精品解析：福建省莆田市2024-2025学年高二下学期期末考试物理试题

莆田市2024-2025学年下学期期末质量调研试卷 高二物理 本试卷满分100分，考试用时75分钟 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 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，只有一项是符合题目要求的。 1. 有“中国天眼”美誉的FAST，是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。截至2024年11月FAST发现脉冲星数量已突破1000颗，极大地推动了脉冲星相关领域的研究。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A. 电磁波能在真空中传播 B. 赫兹预言了电磁波的存在 C. 红外线的波长比X射线短 D. 电磁波能传播信息，不能传播能量 2. 某单摆做简谐运动的振动图像如图所示，取g=9.8m/s2，则该单摆（　　） A. 周期为1.0s B. 摆长约为1m C. t=1.0s时所受合力为零 D. t=1.5s与t=2.5s时加速度相同 3. 如图所示，边长为L正方形线框abcd由粗细均匀的金属导线弯折而成，将线框固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里。现给线框通电，电流从线框的a点流入、b点流出，通过ab边电流为I，则线框abcd受到的安培力的合力大小为（　　） A. BIL B. C. 2BIL D. 4BIL 4. 一质量M=2kg的绝缘长木板静置于粗糙水平面上，空间存在水平向右的匀强电场，场强大小。t=0时刻，一质量m=2kg，带电量为的物块以水平向右的初速度v0=6m/s滑上长木板，t=t1时刻两者恰好共速。已知物块与木板、木板与水平面间的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ2=0.1；物块可看作质点，且整个过程中不会滑离木板，取g=10m/s2，则（　　） A. t1=1s时两者共速 B. 两者共速速度2m/s C. 0~t1过程中，整个系统总动量增加 D. 0~t1过程中，木板受到的摩擦力冲量大小 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有两个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 两束不同频率的平行单色光a、b垂直于PQ面射入截面为直角三角形的玻璃棱镜PQM，从另一面PM射出时的光束为a'、b'，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 玻璃对a光的折射率较大 B. b光在棱镜中传播速度较大 C. b光的频率大于a光的频率 D. 在完全相同的条件下做双缝干涉实验，a光对应的干涉条纹间距较宽 6. 一定质量的理想气体，第一次由状态A先经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C；第二次由状态A经绝热过程到状态C。p—V图像如图所示，则（　　） A. B→C过程，气体温度升高 B. A→C过程，气体分子平均动能减小 C. A→C与B→C过程气体对外做功相等 D. A→B过程，单位时间内撞击在单位面积上的气体分子数增加 7. 某小型发电厂的电能输送示意图如图所示，发电厂通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。图中R为输电线的总电阻，a、b间接入电压有效值不变的正弦交流电，若变压器视为理想变压器、电表均视为理想交流电表。当用户使用的用电器增加时（　　） A. 电流表A1示数不变 B. 电流表A2的示数变大 C. 电压表V的示数不变 D. 输电线R的损失功率变大 8. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状格结构新材料，其电导率远超传统半导体，可呈现量子霍尔效应。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图所示，在长为a、宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。已知电子电荷量大小为e，则（　　） A. 电极2的电势高于电极4 B. 电极2电势低于电极4 C. 此样品每平方米载流子数 D. 此样品每平方米载流子数 三、非选择题：本题共8小题，共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13为实验题，14~16题为计算题。考生根据要求作答。 9. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时的波形如图所示，该时刻A点向y轴______（填“正”或“负”）方向振动。若波速为2m/s，这列波的周期为______s；t=3s时，x=3m处的质点相对平衡位置的位移为______m。 10. 我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律。如图所示，横坐标表示分子速率，纵坐标表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比，图中能正确表示某温度下气体分子速率分布规律的曲线是___________（填“①”“②”或“③”）。若温度升高，该曲线与横轴所围面积_______（填“不变”“变大”或“变小”）。 11. 如图（a）所示，用电阻为R的硬质导线制作成一个边长为2L的正方形导线框。垂直导线框所在平面的匀强磁场充满其内接圆形区域，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示。已知t=0时刻磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。则在0~2t0时间内，导线框中的感应电流方向为________（填“顺时针”或“逆时针”），感应电流大小为___________。 12. 在“探究变压器电压和线圈匝数的关系”实验中，可拆变压器如图（a）所示。 （1）原线圈应连接到学生电源的___________（填“直流”或“交流”）输出端； （2）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 ； A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 微量放大法 D. 理想实验法 （3）在实验过程中，某次多用电表选用量程10V的交流电压挡测量电压，示数如图（b）所示，此时电压大小为___________V； （4）某次实验中将交流电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为4.8V，则原线圈的输入电压可能为 。 A. 4.8V B. 8.0V C. 9.6V D. 10.0V 13. 某实验小组用插针法做“测量玻璃的折射率”实验。 （1）按如图（a）所示进行实验，以下表述正确是 （填正确答案标号）。 A. 用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线aa'和bb' B. 实验时P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些，以减小实验误差 C. 实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差 D. 在观察者同一侧依次插上大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，这样就可以确定出射光线和出射点O' （2）请将图（b）中光路图补充完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射时的折射角θ2； （3）该玻璃砖的折射率可表示为n=_________（用θ1和θ2表示）； （4）若实验中，已画好玻璃砖界面aa'和bb'，不慎将玻璃砖向上平移了一些，如图（c）所示，实验中其他操作均正确，测得的折射率将 （填正确答案标号）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定 14. 一个边长L=10cm的正方形线圈，匝数N=200匝，线圈电阻r=1.0Ω。现让线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，角速度ω=50rad/s。外电路电阻R=9.0Ω，两电表均为理想电表，如图所示。求线圈转动过程中 （1）通过线圈磁通量的最大值； （2）感应电动势的最大值Em； （3）电流表读数I和电压表读数U。 15. 在平面直角坐标系xoy中，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从M点以速度v0垂直于y轴射入磁场，经x轴上的N点与x轴负方向成θ=60°角射入电场，最后从P点垂直于y轴射出电场，如图所示。不计粒子重力，求： （1）粒子在磁场中运动的半径R； （2）粒子在磁场中的运动时间t； （3）P、N两点间的电势差UPN。 16. 两根光滑平行金属导轨P、Q固定在水平面上，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。如图，EFHG矩形区域内有一方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。t=t0时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH同时进入磁场，速度大小均为v0；一段时间后，t=t1时刻，a棒的加速度为0，此时，两棒仍位于磁场区域内。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰。已知金属棒a、b长度均为L，质量分别为2m和m，电阻分别为R和2R。求： （1）t=t0时刻通过a棒的电流大小； （2）t0~t1时间内a棒产生的焦耳热； （3）磁场边界EF与GH间的最小距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 莆田市2024-2025学年下学期期末质量调研试卷 高二物理 本试卷满分100分，考试用时75分钟 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 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，只有一项是符合题目要求的。 1. 有“中国天眼”美誉的FAST，是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。截至2024年11月FAST发现脉冲星数量已突破1000颗，极大地推动了脉冲星相关领域的研究。下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A. 电磁波能在真空中传播 B. 赫兹预言了电磁波的存在 C. 红外线的波长比X射线短 D. 电磁波能传播信息，不能传播能量 【答案】A 【解析】 【详解】A．因电磁波的传播不需要介质，故电磁波能在真空中传播，故A正确； B．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B错误； C．根据电磁波谱的波长顺序（红外线＞可见光＞紫外线＞X射线）可知，红外线的波长比X射线长，故C错误； D．电磁波既能传播信息（如通信），也能传播能量（如微波炉加热），故D错误。 故选A。 2. 某单摆做简谐运动的振动图像如图所示，取g=9.8m/s2，则该单摆（　　） A. 周期为1.0s B. 摆长约为1m C. t=1.0s时所受合力为零 D. t=1.5s与t=2.5s时加速度相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图可知，周期，故A错误； B．由，得，故B正确； C．时小球经过平衡位置，水平方向不受力，但竖直方向所受合力不为零，故小球所受合力不为零，故C错误； D．和时，小球分别到达平衡位置两侧最大位移处，此时向心加速度为零，故小球的加速度沿切线指向平衡位置，加速度方向不同，大小相等，故加速度不同，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，边长为L的正方形线框abcd由粗细均匀的金属导线弯折而成，将线框固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里。现给线框通电，电流从线框的a点流入、b点流出，通过ab边电流为I，则线框abcd受到的安培力的合力大小为（　　） A. BIL B. C. 2BIL D. 4BIL 【答案】B 【解析】 【详解】adcb边与ab边并联，电阻之比为，电流之比为，故adcb边中的电流为，计算adcb边所受安培力时，有效长度为L，所受安培力方向与ab边同向，故线框abcd受到的安培力的合力大小 故选B。 4. 一质量M=2kg的绝缘长木板静置于粗糙水平面上，空间存在水平向右的匀强电场，场强大小。t=0时刻，一质量m=2kg，带电量为的物块以水平向右的初速度v0=6m/s滑上长木板，t=t1时刻两者恰好共速。已知物块与木板、木板与水平面间的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ2=0.1；物块可看作质点，且整个过程中不会滑离木板，取g=10m/s2，则（　　） A. t1=1s时两者共速 B. 两者共速速度为2m/s C. 0~t1过程中，整个系统总动量增加 D. 0~t1过程中，木板受到的摩擦力冲量大小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．设物块和木板的加速度大小分别为和，根据牛顿第二定律有， 解得， 又 解得 两者共速速度为，故AB错误； C．0~t1过程中，由于 故整个系统所受合力为零，动量守恒，故C错误； D．根据动量定理可知，0~t1在过程中，木板受到的摩擦力冲量等于动量的变化量，即，故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，在每小题给出的四个选项中，只有两个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 两束不同频率平行单色光a、b垂直于PQ面射入截面为直角三角形的玻璃棱镜PQM，从另一面PM射出时的光束为a'、b'，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 玻璃对a光的折射率较大 B. b光在棱镜中传播速度较大 C. b光的频率大于a光的频率 D. 在完全相同的条件下做双缝干涉实验，a光对应的干涉条纹间距较宽 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由题图知，光束通过棱镜后，b光束的偏折角大于a光束的偏折角，则棱镜对b光束的折射率大于a光束的折射率，故A错误； B．由， 可知b光在棱镜中的传播速度小于a光在棱镜中的传播速度，故B错误； C．因b光折射率大于a光折射率，可知b光的频率大于a光的频率，故C正确； D．由 得b光的波长比a光的波长短，由 可知在完全相同的条件下做双缝干涉实验，a光对应的干涉条纹间距较宽，故D正确。 故选CD。 6. 一定质量的理想气体，第一次由状态A先经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C；第二次由状态A经绝热过程到状态C。p—V图像如图所示，则（　　） A. B→C过程，气体温度升高 B. A→C过程，气体分子平均动能减小 C. A→C与B→C过程气体对外做功相等 D. A→B过程，单位时间内撞击在单位面积上的气体分子数增加 【答案】AB 【解析】 【详解】A．B→C过程，压强一定，体积增大，根据盖吕萨克定律可知，气体温度升高，故A正确； B．A→C过程，体积增大，气体对外界做功，该过程绝热，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，气体温度降低，气体分子平均动能减小，故B正确； C．图像与横轴所围几何图形的面积表示功，根据图示可知，A→C过程气体对外做功大于B→C过程气体对外做功，故C错误； D．A→B过程，体积一定，压强减小，根据查理定律可知，气体温度降低，由于体积一定，分子分布的密集程度一定，温度降低，分子运动的平均速率减小，则单位时间内撞击在单位面积上的气体分子数减小，故D错误。 故选AB。 7. 某小型发电厂的电能输送示意图如图所示，发电厂通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。图中R为输电线的总电阻，a、b间接入电压有效值不变的正弦交流电，若变压器视为理想变压器、电表均视为理想交流电表。当用户使用的用电器增加时（　　） A. 电流表A1的示数不变 B. 电流表A2的示数变大 C. 电压表V的示数不变 D. 输电线R的损失功率变大 【答案】BD 【解析】 【详解】B．用户使用的用电器增加时，用户总电阻减小，电流表A2的示数变大，故B正确； D．用户使用的用电器增加时，用户总电阻减小，电流表A2的示数变大，由理想变压器电流之比等于匝数的反比可知输电线上的电流增大，由，输电线R的损失功率变大，故D正确。 A．由D项分析可知输电线上的电流增大，由理想变压器电流之比等于匝数的反比可知电流表A1的示数增大，故A错误； C．a、b间接入电压有效值不变的正弦交流电，则升压变压器原线圈电压不变，由电压之比等于匝数之比，升压变压器副线圈电压为不变，电压表V的示数，因为输电线上的电流增大，所以电压表V的示数减小，故C错误； 故选BD。 8. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状格结构新材料，其电导率远超传统半导体，可呈现量子霍尔效应。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图所示，在长为a、宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。已知电子电荷量大小为e，则（　　） A. 电极2的电势高于电极4 B. 电极2的电势低于电极4 C. 此样品每平方米载流子数 D. 此样品每平方米载流子数 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．根据图示可知，电流方向经过石墨烯样品向右，则电子定向移动速度方向向左，根据左手定则可知，电子在洛伦兹力作用下向电极2聚集，导致电极2的电势比电极4的低，故A错误，B正确； CD．设样品每平方米载流子（电子）数为n，电子定向移动的速率为v，则时间t内通过样品的电荷量 根据电流的定义式得 得 又由于 联立解得 二维石墨烯样品每平方米的载流子数为 故C正确，D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共8小题，共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13为实验题，14~16题为计算题。考生根据要求作答。 9. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时的波形如图所示，该时刻A点向y轴______（填“正”或“负”）方向振动。若波速为2m/s，这列波的周期为______s；t=3s时，x=3m处的质点相对平衡位置的位移为______m。 【答案】 ① 正 ②. 2 ③. 0.2 【解析】 【详解】[1]0时刻，根据同侧法可知，A点向y轴正方向振动； [2]波长为4m，根据 解得 [3]由于 可知，t=3s时，x=3m处的质点相对平衡位置的位移为0.2m。 10. 我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律。如图所示，横坐标表示分子速率，纵坐标表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比，图中能正确表示某温度下气体分子速率分布规律的曲线是___________（填“①”“②”或“③”）。若温度升高，该曲线与横轴所围面积_______（填“不变”“变大”或“变小”）。 【答案】 ①. ② ②. 不变 【解析】 【详解】[1]按照气体分子速率分布规律可知，分子速率分布呈现“中间多，两头少”规律，故②符合。 [2]曲线与横轴所围面积表示分子数占总分子数的百分比之和，其值恒为1，温度升高时，该面积不变 。 11. 如图（a）所示，用电阻为R的硬质导线制作成一个边长为2L的正方形导线框。垂直导线框所在平面的匀强磁场充满其内接圆形区域，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示。已知t=0时刻磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。则在0~2t0时间内，导线框中的感应电流方向为________（填“顺时针”或“逆时针”），感应电流大小为___________。 【答案】 ①. 逆时针 ②. 【解析】 【详解】[1] 由图（b）可知，0~t0时间内，向外的磁感应强度减小，由楞次定律可知导线框中的感应电流方向为逆时针方向；t0~2t0时间内，向里的磁感应强度增大，由楞次定律可知导线框中的感应电流方向为逆时针方向；故在0~2t0时间内，导线框中的感应电流方向为逆时针方向。 [2]由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势 由闭合电路欧姆定律得感应电流大小 12. 在“探究变压器电压和线圈匝数的关系”实验中，可拆变压器如图（a）所示。 （1）原线圈应连接到学生电源的___________（填“直流”或“交流”）输出端； （2）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 ； A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 微量放大法 D. 理想实验法 （3）在实验过程中，某次多用电表选用量程10V的交流电压挡测量电压，示数如图（b）所示，此时电压大小为___________V； （4）某次实验中将交流电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为4.8V，则原线圈的输入电压可能为 。 A. 4.8V B. 8.0V C. 9.6V D. 10.0V 【答案】（1）交流 （2）A （3）6.9 （4）D 【解析】 【小问1详解】 变压器的工作原理是互感，因此原线圈应连接到学生电源的交流输出端。 【小问2详解】 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压，即在研究线圈匝数比与副线圈电压关系时，保持原线圈电压一定，可知这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法，故选A。 【小问3详解】 某次多用电表选用量程10V的交流电压挡测量电压，根据电压表的读数规律，该读数为6.9V。 【小问4详解】 根据题意可知，原副线圈匝数之比为 根据理想变压器电压匝数关系有 解得 实际上，变压器存在漏磁，还由于铁芯与线圈的电阻消耗一部分能量，导致实际上原线圈的电压大于9.6V，可知实际上原线圈的输入电压可能为10.0V，故选D。 13. 某实验小组用插针法做“测量玻璃的折射率”实验。 （1）按如图（a）所示进行实验，以下表述正确的是 （填正确答案标号）。 A. 用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线aa'和bb' B. 实验时P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些，以减小实验误差 C 实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差 D. 在观察者同一侧依次插上大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，这样就可以确定出射光线和出射点O' （2）请将图（b）中光路图补充完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射时的折射角θ2； （3）该玻璃砖的折射率可表示为n=_________（用θ1和θ2表示）； （4）若实验中，已画好玻璃砖界面aa'和bb'，不慎将玻璃砖向上平移了一些，如图（c）所示，实验中其他操作均正确，测得的折射率将 （填正确答案标号）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定 【答案】（1）BD （2） （3） （4）C 【解析】 【小问1详解】 A．要先画好界面和法线，用玻璃砖的一边对准界线后用三角板轻贴玻璃砖的另一边，移去玻璃砖后再画出另外一条界线，故A错误； B．为了减小实验误差，实验时P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些，故B正确； C．为了便于入射角与折射角的测量，入射角应尽量大些，故C错误； D．确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像，确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像，故D正确。 故选BD。 【小问2详解】 光路图如答图所示 【小问3详解】 根据折射定律有 【小问4详解】 实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律可知测得的折射率将不变，故选C。 14. 一个边长L=10cm的正方形线圈，匝数N=200匝，线圈电阻r=1.0Ω。现让线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'匀速转动，角速度ω=50rad/s。外电路电阻R=9.0Ω，两电表均为理想电表，如图所示。求线圈转动过程中 （1）通过线圈磁通量的最大值； （2）感应电动势的最大值Em； （3）电流表读数I和电压表读数U 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 当线圈平面与磁感线垂直时磁通量最大，最大值 代入数据得 【小问2详解】 感应电动势的最大值 代入数据得 【小问3详解】 感应电动势的有效值 由闭合电路欧姆定律得 联立解得 由欧姆定律得 联立解得电压表读数 15. 在平面直角坐标系xoy中，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从M点以速度v0垂直于y轴射入磁场，经x轴上的N点与x轴负方向成θ=60°角射入电场，最后从P点垂直于y轴射出电场，如图所示。不计粒子重力，求： （1）粒子在磁场中运动的半径R； （2）粒子在磁场中的运动时间t； （3）P、N两点间的电势差UPN。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得 解得 【小问2详解】 如图所示，由几何关系可知，粒子在磁场中运动的圆心角 圆周运动的周期 粒子在磁场中运动时间 联立解得 【小问3详解】 粒子从N到P的运动情况可看成从P到N类平抛运动的逆过程，由运动分解可知粒子在P点的速度 粒子从N到P的运动过程中，由动能定理得 联立解得 16. 两根光滑平行金属导轨P、Q固定在水平面上，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。如图，EFHG矩形区域内有一方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。t=t0时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH同时进入磁场，速度大小均为v0；一段时间后，t=t1时刻，a棒的加速度为0，此时，两棒仍位于磁场区域内。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰。已知金属棒a、b长度均为L，质量分别为2m和m，电阻分别为R和2R。求： （1）t=t0时刻通过a棒的电流大小； （2）t0~t1时间内a棒产生的焦耳热； （3）磁场边界EF与GH间的最小距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 t=t0时，由电磁感应定律得a、b棒产生的感应电动势均为 由闭合电路欧姆定律得 联立解得通过a棒的电流大小 【小问2详解】 t=t1时，a棒的加速度为0，可知此时a、b棒共速。t0~t1过程中，a、b棒组成的系统动量守恒；规定水平向右为正方向，由动量守恒定律得 由能量守恒定律可知系统产生的焦耳热 a棒产生的焦耳热 联立解得 【小问3详解】 规定水平向右为正方向，t0~t1过程中，对a棒由动量定理得 通过a棒电流的平均值 设磁场边界EF与GH间的最小距离为x，则回路中感应电动势的平均值 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $