精品解析：广东省广州市2024-2025学年高二上学期期末统考物理试卷

2024学年第一学期期末教学质量监测 高二物理（试题） 本试卷共6页，15小题，满分100分．考试时间75分钟． 注意事项： 1．答题前，考生务必用黑色字迹的签字笔在答题卡上填写姓名、考号和座位号，再用2B铅笔将与考号和座位号对应的信息点涂黑． 2．答题卡上第一部分必须用2B铅笔作答，将选中项涂满涂黑，黑度以遮住框内字母为准，修改时用橡皮擦除干净．第二部分必须用黑色字迹的签字笔按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，未在对应的答题区域内作答或超出答题区域作答的均无效． 3．考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效． 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的． 1. 某同学在研究静电感应时，用带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。验电器上感应电荷的分布情况正确的是（ ） A. B. C. D. 2. 如图所示为某电子秤示意图．一绝缘支架放在电子秤上，上端固定一带电金属小球a，稳定后，电子秤示数为F．现将另一固定于绝缘手柄一端的不带电金属小球b与a球充分接触后，再移至小球a正上方L处，待系统稳定后，电子秤示数为；把小球b移走使其恢复到不带电的状态，然后再将小球b与小球a充分接触并重新移至a球正上方L处，电子秤示数为．若两小球完全相同，则（ ） A. B. C. D. 3. 若直流高压线掉到地上时，它就会向大地输入电流，并且以高压线与大地接触的那个位置为圆心，形成一簇如图所示等势线同心圆，相邻两个等势线的电势差相等，A、B、C、D是等势线上的四点，且A、B、C在同一直线上，当人走在地面上时，如果形成跨步电压就会导致两脚有电势差而发生触电事故，如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 人从B沿着圆弧走到D会发生触电 B. 电势的大小为 C. 电场强度的大小为 D 间距离等于2倍间距离 4. 如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中（　　） A. 膜片与极板构成的电容器的电容减小 B. 极板所带电荷量减小 C. 膜片与极板间的电场强度减小 D. 电阻R中有方向向下的电流通过 5. 在电磁感应加热设备中，有一无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈在同一平面内，线圈的边与直导线平行．现用外力F使线圈向直导线靠近且始终保持边与直导线平行，在边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 直导线右侧区域的磁场方向垂直纸面向外 B. 线圈内产生的感应电流方向是 C. 外力F对线圈做的功全部转化为线圈的动能 D. 边和边受到的安培力大小相等 6. 某品牌扫地机器人如图所示，已知其工作额定电压为，额定功率为。扫地机器人体内的电池容量为，充电时额定电压为，额定电流为。则下列说法正确的是（ ） A. 扫地机器人正常工作时的电流为 B. 电池充满时储存的化学能为 C. 电池充满电后，扫地机器人单次连续工作时长最多为 D. 将耗光的电池充电，充满电满消耗的电能约为 7. 如图所示为汽车蓄电池与车灯、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为，车灯电阻不变，电动机线圈内阻为，电流表和电压表均为理想电表，只闭合时，电流表示数为，电压表示数为；再闭合，启动电动机工作时，电流表示数变为，则（ ） A. 蓄电池的电动势为 B. 车灯电阻为 C. 启动电动机工作时蓄电池两端的电压升高 D. 启动电动机工作时整个电路的总功率降低 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分． 8. 如图所示，为空间中正方体区域，上下表面的中心为O、．A、C两点固定有等量异种点电荷，其中正电荷固定在A点，负电荷固定在C点，下列说法正确的是（ ） A. 空间中E点与G点处电场强度相同 B. 上表面的中心O点处电场强度为0 C. 空间中B点的电势与F点的电势相等 D. 电子自A点沿直线运动至B点的过程中电势能增加 9. 如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数K称为霍尔系数．设电流I（方向如图）是由电子的定向流动形成的，导体单位体积中电子的个数为n，电子定向移动的速率为v，电量为e．下列说法正确的是（ ） A. 上表面的电势比下表面低 B. 洛伦兹力对电子做正功 C. 导体板之间的电场强度 D. 霍尔系数K的大小与d、h、n、e都没有关系 10. 如图所示，有一宽为匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。现有一边长为L、粗细均匀的正方形金属线框，以恒定速度穿过磁场区域。在运动过程中，金属线框边始终与磁场区域边界平行，取边刚进入磁场为计时起点，规定逆时针方向为电流正方向，则在下列选项中，能正确反映线框中感应电流以及两点间电势差随时间变化规律的是（ ） A B. C. D. 三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答） 11 （1）某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径D，如图甲所示，__________mm。 （2）某同学用图乙所示装置探究电磁感应现象以及影响感应电流方向的因素。图丙为电流表连接电源时其指针的偏转情，．用绝缘线将导体悬挂在蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，保持蹄形磁铁不动，使导体左右摆动时电流表的指针__________（选填“偏转”或“不偏转”）。某次实验发现电流表的指针向右偏转，则流过导体的电流方向为__________，此时导体__________摆动（选填“向左”或“向右”）。 12. 图甲为太阳能山地车尾灯，其内部为一组镍氢电池组充电的光伏板，该光伏板受到阳光照射时，将太阳能转化为镍氢电池中的电能。某同学想测量该光伏板的电动势（约为）和内阻，他从实验室借到了以下器材：电压表V（量程，内阻为），毫安表A（量程，内阻很小），滑动变阻器R（），定值电阻，定值电阻，开关、导线若干。图乙为该同学设计测量的电路： （1）闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片移到__________（填“a”或“b”）端。闭合开关后，调节滑动变阻器，测得多组数据，某次电压表的示数如图丙所示，则这时电路中的电压为__________V。 （2）为了精确测量电路电压，则与电压表串联的定值电阻为__________（选填“”或“”）。 （3）给光伏板一定的光照进行实验，将电压表的读数记为U，毫安表的读数记为I，通过改变滑动变阻器的阻值，测得多组U、I值，根据记录的实验数据做出图像如图丁所示，通过图像可得光伏板的电动势__________V，图中为线性段，此阶段光伏板的内阻__________。（结果均保留2位小数） （4）由于电压表分流，实验中测量出的电动势比真实值__________（填“大”、“小”或“不变”）。 13. 学校的饭卡属于非接触式ID卡，或称射频卡，内部嵌有微型计算机芯片和线圈。当饭卡靠近读卡器时，读卡器产生的磁场会在饭卡的线圈中产生感应电流，从而为芯片供电，并通过线圈与读卡器进行无线通信。刷卡的原理可简化为如图甲所示，读卡器产生的磁场变化规律如图乙所示（取垂直纸面向里为正向）。已知线圈匝数为10匝，每匝线圈面积为，线圈总电阻，线圈所连接的芯片的电阻，其余部分电阻不计。求： （1）时，电阻R上电流的方向； （2）时，线圈产生的感应电动势的大小； （3）内，电阻R产生的焦耳热。 14. 如图为某型质谱仪的示意图，由加速电场和磁分析器组成．磁分析器有一圆形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁场边界处安装有接收胶片．从粒子源S发出的质子和待测粒子x（初速度均为零，重力不计），先后经间的电场加速后，沿轴线进入匀强磁场，最终分别打到胶片上的C、D点．已知P、Q间的电压为U，圆形磁场区域半径为R，圆心为O，连线与轴线垂直，连线与轴线成角，质子质量为m、电荷量为q，粒子x的电荷量是质子的2倍．求： （1）质子进入磁场时的速度大小和磁感应强度B的大小； （2）特测粒子x的质量M。 15. 如图所示，竖直平面内有一固定绝缘轨道，由半径为R的圆弧轨道和与之相切于C点的水平轨道组成，圆弧轨道的直径与竖直半径间的夹角。B点的右侧空间存在水平向右的匀强电场．质量为的不带电绝缘滑块M以初速度沿轨道向右运动，与静止在B点质量为的带正电q小球N发生碰撞，碰后滑块M静止，小球N沿轨道运动，小球到达P点时恰好和轨道间无挤压，小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。 已知：半圆弧轨道半径，夹角，滑块质量，初速度，小球质量，电荷量，，，．试求： （1）求碰后瞬间小球N的速度大小v； （2）求匀强电场的电场强度大小E； （3）若改变水平轨道的长度（始终在电场中），欲使小球N在圆弧轨道运动时不脱离轨道，求长度应满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年第一学期期末教学质量监测 高二物理（试题） 本试卷共6页，15小题，满分100分．考试时间75分钟． 注意事项： 1．答题前，考生务必用黑色字迹的签字笔在答题卡上填写姓名、考号和座位号，再用2B铅笔将与考号和座位号对应的信息点涂黑． 2．答题卡上第一部分必须用2B铅笔作答，将选中项涂满涂黑，黑度以遮住框内字母为准，修改时用橡皮擦除干净．第二部分必须用黑色字迹的签字笔按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，未在对应的答题区域内作答或超出答题区域作答的均无效． 3．考生务必将答案写在答题卡上，在试卷上作答无效． 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的． 1. 某同学在研究静电感应时，用带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。验电器上感应电荷的分布情况正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．当带电的金属球带正电时，根据静电感应原理可知，验电器的上端带负电，验电器的金属箔片带正电，故AB错误，C正确； D．当带电的金属球带负电时，根据静电感应原理可知，验电器的上端带正电，验电器的金属箔片带负电，故D错误。 故选C。 2. 如图所示为某电子秤示意图．一绝缘支架放在电子秤上，上端固定一带电金属小球a，稳定后，电子秤示数为F．现将另一固定于绝缘手柄一端的不带电金属小球b与a球充分接触后，再移至小球a正上方L处，待系统稳定后，电子秤示数为；把小球b移走使其恢复到不带电的状态，然后再将小球b与小球a充分接触并重新移至a球正上方L处，电子秤示数为．若两小球完全相同，则（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设小球a的电荷量为Q，小球b与小球a充分接触后，两小球带同种电荷，电荷量分别为，再移至小球a正上方处，故b对a有向下的库仑力，设为，则有 此时电子秤的示数为 使小球b再次不带电，后将该不带电的小球b与a球再次充分接触后，两小球带同种电荷，电荷量分别为，重新移至a球正上方L处，故b对a有向下的库仑力，设为，则有 此时电子秤的示数为 因为 故 故选A。 3. 若直流高压线掉到地上时，它就会向大地输入电流，并且以高压线与大地接触的那个位置为圆心，形成一簇如图所示等势线同心圆，相邻两个等势线的电势差相等，A、B、C、D是等势线上的四点，且A、B、C在同一直线上，当人走在地面上时，如果形成跨步电压就会导致两脚有电势差而发生触电事故，如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 人从B沿着圆弧走到D会发生触电 B. 电势的大小为 C. 电场强度的大小为 D. 间距离等于2倍间距离 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图中所示可知，B点与D点处于同一等势线上，即B点与D点电势相等，人从B沿着圆弧走到D过程，两脚没有电势差，不会发生触电，故A错误； B．高压线掉到地上时，它就会向大地输入电流，即电流从高压线流向大地，则圆心处电势最高，由圆心沿半径向外电势逐渐降低，同一等势线上电势相等，则有，故B正确； C．如图所示等势线同心圆，相邻两个等势线的电势差相等，则等势线分布的密集程度表示电场的强弱，由圆心向外等势线分布逐渐变稀疏，B点与D点处等势线分布密集程度相同，则有，故C错误； D．由于相邻两个等势线的电势差相等，则有 上述等势线分布的密集程度表示电场的强弱，则有 根据电势差与电场强度的关系有 可知 则有，故D错误。 故选B。 4. 如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中（　　） A. 膜片与极板构成的电容器的电容减小 B. 极板所带电荷量减小 C. 膜片与极板间的电场强度减小 D. 电阻R中有方向向下的电流通过 【答案】D 【解析】 【详解】A．振动膜片振动时，膜片与极板距离减小，电容器两极板的距离减小，由公式 可知，电容增大，故A错误； B．由公式 Q=CU 知，U不变的情况下，电容增大，电容器所带电荷量Q增大，故B错误； C．由公式 知，U不变，间距d减小，则场强E增大，故C错误； D．极板的带电量增大，电容器充电，则电阻R中有方向向下的电流通过，故D正确。 故选D。 5. 在电磁感应加热设备中，有一无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈在同一平面内，线圈的边与直导线平行．现用外力F使线圈向直导线靠近且始终保持边与直导线平行，在边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 直导线右侧区域的磁场方向垂直纸面向外 B. 线圈内产生的感应电流方向是 C. 外力F对线圈做的功全部转化为线圈的动能 D. 边和边受到的安培力大小相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．直导线中通以向上的电流，根据右手螺旋定则，可知导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，故A错误； B．线圈向直导线靠近的过程中，线圈向里的磁通量增大，根据楞次定律，可知感应磁场垂直纸面向外，由右手螺旋定则可知，感应电流的方向为，故B正确； C．根据功能关系，可知外力做的功转化为线圈的动能和焦耳热，故C错误； D．根据左手定则，边受到的安培力方向向右，边受到的安培力方向向左，由于到导线的距离不相等，所以边和边所处区域的磁感应强度不相等，根据公式 可知边和边受到的安培力大小不相等，故D错误。 故选B。 6. 某品牌扫地机器人如图所示，已知其工作额定电压为，额定功率为。扫地机器人体内的电池容量为，充电时额定电压为，额定电流为。则下列说法正确的是（ ） A. 扫地机器人正常工作时的电流为 B. 电池充满时储存的化学能为 C. 电池充满电后，扫地机器人单次连续工作时长最多为 D. 将耗光的电池充电，充满电满消耗的电能约为 【答案】D 【解析】 【详解】A．机器人正常工作时的电流为 故A错误； B．是电荷量的单位，所以电池充满时储存的电荷量为，故B错误； C．电池充满电后，扫地机器人单次连续工作时长最多为 故C错误； D．将耗光的电池充电，充满电满消耗的电能约为 故D正确。 故选D。 7. 如图所示为汽车蓄电池与车灯、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为，车灯电阻不变，电动机线圈内阻为，电流表和电压表均为理想电表，只闭合时，电流表示数为，电压表示数为；再闭合，启动电动机工作时，电流表示数变为，则（ ） A. 蓄电池的电动势为 B. 车灯电阻为 C. 启动电动机工作时蓄电池两端的电压升高 D. 启动电动机工作时整个电路的总功率降低 【答案】A 【解析】 【详解】AB．只闭合时，车灯与电源串联，由闭合电路欧姆定律有 由欧姆定律可知车灯的电阻为，A正确，B错误； C．再闭合，启动电动机工作时，电动机和车灯并联，由欧姆定律可知电动机两端的电压为 可知启动电动机工作时蓄电池两端的电压降低，C错误； D．启动电动机工作时，由闭合电路可知 根据闭合电路可知电路总功率为 因为启动电动机后电路中的总电流大于只闭合时回路中的电流，故启动电动机工作时整个电路的总功率升高，D错误。 故选A。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分． 8. 如图所示，为空间中正方体区域，上下表面的中心为O、．A、C两点固定有等量异种点电荷，其中正电荷固定在A点，负电荷固定在C点，下列说法正确的是（ ） A. 空间中E点与G点处电场强度相同 B. 上表面的中心O点处电场强度为0 C. 空间中B点的电势与F点的电势相等 D. 电子自A点沿直线运动至B点的过程中电势能增加 【答案】CD 【解析】 【详解】A．根据等量异种电荷周围的电场分布可知，空间中E点与G点处电场强度大小相同，但是方向不同，选项A错误； B．上表面的中心O点，即等量异种电荷连线的中点处电场强度不为0，选项B错误； C．因B、F两点在等量异种电荷连线的中垂面上，可知空间中B点的电势与F点的电势相等，均为零，选项C正确； D．从A到B电势逐渐降低，可知电子自A点沿直线运动至B点的过程中电势能增加，选项D正确。 故选CD。 9. 如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数K称为霍尔系数．设电流I（方向如图）是由电子的定向流动形成的，导体单位体积中电子的个数为n，电子定向移动的速率为v，电量为e．下列说法正确的是（ ） A. 上表面的电势比下表面低 B. 洛伦兹力对电子做正功 C. 导体板之间的电场强度 D. 霍尔系数K的大小与d、h、n、e都没有关系 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据左手定则，电子向上表面偏转，则上表面的电势低于下表面的电势，故A正确； B．根据左手定则，洛伦兹力的方向始终与电子运动的方向垂直，对电子不做功，故B错误； C．电子在磁场中受洛伦兹力的作用，向上极板偏转，极板间形成电场，由电场强度公式得，故C正确； D．电子在磁场中受洛伦兹力的作用，向上极板偏转，稳定后，极板间形成电场，后续电子在电场力和洛伦兹力的作用下，处于平衡状态，即 解得 根据电流得微观表达式可知 联立解得 由电势差U、电流I和B的关系和上式可知 则霍尔系数K的大小与n、e有关系，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，有一宽为匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。现有一边长为L、粗细均匀的正方形金属线框，以恒定速度穿过磁场区域。在运动过程中，金属线框边始终与磁场区域边界平行，取边刚进入磁场为计时起点，规定逆时针方向为电流正方向，则在下列选项中，能正确反映线框中感应电流以及两点间电势差随时间变化规律的是（ ） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】根据题意，设线圈的电阻为，在的过程中，线圈边切割磁感线，产生感应电动势，有 根据右手定则判断知线圈中的感应电流的方向为逆时针方向，大小为 根据闭合电路欧姆定律，可得此时 在的过程中，线圈完全处于磁场中，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，但边仍然在做切割磁感线运动，产生感应电动势，有 在的过程中，线圈边切割磁感线，产生感应电动势，有 根据右手定则判断知线圈中的感应电流方向为顺时针方向，大小为 根据闭合电路欧姆定律，可得此时 可知BD正确，AC错误。 故选BD。 三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答） 11. （1）某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径D，如图甲所示，__________mm。 （2）某同学用图乙所示的装置探究电磁感应现象以及影响感应电流方向的因素。图丙为电流表连接电源时其指针的偏转情，．用绝缘线将导体悬挂在蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，保持蹄形磁铁不动，使导体左右摆动时电流表的指针__________（选填“偏转”或“不偏转”）。某次实验发现电流表的指针向右偏转，则流过导体的电流方向为__________，此时导体__________摆动（选填“向左”或“向右”）。 【答案】（1）##1.844##1.845##1.847##1.848 （2） ①. 偏转 ②. b到a ③. 向左 【解析】 【小问1详解】 螺旋测微器测量金属丝的直径为 【小问2详解】 [1]保持蹄形磁铁不动，使导体ab左右摆动，穿过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，电流表的指针偏转。 [2] [3]由图丙可知电流从正接线柱流入时，指针向右偏转，故电流表的指针向右偏转时，导体棒上电流的方向为b到a，根据右手定则可知，此时导体棒向左摆动。 12. 图甲为太阳能山地车尾灯，其内部为一组镍氢电池组充电的光伏板，该光伏板受到阳光照射时，将太阳能转化为镍氢电池中的电能。某同学想测量该光伏板的电动势（约为）和内阻，他从实验室借到了以下器材：电压表V（量程，内阻为），毫安表A（量程，内阻很小），滑动变阻器R（），定值电阻，定值电阻，开关、导线若干。图乙为该同学设计测量的电路： （1）闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片移到__________（填“a”或“b”）端。闭合开关后，调节滑动变阻器，测得多组数据，某次电压表的示数如图丙所示，则这时电路中的电压为__________V。 （2）为了精确测量电路电压，则与电压表串联的定值电阻为__________（选填“”或“”）。 （3）给光伏板一定的光照进行实验，将电压表的读数记为U，毫安表的读数记为I，通过改变滑动变阻器的阻值，测得多组U、I值，根据记录的实验数据做出图像如图丁所示，通过图像可得光伏板的电动势__________V，图中为线性段，此阶段光伏板的内阻__________。（结果均保留2位小数） （4）由于电压表分流，实验中测量出电动势比真实值__________（填“大”、“小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. a ②. （2） （3） ①. 3.80 ②. 4.69 （4）小 【解析】 【小问1详解】 [1]为了保护电路，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片移到a端； [2]该光伏板电动势电压表内阻为，若与阻值为的定值电阻串联，可将电压表量程扩大一倍，可满足实验要求。若与阻值为的定值电阻串联，可将电压表量程扩大5倍，读数时误差较大，所以与电压表串联的定值电阻为。由图丙可知电压表的读数为。 【小问2详解】 由小问1详解可知与电压表串联的定值电阻应选 【小问3详解】 [1][2]根据电路结合闭合电路的欧姆定律可知 可得 由图可知 所得光伏板的电动势为 结合图像可知内阻为 【小问4详解】 由于电压表分流，导致测得通过电源的电流偏小，则实验中测量出的电动势比真实值小。 13. 学校的饭卡属于非接触式ID卡，或称射频卡，内部嵌有微型计算机芯片和线圈。当饭卡靠近读卡器时，读卡器产生的磁场会在饭卡的线圈中产生感应电流，从而为芯片供电，并通过线圈与读卡器进行无线通信。刷卡的原理可简化为如图甲所示，读卡器产生的磁场变化规律如图乙所示（取垂直纸面向里为正向）。已知线圈匝数为10匝，每匝线圈面积为，线圈总电阻，线圈所连接的芯片的电阻，其余部分电阻不计。求： （1）时，电阻R上电流的方向； （2）时，线圈产生的感应电动势的大小； （3）内，电阻R产生的焦耳热。 【答案】（1）从到 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 内，读卡器产生的磁场逐渐增大，线圈内磁通量增大，根据楞次定律，线圈内产生的感应方向为逆时针方向，电阻R上电流的方向为从到。 【小问2详解】 时，线圈产生的感应电动势的大小 【小问3详解】 内，由闭合电路欧姆定律可知感应电流为 内，电阻R产生的焦耳热 14. 如图为某型质谱仪的示意图，由加速电场和磁分析器组成．磁分析器有一圆形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁场边界处安装有接收胶片．从粒子源S发出的质子和待测粒子x（初速度均为零，重力不计），先后经间的电场加速后，沿轴线进入匀强磁场，最终分别打到胶片上的C、D点．已知P、Q间的电压为U，圆形磁场区域半径为R，圆心为O，连线与轴线垂直，连线与轴线成角，质子质量为m、电荷量为q，粒子x的电荷量是质子的2倍．求： （1）质子进入磁场时的速度大小和磁感应强度B的大小； （2）特测粒子x的质量M。 【答案】（1）； （2） 【解析】 【小问1详解】 对质子在加速电场的运动，由动能定理可知 解得 由质子在磁场中的运动，半径方向进入，半径方向出去，可做出轨迹图 设质子圆轨迹半径为，由几何关系可知 洛伦兹力提供向心力做圆周运动 联立可得 【小问2详解】 同理对粒子x在加速电场的运动，由动能定理可知 解得 对粒子x在磁场中的运动，半径方向进入，半径方向出去，可做出轨迹图，设粒子x圆轨迹半径为，电荷量为 由几何关系可知 洛伦兹力提供向心力做圆周运动 联立可得 15. 如图所示，竖直平面内有一固定绝缘轨道，由半径为R圆弧轨道和与之相切于C点的水平轨道组成，圆弧轨道的直径与竖直半径间的夹角。B点的右侧空间存在水平向右的匀强电场．质量为的不带电绝缘滑块M以初速度沿轨道向右运动，与静止在B点质量为的带正电q小球N发生碰撞，碰后滑块M静止，小球N沿轨道运动，小球到达P点时恰好和轨道间无挤压，小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。 已知：半圆弧轨道半径，夹角，滑块质量，初速度，小球质量，电荷量，，，．试求： （1）求碰后瞬间小球N的速度大小v； （2）求匀强电场的电场强度大小E； （3）若改变水平轨道的长度（始终在电场中），欲使小球N在圆弧轨道运动时不脱离轨道，求长度应满足的条件。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 绝缘滑块M和小球N碰撞过程动量守恒 代入数据得，碰后瞬间小球N的速度大小为 【小问2详解】 小球N到P点时受力分析可知 由题意可知恰好和轨道间压力，则重力和电场力的合力指向圆心充当向心力，即 代入数据得 【小问3详解】 设在P点的速度为，由圆周运动向心力公式得 代入数据得 对小球N由B点到P点的过程中，由动能定理得 解得 故长度应大于等于。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $