精品解析：广东省汕头市黄图盛中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题

2024-2025学年度第二学期期中考试 高二 物理 一、单项选择题。本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对得4分，选错得0分。 1. 执勤交警通常使用酒精浓度测试仪，其工作原理如图，电源的电动势为E，内阻为r，酒精传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（　　） A. 酒精传感器把电信号转化为非电信号 B. 电压表示数变小，电流表的示数变大 C. 电压表的示数变大，电流表的示数变小 D. 若酒精气体浓度越大，电源的输出功率一定越大 2. 如图所示，轻弹簧竖直放在水平地面处于原长状态，质量为m 的物体在弹簧的上端静止释放后在竖直方向上做振幅为A 的简谐运动，弹簧始终在弹性限度内，则物体在振动过程中（　　） A. 弹簧的弹性势能和物体动能总和不变 B. 弹簧的最大弹性势能等于mgA C. 物体在最低点时所受弹簧的弹力大小为mg D. 物体在最低点时的加速度大小应为g 3. 如图所示，在一理想变压器的副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一正弦交变电压，下列说法正确的是（　　） A. 保持Q位置不变，将P向上滑动，变压器的输出电压变小 B. 保持Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变小 C. 保持P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变小 D. 保持P位置不变，将Q向上滑动，变压器输出功率变小 4. 红袋鼠拥有强大跳跃能力，一只55kg的红袋鼠可以单次跳跃8m的距离，跳跃高度可以达到2m。若跳跃过程中不计一切阻力，，则（ ） A. 红袋鼠在跳跃过程中重力做负功 B. 重力对红袋鼠做的功大于红袋鼠重力势能的变化量 C. 红袋鼠跳跃到最高点时动能为零 D. 红袋鼠在单次跳跃中所消耗的能量为2200J 5. 如图所示为理想LC振荡回路，某时刻电容器极板带电情况和线圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（　　） A. 此时电容器正在充电 B. 此时线圈中的磁场能在减少 C. 若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大 D. 若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大 6. 如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，则磁铁（　　） A. 从B到C的过程，圆环中产生逆时针方向的电流（从上往下看） B. 从A到D过程中，圆环对桌面压力小于圆环重力 C. 从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相同 D. A、E两点所处高度相等 7. 如图所示，M、N为两个等量同种点电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（　　） A. 点电荷在P点受力方向沿连线向上 B. 点电荷运动到O点时速度最大 C. O点电场强度和电势都为0 D. 点电荷在从P到O的过程中，加速度一定越来越小 二、多项选择题。本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，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。 8. 一名消防队员在演习训练中，沿着竖直固定钢管往下滑。如图所示的图像记录了他两次从同一位置下滑的运动情况。关于这两次下滑，下列说法正确的是（　　） A. 过程中，消防员两次下滑的加速度相同 B. 过程中，消防员克服摩擦力做功相等 C. 过程中，消防员第一次下滑高度大于第二次 D. 过程中，消防员两次下滑的平均速度相同 9. 如图甲所示为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为这列波上P点的振动图象，则下列说法正确的是 A. 该横波向右传播，波速为0.4m/s B. t=2s时，Q点的振动方向为y轴负方向 C. 从t=2s到t=4s内，P质点沿x轴向右平移2.0m D. 从t=2s到t=4s内，Q质点通过的路程为10cm 10. 如图所示，两根间距为的无限长光滑金属导轨，电阻不计，其左端连接一阻值为10Ω的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界虚线均为正弦曲线的一部分，一根接入电路中的电阻为10Ω的光滑导体棒，在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动（接触电阻不计），交流电压表和交流电流表均为理想电表，则（　　） A. 回路中产生的是正弦式交变电流 B. 电压表的示数是2V C. 导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数为零 D. 导体棒上消耗的热功率为0.1W 三、非选择题，本题共5小题，共54分，根据要求作答。 11. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中 （1）测得摆线长，小球直径D，小球完成n次全振动的时间t，则实验测得的重力加速度的表达式g＝________；（用直接测量的量表示，否则不得分） （2）实验中如果重力加速度的测量值偏大，其可能的原因是________。 A.把摆线的长度当成了摆长 B.摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线变长 C.测量周期时，误将摆球(n-1)次全振动的时间t记成了n次全振动的时间 D.摆球的质量过大 （3）为了减少实验误差，可采用图像法处理数据，通过多次改变摆长，测得多组摆长L和对应的周期T，并作出T2-L图像，如图所示。若图线的斜率为k，则用k表示重力加速度的测量值g=______。 12. 用以下器材测量待测电阻Rx的阻值： A．待测电阻Rx，阻值约为200Ω左右 B．电源E，电动势约为3.0V，内阻可忽略不计 C．电流表A1，量程为0～10mA，内电阻r1=20Ω D．电流表A2，量程为0～20mA，内电阻r2约为8Ω E．定值电阻R0，阻值R0=80Ω F．滑动变阻器R1，最大阻值为10Ω G．滑动变阻器R2，最大阻值为200Ω H．单刀单掷开关S，导线若干 （1）为了测量电阻，你认为应选择图中的___________图作为实验电路（填“甲”、“乙”或“丙”）。 （2）滑动变阻器应该选___________（填“R1”或“R2”）；在闭合开关前，滑动变阻器滑片P应置于___________（填“a”或“b”）端。 （3）调节滑动变阻器，直到___________（填“A1”或“A2”）先到达满偏，此时另一个电表的示数刚好达到满偏，由此可确定待测电阻为___________Ω（保留三位有效数字）。 13. 如图所示，倾角θ=37°、斜面长为1m的斜面体放在水平面上。将一质量为2kg的小物块从斜面顶部由静止释放，1s后到达底端，斜面体始终保持静止。重力加速度g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8.求： （1）小物块沿斜面下滑的加速度 （2）小物块与斜面之间的动摩擦因数 （3）小物块运动过程中，水平面对斜面体的摩擦力大小和方向 14. 如图所示的正方形盒子开有a、b、c三个微孔，盒内有垂直纸面向里的匀强磁场。一束速率不同的带电粒子（质量、电量均相同，不计重力）从a孔沿垂直磁感线方向射入盒中，发现从c孔和b孔有粒子射出，试分析下列问题： （1）判断粒子电性； （2）从b孔和c孔射出的粒子速率之比v1：v2； （3）它们在盒内运动时间之比为t1：t2。 15. 如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。 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 物理 一、单项选择题。本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对得4分，选错得0分。 1. 执勤交警通常使用酒精浓度测试仪，其工作原理如图，电源的电动势为E，内阻为r，酒精传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（　　） A. 酒精传感器把电信号转化为非电信号 B. 电压表的示数变小，电流表的示数变大 C. 电压表的示数变大，电流表的示数变小 D. 若酒精气体浓度越大，电源的输出功率一定越大 【答案】B 【解析】 【详解】A．传感器的作用是将非电信号转变为电信号，酒精浓度传感器的作用是检测酒精浓度并转化为电信号，故A错误； BC．由于该电路属于串联电路，当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,传感器电阻减小,由欧姆定律有 可知电路中电流增大，内电阻及定值电阻上的电压增大，则传感器电阻上的电压减小，所以电压表示数减小，但是当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，不会使得酒精传感器电阻R的电阻值变大，即总电流不会变小，所以电压表示数也不会变大，故B正确，C错误； D．若酒精气体浓度越大，酒精传感器电阻R的电阻值减小，由于外电阻与内阻大小相等时电源的输出功率最大，若酒精传感器电阻R的电阻值与定值电阻之和小于电源内阻，则随着酒精气体浓度越大，电源的输出功率反而变小，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，轻弹簧竖直放在水平地面处于原长状态，质量为m 的物体在弹簧的上端静止释放后在竖直方向上做振幅为A 的简谐运动，弹簧始终在弹性限度内，则物体在振动过程中（　　） A. 弹簧的弹性势能和物体动能总和不变 B. 弹簧的最大弹性势能等于mgA C. 物体在最低点时所受弹簧的弹力大小为mg D. 物体在最低点时的加速度大小应为g 【答案】D 【解析】 【详解】A．由能量守恒知，弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变，故A错误； B．从最高点到最低点，动能变化为0，重力势能减小 则弹性势能增加，而初位置弹性势能为0，则在最低点弹性势能最大，大小为，故B错误； CD．当物体在最高点时，弹簧正好为原长，物体只受重力，加速度为g，方向竖直向下；根据简谐运动的对称性可知，物体在最低点时的加速度大小也为g，方向竖直向上，根据牛顿第二定律则有 其中 解得，故C错误，D正确。 故选D。 3. 如图所示，在一理想变压器的副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一正弦交变电压，下列说法正确的是（　　） A. 保持Q位置不变，将P向上滑动，变压器的输出电压变小 B. 保持Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变小 C. 保持P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变小 D. 保持P位置不变，将Q向上滑动，变压器输出功率变小 【答案】B 【解析】 【详解】A．保持Q位置不变，将P向上滑动，则滑动变阻器连入电路电阻增大，因为原副线圈的匝数一定，输入电压一定，根据 所以输出电压不变，故A错误； B．副线圈两端的电压一定，总电阻增大，则副线圈电流减小，根据 可得原线圈中的电流减小，故B正确； C．保持P位置不变，将Q向上滑动，副线圈中的匝数变大，则原副线圈匝数之比减小，又因为原线圈两端电压有效值不变，所以副线圈两端的电压增大，所以副线圈中的电流增大，又因为 所以原线圈中的电流增大，故C错误； D．理想变压器的输出功率等于输入功率，原线圈两端电压不变，电流增大，根据公式可得，变压器的输出功率增大，故D错误。 故选B。 4. 红袋鼠拥有强大跳跃能力，一只55kg的红袋鼠可以单次跳跃8m的距离，跳跃高度可以达到2m。若跳跃过程中不计一切阻力，，则（ ） A. 红袋鼠在跳跃过程中重力做负功 B. 重力对红袋鼠做的功大于红袋鼠重力势能的变化量 C. 红袋鼠跳跃到最高点时动能为零 D. 红袋鼠在单次跳跃中所消耗的能量为2200J 【答案】D 【解析】 【详解】A．红袋鼠在跳跃过程中重力先做负功，后做正功，选项A错误； B．重力对红袋鼠做的功等于红袋鼠重力势能的变化量，选项B错误； C．红袋鼠跳跃到最高点时，有水平速度，则动能不为零，选项C错误； D．红袋鼠在单次跳跃中所需的时间 刚挑起时的水平速度 所消耗的能量为 选项D正确。 故选D。 5. 如图所示为理想LC振荡回路，某时刻电容器极板带电情况和线圈中的磁场方向如图，下列哪些说法是正确的（　　） A. 此时电容器正在充电 B. 此时线圈中的磁场能在减少 C. 若在线圈中插入铁芯，振荡电流的频率增大 D. 若增大电容器极板间距，振荡电流的频率增大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据安培定则可知，线圈中的电流方向为逆时针方向（俯视），电容器处于放电状态，电场能减小，磁场能增大，故AB错误； C．根据可知，若在线圈中插入铁芯，电感增大，振荡电流的频率减小，故C错误； D．若增大电容器极板间距，根据可知，电容器的电容减小，结合可知，振荡电流的频率增大，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，则磁铁（　　） A. 从B到C的过程，圆环中产生逆时针方向的电流（从上往下看） B. 从A到D的过程中，圆环对桌面压力小于圆环重力 C. 从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相同 D. A、E两点所处高度相等 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．磁铁S极一端靠近圆环，磁感线从下往上穿过圆环，B到C过程磁铁越来越靠近圆环导致磁通量增加。为了阻碍这一变化，圆环产生竖直向下的磁场，右手拇指朝下四指方向为电流方向，从上往下看是顺时针，故A错误； B．磁铁从A摆到D的过程中，圆环中产生的感应电流有使圆环远离阻碍磁通量增大的趋势，故给桌面的压力大于圆环受到的重力，故B错误； C．A到D过程圆环为了阻碍磁通量增加而受到的安培力驱使圆环远离磁铁，有向左的运动趋势，D到E过程，圆环为了阻碍磁通量减小而有向左的运动趋势，两个过程的运动趋势相同，则圆环受到的摩擦力相同，故C正确； D．磁铁运动过程使圆环产生了感应电流而发热，损失了部分重力势能，故A到D到E过程圆环不能回到与A相同高度的E点，故AE两点重力势能不相等，故D错误； 故选C。 7. 如图所示，M、N为两个等量同种点电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（　　） A. 点电荷在P点受力方向沿连线向上 B. 点电荷运动到O点时速度最大 C. O点电场强度和电势都为0 D. 点电荷在从P到O的过程中，加速度一定越来越小 【答案】B 【解析】 【详解】等量同种电荷连线的中垂线上各点的场强方向如图所示： A．由图可知，负点电荷在P点受力方向沿连线向下，故A错误； B．负点电荷沿中垂线先做加速运动，过O点后做减速运动，因此点电荷在O点的速度最大，故B正确； C．由场强的矢量叠加可知，O点的场强为零，但电势是否为零要看电势参考点的选取，一般以无穷远点电势为零，则O点电势大于零，故C错误； D．P到O的场强有可能一直在减小，也有可能先增大再减小，故点电荷在从P到O的过程中，加速度可能越来越小，也可能先增大再减小，故D错误。 故选B。 二、多项选择题。本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，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。 8. 一名消防队员在演习训练中，沿着竖直固定钢管往下滑。如图所示的图像记录了他两次从同一位置下滑的运动情况。关于这两次下滑，下列说法正确的是（　　） A. 过程中，消防员两次下滑的加速度相同 B. 过程中，消防员克服摩擦力做功相等 C. 过程中，消防员第一次下滑的高度大于第二次 D. 过程中，消防员两次下滑的平均速度相同 【答案】CD 【解析】 【详解】A．v-t图像的斜率的表示加速度，所以时间内第一次下滑的加速度大于第二次下滑的加速度，故A错误； B．根据图形的对称性可知，两图线的其中一个交点的横坐标为1.5T，两次下滑在此时的速度相同，0~1.5T过程中，设消防员两次下滑的高度分别为h1、h2，克服摩擦力做功分别为W1、W2，v-t图像与坐标轴所围面积表示位移，可知0~1.5T过程中，消防员第一次下滑的高度比第二次下滑的高度大，即 h1＞h2 根据动能定理可知 因为h1＞h2，所以，故B错误； C．过程中，由v-t图像与坐标轴所围面积可知，消防员第一次下滑的高度大于第二次下滑的高度，故C正确； D．0~3T过程中，消防员两次下滑的高度相同，所用时间相同，所以平均速度相同，故D正确。 故选CD。 9. 如图甲所示为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为这列波上P点的振动图象，则下列说法正确的是 A. 该横波向右传播，波速为0.4m/s B. t=2s时，Q点的振动方向为y轴负方向 C. 从t=2s到t=4s内，P质点沿x轴向右平移2.0m D. 从t=2s到t=4s内，Q质点通过的路程为10cm 【答案】AD 【解析】 【详解】A、在时，P点正通过平衡位置向下振动，根据走坡法可知波向右传播，由甲图知波长为，由乙图知周期，则波速为，A正确； B、质点Q与质点P相差半个波长，故振动方向相反，由乙图可知在时质点P沿y轴负方向运动，则质点Q沿y轴正方向运动，B错误； C、质点不会随波向前运动，只在平衡位置上下振动，C错误； D、由甲图可知振幅A=5cm，从到内，Q质点通过的路程为，D正确． 10. 如图所示，两根间距为的无限长光滑金属导轨，电阻不计，其左端连接一阻值为10Ω的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界虚线均为正弦曲线的一部分，一根接入电路中的电阻为10Ω的光滑导体棒，在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动（接触电阻不计），交流电压表和交流电流表均为理想电表，则（　　） A. 回路中产生的是正弦式交变电流 B. 电压表的示数是2V C. 导体棒运动到图示虚线位置时，电流表示数为零 D. 导体棒上消耗的热功率为0.1W 【答案】AD 【解析】 【详解】A．当导体棒切割磁感线时，产生感应电动势为 由于导体棒切割磁感线的长度L按正弦规律变化，且当磁场反向时，感应电流反向，故回路中产生的是正弦式交变电流，故A正确； B．感应电动势的最大值为 则电动势有效值为 电压表的示数为定值电阻的两端电压，则有，故B错误； C．导体棒运动到图示虚线位置时，感应电动势为0，但电流表的示数等于电流有效值，故电流表示数不为零，故C错误； D．电路中的电流有效值为 则导体棒上消耗的热功率为，故D正确。 故选AD。 三、非选择题，本题共5小题，共54分，根据要求作答。 11. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中 （1）测得摆线长，小球直径D，小球完成n次全振动的时间t，则实验测得的重力加速度的表达式g＝________；（用直接测量的量表示，否则不得分） （2）实验中如果重力加速度的测量值偏大，其可能的原因是________。 A.把摆线的长度当成了摆长 B.摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线变长 C.测量周期时，误将摆球(n-1)次全振动的时间t记成了n次全振动的时间 D.摆球的质量过大 （3）为了减少实验误差，可采用图像法处理数据，通过多次改变摆长，测得多组摆长L和对应的周期T，并作出T2-L图像，如图所示。若图线的斜率为k，则用k表示重力加速度的测量值g=______。 【答案】 ①. ②. C ③. 【解析】 【详解】（1）[1]单摆的周期公式为 其中 ， 联立解得 （2）[2]A．从上一步的表达式可知，把摆线的长度当成了摆长，则测得的重力加速度值偏小，A错误； B．摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线变长，则周期变大，g的测量值偏小，B错误； C．测量周期时，误将摆球(n-1)次全振动的时间t记成了n次全振动的时间，导致周期的测量值偏小，重力加速度的测量值偏大，C正确； D．重力加速度与小球的质量、摆的振幅都无关，D错误。 故选C。 （3）[3]根据单摆周期公式可得 可知 解得 12. 用以下器材测量待测电阻Rx的阻值： A．待测电阻Rx，阻值约为200Ω左右 B．电源E，电动势约3.0V，内阻可忽略不计 C．电流表A1，量程为0～10mA，内电阻r1=20Ω D．电流表A2，量程为0～20mA，内电阻r2约为8Ω E．定值电阻R0，阻值R0=80Ω F．滑动变阻器R1，最大阻值为10Ω G．滑动变阻器R2，最大阻值为200Ω H．单刀单掷开关S，导线若干 （1）为了测量电阻，你认为应选择图中的___________图作为实验电路（填“甲”、“乙”或“丙”）。 （2）滑动变阻器应该选___________（填“R1”或“R2”）；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于___________（填“a”或“b”）端。 （3）调节滑动变阻器，直到___________（填“A1”或“A2”）先到达满偏，此时另一个电表的示数刚好达到满偏，由此可确定待测电阻为___________Ω（保留三位有效数字）。 【答案】 ①. 乙 ②. R1 ③. b ④. A1 ⑤. 167 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]为了避免电流表A2的内阻对实验结果的影响，应选用图乙电路。 (2)[2]滑动变阻器采用的是分压法，所以滑动变阻器的电阻较小测量比较方便。 [3] 在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于b端，这样电路中的电阻最大，最安全。 (3)[4]因为定值电阻及电流表A1的内阻之和较小，当A2满偏时，电流表A1已超过量程，所以应让A1先达到满偏。 [5]根据并联电路电流的分配规律有 解得 13. 如图所示，倾角θ=37°、斜面长为1m的斜面体放在水平面上。将一质量为2kg的小物块从斜面顶部由静止释放，1s后到达底端，斜面体始终保持静止。重力加速度g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8.求： （1）小物块沿斜面下滑的加速度 （2）小物块与斜面之间动摩擦因数 （3）小物块运动过程中，水平面对斜面体的摩擦力大小和方向 【答案】（1） （2） （3）3.2N 【解析】 【小问1详解】 由运动学公式s=at2 得 【小问2详解】 由牛顿第二定律 mgsin θ-μmgcos θ=ma 得μ=0.5 【小问3详解】 对斜面受到物块向下的摩擦力μmgcosθ和垂直斜面向下的压力mgcosθ，因为沿水平方向的分量mgcos θsin θ>μmgcos2θ 所以水平面对斜面体摩擦力向左，大小Ff=mgcos θsin θ-μmgcos2θ=3.2 N 14. 如图所示的正方形盒子开有a、b、c三个微孔，盒内有垂直纸面向里的匀强磁场。一束速率不同的带电粒子（质量、电量均相同，不计重力）从a孔沿垂直磁感线方向射入盒中，发现从c孔和b孔有粒子射出，试分析下列问题： （1）判断粒子的电性； （2）从b孔和c孔射出的粒子速率之比v1：v2； （3）它们在盒内运动时间之比为t1：t2。 【答案】（1）负电；（2）1：2；（3）2：1 【解析】 【详解】（1）依题意可得粒子的运动轨迹，如图所示 结合运动轨迹，根据左手定则可知粒子带负电。 （2）由得 又由运动轨迹知 r1=2r2 则有 v1：v2=1：2 （3）由得 可知周期与速率无关，运行时间为 t= 可得 ， 解得 t1：t2=2：1 15. 如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数； (2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率； (3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。 【答案】（1）0.25；（2）8m/s；（3）2.95J 【解析】 【详解】（1）由图2可知，金属棒在0-1s内做初速度为0的匀加速直线运动，1s后做加速度减小的加速运动，可知金属棒第1s末进入磁场。 在0-1s过程中，由图2可知，金属棒的加速度 ① 在这个过程中，沿斜面只有重力的分力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有 ② 由①②式解得，金属棒与导轨间的动摩擦因数 ③ （2）金属棒在磁场中能够达到的最大速率时，金属棒处于平衡状态，设金属棒的最大速度为 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为 ④ 根据闭合回路欧姆定律有 ⑤ 根据安培力公式有 ⑥ 根据平衡条件有 ⑦ 由③④⑤⑥⑦式解得 ⑧ （3）根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，可得金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为 ⑨ 解得，金属棒在磁场下滑的位移 ⑩ 由动能定理有 ⑪ 此过程中电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功 ⑫ 由⑩⑪⑫式解得，此过程中电阻产生的焦耳热 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$