精品解析:天津市河西区2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷
2025-12-03
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2份
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23页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 天津市 |
| 地区(市) | 天津市 |
| 地区(区县) | 河西区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.24 MB |
| 发布时间 | 2025-12-03 |
| 更新时间 | 2025-12-20 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-12-03 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55255909.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
河西区2024—2025学年度第一学期高二年级期末质量调查
物理试卷
一、单项选择题(共8小题,每题4分,共32分,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 电荷在电场中一定会受到电场力的作用
B. 电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
C. 电场线是假想的,磁感线是真实存在的
D. 穿过线圈的磁通量与线圈的匝数n成正比
2. 关于下列四幅图,说法正确的是( )
A. 甲图中,电子无论从P向Q还从Q向P运动,均可能做匀速直线运动
B. 乙图中,闭合和断开开关瞬间,电流表指针偏转方向相反
C. 丙图中,由静止释放的磁块在竖直铝管中做自由落体运动
D. 丁图中,磁电式电流表的工作原理与发电机的工作原理相同
3. 如图所示,闭合线框在磁场中做下列四种运动,能够产生感应电流的是( )
A. 甲图中,线框与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁
B. 乙图中,线框在纸面内平行于通电导线向上移动
C. 丙图中,线框垂直于匀强磁场方向水平向右运动
D. 丁图中,线框绕垂直于匀强磁场方向的轴转动
4. 如图所示,圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个带电粒子(不计重力)自磁场边界P点沿PO方向打入并从a点离开,下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在磁场中运动时间与粒子的速度大小无关
C. 若仅减小磁感应强度,粒子可能从b点射出
D. 粒子离开磁场时速度的反向延长线必然经过其水平位移的中点
5. 如图所示,质量为m的金属杆ab长为l,通过的电流强度为I,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与水平面成θ角斜向上,ab静止于水平导轨上,则( )
A. 金属杆ab所受的安培力大小为BIlsinθ
B. 金属杆ab所受轨道的支持力大小为mg
C. 若仅将电流反向,金属杆ab可能会运动
D. 若仅减小θ,金属杆受到的摩擦力将增大
6. 如图所示,螺线管的导线与平行金属板相接,一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两板间并处于静止状态。若条形磁体的S极向右快速靠近螺线管,下列说法正确的是( )
A. 小球不动
B. 小球向左摆动
C. 磁体与螺线管相互吸引
D. 螺线管中感应电流产生磁场方向水平向右
7. 如图所示,一个边长为l的正方形线框进入磁感应强度为B的匀强有界磁场区域,假设线框的初速度为v,每条边的电阻相同,线框运动过程中所受摩擦阻力恒定。下列说法正确的是( )
A. 线框进入磁场过程中,克服安培力所做的功等于线框中产生的焦耳热
B. 线框进入磁场过程中,克服安培力所做的功等于线框减少的动能
C. 线框刚进入磁场时,感应电流沿逆时针方向
D. 线框刚进入磁场时,ab两端的电压为Blv
8. 如图所示,电荷量相等、质量不同的两种粒子从容器下方的狭缝S1飘入(初速度为零)电场区,经电压为U的电场加速后通过狭缝S2、S3垂直于磁场边界MN射入匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,粒子经磁场偏转后发生分离,最终到达照相底片D上。不考虑粒子重力及粒子间的相互作用,下列说法正确的是( )
A. 两种粒子进入磁场时的速度相等
B. 两种粒子在磁场中运动的时间相等
C. 质量大的粒子在磁场中运动的半径较大
D. 若电压U变为原来的2倍,则粒子在磁场中运动的轨道半径也变为原来的2倍
二、多项选择题(每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,都有多个选项是正确的,全选对的得6分,选对但不全的得3分,错选或不答的得0分。)
9. 把一小段长为l、电流为I的通电直导线垂直磁场放入匀强磁场中,下列各图能正确反映安培力F、磁感应强度B及Il之间关系的是( )
A. B.
C. D.
10. 如图所示是小型交流发电机示意图,线圈绕垂直于匀强磁场方向的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,角速度为ω,匀强磁场磁感应强度大小为B,线圈匝数为N,面积为S,总电阻为r,外接电阻为R,V为理想交流电压表。在t=0时刻,穿过线圈的磁通量为零。下列说法正确的是( )
A. 从t=0时刻开始,电动势的瞬时值表达式为
B. 电压表示数
C. 若线圈的转速变为原来的2倍,电阻R的功率也变为原来的2倍
D. 从t=0时刻开始,线圈转过90°过程中,通过电阻R的电荷量
11. 如图所示,匀强电场方向水平向右,匀强磁场方向沿水平方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球从P点在纸面内以一定的速度抛出,小球恰好能做直线运动。已知电场强度,磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 小球一定做匀速直线运动
B. 小球的初速度大小为
C. 小球运动过程中机械能守恒
D. 若仅撤去磁场,小球做匀变速曲线运动
12. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维材料,其载流子为电子。如图甲所示,在长为a,宽为b的石墨烯样品表面加一垂直向里的匀强磁场,磁感应强度为B,电极1、3间通以恒定电流I,电极2、4间将产生电压U。则( )
A. 电极2的电势比电极4的电势高
B. 霍尔电压U与样品长度a成正比
C. 霍尔电压U与磁感应强度B成正比
D. 霍尔电压U与电极1、3间通过的电流I成正比
三、实验题(共12分。)
13. 某学习小组通过实验检测某品牌纯净水的电阻率,步骤如下:
(1)准备绝缘圆柱形容器,容器两端用电阻不计的金属圆片密封,测得容器长度为L;
(2)用游标卡尺测量该容器的内直径D,如图所示,其读数为__________mm;
(3)水样的电阻R0约为1000Ω,实验室提供的器材如下:
A.电压表V(0~3V,内阻约为1kΩ) B.电流表A1(0~3mA,内阻约为40Ω)
C.电流表A2(0~60mA,内阻约为1Ω) D.滑动变阻器R1(0~20Ω)
E.滑动变阻器R2(0~3000Ω) F.干电池2节
G.开关S和导线若干
要求数据从0开始变化,则:
电流表应选__________,滑动变阻器应选_________(选填器材前面的字母序号);
实验电路应该选下面的___________;
A. B.
C. D.
(4)将水样注满容器,正确连接电路后,合上开关,调节滑动变阻器,得到多组电压、电流数据。某同学根据数据作出I—U图像,测得图像的斜率为k,则所取水样电阻率的表达式为________(用k、D、L表示)。
四、计算题(本大题共两小题,共32分。)
14. 如图所示,电阻不计的“U”型金属导轨固定在竖直平面内,一个质量为m、电阻为R的金属杆ab与轨道接触良好并静置于绝缘固定支架上,金属杆处于垂直纸面向里的匀强磁场中。支架下方一定距离处有边长为L的正方形区域cdef,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,其磁感应强度B=kt(k>0且为常数)。已知重力加速度为g,不计ab杆与轨道间的摩擦。求:
(1)感应电动势E的大小,并写出ab中电流的方向;
(2)为使金属杆不离开支架,ab所在处磁感应强度B0的最大值。
15. 如图所示,在边长为d的正方形区域OPNQ中,存在着沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E。电场的周围分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,一个质量为m、带电量为+q的粒子从正方形的中心A无初速度释放(不计粒子重力),粒子垂直QN离开电场后又垂直于NP再次进入电场。求:
(1)粒子第一次离开电场时的速度v0;
(2)磁场磁感应强度B;
(3)粒子第二次离开电场时的坐标。
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河西区2024—2025学年度第一学期高二年级期末质量调查
物理试卷
一、单项选择题(共8小题,每题4分,共32分,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确)
1. 下列说法中正确的是( )
A. 电荷在电场中一定会受到电场力的作用
B. 电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
C. 电场线是假想的,磁感线是真实存在的
D. 穿过线圈的磁通量与线圈的匝数n成正比
【答案】A
【解析】
【详解】A.电荷只要在电场中就会受到电场力作用,故A正确;
B.运动电荷在磁场中,与磁场方向平行,不会受到洛伦兹力的作用,故B错误;
C.电场和磁场是客观存在的,电场线和磁感线是假想的,故C错误;
D.根据
可知穿过线圈的磁通量与线圈的匝数n无关,故D错误。
故选A。
2. 关于下列四幅图,说法正确的是( )
A. 甲图中,电子无论从P向Q还是从Q向P运动,均可能做匀速直线运动
B. 乙图中,闭合和断开开关瞬间,电流表指针偏转方向相反
C. 丙图中,由静止释放的磁块在竖直铝管中做自由落体运动
D. 丁图中,磁电式电流表的工作原理与发电机的工作原理相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.甲图中,若电子从P向Q运动,所受电场力向上、洛伦兹力向下,则两力可以平衡,电子可以向右做匀速直线运动;若电子从Q向P运动,所受电场力向上、洛伦兹力向上,则两力不可能平衡,电子不可能向左做匀速直线运动,故A错误;
B.乙图中,闭合开关瞬间,通过右侧线圈的电流突然增大,其产生的磁场突然增大,故通过左侧线圈的磁通量增大;断开开关瞬间,通过右侧线圈的电流突然减小,其产生的磁场突然减小,故通过左侧线圈的磁通量减小,根据楞次定律和安培定则可知,电流表指针偏转方向相反,故B正确;
C.丙图中,根据楞次定律可知磁块在没有裂缝的铝管中由静止开始下落受到向下的重力和向上的安培阻力,所以不是做自由落体运动,故C错误;
D.丁图中,磁电式电流表通电后,线圈受安培力作用发生旋转,工作原理与电动机相似,而发电机是利用电磁感应原理制成的,故D错误。
故选B。
3. 如图所示,闭合线框在磁场中做下列四种运动,能够产生感应电流的是( )
A. 甲图中,线框与条形磁铁中心轴线在同一平面内且远离磁铁
B. 乙图中,线框在纸面内平行于通电导线向上移动
C. 丙图中,线框垂直于匀强磁场方向水平向右运动
D. 丁图中,线框绕垂直于匀强磁场方向的轴转动
【答案】D
【解析】
【详解】ABC.线框运动过程中,磁通量未发生变化,则不会产生感应电流,故ABC错误;
D.线框转动过程中,磁通量发生改变,会产生感应电流,故D正确;
故选D。
4. 如图所示,圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个带电粒子(不计重力)自磁场边界P点沿PO方向打入并从a点离开,下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在磁场中运动时间与粒子的速度大小无关
C. 若仅减小磁感应强度,粒子可能从b点射出
D. 粒子离开磁场时速度的反向延长线必然经过其水平位移的中点
【答案】C
【解析】
【详解】A.粒子运动轨迹向上弯曲,可知粒子在P点受到的洛伦兹力方向竖直向上,根据左手定则判断知,粒子带正电,故A错误;
B.设粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角为,运动半径为,圆形磁场的半径为。粒子在磁场中运动的时间
由几何知识可得
又
可得
显然,与有关,与有关,与有关,可知粒子在磁场中运动时间与粒子的速度大小有关,故B错误;
C.由知,若仅减小磁感应强度,粒子在磁场中运动的半径将增大,粒子可能从b点射出,故C正确;
D.由几何知识可知,粒子离开磁场时速度的反向延长线必然经过圆形磁场的圆心,不是粒子水平位移的中点,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,质量为m的金属杆ab长为l,通过的电流强度为I,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与水平面成θ角斜向上,ab静止于水平导轨上,则( )
A. 金属杆ab所受的安培力大小为BIlsinθ
B. 金属杆ab所受轨道的支持力大小为mg
C. 若仅将电流反向,金属杆ab可能会运动
D. 若仅减小θ,金属杆受到的摩擦力将增大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.对金属杆受力分析所示
金属杆ab所受安培力大小为
金属杆ab受到的支持力为
故AB错误;
C.若仅将电流反向,对金属杆做受力分析,如图所示
由平衡条件得金属杆ab受到的支持力为
支持力减小,最大静摩擦力减小,安培力在水平方向分量不变,所以金属杆ab可能会运动,故C正确;
D.对金属杆受力分析所示
金属杆ab受到的支持力为
若仅减小θ,支持力变大,最大静摩擦力变大,金属杆ab所受安培力大小
保持不变,安培力在水平分量为减小,所以金属杆还会处于平衡状态,此时摩擦力
将会减小,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,螺线管的导线与平行金属板相接,一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两板间并处于静止状态。若条形磁体的S极向右快速靠近螺线管,下列说法正确的是( )
A. 小球不动
B. 小球向左摆动
C. 磁体与螺线管相互吸引
D. 螺线管中感应电流产生的磁场方向水平向右
【答案】D
【解析】
【详解】CD.当磁体靠近时,通过线圈的磁通量向右增大,根据楞次定律可知,线圈产生向左的感应磁场,以阻碍原磁场的增大,根据安培定则可知,螺线管的左侧为S极,右则为N极,故螺线管中感应电流产生的磁场方向为水平向右,磁体与螺线管相互排斥,故C错误,D正确;
AB.此时线圈所在的回路中产生感应电流,根据安培定则,可知感应电流方向是从右极板向下通过线圈再到左极板,由于线圈相当于电源,因此左极板电势高,所以带正电小球将向右摆动,故AB错误。
故选D。
7. 如图所示,一个边长为l的正方形线框进入磁感应强度为B的匀强有界磁场区域,假设线框的初速度为v,每条边的电阻相同,线框运动过程中所受摩擦阻力恒定。下列说法正确的是( )
A. 线框进入磁场过程中,克服安培力所做的功等于线框中产生的焦耳热
B. 线框进入磁场过程中,克服安培力所做的功等于线框减少的动能
C. 线框刚进入磁场时,感应电流沿逆时针方向
D. 线框刚进入磁场时,ab两端的电压为Blv
【答案】A
【解析】
【详解】A.线框进入磁场过程中,根据功能关系可知线框克服安培力做的功全部转化为电能,线框为纯电阻电路,则又全部转化为线框中产生的焦耳热,则克服安培力做的功等于线框中产生的焦耳热,故A正确;
B.线框进入磁场过程中,根据动能定理可知克服安培力做功和克服摩擦力做功之和等于线框减少的动能,故B错误;
C.根据右手定则,线框进入磁场时,感应电流沿顺时针方向,故C错误;
D.线框进入磁场时,线框此时切割磁感线产生的感应电动势为
ab两端的电压为路端电压,即为
故D错误。
故选A。
8. 如图所示,电荷量相等、质量不同的两种粒子从容器下方的狭缝S1飘入(初速度为零)电场区,经电压为U的电场加速后通过狭缝S2、S3垂直于磁场边界MN射入匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,粒子经磁场偏转后发生分离,最终到达照相底片D上。不考虑粒子重力及粒子间的相互作用,下列说法正确的是( )
A. 两种粒子进入磁场时的速度相等
B. 两种粒子在磁场中运动的时间相等
C. 质量大的粒子在磁场中运动的半径较大
D. 若电压U变为原来的2倍,则粒子在磁场中运动的轨道半径也变为原来的2倍
【答案】C
【解析】
【详解】A.粒子在加速电场中,根据动能定理
解得
粒子在磁场中,根据洛伦兹力提供向心力,则有
解得
由题可知,两种粒子在磁场中运动的半径不相同,故两种粒子的比荷不相同,所以两种粒子进入磁场时的速度不相等,故A错误;
B.由题知,两种粒子在磁场中偏转了半个周期,则在磁场中运动时间为
由题知,两种粒子的比荷不相同,两种粒子在磁场中运动的时间不相等,故B错误;
C.根据
可知质量大粒子在磁场中运动的半径较大,故C正确;
D.根据
可知若电压U变为原来的2倍,则粒子在磁场中运动的轨道半径也变为原来的倍,故D错误。
故选C。
二、多项选择题(每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,都有多个选项是正确的,全选对的得6分,选对但不全的得3分,错选或不答的得0分。)
9. 把一小段长为l、电流为I的通电直导线垂直磁场放入匀强磁场中,下列各图能正确反映安培力F、磁感应强度B及Il之间关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】CD.磁感应强度由磁场本身决定,与通电导线是否受到安培力F无关,故C正确,D错误;
AB.通电导线垂直放入磁场中,受到安培力大小为
可知
故A错误,B正确。
故选BC。
10. 如图所示是小型交流发电机的示意图,线圈绕垂直于匀强磁场方向的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,角速度为ω,匀强磁场磁感应强度大小为B,线圈匝数为N,面积为S,总电阻为r,外接电阻为R,V为理想交流电压表。在t=0时刻,穿过线圈的磁通量为零。下列说法正确的是( )
A. 从t=0时刻开始,电动势的瞬时值表达式为
B. 电压表示数
C. 若线圈的转速变为原来的2倍,电阻R的功率也变为原来的2倍
D. 从t=0时刻开始,线圈转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量
【答案】AD
【解析】
【详解】A.交流发电机产生的电动势最大值为
由题知,在t=0时刻,穿过线圈的磁通量为零,则电动势随时间的变化关系式为
故A正确;
B.交流发电机产生的电动势有效值为
线圈中电流的有效值为
交流电压表显示的是路端电压有效值,故示数为
故B错误;
C.电阻R上的功率为
又
联立得
可知若线圈的转速n变为原来的2倍,电阻R的功率P变为原来的4倍,故C错误;
D.从t=0时刻开始,线圈转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量,,,
联立解得,故D正确。
故选AD。
11. 如图所示,匀强电场方向水平向右,匀强磁场方向沿水平方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球从P点在纸面内以一定的速度抛出,小球恰好能做直线运动。已知电场强度,磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 小球一定做匀速直线运动
B. 小球的初速度大小为
C. 小球运动过程中机械能守恒
D. 若仅撤去磁场,小球做匀变速曲线运动
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.由题意可知,重力与电场的合力为
由于小球恰好能做直线运动,则由平衡条件可知
解得小球抛出的初速度大小为
由此可知小球只有做匀速直线运动,才能始终保持平衡状态,故A正确,B错误;
C.由A选项可知,小球所受洛伦兹力方向为斜向左上方与水平方向的夹角为45°,由左手定则可知小球的速度方向为斜向右上方与水平方向的夹角为45°,小球所受电场力做正功,小球运动过程中机械能增加,故C错误;
D.由A选项可知,某时刻撤去磁场,小球所受的重力与电场的合力为
与水平方向的夹角为45°斜向右下方,小球的速度方向为斜向右上方与水平方向的夹角为45°,所以小球将做匀变速曲线运动,故D正确。
故选AD。
12. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维材料,其载流子为电子。如图甲所示,在长为a,宽为b的石墨烯样品表面加一垂直向里的匀强磁场,磁感应强度为B,电极1、3间通以恒定电流I,电极2、4间将产生电压U。则( )
A. 电极2的电势比电极4的电势高
B. 霍尔电压U与样品长度a成正比
C. 霍尔电压U与磁感应强度B成正比
D. 霍尔电压U与电极1、3间通过的电流I成正比
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据电路中的电流方向为电极1→3,可知载流子(电子)的运动方向为电极3→1,根据左手定则可知电子在洛伦兹力作用下向电极2所在一侧偏转,所以电极2的电势比电极4的低,故A错误;
B.当电子稳定通过样品时,其所受电场力与洛伦兹力平衡,设电子定向移动的速率为v,则有
解得
可知霍尔电压U与样品长度a无关,故B错误;
C.根据
可知霍尔电压U与磁感应强度B成正比,故C正确;
D设样品每平方米载流子(电子)数为n,电子定向移动的速率为v,则时间t内通过样品的电荷量
根据电流的定义式得
又
联立解得
可知霍尔电压U与电极1、3间通过的电流I成正比,故D正确。
故选CD。
三、实验题(共12分。)
13. 某学习小组通过实验检测某品牌纯净水的电阻率,步骤如下:
(1)准备绝缘圆柱形容器,容器两端用电阻不计的金属圆片密封,测得容器长度为L;
(2)用游标卡尺测量该容器的内直径D,如图所示,其读数为__________mm;
(3)水样的电阻R0约为1000Ω,实验室提供的器材如下:
A.电压表V(0~3V,内阻约为1kΩ) B.电流表A1(0~3mA,内阻约为40Ω)
C.电流表A2(0~60mA,内阻约为1Ω) D.滑动变阻器R1(0~20Ω)
E.滑动变阻器R2(0~3000Ω) F.干电池2节
G.开关S和导线若干
要求数据从0开始变化,则:
电流表应选__________,滑动变阻器应选_________(选填器材前面的字母序号);
实验电路应该选下面的___________;
A. B.
C. D.
(4)将水样注满容器,正确连接电路后,合上开关,调节滑动变阻器,得到多组电压、电流数据。某同学根据数据作出I—U图像,测得图像的斜率为k,则所取水样电阻率的表达式为________(用k、D、L表示)。
【答案】 ①. 21.3 ②. B ③. D ④. D ⑤.
【解析】
【详解】(2)[1]游标卡尺的精确度是0.1mm,内径D的读数为D=2.1×10mm+3×0.1mm=21.3mm
(3)[2]两节干电池的电动势为E=3.0V,待测电阻R0约为1000Ω,则最大电流
故电流表应选择量程为3mA的A1。
故选B。
[3]因为要求数据从0开始变化,故选用总阻值较小的滑动变阻器,且使用滑动变阻器的分压式接法,所以滑动变阻器选择R1。
故选D。
[4]因为
故采用电流表内接法,结合滑动变阻器的分压式接法。
故选D。
(4)[5]根据部分电路欧姆定律有
可知图像的斜率
解得
根据电阻定律
又
联立解得所取水样电阻率
四、计算题(本大题共两小题,共32分。)
14. 如图所示,电阻不计的“U”型金属导轨固定在竖直平面内,一个质量为m、电阻为R的金属杆ab与轨道接触良好并静置于绝缘固定支架上,金属杆处于垂直纸面向里的匀强磁场中。支架下方一定距离处有边长为L的正方形区域cdef,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,其磁感应强度B=kt(k>0且为常数)。已知重力加速度为g,不计ab杆与轨道间的摩擦。求:
(1)感应电动势E的大小,并写出ab中电流的方向;
(2)为使金属杆不离开支架,ab所在处磁感应强度B0的最大值。
【答案】(1),电流从a流向b
(2)
【解析】
【小问1详解】
通过面积Scdef的磁通量大小随时间t变化的关系式为
根据法拉第电磁感应定律得
联立可得
由楞次定律可知ab中的电流从a流向b
【小问2详解】
由闭合电路欧姆定律
当磁感应强度最大时,支架对金属杆的支持力恰好为0
联立可得
15. 如图所示,在边长为d的正方形区域OPNQ中,存在着沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E。电场的周围分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,一个质量为m、带电量为+q的粒子从正方形的中心A无初速度释放(不计粒子重力),粒子垂直QN离开电场后又垂直于NP再次进入电场。求:
(1)粒子第一次离开电场时的速度v0;
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)粒子第二次离开电场时的坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)(0,d)
【解析】
【小问1详解】
第一次离开电场后速度为v0,根据动能定理可得
解得
【小问2详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动,运动轨迹的圆心为N,所以粒子轨迹半径为
粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力,则
解得
【小问3详解】
方法(一)
粒子第二次进入电场做类平抛运动,设粒子从OQ边离开磁场,则水平方向有
在电场方向有
其中
解得
则粒子第二次离开电场时的坐标为(0,d)
方法(二)
粒子第二次进入电场做类平抛运动,设粒子从QN边离开磁场,则竖直方向有
其中
在水平方向有
解得
则粒子第二次离开电场时坐标为(0,d)
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