精品解析：福建省宁德市2024-2025学年高二下学期6月期末物理试题

宁德市2024-2025学年度第二学期期末高二质量检测 物理试题 （满分：100分考试时间：75分钟） 注意： 1．在本试卷上作答无效，应在答题卡各题指定的答题区域内作答。 2．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题），共6页。 第Ⅰ卷（选择题共40分） 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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. 电磁波广泛应用于通信、导航、医疗等领域，关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波的传播需要介质 B. 电磁波在真空中的速度等于光速 C. 电磁波能传播信息，不能传播能量 D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 2. 下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A. 图甲是单色平行光通过狭缝得到的衍射图样 B. 图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波 C. 图丙所示水中的气泡看上去特别明亮，主要是光的折射引起的 D. 图丁用于检测工件的平整度，可观察到明暗相间的条纹，是光的折射引起的 3. 某同学利用图甲所示装置来测量重力加速度。打开手机的磁传感器并放置于O点正下方，将磁性小球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放，手机软件记录的磁感应强度变化曲线如图乙，已知单摆摆长为l，忽略实验环境对磁性小球的影响，则（　　） A. 单摆的周期为t0 B. 测量出的重力加速度 C. 小球的摆幅越小，周期越小 D. 小球经过最低点时，合力为零 4. 如图甲所示，一个匝数n=100匝的圆形导体线圈，面积，电阻r=1，其a、b两端接有R=4的电阻。在线圈中存在垂直线圈平面向外的匀强磁场，面积，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 0~4s内，a、b间的电势差 B. 0~4s内通过电阻R的电荷量为4.8C C. 4~6s内R上产生的焦耳热为16J D. 0~6s内电流的有效值为 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 如图所示，一束由两种单色光组成的复色光从水中射向水面，进入空气后变成a、b两束光，折射角分别为α和β，且α>β。下列说法正确的是（　　） A. 水对a光的折射率小于对b光的折射率 B. 逐渐增大入射角，a光先消失 C. 在水中，a光的速度大于b光的速度 D. 水对a、b光的折射率之比为sinα：sinβ 6. 如图所示为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的电动势随时间变化的规律为e=10sin10πt（V），已知整个电路的总电阻为10，下列说法正确的是（　　） A. 磁铁的转速为5r/s B. 线圈中感应电动势的有效值为10V C. 风速加倍，电路的总功率也加倍 D. 磁铁转动一周，电路中产生的焦耳热为1J 7. 某科技小组设计了一款火灾报警装置。如图所示，将理想自耦变压器T的原线圈与交流电源相连接，副线圈与滑动变阻器Rp、示警器L和烟雾敏感元件R相连接。当烟雾浓度超过某一临界值时，示警器立即发出声音报警。已知当烟雾浓度增大时，烟雾敏感元件接入电路的电阻减小。现欲使该装置在烟雾浓度更低时报警，以下方法可行的是（　　） A. 仅将自耦变压器滑片向上移动 B. 仅将自耦变压器滑片向下移动 C. 仅将滑动变阻器滑片向上移动 D. 仅将滑动变阻器滑片向下移动 8. 如图甲所示，长度L=2.4m的直木板静置于光滑水平地面上，木板右端放置一质量m=0.1kg的带电小物块，地面上方存在着垂直于纸面向里的匀强磁场。t=0时刻木板获得水平向右的初速度v0=6m/s，此后小物块的速度随时间变化的关系如图乙所示，小物块恰好不从木板上滑落。整个运动过程小物块的电荷量保持不变，取重力加速度，以下判断正确的是（　　） A. 小物块带负电 B. 木板的质量为0.2kg C. 0~1s内木板的位移为4.8m D. 小物块与木板间的动摩擦因数为0.5 第Ⅱ卷（非选择题共60分） 三、非选择题：共60分。考生根据要求作答。 9. 如图是“液面报警器”的原理示意图，其中T为敏感元件。当T未露出液面（温度低）时，指示灯不亮；当T露出液面（温度高）时，指示灯亮。则T是___________（选填“光敏电阻”或“热敏电阻”），T元件的电阻率随温度的升高而___________（选填“增大”或“减小”）。 10. 如图为研究自感现象的实验原理图，图中L是自感线圈，小灯泡1、2规格相同。闭合开关S，待电路稳定后再断开开关。开关断开瞬间，观察到灯泡2闪亮一下再熄灭，则R0的阻值应___________（选填“大于”或“小于”）自感线圈L的直流电阻阻值，流过灯泡2的电流方向___________（选填“向左”或“向右”）。 11. 在海洋气象观测中，一列沿x轴传播的海浪（可视为简谐波）被监测站记录，t=4s时刻的波形图如图甲所示，位于x=60m处浮标P的振动图像如图乙所示。海浪沿x轴的_________（选填“正方向”或“负方向”）传播，传播速度大小为___________m/s。 12. 在“探究感应电流方向的规律”实验中： （1）用试触法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系，结果如图甲所示。用图乙所示的实验装置进行实验，图示时刻，可判断线圈中的电流方向为_________（选填“a→b”或“b→a”）。 （2）将磁铁的不同磁极插入或拔出线圈，观察电流表指针偏转方向，得到如下实验记录： 磁铁的磁场方向 向下 向下 向上 向上 线圈中的磁通量的变化 增大 减小 增大 减小 电流表指针偏转方向 向右 向左 向左 向右 感应电流的磁场方向 I Ⅱ ①根据图乙中线圈绕向和实验记录表中的电流表指针偏转方向，可推断表格中Ⅰ为________、Ⅱ为___________。（均选填“向上”或“向下”） ②完成实验后，可得到的结论是（ ） A．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 B．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同 C．磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 D．磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 13. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。图乙中的O点是小球抛出点在地面上的竖直投影点。实验时，先让入射小球A多次从斜轨上S位置由静止释放，落到水平地面的复写纸上。然后把被碰小球B静置于轨道的末端，再将球A从斜轨上由静止释放，与球B相撞，并多次重复。在白纸上用圆规分别找出不发生碰撞时球A落点的平均位置点P，及相碰后球A、球B的落点的平均位置点M、N。测量平抛射程OP、OM、ON。 （1）下列说法中符合实验要求的是（　　） A. 斜轨必须光滑且末端要水平 B. 实验过程中，白纸不能移动 C. 入射小球与被碰小球大小相同、质量相等 D. 在同一组实验中，入射小球每次都必须从同一位置由静止释放 （2）除平抛射程外，还需要测量的物理量有（　　） A. A、B两小球的质量m1、m2 B. 小球A开始释放时的高度h C. 轨道末端到水平地面的高度H （3）在实验误差允许范围内，若满足关系式_________（用题中测量量表示），则可以认为两球碰撞前后在水平方向上动量守恒； （4）在满足（3）的条件下，多次测量结果都是：OP>ON−OM，其主要原因是_________。 14. 如图甲所示，水平面内两导轨平行放置，间距L=0.5m，左端接有电动势E=12V的电源。质量m=0.1kg的金属棒MN垂直放置在导轨上，与导轨接触良好并始终保持静止。导轨间有一方向与水平面夹角、垂直金属棒斜向右上方的匀强磁场，磁感应强度B=0.25T。电路中的总电阻R=3Ω，取重力加速度，，求： （1）金属棒中安培力F的大小，并在图乙中画出F的示意图； （2）导轨对金属棒的支持力N的大小； （3）金属棒所受摩擦力f的大小和方向。 15. 如图所示装置可用于测量带电粒子的比荷。速度选择器上下板间电压为U、间距为d，板间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B1；在速度选择器右侧存在方向垂直于纸面向里、半径为R的圆形匀强磁场，磁感应强度大小为B2。一带电粒子水平穿过速度选择器后，从小孔P沿着圆心O的方向射入磁场，经磁场偏转后从Q点射出磁场，测得OQ与OP的夹角。不计粒子重力，求： （1）粒子射入圆形磁场的速率； （2）粒子的比荷； （3）粒子在圆形磁场中的运动时间。 16. 如图所示，水平光滑金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。左侧导轨间距为L，右侧导轨间距为，两侧导轨间接有的电容器，a、b杆静止于左侧导轨上，两杆质量均为m，电阻均为R。初始时电容器不带电，现给a杆一水平向右的初速度v0，一段时间后b杆以的速度无障碍地进入右侧导轨。两侧导轨足够长，整个运动过程中a、b两杆始终与导轨垂直且接触良好，a杆未进入右侧导轨且不与b杆发生碰撞。已知重力加速度为g，求： （1）b杆刚开始运动时的加速度大小； （2）进入右侧导轨前，b杆中产生的热量； （3）最终稳定时，电容器所带的电量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 宁德市2024-2025学年度第二学期期末高二质量检测 物理试题 （满分：100分考试时间：75分钟） 注意： 1．在本试卷上作答无效，应在答题卡各题指定的答题区域内作答。 2．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题），共6页。 第Ⅰ卷（选择题共40分） 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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. 电磁波广泛应用于通信、导航、医疗等领域，关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波的传播需要介质 B. 电磁波在真空中的速度等于光速 C. 电磁波能传播信息，不能传播能量 D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 【答案】B 【解析】 【详解】A．电磁波可以在真空中传播，不需要介质，故A错误； B．电磁波在真空中的传播速度与光速相同，均为，故B正确； C．电磁波既能传递信息（如通信），也能传递能量（如微波炉加热），故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。 故选B。 2. 下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A. 图甲是单色平行光通过狭缝得到的衍射图样 B. 图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波 C. 图丙所示水中的气泡看上去特别明亮，主要是光的折射引起的 D. 图丁用于检测工件的平整度，可观察到明暗相间的条纹，是光的折射引起的 【答案】A 【解析】 【详解】A．图甲是单色平行光通过狭缝得到的衍射图样，故A正确； B．图乙是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波，故B错误； C．图丙所示水中的气泡看上去特别明亮，主要是光的全反射引起的，故C错误； D．图丁用于检测工件的平整度，可观察到明暗相间的条纹，是光的干涉引起的，故D错误。 故选A。 3. 某同学利用图甲所示装置来测量重力加速度。打开手机的磁传感器并放置于O点正下方，将磁性小球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放，手机软件记录的磁感应强度变化曲线如图乙，已知单摆摆长为l，忽略实验环境对磁性小球的影响，则（　　） A. 单摆的周期为t0 B. 测量出的重力加速度 C. 小球的摆幅越小，周期越小 D. 小球经过最低点时，合力为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．一个周期内小球两次经过最低点，小球经过最低点时磁感应强度最大，根据图乙所示可知，单摆的周期为2t0，故A错误； BC．小球做单摆运动，根据周期公式有 可知周期与摆幅无关，解得重力加速度为，故B正确，C错误； D．小球经过最低点时，速度最大，小球的运动方向发生改变，合力提供向心力，合力不为零，故D错误。 故选B。 4. 如图甲所示，一个匝数n=100匝的圆形导体线圈，面积，电阻r=1，其a、b两端接有R=4的电阻。在线圈中存在垂直线圈平面向外的匀强磁场，面积，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 0~4s内，a、b间的电势差 B. 0~4s内通过电阻R的电荷量为4.8C C. 4~6s内R上产生的焦耳热为16J D. 0~6s内电流的有效值为 【答案】D 【解析】 【详解】A．0~4s内，由法拉第电磁感应定律 代入数据得 电路电流 因为在电源内部（线圈相当于电源），电流从低电势流向高电势，所以b点电势高于a点电势  则，A错误； B．0~4s内通过电阻R的电荷量为，B错误； C．4~6s内， 电流 时间 R上焦耳热，C错误； D．0~4s电流 时间 4~6s电流 时间 由电流有效值定义 代入数据解得，D正确。 故选D。 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 如图所示，一束由两种单色光组成的复色光从水中射向水面，进入空气后变成a、b两束光，折射角分别为α和β，且α>β。下列说法正确的是（　　） A. 水对a光的折射率小于对b光的折射率 B. 逐渐增大入射角，a光先消失 C. 在水中，a光的速度大于b光的速度 D. 水对a、b光的折射率之比为sinα：sinβ 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图可知两列光的入射角相同，而折射角，由折射定律，可得，即水对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误； B．由可知，a光发生全反射的临界角较小，则两列光从水进入空气时，逐渐增大入射角时，a光先发生全反射而先消失，故B正确； C．由可知，即在水中a光的速度小于b光的速度，故C错误； D．由，联立可得，故D正确。 故选BD。 6. 如图所示为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的电动势随时间变化的规律为e=10sin10πt（V），已知整个电路的总电阻为10，下列说法正确的是（　　） A. 磁铁的转速为5r/s B. 线圈中感应电动势的有效值为10V C. 风速加倍，电路的总功率也加倍 D. 磁铁转动一周，电路中产生的焦耳热为1J 【答案】AD 【解析】 【详解】A．磁铁的转速为，选项A正确； B．线圈中感应电动势的有效值为，选项B错误； C．电路的总功率 可知风速加倍，电路的总功率变为原来的4倍，选项C错误； D．磁铁转动一周，电路中产生的焦耳热为，选项D正确。 故选AD。 7. 某科技小组设计了一款火灾报警装置。如图所示，将理想自耦变压器T的原线圈与交流电源相连接，副线圈与滑动变阻器Rp、示警器L和烟雾敏感元件R相连接。当烟雾浓度超过某一临界值时，示警器立即发出声音报警。已知当烟雾浓度增大时，烟雾敏感元件接入电路的电阻减小。现欲使该装置在烟雾浓度更低时报警，以下方法可行的是（　　） A. 仅将自耦变压器滑片向上移动 B. 仅将自耦变压器滑片向下移动 C. 仅将滑动变阻器滑片向上移动 D. 仅将滑动变阻器滑片向下移动 【答案】AC 【解析】 【详解】设副线圈电压为U2，并联部分的总电阻为R并，则有 示警器的电压为 依题意可知，R减小，U并增大，当U并增大到报警电压时，报警器报警。 AB．欲使该装置在烟雾浓度更低时报警，则R较大时，U并仍达到报警电压，即R增大，U并不变，由可知，可以让U2增大，根据可知，U1、n1不变，n2增大，所以应仅将自耦变压器滑片向上移动，故A正确，B错误； CD．欲使该装置在烟雾浓度更低时报警，则R较大时，U并仍达到报警电压，即R增大，U并不变，由可知，可以让R并增大，即让Rp增大，所以应仅将滑动变阻器滑片向上移动，故C正确，D错误。 故选AC。 8. 如图甲所示，长度L=2.4m的直木板静置于光滑水平地面上，木板右端放置一质量m=0.1kg的带电小物块，地面上方存在着垂直于纸面向里的匀强磁场。t=0时刻木板获得水平向右的初速度v0=6m/s，此后小物块的速度随时间变化的关系如图乙所示，小物块恰好不从木板上滑落。整个运动过程小物块的电荷量保持不变，取重力加速度，以下判断正确的是（　　） A. 小物块带负电 B. 木板的质量为0.2kg C. 0~1s内木板的位移为4.8m D. 小物块与木板间的动摩擦因数为0.5 【答案】BC 【解析】 【详解】A．物块加速过程加速度减小，说明摩擦力减小，洛伦兹力向上，由左手定则可知物块带正电，选项A错误； B．对小物块和木板系统水平方向动量守恒可知 其中v=4m/s，可得木板的质量为M=0.2kg，选项B正确； CD．因系统动量守恒，则对任意时刻 则 即 其中（x为木板的位移） 则在0-1s内 解得x=4.8m 0~1s内对小物块由动量定理 则 其中 即 解得小物块与木板间的动摩擦因数为μ=1，选项C正确，D错误。 故选BC。 第Ⅱ卷（非选择题共60分） 三、非选择题：共60分。考生根据要求作答。 9. 如图是“液面报警器”的原理示意图，其中T为敏感元件。当T未露出液面（温度低）时，指示灯不亮；当T露出液面（温度高）时，指示灯亮。则T是___________（选填“光敏电阻”或“热敏电阻”），T元件的电阻率随温度的升高而___________（选填“增大”或“减小”）。 【答案】 ①. 热敏电阻 ②. 减小 【解析】 【详解】[1][2]因为当T露出液面温度高时，指示灯亮。则T是与温度有关的电阻，即T是热敏电阻；温度升高，指示灯亮，电流大，说明电阻变小，则T元件的电阻率随温度的升高而减小。 10. 如图为研究自感现象的实验原理图，图中L是自感线圈，小灯泡1、2规格相同。闭合开关S，待电路稳定后再断开开关。开关断开瞬间，观察到灯泡2闪亮一下再熄灭，则R0的阻值应___________（选填“大于”或“小于”）自感线圈L的直流电阻阻值，流过灯泡2的电流方向___________（选填“向左”或“向右”）。 【答案】 ①. 大于 ②. 向左 【解析】 【详解】[1] [2]开关断开瞬间，自感线圈L，灯泡1、2和电阻组成闭合回路，因自感现象，自感线圈L充当电源，线圈产生的感应电流与原电流方向相同，作为干路电流，流入灯泡2所在的支路，则流过灯泡2的电流方向向左。观察到灯泡2闪亮一下，说明开关断开瞬间，流过灯泡2的电流变大，即灯泡1支路电流大于灯泡2支路电流，因小灯泡1、2规格相同，故R0的阻值应大于自感线圈L的直流电阻阻值。 11. 在海洋气象观测中，一列沿x轴传播的海浪（可视为简谐波）被监测站记录，t=4s时刻的波形图如图甲所示，位于x=60m处浮标P的振动图像如图乙所示。海浪沿x轴的_________（选填“正方向”或“负方向”）传播，传播速度大小为___________m/s。 【答案】 ①. 正方向 ②. 15 【解析】 【详解】[1]如图乙可知，时，P点向上振动，由甲图同侧法可知，波沿轴正方向传播； [2]由甲图可知，乙图可知周期 由 解得 12. 在“探究感应电流方向的规律”实验中： （1）用试触法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系，结果如图甲所示。用图乙所示的实验装置进行实验，图示时刻，可判断线圈中的电流方向为_________（选填“a→b”或“b→a”）。 （2）将磁铁的不同磁极插入或拔出线圈，观察电流表指针偏转方向，得到如下实验记录： 磁铁的磁场方向 向下 向下 向上 向上 线圈中的磁通量的变化 增大 减小 增大 减小 电流表指针偏转方向 向右 向左 向左 向右 感应电流的磁场方向 I Ⅱ ①根据图乙中线圈绕向和实验记录表中的电流表指针偏转方向，可推断表格中Ⅰ为________、Ⅱ为___________。（均选填“向上”或“向下”） ②完成实验后，可得到的结论是（ ） A．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 B．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同 C．磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 D．磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 【答案】（1）b→a （2） ①. 向上 ②. 向下 ③. C 【解析】 【小问1详解】 根据图甲所示，电流从正接线柱流入，电流计指针向右偏，则图乙的图示时刻线圈中电流方向为b→a。 【小问2详解】 ①[1][2]根据楞次定律“增反减同”可知Ⅰ的感应电流的磁场方向为向上，Ⅱ的感应电流的磁场方向为向下。 ②[3]根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，则感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向可能相同也可能相反；当磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反；当磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同。 故选C。 13. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。图乙中的O点是小球抛出点在地面上的竖直投影点。实验时，先让入射小球A多次从斜轨上S位置由静止释放，落到水平地面的复写纸上。然后把被碰小球B静置于轨道的末端，再将球A从斜轨上由静止释放，与球B相撞，并多次重复。在白纸上用圆规分别找出不发生碰撞时球A落点的平均位置点P，及相碰后球A、球B的落点的平均位置点M、N。测量平抛射程OP、OM、ON。 （1）下列说法中符合实验要求的是（　　） A. 斜轨必须光滑且末端要水平 B. 实验过程中，白纸不能移动 C. 入射小球与被碰小球大小相同、质量相等 D. 在同一组实验中，入射小球每次都必须从同一位置由静止释放 （2）除平抛射程外，还需要测量的物理量有（　　） A. A、B两小球的质量m1、m2 B. 小球A开始释放时的高度h C. 轨道末端到水平地面的高度H （3）在实验误差允许范围内，若满足关系式_________（用题中测量量表示），则可以认为两球碰撞前后在水平方向上动量守恒； （4）在满足（3）的条件下，多次测量结果都是：OP>ON−OM，其主要原因是_________。 【答案】（1）BD （2）A （3） （4）两球在碰撞过程中有动能损失或非弹性碰撞或有机械能损失 【解析】 【小问1详解】 A．斜轨是否光滑对实验无影响，但是斜轨末端必须要水平，以保证小球做平抛运动，故A错误； B．实验过程中，白纸不能移动，故B正确； C．入射小球与被碰小球大小相同，以保证两球正碰、但是入射球质量要大于被碰球的质量，故C错误； D．在同一组实验中，入射小球每次都必须从同一位置由静止释放，以保证到达底端时速度相同，故D正确。 故选BD。 【小问2详解】 如果碰撞过程系统动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得 小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得 可得 所以实验需要测量两球的质量、两球的平均水平射程。 故选A。 【小问3详解】 结合上述分析可知，在实验误差允许范围内，若满足关系式，则可以认为两球碰撞前后在水平方向上动量守恒。 【小问4详解】 若碰撞过程为弹性碰撞，则满足 即 解得OP=ON−OM 若碰撞中能量有损失，则 可得OP>ON−OM 14. 如图甲所示，水平面内两导轨平行放置，间距L=0.5m，左端接有电动势E=12V的电源。质量m=0.1kg的金属棒MN垂直放置在导轨上，与导轨接触良好并始终保持静止。导轨间有一方向与水平面夹角、垂直金属棒斜向右上方的匀强磁场，磁感应强度B=0.25T。电路中的总电阻R=3Ω，取重力加速度，，求： （1）金属棒中安培力F的大小，并在图乙中画出F的示意图； （2）导轨对金属棒的支持力N的大小； （3）金属棒所受摩擦力f的大小和方向。 【答案】（1）答案见解析 （2）0.6N （3）0.3N，方向水平向右 【解析】 【小问1详解】 由题意，根据左手定则可画出导体棒所受安培力如图所示 【小问2详解】 根据闭合电路欧姆定律有， 解得 导体棒在竖直方向上，由平衡条件有 解得导轨对金属棒的支持力 【小问3详解】 导体棒在水平方向上，由平衡条件有 解得金属棒所受摩擦力，方向水平向右 15. 如图所示装置可用于测量带电粒子的比荷。速度选择器上下板间电压为U、间距为d，板间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B1；在速度选择器右侧存在方向垂直于纸面向里、半径为R的圆形匀强磁场，磁感应强度大小为B2。一带电粒子水平穿过速度选择器后，从小孔P沿着圆心O的方向射入磁场，经磁场偏转后从Q点射出磁场，测得OQ与OP的夹角。不计粒子重力，求： （1）粒子射入圆形磁场的速率； （2）粒子的比荷； （3）粒子在圆形磁场中的运动时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在速度选择器中受力平衡，由 其中 联立解得粒子射入圆形磁场的速率为 【小问2详解】 粒子圆形磁场中的半径为r，由几何关系可知 由洛伦兹力提供向心力 解得粒子的比荷为 【小问3详解】 解法一：由题意可知，粒子在磁场中偏转的角度为 则粒子在圆形磁场中的运动时间为 解得 解法二：粒子在圆形磁场中运动的周期为T，由 则粒子在圆形磁场中的运动时间为 解得 16. 如图所示，水平光滑金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。左侧导轨间距为L，右侧导轨间距为，两侧导轨间接有的电容器，a、b杆静止于左侧导轨上，两杆质量均为m，电阻均为R。初始时电容器不带电，现给a杆一水平向右的初速度v0，一段时间后b杆以的速度无障碍地进入右侧导轨。两侧导轨足够长，整个运动过程中a、b两杆始终与导轨垂直且接触良好，a杆未进入右侧导轨且不与b杆发生碰撞。已知重力加速度为g，求： （1）b杆刚开始运动时的加速度大小； （2）进入右侧导轨前，b杆中产生的热量； （3）最终稳定时，电容器所带的电量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 b杆刚开始运动时，a杆产生的感应电动势为 由闭合电路欧姆定律 b杆刚开始运动时受到向右的安培力大小为 由牛顿第二定律 解得b杆刚开始运动时的加速度大小为 【小问2详解】 从开始到b杆刚进入右侧轨道的过程中，两杆组成的系统动量守恒，由 解得 由能量守恒定律 由焦耳热分配定律可得进入右侧导轨前，b杆中产生的热量 解得 【小问3详解】 最终稳定时，两杆的速度分别为v1、v2，则 对a杆由动量定理 对b杆由动量定理 其中， 联立解得最终稳定时，电容器所带的电量为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $