精品解析：江西省上饶市2024-2025学年高二下学期期末教学质量检测物理试卷

上饶市2024-2025学年下学期期末教学质量检测 高二物理试卷 考试时间：75分钟 总分：100分 一、选择题：本题共10小题，共46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，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 如图所示是电视显像管工作原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力。没有偏转磁场时，电子束打在荧光屏的中心点，若调节偏转线圈中的电流，使电子束打到荧光屏上的点，下列说法正确的是（　　） A. 偏转磁场的方向水平向左 B. 偏转磁场的方向水平向右 C. 偏转磁场的方向垂直纸面向外 D. 偏转磁场的方向垂直纸面向里 2. 下列有关热现象说法正确的是（　　） A. 单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B. 一定质量的0℃的冰熔化成0℃的水，内能不变 C. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力 D. 在“太空授课”中处于完全失重状态的水滴呈球形，是液体表面张力引起的 3. 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 该交变电流的周期是 B. 该交变电动势有效值是 C. 时刻，线圈恰好与中性面重合 D. 时刻，穿过线圈的磁通量最大 4. 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈，小灯泡A，开关S和干电池组，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有延时熄灭现象。经多次重复，仍未出现小灯泡闪亮现象，为了观察到明显的“闪亮”现象。下列措施中可行的是（　　） A. 减小线圈电阻 B. 增大线圈电阻 C. 减小线圈自感系数 D. 增大线圈自感系数 5. 如图所示，宽为的光滑导轨与水平面成角，质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上，电源电动势为，内阻为，金属杆电阻为，轨道电阻不计，金属杆与导轨垂直且接触良好。空间存在着竖直向上的匀强磁场（图中未画出），当电阻箱的电阻调为时，金属杆恰好能静止。重力加速度大小，，，则磁感应强度的大小（　　） A. B. C. D. 6. 如图为电能输送示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为，其输入电压且始终不变，输电线的总电阻为，降压变压器原、副线圈匝数比为，其副线圈接一火警报警系统，其中为定值电阻，为热敏电阻，当温度升高时，阻值变小。电压表可显示加在报警器上的电压（报警器未画出）。未发生火情时，升压变压器的输入功率为。下列说法中正确的是（　　） A. 未发生火情时，降压变压器副线圈输出的电压为 B. 未发生火情时，输电线上损耗功率为 C. 当所在处发生火情时，电压表的示数变小 D. 当所在处发生火情时，输电线路损失功率变小 7. 如图所示，平行线、间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，、间的距离为。在上的点有一粒子源，可以沿垂直于磁场的各个方向射入质量为、电荷量大小为的带正电的粒子，且这些粒子的速度大小相等。这些粒子经磁场偏转后，从边界线射出的最低点为点。已知是上的一点，垂直于，、间的距离为，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用。则下列说法正确的是（　　） A. 粒子在磁场中运动的速度大小为 B. 粒子从边射出的区域长为 C. 从边射出的所有粒子中通过磁场最短的时间为 D. 斜向上与夹角为方向射入的粒子恰好从点射出 8. 2025年4月，我国自主研发的歼—10C等战机亮相于埃及，参加中埃“文明之鹰—2025”空军联合训练，歼—10C战机装备的机载有源相控阵雷达（AESA）发射的电磁波频率为，，属于微波，最大探测距离，光速。则关于机载雷达发射的电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 该电磁波的传播速度小于光的传播速度 B. 该电磁波的波长为 C. 该电磁波的波长比可见光长 D. 该电磁波的频率比可见光高 9. 以下是关于电磁技术应用的几幅图片，下列说法正确的是（　　） A. 图甲是测量储罐中不导电液体高度的装置，当储罐中液面高度升高时，LC回路中振荡电流频率将减小 B. 图乙是一种电感式微小位移传感器，铁芯2是敏感元件，线圈3是转换元件 C. 图丙中，粒子能够沿直线匀速通过极板条件是（为磁感应强度，为电场强度），且粒子必须带正电 D. 图丁中，若载流子带负电，稳定时C板电势高 10. 如图所示，、、、四条光滑的足够长的金属导轨平行放置，导轨间距分别为和，两组导轨间由导线相连，装置置于水平面内。导轨间存在竖直向下的、磁感应强度为的匀强磁场，两根质量分别为与、接入电路电阻均为的导体棒、分别垂直于导轨放置，且均处于静止状态，其余部分电阻不计。时使导体棒获得瞬时速度向右运动，两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，且达到稳定运动时导体棒未到两组导轨连接处。则下列说法正确的是（　　） A. 时，导体棒的加速度大小为 B. 达到稳定运动时，棒的速度为 C. 从时至达到稳定运动的过程中，回路产生的内能为 D. 从时至达到稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为 二、非选择题：本题共5小题，共54分 11. 某同学利用可拆式变压器探究原、副线圈电压与匝数的关系，现有可拆式变压器（如图甲、乙所示）、交流电压表、学生电源（含交流输出挡）、导线若干。 （1）首先，将学生电源的交流输出端与原线圈A相连，把交流电压表接在副线圈B两端。实验中使用的交流电压表测量的是交变电流的______（填“瞬时值”或“有效值”）； （2）该同学通过实验得到如下表所示的实验数据，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压； 实验序号 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圈电压 副线圈电压 1 800 400 8 3.78 2 800 100 8 0.95 3 200 100 8 3.82 4 1400 100 8 0.53 （3）通过以上实验数据可知，原、副线圈两端电压之比______原、副线圈匝数之比（选填“大于”“小于”或“等于”）； （4）造成这一现象的原因可能是：______（写出一条即可）； （5）忽略一切误差影响，理想变压器原、副线圈的电压与匝数关系为______。 12. 某同学在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时。 （1）该同学认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是______。 A. 等效替代法 B. 类比法 C. 理想模型法 D. 控制变量法 （2）实验主要步骤如下： ①向的油酸中加酒精，直至总量达到； ②用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，测得其体积恰好是； ③往浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；用注射器将配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定； ④将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上； ⑤将画有油膜形状玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。坐标纸中的油膜如图所示，轮廓范围内小方格的个数为60格，小方格的边长为。油酸分子的直径______m（结果保留一位有效数字）。若在实验过程中计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，会导致算出的油酸分子直径比实际______（填“偏大”或“偏小”）。 （3）另一组同学把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，呈现出如图甲所示的“锯齿”边沿图样，出现该图样的可能原因是______。 A. 浅盘中装的水量过多 B. 痱子粉撒得太多，且厚度不均匀 13. 某实验小组探究一封闭汽缸内理想气体的状态变化特性。实验开始时，气体处于状态A时的压强为，使其在恒压条件下从状态A变化到状态B，得到体积与温度的变化关系如图所示。 （1）求气体在状态B时温度； （2）若从状态A到状态B过程中气体吸收热量，求此过程中气体内能的变化量。 14. 在先进芯片制造的离子注入工艺中，工程师利用电磁场控制带电粒子运动轨迹，以实现精准掺杂。如图所示，在平面直角坐标系内，轴左侧存在沿轴正方向的匀强电场，电场强度大小为；轴右侧区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为、电荷量为的正离子，在时刻从处由静止释放，不计离子重力及空气阻力。求： （1）离子进入磁场时的速度大小； （2）离子在磁场中做圆周运动的半径； （3）离子第五次从左向右经过轴的时刻。（π取3.14） 15. 如图所示，倾角的粗糙斜面固定在水平面上，斜面上存在一宽度为、方向垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为。质量为、电阻为、边长为的正方形线框通过轻质细线绕过光滑定滑轮与质量的重物相连，线框与斜面间的动摩擦因数。初始时，线框上边与磁场下边界有一定距离，重物离地面足够高，细线处于绷直状态，将系统由静止释放，线框恰好能匀速进入磁场。已知，，重力加速度。 （1）求线框匀速运动时所受安培力的大小； （2）求初始时刻线框上边与磁场下边界的距离； （3）若线框出磁场的时间为，求线框通过整个磁场过程中产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 上饶市2024-2025学年下学期期末教学质量检测 高二物理试卷 考试时间：75分钟 总分：100分 一、选择题：本题共10小题，共46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，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 如图所示是电视显像管工作原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力。没有偏转磁场时，电子束打在荧光屏的中心点，若调节偏转线圈中的电流，使电子束打到荧光屏上的点，下列说法正确的是（　　） A. 偏转磁场的方向水平向左 B. 偏转磁场的方向水平向右 C. 偏转磁场的方向垂直纸面向外 D. 偏转磁场的方向垂直纸面向里 【答案】C 【解析】 【详解】欲使电子束打到荧光屏上的A点，则洛伦兹力方向向上，根据左手定则可知，偏转磁场的方向垂直纸面向外。 故选C。 2. 下列有关热现象说法正确的是（　　） A. 单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B. 一定质量的0℃的冰熔化成0℃的水，内能不变 C. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力 D. 在“太空授课”中处于完全失重状态的水滴呈球形，是液体表面张力引起的 【答案】D 【解析】 【详解】A．单晶体和多晶体均有固定的熔点，非晶体没有固定熔点，故A错误； B．0℃的冰熔化为0℃的水需要吸热，温度不变时分子动能相同，但分子势能增加，因此内能增大，故B错误； C．气体散开是分子热运动的结果，而非分子间斥力（气体分子间距大，分子力可忽略），故C错误； D．在完全失重状态下，液体表面张力使水滴收缩成球形（表面积最小），故D正确。 故选D。 3. 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 该交变电流的周期是 B. 该交变电动势有效值是 C. 时刻，线圈恰好与中性面重合 D. 时刻，穿过线圈的磁通量最大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题图可知该交变电流周期为，A错误； B．该交变电动势有效值为，B错误； C．时，电动势最大，穿过线圈的磁通量为零，线圈恰好与中性面垂直，C错误； D．时，电动势为零，线圈恰好与中性面重合，穿过线圈平面的磁通量最大，D正确。 故选D。 4. 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯线圈，小灯泡A，开关S和干电池组，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有延时熄灭现象。经多次重复，仍未出现小灯泡闪亮现象，为了观察到明显的“闪亮”现象。下列措施中可行的是（　　） A. 减小线圈电阻 B. 增大线圈电阻 C. 减小线圈自感系数 D. 增大线圈自感系数 【答案】A 【解析】 【详解】AB．断开开关时，灯泡能否发生闪亮，取决于灯泡的电流有没有增大，增大线圈电阻，稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象，若减小线圈电阻，稳定时流过线圈的电流大于流过灯泡的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从大于灯泡电流的电流逐渐减小，灯泡发生闪亮现象，选项A正确，B错误； CD．线圈的自感系数较大（或较小），产生的自感电动势较大（或较小），但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小，选项CD错误。 故选A。 5. 如图所示，宽为的光滑导轨与水平面成角，质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上，电源电动势为，内阻为，金属杆电阻为，轨道电阻不计，金属杆与导轨垂直且接触良好。空间存在着竖直向上的匀强磁场（图中未画出），当电阻箱的电阻调为时，金属杆恰好能静止。重力加速度大小，，，则磁感应强度的大小（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由安培力公式和平衡条件可得 由闭合电路欧姆定律得 解得 故选B。 6. 如图为电能输送示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为，其输入电压且始终不变，输电线的总电阻为，降压变压器原、副线圈匝数比为，其副线圈接一火警报警系统，其中为定值电阻，为热敏电阻，当温度升高时，阻值变小。电压表可显示加在报警器上的电压（报警器未画出）。未发生火情时，升压变压器的输入功率为。下列说法中正确的是（　　） A. 未发生火情时，降压变压器副线圈输出的电压为 B. 未发生火情时，输电线上损耗的功率为 C. 当所在处发生火情时，电压表的示数变小 D. 当所在处发生火情时，输电线路损失功率变小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．未发生火情时，由乙图可知，升压变压器的输入电压有效值为 由变压器电压与匝数关系可得 解得升压变压器的输出电压为 又 解得输电线上的电流为 输电线上的电压损失和功率损失分别为， 降压变压器输入电压为 又 代入数据解得，降压变压器的输出电压为，故AB错误； CD．当R2所在处发生火情时，由于温度升高，阻值减小，R1、R2所在回路电流增大，由欧姆定律可知，R1两端电压增大，输入端电压U1不变，根据 因此U2的电压也不变，而 可知线路损耗电压变大，根据可知输电线路损失功率变大； 线路损耗电压变大，，因此U3变小，则由 可知U4电压变小，R1电压变大，因此R2两端电压减小，故电压表V的示数变小，故C正确，D错误。 故选C。 7. 如图所示，平行线、间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，、间的距离为。在上的点有一粒子源，可以沿垂直于磁场的各个方向射入质量为、电荷量大小为的带正电的粒子，且这些粒子的速度大小相等。这些粒子经磁场偏转后，从边界线射出的最低点为点。已知是上的一点，垂直于，、间的距离为，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用。则下列说法正确的是（　　） A. 粒子在磁场中运动的速度大小为 B. 粒子从边射出的区域长为 C. 从边射出的所有粒子中通过磁场最短的时间为 D. 斜向上与夹角为方向射入的粒子恰好从点射出 【答案】B 【解析】 【详解】AD．如图所示 根据几何关系可得 解得 由洛伦兹力提供向心力得 解得粒子在磁场中运动的速度大小为 根据几何关系可得 可得，即斜向上与夹角为方向射入的粒子恰好从点射出，故AD错误； B．如图所示 由几何关系可知，粒子从边射出的区域长为，故B正确； C．从边射出所有粒子中，从点离开磁场所用时间最短，如图所示 根据几何关系可得 可得 则最短的时间为，故C错误。 故选B。 8. 2025年4月，我国自主研发的歼—10C等战机亮相于埃及，参加中埃“文明之鹰—2025”空军联合训练，歼—10C战机装备的机载有源相控阵雷达（AESA）发射的电磁波频率为，，属于微波，最大探测距离，光速。则关于机载雷达发射的电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 该电磁波的传播速度小于光的传播速度 B. 该电磁波的波长为 C. 该电磁波的波长比可见光长 D. 该电磁波的频率比可见光高 【答案】BC 【解析】 【详解】A．电磁波的传播速度等于光的传播速度，故A错误； B．该电磁波的波长为 故B正确； C．可见光波长范围‌为380—750纳米，故该电磁波的波长比可见光长，故C正确； D．根据可得波长越长频率越小，故该电磁波的频率比可见光低，故D错误。 故选BC。 9. 以下是关于电磁技术应用的几幅图片，下列说法正确的是（　　） A. 图甲是测量储罐中不导电液体高度的装置，当储罐中液面高度升高时，LC回路中振荡电流频率将减小 B. 图乙是一种电感式微小位移传感器，铁芯2是敏感元件，线圈3是转换元件 C. 图丙中，粒子能够沿直线匀速通过极板的条件是（为磁感应强度，为电场强度），且粒子必须带正电 D. 图丁中，若载流子带负电，稳定时C板电势高 【答案】AB 【解析】 【详解】A．图甲中，不导电液体为电介质，储罐中液面高度升高时，介电常数增大，根据 可知，电容器电容C增大，根据 可知，LC回路中振荡电流频率将减小，故A正确； B．图乙中，铁芯2的移动导致线圈3中产生感应电流，则铁芯2是敏感元件，线圈3是转换元件，故B正确； C．由图丙可知，电场方向与磁场方向垂直，带电粒子进入复合场后，受到电场力和洛伦兹力，若二力平衡时，则有 解得 可知不管粒子带正电还是负电都可以匀速直线通过，因此不可以判断出带电粒子的电性，故C错误； D．图丁中若载流子带负电，负离子运动方向与电流方向相反，由左手定则可知，负粒子向C板偏转，因此稳定时C板电势低，故D错误。 故选AB。 10. 如图所示，、、、四条光滑的足够长的金属导轨平行放置，导轨间距分别为和，两组导轨间由导线相连，装置置于水平面内。导轨间存在竖直向下的、磁感应强度为的匀强磁场，两根质量分别为与、接入电路电阻均为的导体棒、分别垂直于导轨放置，且均处于静止状态，其余部分电阻不计。时使导体棒获得瞬时速度向右运动，两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，且达到稳定运动时导体棒未到两组导轨连接处。则下列说法正确的是（　　） A. 时，导体棒的加速度大小为 B. 达到稳定运动时，棒的速度为 C. 从时至达到稳定运动的过程中，回路产生的内能为 D. 从时至达到稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．时刻，导体棒C切割磁感线产生的感应电动势为 回路中电流为 所以棒D运动的加速度为 故A错误； B．达到稳定状态时，回路中 此时C与D的速度满足 在运动中分别对C棒和D棒分析，有 二者加速度相同，所以速度的变化量相同，即 可求得 故B正确； C．整个过程能量守恒， 故C错误； D．对导体棒C列动量定理，有 所以通过的电量 故D正确。 故选BD。 二、非选择题：本题共5小题，共54分 11. 某同学利用可拆式变压器探究原、副线圈电压与匝数的关系，现有可拆式变压器（如图甲、乙所示）、交流电压表、学生电源（含交流输出挡）、导线若干。 （1）首先，将学生电源的交流输出端与原线圈A相连，把交流电压表接在副线圈B两端。实验中使用的交流电压表测量的是交变电流的______（填“瞬时值”或“有效值”）； （2）该同学通过实验得到如下表所示的实验数据，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压； 实验序号 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圈电压 副线圈电压 1 800 400 8 3.78 2 800 100 8 0.95 3 200 100 8 3.82 4 1400 100 8 0.53 （3）通过以上实验数据可知，原、副线圈两端电压之比______原、副线圈匝数之比（选填“大于”“小于”或“等于”）； （4）造成这一现象的原因可能是：______（写出一条即可）； （5）忽略一切误差影响，理想变压器原、副线圈的电压与匝数关系为______。 【答案】 ①. 有效值 ②. 大于 ③. 存在漏磁现象 ④. 【解析】 【详解】（1）[1]实验中使用的交流电压表测量的是交变电流的有效值； （3）[2]通过以上实验数据可知，原、副线圈两端电压之比大于原、副线圈匝数之比； （4）[3]造成这一现象的原因可能是漏磁； （5）[4]忽略一切误差影响，理想变压器原、副线圈的电压与匝数关系为。 12. 某同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时。 （1）该同学认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是______。 A. 等效替代法 B. 类比法 C. 理想模型法 D. 控制变量法 （2）实验主要步骤如下： ①向的油酸中加酒精，直至总量达到； ②用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，测得其体积恰好是； ③往浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；用注射器将配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定； ④将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上； ⑤将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。坐标纸中的油膜如图所示，轮廓范围内小方格的个数为60格，小方格的边长为。油酸分子的直径______m（结果保留一位有效数字）。若在实验过程中计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，会导致算出的油酸分子直径比实际______（填“偏大”或“偏小”）。 （3）另一组同学把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，呈现出如图甲所示的“锯齿”边沿图样，出现该图样的可能原因是______。 A. 浅盘中装的水量过多 B. 痱子粉撒得太多，且厚度不均匀 【答案】（1）C （2） ①. ②. 偏大 （3）B 【解析】 【小问1详解】 该同学认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是理想模型法，故选C； 【小问2详解】 [1]一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为 油膜的面积 油酸分子的直径 [2]若在实验过程中计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测得的油膜面积偏小，根据，会导致算出的油酸分子直径比实际偏大。 【小问3详解】 呈现出如图甲所示的“锯齿”边沿图样，出现该图样的可能原因是痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，故选B。 13. 某实验小组探究一封闭汽缸内理想气体的状态变化特性。实验开始时，气体处于状态A时的压强为，使其在恒压条件下从状态A变化到状态B，得到体积与温度的变化关系如图所示。 （1）求气体在状态B时的温度； （2）若从状态A到状态B过程中气体吸收热量，求此过程中气体内能变化量。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 题意可知，， 由盖—吕萨克定律可知： 解得 【小问2详解】 A到B为等压变化，气体膨胀对外做功 由热力学第一定律可得 解得 14. 在先进芯片制造的离子注入工艺中，工程师利用电磁场控制带电粒子运动轨迹，以实现精准掺杂。如图所示，在平面直角坐标系内，轴左侧存在沿轴正方向的匀强电场，电场强度大小为；轴右侧区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为、电荷量为的正离子，在时刻从处由静止释放，不计离子重力及空气阻力。求： （1）离子进入磁场时的速度大小； （2）离子在磁场中做圆周运动的半径； （3）离子第五次从左向右经过轴的时刻。（π取3.14） 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 正离子在电场中由动能定理可得 解得离子进入磁场时的速度大小为 【小问2详解】 正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得 解得离子在磁场中做圆周运动的半径为 【小问3详解】 正离子在电场中做初速度为0的匀加速直线运动，则有， 解得粒子进入磁场前在电场中做匀加速的时间为 正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为 再次进入电场为匀减速直线运动，由对称性可知在匀强电场中加速时间和减速时间均为 则第5次从左向右进入磁场的时间为 解得 15. 如图所示，倾角的粗糙斜面固定在水平面上，斜面上存在一宽度为、方向垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为。质量为、电阻为、边长为的正方形线框通过轻质细线绕过光滑定滑轮与质量的重物相连，线框与斜面间的动摩擦因数。初始时，线框上边与磁场下边界有一定距离，重物离地面足够高，细线处于绷直状态，将系统由静止释放，线框恰好能匀速进入磁场。已知，，重力加速度。 （1）求线框匀速运动时所受安培力的大小； （2）求初始时刻线框上边与磁场下边界的距离； （3）若线框出磁场的时间为，求线框通过整个磁场过程中产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 线框能匀速进入磁场，由受力分析可知， 线框匀速则重物也做匀速直线运动，对重物分析可得 联立可得 【小问2详解】 线框进入磁场前对线框和重物组成的系统，由动能定理可得 解得 线框刚进入磁场时，， 联立可得 【小问3详解】 线框匀速进入磁场的过程中运动时间为， 则进入磁场的过程线框中流过的电荷量 线框全部进入磁场到上边界刚要离开磁场的过程中，对线框和重物组成的系统，由能量守恒可得 线框出磁场的过程中，对线框和重物组成的系统，由动量定理可得 解得 对线框和重物组成的系统从进磁场到全部出磁场的过程中由能量守恒可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $