内容正文:
期末教学质量监测高二物理本试卷
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题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,每小题4分;第题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错或不选得0分。
1. 下列说法正确的是( )
A. 电荷量很小的带电体就是元电荷
B. 最早测定了元电荷数值的科学家是密立根
C. 电流既有大小,又有方向,电流是矢量
D. 由可知,导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
【答案】B
【解析】
【详解】A.元电荷是自然界中最小的电荷量,不是指“电荷量很小的带电体”,故A错误;
B.密立根通过油滴实验首次精确测定了元电荷的数值,这是物理学史上的重要成就,故B正确;
C.电流虽然有方向,但它的运算遵循代数运算法则,不满足矢量的平行四边形定则,因此电流是标量,故C错误;
D.公式只是电阻的定义式,导体的电阻由其材料、长度、横截面积和温度决定,与电压U和电流I无关,故D错误。
故选B。
2. 纸面内固定有一正方形线圈,线圈中通有顺时针方向电流,在线圈内部放置一小段通电直导线,导线中通过的电流方向如图所示,导线与线圈共面,导线受到的安培力方向( )
A. 垂直导线向左 B. 垂直导线向右
C. 垂直纸面向内 D. 垂直纸面向外
【答案】A
【解析】
【详解】根据右手螺旋定则可知,线圈内部磁场方向垂直纸面向里,由左手定则可知,导线受到的安培力方向垂直导线向左。
故选A。
3. 三根平行的足够长的通电导线、、分别放置在一个等腰直角三角形的三个顶点上,通电方向如图所示,其中边水平,边竖直,点是斜边的中点,每根导线在点所产生的磁感应强度大小均为,则下列说法中正确的是( )
A. 导线A、B在O点产生的总的磁感应强度大小为
B. 导线A、B在O点产生的总的磁感应强度方向水平向左
C. 导线B、C在O点产生的总的磁感应强度大小为
D. 导线B、C在O点产生的总的磁感应强度方向水平向右
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据右手螺旋定则,导线A、B在O点产生的磁感应强度如图所示,则导线A、B在O点产生的总的磁感应强度大小为,方向水平向右,故AB错误;
CD.根据右手螺旋定则,导线B、C在O点产生的磁感应强度如图所示,则导线B、C在O点产生的总的磁感应强度大小为,方向垂直于BC连线向右下方,故C正确,D错误。
故选C。
4. 一平行板电容器充、放电的电路如图所示,当开关掷于1后,下列说法正确的是( )
A. 电路中瞬间产生恒定电流
B. 电容器上极板带负电、下极板带正电
C. 电路稳定后,开关S由1转向2的瞬间,流过电阻的电流方向由右向左
D. 电路稳定后,开关S由1转向2的瞬间,流过电阻的电流方向由左向右
【答案】C
【解析】
【详解】A.电源给电容器充电,开始时电压之差最大,充电电流最大,随着充电的进行,电压之差减小,则充电电流逐渐减小到零,则充电电路中产生逐渐减小的电流,故A错误;
B.电源上为正极,下为负极,则电容器充电后上极板带正电,下极板带负电,故B错误;
CD.电路稳定后,开关S由1转向2的瞬间,电容器放电,电流从正极板出发经过电阻R流到负极,则流过电阻的电流方向由右向左,故C正确,D错误。
故选C。
5. 街头变压器通过降压给用户供电,变压器的输入电压是市区电网的电压,认为负载变化时输入电压不会有波动。现某用户供电示意图如图所示,图中为理想变压器,电表均视为理想电表,两条输电线总电阻为,现闭合开关启动空调,下列说法正确的是( )
A. 电压表示数减小
B. 电流表A示数不变
C. 热水器实际功率不变
D. 输电线损失的功率增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压和匝数比不变,所以副线圈的输出电压也不变,即电压表的示数不变,故A错误;
B.当启动空调时,副线圈的总电阻会减小,由于副线圈的输出电压不变,所以副线圈的输出功率变大了。又因为变压器的输入功率和输出功率相等,所以原线圈输入的功率也要变大,由于输入的电压不变,所以输入的电流要变大,即电流表A的示数变大,故B错误;
CD.当启动空调时,副线圈的总电阻减小,则副线圈的电流会增大,所以输电线上损失的电压会增大,则输电线上损失的功率会增大;由于副线圈的输出电压不变,则热水器两端的电压会减小,所以热水器的实际功率会减小,故C错误,D正确。
故选D。
6. 某高中物理兴趣小组将电磁弹射原理简化如图所示。固定在绝缘水平面上足够长的平行光滑金属导轨,左端接有电源,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,导轨的电阻不计。舰载机等效为电阻为的导体棒,当电键S闭合后,其速度、电流、所受安培力、流过的电量的变化关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.设导体棒的质量为m,导体棒向右运动过程中,导体棒受到向右的安培力,则有BIL=ma,
可得
可知随速度的增加,加速度减小,当加速度减到零时,速度最大,则A错误;
B.根据,即I-v图像为倾斜的直线,则B正确;
C.安培力,则随速度增加,安培力先减小,当达到最大速度时,安培力减为零,C错误;
D.根据,可知随速度v增加,q-t图像的斜率减小,则D错误。
故选B。
7. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。如图所示,来自质子源的质子初速度为零,经匀强电场(加速电压)加速后,沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场,再从点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域,最终轰击处在圆上点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的辐向电场强度大小为,方向沿半径指向圆心,圆与相切于点,,圆形区域的半径为点位于上方处,质子质量为、电荷量为。不计质子重力和质子间相互作用,下列说法正确的是( )
A. 质子在辐向电场区域中做匀变速曲线运动
B. 若让质子打到处,仅需将调整为
C. 质子由到的时间
D. 若将电压变为原来的2倍,粒子仍沿原轨迹打到处,需将和调整为原来的2倍
【答案】D
【解析】
【详解】A.质子在辐向电场区域中受到电场力的方向时刻指向圆心,方向在改变,做非匀变速曲线运动,故A错误;
B.在辐向电场区域电场力提供向心力
质子在辐向电场区域中速度
在圆形区域内做类平抛运动,水平方向
竖直方向
根据牛顿第二定律
联立解得,故B错误;
C.质子由到在竖直方向做匀速直线运动,则有
可得质子由到的时间,故C错误;
D.根据动能定理
可得
由B选项可知,质子在辐向电场区域中速度
可得
质子由到在竖直方向做匀速直线运动,则有
根据几何关系可知到水平位移
水平方向做匀加速直线运动
根据牛顿第二定律
解得
若将电压变为原来的2倍,粒子仍沿原轨迹打到处,需将和调整为原来的2倍,故D正确。
故选D。
8. 高层建筑中的电梯系统安装了电磁缓冲装置。在电梯轿厢底部对称安装了8台永久强磁铁,磁铁极均朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,当电梯轿厢超速下降时会迅速启动缓冲系统,使线圈立即闭合。当电梯轿厢超速下降到如图所示位置时,下列说法正确的是( )
A. 轿厢上下方线圈对轿厢均有阻碍作用
B. 轿厢上方与下方金属线圈中感应电流方向相同
C. 上、下方线圈都有扩张的趋势
D. 上方线圈有扩张的趋势,下方线圈有收缩的趋势
【答案】AD
【解析】
【详解】B.电梯轿厢底部安装了永磁铁,故上、下方线圈在电梯轿厢下降时会产生感应电流,根据楞次定律,从上往下看可知,上方线圈电流方向为顺时针,下方线圈电流方向为逆时针,两线圈相互排斥,故B错误;
ACD.上、下方线圈均对轿厢有阻碍作用,轿厢向下运动,远离上方线圈,故上方线圈有扩张的趋势,轿厢靠近下方线圈,故下方线圈有收缩的趋势,故AD正确。
故选AD。
9. 在水平平面内存在范围足够大且方向平行轴方向的匀强电场,一带电荷量为的带正电小球沿轴运动,其经过轴上各点的电势能如图所示。下列说法正确的是( )
A. 匀强电场大小为
B. 电场强度沿轴正方向
C. 坐标为处的电势为
D. 坐标为和两点间的电势差为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由功能关系得
故图中直线的斜率大小表示电场力,故匀强电场的场强大小为
故A错误;
B.带正电小球沿轴运动,电势能减少,说明电场力做正功,则电场力方向和运动方向相同,都沿x轴正方向,而正电荷所受电场力的方向与场强方向相同,则电场强度沿轴正方向,故B正确;
C D.由图得小球在坐标为处的电势能为
由该点电势为
同理处电势为
故
故C错误,D正确。
故选BD。
10. 如图所示,竖直面内有垂直平面向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小,有一厚度不计、下端封闭上端开口且内壁光滑的绝缘玻璃管,管内底部静置一质量为,电荷量为的带正电小球。时,在外力作用下玻璃管从静止开始沿倾角为斜面做的匀加速直线运动,经过时间后小球恰好脱离管底,玻璃管沿斜面向上继续运动后,小球从管口离开玻璃管,已知重力加速度取,,。下列说法正确的是( )
A. 的大小为
B. 小球运动到玻璃管口处的加速度为
C. 小球离开管口时的动能0.064J
D. 由静止开始经过时小球受到玻璃管壁的侧向支持力大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.设小球沿着斜面方向的速度为,垂直于斜面方向的速度为,小球恰好脱离管底时,有
又
求得,故A正确;
C.取小球刚离开管底到离开管口为研究过程,沿着斜面方向
解得
垂直于斜面方向,根据动量定理
又为管时间的沿着斜面方向位移,有
得
此时
其中
得
B.小球运动到玻璃管口处的加速度为
联立可得,故B错误;
D.由静止开始经过,即小球从刚离开管底后的运动时间为
沿着斜面方向
垂直于斜面方向
又
联立解得
沿着斜面方向,根据牛顿第二定律
解得由静止开始经过时小球受到玻璃管壁的侧向支持力大小,故D错误。
故选AC。
二、实验题:本题2小题,共14分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11. 在测定“金属丝的电阻率”实验中,待测金属丝电阻约为,要求测量结果尽量准确,提供以下器材供选择:
A.电池组(,内阻约)
B.电流表A(,内阻约)
C.电压表(,内阻约)
D.电压表(,内阻约)
E.滑动变阻器(,允许最大电流)
F.开关、导线若干
(1)实验中选择的电压表是___________(填写仪器前字母代号);
(2)用螺旋测微器测得金属丝直径的读数如图,则读数为___________;
(3)若用表示金属丝长度,表示直径,电流表读数为,电压表读数为。则金属丝电阻率的表达式___________。
【答案】(1)C (2)0.830
(3)
【解析】
【小问1详解】
电池组电压是3V,故电压表选C。
【小问2详解】
螺旋测微器读数为
【小问3详解】
题意可知
又因为
联立解得
12. 某学校的物理兴趣小组要测量一节干电池的电动势和内阻,现有如下实验器材:
A.电压表V,内阻约为);
B.电流表A(,内阻约为);
C.滑动变阻器;
D.待测干电池;
E.开关、导线若干
(1)请按照实验原理图在图甲中补充连接好实物图;
(2)改变滑动变阻器滑片的位置,记录多组电压表的示数和对应的电流表的示数,利用描点法作出如图乙所示的图像。由图像可求出该干电池的内电阻为___________(结果保留两位小数);
(3)为更准确测量干电池电动势和内阻,某同学对实验进行了改进,设计了如图丙所示的电路,闭合开关,将开关接在端,调节滑动变阻器的阻值,记录多组电压表和电流表的示数,作出图线(如图丁中图线1所示),图线在轴和轴的截距分别为和。保持开关闭合,再将开关接在端,调节滑动变阻器的阻值,记录多组电压表和电流表的示数,作出图线(如图丁中图线2所示),图线在轴和轴的截距分别为和。从尽可能减小电表引起的系统误差的角度可得,电动势___________,内阻___________(结果保留两位小数)。
【答案】(1) (2)1.60
(3) ①. 1.49 ②. 1.62
【解析】
【小问1详解】
见答案。
【小问2详解】
函数关系式为,所以
【小问3详解】
[1]将开关接在端时,实验的误差来源于电流表的分压作用,电动势的测量值等于真实值,实验无误差,即,但内阻的测量值比真实值大。
[2]将开关接在端时,实验的误差来源于电压表的分流作用,电动势和内阻的测量值均小于真实值,但短路电流真实,即。根据闭合电路欧姆定律,电池的内阻
三、计算题:本题3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不给分。有数字计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 某山村附近有一条河流,现建成一座小型水电站,可满足村镇、小型企业的用电需求。水电站发电机的输出功率为,输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离输电,两地间输电线的总电阻为,输电线上损耗的功率为发电机输出功率的,用户所需要的电压为,认为所用的变压器均为理想变压器。求:
(1)输电线上的电流;
(2)升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。
【答案】(1)
(2),
【解析】
【小问1详解】
输电线上损耗的功率为
输电线上损耗的功率
解得
【小问2详解】
升压变压器输出电压为
故升压变压器原、副线圈匝数比为
输电线上损失的电压为
降压变压器的输入电压为
故降压变压器原、副线圈匝数比为
14. 如图,竖直虚线左侧区域有垂直于纸面向里的匀强磁场(磁感应强度的大小未知),虚线右侧区域有水平向左的匀强电场,电场强度大小为。质量为,电荷量为的粒子,从磁场中的点以速度竖直向下发射,当粒子水平进入匀强电场时,经过电场又重新进入磁场,点距竖直虚线的距离为,不计粒子重力。求:
(1)磁场的磁感应强度的大小;
(2)粒子从发射到重新回到磁场所用的时间;
(3)若粒子仍从点以某一速度竖直向下发射,进入右侧电场时,速度与电场线成,求粒子运动的半径。
【答案】(1)
(2)
(3)或
【解析】
【小问1详解】
粒子在匀强磁场中由洛伦兹力提供向心力,有
解得
粒子的速度方向改变90°,有
可得
【小问2详解】
粒子在匀强电场中的加速度为
粒子在电场中减速的时间为
匀强磁场中的周期为
磁场中匀速圆周的时间为
则粒子从发射到重新回到磁场所用的时间为
【小问3详解】
若速度是斜向右下与电场线成,由几何关系可知
解得半径为
若速度是斜向右上与电场线成,由几何关系可知
解得半径为
15. 如图所示,两足够长平行金属直导轨、的间距为,固定在同一水平面内,直导轨在左端两点分别与两条竖直固定、半径为的圆弧导轨相切。连线与直导轨垂直,其左侧无磁场,右侧存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。长为、质量为、电阻为的金属棒跨放在两圆弧导轨的最高点。用质量为、电阻为粗细均匀的金属丝制成一个边长为的正方形线框,忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属线框的可能形变,金属棒、金属线框均与导轨始终接触良好,重力加速度大小为。现将棒由静止释放,求:
(1)棒刚越过时产生的感应电动势大小;
(2)为使棒在整个运动过程中不与金属线框接触,金属线框边初始位置到的最小距离;
(3)若棒到时速度为且满足(2)中棒恰好不与金属线框接触时,立即将棒锁定,此时刻磁场右边界距边距离为,求金属线框在接下来在整个运动过程中边产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
金属棒从开始运动到过程中,由动能定理有
解得
棒进入磁场切割磁感线,产生的感应电动势为
【小问2详解】
ab在整个运动过程中不与金属线框接触,则金属棒与线框恰好不接触时一起匀速运动;ab从越过MP到开始匀速,金属棒和线框受到的安培力大小相等、方向相反,水平方向动量守恒。取向右为正方向,根据动量守恒定律可得
取向右为正方向,对线框根据动量定理可得
又有
设金属棒运动距离为,金属线框运动的距离为,则有
由于线框两条边与导轨重合,则有
联立解得
即金属线框边初始位置到的最小距离为。
【小问3详解】
根据题意,结合上述分析,边到达磁场边界时,由动量定理有
又有
解得
边到达磁场边界时,由动量定理有
解得
可知,线框可以完全出磁场,由能量守恒定律有,
金属线框在接下来的整个运动过程中边产生的热量
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注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题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,每小题4分;第题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错或不选得0分。
1. 下列说法正确的是( )
A. 电荷量很小的带电体就是元电荷
B. 最早测定了元电荷数值的科学家是密立根
C. 电流既有大小,又有方向,电流是矢量
D. 由可知,导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
2. 纸面内固定有一正方形线圈,线圈中通有顺时针方向电流,在线圈内部放置一小段通电直导线,导线中通过的电流方向如图所示,导线与线圈共面,导线受到的安培力方向( )
A. 垂直导线向左 B. 垂直导线向右
C. 垂直纸面向内 D. 垂直纸面向外
3. 三根平行的足够长的通电导线、、分别放置在一个等腰直角三角形的三个顶点上,通电方向如图所示,其中边水平,边竖直,点是斜边的中点,每根导线在点所产生的磁感应强度大小均为,则下列说法中正确的是( )
A. 导线A、B在O点产生的总的磁感应强度大小为
B. 导线A、B在O点产生的总的磁感应强度方向水平向左
C. 导线B、C在O点产生的总的磁感应强度大小为
D. 导线B、C在O点产生的总的磁感应强度方向水平向右
4. 一平行板电容器充、放电的电路如图所示,当开关掷于1后,下列说法正确的是( )
A. 电路中瞬间产生恒定电流
B. 电容器上极板带负电、下极板带正电
C. 电路稳定后,开关S由1转向2的瞬间,流过电阻的电流方向由右向左
D. 电路稳定后,开关S由1转向2的瞬间,流过电阻的电流方向由左向右
5. 街头变压器通过降压给用户供电,变压器的输入电压是市区电网的电压,认为负载变化时输入电压不会有波动。现某用户供电示意图如图所示,图中为理想变压器,电表均视为理想电表,两条输电线总电阻为,现闭合开关启动空调,下列说法正确的是( )
A. 电压表示数减小
B. 电流表A示数不变
C. 热水器实际功率不变
D. 输电线损失的功率增大
6. 某高中物理兴趣小组将电磁弹射原理简化如图所示。固定在绝缘水平面上足够长的平行光滑金属导轨,左端接有电源,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,导轨的电阻不计。舰载机等效为电阻为的导体棒,当电键S闭合后,其速度、电流、所受安培力、流过的电量的变化关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。如图所示,来自质子源的质子初速度为零,经匀强电场(加速电压)加速后,沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场,再从点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域,最终轰击处在圆上点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的辐向电场强度大小为,方向沿半径指向圆心,圆与相切于点,,圆形区域的半径为点位于上方处,质子质量为、电荷量为。不计质子重力和质子间相互作用,下列说法正确的是( )
A. 质子在辐向电场区域中做匀变速曲线运动
B. 若让质子打到处,仅需将调整为
C. 质子由到的时间
D. 若将电压变为原来的2倍,粒子仍沿原轨迹打到处,需将和调整为原来的2倍
8. 高层建筑中的电梯系统安装了电磁缓冲装置。在电梯轿厢底部对称安装了8台永久强磁铁,磁铁极均朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,当电梯轿厢超速下降时会迅速启动缓冲系统,使线圈立即闭合。当电梯轿厢超速下降到如图所示位置时,下列说法正确的是( )
A. 轿厢上下方线圈对轿厢均有阻碍作用
B. 轿厢上方与下方金属线圈中感应电流方向相同
C. 上、下方线圈都有扩张的趋势
D. 上方线圈有扩张的趋势,下方线圈有收缩的趋势
9. 在水平平面内存在范围足够大且方向平行轴方向的匀强电场,一带电荷量为的带正电小球沿轴运动,其经过轴上各点的电势能如图所示。下列说法正确的是( )
A. 匀强电场大小为
B. 电场强度沿轴正方向
C. 坐标为处的电势为
D. 坐标为和两点间的电势差为
10. 如图所示,竖直面内有垂直平面向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小,有一厚度不计、下端封闭上端开口且内壁光滑的绝缘玻璃管,管内底部静置一质量为,电荷量为的带正电小球。时,在外力作用下玻璃管从静止开始沿倾角为斜面做的匀加速直线运动,经过时间后小球恰好脱离管底,玻璃管沿斜面向上继续运动后,小球从管口离开玻璃管,已知重力加速度取,,。下列说法正确的是( )
A. 的大小为
B. 小球运动到玻璃管口处的加速度为
C. 小球离开管口时的动能0.064J
D. 由静止开始经过时小球受到玻璃管壁的侧向支持力大小为
二、实验题:本题2小题,共14分。把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写出演算过程。
11. 在测定“金属丝的电阻率”实验中,待测金属丝电阻约为,要求测量结果尽量准确,提供以下器材供选择:
A.电池组(,内阻约)
B.电流表A(,内阻约)
C.电压表(,内阻约)
D.电压表(,内阻约)
E.滑动变阻器(,允许最大电流)
F.开关、导线若干
(1)实验中选择的电压表是___________(填写仪器前字母代号);
(2)用螺旋测微器测得金属丝直径的读数如图,则读数为___________;
(3)若用表示金属丝长度,表示直径,电流表读数为,电压表读数为。则金属丝电阻率的表达式___________。
12. 某学校的物理兴趣小组要测量一节干电池的电动势和内阻,现有如下实验器材:
A.电压表V,内阻约为);
B.电流表A(,内阻约为);
C.滑动变阻器;
D.待测干电池;
E.开关、导线若干
(1)请按照实验原理图在图甲中补充连接好实物图;
(2)改变滑动变阻器滑片的位置,记录多组电压表的示数和对应的电流表的示数,利用描点法作出如图乙所示的图像。由图像可求出该干电池的内电阻为___________(结果保留两位小数);
(3)为更准确测量干电池电动势和内阻,某同学对实验进行了改进,设计了如图丙所示的电路,闭合开关,将开关接在端,调节滑动变阻器的阻值,记录多组电压表和电流表的示数,作出图线(如图丁中图线1所示),图线在轴和轴的截距分别为和。保持开关闭合,再将开关接在端,调节滑动变阻器的阻值,记录多组电压表和电流表的示数,作出图线(如图丁中图线2所示),图线在轴和轴的截距分别为和。从尽可能减小电表引起的系统误差的角度可得,电动势___________,内阻___________(结果保留两位小数)。
三、计算题:本题3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不给分。有数字计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 某山村附近有一条河流,现建成一座小型水电站,可满足村镇、小型企业的用电需求。水电站发电机的输出功率为,输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离输电,两地间输电线的总电阻为,输电线上损耗的功率为发电机输出功率的,用户所需要的电压为,认为所用的变压器均为理想变压器。求:
(1)输电线上的电流;
(2)升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。
14. 如图,竖直虚线左侧区域有垂直于纸面向里的匀强磁场(磁感应强度的大小未知),虚线右侧区域有水平向左的匀强电场,电场强度大小为。质量为,电荷量为的粒子,从磁场中的点以速度竖直向下发射,当粒子水平进入匀强电场时,经过电场又重新进入磁场,点距竖直虚线的距离为,不计粒子重力。求:
(1)磁场的磁感应强度的大小;
(2)粒子从发射到重新回到磁场所用的时间;
(3)若粒子仍从点以某一速度竖直向下发射,进入右侧电场时,速度与电场线成,求粒子运动的半径。
15. 如图所示,两足够长平行金属直导轨、的间距为,固定在同一水平面内,直导轨在左端两点分别与两条竖直固定、半径为的圆弧导轨相切。连线与直导轨垂直,其左侧无磁场,右侧存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。长为、质量为、电阻为的金属棒跨放在两圆弧导轨的最高点。用质量为、电阻为粗细均匀的金属丝制成一个边长为的正方形线框,忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属线框的可能形变,金属棒、金属线框均与导轨始终接触良好,重力加速度大小为。现将棒由静止释放,求:
(1)棒刚越过时产生的感应电动势大小;
(2)为使棒在整个运动过程中不与金属线框接触,金属线框边初始位置到的最小距离;
(3)若棒到时速度为且满足(2)中棒恰好不与金属线框接触时,立即将棒锁定,此时刻磁场右边界距边距离为,求金属线框在接下来在整个运动过程中边产生的热量。
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