高二物理下学期第一次月考模拟测试卷01【高效培优，选择性必修第二册第1～2章】物理人教版选择性必修第二册

高二物理下学期第一次月考模拟测试卷01 参考答案 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B C C D D C D D AC BD BD BCD 二、实验题（共2小题，每空2分，共16分） 13．(1)垂直 (2)竖直向下 (3)0.40 (4) 14．(1)小 小 (2)ABC (3)C 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．（1）粒子在电场中仅受电场力的作用做类平抛运动，由P到Q，由牛顿第二定律可得 竖直方向，有     水平方向，有 联立解得， （2）粒子在Q点的速度大小为 解得 设与x轴正方向夹角为，则 可知 在磁场中洛伦兹力提供向心力，有 又根据几何关系 联立解得， （3）如图所示 粒子从第Ⅳ象限进入第Ⅰ象限后做类似斜抛运动，速度方向与x轴正方向成37°，大小为，由运动对称性知CD沿x轴方向距离与DE沿x轴方向距离相等，则 粒子第n次从第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限经过x轴的横坐标为 又 解得 当时，可得 16．（1）设路端电压为 由并联电阻特点得外电路电阻 根据闭合电路欧姆定律得 解得 由部分电路欧姆定律得分得的电压 由匀强电场中电势差和电场强度的关系 （2）带电粒子在平行板电容器间做类平抛运动 水平方向： 竖直方向：， 飞出平行板电容器速度 与水平方向夹角 （3）设带电粒子速度方向第一次平行轴的速度为，此过程中带电粒子在轴方向上运动的距离为 在方向由动量定理得 在方向由动量定理得 其中， 联立以上各式可得。 17．（1）导体棒 从点滑至 点过程中，机械能守恒 、间竖直高度差 由 代入 ，，得 ， 刚进入右侧磁场时，切割磁感线产生感应电动势 回路总电阻 回路电流 导体棒 所受安培力 导体棒 的最大加速度 （2）设从 进入磁场到两棒共速过程中，通过回路的电荷量为 对导体棒 应用动量定理 系统动量守恒 代入 ，， 得共同速度 代入动量定理 解得 又 而 ，为相对 的位移 代入得 ，解得 此即初始时 距离磁场边界 的最小距离 （3）从闭合开关 到、 达到稳定运动，全过程分为两个阶段 阶段一：在左侧导轨被加速至离开 设 离开时速度为（水平），由平抛后无碰撞滑入 可知 对左侧加速过程，应用动量定理 代入 ，，，得 电源做功 获得动能 阶段一电路总焦耳热 左侧回路总电阻 ，的电阻占比 故阶段一 产生的焦耳热 阶段二：进入右侧磁场后与 相互作用至共速 系统初始动能 末动能 阶段二电路总焦耳热 、 串联，热量分配与电阻成正比，的电阻，的电阻，比例 故阶段二 产生的焦耳热 全过程 产生的总焦耳热 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理下学期第一次月考模拟测试卷01（考试版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第1~2章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．下列四图表示真空中不计重力的电子分别以速度v按如图所示的方向进入匀强电场E或匀强磁场B中，下列说法正确的是（　　） A．图甲中带电粒子做匀速直线运动 B．图乙中带电粒子做匀变速曲线运动 C．图丙中带电粒子在纸面所在平面内做匀速圆周运动 D．图丁中带电粒子做匀加速直线运动 2．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有（　　） A．当闭合时，和立即变亮 B．当闭合时，立即变亮，逐渐变亮 C．当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 D．当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 3．如图甲所示，将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关进行连接。该电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从右接线柱流入电流表时，指针向右偏转。其中A线圈绕法如图乙所示，B线圈绕法如图丙所示。开关闭合，线圈A放在线圈B中。下列判断正确的是（　　） A．断开开关的瞬间，电流表指针将向右偏转 B．将线圈A从线圈B中拔出时，电流表指针将向右偏转 C．当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时，电流表指针将向右偏转 D．当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时，电流表指针不发生偏转 4．导轨与水平面间夹角为，质量为m、长为L的金属棒中通有自a到b大小为I的恒定电流，当磁场方向水平向左时，金属棒与磁场方向垂直且恰好可以静止在光滑的绝缘导轨上。当磁场方向由水平向左逐渐变为竖直向上时（已知电流保持不变，磁感应强度大小可以调整），要保持金属棒静止不动，重力加速度为g，下列判断正确的是（　　） A．磁感应强度逐渐变大 B．安培力先增大后减小 C．支持力先减小后增大 D．磁感应强度最小值为 5．如图所示，利用厚度为、电阻率为的铝合金片制成一个内径为、高度为的圆筒，。圆筒处在沿轴线竖直向上的匀强磁场中，某段时间内，磁感应强度随时间变化的规律为（为正值）。下列说法正确的是（　　） A．从上往下看，铝合金片中感生电场的方向为逆时针B．铝合金片中自由电子的定向运动速度逐渐增大 C．铝合金片中感应电动势大小为 D．铝合金片中感应电流大小为 6．“碳-14测年法”通过测量生物化石中碳同位素的丰度来确定年代。如图所示为某质谱仪的原理简化图，离子源A可产生初速度不计、电荷量相同的和。两离子经电压为U的加速电场后，垂直边界进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最终由边界探测器接收。已知离子重力及相互作用忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．在加速电场中，电场力对做的功是对做功的倍 B．进入磁场时，的动量大小是的倍 C．在磁场中运动的时间是的倍 D．若要使打在边界原来的位置，需将加速电压U调节为原来的 7．如图所示，直角三角形中，，其区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场，点处的粒子源向磁场区域内各个方向发射速度大小为的带正电的粒子，粒子的质量为、带电量为，不考虑粒子的重力和相互间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．边上各处均有粒子射出 B．边上有粒子射出的区域离点的最大距离为 C．从边射出的粒子在磁场中运动的最短时间为 D．垂直于边发射的粒子在磁场中运动的时间最长 8．如图甲所示，水平面内粗糙导轨MN、PQ相距为L，置于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨电阻不计．两根电阻均为R，质量均为m的相同金属棒ab，cd置于导轨上且与导轨接触良好，电流表内阻不计。若ab棒在水平外力F作用下由静止开始向右运动，电流表示数随时间变化图线如图乙所示，在t0时刻cd棒刚要开始运动，下列说法中错误的是（    ） A．在0~t0时间内ab棒做匀加速直线运动 B．若在t0时刻突然撤去外力F，此时ab棒的加速度大小为 C．在0~t0时间内，通过cd棒的电量为 D．在0~t0时间内，力F做的功全部转化为ab棒的焦耳热、摩擦生热和其增加的动能 9．（多选）如图所示，一个金属圆环水平放置，当条形磁铁的极靠近圆环时，圆环将产生感应电流。则（ ） A．圆环中感应电流方向与图中箭头方向相同 B．圆环中感应电流方向与图中箭头方向相反 C．圆环与磁铁间相互排斥 D．圆环与磁铁间相互吸引 10．（多选）如图所示，内壁光滑、半径为的圆弧轨道水平固定放置在光滑的水平面上，匀强磁场方向竖直向上，质量为，带电量为的小球（视为质点），从点开始受到方向始终沿圆弧轨道切向、大小恒定为的拉力，当小球沿圆弧轨道的内侧经半个圆周运动到点时恰好离开圆弧轨道，重力加速度为，下列说法正确的是（    ） A．小球在点的速度的大小为 B．小球从点到点的运动时间为 C．小球从点运动到点过程中所受合力冲量的大小为 D．匀强磁场的磁感应强度大小为 11．（多选）如图所示，空间存在垂直于纸面（竖直面）向里的匀强磁场，纸面内竖直线MN左侧还有沿水平方向的匀强电场（图中未画出），在纸面内P点沿与水平方向成45°角斜向右上、大小为的速度射出一个带正电的粒子，粒子恰好沿直线运动到MN，重力加速度为g，空气阻力不计。则下列判断正确的是（　　） A．匀强磁场的磁感应强度大小为 B．匀强电场的电场强度大小为，方向水平向右 C．粒子在MN右侧运动的过程中的速度不可能为零 D．粒子在MN右侧运动的过程中的最大速度为 12．（多选）如图甲所示，光滑且足够长的固定斜面与水平面的夹角为，斜面上两平行水平虚线和之间有垂直于斜面向下的匀强磁场；以下区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，两侧匀强磁场的磁感应强度大小相等。正方形导线框四条边的阻值相等，时刻将处于斜面上的导线框由静止释放，开始释放时边恰好与虚线重合，之后导线框的运动方向始终垂直于两虚线，其运动的图像如图乙所示，时间内导线框的速度大小为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．线框宽度小于第一个磁场宽度 B．时间内，导线框的速度大小为 C．时间内，导线框两点间的电势差为0 D．时间内，导线框的位移大小为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题，每空2分，共16分） 13．某同学在学习安培力后，设计了如图甲所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。已知矩形线框的匝数为n，用刻度尺测出矩形线框短边的长度为L，根据实验主要步骤完成填空： (1)将矩形线框悬挂在弹簧测力计下端，线框的下短边完全置于U形磁铁的N、S极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面______（填“平行”或“垂直”）； (2)闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的读数为I1，记录线框静止时弹簧测力计的读数F1，线框所受安培力的方向竖直向下；仅调节滑动变阻器使电流表的读数为I2，记录线框静止时弹簧测力计的读数F2（F2>F1），此时线框所受安培力的方向______； (3)某次实验电流表接线和表盘如图乙所示，该电流表的读数是______A； (4)利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度大小。B=______。（用n、L、I1、I2、F1和F2表示） 14．某同学探究“影响感应电动势大小的因素”，所用器材与装置如图甲所示：玻璃管竖直固定，外面套有线圈，线圈两端与时间-电压测量系统（内阻可视为无穷大）相连，两个发光二极管（只要有电流通过即可发光且保证安全）以图甲所示方式接入电路。把三块强磁薄圆片叠加成一个圆柱形磁铁，在玻璃管正上方释放，测量系统测出磁铁下端经过线圈中某两个测量点（图中没画出）的时间与该段时间线圈中的路端电压的平均值U。保持磁铁的释放位置及线圈上测量点的位置不变，改变下测量点的位置，测得多组数据，画出图线如图乙中实线所示。 (1)实验表明，磁铁经过两个位置的时间越长，穿过线圈的磁通量变化率越________（选填“大”或“小”），线圈中的平均感应电动势越________（选填“大”或“小”）。 (2)改变某个因素，重新实验，得到另一条图线（图乙中虚线），则改变的因素可能是（　　） A．更多块强磁薄圆片叠加在一起 B．从更高的位置释放磁铁 C．换成匝数更多的线圈 D．磁铁上下颠倒后释放 (3)在磁铁下落并穿越整个玻璃管的过程中，关于二极管发光情况正确的是（　　） A．A、B两个二极管同时发光后熄灭 B．A、B两个二极管中，只有一个发光后熄灭，另一个始终不发光 C．A、B两个二极管会先后发光后熄灭 D．A、B两个二极管都不会发光 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．如图所示，平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于平面向外的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向开始运动，经过电场后从x轴上的点进入磁场，粒子恰能不经过第Ⅲ象限又回到第Ⅰ象限。不计粒子重力。求： (1)匀强电场的电场强度大小； (2)匀强磁场的磁感应强度大小； (3)粒子第8次从第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限经过x轴的横坐标。 16．如图所示，直流电源电动势，内阻，电阻，，。两端并联一个平行板电容器，板长，宽度，某时刻闭合开关S，在平行板左边缘中央有一比荷为的带正电粒子，以初速度向右进入平行板电容器，从其右侧飞出后立即进入到磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。带电粒子在磁场中运动时始终受到一个方向与速度相反、大小满足的阻力，其中。以平行板电容器中心线为轴，紧靠平行板右边缘为轴建立平面直角坐标系，以水平向右为轴正方向，竖直向下为轴正方向，不计带电粒子的重力和空气阻力，忽略电容器的充电时间。 (1)求平行板电容器之间匀强电场的电场强度； (2)求带电粒子飞出平行板电容器右边缘的速度； (3)当带电粒子在磁场中运动时速度方向第一次平行于轴，此时带电粒子在磁场中的横坐标位置（为已知量，单位为m），求此时带电粒子的速度。 17．如图所示，平行金属导轨MN、M′N′和平行金属导轨PQR、P′Q′R′固定在高度差为h（数值未知）的两水平台面上。导轨MN、M′N′左端接有电动势E=1.2V、内阻r0=1Ω的电源。MN与M′N′的间距为L=0.10m，其导轨空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B1=0.20T；平行导轨PQR与P′Q′R′的水平部分足够长，其间距也为L=0.10m，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r=0.50m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长直导轨，QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B2=0.40T。导体棒a的质量m1=0.02kg，接在电路中的电阻R1=0.2Ω，放置在导轨MN、M′N′右侧N′N边缘处；导体棒b的质量m2=0.04kg，接在电路中的电阻R2=0.4Ω，放置在水平导轨某处。闭合开关K后，导体棒a从NN′水平抛出，恰能无碰撞地从PP′处以速度v1=2m/s滑入平行导轨，且始终没有与棒b相碰。重力加速度取g=10m/s2，不计一切摩擦及空气阻力。求： (1)导体棒b的最大加速度大小； (2)初始导体棒b距离磁场边界QQ′的最小距离； (3)从闭合开关K到a、b棒达到稳定运动的过程中，导体棒a产生的焦耳热（结果保留两位有效数字）。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 高二物理下学期第一次月考模拟测试卷01 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第1~2章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．下列四图表示真空中不计重力的电子分别以速度v按如图所示的方向进入匀强电场E或匀强磁场B中，下列说法正确的是（　　） A．图甲中带电粒子做匀速直线运动 B．图乙中带电粒子做匀变速曲线运动 C．图丙中带电粒子在纸面所在平面内做匀速圆周运动 D．图丁中带电粒子做匀加速直线运动 2．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有（　　） A．当闭合时，和立即变亮 B．当闭合时，立即变亮，逐渐变亮 C．当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 D．当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 3．如图甲所示，将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关进行连接。该电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从右接线柱流入电流表时，指针向右偏转。其中A线圈绕法如图乙所示，B线圈绕法如图丙所示。开关闭合，线圈A放在线圈B中。下列判断正确的是（　　） A．断开开关的瞬间，电流表指针将向右偏转 B．将线圈A从线圈B中拔出时，电流表指针将向右偏转 C．当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时，电流表指针将向右偏转 D．当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时，电流表指针不发生偏转 4．导轨与水平面间夹角为，质量为m、长为L的金属棒中通有自a到b大小为I的恒定电流，当磁场方向水平向左时，金属棒与磁场方向垂直且恰好可以静止在光滑的绝缘导轨上。当磁场方向由水平向左逐渐变为竖直向上时（已知电流保持不变，磁感应强度大小可以调整），要保持金属棒静止不动，重力加速度为g，下列判断正确的是（　　） A．磁感应强度逐渐变大 B．安培力先增大后减小 C．支持力先减小后增大 D．磁感应强度最小值为 5．如图所示，利用厚度为、电阻率为的铝合金片制成一个内径为、高度为的圆筒，。圆筒处在沿轴线竖直向上的匀强磁场中，某段时间内，磁感应强度随时间变化的规律为（为正值）。下列说法正确的是（　　） A．从上往下看，铝合金片中感生电场的方向为逆时针 B．铝合金片中自由电子的定向运动速度逐渐增大 C．铝合金片中感应电动势大小为 D．铝合金片中感应电流大小为 6．“碳-14测年法”通过测量生物化石中碳同位素的丰度来确定年代。如图所示为某质谱仪的原理简化图，离子源A可产生初速度不计、电荷量相同的和。两离子经电压为U的加速电场后，垂直边界进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最终由边界探测器接收。已知离子重力及相互作用忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．在加速电场中，电场力对做的功是对做功的倍 B．进入磁场时，的动量大小是的倍 C．在磁场中运动的时间是的倍 D．若要使打在边界原来的位置，需将加速电压U调节为原来的 7．如图所示，直角三角形中，，其区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场，点处的粒子源向磁场区域内各个方向发射速度大小为的带正电的粒子，粒子的质量为、带电量为，不考虑粒子的重力和相互间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．边上各处均有粒子射出 B．边上有粒子射出的区域离点的最大距离为 C．从边射出的粒子在磁场中运动的最短时间为 D．垂直于边发射的粒子在磁场中运动的时间最长 8．如图甲所示，水平面内粗糙导轨MN、PQ相距为L，置于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨电阻不计．两根电阻均为R，质量均为m的相同金属棒ab，cd置于导轨上且与导轨接触良好，电流表内阻不计。若ab棒在水平外力F作用下由静止开始向右运动，电流表示数随时间变化图线如图乙所示，在t0时刻cd棒刚要开始运动，下列说法中错误的是（    ） A．在0~t0时间内ab棒做匀加速直线运动 B．若在t0时刻突然撤去外力F，此时ab棒的加速度大小为 C．在0~t0时间内，通过cd棒的电量为 D．在0~t0时间内，力F做的功全部转化为ab棒的焦耳热、摩擦生热和其增加的动能 9．（多选）如图所示，一个金属圆环水平放置，当条形磁铁的极靠近圆环时，圆环将产生感应电流。则（ ） A．圆环中感应电流方向与图中箭头方向相同 B．圆环中感应电流方向与图中箭头方向相反 C．圆环与磁铁间相互排斥 D．圆环与磁铁间相互吸引 10．（多选）如图所示，内壁光滑、半径为的圆弧轨道水平固定放置在光滑的水平面上，匀强磁场方向竖直向上，质量为，带电量为的小球（视为质点），从点开始受到方向始终沿圆弧轨道切向、大小恒定为的拉力，当小球沿圆弧轨道的内侧经半个圆周运动到点时恰好离开圆弧轨道，重力加速度为，下列说法正确的是（    ） A．小球在点的速度的大小为 B．小球从点到点的运动时间为 C．小球从点运动到点过程中所受合力冲量的大小为 D．匀强磁场的磁感应强度大小为 11．（多选）如图所示，空间存在垂直于纸面（竖直面）向里的匀强磁场，纸面内竖直线MN左侧还有沿水平方向的匀强电场（图中未画出），在纸面内P点沿与水平方向成45°角斜向右上、大小为的速度射出一个带正电的粒子，粒子恰好沿直线运动到MN，重力加速度为g，空气阻力不计。则下列判断正确的是（　　） A．匀强磁场的磁感应强度大小为 B．匀强电场的电场强度大小为，方向水平向右 C．粒子在MN右侧运动的过程中的速度不可能为零 D．粒子在MN右侧运动的过程中的最大速度为 12．（多选）如图甲所示，光滑且足够长的固定斜面与水平面的夹角为，斜面上两平行水平虚线和之间有垂直于斜面向下的匀强磁场；以下区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，两侧匀强磁场的磁感应强度大小相等。正方形导线框四条边的阻值相等，时刻将处于斜面上的导线框由静止释放，开始释放时边恰好与虚线重合，之后导线框的运动方向始终垂直于两虚线，其运动的图像如图乙所示，时间内导线框的速度大小为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．线框宽度小于第一个磁场宽度 B．时间内，导线框的速度大小为 C．时间内，导线框两点间的电势差为0 D．时间内，导线框的位移大小为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题，每空2分，共16分） 13．某同学在学习安培力后，设计了如图甲所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。已知矩形线框的匝数为n，用刻度尺测出矩形线框短边的长度为L，根据实验主要步骤完成填空： (1)将矩形线框悬挂在弹簧测力计下端，线框的下短边完全置于U形磁铁的N、S极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面______（填“平行”或“垂直”）； (2)闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的读数为I1，记录线框静止时弹簧测力计的读数F1，线框所受安培力的方向竖直向下；仅调节滑动变阻器使电流表的读数为I2，记录线框静止时弹簧测力计的读数F2（F2>F1），此时线框所受安培力的方向______； (3)某次实验电流表接线和表盘如图乙所示，该电流表的读数是______A； (4)利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度大小。B=______。（用n、L、I1、I2、F1和F2表示） 14．某同学探究“影响感应电动势大小的因素”，所用器材与装置如图甲所示：玻璃管竖直固定，外面套有线圈，线圈两端与时间-电压测量系统（内阻可视为无穷大）相连，两个发光二极管（只要有电流通过即可发光且保证安全）以图甲所示方式接入电路。把三块强磁薄圆片叠加成一个圆柱形磁铁，在玻璃管正上方释放，测量系统测出磁铁下端经过线圈中某两个测量点（图中没画出）的时间与该段时间线圈中的路端电压的平均值U。保持磁铁的释放位置及线圈上测量点的位置不变，改变下测量点的位置，测得多组数据，画出图线如图乙中实线所示。 (1)实验表明，磁铁经过两个位置的时间越长，穿过线圈的磁通量变化率越________（选填“大”或“小”），线圈中的平均感应电动势越________（选填“大”或“小”）。 (2)改变某个因素，重新实验，得到另一条图线（图乙中虚线），则改变的因素可能是（　　） A．更多块强磁薄圆片叠加在一起 B．从更高的位置释放磁铁 C．换成匝数更多的线圈 D．磁铁上下颠倒后释放 (3)在磁铁下落并穿越整个玻璃管的过程中，关于二极管发光情况正确的是（　　） A．A、B两个二极管同时发光后熄灭 B．A、B两个二极管中，只有一个发光后熄灭，另一个始终不发光 C．A、B两个二极管会先后发光后熄灭 D．A、B两个二极管都不会发光 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．如图所示，平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于平面向外的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向开始运动，经过电场后从x轴上的点进入磁场，粒子恰能不经过第Ⅲ象限又回到第Ⅰ象限。不计粒子重力。求： (1)匀强电场的电场强度大小； (2)匀强磁场的磁感应强度大小； (3)粒子第8次从第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限经过x轴的横坐标。 16．如图所示，直流电源电动势，内阻，电阻，，。两端并联一个平行板电容器，板长，宽度，某时刻闭合开关S，在平行板左边缘中央有一比荷为的带正电粒子，以初速度向右进入平行板电容器，从其右侧飞出后立即进入到磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。带电粒子在磁场中运动时始终受到一个方向与速度相反、大小满足的阻力，其中。以平行板电容器中心线为轴，紧靠平行板右边缘为轴建立平面直角坐标系，以水平向右为轴正方向，竖直向下为轴正方向，不计带电粒子的重力和空气阻力，忽略电容器的充电时间。 (1)求平行板电容器之间匀强电场的电场强度； (2)求带电粒子飞出平行板电容器右边缘的速度； (3)当带电粒子在磁场中运动时速度方向第一次平行于轴，此时带电粒子在磁场中的横坐标位置（为已知量，单位为m），求此时带电粒子的速度。 17．如图所示，平行金属导轨MN、M′N′和平行金属导轨PQR、P′Q′R′固定在高度差为h（数值未知）的两水平台面上。导轨MN、M′N′左端接有电动势E=1.2V、内阻r0=1Ω的电源。MN与M′N′的间距为L=0.10m，其导轨空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B1=0.20T；平行导轨PQR与P′Q′R′的水平部分足够长，其间距也为L=0.10m，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r=0.50m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长直导轨，QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B2=0.40T。导体棒a的质量m1=0.02kg，接在电路中的电阻R1=0.2Ω，放置在导轨MN、M′N′右侧N′N边缘处；导体棒b的质量m2=0.04kg，接在电路中的电阻R2=0.4Ω，放置在水平导轨某处。闭合开关K后，导体棒a从NN′水平抛出，恰能无碰撞地从PP′处以速度v1=2m/s滑入平行导轨，且始终没有与棒b相碰。重力加速度取g=10m/s2，不计一切摩擦及空气阻力。求： (1)导体棒b的最大加速度大小； (2)初始导体棒b距离磁场边界QQ′的最小距离； (3)从闭合开关K到a、b棒达到稳定运动的过程中，导体棒a产生的焦耳热（结果保留两位有效数字）。 试题 第3页（共6页） 试题 第4页（共6页） 试题 第1页（共6页） 试题 第2页（共6页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理下学期第一次月考模拟测试卷01（解析版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第1~2章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．下列四图表示真空中不计重力的电子分别以速度v按如图所示的方向进入匀强电场E或匀强磁场B中，下列说法正确的是（　　） A．图甲中带电粒子做匀速直线运动 B．图乙中带电粒子做匀变速曲线运动 C．图丙中带电粒子在纸面所在平面内做匀速圆周运动 D．图丁中带电粒子做匀加速直线运动 【答案】B 【详解】A．图甲中电子受力方向与电场线方向相反，粒子做匀减速直线运动，故A错误； B．图乙中电子受力方向与电场线方向相反，与电子的速度垂直，粒子做加速度不变的匀变速曲线运动，故B正确； C．图丙由左手定则可知，初始时刻电子受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里，电子朝垂直纸面方向偏转，洛伦兹力充当圆周运动向心力，粒子在与纸面垂直的平面内做匀速圆周运动，故C错误； D．图丁中电子速度方向与磁场方向共线，不受洛伦兹力的作用，粒子做匀速直线运动，故D错误。 故选B。 2．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有（　　） A．当闭合时，和立即变亮 B．当闭合时，立即变亮，逐渐变亮 C．当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 D．当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 【答案】C 【详解】AB．由于D为理想二极管，具有单向导电性，根据图像可知，电源与二极管的负极连接，可知当S闭合时，L1一直不亮，由于线圈的自感作用，L2将逐渐变亮，故AB错误； CD．当S断开时，由于线圈的自感作用，线圈相当于一个电源，线圈中的电流将在新的回路中由原来的稳定值逐渐减小为0，可知当S断开时，L2逐渐熄灭，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，故C正确，D错误。 故选C。 3．如图甲所示，将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关进行连接。该电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从右接线柱流入电流表时，指针向右偏转。其中A线圈绕法如图乙所示，B线圈绕法如图丙所示。开关闭合，线圈A放在线圈B中。下列判断正确的是（　　） A．断开开关的瞬间，电流表指针将向右偏转 B．将线圈A从线圈B中拔出时，电流表指针将向右偏转 C．当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时，电流表指针将向右偏转 D．当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时，电流表指针不发生偏转 【答案】C 【详解】A．断开开关的瞬间，由安培定则可知，A线圈中的磁场方向向上，磁通量减小，B线圈中磁通量减小，由楞次定律可知，B线圈中感应电流的磁场方向向上， B线圈中的感应电流由c流向d，电流从左接线柱流入电流表，电流表指针将向左偏转，故A错误。 B．将线圈A从线圈B中拔出时，B线圈中磁通量减小，由楞次定律可知，B线圈中感应电流的磁场方向向上， B线圈中的感应电流由c流向d，电流从左接线柱流入电流表，电流表指针将向左偏转，故B错误。 CD．当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时，或者向左匀速滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻值都减小，电路中的电流增大，A线圈中的磁场方向向上，磁通量增大，B线圈中的磁通量增大，由楞次定律可知，B线圈中感应电流的磁场方向向下，B线圈中感应电流由d流向c，电流从右接线柱流入电流表，电流表指针将向右偏转，故C正确，D错误。 故选C。 4．导轨与水平面间夹角为，质量为m、长为L的金属棒中通有自a到b大小为I的恒定电流，当磁场方向水平向左时，金属棒与磁场方向垂直且恰好可以静止在光滑的绝缘导轨上。当磁场方向由水平向左逐渐变为竖直向上时（已知电流保持不变，磁感应强度大小可以调整），要保持金属棒静止不动，重力加速度为g，下列判断正确的是（　　） A．磁感应强度逐渐变大 B．安培力先增大后减小 C．支持力先减小后增大 D．磁感应强度最小值为 【答案】D 【详解】BC．当磁场方向由水平向左逐渐变为竖直向上时，根据平行四边形定则作图，如图所示 平行四边形由小变大，支持力逐渐变大，安培力先减小后增大，故BC错误； A．根据，当磁场方向由水平向左逐渐变为竖直向上时，安培力先减小后增大，磁感应强度先变小后变大，故A错误； D．当安培力沿斜面向上时，安培力最小，磁感应强度最小，根据平衡条件得 解得，故D正确。 故选D。 5．如图所示，利用厚度为、电阻率为的铝合金片制成一个内径为、高度为的圆筒，。圆筒处在沿轴线竖直向上的匀强磁场中，某段时间内，磁感应强度随时间变化的规律为（为正值）。下列说法正确的是（　　） A．从上往下看，铝合金片中感生电场的方向为逆时针 B．铝合金片中自由电子的定向运动速度逐渐增大 C．铝合金片中感应电动势大小为 D．铝合金片中感应电流大小为 【答案】D 【详解】A．磁场向上且增大，根据楞次定律，感生电场产生的磁场要阻碍其增大，即方向向下。由右手螺旋定则，从上往下看，感生电场方向为顺时针方向，A错误； BCD．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势 电阻 欧姆定律 自由电子的定向运动速度满足 可知电流恒定，自由电子的定向运动速度恒定，感生电动势大小为，铝合金片中感应电流大小为，BC错误，D正确。 故选D。 【点睛】 6．“碳-14测年法”通过测量生物化石中碳同位素的丰度来确定年代。如图所示为某质谱仪的原理简化图，离子源A可产生初速度不计、电荷量相同的和。两离子经电压为U的加速电场后，垂直边界进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最终由边界探测器接收。已知离子重力及相互作用忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．在加速电场中，电场力对做的功是对做功的倍 B．进入磁场时，的动量大小是的倍 C．在磁场中运动的时间是的倍 D．若要使打在边界原来的位置，需将加速电压U调节为原来的 【答案】C 【详解】A．和电荷量相同，由 知电场力做功相同，故A错误； B．质量比，由， 有，即，故B错误； C．由 知，故C正确； D．由， 有 r相同时，有 即，D错误。 故选C。 7．如图所示，直角三角形中，，其区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场，点处的粒子源向磁场区域内各个方向发射速度大小为的带正电的粒子，粒子的质量为、带电量为，不考虑粒子的重力和相互间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．边上各处均有粒子射出 B．边上有粒子射出的区域离点的最大距离为 C．从边射出的粒子在磁场中运动的最短时间为 D．垂直于边发射的粒子在磁场中运动的时间最长 【答案】D 【详解】A．粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力得 解得，如图甲所示 当粒子轨迹与ab边相切时，由ac边出射的粒子距离c点最远，但fa段无粒子射出，故A错误； B．如图乙所示，粒子从c点沿cb方向射出时，粒子由边上点射出，由几何关系可知，此时圆心角为，cd与ab垂直，此时d点距离a点最远 则ab边上有粒子射出的区域离a点的最大距离为，故B错误； C．由于cd与ab垂直，轨迹圆的弦长最短，对应的圆心角最小，所用时间最短，则最短时间为，故C错误； D．如图甲所示，当粒子垂直于ab边发射时，粒子与ab边相切于e点，从边上点射出时，此时对应的轨迹最长，圆心角最大，所用时间最长，D正确。 故选D。 8．如图甲所示，水平面内粗糙导轨MN、PQ相距为L，置于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨电阻不计．两根电阻均为R，质量均为m的相同金属棒ab，cd置于导轨上且与导轨接触良好，电流表内阻不计。若ab棒在水平外力F作用下由静止开始向右运动，电流表示数随时间变化图线如图乙所示，在t0时刻cd棒刚要开始运动，下列说法中错误的是（    ） A．在0~t0时间内ab棒做匀加速直线运动 B．若在t0时刻突然撤去外力F，此时ab棒的加速度大小为 C．在0~t0时间内，通过cd棒的电量为 D．在0~t0时间内，力F做的功全部转化为ab棒的焦耳热、摩擦生热和其增加的动能 【答案】D 【详解】A．在0~t0时间内，设ab棒速度为时，产生的电动势为 则 由图像可知，在0~t0时间内 可知速度v与时间t成正比，即ab棒在时间内做匀加速直线运动，故A正确； B．若在t0时刻突然撤去外力F，此时对cd棒 对棒，根据牛顿第二定律可得 解得，故B正确； C．根据可知，图像的面积等于电量，则由图像可知在t0时间内，通过cd棒的电量为，故C正确； D．在0~t0时间内，力F做的功为ab和cd棒的焦耳热、摩擦生热和其增加的动能四者之和，故D错误。 本题选择错误的，故选D。 9．（多选）如图所示，一个金属圆环水平放置，当条形磁铁的极靠近圆环时，圆环将产生感应电流。则（ ） A．圆环中感应电流方向与图中箭头方向相同 B．圆环中感应电流方向与图中箭头方向相反 C．圆环与磁铁间相互排斥 D．圆环与磁铁间相互吸引 【答案】AC 【详解】AB．根据楞次定律，圆环内部感应电流的磁场与原磁场方向相反，即竖直向上，再根据右手螺旋定则可知，圆环中感应电流方向与图中箭头方向相同，A正确，B错误； CD．根据楞次定律，知圆环内部感应电流的磁场要阻碍磁铁靠近圆环，C正确，D错误。 故选AC。 10．（多选）如图所示，内壁光滑、半径为的圆弧轨道水平固定放置在光滑的水平面上，匀强磁场方向竖直向上，质量为，带电量为的小球（视为质点），从点开始受到方向始终沿圆弧轨道切向、大小恒定为的拉力，当小球沿圆弧轨道的内侧经半个圆周运动到点时恰好离开圆弧轨道，重力加速度为，下列说法正确的是（    ） A．小球在点的速度的大小为 B．小球从点到点的运动时间为 C．小球从点运动到点过程中所受合力冲量的大小为 D．匀强磁场的磁感应强度大小为 【答案】BD 【详解】A．小球从点运动到点过程中，由动能定理可得 解得，故A错误； B．小球从点运动到点切向加速度的大小一直为 则由 可得，故B正确； C．小球从点运动到点过程中动量的变化量为 则合力的冲量的大小，故C错误； D．小球运动到点时恰好离开圆弧轨道，说明洛伦兹力充当向心力，则有 解得，故D正确。 故选BD。 11．（多选）如图所示，空间存在垂直于纸面（竖直面）向里的匀强磁场，纸面内竖直线MN左侧还有沿水平方向的匀强电场（图中未画出），在纸面内P点沿与水平方向成45°角斜向右上、大小为的速度射出一个带正电的粒子，粒子恰好沿直线运动到MN，重力加速度为g，空气阻力不计。则下列判断正确的是（　　） A．匀强磁场的磁感应强度大小为 B．匀强电场的电场强度大小为，方向水平向右 C．粒子在MN右侧运动的过程中的速度不可能为零 D．粒子在MN右侧运动的过程中的最大速度为 【答案】BD 【详解】A．由于粒子做直线运动，因此只能做匀速直线运动，电场力与重力的合力和洛伦兹力等大反向即 代入数据得，故A错误； B．电场力水平向右，粒子带正电，故电场的方向水平向右，粒子运动轨迹和竖直方向成，则 化简得，故B正确； CD．粒子刚进入右侧磁场时，将速度分解为竖直向上的大小为的分速度和水平向右大小也为的分速度，由于向右的分运动受到的洛伦兹力大小 方向竖直向上，因此粒子在右侧磁场中的运动可以看成是以速度水平向右的匀速直线运动和速度大小为的匀速圆周运动，当这两个速度方向相反时，合速度最小为零，当这两个速度方向同向时，合速度最大为，故C错误，D正确。 故选BD。 12．（多选）如图甲所示，光滑且足够长的固定斜面与水平面的夹角为，斜面上两平行水平虚线和之间有垂直于斜面向下的匀强磁场；以下区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，两侧匀强磁场的磁感应强度大小相等。正方形导线框四条边的阻值相等，时刻将处于斜面上的导线框由静止释放，开始释放时边恰好与虚线重合，之后导线框的运动方向始终垂直于两虚线，其运动的图像如图乙所示，时间内导线框的速度大小为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．线框宽度小于第一个磁场宽度 B．时间内，导线框的速度大小为 C．时间内，导线框两点间的电势差为0 D．时间内，导线框的位移大小为 【答案】BCD 【详解】A．0～t1时间内，导线框的加速度逐渐减小，方向沿导轨向上，当加速度减为零时线圈匀速运动。若线框宽度小于第一个磁场宽度，则当线圈全部进入第一个磁场后，加速度突然增加变为gsin30°，线圈将有一段匀加速运动的过程，故A错误； B．设导线框每边电阻为R，边长为L。t1-t2间内，导线框做匀速运动，则有mgsin30°=F安1 又 联立得 t3-t4时间内，设导线框的速度大小为v，则mgsin30°=F安2 又 联立得 综合可得，故B正确； C．t3-t4时间内，设ab边和cd边产生的感应电动势为E，则电流为 导线框两点间的电势差为，故C正确； D．t2～t3时间内，设导线框的位移大小为x。取沿导轨向下为正方向，由动量定理得 其中 结合 联立解得，故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） 13．某同学在学习安培力后，设计了如图甲所示的装置来测定磁极间的磁感应强度。已知矩形线框的匝数为n，用刻度尺测出矩形线框短边的长度为L，根据实验主要步骤完成填空： (1)将矩形线框悬挂在弹簧测力计下端，线框的下短边完全置于U形磁铁的N、S极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面______（填“平行”或“垂直”）； (2)闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的读数为I1，记录线框静止时弹簧测力计的读数F1，线框所受安培力的方向竖直向下；仅调节滑动变阻器使电流表的读数为I2，记录线框静止时弹簧测力计的读数F2（F2>F1），此时线框所受安培力的方向______； (3)某次实验电流表接线和表盘如图乙所示，该电流表的读数是______A； (4)利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度大小。B=______。（用n、L、I1、I2、F1和F2表示） 【答案】(1)垂直 (2)竖直向下 (3)0.40 (4) 【详解】（1）应使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线垂直，这样能使弹簧测力计保持竖直，方便测出弹簧的拉力； （2）第一次调节滑动变阻器使电流表的读数为I1，线框所受安培力的方向竖直向下；第二次仅调节滑动变阻器使电流表的读数为I2，则通过线框的电流方向不变，因磁场方向也不变，根据左手定则可知，第二次调节滑动变阻器时，线框所受安培力的方向仍然竖直向下。 （3）电流表接线柱接“−”和“0.6”，量程为0~0.6，分度值为0.02A，指针指在0.40A处，所以读数是0.40A。 （4）当电流为I1时，安培力竖直向下，则 当电流为I2时，安培力竖直向下，则 两式相减消去G后得 解得 14．某同学探究“影响感应电动势大小的因素”，所用器材与装置如图甲所示：玻璃管竖直固定，外面套有线圈，线圈两端与时间-电压测量系统（内阻可视为无穷大）相连，两个发光二极管（只要有电流通过即可发光且保证安全）以图甲所示方式接入电路。把三块强磁薄圆片叠加成一个圆柱形磁铁，在玻璃管正上方释放，测量系统测出磁铁下端经过线圈中某两个测量点（图中没画出）的时间与该段时间线圈中的路端电压的平均值U。保持磁铁的释放位置及线圈上测量点的位置不变，改变下测量点的位置，测得多组数据，画出图线如图乙中实线所示。 (1)实验表明，磁铁经过两个位置的时间越长，穿过线圈的磁通量变化率越________（选填“大”或“小”），线圈中的平均感应电动势越________（选填“大”或“小”）。 (2)改变某个因素，重新实验，得到另一条图线（图乙中虚线），则改变的因素可能是（　　） A．更多块强磁薄圆片叠加在一起 B．从更高的位置释放磁铁 C．换成匝数更多的线圈 D．磁铁上下颠倒后释放 (3)在磁铁下落并穿越整个玻璃管的过程中，关于二极管发光情况正确的是（　　） A．A、B两个二极管同时发光后熄灭 B．A、B两个二极管中，只有一个发光后熄灭，另一个始终不发光 C．A、B两个二极管会先后发光后熄灭 D．A、B两个二极管都不会发光 【答案】(1) 小 小 (2)ABC (3)C 【详解】（1）[1]磁铁经过两个位置的时间越长,磁铁下落速度越慢，穿过线圈的磁通量变化率越小。 [2]根据法拉第电磁感应定律，可知穿过线圈的磁通量变化率越小，线圈中的平均感应电动势越小。 （2）A．更多块强磁薄圆片叠加在一起会增加磁感应强度的大小，磁铁下落相同时间内的感应电动势平均值会比之前大，故A正确； B．从更高的位置释放磁铁会增加磁铁穿过线圈的速度，导致穿过线圈的磁通量变化率变大，相同时间内的感应电动势平均值会比之前大，故B正确； C．换成匝数更多的线圈，由法拉第电磁感应定律，相同时间内的感应电动势平均值会比之前大，故C正确; D．磁铁上下颠倒后释放，仅改变了磁感应强度的方向，并不影响磁感应强度的大小，相同时间内的感应电动势平均值与之前相同，故D错误。 故选ABC。 （3）二极管具有单向导电性，且图中的两个二极管电流导通的方向相反，根据楞次定律，在磁铁下落靠近线圈的过程和下落远离线圈的过程中，线圈产生的电流方向相反，两二极管会先后被导通发光。 故选C。 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．如图所示，平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于平面向外的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向开始运动，经过电场后从x轴上的点进入磁场，粒子恰能不经过第Ⅲ象限又回到第Ⅰ象限。不计粒子重力。求： (1)匀强电场的电场强度大小； (2)匀强磁场的磁感应强度大小； (3)粒子第8次从第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限经过x轴的横坐标。 【详解】（1）粒子在电场中仅受电场力的作用做类平抛运动，由P到Q，由牛顿第二定律可得 竖直方向，有     水平方向，有 联立解得， （2）粒子在Q点的速度大小为 解得 设与x轴正方向夹角为，则 可知 在磁场中洛伦兹力提供向心力，有 又根据几何关系 联立解得， （3）如图所示 粒子从第Ⅳ象限进入第Ⅰ象限后做类似斜抛运动，速度方向与x轴正方向成37°，大小为，由运动对称性知CD沿x轴方向距离与DE沿x轴方向距离相等，则 粒子第n次从第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限经过x轴的横坐标为 又 解得 当时，可得 16．如图所示，直流电源电动势，内阻，电阻，，。两端并联一个平行板电容器，板长，宽度，某时刻闭合开关S，在平行板左边缘中央有一比荷为的带正电粒子，以初速度向右进入平行板电容器，从其右侧飞出后立即进入到磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。带电粒子在磁场中运动时始终受到一个方向与速度相反、大小满足的阻力，其中。以平行板电容器中心线为轴，紧靠平行板右边缘为轴建立平面直角坐标系，以水平向右为轴正方向，竖直向下为轴正方向，不计带电粒子的重力和空气阻力，忽略电容器的充电时间。 (1)求平行板电容器之间匀强电场的电场强度； (2)求带电粒子飞出平行板电容器右边缘的速度； (3)当带电粒子在磁场中运动时速度方向第一次平行于轴，此时带电粒子在磁场中的横坐标位置（为已知量，单位为m），求此时带电粒子的速度。 【详解】（1）设路端电压为 由并联电阻特点得外电路电阻 根据闭合电路欧姆定律得 解得 由部分电路欧姆定律得分得的电压 由匀强电场中电势差和电场强度的关系 （2）带电粒子在平行板电容器间做类平抛运动 水平方向： 竖直方向：， 飞出平行板电容器速度 与水平方向夹角 （3）设带电粒子速度方向第一次平行轴的速度为，此过程中带电粒子在轴方向上运动的距离为 在方向由动量定理得 在方向由动量定理得 其中， 联立以上各式可得。 17．如图所示，平行金属导轨MN、M′N′和平行金属导轨PQR、P′Q′R′固定在高度差为h（数值未知）的两水平台面上。导轨MN、M′N′左端接有电动势E=1.2V、内阻r0=1Ω的电源。MN与M′N′的间距为L=0.10m，其导轨空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B1=0.20T；平行导轨PQR与P′Q′R′的水平部分足够长，其间距也为L=0.10m，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r=0.50m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长直导轨，QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B2=0.40T。导体棒a的质量m1=0.02kg，接在电路中的电阻R1=0.2Ω，放置在导轨MN、M′N′右侧N′N边缘处；导体棒b的质量m2=0.04kg，接在电路中的电阻R2=0.4Ω，放置在水平导轨某处。闭合开关K后，导体棒a从NN′水平抛出，恰能无碰撞地从PP′处以速度v1=2m/s滑入平行导轨，且始终没有与棒b相碰。重力加速度取g=10m/s2，不计一切摩擦及空气阻力。求： (1)导体棒b的最大加速度大小； (2)初始导体棒b距离磁场边界QQ′的最小距离； (3)从闭合开关K到a、b棒达到稳定运动的过程中，导体棒a产生的焦耳热（结果保留两位有效数字）。 【详解】（1）导体棒 从点滑至 点过程中，机械能守恒 、间竖直高度差 由 代入 ，，得 ， 刚进入右侧磁场时，切割磁感线产生感应电动势 回路总电阻 回路电流 导体棒 所受安培力 导体棒 的最大加速度 （2）设从 进入磁场到两棒共速过程中，通过回路的电荷量为 对导体棒 应用动量定理 系统动量守恒 代入 ，， 得共同速度 代入动量定理 解得 又 而 ，为相对 的位移 代入得 ，解得 此即初始时 距离磁场边界 的最小距离 （3）从闭合开关 到、 达到稳定运动，全过程分为两个阶段 阶段一：在左侧导轨被加速至离开 设 离开时速度为（水平），由平抛后无碰撞滑入 可知 对左侧加速过程，应用动量定理 代入 ，，，得 电源做功 获得动能 阶段一电路总焦耳热 左侧回路总电阻 ，的电阻占比 故阶段一 产生的焦耳热 阶段二：进入右侧磁场后与 相互作用至共速 系统初始动能 末动能 阶段二电路总焦耳热 、 串联，热量分配与电阻成正比，的电阻，的电阻，比例 故阶段二 产生的焦耳热 全过程 产生的总焦耳热 学科网（北京）股份有限公1 / 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