精品解析：河北省石家庄市等2地2025-2026学年高二上学期12月月考物理试题

2025-2026学年第一学期高二年级12月联考 物理 注意事项： 1、本试卷考试时间为75分钟，满分100分。 2、答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。 一、单选题：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，只有一项符合题目要求。 1. 关于金属导体的电流、电阻，下列说法中正确的是（　　） A. 金属导体中，电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率 B. 温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就变大 C. 对于一根常温下阻值为R的均匀金属丝，若加在金属丝两端的电压从零逐渐增大到，则任一状态下的的值不变 D. 常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为 2. 如图所示为一正四棱锥，底面四个顶点A、B、C、D上依次固定电荷量为、、、的点电荷，O点为底面中心，规定无穷远处电势为零，则（　　） A. E点处电势为零 B. O点处电场强度为零 C. CD边中点处的电势为正值 D. BC边中点处的电场强度方向水平向左，且与AB边垂直 3. 如图所示，竖直放置的闭合线框abcd可绕ab边转动，abcd的一半（下半部分）处于水平向右的匀强磁场B中，此位置穿过线框的磁通量为。当abcd绕ab顺时针转过时，穿过线框的磁通量为，则（　　） A B. C D. 因abcd面积未知，无法比较 4. 一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流为，通过洗衣机电动机的电流是，下列说法正确的是（　　） A. 洗衣机电动机线圈的电阻为 B. 电饭煲和洗衣机电动机的总电功率为 C. 内，电饭煲消耗的电能为 D. 电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的25倍 5. 如图，四条相互平行的细长直导线垂直于坐标系平面放置，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O；四条导线中的电流大小相等，其中过a点导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外，若过d点的导线在O点产生的磁感应强度为B，则（　　） A. O点的磁感应强度为 B. O点的磁感应强度为2B C. 移走a点的导线，O点磁感应强度变为2B D. 移走a点的导线，O点磁感应强度变为 6. 如图所示，电流表、电压表均为理想电表，L为小电珠，R为滑动变阻器，电源电动势为E，内阻为r。现将开关S闭合，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列结论正确的是（　　） A. 电压表示数变小 B. 电源的输出功率变大 C. 电容器C释放电荷 D. 小电珠L变暗 7. 如图所示，水平面上固定的斜面上表面光滑绝缘，斜面倾角为，斜面上方有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。现有一个质量为m、带电荷量为的小球在斜面上由静止释放，假设斜面足够长，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 小球沿斜面下滑过程中斜面对小球的支持力一直增大 B. 小球在斜面上运动的最大速率为 C. 小球沿斜面下滑时间为 D. 小球沿斜面下滑最大距离为 二、多选题：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，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选得0分。 8. 如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为r的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，一质量为m的铜环两端a、b处于同一水平线。若环中通有大小为I、方向从a到b的电流，细绳处于绷直状态，重力加速度为g，则（　　） A. 铜环所受安培力大小 B. 两个细绳上的拉力大小均为 C. 若磁感应强度大小为，两根细绳上的拉力大小均为0 D. 若磁感应强度大小为，两根细绳上的拉力大小均为mg 9. 如图所示，竖直放置的平行板电容器充电后与电源断开，质量、带电完全相同的甲、乙两粒子从A点沿半圆的直径AC方向以不同的速度水平射入电场，甲粒子恰好经过半圆的最低点B，乙粒子经过圆弧上BC之间的D点，不计重力，下列分析正确的是（　　） A. 甲粒子经过半圆的最低点B时速度方向不可能竖直向下 B. 甲粒子从A点到达圆弧B点所用时间小于乙粒子从A点到达圆弧D点所用的时间 C. 甲粒子从A点到达圆弧B点电势能的变化量小于乙粒子从A点到达圆弧D点电势能的变化量 D. 粒子在电容器中运动的整个过程，电场力对两粒子做功可能相同 10. 如图所示，在半径为R的圆形区域内（圆心为O）有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为的带电粒子沿PO方向从P点射入圆形区域，经过时间t从圆上Q点（图中未标出）射出。已知PQ连线长度为，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子的速度 B. 带电粒子在圆形区域中运动的时间为 C. 若仅将粒子入射速度的大小减小为原来的，在圆形区域中运动的时间为 D. 若仅将粒子入射速度的大小减小为原来的，在圆形区域中运动的时间为 三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答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；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某兴趣小组设计了以下测量电阻阻值的实验方案，请按要求完成填空。 （1）某同学用多用电表的欧姆挡测量一个未知电阻的阻值。由于第一次将欧姆挡的选择开关置于“”时，发现指针偏转角度过大。此时，应将选择开关置于________（选填“”或“”），进行欧姆调零后再进行测量； （2）另一同学利用如图所示的电路测一个未知电阻的阻值。实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在________（填“M”或“N”）端。用此电路测量电阻阻值，则测量值________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 12. 在“测量电源电动势和内阻”的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，会产生系统误差，为了消除电表的内阻产生的系统误差，某兴趣小组用如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，其中，实验操作步骤如下： ①将滑动变阻器滑到最左端位置，单刀双掷开关S与1接通，闭合开关，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关； ②单刀双掷开关S与2接通，闭合开关，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关； ③在图乙中分别作出两种情况所对应的图像。 （1）某次电压表读取时，指针如图丙所示，则读数________； （2）图乙中的图线Ⅰ是开关与________（填“1”或“2”）接通时相对应的图线； （3）根据图乙中的图线，综合图线Ⅰ和Ⅱ的数据，可消除电流表和电压表内阻的影响，可知电源电动势，内阻为。该兴趣小组经讨论认为利用图乙还可以计算出电流表的内阻，则电流表的内阻________（保留两位有效数字）。 13. 光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为，匀强磁场方向如图所示，大小为。质量为、长为的金属细杆置于金属水平轨道上的M点。已知，当在金属细杆内通入电流强度为的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道向右由静止开始运动。求： （1）金属细杆运动到N点时安培力的功率； （2）金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小。 14. 直流电动机在生活生产中有广泛的应用，其主要结构为两部分：定子和转子，其中定子包括：主磁极、机座、换向器、电刷等；转子包括：电枢铁芯、电枢绕组等。如图所示是电动机提升重物的示意图，已知电源电动势，内阻，电阻。闭合开关S，发现电动机被卡死，此时电压表的示数为，立即关闭电源。清除故障后重新闭合开关，当电动机正常工作时，电压表的示数为，重力加速度g取，求： （1）电动机正常工作一小时，整个电路消耗的电能； （2）电动机正常工作时的效率（保留两位有效数字）； （3）电动机正常工作时将一个质量为重物由静止吊起，重物的最大速度。 15. 磁屏蔽技术可以降低外界磁场对屏蔽区域的干扰。如图所示，区域存在垂直平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为（未知）。第一象限内存在边长为2L的正方形磁屏蔽区ONPQ，经磁屏蔽后，该区域内的匀强磁场方向仍垂直平面向里，其磁感应强度大小为（未知）。一带电粒子以一定的速率通过速度选择器，在电场力与洛伦兹力的作用下恰好做匀速直线运动，此后在平面内垂直y轴射入区域，经磁场偏转后刚好从ON中点垂直ON射入磁屏蔽区域。已知带电粒子的质量为m、电荷量为，速度选择器两极板间电压为U、间距为d、内部磁感应强度大小为，，不考虑该粒子的重力。 （1）求该粒子通过速度选择器的速率； （2）若在Q处检测到该粒子，求以及该粒子在区域中运动的时间； （3）定义磁屏蔽效率，若在y轴上距O点处检测到该粒子，求的大小（保留三位有效数字）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年第一学期高二年级12月联考 物理 注意事项： 1、本试卷考试时间为75分钟，满分100分。 2、答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。 一、单选题：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，只有一项符合题目要求。 1. 关于金属导体的电流、电阻，下列说法中正确的是（　　） A. 金属导体中，电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率 B. 温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就变大 C. 对于一根常温下阻值为R的均匀金属丝，若加在金属丝两端的电压从零逐渐增大到，则任一状态下的的值不变 D. 常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属导体中，电流的传导速率是指电场的传播速率（接近光速），而自由电子定向移动的速率（漂移速度）通常很小，两者不同，故A错误； B．温度升高时，金属导体的电阻率增大（因原子热振动加剧，电子散射增强）。若电压不变，根据欧姆定律 电阻 增大，电流 减小。自由电子热运动加快不直接导致电流变大，故B错误； C．对于金属导体，若加在金属丝两端的电压增大，金属丝发热，金属丝的电阻率增大，根据 电阻率增大，因此增大，所以的比值变大 ，故C错误； D．金属丝均匀拉长为原长的10倍时，长度 体积不变，横截面积 电阻公式 新电阻 ，故D正确。 故选D。 2. 如图所示为一正四棱锥，底面四个顶点A、B、C、D上依次固定电荷量为、、、的点电荷，O点为底面中心，规定无穷远处电势为零，则（　　） A. E点处电势为零 B. O点处电场强度为零 C. CD边中点处的电势为正值 D. BC边中点处的电场强度方向水平向左，且与AB边垂直 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据等量异种点电荷连线中垂线上的电场及电势特点，由电势叠加可知，O点电势为零，OE为一条等势线，故E点的电势为0，故A正确； B．由场强叠加可知A、C处两等量异种点电荷在O点的场强方向垂直于BD指向C；B、D处两等量异种点电荷在O点的场强方向垂直AC指向D；则O点处的电场强度方向沿水平方向向右，不为零，故B错误； C．已知O点处的电场强度方向沿水平方向向右指向CD边中点，根据沿电场线方向电势逐渐降低，可知CD边中点的电势为负值，故C错误； D．由场强叠加可知B、C处两等量异种点电荷在BC边中点处的电场强度方向水平向右，A、D处两等量异种点电荷在BC边中点处的电场强度方向水平向右，则BC边中点处的电场强度方向水平向右，且与AB边垂直，故D错误。 故选A。 3. 如图所示，竖直放置的闭合线框abcd可绕ab边转动，abcd的一半（下半部分）处于水平向右的匀强磁场B中，此位置穿过线框的磁通量为。当abcd绕ab顺时针转过时，穿过线框的磁通量为，则（　　） A. B. C. D. 因abcd面积未知，无法比较 【答案】A 【解析】 【详解】设abcd的面积为，当其顺时针转过，线框在竖直方向的投影面积 根据磁通量的定义有，即穿过abcd面的磁感线的条数不变，有 故选A。 4. 一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流为，通过洗衣机电动机的电流是，下列说法正确的是（　　） A. 洗衣机电动机线圈的电阻为 B. 电饭煲和洗衣机电动机的总电功率为 C. 内，电饭煲消耗的电能为 D. 电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的25倍 【答案】B 【解析】 【详解】A．洗衣机电动机线圈电阻不能直接由 计算，因为非纯电阻元件，实际电阻小于220Ω，A错误； B．已知电源电压U=220V。电饭煲电功率P1=UI1=220×5.0W=1100W 洗衣机电动机的电功率为P2=UI2=220×1.0W=220W 电饭煲和洗衣机电动机的总电功率为，B正确； C．10min内电饭煲消耗电能W1=P1t=1100×600J=6.6×105J ，故C错误。 D．电饭煲发热功率P热1=P1=1100W （纯电阻）。洗衣机发热功率，但线圈电阻未知，无法确定比值是否为25倍，故 D 错误。 故选 B。 5. 如图，四条相互平行的细长直导线垂直于坐标系平面放置，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O；四条导线中的电流大小相等，其中过a点导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外，若过d点的导线在O点产生的磁感应强度为B，则（　　） A. O点的磁感应强度为 B. O点的磁感应强度为2B C. 移走a点的导线，O点磁感应强度变为2B D. 移走a点的导线，O点磁感应强度变为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．四条导线中的电流大小相等，且到O点的距离相等，故四条通电导线在O点产生的磁感应强度大小相等，均为B。根据安培定则可知四条导线在O点产生的磁感应强度方向如图所示 由上图可知，与相互抵消，与方向相同，所以O点的磁感应强度大小为2B，A错误，B正确； CD．移走a点的导线，其他三条导线在O点产生的磁感应强度不变，所以O点的磁感应强度大小变为B，故C错误，D错误。 故选B。 6. 如图所示，电流表、电压表均为理想电表，L为小电珠，R为滑动变阻器，电源电动势为E，内阻为r。现将开关S闭合，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列结论正确的是（　　） A. 电压表示数变小 B. 电源的输出功率变大 C. 电容器C释放电荷 D. 小电珠L变暗 【答案】D 【解析】 【详解】A D．当滑动变阻器滑片P向左移动时，其接入电路电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，内电压减小，路端电压增大，故电流表示数变小，电压表示数变大，小电珠L变暗，A错误，D正确； B．因不知电源内阻和外阻的大小关系，所以无法确定电源输出功率的变化，故B错误； C．电容器两端电压增大，电容不变，电源对电容器充电，故电容器储存电荷，故C错误。 故选D。 7. 如图所示，水平面上固定的斜面上表面光滑绝缘，斜面倾角为，斜面上方有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。现有一个质量为m、带电荷量为的小球在斜面上由静止释放，假设斜面足够长，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 小球沿斜面下滑过程中斜面对小球的支持力一直增大 B. 小球在斜面上运动的最大速率为 C. 小球沿斜面下滑的时间为 D. 小球沿斜面下滑的最大距离为 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球沿斜面下滑，在离开斜面前，受到洛伦兹力F垂直斜面向上，其受力分析如下图所示。 沿斜面方向有 垂直斜面方向有 其中洛伦兹力 随着速度增大洛伦兹力增大，斜面对小球的支持力逐渐减小，故A错误； B．设下滑距离x时离开斜面，此时斜面对小球的支持力 小球恰好脱离斜面时 解得最大速率，故B错误； C．由 得下滑的时间 联立解得，故C正确； D．由 得下滑的距离 联立解得，故D错误。 故选C。 二、多选题：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，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选得0分。 8. 如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为r的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，一质量为m的铜环两端a、b处于同一水平线。若环中通有大小为I、方向从a到b的电流，细绳处于绷直状态，重力加速度为g，则（　　） A. 铜环所受安培力大小为 B. 两个细绳上的拉力大小均为 C. 若磁感应强度大小为，两根细绳上的拉力大小均为0 D. 若磁感应强度大小为，两根细绳上的拉力大小均为mg 【答案】BD 【解析】 【详解】A．通电半圆形铜环的等效长度为2r，电流方向，根据左手定则可知半圆形铜环受到的安培力方向竖直向下，大小为，故A错误； B．根据受力分析可得，通电后，绳子拉力 两根细绳上拉力均为，故B正确； C．磁感应强度方向垂直纸面向外，此时半圆形铜环受到安培力始终向下，轻绳拉力不可能为零，故C错误； D．当磁感应强度大小时，绳子 两根细绳上拉力均为mg，故D正确。 故选BD。 9. 如图所示，竖直放置的平行板电容器充电后与电源断开，质量、带电完全相同的甲、乙两粒子从A点沿半圆的直径AC方向以不同的速度水平射入电场，甲粒子恰好经过半圆的最低点B，乙粒子经过圆弧上BC之间的D点，不计重力，下列分析正确的是（　　） A. 甲粒子经过半圆的最低点B时速度方向不可能竖直向下 B. 甲粒子从A点到达圆弧B点所用时间小于乙粒子从A点到达圆弧D点所用的时间 C. 甲粒子从A点到达圆弧B点电势能的变化量小于乙粒子从A点到达圆弧D点电势能的变化量 D. 粒子在电容器中运动的整个过程，电场力对两粒子做功可能相同 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由于类平抛运动速度反向延长线过水平位移的中点，则甲粒子在B点的速度方向不可能沿着圆弧半径方向竖直向下，故A正确； B．粒子水平射入竖直方向的电场中，不计粒子重力，则粒子做类平抛运动，竖直方向上有 由题图可知，甲、乙两粒子从A点到达圆弧，甲粒子的竖直位移大于乙粒子的竖直位移，则甲粒子从A点到达圆弧B点所用时间大于乙粒子从A点到达圆弧D点所用的时间，故B错误； C．根据电场力做功，可知甲粒子从A点到达圆弧B点电场力做功更多，电势能变化量更大，故C错误； D．粒子在电容器中运动的整个过程，若甲、乙两粒子均打到下极板，则电场力对两粒子做功相同，故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，在半径为R的圆形区域内（圆心为O）有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为的带电粒子沿PO方向从P点射入圆形区域，经过时间t从圆上Q点（图中未标出）射出。已知PQ连线长度为，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子的速度 B. 带电粒子在圆形区域中运动的时间为 C. 若仅将粒子入射速度的大小减小为原来的，在圆形区域中运动的时间为 D. 若仅将粒子入射速度的大小减小为原来的，在圆形区域中运动的时间为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由洛伦兹力提供向心力，如图所示 根据几何关系 联立解得，故A正确； B．由A选项分析知根据几何关系带电粒子在圆形区域中转过的圆心角为，故，故B错误； CD．将粒子射入速度的大小减小为原来的，由A选项知 则 解得 根据几何关系，粒子在圆形区域中转过的圆心角为，故，C错误，D正确。 故选AD。 三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答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；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某兴趣小组设计了以下测量电阻阻值的实验方案，请按要求完成填空。 （1）某同学用多用电表的欧姆挡测量一个未知电阻的阻值。由于第一次将欧姆挡的选择开关置于“”时，发现指针偏转角度过大。此时，应将选择开关置于________（选填“”或“”），进行欧姆调零后再进行测量； （2）另一同学利用如图所示的电路测一个未知电阻的阻值。实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在________（填“M”或“N”）端。用此电路测量电阻阻值，则测量值________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 【答案】（1） （2） ①. M ②. 小于 【解析】 【小问1详解】 欧姆表的指针偏转过大，说明待测电阻阻值较小，为了使测量尽量准确，应切换更小的倍率，即； 【小问2详解】 [1][2]本实验，滑动变阻器采用分压式接法，所以闭合开关S前，为保护电路，滑动变阻器的滑片P应处在M端。此电路采用电流表外接法，由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由可知，。 12. 在“测量电源电动势和内阻”的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，会产生系统误差，为了消除电表的内阻产生的系统误差，某兴趣小组用如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，其中，实验操作步骤如下： ①将滑动变阻器滑到最左端位置，单刀双掷开关S与1接通，闭合开关，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关； ②单刀双掷开关S与2接通，闭合开关，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关； ③在图乙中分别作出两种情况所对应的图像。 （1）某次电压表读取时，指针如图丙所示，则读数________； （2）图乙中的图线Ⅰ是开关与________（填“1”或“2”）接通时相对应的图线； （3）根据图乙中的图线，综合图线Ⅰ和Ⅱ的数据，可消除电流表和电压表内阻的影响，可知电源电动势，内阻为。该兴趣小组经讨论认为利用图乙还可以计算出电流表的内阻，则电流表的内阻________（保留两位有效数字）。 【答案】（1）1.10 （2）1 （3）0.50 【解析】 【小问1详解】 由题图乙可知，电压表的量程为，其分度值为，需要估读到分度值的下一位，由题图丙可知，电压表读数 【小问2详解】 当单刀双掷开关接1时，电动势测量值（图像与纵轴的交点）准确，内阻测量值（图像的斜率）偏大；当单刀双掷开关接2时，电动势测量值偏小，内阻测量值偏小。曲线Ⅰ与纵轴的交点大于曲线Ⅱ与纵轴的交点，并且曲线Ⅰ的斜率大于曲线Ⅱ的斜率，可知曲线Ⅰ是开关与1接通时相对应的图线 【小问3详解】 当单刀双掷开关S接1时，所测内阻为电源内阻、及电流表的整体的等效内阻，即 联立可得电流表内阻 13. 光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为，匀强磁场方向如图所示，大小为。质量为、长为的金属细杆置于金属水平轨道上的M点。已知，当在金属细杆内通入电流强度为的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道向右由静止开始运动。求： （1）金属细杆运动到N点时安培力的功率； （2）金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 金属细杆水平方向受到安培力大小 对金属细杆从M点到N点的运动过程，由动能定理 解得金属细杆运动到N点时的速度大小为 金属细杆运动到N点时安培力的功率 【小问2详解】 对金属细杆从M点到P点的运动过程，由动能定理得 解得金属细杆运动到P点时的速度大小为 在P点金属细杆受到轨道水平向左的作用力F和水平向右的安培力 由牛顿第二定律得 解得 每一条轨道对金属细杆的作用力大小为 由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为 14. 直流电动机在生活生产中有广泛的应用，其主要结构为两部分：定子和转子，其中定子包括：主磁极、机座、换向器、电刷等；转子包括：电枢铁芯、电枢绕组等。如图所示是电动机提升重物的示意图，已知电源电动势，内阻，电阻。闭合开关S，发现电动机被卡死，此时电压表的示数为，立即关闭电源。清除故障后重新闭合开关，当电动机正常工作时，电压表的示数为，重力加速度g取，求： （1）电动机正常工作一小时，整个电路消耗的电能； （2）电动机正常工作时的效率（保留两位有效数字）； （3）电动机正常工作时将一个质量为重物由静止吊起，重物最大速度。 【答案】（1） （2）82% （3） 【解析】 【小问1详解】 电动机正常工作时，电源内电压 电路电流 电动机正常工作一小时，整个电路消耗的电能 【小问2详解】 电动机被卡住时，相当于纯电阻，电源内电压 电路电流 由闭合电路欧姆定律可得电动机内阻为 电动机线圈电阻的热功率为 电动机的总功率 电动机的输出功率 电动机正常工作时，电源的效率为 【小问3详解】 当重物速度最大时，拉力 由 可得重物的最大速度为 15. 磁屏蔽技术可以降低外界磁场对屏蔽区域的干扰。如图所示，区域存在垂直平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为（未知）。第一象限内存在边长为2L的正方形磁屏蔽区ONPQ，经磁屏蔽后，该区域内的匀强磁场方向仍垂直平面向里，其磁感应强度大小为（未知）。一带电粒子以一定的速率通过速度选择器，在电场力与洛伦兹力的作用下恰好做匀速直线运动，此后在平面内垂直y轴射入区域，经磁场偏转后刚好从ON中点垂直ON射入磁屏蔽区域。已知带电粒子的质量为m、电荷量为，速度选择器两极板间电压为U、间距为d、内部磁感应强度大小为，，不考虑该粒子的重力。 （1）求该粒子通过速度选择器的速率； （2）若在Q处检测到该粒子，求以及该粒子在区域中运动的时间； （3）定义磁屏蔽效率，若在y轴上距O点处检测到该粒子，求的大小（保留三位有效数字）。 【答案】（1） （2）， （3）38.5% 【解析】 小问1详解】 由于该粒子在速度选择器中受力平衡，故 其中 则该粒子通过速度选择器的速率为 【小问2详解】 若在Q处检测到该粒子，如图 由几何关系可知 解得 由洛伦兹力提供向心力 联立解得 粒子在第四象限内做匀速圆周运动，从ON的中点垂直ON射入磁屏蔽区域，由几何关系可知 由图可知该粒子在第四象限运动的时间 由图可知该粒子在屏蔽区ONPQ内运动轨迹所对应的圆心角的正弦值 则 该粒子在屏蔽区ONPQ内运动时间 又因 故 所以该粒子在区域中运动的时间 【小问3详解】 在第四象限由洛伦兹力提供向心力 联立可得 若y轴上距O点处检测到该粒子，由几何关系可知 解得 联立可得 根据磁屏蔽效率可得若在y轴上距O点处检测到该粒子，则 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $