精品解析：贵州省安顺市2024-2025学年高二下学期期末测试物理试卷

全市2024-2025学年度第二学期普通高中质量监测考试 高二年级物理试题 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1、本试卷共6页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。 2、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 3、回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其他答案标号。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：本大题共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。 1. 常见的一种核反应为，下列说法正确的是（　　） A. X是中子 B. 该反应为裂变反应 C. 该反应需在高温下才能进行 D. 反应前后核子的总质量不变 2. 冬天，紧闭门窗的室内有一杯洒有少许花粉的水。打开室内的制暖空调，一段时间后室内温度升高至并保持不变，室内气体视为质量不变的理想气体。下列说法正确的是（　　） A. 待温度稳定后，花粉的运动激烈程度会减弱 B. 制暖空调开始工作后，室内气体的内能增大 C. 制暖空调开始工作后，室内气体内能不变 D. 花粉颗粒做布朗运动，反映了水分子不停地做无规则运动 3. 如图所示，通有水平向右恒定电流的固定长直导线的正上方用绝缘细线悬挂一金属圆环，静止时金属圆环的中心位于O点。将金属圆环的中心拉到a位置无初速度释放，金属圆环的中心运动到b位置后反向运动，金属圆环和长直导线始终在同一竖直平面内，且细线始终处于张紧状态。从a到b过程中金属圆环的感应电流方向（　　） A. 顺时针 B. 逆时针 C. 先顺时针再逆时针 D. 先逆时针再顺时针 4. 如图所示，abc是半径为R四分之三圆形金属导体，O为圆心。abc中通有大小为I的恒定电流，在垂直于abc平面加有磁感应强度为B的匀强磁场。则abc所受安培力大小为（　　） A. B. C. D. 5. 氢原子能级图如图所示，已知可见光光子的能量范围，则下列说法正确的是（　　） A. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 B. 氢原子从能级跃迁到能级辐射光子是可见光光子 C. 大量处于第4能级的氢原子向下跃迁时最多发出3种不同频率的光子 D. 氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大 6. 某智能停车位通过预埋在车位地面下方的LC振荡电路获取车辆出入信息。如图甲所示，当车辆驶入车位时，相当于在线圈中插入铁芯，自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率发生变化。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，线圈L的磁场能为零 B. 由图乙可判断汽车正驶出智能停车位 C. 过程电容器内的电场强度逐渐减小 D. 过程电容器C带电量逐渐增大 7. 一定质量理想气体的状态变化如图所示，为圆弧，为半径相同的圆弧。气体从状态经状态、、最终回到状态，则（  ） A. 从状态到状态是等温膨胀过程 B. 从状态到状态，气体放出热量，内能增大 C. 处于状态时，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数一定比处于状态时少 D. 从状态经、、回到状态，气体吸收热量 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图甲为某电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，降压变压器的副线圈电压为，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线的电阻不能忽略，则下列分析中正确的是（　　） A. 交变电流的频率为 B. 降压变压器原、副线圈匝数比为 C. 升压变压器副线圈的输出电压为 D. 升压变压器原线圈的输入电压 9. 为探究电感线圈对电流的影响，设计了如图甲所示的电路，电路两端电压U恒定，为完全相同的电流传感器。时刻闭合开关S后，流过传感器电流i随时间t变化如图乙，稳定后小灯泡微弱发光。下列说法正确的是（　　） A. 时刻线圈中自感电动势为零 B. 曲线b描述中电流变化的规律 C. 若断开开关S，小灯泡闪亮后熄灭 D. 时刻后，小灯泡灯丝电阻保持不变 10. 如图所示，由弯曲部分和水平部分（足够长）组成的间距为L的平行金属导轨，固定放置在绝缘水平面上，弯曲部分在最低点M、N处的切线水平，MN的右侧有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。导体棒b（质量为2m）开始时静止于水平导轨上某处，让导体棒a（质量为m）从弯曲导轨上距水平面高度为L的地方由静止释放。已知导轨各处光滑，两导体棒接入回路的电阻均为R，两导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻忽略不计，重力加速度大小为g，假设导体棒a、b没有发生碰撞，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒a运动到MN处时的速度大小为 B. 导体棒b产生的感应电动势最大值为 C. 整个过程中，导体棒b中产生的焦耳热为 D. 整个过程中，通过导轨横截面的电荷量为 三、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 关于“用油膜法估测分子的直径”的实验。 （1）下列实验操作步骤正确的顺序为_________（用字母序号表示）。 A、在水面上撒一层很薄的爽身粉 B、将透明板置于盘上并描绘油膜轮廓 C、用注射器滴入1滴油酸酒精溶液 D、在浅水盘中倒入适量的清水 （2）如图所示为在透明板上描出的油膜轮廓，将之放在小方格纸上，小方格的边长为，则油膜面积_________。（结果保留两位有效数字） （3）实验中，若爽身粉撒得较厚，油酸没有充分展开。则测出的分子直径_________（填“偏大”、“偏小”）。 12. 光照强度简称照度，反映光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为勒克斯（）。适宜草莓苗生长的照度为，为了控制照度，科技人员对草莓大棚设计了图甲所示的智能光控电路，当照度低于时，启动照明系统进行补光。 （1）光控电路的核心元件是光敏电阻，图乙是测量光敏电阻在不同照度下阻值的实物图。在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到______（选填“1”或“2”）端；请根据图乙在虚线框内画出对应的电路原理图______； （2）测量得出光敏电阻阻值随照度变化的规律如图丙所示，由图可判断的阻值与照度反比例函数关系______（选填“满足”或“不满足”）； （3）图甲电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，电阻箱的阻值调节范围是，光敏电阻的电压U增加到时照明系统开始工作。当照度降低到时开始补光，电阻箱的阻值应调为______；该装置长时间使用后电源内阻变大，则自动补光时的照度______（选填“大于”“小于”或“等于”）。 13. 如图为某同学根据“马德堡半球模型”设计的实验。两个底面积相同的导热圆筒，开口端紧密对接，圆筒内封闭气体的总体积为，压强与大气压强相等。现将注射器活塞推至针筒底部并通过细管与气阀连通，打开气阀并缓慢水平拉动活塞，当注射器内气体体积为时停止拉动。已知注射器活塞横截面积，，装置气密性良好，不计摩擦和细管体积，封闭气体视为理想气体；环境温度不变。求停止拉动活塞时： （1）筒内气体压强p； （2）作用于活塞上的水平拉力F。 14. 如图，真空中有两块竖直放置的金属板，右板中央开有小孔，左右两板的电势差为；靠近两竖直板右侧放置有间距为d的两水平金属板，上板电势高于下板电势，两板间有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场；在两水平板右侧存在宽为L、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，其边界与水平方向的夹角为（）。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从两竖直板左板的中央处由静止释放后，沿直线穿过右板中央小孔和两水平金属板，从P点进入有界匀强磁场中，不计粒子重力，忽略极板边缘效应。求： （1）两水平金属板间的电势差U； （2）若时粒子恰好没有从有界磁场的右边界射出，则其磁感应强度为多大； （3）若有界磁场磁感应强度，取某值时，粒子在有界磁场中运动的时间最短，此时的为多大。 15. 如图甲，水平面内固定有平行足够长的平直光滑金属导轨ab、cd和金属圆环，金属杆MN垂直导轨静置于导轨上表面且接触良好，金属圆环上有一小缺口PQ，金属导轨ab通过导线与P端连接，cd通过导线和开关K与Q端连接；两平行导轨间有磁感应强度为、方向竖直向上的匀强磁场穿过，金属圆环区域有竖直向下的磁场穿过，磁感应强度B随时间变化规律如图乙，图中为已知量。时刻闭合K，在时刻MN达到最大速度。已知MN质量为m，金属圆环半径、MN长度和平行导轨间距均为L，MN和金属圆环的电阻值均为r，其余电阻不计。求： （1）闭合K瞬时，P、Q间的电势差和MN所受安培力大小和方向； （2）MN的最大速度v； （3）时刻后，MN产生焦耳热； （4）时刻后，MN运动的位移x。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 全市2024-2025学年度第二学期普通高中质量监测考试 高二年级物理试题 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1、本试卷共6页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。 2、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 3、回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其他答案标号。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：本大题共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。 1. 常见的一种核反应为，下列说法正确的是（　　） A. X是中子 B. 该反应为裂变反应 C. 该反应需在高温下才能进行 D. 反应前后核子的总质量不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．设的质量数为A，电荷数为z，根据电荷数和质量数守恒有， 解得， 故X为中子，故A错误； B．该反应是轻核聚变生成较重核的过程，属于核聚变反应，故B错误； C．核聚变需要极高温度（如千万摄氏度）以克服原子核间的库仑斥力，使核子接近到强相互作用范围，因此该反应需在高温下进行，故C正确； D．核反应中伴随能量释放（183 MeV），根据质能方程ΔE = Δmc² 可知总质量会减少，故D错误 故选C。 2. 冬天，紧闭门窗的室内有一杯洒有少许花粉的水。打开室内的制暖空调，一段时间后室内温度升高至并保持不变，室内气体视为质量不变的理想气体。下列说法正确的是（　　） A. 待温度稳定后，花粉的运动激烈程度会减弱 B. 制暖空调开始工作后，室内气体的内能增大 C. 制暖空调开始工作后，室内气体的内能不变 D. 花粉颗粒做布朗运动，反映了水分子不停地做无规则运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．温度升高至25℃后，水分子的热运动加剧，导致花粉的布朗运动更加剧烈，故A错误。 BC．理想气体的内能仅由温度决定，空调制暖使温度先升高，温度升高至后保持不变，因此气体的内能先增大后保持不变，故BC错误； D．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，通有水平向右恒定电流的固定长直导线的正上方用绝缘细线悬挂一金属圆环，静止时金属圆环的中心位于O点。将金属圆环的中心拉到a位置无初速度释放，金属圆环的中心运动到b位置后反向运动，金属圆环和长直导线始终在同一竖直平面内，且细线始终处于张紧状态。从a到b过程中金属圆环的感应电流方向（　　） A. 顺时针 B. 逆时针 C. 先顺时针再逆时针 D. 先逆时针再顺时针 【答案】C 【解析】 【详解】根据安培定则，通电直导线下方区域磁场方向垂直纸面向里，上方区域磁场方向垂直纸面向外，圆环由a位置开始运动到最低点过程中，磁通量增大，根据楞次定律，圆环中感应电流的磁场方向垂直纸面向里，感应电流的方向为顺时针方向，由最低点运动到b位置的过程中，磁通量减小，圆环中电流的方向为逆时针。 故选C。 4. 如图所示，abc是半径为R的四分之三圆形金属导体，O为圆心。abc中通有大小为I的恒定电流，在垂直于abc平面加有磁感应强度为B的匀强磁场。则abc所受安培力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由图可知，整个金属棒通电后的有效长度为 根据安培力的计算公式，则整个金属棒受到的安培力 故选B。 5. 氢原子能级图如图所示，已知可见光光子的能量范围，则下列说法正确的是（　　） A. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 B. 氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子是可见光光子 C. 大量处于第4能级的氢原子向下跃迁时最多发出3种不同频率的光子 D. 氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．因为任意频率的紫外线的频率都比可见光的频率大，所以任意频率的紫外线的光子能量都大于可见光的光子能量的最大值，而处于能级的氢原子电离时只要吸收，故处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，故A正确； B．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子的能量为 可知，该光子不是可见光光子，故B错误； C．大量处于第4能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子，故C错误； D．氢原子由激发态跃迁到基态后，轨道半径减小，核外电子动能增加，库仑力做正功，原子的电势能减小，故D错误。 故选A。 6. 某智能停车位通过预埋在车位地面下方的LC振荡电路获取车辆出入信息。如图甲所示，当车辆驶入车位时，相当于在线圈中插入铁芯，自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率发生变化。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，线圈L的磁场能为零 B. 由图乙可判断汽车正驶出智能停车位 C. 过程电容器内的电场强度逐渐减小 D. 过程电容器C带电量逐渐增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图乙可知，时刻，电流最大，线圈L的磁场能最大，故A错误； B．由图乙可知，振荡周期变小，根据可知，线圈自感系数变小，则汽车正驶出智能停车位，故B正确； C．由图乙可知，过程电流逐渐减小，线圈中的磁场能逐渐减小，电容器中的电场能逐渐增大，所以电容器内的电场强度逐渐增大，故C错误； D．由图乙可知，过程电流逐渐增大，线圈中的磁场能逐渐增大，电容器中的电场能逐渐减小，电容器C带电量逐渐减小，故D错误。 故选B。 7. 一定质量理想气体的状态变化如图所示，为圆弧，为半径相同的圆弧。气体从状态经状态、、最终回到状态，则（  ） A. 从状态到状态是等温膨胀过程 B. 从状态到状态，气体放出热量，内能增大 C. 处于状态时，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数一定比处于状态时少 D. 从状态经、、回到状态，气体吸收热量 【答案】C 【解析】 【详解】A．从状态到状态，气体的图线是圆弧而不是双曲线，所以这一过程不是等温膨胀过程，故A错误； B．从状态到状态，气体压强不变，体积增大，对外界做功，根据理想气体状态方程可知其温度必定升高，则气体内能增大，根据热力学第一定律 可知气体吸收热量，故B错误； C．气体在状态与在状态相比，在状态时气体体积较大，分子的数密度较小，气体温度升高，分子的平均动能增加，因为状态与状态气体压强相等，所以在状态时气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数一定较少，故C正确； D．从状态经、、回到状态时气体的温度不变，内能不变，外界对气体做的功等于图形的面积，根据热力学第一定律 可知气体放出热量，故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图甲为某电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，降压变压器的副线圈电压为，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线的电阻不能忽略，则下列分析中正确的是（　　） A. 交变电流的频率为 B. 降压变压器原、副线圈匝数比为 C. 升压变压器副线圈的输出电压为 D. 升压变压器原线圈的输入电压 【答案】AC 【解析】 【详解】A．交变电流的频率为，A正确； BC．升压变压器初级电压有效值 则升压变压器副线圈的输出电压为 因导线上有电压损失，则降压变压器初级电压 降压变压器原、副线圈匝数比为，C正确，B错误； D．由于 则升压变压器原线圈的输入电压，D错误。 故选AC。 9. 为探究电感线圈对电流的影响，设计了如图甲所示的电路，电路两端电压U恒定，为完全相同的电流传感器。时刻闭合开关S后，流过传感器电流i随时间t变化如图乙，稳定后小灯泡微弱发光。下列说法正确的是（　　） A. 时刻线圈中自感电动势为零 B. 曲线b描述中电流变化的规律 C. 若断开开关S，小灯泡闪亮后熄灭 D. 时刻后，小灯泡灯丝电阻保持不变 【答案】BC 【解析】 【详解】A．时刻，电感线圈中电流为零，但由于线圈中的电流增大，其自感电动势不为零，故A错误； B．闭合开关S的瞬间，线圈由于自感现象，电流逐渐增加到最大，所以b曲线是电流传感器A2中电流随时间变化的规律，故B正确； C．由图乙可知稳定后，A2所在支路电流大于A1所在支路电流，故断开开关S，在自感作用下，小灯泡闪亮后熄灭，故C正确； D．由图可知，时刻后电路两端电压恒定而流过灯泡的电流先减小后不变，结合欧姆定律可知，闭合开关到电路稳定的过程中，小灯泡灯丝电阻先增大，后保持不变，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，由弯曲部分和水平部分（足够长）组成间距为L的平行金属导轨，固定放置在绝缘水平面上，弯曲部分在最低点M、N处的切线水平，MN的右侧有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。导体棒b（质量为2m）开始时静止于水平导轨上某处，让导体棒a（质量为m）从弯曲导轨上距水平面高度为L的地方由静止释放。已知导轨各处光滑，两导体棒接入回路的电阻均为R，两导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻忽略不计，重力加速度大小为g，假设导体棒a、b没有发生碰撞，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒a运动到MN处时的速度大小为 B. 导体棒b产生的感应电动势最大值为 C. 整个过程中，导体棒b中产生的焦耳热为 D. 整个过程中，通过导轨横截面的电荷量为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．在导体棒a从释放至运动到MN处过程中，由机械能守恒定律可得 解得 故A正确； B．对导体棒a、b系统，由动量守恒定律可得； 解得最终速度大小 可得导体棒b产生的感应电动势最大值为 故B错误； C．由能量守恒定律可得整个回路产生的焦耳热 由于导体棒a、b的电阻相等，导体棒b中产生的焦耳热 故C错误； D．通过导轨横截面的电荷量，又对导体棒b由动量定理可得 解得 故D正确。 故选AD。 三、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 关于“用油膜法估测分子的直径”的实验。 （1）下列实验操作步骤正确的顺序为_________（用字母序号表示）。 A、在水面上撒一层很薄的爽身粉 B、将透明板置于盘上并描绘油膜轮廓 C、用注射器滴入1滴油酸酒精溶液 D、在浅水盘中倒入适量的清水 （2）如图所示为在透明板上描出的油膜轮廓，将之放在小方格纸上，小方格的边长为，则油膜面积_________。（结果保留两位有效数字） （3）实验中，若爽身粉撒得较厚，油酸没有充分展开。则测出的分子直径_________（填“偏大”、“偏小”）。 【答案】（1）DACB （2）###### （3）偏大 【解析】 【小问1详解】 实验先在浅盘倒清水（D），撒爽身粉（A），滴油酸酒精溶液（C），最后描绘轮廓（B），故顺序为DACB。 【小问2详解】 每个小方格面积为，图中小方格数约为61格，故油膜面积 【小问3详解】 若爽身粉撒得较厚，油酸没有充分展开，油膜面积测量值偏小，根据 可知S小则d偏大。 12. 光照强度简称照度，反映光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为勒克斯（）。适宜草莓苗生长的照度为，为了控制照度，科技人员对草莓大棚设计了图甲所示的智能光控电路，当照度低于时，启动照明系统进行补光。 （1）光控电路的核心元件是光敏电阻，图乙是测量光敏电阻在不同照度下阻值的实物图。在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到______（选填“1”或“2”）端；请根据图乙在虚线框内画出对应的电路原理图______； （2）测量得出光敏电阻阻值随照度变化的规律如图丙所示，由图可判断的阻值与照度反比例函数关系______（选填“满足”或“不满足”）； （3）图甲电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，电阻箱的阻值调节范围是，光敏电阻的电压U增加到时照明系统开始工作。当照度降低到时开始补光，电阻箱的阻值应调为______；该装置长时间使用后电源内阻变大，则自动补光时的照度______（选填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】（1） ①. 2 ②. 见解析 （2）不满足 （3） ①. 65.0 ②. 小于 【解析】 【小问1详解】 [1]图乙中控制电路采用滑动变阻器分压式接法，闭合开关前，应使控制电路输出电压为0，即在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到2端； [2]结合图乙电路图，连接实物图如图所示 【小问2详解】 根据图丙可知，其中a点横坐标与纵坐标乘积不等于b点横坐标与纵坐标乘积，可知，的阻值与照度不满足反比例函数关系。 【小问3详解】 [1]根据图丙可知，照度为时有 此时光敏电阻的电压U增加到，根据闭合电路欧姆定律有有 解得 [2]该装置长时间使用后电源内阻变大，在光照强度一定时，回路电流减小，光敏电阻两端电压减小，可知补光时，需要增大光敏电阻两端电压，即需要增大光敏电阻的阻值，根据图丙可知，需要减小光照强度，即自动补光时的照度小于。 13. 如图为某同学根据“马德堡半球模型”设计的实验。两个底面积相同的导热圆筒，开口端紧密对接，圆筒内封闭气体的总体积为，压强与大气压强相等。现将注射器活塞推至针筒底部并通过细管与气阀连通，打开气阀并缓慢水平拉动活塞，当注射器内气体体积为时停止拉动。已知注射器活塞横截面积，，装置气密性良好，不计摩擦和细管体积，封闭气体视为理想气体；环境温度不变。求停止拉动活塞时： （1）筒内气体压强p； （2）作用于活塞上的水平拉力F。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 拉动活塞过程，对原圆筒内封闭气体有 解得 【小问2详解】 停止拉动活塞时对活塞有 得 14. 如图，真空中有两块竖直放置的金属板，右板中央开有小孔，左右两板的电势差为；靠近两竖直板右侧放置有间距为d的两水平金属板，上板电势高于下板电势，两板间有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场；在两水平板右侧存在宽为L、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，其边界与水平方向的夹角为（）。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从两竖直板左板的中央处由静止释放后，沿直线穿过右板中央小孔和两水平金属板，从P点进入有界匀强磁场中，不计粒子重力，忽略极板边缘效应。求： （1）两水平金属板间的电势差U； （2）若时粒子恰好没有从有界磁场的右边界射出，则其磁感应强度为多大； （3）若有界磁场的磁感应强度，取某值时，粒子在有界磁场中运动的时间最短，此时的为多大。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 在两竖直板间，根据动能定理有 在两水平板间，根据平衡条件有 解得， 【小问2详解】 在右侧有界磁场中，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 根据几何关系有 解得 【小问3详解】 在右侧有界磁场中，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 在右侧有界磁场中运动时间最短时弧长对应的弦长为L ，由几何关系有 解得 15. 如图甲，水平面内固定有平行足够长的平直光滑金属导轨ab、cd和金属圆环，金属杆MN垂直导轨静置于导轨上表面且接触良好，金属圆环上有一小缺口PQ，金属导轨ab通过导线与P端连接，cd通过导线和开关K与Q端连接；两平行导轨间有磁感应强度为、方向竖直向上的匀强磁场穿过，金属圆环区域有竖直向下的磁场穿过，磁感应强度B随时间变化规律如图乙，图中为已知量。时刻闭合K，在时刻MN达到最大速度。已知MN质量为m，金属圆环半径、MN长度和平行导轨间距均为L，MN和金属圆环的电阻值均为r，其余电阻不计。求： （1）闭合K瞬时，P、Q间的电势差和MN所受安培力大小和方向； （2）MN的最大速度v； （3）时刻后，MN产生的焦耳热； （4）时刻后，MN运动的位移x。 【答案】（1），，方向水平向左 （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 时刻由图乙求得金属圆环产生感应电动势为 通过回路的电流为 PQ两端的电势差 则MN所受安培力大小为 由左手定则可知，安培力方向水平向左。 【小问2详解】 闭合K后，MN速度最大时，MN切割磁感线产生的感应电动势与金属圆环产生的感应电动势大小相等，即 解得 【小问3详解】 时刻后，MN切割磁感线，动能转化为内能，故电路中产生的焦耳热为 由于MN和金属圆环的电阻值均为r，MN产生的焦耳热为 【小问4详解】 时刻后，棒的速度为时受到的安培力 设极短时间内速度的变化量大小为，受到的安培力近似不变，由动量定理可得 将上式求和得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$