精品解析：江西宜春市丰城市第九中学2025-2026学年高二下学期开学检测物理试题

2025-2026学年下学期高二日新班开学考试物理试卷 总分：100分 考试时间：75分钟 一、选择题（1-7为单选题，每题4分；8-10为多选题，每题6分，共46分。） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动就是液体分子的热运动 B. 物体的温度越高，分子的平均动能越大 C. 对一定质量气体加热，其内能一定增加 D. 气体压强是气体分子间的斥力产生的 2. 如图所示，回旋加速器D形盒上加有垂直于表面的匀强磁场，狭缝间接有电压为U、频率为f的交流电。若A处粒子源产生的氘核在加速器中被加速，则（　　） A. 交流电的周期等于氘核在磁场中运动周期的一半 B. 氘核获得的最大速度与磁场的磁感应强度无关 C. 仅增大电压U，氘核在加速器中运动的时间变短 D. 若要加速粒子，则交流电频率f必须改变 3. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，两完全相同的带正电粒子a和b，以相同的速率从M点射入磁场，粒子a沿半径MO方向射入，粒子b沿与半径MO成30°角方向射入，不计粒子重力及两粒子之间的相互作用，若粒子a从N点射出磁场，∠MON=90°。则粒子a、b在磁场中运动的时间之比为（　　） A. 3：4 B. 3：2 C. 2：3 D. 1：2 4. 如图所示，一带电质点质量为m、电量为q，重力忽略不计，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第一象限所示的区域。为了使该质点能从x轴上的b点以速度v射出，且射出方向与x轴正方向的夹角为，可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形区域内，则该圆形磁场区域的最小半径为（　　） A. B. C. D. 5. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1 ，原线圈输入的交流电如图乙所示，电阻R = 22 Ω ，则（　　） A. 交流电的频率为100 Hz B. t = 0.005 s时电压表的读数为22V C. t = 0.01 s时电流表读数为1 A D. 该变压器原线圈的输入功率为22 W 6. 如图，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用和表示；和是理想交流电流表，示数分别用和表示。下列说法正确的是（　　） A. 和表示电流的瞬时值 B. 和表示电压的有效值 C. 滑片P向下滑动过程中，变大、变大 D. 滑片P向下滑动过程中，不变、变小 7. 如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0<θ<90°）其中MN与PQ平行且间距为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面，导轨NQ部分电阻为R，其余部分电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路部分的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（　　） A. 运动的平均速度为 B. 运动的平均速度小于 C. 下滑位移大小为 D. 受到的最大安培力的大小为 8. 如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴。一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，则（　　） A. 当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量为零 B. 当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量向里 C. 在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量一直减少 D. 在从左边磁场运动到右边磁场过程中穿过回路的磁通量先减少后增加 9. 如图所示，一个质量为m、带电量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v0，在以后的运动过程中，圆环克服摩擦力所做的功可能为( ) A. 0 B. C. D. 10. 如图所示，水平面内固定一个电阻不计的金属圆环，环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。长为的金属棒1，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随转轴以角速度匀速转动。圆环上某点和轴通过导线分别与水平面内足够长的两平行金属导轨相连，导轨之间存在磁感应强度大小也为的匀强磁场，方向竖直向上，转轴、导线和导轨电阻均不计。长为的金属棒2从中点处折弯成两段，每一段与导轨都成角，刚好架在平行金属导轨上，与导轨接触良好。已知金属棒2与导轨间的动摩擦因数为，质量为。两根金属棒单位长度的电阻均为，重力加速度。现将金属棒2从导轨上由静止释放，经达到稳定状态，下列说法正确的是（　　） A. 金属棒2运动稳定后为匀速运动 B. 金属棒2由静止释放到运动稳定时，通过金属棒横截面的电量为 C. 金属棒2由静止释放到运动稳定时，电路消耗的总电能大于 D. 金属棒2稳定后安培力做功功率为 二、实验题（18分） 11. 现有一块直流电流计G，满偏电流为，内阻约。某同学想把它改装成量程为0-2V的电压表，他首先根据图示电路，用半偏法测定电流计G的内阻。 （1）该同学在开关断开的情况下，检查电路连接无误后，将R的阻值调至最大，后续的实验操作步骤依次是_________，最后记录的阻值并整理好器材（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）． A. 闭合 B. 闭合 C. 调节R阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D. 调节R阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E. 调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 F. 调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 （2）如果测得的阻值为，即为电流计G内阻的测量值，则给电流计G__________联（选填“串”或“并”）一个阻值为_______的电阻，就可以将该电流计G改装成量程为2V的电压表． （3）在本实验中电流计G内阻的测量值比其内阻的实际值________（选填“偏大”或“偏小”） 12. 为了测量某电源的电动势和内阻，并研究利用该电源为小灯泡供电的情况，某同学进行了如下实验： （1）该同学首先设计了如图（a）所示的实验电路，其中R为电阻箱，定值电阻，电压表可视为理想电表，实验过程中采集电压表和电阻箱的读数，并以为纵坐标，为横坐标，画出的关系图线，如图（b）所示（该图线为一条直线），根据图线求得该电源的电动势________V，内阻________。（均保留两位有效数字） （2）在第（1）问的电路设计中，如果电压表不能视为理想电表，电源电动势和内阻的测量值存在系统误差，所测_________，_________。（均填“大于”“等于”或“小于”） （3）在进一步研究中，该同学测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线如图（c）所示，如果把两个该型号的灯泡串联后再与的定值电阻串联起来接在上述电源上（其电动势和内阻是第（1）问计算的结果），如图（d）所示，则流过每只小灯泡的实际电流约为_________A，每只小灯泡两端的实际电压约为_________V。（均保留2位小数） 三、计算题（36分） 13. 如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻，图中变压器可视为理想变压器，求： （1）图示中的送电电流 （2）用户得到的电压 （3）用户得到的功率。 14. 实验室有一装置可用于探究原子核的性质，其中部分装置的主要原理可简化为，在空间中有一直角坐标系xOy，在紧贴（-0.2m，0）的下侧处有一粒子源P，能沿x轴正方向以m/s的速度持续发射比荷为C/kg的某种原子核。在，的空间中沿-y方向的匀强电场V/m。在的空间有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为T。忽略原子核间的相互作用，xOy平面图如图所示。 （1）求原子核第一次穿过y轴时的速度大小； （2）若原子核进入磁场后，经过s瞬间分裂成a、b两个新核。其中a粒子的速度为m/s，方向仍沿原运动方向，质量和电荷量均为原来的三分之一。求：a粒子第1次经过y轴时的位置，及原子核从P点出发到分裂，再到a粒子第一次打到y轴所需要的时间。 15. 如图所示，间距的平行导轨MNS、PQT处于磁感应强度大小均为的两个匀强磁场中，水平导轨处的磁场方向竖直向上，光滑倾斜导轨处的磁场方向垂直于导轨平面斜向下。长度均为L、质量均为、电阻均为的导体排ab、cd分别垂直放置于水平和倾斜导轨上，并与导轨接触良好，导轨电阻不计，导体棒ab通过两根跨过光滑定滑轮的绝缘细线分别与质量的物体C和导体棒cd相连，细线沿导轨中心线且在导轨平面内，细线及滑轮的质量不计，已知倾斜导轨与水平面的夹角，水平导轨与导体棒ab间的动摩擦因数，重力加速度g取，，两导轨足够长，导体棒cd运动中始终不离开倾斜导轨。将物体C由静止释放，当它达到最大速度时下落的高度，在这一运动过程中，求： （1）物体C的最大速度； （2）导体棒ab产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年下学期高二日新班开学考试物理试卷 总分：100分 考试时间：75分钟 一、选择题（1-7为单选题，每题4分；8-10为多选题，每题6分，共46分。） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动就是液体分子的热运动 B. 物体的温度越高，分子的平均动能越大 C. 对一定质量气体加热，其内能一定增加 D. 气体压强是气体分子间的斥力产生的 【答案】B 【解析】 【详解】A．布朗运动是液体分子无规则运动的反应，是分子热运动的反应，但布朗运动不是分子的热运动，A错误； B．温度是分子平均动能的标志，故物体的温度越高，分子的平均动能越大，B正确； C．根据可知，对一定质量气体加热，其内能不一定增加，C错误； D．气体压强是大量的气体分子对容器器壁频繁的碰撞而产生的，D错误。 故选B。 【点睛】布朗运动是固体微粒的运动，是液体分子无规则热运动的反应，固体微粒越大布朗运动越不明显，温度越高运动越明显。分子的热运动是用不停息的无规则热运动。 2. 如图所示，回旋加速器D形盒上加有垂直于表面的匀强磁场，狭缝间接有电压为U、频率为f的交流电。若A处粒子源产生的氘核在加速器中被加速，则（　　） A. 交流电的周期等于氘核在磁场中运动周期的一半 B. 氘核获得的最大速度与磁场的磁感应强度无关 C. 仅增大电压U，氘核在加速器中运动的时间变短 D. 若要加速粒子，则交流电的频率f必须改变 【答案】C 【解析】 【详解】A．交流电的周期等于氘核在磁场中运动周期，A错误； B．根据 得 则氘核最大动能 氘核获得最大速度与磁场的磁感应强度有关，B错误； C．氘核在回旋加速器回旋一周，增加的动能为2qU，在回旋加速器中运动时间由回旋次数决定，设回旋次数为n，则由 可得 n＝ 所以粒子运动总时间 t＝nT＝·＝ 若只增大交变电压U，则氘核在回旋加速器中加速次数会减小，导致运行时间变短，C正确； D．根据 又α粒子与氘核的比荷相同，α粒子与氘核在磁场中运动的周期相同，又 α粒子与氘核在磁场中运动的频率相同，若要加速粒子，则交流电的频率f不用改变。D错误。 故选C。 3. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，两完全相同的带正电粒子a和b，以相同的速率从M点射入磁场，粒子a沿半径MO方向射入，粒子b沿与半径MO成30°角方向射入，不计粒子重力及两粒子之间的相互作用，若粒子a从N点射出磁场，∠MON=90°。则粒子a、b在磁场中运动的时间之比为（　　） A. 3：4 B. 3：2 C. 2：3 D. 1：2 【答案】A 【解析】 【详解】粒子a从N点射出磁场，则在磁场中转过的角度为90°，粒子在磁场中运动的半径等于R，则粒子b在磁场中运动的半径也为R，轨迹如图； 由几何关系可知，四边形MOPO1为菱形，则粒子b在磁场中转过的角度为120°，两粒子的周期相等，则时间之比等于转过的角度之比为3:4。 故选A。 4. 如图所示，一带电质点质量为m、电量为q，重力忽略不计，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第一象限所示的区域。为了使该质点能从x轴上的b点以速度v射出，且射出方向与x轴正方向的夹角为，可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形区域内，则该圆形磁场区域的最小半径为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】质点在磁场中做圆周运动的半径为R，根据牛顿第二定律得 解得 做出粒子的圆心与轨迹，如图所示 质点在磁场区域中的轨迹就是以为圆心、R为半径的圆（如图所示实线圆）上的圆弧MN，M点和N点在所求圆形磁场区域的边界上。在通过M、N两点的不同的圆周中，最小的一个是以MN连线为直径的圆周（如图所示虚线圆）。所以本题所求的圆形磁场区域的最小半径为 故A正确，BCD错误。 故选A。 5. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1 ，原线圈输入的交流电如图乙所示，电阻R = 22 Ω ，则（　　） A. 交流电的频率为100 Hz B. t = 0.005 s时电压表的读数为22V C. t = 0.01 s时电流表读数为1 A D. 该变压器原线圈的输入功率为22 W 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．由图像可知，交流电的周期为0.02s，有 故A错误； B．理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，故副线圈的电动势有效值为 t = 0.005 s时电压表的读数为 电压表的读数为22V。故B错误； C．根据闭合电路欧姆定律，有 根据变压器原副线圈电流与匝数的定量关系，有 故C错误； D．该变压器原线圈的输出功率为 故D正确。 故选D。 6. 如图，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用和表示；和是理想交流电流表，示数分别用和表示。下列说法正确的是（　　） A. 和表示电流的瞬时值 B. 和表示电压的有效值 C. 滑片P向下滑动过程中，变大、变大 D. 滑片P向下滑动过程中，不变、变小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AB．在交流电中电表显示的都是有效值，故A错误B正确； CD．滑片P向下端滑动过程中，电阻减小，电压不变即U2不变，则I2变大，输出功率变大，输入功率变大，输入电压不变，所以I1变大，故CD错误。 故选B。 7. 如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0<θ<90°）其中MN与PQ平行且间距为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面，导轨NQ部分电阻为R，其余部分电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路部分的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（　　） A. 运动的平均速度为 B. 运动的平均速度小于 C. 下滑位移大小为 D. 受到的最大安培力的大小为 【答案】C 【解析】 【详解】AB.金属棒ab从开始下滑到速度大小为v的过程中，速度逐渐增大，所受安培力逐渐增大，则ab做加速度逐渐减小的变加速运动，所以运动的平均速度大于，故AB错误； C．金属棒ab从开始下滑到速度大小为v的过程中，设下滑位移大小为x，经历时间为t，则根据法拉第电磁感应定律可得这段时间内回路中产生的平均感应电动势为，根据闭合电路欧姆定律可得平均感应电流为，根据电流的定义有 ，联立以上三式可得。故C正确； D．当金属棒ab的速度为v时所受到的安培力最大，根据闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律可知此时回路中的电流为，所以受到的最大安培力大小为，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴。一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，则（　　） A. 当运动到关于OO′对称位置时穿过回路的磁通量为零 B. 当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量向里 C. 在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量一直减少 D. 在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量先减少后增加 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．正方形闭合回路运动到关于对称的位置时，穿过回路的两个方向相反的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，故穿过回路的磁通量为零，选项A正确B错误； CD．正方形闭合回路在从边与重合的位置运动到完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量先减少后增加，选项C错误D正确。 故选AD。 9. 如图所示，一个质量为m、带电量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v0，在以后的运动过程中，圆环克服摩擦力所做的功可能为( ) A. 0 B. C. D. 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．圆环在运动过程中受到竖直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力，如果 时，圆环与细杆之间没有弹力，所以摩擦力为零，摩擦力做功为零，A正确； C．如果 圆环先减速运动，摩擦力做负功，速度减小，洛伦兹力减小，当 时，再做匀速直线运动，摩擦力为零，不做功，根据 可得 由动能定理可得 解得 C正确； B．如果 摩擦力做负功，直到静止，所以根据动能定理可得 得 B正确； D．由以上分析可知，克服摩擦力做的功不可能为：，D错误。 故选ABC 10. 如图所示，水平面内固定一个电阻不计的金属圆环，环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。长为的金属棒1，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随转轴以角速度匀速转动。圆环上某点和轴通过导线分别与水平面内足够长的两平行金属导轨相连，导轨之间存在磁感应强度大小也为的匀强磁场，方向竖直向上，转轴、导线和导轨电阻均不计。长为的金属棒2从中点处折弯成两段，每一段与导轨都成角，刚好架在平行金属导轨上，与导轨接触良好。已知金属棒2与导轨间的动摩擦因数为，质量为。两根金属棒单位长度的电阻均为，重力加速度。现将金属棒2从导轨上由静止释放，经达到稳定状态，下列说法正确的是（　　） A. 金属棒2运动稳定后为匀速运动 B. 金属棒2由静止释放到运动稳定时，通过金属棒横截面的电量为 C. 金属棒2由静止释放到运动稳定时，电路消耗的总电能大于 D. 金属棒2稳定后安培力做功的功率为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．对金属棒2进行分析，当金属棒2所受安培力与摩擦力平衡时，达到稳定状态，即匀速运动，故A正确； B．金属棒1切割磁感线产生的感应电动势 根据右手定则可知，金属棒2受到向右的安培力加速，产生的感应电动势 稳定时有 可得稳定时的速度为 根据动量定理有 其中 解得 故B错误； C．金属棒2由静止释放到运动稳定过程，感应电动势的平均值 感应电流的平均值 其中 解得 可知 则电路消耗的总电能 所以金属棒2由静止释放到运动稳定时，电路消耗的总电能大于11J，故C正确； D．金属棒2稳定后安培力做正功，其做功的功率大小与摩擦力做功的功率大小相等，所以有 故D正确。 故选ACD。 二、实验题（18分） 11. 现有一块直流电流计G，满偏电流为，内阻约。某同学想把它改装成量程为0-2V的电压表，他首先根据图示电路，用半偏法测定电流计G的内阻。 （1）该同学在开关断开的情况下，检查电路连接无误后，将R的阻值调至最大，后续的实验操作步骤依次是_________，最后记录的阻值并整理好器材（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）． A. 闭合 B 闭合 C. 调节R的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D. 调节R的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E. 调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 F. 调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 （2）如果测得的阻值为，即为电流计G内阻的测量值，则给电流计G__________联（选填“串”或“并”）一个阻值为_______的电阻，就可以将该电流计G改装成量程为2V的电压表． （3）在本实验中电流计G内阻的测量值比其内阻的实际值________（选填“偏大”或“偏小”） 【答案】 ①. ACBE ②. 串 ③. 9600 ④. 偏小 【解析】 【详解】（1）[1]半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理图连好电路；第二步，闭合电键S1，调节滑动变阻器R，使表头指针满偏；第三步，闭合电键S2，改变电阻箱R1阻值，当表头指针半偏时记下电阻箱读数，此时电阻箱的阻值等于表头内阻rg。故实验操作步骤依次是ACBE。 （2）[2][3]如果测得的阻值为，则电流计的内阻为 r=400Ω 即为电流计G内阻的测量值，要想改装成量程为2V的电压表则给电流计G串联一个阻值为 的电阻，就可以将该电流计G改装成量程为2V的电压表。 （3）[4]实际上电阻箱并入后的，电路的总电阻减小了，干路电流增大了，电流计半偏时，流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻，所以该测量值偏小于实际值。 12. 为了测量某电源的电动势和内阻，并研究利用该电源为小灯泡供电的情况，某同学进行了如下实验： （1）该同学首先设计了如图（a）所示的实验电路，其中R为电阻箱，定值电阻，电压表可视为理想电表，实验过程中采集电压表和电阻箱的读数，并以为纵坐标，为横坐标，画出的关系图线，如图（b）所示（该图线为一条直线），根据图线求得该电源的电动势________V，内阻________。（均保留两位有效数字） （2）在第（1）问的电路设计中，如果电压表不能视为理想电表，电源电动势和内阻的测量值存在系统误差，所测_________，_________。（均填“大于”“等于”或“小于”） （3）在进一步研究中，该同学测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线如图（c）所示，如果把两个该型号的灯泡串联后再与的定值电阻串联起来接在上述电源上（其电动势和内阻是第（1）问计算的结果），如图（d）所示，则流过每只小灯泡的实际电流约为_________A，每只小灯泡两端的实际电压约为_________V。（均保留2位小数） 【答案】（1） ①. 5.0 ②. 1.0 （2） ①. 小于 ②. 小于 （3） ①. 0.31 ②. 0.95 【解析】 【小问1详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律有 整理得 结合图（b）可知，， 解得， 【小问2详解】 [1][2]若考虑电压表的分流作用，根据闭合电路欧姆定律有 整理得 则， 解得， 故所测小于，小于 。 【小问3详解】 [1][2]图（d）中，设小灯泡两端的电压为，通过小灯泡的电流为，根据闭合电路欧姆定律有 代入数据并整理得 在图（c）中作出此关系图线，如图所示 两图线的交点对应的I和U分别约为和，即流过每只小灯泡的实际电流约为，每只小灯泡两端的实际电压约为。 三、计算题（36分） 13. 如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻，图中变压器可视为理想变压器，求： （1）图示中的送电电流 （2）用户得到的电压 （3）用户得到的功率。 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【分析】 【详解】(1)根据 可得 又因为 则输电线上的电流为 (2)输电线上损失的电压为 降压前的电压为 用户得到的电压为 (3)输电线上损失的功率为 用户得到的功率为 14. 实验室有一装置可用于探究原子核的性质，其中部分装置的主要原理可简化为，在空间中有一直角坐标系xOy，在紧贴（-0.2m，0）的下侧处有一粒子源P，能沿x轴正方向以m/s的速度持续发射比荷为C/kg的某种原子核。在，的空间中沿-y方向的匀强电场V/m。在的空间有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为T。忽略原子核间的相互作用，xOy平面图如图所示。 （1）求原子核第一次穿过y轴时的速度大小； （2）若原子核进入磁场后，经过s瞬间分裂成a、b两个新核。其中a粒子的速度为m/s，方向仍沿原运动方向，质量和电荷量均为原来的三分之一。求：a粒子第1次经过y轴时的位置，及原子核从P点出发到分裂，再到a粒子第一次打到y轴所需要的时间。 【答案】（1）2×106m/s；（2）， 【解析】 【详解】（1）原子核在xOy平面的电场中做类平抛运动，如图所示，粒子在水平方向做匀速直线运动有 电场力提供加速度 竖直方向速度为 可得粒子速度为 （2）原子核做类平抛运动，竖直方向有 原子核在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 解得半径为 粒子运动的周期为 因为，所以该原子核在磁场中运动了半个周期后分裂，如图所示，所以分裂后a核的半径为 根据几何关系可知a核经过y轴时的位置为 粒子在电场中的运动时间 进入磁场速度与水平方向的夹角为，有 因此 其中 a粒子做圆周运动的时间为 解得 因此总时间为 15. 如图所示，间距的平行导轨MNS、PQT处于磁感应强度大小均为的两个匀强磁场中，水平导轨处的磁场方向竖直向上，光滑倾斜导轨处的磁场方向垂直于导轨平面斜向下。长度均为L、质量均为、电阻均为的导体排ab、cd分别垂直放置于水平和倾斜导轨上，并与导轨接触良好，导轨电阻不计，导体棒ab通过两根跨过光滑定滑轮的绝缘细线分别与质量的物体C和导体棒cd相连，细线沿导轨中心线且在导轨平面内，细线及滑轮的质量不计，已知倾斜导轨与水平面的夹角，水平导轨与导体棒ab间的动摩擦因数，重力加速度g取，，两导轨足够长，导体棒cd运动中始终不离开倾斜导轨。将物体C由静止释放，当它达到最大速度时下落的高度，在这一运动过程中，求： （1）物体C的最大速度； （2）导体棒ab产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设C达到的最大速度为，由法拉第电磁感应定律，回路的感应电动势为 由欧姆定律得回路中的电流强度为 金属导体棒ab、cd受到的安培力为 设连接金属导体棒ab与cd的细线中张力为，连接金属导体棒ab与物体C的细线中张力为，导体棒ab、cd及物体C的受力如图 由平衡条件得 解得 （2）系统在该过程中产生的内能为，由能的转化和守恒定律得 运动过程中由于摩擦产生的内能为 则这一过程电流产生的内能为 又因为ab棒、cd棒的电阻相等，联立可得，电流通过ab棒产生的焦耳热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $