精品解析：江西省新余市2024-2025学年高二下学期期末考试物理试题

新余市2024-2025学年下学期期末质量检测 高二物理试题 卷面总分：100分　考试时间：75分钟 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，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 考试时，监考教师使用手持金属探测器对进入考场的考生进行检查，如题图所示，该探测器涉及的基本原理是（　　） A. 涡流 B. 静电感应 C. 电磁阻尼 D. 电磁驱动 2. 关于安培力和洛伦兹力方向，下列各图正确的是（　　） A. B. C. D. 3. 交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，电阻R=5Ω，线圈电阻、电流表内阻不计。从图示位置开始计时，P、Q间输出的电压u随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 电阻R中的电流方向每秒钟变化50次 B. t=0.005s时刻电流表示数为2A C. 图甲位置为中性面，感应电动势最小 D. 线圈转动的角速度为50rad/s 4. 生活现象中蕴含着无数物理知识，以下为教材中的几幅插图，说法正确的是（　　） A. 图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 B. 图乙表示两分子势能随分子距离变化的图线，分子间距为r2时分子力为0 C. 图丙中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量使金属熔化，从而冶炼金属 D. 图丁中，运输时为保护电流表，应将电流表的正负极用导线相连，原理是电磁驱动 5. 一种新型合金被发现，只要略微提高温度，这种合金就会从非磁合金变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料中间，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热，下列说法正确的是（　　） A. B线圈的磁通量将减小 B. B线圈一定有收缩的趋势 C. 将线圈B向左移动，磁通量大小不变 D. 若从右向左看线圈B中产生顺时针方向电流，则A左端是强磁性合金的S极 6. 近来，暨南大学相关团队成功开发智能质谱机器人，该机器人集成了多种技术，用于在放射性环境中远程控制复杂样品的化学分析。在实验中发现了氖22和氖20两种同位素粒子（两种粒子电荷量相同、质量不同），从A容器下方小孔飘入电势差为U的加速电场，初速度为0，从小孔出加速电场，再从小孔进入磁感应强度大小为B的匀强磁场。分别打在底片上相距为的两点。为便于观测，的数值大一些为宜。以下措施正确的是（　　） A. 减小磁感应强度B的大小 B. 减小加速电场的电势差U C. 增大距离 D. 增大的距离 7. 1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机。半径为r的圆盘O端和a点分别与如图所示的外电路相连，其中电阻R1=R，R2=2R，平行板电容器电容为C。有一个油滴静止在两极板间。不计其他电阻和摩擦。圆盘在外力作用下绕O点以角速度ω顺时针匀速转动过程中，圆盘接入Oa间的等效电阻为R。已知重力加速度为g，图示匀强磁场磁感应强度为B，不计其它电阻和摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 油滴带正电 B. Oa两端电势差为 C. 电容器所带电荷量为 D. 电阻R1上消耗的电功率为 8. 某同学做“油膜法估测油酸分子大小”实验。下列说法正确的是（　　） A. 应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉 B. 该实验运用了理想化模型法 C. 取体积为的纯油酸用酒精稀释，配制成的油酸酒精溶液。将体积为的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜面积为S，则油酸分子的直径为 D. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，使得测量结果偏大 9. 新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中可能实现的方案是（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示，虚线MN左侧空间存在一方向与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化如乙图所示，曲线部分为正弦图像的一部分。一硬质细导线的总电阻为，将该导线做成半径为r=1m的圆环放置在纸面内，圆心O在MN上，t=0时刻如甲图所示，下列说法正确的是（　　） A. 时圆环产生的感应电流为零 B. 圆环受到的安培力为1N C. 时MN两端产生的电压V D. 电流的有效值为0.5A 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某学校高二（2）班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）某同学将正弦交流电源接在原线圈“0”和“4”两个接线柱上，用交流电压表先测量原线圈各接线柱间的电压，再测量副线圈各接线柱间的电压，将测得的电压U与对应匝数n中的部分数据描绘在U-n图上（如图丙），则原线圈电压约为_____V。（保留两位有效数字） （2）变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的原因是_____。 A. 增大涡流，提高变压器的效率 B. 减小涡流，提高变压器的效率 C. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 （3）变压器选用左侧和右侧匝数分别为的接线柱多次实验，用传感器测得左侧接线柱之间的电压为，右侧接线柱之间的电压为，数据如下表所示，根据真实实验数据，原、副线圈电压比总是_____（略大于/略小于）对应匝数比，造成这一误差的原因可能为：_____。 /匝 4 1 4 1 /匝 2 2 14 8 /V 8.01 6.01 4.41 2.62 /V 3.99 11.92 15.21 20.58 12. 某课题小组在阅读课本时了解到半导体薄膜压力传感器，该传感器阻值会随压力变化而变化，该小组决定完成该课题研究。 （1）课题小组首先利用数字多用电表测量不同压力下的阻值，如乙图所示，则随着压力的增大，传感器的阻值在不断_____（“变大”或“变小”） （2）通过对乙图分析，小明认为传感器工作压力区间应设置在2N以内比较合适，主要原因是在该区间内，阻值RN_____（选填“变化大”、“变化快”），传感器灵敏度高。 （3）该小组利用此压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣苹果装置。将压力传感器RN与可调电阻串联接入电路中，托盘秤（重力不计）置于RN上。分拣开关在弹簧向上压力作用下处于水平状态。当分拣标准为0.15kg时，调节，使0.15kg的苹果在托盘秤上时，两端的电压为3V。此时，放大电路中的电磁铁恰好吸住分拣开关的衔铁。放大电路有保持电路功能，能够确保苹果在通过分拣开关时电磁铁始终保持吸住状态。已知电源电动势为9V，内阻不计，重力加速度。 ①为使该装置达到上述分拣目的，的阻值应调为_____kΩ。（保留一位小数） ②为了分拣出0.3Kg的苹果，应将可调电阻_____。（填“调大”、“调小”） 13. 大唐国际新余第二发电厂，是我国首个“煤电＋光伏”协同发展的综合大型发电站，位于渝水区良山镇，距离市区18km。该发电站配备2台W的超临界二次再热媒发电机组，于2024年9月同时投产。假如其中一台发电机组全力运作给市区供电，已知每台发电机的输出电压为20kv，在变电站升压至220kv后向市区供电，其原理简化如图所示。若高压输电线的等效总阻值为，不计其他损耗，求： （1）发电厂的输出电流； （2）输电线上损耗的功率。 14. 如图，内径为r、外径为3r的圆环内有垂直纸面向里、磁感应强度为B2的匀强磁场。圆环左侧的平行板电容器MN两板间距离为d，电压为U，板间匀强磁场磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向里。比荷为k的正离子从左侧水平飞入，在两板间恰好做匀速直线运动，并沿圆环直径方向射入B2磁场，求： （1）若B2已知，求离子在B2磁场中做圆周运动的半径； （2）要使离子不进入小圆区域，磁感应强度B2的取值范围。 15. 如图所示，质量分别为2m、m的导体棒a、b静置在间距为L的水平平行光滑导轨上，导轨足够长两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，导体棒a、b在导轨间的电阻均为R。MN的右边是无磁场区域，MN左边空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．现给a棒一水平向右的初速度，经过时间后，b棒以速度通过MN边界。已知a棒始终在导轨上运动且未与b棒碰撞，感应电流产生的磁场及导轨的电阻均忽略不计。 （1）b棒开始运动时的加速度大小； （2）b棒从开始运动到出磁场产生的热量； （3）b棒离开磁场区域时，a棒的位移大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 新余市2024-2025学年下学期期末质量检测 高二物理试题 卷面总分：100分　考试时间：75分钟 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，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 考试时，监考教师使用手持金属探测器对进入考场的考生进行检查，如题图所示，该探测器涉及的基本原理是（　　） A. 涡流 B. 静电感应 C. 电磁阻尼 D. 电磁驱动 【答案】A 【解析】 【详解】金属探测器是通过交流电产生的变化磁场在金属处产生涡流的基本原理。 故选A。 2. 关于安培力和洛伦兹力的方向，下列各图正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于A图像中电荷的速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力的作用，故A错误； B．对于负电荷，根据左手定则，伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向负电荷运动的反方向，大拇指所指方向即为洛伦兹力方向，故B正确； C．对于通电导线，根据左手定则，伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，大拇指所指方向即为安培力方向，所以C图中安培力方向应水平向右，故C错误； D．由于D图像中电流的方向与磁场方向平行，不受安培力的作用，故D错误； 故选B。 3. 交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，电阻R=5Ω，线圈电阻、电流表内阻不计。从图示位置开始计时，P、Q间输出的电压u随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 电阻R中的电流方向每秒钟变化50次 B. t=0.005s时刻电流表示数为2A C. 图甲位置为中性面，感应电动势最小 D. 线圈转动的角速度为50rad/s 【答案】B 【解析】 【详解】A．交流电周期为0.02s，一个周期内电流方向改变2次，则每秒钟电流方向变化100次，故A错误； B．电流表示数为有效值，即，故B正确； C．图甲位置垂直于中性面，此时磁通量最小，感应电动势最大，故C错误； D．交流电的周期为0.02s，根据，线圈转动的角速度为，故D错误。 故选B。 4. 生活现象中蕴含着无数物理知识，以下为教材中的几幅插图，说法正确的是（　　） A. 图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 B. 图乙表示两分子势能随分子距离变化的图线，分子间距为r2时分子力为0 C. 图丙中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量使金属熔化，从而冶炼金属 D. 图丁中，运输时为保护电流表，应将电流表的正负极用导线相连，原理是电磁驱动 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，微粒越小，液体分子对颗粒的撞击越不平衡，则布朗运动越明显，故A错误； B．图乙表示两分子势能随分子距离变化的图线，分子间距为r2时，分子势能最小，处于平衡位置，分子力为0，故B正确； C．真空冶炼炉能在真空环境下，利用电磁感应现象，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属，故C错误； D．原理是电磁阻尼，故D错误。 故选B。 5. 一种新型合金被发现，只要略微提高温度，这种合金就会从非磁合金变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图所示。A为圆柱形合金材料，B为线圈，套在圆柱形合金材料中间，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热，下列说法正确的是（　　） A. B线圈的磁通量将减小 B. B线圈一定有收缩的趋势 C. 将线圈B向左移动，磁通量大小不变 D. 若从右向左看线圈B中产生顺时针方向的电流，则A左端是强磁性合金的S极 【答案】D 【解析】 【详解】A．穿过线圈B的磁感线从无变有，磁通量增加，故A错误； B．合金A内部磁场与外部磁场方向相反，B线圈的总磁通量与A内部磁场方向相同，加热使得磁通量变大，由楞次定律可知，B线圈一定有扩张的趋势，故B错误； C．由题意可得，初始线圈在合金中间，向左移动，磁通量变小，故C错误； D．对A进行加热，A磁性增强。根据右手螺旋定则和楞次定律可知，若从右向左看B中产生顺时针方向的电流，感应电流产生的磁场向左，则B中原磁场方向向右，A内部磁场大于外部磁场，因此磁场方向要看内部，即A左端是强磁性合金的S极，故D正确。 故选D。 6. 近来，暨南大学相关团队成功开发智能质谱机器人，该机器人集成了多种技术，用于在放射性环境中远程控制复杂样品的化学分析。在实验中发现了氖22和氖20两种同位素粒子（两种粒子电荷量相同、质量不同），从A容器下方小孔飘入电势差为U的加速电场，初速度为0，从小孔出加速电场，再从小孔进入磁感应强度大小为B的匀强磁场。分别打在底片上相距为的两点。为便于观测，的数值大一些为宜。以下措施正确的是（　　） A. 减小磁感应强度B的大小 B. 减小加速电场的电势差U C. 增大的距离 D. 增大的距离 【答案】A 【解析】 【详解】粒子打在底片上相距为的两点为粒子做匀速圆周运动的直径的差值，在加速电场中，根据动能定理 在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力 联立解得 故 从表达式可以看出，为使的数值大一些，可以通过减小B和增大U进行，故选A。 7. 1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机。半径为r的圆盘O端和a点分别与如图所示的外电路相连，其中电阻R1=R，R2=2R，平行板电容器电容为C。有一个油滴静止在两极板间。不计其他电阻和摩擦。圆盘在外力作用下绕O点以角速度ω顺时针匀速转动过程中，圆盘接入Oa间的等效电阻为R。已知重力加速度为g，图示匀强磁场磁感应强度为B，不计其它电阻和摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 油滴带正电 B. Oa两端电势差为 C. 电容器所带电荷量为 D. 电阻R1上消耗的电功率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，等效电源的a端为正极，则M板带正电，N板带负电，而油滴所受电场力向上，电场力方向与电场强度方向相反，所以油滴带负电，故A错误； B．产生的感应电动势为 而Oa两端电势差为路端电压，故B错误； C．回路的感应电流 电容器两端电压 根据电容的定义式有 解得，故C正确； D．电阻R1上消耗的电功率为，故D错误。 故选C。 8. 某同学做“油膜法估测油酸分子大小”实验。下列说法正确的是（　　） A. 应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉 B. 该实验运用了理想化模型法 C. 取体积为纯油酸用酒精稀释，配制成的油酸酒精溶液。将体积为的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜面积为S，则油酸分子的直径为 D. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，使得测量结果偏大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，记录排开痱子粉的面积，故A错误； B．该实验运用了理想化模型法，如没有考虑油酸分子间间隙，故B正确； C．油酸分子的直径为，故C错误； D．由可知，S偏小，d偏大，故D正确。 故选BD。 9. 新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中可能实现的方案是（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】A．该电路中当开关S断开时，整个电路均断开，则不能给电池充电，故A错误； B．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，当S断开时L产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，电源U与L中的自感电动势共同加在电池两端，且此时二极管能导通，从而实现给高压充电，故B正确； C．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，只有L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，但是电流方向无法通过二极管，故C错误。 D．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，且断开时才能有电流流过二极管，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，虚线MN左侧空间存在一方向与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化如乙图所示，曲线部分为正弦图像的一部分。一硬质细导线的总电阻为，将该导线做成半径为r=1m的圆环放置在纸面内，圆心O在MN上，t=0时刻如甲图所示，下列说法正确的是（　　） A. 时圆环产生的感应电流为零 B. 圆环受到的安培力为1N C. 时MN两端产生的电压V D. 电流的有效值为0.5A 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由乙图可知，该电动势为感生电动势，，时B的切线斜率为0，所以该处感应电动势为零，故A正确； B．时，感应电动势大小，感应电流大小 由乙图可知，时，磁感应强度大小，方向与正方向相反，圆环受到的安培力，故B错误； C．时，向外磁感应强度增大，由楞次定律感应电流为顺时针，感应电动势大小，所以 ，故C错误； D．通过计算，0~为正弦交变电流，电动势的有效值 电流有效值 ~感应电动势大小 感应电流大小，为恒定电流， ~感应电动势大小 感应电流大小，为恒定电流，通过有效值的定义式可以算出一个周期内有效值为0.5A，故D正确。 故选AD。 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某学校高二（2）班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）某同学将正弦交流电源接在原线圈“0”和“4”两个接线柱上，用交流电压表先测量原线圈各接线柱间的电压，再测量副线圈各接线柱间的电压，将测得的电压U与对应匝数n中的部分数据描绘在U-n图上（如图丙），则原线圈电压约为_____V。（保留两位有效数字） （2）变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的原因是_____。 A. 增大涡流，提高变压器的效率 B. 减小涡流，提高变压器的效率 C. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 （3）变压器选用左侧和右侧匝数分别为的接线柱多次实验，用传感器测得左侧接线柱之间的电压为，右侧接线柱之间的电压为，数据如下表所示，根据真实实验数据，原、副线圈电压比总是_____（略大于/略小于）对应匝数比，造成这一误差的原因可能为：_____。 /匝 4 1 4 1 /匝 2 2 14 8 /V 8.01 6.01 4.41 262 /V 3.99 11.92 15.21 20.58 【答案】（1）4.0 （2）B （3） ①. 略大于 ②. 考虑到漏磁、发热等损失 【解析】 【小问1详解】 正弦交流电源接在原线圈“0”和“4”两个接线柱上，即原线圈共4匝，由U-n图像可读得对应的电压为； 【小问2详解】 涡流现象能在导体内部损耗能量，利用薄硅钢片叠压而成的，增大电阻，从而减小涡流，提高效率；故选B。 【小问3详解】 [1]根据表格数据可知，在误差允许的范围内，即原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比； [2]造成这一误差的原因可能为考虑到漏磁、发热等损失；导致实际输出电压小于理论输出电压。 12. 某课题小组在阅读课本时了解到半导体薄膜压力传感器，该传感器阻值会随压力变化而变化，该小组决定完成该课题研究。 （1）课题小组首先利用数字多用电表测量不同压力下的阻值，如乙图所示，则随着压力的增大，传感器的阻值在不断_____（“变大”或“变小”） （2）通过对乙图分析，小明认为传感器工作的压力区间应设置在2N以内比较合适，主要原因是在该区间内，阻值RN_____（选填“变化大”、“变化快”），传感器灵敏度高。 （3）该小组利用此压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣苹果装置。将压力传感器RN与可调电阻串联接入电路中，托盘秤（重力不计）置于RN上。分拣开关在弹簧向上压力作用下处于水平状态。当分拣标准为0.15kg时，调节，使0.15kg的苹果在托盘秤上时，两端的电压为3V。此时，放大电路中的电磁铁恰好吸住分拣开关的衔铁。放大电路有保持电路功能，能够确保苹果在通过分拣开关时电磁铁始终保持吸住状态。已知电源电动势为9V，内阻不计，重力加速度。 ①为使该装置达到上述分拣目的，的阻值应调为_____kΩ。（保留一位小数） ②为了分拣出0.3Kg的苹果，应将可调电阻_____。（填“调大”、“调小”） 【答案】（1）变小 （2）变化快 （3） ①. 15.0 ②. 调小 【解析】 【小问1详解】 如乙图所示，则随着压力的增大，传感器的阻值在不断变小。 【小问2详解】 由图乙可以看出，在小于2N的压力区间内，随着压力的变化，阻值的变化量较大，即阻值变化快，所以传感器灵敏度高。 【小问3详解】 [1]已知苹果质量为，重力加速度 则苹果对压力传感器的压力为 由图乙可知，当时，有 电源电动势 两端电压 由 则与串联，根据串联电路电流相等，由 解得 [2]苹果质量增大，即增大苹果对压力传感器的压力增大，从图乙可知压力增大时减小。电源电动势E不变，要使电磁仍能吸住分拣开关的衔铁，即两端电压仍需达到使电磁铁工作的电压值。根据串联电路分压原理，减小，要保持不变，则应将可调电阻调小。 13. 大唐国际新余第二发电厂，是我国首个“煤电＋光伏”协同发展的综合大型发电站，位于渝水区良山镇，距离市区18km。该发电站配备2台W的超临界二次再热媒发电机组，于2024年9月同时投产。假如其中一台发电机组全力运作给市区供电，已知每台发电机的输出电压为20kv，在变电站升压至220kv后向市区供电，其原理简化如图所示。若高压输电线的等效总阻值为，不计其他损耗，求： （1）发电厂的输出电流； （2）输电线上损耗的功率。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知 其中 代入数据解得 【小问2详解】 输电线电流（其中） 因为 联立解得 14. 如图，内径为r、外径为3r的圆环内有垂直纸面向里、磁感应强度为B2的匀强磁场。圆环左侧的平行板电容器MN两板间距离为d，电压为U，板间匀强磁场磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向里。比荷为k的正离子从左侧水平飞入，在两板间恰好做匀速直线运动，并沿圆环直径方向射入B2磁场，求： （1）若B2已知，求离子在B2磁场中做圆周运动的半径； （2）要使离子不进入小圆区域，磁感应强度B2的取值范围。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设离子射入匀强磁场时的速率为v，由平衡条件得 可得 设离子在磁场中圆周运动的半径为R，离子所受洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律有 联立可得 【小问2详解】 若离子恰好不进入小圆，设离子与小圆相切时轨道半径为，此时轨迹如图所示，在△OPO'中，由几何关系得 解得 要使离子不进入小圆，必须 解得磁感应强度。 15. 如图所示，质量分别为2m、m的导体棒a、b静置在间距为L的水平平行光滑导轨上，导轨足够长两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，导体棒a、b在导轨间的电阻均为R。MN的右边是无磁场区域，MN左边空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．现给a棒一水平向右的初速度，经过时间后，b棒以速度通过MN边界。已知a棒始终在导轨上运动且未与b棒碰撞，感应电流产生的磁场及导轨的电阻均忽略不计。 （1）b棒开始运动时的加速度大小； （2）b棒从开始运动到出磁场产生的热量； （3）b棒离开磁场区域时，a棒的位移大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，b棒开始运动时，a棒切割磁感线， 感应电动势为，感应电流为 ， 对b棒，由牛顿第二定律有，联立解得 【小问2详解】 a棒开始运动到b棒第一次出磁场过程，a、b棒组成系统动量守恒， 则有 a、b棒组成系统产生的热量 其中b棒产生的热量，解得 【小问3详解】 设a棒开始运动到b棒第一次出磁场过程中所用的时间为t， 对于b棒，由动量定理有 感应电流，所以 这一过程，a、b棒组成系统动量守恒，两边同时累乘时间有： 或，联立上式可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $