精品解析：湖北省荆州中学2024-2025学年高二上学期12月月考物理试题

荆州中学2024——2025学年高二上学期12月月考 物理试题 （全卷满分100分，考试用时75分钟） 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，1－7题只有一项符合题目要求，8－10题有多项符合题目要求。每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 奥斯特首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究 B. 楞次定律告诉我们，感应电流产生的磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反 C. 电磁感应现象说明磁能生电 D. 法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 2. 如图所示，导体棒PQ放在垂直纸面向外的匀强磁场中，PQ与螺线管和金属导轨组成闭合回路，将条形磁铁的N极迅速插入螺线管内时，关于导体棒PQ中的感应电流方向和PQ受到的安培力方向判断正确的是（ ） A. 电流从P到Q，安培力向左 B. 电流从P到Q，安培力向右 C. 电流从Q到P，安培力向右 D. 电流从Q到P，安培力向左 3. 如图所示，回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子（初速度不计）电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，加速电压为U，若粒子在盒间加速用时忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A. 所加交流电源的周期为 B. 一个周期内粒子加速一次 C. 增大加速电压可以增大粒子获得的最大动能 D. 粒子在回旋加速器中的加速次数为 4. 某运动员在花样游泳比赛中，有一场景：用手拍皮球，水波向四周散开。这个场景可以简化为如图所示，波源O起振方向向下，垂直于水平介质平面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。时，离O点10m的质点A开始振动；时，离O点20m的质点B开始振动，此时质点A第3次（刚开始振动时记为第0次）回到平衡位置。下列说法正确的是（　　） A. 该波周期为 B. 该波传播速度为10m/s C. 时，质点A的振动方向向下 D. 该波遇到尺寸为3m的障碍物会发生明显衍射现象 5. 图甲为一列简谐波在时刻的波形图，P、Q为平衡位置分别在处的两个质点，图乙为质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的传播速度大小为25m/s C. 在时刻，质点Q的位移为 D. 在0.5s时间内，质点Q运动的路程为2.1m 6. 如图所示，半圆柱体玻璃砖横截面半径为R，高为4R。有单色光垂直平面ABCD射入玻璃砖，为了避免光从圆弧面射出，需要在圆弧面上涂抹一层不透光的反光材料。已知玻璃砖对该单色光的折射率为，则涂抹层的最小面积为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ斜向上，金属杆ab始终静止于水平导轨上，则以下正确的是（　　） A. 金属杆受到的安培力的大小为 B. 金属杆所受摩擦力大小为 C. 金属杆对导轨压力可以为0 D. 仅使磁感应强度B反向，其它条件不变，摩擦力大小不变 8. 两个比荷相等的带电粒子a、b，以不同的速率、对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，两粒子射出磁场时的速度偏转角分别为120°、60°，其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力，则下列说法正确的是（　　） A. 粒子带正电，粒子带负电 B. 粒子射入磁场中的速率 C. 粒子在磁场中的运动时间 D. 若将b粒子的入射速度方向不变，大小增大，则b粒子在磁场中运动的时间将变长 9. 一部华为Mate系列手机大约有1600多个元器件组成，其中半导体器件占到了很大一部分。霍尔元件就是利用霍尔效应制成的半导体磁电转换器件，如图是很小的矩形半导体薄片，M、N之间的距离为a，薄片的厚度为b，在E、F间通入恒定电流，同时外加与薄片垂直的磁场B，加磁场后M、N间的霍尔电压为。已知半导体薄片中的载流子为负电荷，每个载流子电荷量为，单位体积内载流子个数为n，电流与磁场的方向如图所示。下列说法正确的是（　　） A. N板电势低于M板电势 B. 每个载流子受到的洛伦兹力大小为 C. MN间电势差 D. 若载流子为正电荷，其余条件不变，则N板电势仍然低于M板电势 10. 如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。t=0时对木板施加方向水平向左，大小为0.6N恒力，g取10m/s2。则（ ） A. 木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动 B. 滑块开始做加速度减小的变加速运动，最后做速度为10m/s匀速运动 C. 木板先做加速度为2m/s2匀加速运动，再做加速度增大的运动，最后做加速度为3m/s2的匀加速运动 D. t=5s后滑块和木板开始有相对运动 二、实验题：本题共2小题，共18分。请把正确答案填在横线上，不要求写出计算过程。 11. 某同学利用图示半圆形轨道（可不计摩擦）装置验证动量守恒定律，为水平直径，为轨道的最低点，为表面涂有不同颜料的小球，它们沿轨道运动时，可在轨道上留下印迹，测得的质量分别为，初始时球位于点。 （1）在适当的位置由静止释放小球，在点与球碰撞后，两小球均沿圆弧上升，则________（填“＞”“=”或“<”）。 （2）测得小球在点左右两侧印迹的竖直高度分别为和，小球在点右侧印迹的竖直高度为（未到达点），若碰撞过程中两小球的动量守恒，则应满足的关系式为________。（用题中所给的字母表示） （3）若碰撞过程中两小球无机械能损失，则应满足的关系式为________。（用、表示） 12. 如图1所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”） （2）在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示，则此时的示数为______mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，由此可求得相邻亮条纹的间距______mm（结果保留三位小数），若双缝间距d，双缝到屏的距离l，则所测绿光的波长为______。（用题中所给字母表达结果） （3）若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹数目会______（选填“变多”或“变少”）。 三、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 13. 如图甲所示，一个匝数n=100匝的圆形线圈，面积S=0.3m2，电阻r=10Ω。线圈中存在由里向外（为正方向）的匀强磁场将线圈两端a、b与一个R=20Ω的电阻相连接，b端接地。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。 （1）求圆形线圈中产生的感应电动势大小E； （2）求电路中R消耗的功率P； （3）求ab端的电势差。 14. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在倾角为的斜面上，导轨间距，导轨底端接有阻值的电阻，整个装置处在垂直斜面向上，磁感应强度大小为的匀强磁场中。长为的金属杆垂直导轨放置，金属杆质量分布均匀且大小为，电阻为，杆在平行导轨向上的恒力作用下从静止开始沿导轨向上运动，当运动距离时，达到最大速度。不计其他电阻，重力加速度，求： （1）恒力F的大小； （2）杆从静止开始运动到达到最大速度的过程中，金属杆克服安培力做的功W。 15. 直角坐标系xoy第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，第四象限内有垂直纸面向内的匀强磁场B，质量m、带电量＋q的粒子从y轴的P点以速度垂直y轴射入第一象限，进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角，已知P点到坐标原点O的距离为L，不计粒子重力。 （1）匀强电场的电场强度的大小E； （2）粒子从P点出发经多长时间粒子第二次经过x轴： （3）粒子第2025次经过x轴时的位置与O点的距离s。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 荆州中学2024——2025学年高二上学期12月月考 物理试题 （全卷满分100分，考试用时75分钟） 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，1－7题只有一项符合题目要求，8－10题有多项符合题目要求。每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 奥斯特首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究 B. 楞次定律告诉我们，感应电流产生的磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反 C. 电磁感应现象说明磁能生电 D. 法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 【答案】C 【解析】 【详解】A．法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究，故A错误； B．根据楞次定律可知，当磁通量增大时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同，故B错误； C．电磁感应现象说明磁能生电，故C正确； D．奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，导体棒PQ放在垂直纸面向外的匀强磁场中，PQ与螺线管和金属导轨组成闭合回路，将条形磁铁的N极迅速插入螺线管内时，关于导体棒PQ中的感应电流方向和PQ受到的安培力方向判断正确的是（ ） A. 电流从P到Q，安培力向左 B. 电流从P到Q，安培力向右 C. 电流从Q到P，安培力向右 D. 电流从Q到P，安培力向左 【答案】C 【解析】 【详解】条形磁铁的N极迅速插入螺线管内时，螺线管里面的磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知电流从Q到P，再由左手定则可知安培力向右。 故选C。 3. 如图所示，回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子（初速度不计）电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，加速电压为U，若粒子在盒间加速用时忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A. 所加交流电源的周期为 B. 一个周期内粒子加速一次 C. 增大加速电压可以增大粒子获得的最大动能 D. 粒子在回旋加速器中的加速次数为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由粒子在磁场中做圆周运动的周期与交变电源的周期相等，可知交变电源的周期为，故A错误； B．每半个周期内粒子加速一次，一个周期内粒子被加速两次，故B错误； C．当粒子被加速到最大速度时 则最大动能 则增大加速电压粒子获得的最大动能不变，故C错误； D．根据 可得粒子在回旋加速器中的加速次数为，故D正确。 故选D。 4. 某运动员在花样游泳比赛中，有一场景：用手拍皮球，水波向四周散开。这个场景可以简化为如图所示，波源O起振方向向下，垂直于水平介质平面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。时，离O点10m的质点A开始振动；时，离O点20m的质点B开始振动，此时质点A第3次（刚开始振动时记为第0次）回到平衡位置。下列说法正确的是（　　） A. 该波周期为 B. 该波传播速度为10m/s C. 时，质点A的振动方向向下 D. 该波遇到尺寸为3m的障碍物会发生明显衍射现象 【答案】D 【解析】 【详解】C．波源O起振方向向下，时，离O点10m的质点A开始振动方向与波源方向相同，起振方向向下，时，质点A第3次（刚开始振动时记为第0次）回到平衡位置，根据简谐运动规律，可得此时质点A的振动方向也向上，故C错误； A．当波传到B点时，A点第三次回到平衡位置，可知 可得 故A错误； B．由题意，可知波由A点传到B点经历2s，解得波速 故B错误； D．该列波的波长为 当障碍物的尺寸与波长相比，相差不大或比波长更小时，容易发生明显的衍射现象。可知该波遇到尺寸为3m的障碍物会发生明显衍射现象，故D正确。 故选D。 5. 图甲为一列简谐波在时刻的波形图，P、Q为平衡位置分别在处的两个质点，图乙为质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的传播速度大小为25m/s C. 在时刻，质点Q的位移为 D. 在0.5s时间内，质点Q运动的路程为2.1m 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，时刻，质点正沿轴正向运动，则波沿轴负方向传播，A错误； B．波的传播速度大小为 B错误； C．根据数学知识可知，时Q的位移为 由波的平移法可知，0.1s内波传播的距离为2m，由于波向x轴负方向传播，则平衡位置为3.5m处质点的振动形式传播到Q点，因此在时刻质点的位移为正确； D．因为质点的振动周期为0.2s，故在0.5s时间内，质点运动的路程为 D错误。 故选C。 6. 如图所示，半圆柱体玻璃砖横截面半径为R，高为4R。有单色光垂直平面ABCD射入玻璃砖，为了避免光从圆弧面射出，需要在圆弧面上涂抹一层不透光的反光材料。已知玻璃砖对该单色光的折射率为，则涂抹层的最小面积为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据折射率与全反射临界角的关系 解得 根据几何关系可得，为避免光从圆弧面射出，涂抹区域对应的最小圆心角为 则涂抹层的最小面积 故选C。 7. 如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ斜向上，金属杆ab始终静止于水平导轨上，则以下正确的是（　　） A. 金属杆受到的安培力的大小为 B. 金属杆所受摩擦力大小为 C. 金属杆对导轨压力可以为0 D. 仅使磁感应强度B反向，其它条件不变，摩擦力大小不变 【答案】D 【解析】 【详解】AB．对金属杆做受力分析，如图所示 金属杆受到的安培力的大小为。 水平方向，由平衡条件得 故A B错误； C．竖直方向，由平衡条件得 由牛顿第三定律得金属杆对导轨压力大小 因水平方向必须存在摩擦力才能保持平衡，故金属杆对导轨压力不可以为0。 D．仅使磁感应强度B反向，其它条件不变，受力分析如图所示 摩擦力大小 不变。 故选D。 8. 两个比荷相等的带电粒子a、b，以不同的速率、对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，两粒子射出磁场时的速度偏转角分别为120°、60°，其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力，则下列说法正确的是（　　） A. 粒子带正电，粒子带负电 B. 粒子射入磁场中的速率 C. 粒子在磁场中的运动时间 D. 若将b粒子的入射速度方向不变，大小增大，则b粒子在磁场中运动的时间将变长 【答案】BC 【解析】 【详解】A．粒子向右运动，根据左手定则，b向上偏转，应当带正电，a向下偏转，应当带负电，故A错误； B．设a、b粒子运动轨迹的圆心分别为、，如图所示 设粒子的半径分别为ra、rb，根据洛伦兹力提供向心力，有 解得， 设大圆半径为R，做如图蓝色辅助线，根据几何关系有， 联立解得，故B正确； C．根据 而 联立解得 可知两粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等。由几何关系得两粒子在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角分别为， 则可得粒子在磁场中的运动时间之比为，故C正确； D．根据洛伦兹力提供向心力，有 解得 若将b粒子的入射速度方向不变，大小增大，则半径增大，由 可得减小，由 可知b粒子在磁场中运动的时间将变短，故D错误。 故选BC。 9. 一部华为Mate系列手机大约有1600多个元器件组成，其中半导体器件占到了很大一部分。霍尔元件就是利用霍尔效应制成的半导体磁电转换器件，如图是很小的矩形半导体薄片，M、N之间的距离为a，薄片的厚度为b，在E、F间通入恒定电流，同时外加与薄片垂直的磁场B，加磁场后M、N间的霍尔电压为。已知半导体薄片中的载流子为负电荷，每个载流子电荷量为，单位体积内载流子个数为n，电流与磁场的方向如图所示。下列说法正确的是（　　） A. N板电势低于M板电势 B. 每个载流子受到的洛伦兹力大小为 C. MN间电势差 D. 若载流子为正电荷，其余条件不变，则N板电势仍然低于M板电势 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据题意可知，半导体薄片中的载流子为负电荷，由左手定则可知，载流子向N板偏转，N板带负电，则N板电势低于M板电势，故A正确； B．设载流子定向移动的速率为，稳定时根据受力平衡可知，每个载流子受到的洛伦兹力大小为 故B错误； C．设载流子定向移动的速率为，根据电流微观表达式可得 解得 稳定时有 联立解得 故C正确； D．若载流子为正电荷，其余条件不变，根据左手定则可知，载流子仍向N板偏转，N板带正电，则N板电势高于M板电势，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。t=0时对木板施加方向水平向左，大小为0.6N恒力，g取10m/s2。则（ ） A. 木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动 B. 滑块开始做加速度减小的变加速运动，最后做速度为10m/s匀速运动 C. 木板先做加速度为2m/s2匀加速运动，再做加速度增大的运动，最后做加速度为3m/s2的匀加速运动 D. t=5s后滑块和木板开始有相对运动 【答案】C 【解析】 【分析】先求出木块静摩擦力能提供的最大加速度，再根据牛顿第二定律判断当0.6N的恒力作用于木板时，系统一起运动的加速度，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时摩擦力等于零，此后物块做匀速运动，木板做匀加速直线运动． 【详解】ABC．由于动摩擦因数为0.5，静摩擦力能提供的最大加速度为5m/s2，所以当0.6N的恒力作用于木板时，系统一起运动的加速度 即滑块开始随木板一起做匀加速运动，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，当到达一定速度时开始在木板上滑动，此时随速度的增加，滑块与木板间的压力减小，摩擦力减小滑块开始做加速度减小的变加速运动，木板做加速度增大的加速运动；当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时 Bqv=mg 解得 v=10m/s 此时摩擦力消失，滑块做匀速运动，而木板在恒力作用下做匀加速运动， 故AB错误， C正确； D．滑块开始与木板一起做a=2m/s2加速直线运动，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，当滑块受到的洛伦兹力减小到一定的数值时，滑块开始相对于木板滑动，此时木板对滑块的作用力 竖直方向受力平衡得 所以 滑块从开始做加速运动，到速度增大到6m/s所用的时间 即滑块从t=3s和木板开始有相对运动，故D错误。 故选C。 【点睛】本题主要考查了牛顿第二定律的直接应用，要求同学们能正确分析木板和滑块的受力情况，进而判断运动情况。 二、实验题：本题共2小题，共18分。请把正确答案填在横线上，不要求写出计算过程。 11. 某同学利用图示半圆形轨道（可不计摩擦）装置验证动量守恒定律，为水平直径，为轨道的最低点，为表面涂有不同颜料的小球，它们沿轨道运动时，可在轨道上留下印迹，测得的质量分别为，初始时球位于点。 （1）在适当的位置由静止释放小球，在点与球碰撞后，两小球均沿圆弧上升，则________（填“＞”“=”或“<”）。 （2）测得小球在点左右两侧印迹的竖直高度分别为和，小球在点右侧印迹的竖直高度为（未到达点），若碰撞过程中两小球的动量守恒，则应满足的关系式为________。（用题中所给的字母表示） （3）若碰撞过程中两小球无机械能损失，则应满足的关系式为________。（用、表示） 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 若两小球碰撞过程中动量守恒，且无机械能损失，则有 联立可解得 要使小球碰后沿圆弧上升，需满足，即 【小问2详解】 据机械能守恒定律有 解得 结合 求得 【小问3详解】 碰撞过程动量守恒有 机械能无损失有 联立可解得 即 也即 12. 如图1所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”） （2）在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示，则此时的示数为______mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，由此可求得相邻亮条纹的间距______mm（结果保留三位小数），若双缝间距d，双缝到屏的距离l，则所测绿光的波长为______。（用题中所给字母表达结果） （3）若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹数目会______（选填“变多”或“变少”）。 【答案】（1）平行 （2） ①. 5.770 ②. 1.620 ③. （3）变少 【解析】 【小问1详解】 为了使光屏上出现清晰的明暗相间的干涉条纹，在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行。 【小问2详解】 [1]手轮上的示数如图2所示，根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 [2]手轮上的示数如图3所示，根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 由此可求得相邻亮条纹的间距 [3]根据 解得 【小问3详解】 把绿色滤光片换为红色滤光片，光的波长变长，结合上述可知，相邻明条纹中心之间的间距增大，则在屏上观察到的条纹数目会变少。 三、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 13. 如图甲所示，一个匝数n=100匝的圆形线圈，面积S=0.3m2，电阻r=10Ω。线圈中存在由里向外（为正方向）的匀强磁场将线圈两端a、b与一个R=20Ω的电阻相连接，b端接地。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。 （1）求圆形线圈中产生的感应电动势大小E； （2）求电路中R消耗的功率P； （3）求ab端的电势差。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律可知 代入数据可知 （2）由闭合电路欧姆定律可知 电路中R消耗的功率为 （3）由电路可知ab端的电势差与R所分配的电压相等，因b点电势高，即 14. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在倾角为的斜面上，导轨间距，导轨底端接有阻值的电阻，整个装置处在垂直斜面向上，磁感应强度大小为的匀强磁场中。长为的金属杆垂直导轨放置，金属杆质量分布均匀且大小为，电阻为，杆在平行导轨向上的恒力作用下从静止开始沿导轨向上运动，当运动距离时，达到最大速度。不计其他电阻，重力加速度，求： （1）恒力F的大小； （2）杆从静止开始运动到达到最大速度的过程中，金属杆克服安培力做的功W。 【答案】（1）3.5N （2）1.65J 【解析】 【小问1详解】 最大速度时，感应电动势 回路中电流 导体棒受安培力 由平衡条件得 【小问2详解】 杆达到最大速度的过程中，由能量守恒得 解得W=1.65J 15. 直角坐标系xoy第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，第四象限内有垂直纸面向内的匀强磁场B，质量m、带电量＋q的粒子从y轴的P点以速度垂直y轴射入第一象限，进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角，已知P点到坐标原点O的距离为L，不计粒子重力。 （1）匀强电场的电场强度的大小E； （2）粒子从P点出发经多长时间粒子第二次经过x轴： （3）粒子第2025次经过x轴时的位置与O点的距离s。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设粒子进入磁场时速度为，则 解得 由动能定理有 解得 【小问2详解】 粒子在电场中做类平抛运动的时间为，根据动量定理 解得 由， 联立解得粒子在磁场中做圆周运动的周期 在磁场中做圆周运动的时间，由于粒子做逆时针运动，有几何关系可知，圆心角为，则 粒子第二次经过轴的时间 解得 【小问3详解】 粒子在电场中做类平抛运动的水平位移 粒子在磁场中做圆周运动的半径，根据 解得 粒子在磁场中做圆周运动的水平位移 解得 粒子出磁场后在第一象限做类抛体运动，由于粒子运动具有周期性，故粒子第2023次经过轴时的位置与点的距离 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $