精品解析:辽宁省锦州市2025-2026学年高二上学期期末考试物理试卷
2026-01-22
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2份
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22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 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 辽宁省 |
| 地区(市) | 锦州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.44 MB |
| 发布时间 | 2026-01-22 |
| 更新时间 | 2026-08-03 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-01-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56099728.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2025~2026学年度第一学期期末考试
高二物理
考生注意:
1.本试卷满分100分,测试时间75分钟.
2.本考试分设试卷和答题纸.试卷包括Ⅰ卷和Ⅱ卷两部分.
3.答题前,考生务必在答题纸上按要求填写信息,并将核对后的条形码贴在指定位置上.考生需将答案涂或写在答题纸上,在试卷上作答一律不得分.Ⅰ卷部分的作答必须涂在答题纸上相应的区域,Ⅱ卷部分的作答必须写在答题纸上与试卷题号对应的位置.
第Ⅰ卷
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,每个小题4分;第8~10题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,有错选或不答的得0分.
1. 中学阶段常用比值法定义物理量,其核心特征是“物理量的大小仅由自身性质决定,与定义式中的分子、分母物理量无关”。下列电磁学物理量中,属于比值法定义的是( )
A. 点电荷电场强度 B. 电容
C. 电流 D. 感应电动势
2. 下列有关电场相关概念的说法正确的是( )
A. 点电荷是忽略大小和形状的理想化模型,实际并不存在
B. 在一个匀强电场中,距离相等的两点间电势差一定相同
C. 电场强度表明,试探电荷的电荷量越大,电场强度越小
D. 电场线是真实存在于电场中的一系列曲线,可以用来描述电场的强弱和方向
3. 科学家设计了一种“量子浮萍”实验:在真空环境中,将一个带电的圆形石墨烯薄片放置在竖直向下的匀强电场中,石墨烯薄片恰好能静止悬浮。若将电场方向反向(大小不变),则该石墨烯薄片将( )
A. 仍静止悬浮 B. 向下加速 C. 向上加速 D. 向右加速
4. 随着智能家居的普及,扫地机器人成为了很多家庭的清洁好帮手.某款热销的扫地机器人,其额定工作电压为18V,额定功率为36W,配备的锂电池容量为。关于这款扫地机器人,下列说法正确的是( )
A. “”是电能的单位 B. 机器人电机的电阻为5Ω
C. 该机器人正常工作时的电流为2A D. 充满电后正常工作时间为60min
5. 工业生产中的静电分选机的核心部件是平行板电容器,该电容器与电压恒定的电源相连,若操作中缓慢向下平移上极板,下列说法正确的是( )
A. 电容器电容减小 B. 电容器电容增大
C. 电容器所带的电荷量不变 D. 电容器所带的电荷量减小
6. 工厂生产金属工件时,光滑水平传送带上的闭合圆形金属线框,以恒定速度斜向上匀速通过有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,磁场宽度与线框直径恰好相等。下列说法正确的是( )
A. 线框中不产生感应电流
B. 线框中感应电流方向一直沿顺时针方向
C. 线框中感应电流方向一直沿逆时针方向
D. 线框中感应电流方向先沿顺时针后沿逆时针
7. 工厂电磁检测设备中,水平放置的矩形线圈通有恒定电流(电流方向为).在矩形线圈的左侧,与边的距离等于线圈边的长度处,固定一根水平长直导线,导线通有由到的恒定电流,其周围磁场的磁感应强度大小满足(为大于0的常量,为导线电流,为到导线的距离)忽略线圈自身磁场的影响,下列说法正确的是( )
A. 边不受安培力作用
B. 边、边受到的安培力之比为
C. 若水平面光滑,线圈将向左做匀速直线运动
D. 若水平面粗糙,线圈受到向右的摩擦力作用
8. 在家庭常用的台灯电路中,电源电动势为、内阻为,电路结构如图所示.闭合开关后小灯泡正常发光,若将滑动变阻器的滑动触头P向下滑动,下列说法正确的是( )
A. 小灯泡亮度不变 B. 小灯泡变亮
C. 路端电压变大 D. 电流表示数变小
9. 洛伦兹力在粒子物理、能源等领域应用广泛,如图为四种基于洛伦兹力工作的现代仪器示意图,下列说法正确的是( )
A. 甲图速度选择器中,带正电的粒子(不计重力)从左侧射入,若速度,将向上极板偏转
B. 乙图磁流体发电机中,A极板是磁流体发电机的负极
C. 丙图质谱仪中,粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝,粒子的比荷越小
D. 丁图回旋加速器中,若仅增大加速电压,粒子离开加速器时的动能变大
10. 如图所示,一可视为点电荷带正电的小物块被锁定在固定斜面上的点,物块连接一个弹性绳,跨过墙上固定的光滑轻滑轮,固定在天花板上的点,某时刻,该空间加一平行斜面向上的匀强电场,同时解除锁定,小物块从静止开始沿斜面向上运动,最远能到达点,为中点.已知斜面倾角,物块质量,电荷量,物块与斜面间动摩擦因数,弹性绳的原长等于,绳中弹力符合胡克定律,劲度系数,初始位置垂直斜面,且,,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取,,.下列说法正确的是( )
A. 物块滑到点时,滑动摩擦力大小为2N
B. 物块滑到点时的速度大小
C. 电场强度大小
D. 物块从到的过程,电势能一直减小
第Ⅱ卷
二、非选择题(本题共5小题,共54分)
11. 某实验小组要测量一根金属棒的电阻率,请回答下列问题:
(1)实验前用多用电表粗测该金属棒的电阻,选择“×10”倍率的欧姆挡,欧姆调零后进行测量,多用电表的示数如图甲所示,则多用电表读数为______Ω,用螺旋测微器测量该金属棒的直径,测量结果如图乙所示,则读数为______mm,用毫米刻度尺测得该金属棒的长度为。
(2)实验测得该金属棒的电阻值为,则该金属棒的电阻率______(用、、和表示)。
12. 2025年8月发布的《新型储能规模化建设专项行动方案(2025—2027)》中,该方案明确“锂离子电池储能为主,多元技术协同发展”的技术路径。某科技小组要测量一个锂电池组的电动势和内阻,用电流传感器实时采集实验数据,通过计算机拟合成直线,实验电路如图甲所示。实验室提供器材有:电流传感器2个(内阻不计)、滑动变阻器(最大阻值30Ω)、定值电阻(阻值3000Ω)、开关S、导线若干。请回答下列问题:
(1)实验步骤如下:
①闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最______(选填“左”或“右”)端;
②闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片,电流传感器1、2分别采集到的多组电流数据、,并通过计算机进行拟合。
(2)数据处理:
①当电流传感器1中电流为1.5mA时,定值电阻两端的电压为______V;
②通过计算机进行拟合得到的图像如图乙所示,若不考虑电流传感器1所在支路的电流,则该锂电池组的电动势______V,内阻______Ω。(结果均保留2位有效数字)
13. 如图,在竖直平面内分布着与水平方向成45°角斜向右上方的匀强电场,一质量为、电荷量为的带正电粒子,从点由静止开始沿电场线做匀加速直线运动,经过时间恰好到达电场线上点,粒子仅受电场力作用,求:
(1)电场强度的大小;
(2)粒子从点运动到点过程中,电场力做的功;
(3)粒子从点运动到点过程中,电势能的改变量及机械能的变化量(说明增减)。
14. 在芯片制造工艺中,离子注入是精确掺杂半导体材料的关键技术,其简化原理如图所示:初速度可忽略的正一价磷离子的质量,电荷量,从离子源发出,经的高压加速电场加速后,进入静电分析器,该分析器内部为四分之一圆弧形真空通道,中心线半径,通道内存在均匀辐向电场,离子沿中心线做匀速圆周运动,通过静电分析器的离子,从点沿方向(磁场区域的竖直直径)进入一圆形匀强磁场区域,磁场区域半径,磁感应强度大小可调,方向垂直纸面向外,右侧硅片与等高且平行于,其到的距离为,忽略离子重力及离子间相互作用,求:
(1)离子进入圆形磁场区域时的速度大小;
(2)静电分析器通道内辐向电场沿中心线处的电场强度大小;
(3)为保证离子能打到硅片上,求圆形区域内磁感应强度的取值范围。(计算结果保留2位有效数字)
15. 如图(a)所示,固定在光滑绝缘水平面上的单匝正方形导体框,置于竖直向下的匀强磁场中,边与磁场边界平行,初始时边位于磁场内,导体框质量,电阻,边长.磁感应强度随时间连续变化,框的状态调整如下:0~1.0s内:导体框保持固定,如图(b)所示为从到的直线;瞬间正方形导体框解除固定,同时施加外力,使导体框仍保持静止,此过程导体框中如图(c)所示,电流(逆时针为正方向);后:撤去外力,磁场恒定不变,给导体框水平向右的初速度,最终边离开磁场.求:
(1)时,边受到的安培力大小及方向;
(2)写出1.0s~2.0s内磁感应强度大小的表达式;
(3)ad边离开磁场的过程中整个线框产生的焦耳热为多少?
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2025~2026学年度第一学期期末考试
高二物理
考生注意:
1.本试卷满分100分,测试时间75分钟.
2.本考试分设试卷和答题纸.试卷包括Ⅰ卷和Ⅱ卷两部分.
3.答题前,考生务必在答题纸上按要求填写信息,并将核对后的条形码贴在指定位置上.考生需将答案涂或写在答题纸上,在试卷上作答一律不得分.Ⅰ卷部分的作答必须涂在答题纸上相应的区域,Ⅱ卷部分的作答必须写在答题纸上与试卷题号对应的位置.
第Ⅰ卷
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,每个小题4分;第8~10题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,有错选或不答的得0分.
1. 中学阶段常用比值法定义物理量,其核心特征是“物理量的大小仅由自身性质决定,与定义式中的分子、分母物理量无关”。下列电磁学物理量中,属于比值法定义的是( )
A. 点电荷电场强度 B. 电容
C. 电流 D. 感应电动势
【答案】B
【解析】
【详解】比值法定义的核心特征是物理量的大小仅由自身性质决定,与定义式中的分子、分母物理量无关。
A.电场强度是点电荷场源周围电场强度的决定式,电场强度的大小取决于源电荷和距离,故A不符合比值法定义;
B.电容,电容的大小仅由电容器自身性质(如几何形状、介质)决定,与电荷 和电压无关,故B符合比值法定义;
C.电流为欧姆定律,它描述了电压、电阻和电流之间的关系,并非电流的定义式,故 C不符合比值法定义;
D.感应电动势,感应电动势的大小取决于线圈匝数和磁通变化率,并非仅由自身性质决定,故D不符合比值法定义。
故选B。
2. 下列有关电场相关概念的说法正确的是( )
A. 点电荷是忽略大小和形状的理想化模型,实际并不存在
B. 在一个匀强电场中,距离相等的两点间电势差一定相同
C. 电场强度表明,试探电荷的电荷量越大,电场强度越小
D. 电场线是真实存在于电场中的一系列曲线,可以用来描述电场的强弱和方向
【答案】A
【解析】
【详解】A.点电荷是忽略大小和形状的理想化模型,实际中不存在,故A正确;
B.在匀强电场中,电势差 ( 为沿电场线方向的距离),若两点间距离相等但方向不沿电场线,电势差可能不同,故B错误;
C.电场强度 是定义式,电场强度由电场本身决定,与试探电荷的电荷量 无关,故C错误;
D.电场线是为描述电场而假想的曲线,并非真实存在,故D错误。
故选A。
3. 科学家设计了一种“量子浮萍”实验:在真空环境中,将一个带电的圆形石墨烯薄片放置在竖直向下的匀强电场中,石墨烯薄片恰好能静止悬浮。若将电场方向反向(大小不变),则该石墨烯薄片将( )
A. 仍静止悬浮 B. 向下加速 C. 向上加速 D. 向右加速
【答案】B
【解析】
【详解】初始时,石墨烯静止,说明电场力与重力平衡。电场方向竖直向下,若石墨烯带负电,则电场力方向向上,与重力平衡,即
当电场反向为竖直向上时,负电荷受电场力方向变为向下,大小不变。此时合力为
由牛顿第二定律,加速度 ,方向向下,故石墨烯向下加速。
故选B。
4. 随着智能家居的普及,扫地机器人成为了很多家庭的清洁好帮手.某款热销的扫地机器人,其额定工作电压为18V,额定功率为36W,配备的锂电池容量为。关于这款扫地机器人,下列说法正确的是( )
A. “”是电能的单位 B. 机器人电机的电阻为5Ω
C. 该机器人正常工作时的电流为2A D. 充满电后正常工作时间为60min
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据可知,“”是电荷量的单位,故A错误;
BC.该机器人正常工作时的电流为
由于机器人正常工作时是非纯电阻元件,根据题意无法求得机器人电机的电阻,故B错误,C正确;
D.充满电后正常工作时间为,故D错误。
故选C。
5. 工业生产中的静电分选机的核心部件是平行板电容器,该电容器与电压恒定的电源相连,若操作中缓慢向下平移上极板,下列说法正确的是( )
A. 电容器电容减小 B. 电容器电容增大
C. 电容器所带的电荷量不变 D. 电容器所带的电荷量减小
【答案】B
【解析】
【详解】缓慢向下平移上极板,则两极板距离减小,根据可知,电容器电容变大,根据Q=CU,因电压U不变,则电容器所带的电荷量Q变大。
故选B。
6. 工厂生产金属工件时,光滑水平传送带上的闭合圆形金属线框,以恒定速度斜向上匀速通过有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,磁场宽度与线框直径恰好相等。下列说法正确的是( )
A. 线框中不产生感应电流
B. 线框中感应电流方向一直沿顺时针方向
C. 线框中感应电流方向一直沿逆时针方向
D. 线框中感应电流方向先沿顺时针后沿逆时针
【答案】D
【解析】
【详解】A.线框进入磁场过程,穿过线框的磁通量增大,线框出磁场过程,穿过线框的磁通量减小,即穿过线框的磁通量发生变化,则线框中产生感应电流,故A错误;
BCD.根据右手定则可知,线框中感应电流方向先沿顺时针后沿逆时针,故BC错误,D正确。
故选D。
7. 工厂电磁检测设备中,水平放置的矩形线圈通有恒定电流(电流方向为).在矩形线圈的左侧,与边的距离等于线圈边的长度处,固定一根水平长直导线,导线通有由到的恒定电流,其周围磁场的磁感应强度大小满足(为大于0的常量,为导线电流,为到导线的距离)忽略线圈自身磁场的影响,下列说法正确的是( )
A. 边不受安培力作用
B. 边、边受到的安培力之比为
C. 若水平面光滑,线圈将向左做匀速直线运动
D. 若水平面粗糙,线圈受到向右的摩擦力作用
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据安培定则可知,通电导线PQ在右侧的磁场方向向外,由左手定则可知,ad边受向下的安培力作用,故A错误;
B.根据可知,ab边、cd边处的磁感应强度大小之比为
根据可知ab边、cd边受到的安培力大小之比为,故B正确;
C.ad边、bc边受到的安培力等大、反向,合力为0;ab边、cd边受到的安培力大小之比为,合力不为0;故线圈不能做匀速直线运动,C错误;
D.由左手定则可知,ad边、bc边受到的安培力等大、反向,合力为0;cd边受向右的安培力作用,ab边受向左的安培力作用,且,所以线圈受到安培力的合力方向向右,线圈受到摩擦力方向向左,D错误。
故选B。
8. 在家庭常用的台灯电路中,电源电动势为、内阻为,电路结构如图所示.闭合开关后小灯泡正常发光,若将滑动变阻器的滑动触头P向下滑动,下列说法正确的是( )
A. 小灯泡亮度不变 B. 小灯泡变亮
C. 路端电压变大 D. 电流表示数变小
【答案】CD
【解析】
【详解】将滑动变阻器的滑动触头P向下滑动,滑动变阻器接入电路阻值变大,电路总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流减小,路端电压增大,则电流表示数变小,通过小灯泡的电流减小,小灯泡变暗。
故选CD。
9. 洛伦兹力在粒子物理、能源等领域应用广泛,如图为四种基于洛伦兹力工作的现代仪器示意图,下列说法正确的是( )
A. 甲图速度选择器中,带正电的粒子(不计重力)从左侧射入,若速度,将向上极板偏转
B. 乙图磁流体发电机中,A极板是磁流体发电机的负极
C. 丙图质谱仪中,粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝,粒子的比荷越小
D. 丁图回旋加速器中,若仅增大加速电压,粒子离开加速器时的动能变大
【答案】AB
【解析】
【详解】A.甲图速度选择器中,带正电的粒子(不计重力)从左侧射入,根据左手定则可知粒子所受的洛伦兹力向上,若速度,则,粒子将向上极板偏转,故A正确;
B.根据左手定则可知正离子向B极板偏转,负离子向A极板偏转,A极板是磁流体发电机的负极,故B正确;
C.图丙是质谱仪结构示意图,根据,
解得
可知比荷越大半径越小,越接近狭缝,故C错误;
D.图丁是回旋加速器示意图,根据
则动能
可知动能与加速电压无关,故D错误。
故选AB。
10. 如图所示,一可视为点电荷带正电的小物块被锁定在固定斜面上的点,物块连接一个弹性绳,跨过墙上固定的光滑轻滑轮,固定在天花板上的点,某时刻,该空间加一平行斜面向上的匀强电场,同时解除锁定,小物块从静止开始沿斜面向上运动,最远能到达点,为中点.已知斜面倾角,物块质量,电荷量,物块与斜面间动摩擦因数,弹性绳的原长等于,绳中弹力符合胡克定律,劲度系数,初始位置垂直斜面,且,,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取,,.下列说法正确的是( )
A. 物块滑到点时,滑动摩擦力大小为2N
B. 物块滑到点时的速度大小
C. 电场强度大小
D. 物块从到的过程,电势能一直减小
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.物块滑到P点时,对物块受力分析,如图1所示
垂直斜面方向上,根据平衡条件可知
则物块滑到P点时,滑动摩擦力大小为,故A正确;
BC.设物块沿斜面方向移动的距离为x,此时弹性绳的伸长量为l,弹性绳弹力沿斜面的分力为
由牛顿第二定律
化简得()
即物块的加速度a随位移x线性变化,图像如图2所示
由对称性可知,物块在P点的加速度为零,速度最大,将x=0.2m、a=0代入上述解析式,可解得E=100N/C
在M到P过程,图的面积乘以质量m即为合力做功,图像纵坐标由前面分析可得为(即横坐标为0,代入解析式,可得此时加速度大小),由动能定理可得
解得
故B错误,C正确;
D.物块受到的电场力沿斜面上升,故物块从M到N的过程,电场力一直做正功,物块电势能一直减小,故D正确。
故选ACD。
第Ⅱ卷
二、非选择题(本题共5小题,共54分)
11. 某实验小组要测量一根金属棒的电阻率,请回答下列问题:
(1)实验前用多用电表粗测该金属棒的电阻,选择“×10”倍率的欧姆挡,欧姆调零后进行测量,多用电表的示数如图甲所示,则多用电表读数为______Ω,用螺旋测微器测量该金属棒的直径,测量结果如图乙所示,则读数为______mm,用毫米刻度尺测得该金属棒的长度为。
(2)实验测得该金属棒的电阻值为,则该金属棒的电阻率______(用、、和表示)。
【答案】(1) ①. 120 ②. 5.621~5.625
(2)
【解析】
【小问1详解】
[1]由图甲可读出,金属丝的阻值为
[2]由图乙可读出,金属丝的直径为
【小问2详解】
根据电阻定律可知
又知
联立解得,金属丝的电阻率为
12. 2025年8月发布的《新型储能规模化建设专项行动方案(2025—2027)》中,该方案明确“锂离子电池储能为主,多元技术协同发展”的技术路径。某科技小组要测量一个锂电池组的电动势和内阻,用电流传感器实时采集实验数据,通过计算机拟合成直线,实验电路如图甲所示。实验室提供器材有:电流传感器2个(内阻不计)、滑动变阻器(最大阻值30Ω)、定值电阻(阻值3000Ω)、开关S、导线若干。请回答下列问题:
(1)实验步骤如下:
①闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最______(选填“左”或“右”)端;
②闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片,电流传感器1、2分别采集到的多组电流数据、,并通过计算机进行拟合。
(2)数据处理:
①当电流传感器1中电流为1.5mA时,定值电阻两端的电压为______V;
②通过计算机进行拟合得到的图像如图乙所示,若不考虑电流传感器1所在支路的电流,则该锂电池组的电动势______V,内阻______Ω。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1)左 (2) ①. 4.5 ②. 9.0 ③. 3.0
【解析】
【小问1详解】
闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的阻值应全部接入电路,故滑片应滑到最左端。
【小问2详解】
[1] 根据欧姆定律可知,当电流传感器1中电流为1.5mA时,定值电阻两端的电压为
[2][3] 若不考虑电流传感器1所在支路的电流,则根据闭合电路欧姆定律有
变形有
所以图像与纵轴的截距为
同理图像的斜率为
联立解得该锂电池组的电动势为
该锂电池组的内阻为
13. 如图,在竖直平面内分布着与水平方向成45°角斜向右上方的匀强电场,一质量为、电荷量为的带正电粒子,从点由静止开始沿电场线做匀加速直线运动,经过时间恰好到达电场线上点,粒子仅受电场力作用,求:
(1)电场强度的大小;
(2)粒子从点运动到点过程中,电场力做的功;
(3)粒子从点运动到点过程中,电势能的改变量及机械能的变化量(说明增减)。
【答案】(1)
(2)
(3)电势能减少了,机械能增加了
【解析】
【小问1详解】
粒子沿电场线做初速度为0的匀加速直线运动,由运动学公式可得
由几何关系知
解得
粒子仅受电场力作用,由牛顿第二定律可得
联立解得
【小问2详解】
设粒子从点运动到点过程中电场力做功
由
得
【小问3详解】
电场力做功与电势能变化的关系为
即电势能减少了
电场力做功等于机械能的变化量
即机械能增加了
14. 在芯片制造工艺中,离子注入是精确掺杂半导体材料的关键技术,其简化原理如图所示:初速度可忽略的正一价磷离子的质量,电荷量,从离子源发出,经的高压加速电场加速后,进入静电分析器,该分析器内部为四分之一圆弧形真空通道,中心线半径,通道内存在均匀辐向电场,离子沿中心线做匀速圆周运动,通过静电分析器的离子,从点沿方向(磁场区域的竖直直径)进入一圆形匀强磁场区域,磁场区域半径,磁感应强度大小可调,方向垂直纸面向外,右侧硅片与等高且平行于,其到的距离为,忽略离子重力及离子间相互作用,求:
(1)离子进入圆形磁场区域时的速度大小;
(2)静电分析器通道内辐向电场沿中心线处的电场强度大小;
(3)为保证离子能打到硅片上,求圆形区域内磁感应强度的取值范围。(计算结果保留2位有效数字)
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
离子在加速电场中,由动能定理
解得
代入数据得
【小问2详解】
离子在静电分析器中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,则
解得
【小问3详解】
离子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则
所以
如图所示
若离子从磁场下边界射出,则
解得
所以
若离子从磁场上边界射出,则
解得
所以
所以圆形区域内磁感应强度的取值范围为。
15. 如图(a)所示,固定在光滑绝缘水平面上的单匝正方形导体框,置于竖直向下的匀强磁场中,边与磁场边界平行,初始时边位于磁场内,导体框质量,电阻,边长.磁感应强度随时间连续变化,框的状态调整如下:0~1.0s内:导体框保持固定,如图(b)所示为从到的直线;瞬间正方形导体框解除固定,同时施加外力,使导体框仍保持静止,此过程导体框中如图(c)所示,电流(逆时针为正方向);后:撤去外力,磁场恒定不变,给导体框水平向右的初速度,最终边离开磁场.求:
(1)时,边受到的安培力大小及方向;
(2)写出1.0s~2.0s内磁感应强度大小的表达式;
(3)ad边离开磁场的过程中整个线框产生的焦耳热为多少?
【答案】(1)0.56N;水平向左
(2)()
(3)5.76J
【解析】
【小问1详解】
0~1.0s内,磁感应强度变化率的大小为
感应电动势
感应电流
时,
边受到的安培力
由左手定则可知安培力方向为水平向左。
【小问2详解】
1.0s~2.0s内,电流
由
得磁感应强度变化率的大小
时,,电流为逆时针,由楞次定律知在增大,故磁感应强度大小的表达式()
【小问3详解】
由动量定理得
且有,,,
可得
即
解得
由能量守恒可得
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