精品解析：湖北省武汉市黄陂区第二中学2023-2024学年高二下学期5月月考物理试题

黄陂二中高二下学期5月考物理试题 一、单选题（共7小题，每小题4分，共计28分） 1. 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B. 各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C. 电磁波和机械波都依赖于介质才能传播 D. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 【答案】D 【解析】 【详解】A．变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，选项A错误； B．各种频率电磁波在真空中传播的速度相同，等于光速，选项B错误。 C．电磁波可以在真空中传播，选项C错误； D．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，选项D正确。 故选D。 2. 对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（　　） A. 甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的 B. 乙图中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则接在cd端的电流表会有偏转 C. 丙图中，电磁炉利用其线圈产生的涡流来加热食物 D. 奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过通电导线周围产生的磁场实现的，选项A错误； B．乙图中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则由于穿过线圈的磁通量不断变化，则会在另一线圈中产生感应电流，则接在cd端的电流表会有偏转，选项B正确； C．丙图中，电磁炉利用在金属锅底中产生的涡流来加热食物，选项C错误； D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电流的磁效应现象，选项D错误。 故选B。 3. 如图所示，图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗：闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，A1与L1的直流电阻值相同 B. 图甲中，闭合S1，电路稳定时，A1中电流大于L1中电流 C. 图乙中，变阻器R与L2的直流电阻阻值相同 D. 图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，证明明灯A1与L1的直流电阻值不同，故A错误； B．图甲中，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明电路稳定时A1中电流小于L1中电流，故B错误； C．闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，考虑到电感线圈和A2的总电压与变阻器R和A3的总电压相同，可得变阻器R与L2的直流电阻阻值相同，故C正确； D．图乙中，闭合S2瞬间，电感线圈产生自感电动势，L2中电流小于变阻器R中电流，故D错误。 故选C。 4. 如图为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，线圈内阻为r，外电阻为R，电流表为理想电表。已知线圈由图示位置转过30°过程中，通过电阻R的电荷量为q。下列判断正确的是（　　） A. 图示位置线圈的磁通量变化率最小 B. 电流表的示数为 C. 每经过图示位置1次，电流方向改变1次 D. 线圈由图示位置转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为3q 【答案】B 【解析】 【详解】A．线圈位于题中图示位置时，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，故A错误； B．线圈由图示位置转过30°过程中，通过电阻R的电荷量为q，该过程的平均电流 两式联立 解得 所以 故B正确； C．线圈每经过中性面1次，电流方向改变1次，图示位置与中性面垂面，C错误； D．根据法拉第电磁感应定律 三个式子联立 可知电量q是正比于磁通量的变化量的，而图示位置转过30°过程中 而由图示位置转过90°过程中 则 故D错误。 故选B。 5. 如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角，M、P两端接一电阻为R的定值电阻，电阻为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。t=0时对金属棒施加一平行于导轨向上的外力F，使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，通过定值电阻R的电荷量q随时间的平方变化的关系如图乙所示。下列关于穿过回路abPMa的磁通量、金属棒的加速度a、外力F、通过电阻R的电流I随时间t变化的图象中正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】设导体棒ab沿斜面向上移动d的过程中，通过定值电阻R的电荷量为q，设导体棒长度为L，则有 变形为 因为q与成正比，设比例系数为k，则有 即 由图乙可知通过定值电阻R的电荷量q与成正比，可知导体棒ab沿斜面向上移动的距离d与成正比，又因为导体棒初速度为零，故可得导体棒沿斜面向上做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a，则有 可得 可得D正确，ABC错误。 故选D。 6. 潜艇在水下活动时需要用声呐对水下物体及舰船进行识别、跟踪、测向和测距。某潜艇声呐在水下发出的一列超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为水下质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ） A. 该超声波在空气中的波速为 B. 该超声波在空气中的频率为 C 0~1s内，质点P沿x轴运动了 D. 该超声波沿x轴负方向传播 【答案】B 【解析】 【详解】A．超声波在水下的速度为 与空气中的速度不相同，A错误； B．超声波在不同介质中频率不变 B正确； C．质点不随波传播，C错误； D．时刻点向上振动，根据“上下坡法”，超声波沿轴正方向传播，D错误。 故选B。 7. 质量为的小球A以速率沿光滑水平面运动，与质量为的静止小球B发生正碰后，A、B两小球的速率和可能为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】若发生完全非弹性碰撞，碰撞后速度为 若发生完全弹性碰撞，根据动量守恒与机械能守恒 得 ， 代入数据，可以得到 ， 故选C。 8. 一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原、副线圈的匝数比为3:1，交流电源输出电压的有效值不变，图中四个电阻R完全相同，电压表为理想交流电压表，当开关S断开时，电压表的示数为U0；当开关S闭合时，电压表的示数为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】当开关断开时，有 所以副线圈电压为 对副线圈回路，有 对原线圈回路，有 联立可得电源电压为 当S闭合时，有 联立解得 故选D。 二、多选题（共3小题，每小题4分，共计12分） 9. 磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压无关 B. 乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同 C. 丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，N侧电势高 D. 丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示匀强磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压与a、b有关 【答案】AB 【解析】 【详解】A．设回旋加速器中的磁感应强度为B，半径为R，粒子的电荷量为q，质量为m，则带电粒子在回旋加速器中，根据洛伦兹力提供向心力有 可知带电粒子的最大动能为 所以带电粒子的最大动能与加速电压无关，故A正确； B．经过质谱仪的速度选择器区域的粒子速度v都相同，经过偏转磁场时击中光屏同一位置的粒子轨道半径R相同，则根据洛伦兹力提供向心力有 可得 所以不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同，故B正确； C．根据左手定则可判断负电荷受到的洛伦兹力方向指向N侧，所以N侧带负电荷，电势低，故C错误； D．经过电磁流量计的带电粒子受到洛伦兹力的作用会向前后两个金属侧面偏转，在前后两个侧面之间产生电场，当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力相等时流量Q恒定，故有 又 所以 由此可知，前后两个金属侧面的电压与a、b无关，故D错误。 故选AB。 10. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是（　　） A. 波长是4m B. 传播速度是10m/s C. 质点Q（x=9m）经过0.5s才第一次到达波峰 D. 各质点开始振动时都是先向下运动 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．读出相邻两个波谷间的距离为4m，所以波长，故A正确； B．已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，则波的周期T=0.4s。由 故B正确； C．质点Q（x=9m）经过0.5s才第一次到达波峰，由于x=2m位置的振动传递到Q点时，Q点才第一次到达波峰，所以 故C错误； D．简谐横波沿x轴正方向传播，所以各质点开始振动的方向应与M点振动方向相同，都是向下。故D正确。 故选ABD。 11. 关于分子动理论，下列说法中正确的是（　　） A. 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，测得油酸分子大小的数量级为 B. 图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动的运动轨迹图线 C. 图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从增大时，分子势能先增大后减小 D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的分子平均动能较大 【答案】AD 【解析】 【详解】A．题图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，测得油酸分子大小的数量级为10-10 m，选项A正确； B．题图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动每隔一定时间所到的位置，然后连起来，但是该图并不是某个微粒做布朗运动的运动轨迹图线，选项B错误； C．题图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从r0开始增大时，分子力表现为引力，做负功，分子势能变大，选项C错误； D．题图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②中分子速率较大的占比较大，故对应的分子平均动能较大，但并不是每个分子的动能都较大，选项D正确。 故选AD。 三、实验题（两小题，共9空每空2分，总计18分） 12. 用如图甲所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 （1）将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中1、2处分别应该安装的器材是________。 A. 1处为单缝、2处为双缝 B. 1处为单缝、2处为滤光片 C. 1处为滤光片、2处为单缝 D. 1处为双缝、2处为单缝 （2）实验中观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________。 A. 旋转目镜 B. 调节拨杆 C. 换测量头 D. 换光源 （3）单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数也在图乙中给出。 ①分划板在图中A位置时游标卡尺的示数为________； ②若双缝间距，双缝到光屏间的距离，该单色光的波长________m（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）A （2）B （3） ①. 11.1 ②. 【解析】 【小问1详解】 光先通过单缝获得单一频率的光，再通过双缝获得相干光源，故1处为单缝、2处为双缝。 故选A。 【小问2详解】 使条纹变得清晰，最方便方式是调节拨杆。 故选B。 【小问3详解】 [1][2]A位置时游标卡尺的示数为 B位置时游标卡尺的示数为 相邻条纹间距为 根据 代入数据得 13. “用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下： ①向体积的油酸中加酒精，直至总量达到； ②用注射器吸取①中配制好的酒精油酸溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入滴时，测得其体积恰好是； ③先往边长为的浅盘里倒入深的水； ④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液； ⑤待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状； ⑥将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内小方格的个数N。 根据以上信息，回答下列问题： （1）在步骤________前（填写步骤的标号）缺少一个步骤，请补充完整：________________________； （2）如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为，试求： （i）油酸膜的面积是________（结果保留三位有效数字）； （ii）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m（结果保留两位有效数字）。 （3）用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油酸的________。 A. 摩尔质量 B. 体积 C. 摩尔体积 D. 密度 【答案】（1） ①. ④ ②. 将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 （2） ①. 132 ②. （3）C 【解析】 【小问1详解】 [1][2]步骤④前，应将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。 【小问2详解】 [1]油酸膜的体积为 计算油膜面积时，超过半格取整格，不到半格舍去，油酸膜的面积约。 [2]油酸分子直径为 代入数据得 【小问3详解】 根据 则要测出阿伏加德罗常数，只需知道油酸的摩尔体积。 故选C。 四、解答题（12+15+15=42分） 14. 如图甲所示，矩形ABO2O1和CDO2O1为上下两部分对称磁场区域，分别有垂直纸面向外、向里的匀强磁场，磁场磁感应强度大小均为B0，AC边界左侧有一粒子发射器，可垂直于AC边界连续发射带正电的粒子，其内部结构如图乙所示。现调节发射器中速度选择器的电场和磁场的大小，调到电场强度和磁感应强度大小之比为时，发现从边界AO1中点射入磁场的粒子恰好各经过上、下磁场一次从O2点射出。已知带电粒子比荷为，上、下两部分磁场区域高度均为d。不考虑电场、磁场边界效应和粒子重力的影响。求： （1）粒子第一次经过O1O2边界时速度方向与O1O2的夹角θ； （2）图甲中对称磁场区域的长度L。 【答案】（1）53° （2）3d 【解析】 【小问1详解】 粒子在速度选择器中满足 由牛顿第二定律得 得粒子在磁场中运动的半径为 粒子在磁场中运动轨迹如图所示，粒子第一次经过O1O2边界时速度方向与O1O2的夹角θ等于轨迹对应圆心角。 由几何关系得 解得 【小问2详解】 由几何关系得， 所以对称磁场区域长度 15. 如图甲所示，水平面内固定两根间距L=1m的长直平行光滑金属导轨PQ、MN，其Q、N端接有阻值R=2Ω的电阻，一质量m=0.1kg电阻不计的导体棒ab垂直于导轨放置于距QN端d=2m处，且与两导轨保持良好接触。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。在0~1s内，施加外力使ab棒保持静止，1s后改用F=0.5N的水平向左的恒力拉动ab棒，ab棒从静止开始沿导轨运动距离x=4.8m时速度恰好达到最大值，ab棒运动过程中始终与导轨保持垂直，导轨电阻不计，求： （1）ab棒的最大速度大小vm； （2）从t=0到ab棒运动距离x=4.8m的过程，电阻R上产生的焦耳热Q。 【答案】（1）4m/s；（2）2.1J 【解析】 【详解】（1）ab棒达到最大速度后做匀速直线运动，拉力F向左，安培力向右，二力平衡 其中安培力 根据欧姆定律有 根据法拉第电磁感应定律有 解得 （2）在第内，根据法拉第电磁感应定律有 根据楞次定律，电流从到，电流的大小为 在运动距离内 解得 从到棒运动距离的过程，电阻上产生的焦耳热 解得 16. 利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统。有一台内阻为1Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器匝数比为4：1，输电线的总电阻，全校共22个班，每班有“220V40W”灯6盏，若全部电灯正常发光，求： (1)降压变压器的输入电压U3； (2)输电线总电阻R两端的电压； (3)发电机的总功率。 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【详解】(1)降压变压器输出电压为20V，根据 解得 (2)电灯正常发光时的电流 降压变压器负载中的总电流 降压变压器输入端电流 导线上损失的电压 (3)升压变压器输出电压 由理想变压器公式 解得 其输入电流 由闭合欧姆定律，有 发电机的总功率 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 黄陂二中高二下学期5月考物理试题 一、单选题（共7小题，每小题4分，共计28分） 1. 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（　　） A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B. 各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C. 电磁波和机械波都依赖于介质才能传播 D. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 2. 对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（　　） A. 甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的 B. 乙图中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则接在cd端的电流表会有偏转 C. 丙图中，电磁炉利用其线圈产生的涡流来加热食物 D. 奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象 3. 如图所示，图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗：闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，A1与L1的直流电阻值相同 B. 图甲中，闭合S1，电路稳定时，A1中电流大于L1中电流 C. 图乙中，变阻器R与L2的直流电阻阻值相同 D. 图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 4. 如图为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，线圈内阻为r，外电阻为R，电流表为理想电表。已知线圈由图示位置转过30°过程中，通过电阻R的电荷量为q。下列判断正确的是（　　） A. 图示位置线圈的磁通量变化率最小 B. 电流表示数为 C. 每经过图示位置1次，电流方向改变1次 D. 线圈由图示位置转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为3q 5. 如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角，M、P两端接一电阻为R的定值电阻，电阻为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。t=0时对金属棒施加一平行于导轨向上的外力F，使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，通过定值电阻R的电荷量q随时间的平方变化的关系如图乙所示。下列关于穿过回路abPMa的磁通量、金属棒的加速度a、外力F、通过电阻R的电流I随时间t变化的图象中正确的是（ ） A. B. C. D. 6. 潜艇在水下活动时需要用声呐对水下物体及舰船进行识别、跟踪、测向和测距。某潜艇声呐在水下发出的一列超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为水下质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ） A. 该超声波在空气中的波速为 B. 该超声波在空气中的频率为 C. 0~1s内，质点P沿x轴运动了 D. 该超声波沿x轴负方向传播 7. 质量为的小球A以速率沿光滑水平面运动，与质量为的静止小球B发生正碰后，A、B两小球的速率和可能为（ ） A. B. C. D. 8. 一含有理想变压器电路如图所示，变压器原、副线圈的匝数比为3:1，交流电源输出电压的有效值不变，图中四个电阻R完全相同，电压表为理想交流电压表，当开关S断开时，电压表的示数为U0；当开关S闭合时，电压表的示数为（　　） A B. C. D. 二、多选题（共3小题，每小题4分，共计12分） 9. 磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压无关 B. 乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同 C. 丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，N侧电势高 D. 丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示匀强磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压与a、b有关 10. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是（　　） A. 波长是4m B. 传播速度是10m/s C. 质点Q（x=9m）经过0.5s才第一次到达波峰 D. 各质点开始振动时都是先向下运动 11. 关于分子动理论，下列说法中正确的是（　　） A. 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，测得油酸分子大小的数量级为 B. 图乙为布朗运动实验的观测记录，图中记录的是某个微粒做布朗运动的运动轨迹图线 C. 图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从增大时，分子势能先增大后减小 D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的分子平均动能较大 三、实验题（两小题，共9空每空2分，总计18分） 12. 用如图甲所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 （1）将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中1、2处分别应该安装的器材是________。 A. 1处单缝、2处为双缝 B. 1处为单缝、2处为滤光片 C. 1处为滤光片、2处为单缝 D. 1处为双缝、2处为单缝 （2）实验中观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________。 A. 旋转目镜 B. 调节拨杆 C. 换测量头 D. 换光源 （3）单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数也在图乙中给出。 ①分划板在图中A位置时游标卡尺的示数为________； ②若双缝间距，双缝到光屏间的距离，该单色光的波长________m（结果保留两位有效数字）。 13. “用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下： ①向体积的油酸中加酒精，直至总量达到； ②用注射器吸取①中配制好的酒精油酸溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入滴时，测得其体积恰好是； ③先往边长为的浅盘里倒入深的水； ④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液； ⑤待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状； ⑥将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内小方格的个数N。 根据以上信息，回答下列问题： （1）在步骤________前（填写步骤的标号）缺少一个步骤，请补充完整：________________________； （2）如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为，试求： （i）油酸膜的面积是________（结果保留三位有效数字）； （ii）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m（结果保留两位有效数字）。 （3）用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油酸________。 A. 摩尔质量 B. 体积 C. 摩尔体积 D. 密度 四、解答题（12+15+15=42分） 14. 如图甲所示，矩形ABO2O1和CDO2O1为上下两部分对称磁场区域，分别有垂直纸面向外、向里的匀强磁场，磁场磁感应强度大小均为B0，AC边界左侧有一粒子发射器，可垂直于AC边界连续发射带正电的粒子，其内部结构如图乙所示。现调节发射器中速度选择器的电场和磁场的大小，调到电场强度和磁感应强度大小之比为时，发现从边界AO1中点射入磁场的粒子恰好各经过上、下磁场一次从O2点射出。已知带电粒子比荷为，上、下两部分磁场区域高度均为d。不考虑电场、磁场边界效应和粒子重力的影响。求： （1）粒子第一次经过O1O2边界时速度方向与O1O2的夹角θ； （2）图甲中对称磁场区域的长度L。 15. 如图甲所示，水平面内固定两根间距L=1m的长直平行光滑金属导轨PQ、MN，其Q、N端接有阻值R=2Ω的电阻，一质量m=0.1kg电阻不计的导体棒ab垂直于导轨放置于距QN端d=2m处，且与两导轨保持良好接触。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。在0~1s内，施加外力使ab棒保持静止，1s后改用F=0.5N的水平向左的恒力拉动ab棒，ab棒从静止开始沿导轨运动距离x=4.8m时速度恰好达到最大值，ab棒运动过程中始终与导轨保持垂直，导轨电阻不计，求： （1）ab棒的最大速度大小vm； （2）从t=0到ab棒运动距离x=4.8m的过程，电阻R上产生的焦耳热Q。 16. 利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统。有一台内阻为1Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器匝数比为4：1，输电线的总电阻，全校共22个班，每班有“220V40W”灯6盏，若全部电灯正常发光，求： (1)降压变压器的输入电压U3； (2)输电线总电阻R两端的电压； (3)发电机的总功率。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $