精品解析：广西南宁市第二中学2025-2026学年高一下学期学情调研物理试题

南宁二中2025-2026学年度下学期高二开学考试 物理 （时间75分钟，共100分） 第I卷（选择题） 一、选择题（本大题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10小题有多项符合题目要求，每小题全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1. 如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是（　　） A. B. C. D. 2. 半导体指纹传感器，多用于手机、电脑、汽车等设备的安全识别，如图所示。传感器半导体基板上有大量金属颗粒，基板上的每一点都是小极板，其外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凹凸不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成正对面积相同的电容器，使每个电容器的电压保持不变，对每个电容器的放电电流进行测量，即可采集指纹。指纹采集过程中，下列说法正确的是（　　） A. 指纹的凹点处与小极板距离远，电容大 B. 指纹的凸点处与小极板距离近，电容小 C. 手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器带电量增大 D. 手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器带电量减小 3. 两电荷量分别为和的点电荷固定在轴上的、两点，两电荷连线上各点电势随变化的关系如图所示，其中 为 段上电势最低的点，则下列说法正确的是（　　） A. 、为等量异种电荷 B. 、 两点间场强方向沿轴负方向 C. 、两点间的电场强度大小先减小后增大 D. 将一正点电荷从点移到点，电势能先增大后减小 4. 图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点，下列说法正确的是（　　） A. a点场强小于b点场强 B. 该粒子带负电荷 C. 该粒子在b点的电势能小于在c点的电势能 D. 该粒子由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 5. 如图所示，某商场采用 的电源驱动电机带动阶梯式电梯以 的恒定速度运行，质量为 的顾客静立在电梯上随电梯向上运动，若电梯的倾角为，运送顾客向上运动所需的功完全来自电机。下列说法正确的是（　　） A. 顾客向上运动的过程中机械能守恒 B. 顾客重力的平均功率为 C. 顾客受到电梯给予的静摩擦力 D. 电梯站顾客时通过电机的电流比未站顾客时至少要增加0.5A 6. 如图所示，当开关S闭合后，若将滑动变阻器的滑片P向下移动，下列说法正确的是（　　） A. 灯L变亮，电压表示数减小 B. 灯L变暗，电流表的示数增大 C. 灯L变暗，电容器两极板上电荷量增加 D. 灯L变亮，电容器两极板间的电压增大 7. 2021年中国全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的纪录。为粗略了解等离子体在托卡马克环形真空室内的运动状况，某同学将一小段真空室内的电场和磁场理想化为方向均水平向右的匀强电场和匀强磁场（如图），电场强度大小为，磁感应强度大小为。若电荷量为的正离子在此电场和磁场中运动，某时刻其速度平行于磁场方向的分量大小为，垂直于磁场方向的分量大小为，不计离子重力，则（　　） A. 电场力的瞬时功率不变 B. 该离子的加速度大小保持不变 C. 该离子受到的洛伦兹力大小为 D. 与的比值保持不变 8. 如图所示，水平放置的匝矩形线框面积为 ，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向与水平面成角斜向上，现使矩形线框以边为轴顺时针旋转到竖直的虚线位置。已知，，关于矩形线框的磁通量，下列说法正确的是（ ） A. 初态磁通量大小为 B. 末态磁通量大小为 C. 磁通量变化量的大小为 D. 磁通量变化量的大小为 9. 如图所示，磁流体发电机的通道是一长度为L的矩形管道，通道的左、右两侧壁是导电的，间隔为a，而通道的上、下壁是绝缘的。所加匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与通道的上、下壁垂直且向上。等离子体以速度v沿如图所示的方向射入，已知等离子体的电阻率为ρ，不计等离子体的重力，不考虑离子间的相互作用力。下列说法正确的是（　　） A. 该发电机产生的电动势为BLv B. 若增大负载电阻的阻值，电源的效率一定增大 C. 闭合开关后，流过负载R的电流为 D. 为了保持等离子体恒定的速度v，通道两端需保持一定的压强差 10. 如图所示，在xOy平面内有匀强电场，半径为R的圆周上有一粒子源P，以相同的速率v0在平行于圆周面内沿各个方向发射质量为m、带电量为+q的微粒，微粒可以到达圆周上任意一个位置。比较到达圆上各个位置的微粒，发现到达Q点的微粒的动能最小，从C点离开的微粒的机械能最大，已知∠BOP＝30°，∠AOQ＝37°，取重力加速度为g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取最低点D点所在的水平面为重力的零势能面，不计空气阻力及带电微粒间的相互作用。则（　　） A. 匀强电场的电场强度大小为，方向沿y轴负方向 B. 匀强电场的电场强度大小为，方向沿x轴负方向 C. 通过D点的微粒动能为 D. 微粒从P点运动到Q点过程中电势能增加 第Ⅱ卷（非选择题） 二、实验题（共2小题，每空2分，共16分。） 11. 为探究影响感应电流方向的因素，某兴趣小组的同学们使用图甲所示的电磁感应实验装置进行实验，其中线圈A中有铁芯。 （1）如图甲所示，是小明同学进行“探究感应电流方向”的实验装置，为了完成该实验，请用笔画线代替导线完成余下电路： （2）小明同学将线圈A插入线圈B中，闭合开关S时，发现灵敏电流计G的指针向右偏转，接着保持线圈A、B不动，将线圈A中的铁芯拔出，则灵敏电流计G的指针将向___________（填“左”或“右”）偏转； （3）图乙是小军同学对课本演示实验装置改进后制作的“楞次定律演示仪”。演示仪由反向并联的红、蓝两只发光二极管（简称LED）、一定匝数的螺线管、灵敏电流计G以及强力条形磁铁组成。正确连接好实验电路后，将条形磁铁从图示位置迅速向上移动过程中，___________（填“红”或“蓝”）色二极管发光； （4）小军同学发现，条形磁铁向上移动得越快，灵敏电流计G的示数越大，这说明感应电动势随___________（填“磁通量”“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大。 12. 某实验小组想要测量电池组的电源电动势E和内阻r，部分实验器材如下： 待测电池组（E，r） 滑动变阻器R1（0～30Ω） 滑动变阻器R2（0～100Ω） 开关、导线若干 已知电源（E1较大） 电流表A（量程为0～0.6A） 电阻箱R3（0～9999.9Ω） （1）某同学按照图甲所示将电源E1接入电路来测量电流表的内阻。图甲中的滑动变阻器应选择________（选填“R1”或“R2”）； （2）在图甲中，仅闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电流表满偏。保证滑片P位置不变，再闭合开关S2，当电阻箱R3的读数为3.5Ω，电流表的读数如图乙所示，应为________A，则认为电流表的内阻为________Ω； （3）将测量完的电流表和电阻箱R3按照图丙所示将待测电池组接入电路，闭合开关S3，调节电阻箱R3的阻值，记录多组电阻箱阻值R3和对应的电流表示数I，将其绘制成如图丙所示的的图像，则待测电池电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果均保留两位有效数字） 三、解答题（共3小题，共38分。应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不得分，有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 如图甲所示，在倾角为37°的光滑斜面上水平放置一根长为0.2m的金属杆PQ，两端以很软的导线通入1A的电流。斜面及金属杆处在竖直向上的匀强磁场中，当磁感应强度B=0.6T时，PQ恰好处于平衡状态。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2） （1）在图乙中画出金属杆受力的示意图； （2）求金属杆PQ受到的安培力的大小； （3）求金属杆PQ的质量。 14. 如图所示，在科技馆的电磁感应体验区，光滑水平桌面上放置一个边长为L的正方形金属线框，总电阻为R。线框处在竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现用外力将线框以速度匀速拉出磁场区域，磁场边界与线框的一边平行。求： （1）线框即将完全离开磁场时，产生的感应电动势E的大小； （2）线框在被拉出磁场过程中，通过线框某一横截面的电荷量q； （3）把线框完全拉出磁场外力所做的功W。 15. 如图所示，在空间直角坐标系中，无限大平面MNPQ（与y轴垂直且交于C点）左侧区域Ⅰ存在沿x轴正方向的匀强磁场，，右侧区域Ⅱ存在沿z轴正方向的匀强磁场，左、右两侧磁场的磁感应强度大小相等；现从坐标为的A点沿yOz平面发射一质量为m，电荷量为的粒子，粒子的初速度大小为、方向与y轴负方向的夹角为60°，经一段时间后粒子恰好垂直于平面MNPQ进入区域Ⅱ，不计粒子的重力，求： （1）磁感应强度B的大小； （2）粒子从A点出发至第2次到达平面MNPQ的时间； （3）若在区域Ⅱ加一电场强度为E、方向沿z轴负方向的匀强电场，求粒子从A点出发后第n次经过平面MNPQ时的速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 南宁二中2025-2026学年度下学期高二开学考试 物理 （时间75分钟，共100分） 第I卷（选择题） 一、选择题（本大题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10小题有多项符合题目要求，每小题全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1. 如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图示可知，在磁铁S极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故A正确； B．由图示可知，在磁铁S极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流顺时针方向，故B错误； C．在磁铁N极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故C错误； D．由图示可知，在磁铁N极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流逆时针方向，故D错误。 故选A。 2. 半导体指纹传感器，多用于手机、电脑、汽车等设备的安全识别，如图所示。传感器半导体基板上有大量金属颗粒，基板上的每一点都是小极板，其外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凹凸不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成正对面积相同的电容器，使每个电容器的电压保持不变，对每个电容器的放电电流进行测量，即可采集指纹。指纹采集过程中，下列说法正确的是（　　） A. 指纹的凹点处与小极板距离远，电容大 B. 指纹的凸点处与小极板距离近，电容小 C. 手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器带电量增大 D. 手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器带电量减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由知指纹的凸点处与小极板距离近，电容大；指纹的凹点处与小极板距离远，电容小。故AB错误； CD．由、可知手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容变大，电容器带电量增大。故C正确，D错误。 故选C。 3. 两电荷量分别为和的点电荷固定在轴上的、两点，两电荷连线上各点电势 随变化的关系如图所示，其中为 段上电势最低的点，则下列说法正确的是（　　） A. 、为等量异种电荷 B. 、两点间场强方向沿轴负方向 C. 、两点间的电场强度大小先减小后增大 D. 将一正点电荷从点移到点，电势能先增大后减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，靠近两点电荷时，电势正向升高，再根据电势分布的对称性可知和为等量正电荷，故A错误； B．从N到C电势降低，可知、两点间场强方向沿轴正方向，故B错误； C．φ-x图像切线的斜率表示电场强度，由图可知、两点间的电场强度大小先减小后增大，故C正确； D．由图可知从点移到点电势先降低后升高，根据可知，将一正点电荷从点移到点，电势能先减小后增大，故D错误。 故选C。 4. 图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点，下列说法正确的是（　　） A. a点场强小于b点场强 B. 该粒子带负电荷 C. 该粒子在b点的电势能小于在c点的电势能 D. 该粒子由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据点电荷场强公式，可知离场源电荷越近，场强越大，所以a点场强大于b点场强，故A错误； B．由题图粒子运动轨迹可知，粒子受到库仑斥力，场源电荷带正电，所以该粒子带正电荷，故B错误； C．粒子从b点运动到c点，电场力做正功，电势能减小，所以该粒子在b点的电势能大于在c点的电势能，故C错误； D．由图可知，虚线圆为等势面，a点到b点的平均场强大于由b点到c点的平均场强，根据可知，，则有，即由a点到b点电场力做功大于b点到c点电场力做功，所以该粒子由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，某商场采用 的电源驱动电机带动阶梯式电梯以 的恒定速度运行，质量为 的顾客静立在电梯上随电梯向上运动，若电梯的倾角为，运送顾客向上运动所需的功完全来自电机。下列说法正确的是（　　） A. 顾客向上运动的过程中机械能守恒 B. 顾客重力的平均功率为 C. 顾客受到电梯给予的静摩擦力 D. 电梯站顾客时通过电机的电流比未站顾客时至少要增加0.5A 【答案】D 【解析】 【详解】A．顾客向上运动的过程中动能不变，重力势能增加，则机械能增加，选项A错误； B．顾客重力的平均功率为 C．顾客匀速上升时不受电梯给予的静摩擦力，选项C错误； D．由能量关系电梯站顾客时 解得 即电梯站顾客时通过电机的电流比未站顾客时至少要增加0.5A，选项D正确。 故选D。 6. 如图所示，当开关S闭合后，若将滑动变阻器的滑片P向下移动，下列说法正确的是（　　） A. 灯L变亮，电压表示数减小 B. 灯L变暗，电流表的示数增大 C. 灯L变暗，电容器两极板上电荷量增加 D. 灯L变亮，电容器两极板间的电压增大 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由图可知，若将滑动变阻器的滑片P向下移动，则滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知流过电源的电流变大，电流表示数变大，流过灯L的电流变大，则灯L变亮，根据 可知路端电压变小，即电压表示数减小，故A正确，B错误； CD．电容器两极板的电压 可知电容器两极板间的电压减小，根据 可知电容器两极板上电荷量减少，故CD错误。 故选A。 7. 2021年中国全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的纪录。为粗略了解等离子体在托卡马克环形真空室内的运动状况，某同学将一小段真空室内的电场和磁场理想化为方向均水平向右的匀强电场和匀强磁场（如图），电场强度大小为，磁感应强度大小为。若电荷量为的正离子在此电场和磁场中运动，某时刻其速度平行于磁场方向的分量大小为，垂直于磁场方向的分量大小为，不计离子重力，则（　　） A. 电场力的瞬时功率不变 B. 该离子的加速度大小保持不变 C. 该离子受到的洛伦兹力大小为 D. 与的比值保持不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据运动的叠加原理可知，离子在垂直于纸面内做匀速圆周运动，沿水平方向做加速运动，则v1增大，根据功率的计算公式可知电场力的瞬时功率为P=Eqv1，可知电场力的瞬时功率增大，故A错误； B．离子受到的电场力不变，洛伦兹力大小不变，方向总是与电场力方向垂直，则该离子的加速度大小不变，方向改变；故B正确。 C．由于v1与磁场B平行，v2与磁场B垂直，离子受到的洛伦兹力为F洛=qv2B，故C错误； D．根据运动的叠加原理可知，离子在垂直于纸面内做匀速圆周运动，沿水平方向做加速运动，则v1增大，v2不变，与的比值不断增大，故D错误； 故选B。 8. 如图所示，水平放置的匝矩形线框面积为 ，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向与水平面成角斜向上，现使矩形线框以边为轴顺时针旋转到竖直的虚线位置。已知，，关于矩形线框的磁通量，下列说法正确的是（ ） A. 初态磁通量大小为 B. 末态磁通量大小为 C. 磁通量变化量的大小为 D. 磁通量变化量的大小为 【答案】BC 【解析】 【详解】初态磁通量大小为 末态磁通量大小为 磁通量变化量的大小为 故选BC。 9. 如图所示，磁流体发电机的通道是一长度为L的矩形管道，通道的左、右两侧壁是导电的，间隔为a，而通道的上、下壁是绝缘的。所加匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与通道的上、下壁垂直且向上。等离子体以速度v沿如图所示的方向射入，已知等离子体的电阻率为ρ，不计等离子体的重力，不考虑离子间的相互作用力。下列说法正确的是（　　） A. 该发电机产生的电动势为BLv B. 若增大负载电阻的阻值，电源的效率一定增大 C. 闭合开关后，流过负载R的电流为 D. 为了保持等离子体恒定的速度v，通道两端需保持一定的压强差 【答案】BC 【解析】 【详解】A．等离子体通过管道时，在洛伦兹力作用下，正、负离子分别偏向右、左两壁，由此产生的电动势等效于金属棒切割磁感线产生的电动势，其值为 故A错误； B．电源的效率为 若增大负载电阻的阻值R，电源的效率一定增大。故B正确； C．闭合开关后，流过负载R的电流为 故C正确； D．当等离子体受到的安培力与受到的通道前、后两端压力的差大小相等时，才能保持速度恒定，即 解得 故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，在xOy平面内有匀强电场，半径为R的圆周上有一粒子源P，以相同的速率v0在平行于圆周面内沿各个方向发射质量为m、带电量为+q的微粒，微粒可以到达圆周上任意一个位置。比较到达圆上各个位置的微粒，发现到达Q点的微粒的动能最小，从C点离开的微粒的机械能最大，已知∠BOP＝30°，∠AOQ＝37°，取重力加速度为g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取最低点D点所在的水平面为重力的零势能面，不计空气阻力及带电微粒间的相互作用。则（　　） A. 匀强电场的电场强度大小为，方向沿y轴负方向 B. 匀强电场的电场强度大小为，方向沿x轴负方向 C. 通过D点的微粒动能为 D. 微粒从P点运动到Q点过程中电势能增加 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB．在C点微粒机械能最大，说明P到C电场力做功最大，由数学关系可知，过C点做圆的切线为电场的等势线，即电场力沿OC方向，因带电粒子带正电，因此场强方向沿OC方向，即沿x轴负方向；而在Q点，微粒动能最小，即重力与电场力的合力方向沿QO方向，则有Eqtan 37°＝mg，F合sin 37°＝mg 解得 A错误，B正确； C．从P到D根据动能定理可得EkD﹣EkP＝W合 则有 C正确； D．微粒从P点运动到Q点过程中克服电场中做的功为 所以电势能增加，D正确。 故选BCD。 第Ⅱ卷（非选择题） 二、实验题（共2小题，每空2分，共16分。） 11. 为探究影响感应电流方向的因素，某兴趣小组的同学们使用图甲所示的电磁感应实验装置进行实验，其中线圈A中有铁芯。 （1）如图甲所示，是小明同学进行“探究感应电流方向”的实验装置，为了完成该实验，请用笔画线代替导线完成余下电路： （2）小明同学将线圈A插入线圈B中，闭合开关S时，发现灵敏电流计G的指针向右偏转，接着保持线圈A、B不动，将线圈A中的铁芯拔出，则灵敏电流计G的指针将向___________（填“左”或“右”）偏转； （3）图乙是小军同学对课本演示实验装置改进后制作的“楞次定律演示仪”。演示仪由反向并联的红、蓝两只发光二极管（简称LED）、一定匝数的螺线管、灵敏电流计G以及强力条形磁铁组成。正确连接好实验电路后，将条形磁铁从图示位置迅速向上移动过程中，___________（填“红”或“蓝”）色二极管发光； （4）小军同学发现，条形磁铁向上移动得越快，灵敏电流计G的示数越大，这说明感应电动势随___________（填“磁通量”“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大。 【答案】（1） （2）左 （3）蓝 （4）磁通量的变化率 【解析】 【小问1详解】 电路连接如图所示 【小问2详解】 依题意知，当穿过线圈B的磁通量增加时，电流计指针向右偏，将铁芯拔出，穿过线圈B的磁通量会减小，根据楞次定律，可知电流计指针向左偏； 【小问3详解】 将条形磁铁向上移动一小段距离，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律以及安培定则可知回路中的电流沿顺时针方向，故蓝色二极管发光； 【小问4详解】 依题意可知，条形磁铁向上移动得越快，越大， 越大 由 得 越大，越大 说明感应电动势随磁通量的变化率的增大而增大。 12. 某实验小组想要测量电池组的电源电动势E和内阻r，部分实验器材如下： 待测电池组（E，r） 滑动变阻器R1（0～30Ω） 滑动变阻器R2（0～100Ω） 开关、导线若干 已知电源（E1较大） 电流表A（量程为0～0.6A） 电阻箱R3（0～9999.9Ω） （1）某同学按照图甲所示将电源E1接入电路来测量电流表的内阻。图甲中的滑动变阻器应选择________（选填“R1”或“R2”）； （2）在图甲中，仅闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电流表满偏。保证滑片P位置不变，再闭合开关S2，当电阻箱R3的读数为3.5Ω，电流表的读数如图乙所示，应为________A，则认为电流表的内阻为________Ω； （3）将测量完的电流表和电阻箱R3按照图丙所示将待测电池组接入电路，闭合开关S3，调节电阻箱R3的阻值，记录多组电阻箱阻值R3和对应的电流表示数I，将其绘制成如图丙所示的的图像，则待测电池电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果均保留两位有效数字） 【答案】（1）R2 （2） ①. 0.20 ②. 7 （3） ①. 4.5 ②. 2.1 【解析】 【小问1详解】 图甲是半偏法测电流表内阻的电路，为了减小误差，滑动变阻器最大阻值需远大于被测电流表内阻，故应该选阻值较大的滑动变阻器。 【小问2详解】 [1]电流表分度值为，故读数为 [2]闭合开关，通过的电流为 电流表的读数与通过电流比为 ，根据并联电路电阻与电流成反比，电流表的内阻 【小问3详解】 [1][2]根据图丙电路，由闭合电路欧姆定律，得 根据图丁图像，变式得 图线斜率为 图线截距为 解得， 三、解答题（共3小题，共38分。应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不得分，有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 如图甲所示，在倾角为37°的光滑斜面上水平放置一根长为0.2m的金属杆PQ，两端以很软的导线通入1A的电流。斜面及金属杆处在竖直向上的匀强磁场中，当磁感应强度B=0.6T时，PQ恰好处于平衡状态。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2） （1）在图乙中画出金属杆受力的示意图； （2）求金属杆PQ受到的安培力的大小； （3）求金属杆PQ的质量。 【答案】（1） ；（2）0.12N；（3）0.016kg 【解析】 【详解】（1）根据左手定则可知，金属杆受到的安培力方向指向水平向右的方向 对金属杆进行受力分析，下图所示 （2）根据安培力的公式可知，PQ金属杆受到的安培力大小为 （3）根据平衡条件可得 解得 14. 如图所示，在科技馆的电磁感应体验区，光滑水平桌面上放置一个边长为L的正方形金属线框，总电阻为R。线框处在竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现用外力将线框以速度匀速拉出磁场区域，磁场边界与线框的一边平行。求： （1）线框即将完全离开磁场时，产生的感应电动势E的大小； （2）线框在被拉出磁场过程中，通过线框某一横截面的电荷量q； （3）把线框完全拉出磁场外力所做的功W。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 线框即将完全离开磁场时，切割磁感线的有效长度为，根据法拉第电磁感应定律 得 【小问2详解】 线框被拉出磁场的过程中，设用时为 平均感应电动势 磁通量变化量 平均电流 电荷量 联立解得 即 【小问3详解】 方法一 ：线框匀速运动，外力等于安培力 安培力大小 匀速拉动线框时的电流大小 电动势大小 联立解得 即 拉出磁场位移为 即 方法二 ：从能量角度，外力做功等于线框产生的焦耳热 根据焦耳定律 匀速拉动线圈的时间 电动势大小 线圈中的电流 联立解得 即 15. 如图所示，在空间直角坐标系中，无限大平面MNPQ（与y轴垂直且交于C点）左侧区域Ⅰ存在沿x轴正方向的匀强磁场，，右侧区域Ⅱ存在沿z轴正方向的匀强磁场，左、右两侧磁场的磁感应强度大小相等；现从坐标为的A点沿yOz平面发射一质量为m，电荷量为的粒子，粒子的初速度大小为、方向与y轴负方向的夹角为60°，经一段时间后粒子恰好垂直于平面MNPQ进入区域Ⅱ，不计粒子的重力，求： （1）磁感应强度B的大小； （2）粒子从A点出发至第2次到达平面MNPQ的时间； （3）若在区域Ⅱ加一电场强度为E、方向沿z轴负方向的匀强电场，求粒子从A点出发后第n次经过平面MNPQ时的速度大小。 【答案】（1） （2） （3）①当n为偶数时，；②当n为奇数时。 【解析】 【小问1详解】 由题意可知， 粒子的轨迹如图所示， 由 可得： 【小问2详解】 粒子以水平速度进入区域Ⅱ，粒子从A点出发至第2次到达平面MNPQ的轨迹如图所示，在区域Ⅰ中，轨迹的圆心角为120°，对应的时间为： 在区域中，轨迹为半圆，对应的时间为： 得 故： 【小问3详解】 粒子第一次以水平速度进入在区域Ⅱ后，在平行于xoy平面的平面内做匀速圆周运动，在电场力作用下，沿z轴方向做加速度为a的匀加速直线运动，运动时间为 ，粒子第1次经过平面MNPQ时的速度为，第2次经过平面MNPQ时获得了沿z轴负方向的速度，由牛顿第二定律： 在区域Ⅰ以速度做匀速圆周运动，轨迹如图所示 显然，第3次经过平面MNPQ时沿z轴负方向的速度 再在区域Ⅱ中，在平行于xoy平面的平面内做匀速圆周运动，运动时间仍为 在电场力作用下，沿 轴方向做加速度为a的匀加速直线运动 第4次经过平面MMPQ时，沿z轴负方向的速度 第5次经过平面MNPQ时，沿z轴负方向的速度 第6次经过平面MNPQ时，沿z轴负方向的速度 粒子的速度为： 依次类推可知：①当n为偶数时 粒子第n次经过平面MNPQ时，沿z轴负方向的速度 解得： ②当n为奇数时 粒子第n次经过平面MNPQ时，沿z轴负方向的速度 粒子的速度为： 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $