C．粒子由加速电场加速 粒子做匀速圆周运动，有 整理有 粒子经过相同加速电场和偏转磁场，所以达到同一个位置的粒子的比荷相同，故C项正确； D．丁图的速度选择器，粒子只能从左向右运动才符合原理。比如带正电的粒子进入时，洛伦兹力向上，电场力向下才能受力平衡，故D项错误。 故选BC。 9. 在光滑水平面上，形状、大小均相同的两个小球A、B相向运动，小球A的质量为m、速度大小为2v0，小球B的质量为2m、速度大小为v0，两小球发生正碰后，下列说法正确的是（　　） A. 因小球B的质量大于小球A的质量，故两小球均向左运动 B. A、B两小球可能均反向运动，速度大小不变 C. A、B两小球可能均反向运动，速度交换 D. 小球A动量变化量的大小可能为3mv0 【答案】BD 【解析】 【详解】设向右为正方向，若两球碰后黏在一起，则由动量守恒定律 此时两球均静止，此时小球A动量变化量的大小为2mv0； 若两球发生弹性碰撞，则 解得 即此时A、B两小球均反向运动，速度大小不变；此时小球A动量变化量的大小为4mv0，即小球A动量变化量的大小在2mv0~4mv0之间，可能为3mv0。 故选BD。 10. 如图甲所示，一正方形单匝线框架放在光滑绝缘的水平面上，在水平向右的拉力作用下从图示位置由静止开始始终向右做匀加速运动，线框右侧有垂直于水平面向下的匀强磁场，磁场区域足够大，线框的右边始终与磁场的边界平行，线框的质量为，电阻为，整个运动过程中，拉力的大小随时间变化如图乙所示，则( ) A. 线框刚刚进入磁场时的速度为5m/s B. 线框的边长为0.55m C. 线框刚好完全进入磁场的时刻为t=1.2s D. 磁场的磁感应强度大小为1.1T 【答案】AC 【解析】 【详解】由图象知，t=0～1s时F1=5N，由牛顿第二定律求得加速度为a==5m/s2，选项A正确；由图可知1 s开始进入磁场，线圈进入磁场时：，结合图像，线圈刚进入磁场时F=10N，v0=5m/s；；线圈全部离磁场时： 可得F=11 N，v=5+5∆t，则，解得t=1.2s，即t=1.2 s时刚好全部进入磁场；1～1.2 s内运动的距离即为线框边长，L=at′2-at2=1.1 m，故B错误，C正确；进入磁场过程中可求得斜率表达式 ，图中k=5，则求得B=T=0.91T，故D错误；故选AC． 二、实验题（（本题共2小题，共16分） 11. 某同学要测量一半圆形玻璃砖的折射率。步骤如下： A.在平铺的白纸上描出玻璃砖的半圆形轮廓，画出直径和圆心； B.拿走玻璃砖，过点画法线，并画出一条入射光线（点在半圆轮廓上），再过点作法线的垂线； C.将半圆形玻璃砖重新放好，右侧放置光屏，光屏下端处于点； D.用一绿色激光笔沿着方向射入一束光，在光屏上将会出现光斑； E.绕过点垂直纸面的轴旋转光屏，使其与出射光线垂直，记下此时光斑的位置。 （1）拿走玻璃砖，用刻度尺测量出的长度x1以及______的长度x2（选填“”、“”或“”），则玻璃砖的折射率______（用x1、x2表示）； （2）若改用红色激光笔仍沿方向照射，则光在界面上______发生全反射现象（选填“可能”或“不可能”）。 【答案】（1） ①. ②. （2）不可能 【解析】 【小问1详解】 [1][2]根据光路可逆性，设该光束从空气射入玻璃砖中入射角为i，折射角为r，由几何关系可知 可知用刻度尺测量出的长度x1以及cd的长度x2。由折射率的定义式可得 【小问2详解】 红光的折射率小于绿光的折射率，根据 可知红光的临界角大于绿光的临界角。若改用红色激光笔仍沿方向照射，则光在界面上不可能发生全反射现象。 12. 为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。 （1）同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_____（填“相同”或“相反”）； （2）同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速_____（选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____（选填“通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大； （3）实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知： ①流过灯泡的电流是_____（选填“”或“”）； ②线圈的直流电阻_____（选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。 【答案】（1）相反 （2） ①. 向下插入 ②. 磁通量的变化率 （3） ①. a ②. 大于 【解析】 【小问1详解】 将条形磁铁极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转。说明感应电流方向为从经螺线管到，由安培定则可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向向下，与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向相反。 【小问2详解】 [1]将条形磁铁极向下插入螺线管，则穿过螺线管的磁通量向下增大，感应电流磁场方向向上，根据安培定则，可知感应电流方向从下向上流经二极管，电路导通，灯泡发光。 [2]条形磁铁从初始位置到完全插入，磁通量的变化量相同，磁体运动的越快，则穿过线圈的磁通量就变化的越快，二极管发光的亮度就越大，说明回路中产生的感应电流越大，线圈两端产生的感应电动势越大，因此该实验说明感应电动势随磁通量变化率的增大而增大。 【小问3详解】 [1] 开关闭合瞬间，灯泡电流瞬间增大，线圈对电流阻碍作用逐渐减小，通过线圈电流逐渐增大，灯泡分流逐渐减小，所以流经灯泡电流是图像。 [2] 电路稳定后通过灯泡电流大于通过线圈电流，所以线圈电阻大于灯泡电阻。 三、解答题（本题共3小题，共计38分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后的答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，竖直平面内匝数n=200的正方形线圈PQMN边长L=0.1m，在磁感应强度大小为B=0.01T、水平方向的匀强磁场中，绕其中心轴OO′以ω=100rad/s的角速度匀速转动。已知发光二极管具有单向导电性，其两端加正向电压不低于时才能发光，加反向电压不发光，不计线圈直流电阻。求： （1）线圈中产生的感应电动势瞬时值表达式； （2）10min内，发光二极管的发光时间。 【答案】（1）2cos100t（V） （2）100s 【解析】 【小问1详解】 线圈中产生的感应电动势的最大值 代入数据解得 线圈转动的周期 解得 因为 从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 【小问2详解】 当二极管两端的电压为时，有 解得， 在一个周期内二极管发光的时间 所以Δt=10min=600s内，发光二极管的发光时间 14. 如图所示，真空中有两块足够大的荧光屏P1、P2水平正对放置，间距为d，两荧光屏之间有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在紧贴荧光屏P2的A点有一粒子源，某一时刻向荧光屏P2上方纸面内的各个方向同时以相同的速率各发射一个粒子（图中只画出其中的几个方向），粒子的质量为m，带电荷量为−q，粒子的速率为。若粒子打到荧光屏上立即被吸收并发出荧光，不计粒子间的相互作用力和重力。 （1）求平行于P2向左发射的粒子在磁场中的运动时间； （2）求荧光屏P1、P2之间有粒子经过的区域的面积； 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设粒子运动轨迹的半径为R，则有 解得R=2d 平行于P2向左发射粒子在磁场中的运动轨迹如图1所示 设圆心角为α，则有 解得 粒子的运动周期为 粒子的运动时间为 【小问2详解】 粒子的轨迹恰好和Р1相切时，初速度的方向和P2成角θ轨迹如图 则有 即为 所以有粒子经过的区域的最大面积为 联立解得 15. 如图所示，有一对与水平面夹角为θ=53°的足够长平行倾斜粗糙导轨ab、cd，两导轨间距L=1m，顶端bc间连一电阻R，R=0.5Ω，在导轨与电阻构成的回路中有垂直轨道平面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小=1T。在导轨上横放一质量m=1kg，电阻r=0.5Ω、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨间动摩擦因素μ=0.5，又在导轨ab、cd的顶端通过导线连接一面积为S=m2，总电阻也为r、匝数N=100的带铁芯线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向，且均匀增加的磁场B（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态。不计导轨电阻，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s2。求 （1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少； （2）导体棒从静止释放到稳定运行的这段时间内，流过电阻R的电荷量q=6C，那么导体棒下滑的距离及R上产生的焦耳热是多少； （3）现闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小取值范围是多少？ 【答案】（1）5m/s （2）6m，8.75J （3）竖直向下， 【解析】 【小问1详解】 设最大速度为，当导体棒速度达到最大值时，有； 电流 解得=5m/s 【小问2详解】 设导体棒下滑的距离为x，整个电路产生的焦耳热为，根据，，； 可得 解得 x=6m 导体棒从释放到稳定运行的过程中，根据能量守恒可得 解得=17.5J 则R上产生的焦耳热为 【小问3详解】 设线圈中产生的感应电动势为，流过导体棒的电流为I′；对导体棒进行受力分析，导体棒静止，导体棒中通过的电流方向由e到f，当线圈产生得电动势较大时，导体棒有上滑的趋势，则摩擦力沿斜面向下； 有 解得I1=11A 此时，电路中的总电流为， 电动势为 解得=33T/s 当线圈产生得电动势较小时，导体棒有下滑的趋势，则摩擦力沿斜面向上； 有 解得I2=5A 此时，电路中的总电流为， 解得=15T/s 综上可得33T/s≥≥15T/s，由楞次定律可得，线圈中的磁场方向竖直向下。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$