精品解析:新疆阿克苏地区第一中学2026年春季学期高二年级第一次月考考试物理试卷
2026-04-14
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 新疆维吾尔自治区 |
| 地区(市) | 阿克苏地区 |
| 地区(区县) | 阿克苏市 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.04 MB |
| 发布时间 | 2026-04-14 |
| 更新时间 | 2026-04-14 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-14 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57350553.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
地区一中2026年春季学期高二年级
第一次月考考试物理试卷
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;
2.在本卷答题无效请将答案正确填写在答题卡上;
3. 卷Ⅰ请用2B铅笔填涂在对应位置中;
4. 考试结束后请将答题卡交回即可。
卷I(选择题共计48分)
一、 选择题 (本题共计12小题,每题4分,共计48分,1-8为单选,9-12为多选。 )
1. 人隔着墙说话,能听见声音而看不见人,下列说法中解释正确的是( )
A. 光波是电磁波,而声波是纵波
B. 光波是横波,而声波是机械波
C. 光速太大
D. 声波波长长,光波波长短
2. 在暗室中,用激光照射不透明挡板上的两条平行狭缝,在后面的光屏上观察到如图所示的条纹,下列说法正确的是( )
A. 这是光的衍射现象,说明光具有波动性 B. 这是光的衍射现象,说明光具有粒子性
C. 这是光的干涉现象,说明光具有波动性 D. 这是光的干涉现象,说明光具有粒子性
3. 如图所示,一细束单色光从半圆形玻璃砖上的P点沿半径方向射向圆心O,刚好在玻璃砖的底面发生全反射后从玻璃砖射出,单色光在玻璃砖下表面的反射角为37°,取,玻璃砖对该单色光的折射率为( )
A. B. C. D.
4. 如图,金属棒、放在水平导轨上,条形磁铁自由下落,在加速接近导轨时,金属棒、未滑动,下列说法错误的是( )
A. 磁铁加速度小于g
B. 金属棒受到向右的摩擦力
C. 导轨对金属棒的支持力大于金属棒的重力
D. 金属棒有c指向d的感应电流
5. 如图所示,AC是一个用导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧,圆弧半径为R,将其放置在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。当在该导线中通以由A到C、大小为I的恒定电流时,该导线受到的安培力的大小和方向是( )
A. BIR,垂直AC的连线指向左下方
B. ,垂直AC的连线指向右上方
C. ,垂直AC的连线指向左下方
D. ,垂直AC的连线指向右上方
6. 如图所示,两个相同的条形磁铁置于水平粗糙桌面上,N、S极正对。在两磁铁的竖直对称轴上某点固定一垂直于纸面的长直导线,导线中通以向里的恒定电流,则下列说法正确的是( )
A. 长直导线不受安培力
B. 长直导线所受安培力方向竖直向上
C. 两条形磁铁对桌面的压力均小于各自的重力
D. 放上该长直导线后两条形磁铁与桌面间的摩擦力一定减小
7. 如图为测磁感应强度大小的一种方式,边长为l、一定质量的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板,导线框中通以逆时针方向的电流。图中虚线过ab边中点和ac边中点,在虚线的下方为垂直于导线框向里的匀强磁场,导线框中的电流大小为I。此时导线框处于静止状态,通过传感器测得细线中的拉力大小为F1;保持其它条件不变,将电流方向反向但大小不变,此时测得细线中的拉力大小为F2。则磁感应强度的大小为( )
A. B.
C. D.
8. 如图所示,两条间距为L的平行金属导轨放在水平面上,一质量为m、电流为I的导体棒垂直静止在导轨上,导轨区域内存在着方向与水平面成角斜向上且垂直的匀强磁场,磁感强度大小为B。下列说法正确的是( )
A. 所受的安培力大小为
B. 可能不受摩擦力作用
C. 所受的支持力大小为
D. 所受安培力和摩擦力的合力方向竖直向上
9. 关于双缝干涉实验,下列说法正确的是( )
A. 使用激光做实验可以不需要单缝
B. 用白光进行实验,光屏中间显示紫色,周围为彩色
C. 减小双缝到光屏的距离,条纹会变得更加密集
D. 将蓝光换成红光,条纹会变得更加密集
10. 关于以下四幅课本中的插图,下列说法正确的是( )
A. 图甲是磁流体发电机结构示意图,由图可以判断出极板是发电机的负极
B. 图乙是质谱仪结构示意图,打在底片上的位置越靠近入射点,粒子的比荷越小
C. 图丙是回旋加速器示意图,若仅增加电压,无法增大粒子飞出加速器时的动能
D. 图丁是粒子沿虚线通过速度选择器示意图,若不计粒子重力,由图可以判断出带电粒子的电性
11. 如图,正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场,电子在纸面内从顶点a以速度射入磁场,速度方向垂直于ab,最终电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出,在磁场中运动的时间分别为、和,则( )
A. 若磁感应强度的大小恒定,大小不同,则
B. 若磁感应强度的大小恒定,大小不同,则
C. 若恒定,磁感应强度的大小不同,则
D. 若恒定,磁感应强度的大小不同,则
12. 如图所示,粗细均匀的正五边形abcde处于方向垂直于五边形abcde(纸面)向里的匀强磁场中,a、e两端与电源连接,已知ae边由合金材料甲制成,ab、bc、cd、de边由另一种金属材料乙制成,甲和乙的电阻率之比为3∶2。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A. ae支路和上面的支路受到的安培力方向相同
B. ae支路和上面的支路受到的安培力方向不在一条直线上
C. ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为4∶3
D. ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为8∶3
卷 II(非选择题共计52 分)
二、 实验题 (本题共计2 小题,每题2 分,共计 16 分)
13. 利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距d=0.4mm,双缝到光屏间的距离L=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如下图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出,则:
(1)分划板在图中B位置时游标卡尺读数 xB=______mm;
(2)相邻两条纹间距Δx=______mm(保留三个有效数字);
(3)该单色光的波长=______nm(保留三个有效数字);
(4)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将______(填“变大”、“不变”或“变小”)。
14. 完成下列填空,如图所示是探究电磁感应现象的实验装置。
(1)如图甲,用绝缘线将导体AB悬挂在蹄形磁铁的磁场中,闭合开关后,在下面的实验探究中,关于电流表的指针是否偏转填写在下面的空格处。
①磁体不动,使导体AB向上或向下运动,并且不切割磁感线,电流表的指针___________;
②导体AB不动,使磁体左右运动,电流表的指针___________。(选填“偏转”或“不偏转”)
(2)如图乙,各电路连接完好,线圈A在线圈B中,在开关闭合的瞬间,实验小组发现电流表的指针向左偏一下后又迅速回到中间位置,则:保持开关闭合,在把滑动变阻器的滑片向左移动的过程中,会观测到电流表的指针___________;断开开关的瞬间,会观测到电流表的指针___________后又迅速回到中间位置。(选填“向左偏”、“向右偏”或“不动”)
三、 解答题 (本题共计 3 小题,15 题 8 分,16 题 12 分、17 题 16 分,共计 36 分 )
15. 如图所示,光由空气射入某种介质时的折射情况,光在真空中传播速度为c。求:
(1)介质的折射率n;
(2)光在介质中的传播速度v。
16. 如图所示,一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v垂直射入一有界匀强磁场区域内,速度方向跟磁场左边界垂直,从右边界离开磁场时速度方向偏转角,磁场区域的宽度为d,求:
(1)粒子的运动半径;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)若粒子恰好不从右边界射出,求粒子的速度。
17. 如图所示,两平行金属导轨间的距离,金属导轨所在的平面与水平面的夹角,金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源,电阻。现把一个质量的导体棒MN垂直金属导轨放置,磁感应强度大小的匀强磁场方向垂直导轨平面向上,导体棒恰好静止。取,,重力加速度大小,导体棒与金属导轨电阻不计,导体棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)判断导体棒受到安培力的方向并计算导体棒受到安培力的大小;
(2)判断导体棒受到摩擦力的方向并计算导体棒与导轨间的动摩擦因数;(结果用分式表示)
(3)若磁感应强度的方向不变而大小可以变化,要使导体棒能静止,求磁感应强度大小B的取值范围。
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地区一中2026年春季学期高二年级
第一次月考考试物理试卷
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;
2.在本卷答题无效请将答案正确填写在答题卡上;
3. 卷Ⅰ请用2B铅笔填涂在对应位置中;
4. 考试结束后请将答题卡交回即可。
卷I(选择题共计48分)
一、 选择题 (本题共计12小题,每题4分,共计48分,1-8为单选,9-12为多选。 )
1. 人隔着墙说话,能听见声音而看不见人,下列说法中解释正确的是( )
A. 光波是电磁波,而声波是纵波
B. 光波是横波,而声波是机械波
C. 光速太大
D. 声波波长长,光波波长短
【答案】D
【解析】
【详解】由于声波的波长长,相对于墙能够发生明显的衍射现象,因此墙内的人能听到声音,而光波的波长短,相对于墙不能发生明显的衍射现象,因此墙内的人看不到说话的人。
故选D。
2. 在暗室中,用激光照射不透明挡板上的两条平行狭缝,在后面的光屏上观察到如图所示的条纹,下列说法正确的是( )
A. 这是光的衍射现象,说明光具有波动性 B. 这是光的衍射现象,说明光具有粒子性
C. 这是光的干涉现象,说明光具有波动性 D. 这是光的干涉现象,说明光具有粒子性
【答案】C
【解析】
【详解】激光照射两个平行狭缝,两个狭缝形成两个光源,它们的频率、相位和振动方向相同,这两个光源发出的光在挡板后面的空间发生干涉现象,在光屏上形成干涉条纹,说明光具有波动性。
故选C。
3. 如图所示,一细束单色光从半圆形玻璃砖上的P点沿半径方向射向圆心O,刚好在玻璃砖的底面发生全反射后从玻璃砖射出,单色光在玻璃砖下表面的反射角为37°,取,玻璃砖对该单色光的折射率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据折射率及全反射的临界条件可知
B正确。
故选B。
4. 如图,金属棒、放在水平导轨上,条形磁铁自由下落,在加速接近导轨时,金属棒、未滑动,下列说法错误的是( )
A. 磁铁加速度小于g
B. 金属棒受到向右的摩擦力
C. 导轨对金属棒的支持力大于金属棒的重力
D. 金属棒有c指向d的感应电流
【答案】B
【解析】
【详解】A.当条形磁铁从高处下落接近回路时,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,磁铁受到向上的磁场力作用,所以合力小于重力,磁铁的加速度一定小于g,A正确,不符合题意;
B.根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,可知金属棒、将互相靠拢,金属棒有向右运动趋势,故受到向左的摩擦力,B错误,符合题意;
C.根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,磁铁受到向上的磁场力作用,金属棒受到向下的作用力,故导轨对金属棒的支持力大于金属棒的重力,C正确,不符合题意;
D.根据楞次定律可知感应电流产生磁场方向与原磁场方向相反,金属棒电流从c指向d,D正确,不符合题意。
故选B。
5. 如图所示,AC是一个用导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧,圆弧半径为R,将其放置在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。当在该导线中通以由A到C、大小为I的恒定电流时,该导线受到的安培力的大小和方向是( )
A. BIR,垂直AC的连线指向左下方
B. ,垂直AC的连线指向右上方
C. ,垂直AC的连线指向左下方
D. ,垂直AC的连线指向右上方
【答案】C
【解析】
【详解】圆弧导线AC在磁场中的有效长度为
则安培力大小为
根据左手定则判断出安培力方向为垂直AC的连线指向左下方。
故选C。
6. 如图所示,两个相同的条形磁铁置于水平粗糙桌面上,N、S极正对。在两磁铁的竖直对称轴上某点固定一垂直于纸面的长直导线,导线中通以向里的恒定电流,则下列说法正确的是( )
A. 长直导线不受安培力
B. 长直导线所受安培力方向竖直向上
C. 两条形磁铁对桌面的压力均小于各自的重力
D. 放上该长直导线后两条形磁铁与桌面间的摩擦力一定减小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.长直导线处的磁感应强度水平向右,根据左手定则可知安培力方向竖直向下,故AB错误;
C.根据左手定则可知左侧条形磁铁对导线的安培力向右下,右侧条形磁铁对导线的安培力向左下,根据牛顿第三定律可知,导线对左、右条形磁铁的力分别向左上和右上,故两条形磁铁对桌面的压力小于各自的重力,故C正确;
D.若导线中电流很大,磁铁与桌面间的摩擦力有可能反向增大,故D错误。
故选C。
7. 如图为测磁感应强度大小的一种方式,边长为l、一定质量的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板,导线框中通以逆时针方向的电流。图中虚线过ab边中点和ac边中点,在虚线的下方为垂直于导线框向里的匀强磁场,导线框中的电流大小为I。此时导线框处于静止状态,通过传感器测得细线中的拉力大小为F1;保持其它条件不变,将电流方向反向但大小不变,此时测得细线中的拉力大小为F2。则磁感应强度的大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】导线在磁场中的有效长度为,当导线框中通以逆时针方向的电流时,安培力向上,则
当导线框中电流反向时,安培力向下,则
联立解得
故选B。
8. 如图所示,两条间距为L的平行金属导轨放在水平面上,一质量为m、电流为I的导体棒垂直静止在导轨上,导轨区域内存在着方向与水平面成角斜向上且垂直的匀强磁场,磁感强度大小为B。下列说法正确的是( )
A. 所受的安培力大小为
B. 可能不受摩擦力作用
C. 所受的支持力大小为
D. 所受安培力和摩擦力的合力方向竖直向上
【答案】D
【解析】
【详解】A.匀强磁场的磁感应强度方向与导体棒ab是垂直的,ab所受的安培力大小,故A错误;
B.安培力方向既垂直于导体棒也垂直于磁场,根据左手定则判断出其方向,作出导体棒ab的受力示意图如图所示
安培力有水平方向上的分力,若没有摩擦力,则水平方向无法平衡,所以导体棒一定会受到水平向左的摩擦力,故B错误;
C.将安培力在水平方向上和竖直方向上分解,根据平衡条件可得支持力大小
故C错误;
D.由于导体棒在重力、支持力、摩擦力和安培力的作用下处于平衡状态,重力和支持力沿竖直方向,故安培力和摩擦力的合力也一定沿竖直方向,由于支持力的大小小于重力的大小,故安培力、摩擦力、支持力的合力与重力是一对平衡力,大小相等,方向相反,故D正确。
故选D。
9. 关于双缝干涉实验,下列说法正确的是( )
A. 使用激光做实验可以不需要单缝
B. 用白光进行实验,光屏中间显示紫色,周围为彩色
C. 减小双缝到光屏的距离,条纹会变得更加密集
D. 将蓝光换成红光,条纹会变得更加密集
【答案】AC
【解析】
【详解】A.激光具有高度的相干性,可直接照射双缝产生干涉条纹,无需单缝提供相干光源,故 A 正确;
B.白光包含多种波长,双缝干涉时中央条纹(零级条纹)为各波长干涉相长叠加,呈白色;周围条纹因波长不同而分离,形成彩色,中央条纹并非紫色。故B错误;
C.减小双缝到光屏的距离,由公式知减小,条纹间距变小,因此条纹更密集,故C正确;
D.蓝光波长较短,红光波长较长。由公式,波长增大时增大,条纹更稀疏,故 D 错误。
故选AC。
10. 关于以下四幅课本中的插图,下列说法正确的是( )
A. 图甲是磁流体发电机结构示意图,由图可以判断出极板是发电机的负极
B. 图乙是质谱仪结构示意图,打在底片上的位置越靠近入射点,粒子的比荷越小
C. 图丙是回旋加速器示意图,若仅增加电压,无法增大粒子飞出加速器时的动能
D. 图丁是粒子沿虚线通过速度选择器示意图,若不计粒子重力,由图可以判断出带电粒子的电性
【答案】AC
【解析】
【详解】A.图甲是磁流体发电机结构示意图,由图可知正电荷往板偏转,负电荷往板偏转,可以判断出极板是发电机的负极,A正确;
B.图乙是质谱仪结构示意图,在加速电场中,,由洛伦兹力提供向心力可得,整理可得,打在底片上的位置越靠近入射点,越小,粒子的比荷越大,B错误;
C.图丙是回旋加速器示意图,由洛伦兹力提供向心力可得,则最大动能
故若仅增加电压,无法增大粒子飞出加速器时的动能,C正确;
D.图丁是速度选择器示意图,若不计粒子重力,正、负电荷受到的电场力与洛伦兹力方向均相反,大小均能满足,故由图不可以判断出带电粒子的电性,D错误。
故选AC。
11. 如图,正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场,电子在纸面内从顶点a以速度射入磁场,速度方向垂直于ab,最终电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出,在磁场中运动的时间分别为、和,则( )
A. 若磁感应强度的大小恒定,大小不同,则
B. 若磁感应强度的大小恒定,大小不同,则
C. 若恒定,磁感应强度的大小不同,则
D. 若恒定,磁感应强度的大小不同,则
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.若磁感应强度的大小恒定,大小不同,电子在磁场中的运动时间为
可知运动时间与轨迹圆心角成正比,则有,故A错误,B正确;
CD.若恒定,磁感应强度的大小不同,设正方形abcd的边长为,则有,,
则有,故C正确,D错误。
故选BC。
12. 如图所示,粗细均匀的正五边形abcde处于方向垂直于五边形abcde(纸面)向里的匀强磁场中,a、e两端与电源连接,已知ae边由合金材料甲制成,ab、bc、cd、de边由另一种金属材料乙制成,甲和乙的电阻率之比为3∶2。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A. ae支路和上面的支路受到的安培力方向相同
B. ae支路和上面的支路受到的安培力方向不在一条直线上
C. ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为4∶3
D. ae支路和上面的支路受到的安培力大小之比为8∶3
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.根据左手定则可知,ae支路受安培力方向向上;上面的支路等效于ae支路的长度和电流方向,可知上面支路受到的安培力方向也向上,选项A正确,B错误;
CD.ae支路和上面的支路的电阻之比
两支路电压相等,可知电流之比8:3,根据F=BIL
两支路等效长度相等,可知受到的安培力大小之比为8∶3,选项C错误,D正确。
故选AD。
卷 II(非选择题共计52 分)
二、 实验题 (本题共计2 小题,每题2 分,共计 16 分)
13. 利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距d=0.4mm,双缝到光屏间的距离L=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如下图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出,则:
(1)分划板在图中B位置时游标卡尺读数 xB=______mm;
(2)相邻两条纹间距Δx=______mm(保留三个有效数字);
(3)该单色光的波长=______nm(保留三个有效数字);
(4)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将______(填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 ①. 15.5 ②. 0.733 ③. 586 ④. 变小
【解析】
【详解】(1)[1]该游标卡尺的精度为0.1mm,B位置
15mm+0.1×5mm=15.5mm
(2)[2]A位置游标卡尺精度为0.1mm,该位置读数为
11mm+0.1×1mm=11.1mm
相邻两条纹间距
(3)[3]根据双缝干涉条纹间距公式
解得
(4)[4]根据双缝干涉条纹间距公式有
可知,频率越高,波长越短,条纹间距越小,即改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将变小。
14. 完成下列填空,如图所示是探究电磁感应现象的实验装置。
(1)如图甲,用绝缘线将导体AB悬挂在蹄形磁铁的磁场中,闭合开关后,在下面的实验探究中,关于电流表的指针是否偏转填写在下面的空格处。
①磁体不动,使导体AB向上或向下运动,并且不切割磁感线,电流表的指针___________;
②导体AB不动,使磁体左右运动,电流表的指针___________。(选填“偏转”或“不偏转”)
(2)如图乙,各电路连接完好,线圈A在线圈B中,在开关闭合的瞬间,实验小组发现电流表的指针向左偏一下后又迅速回到中间位置,则:保持开关闭合,在把滑动变阻器的滑片向左移动的过程中,会观测到电流表的指针___________;断开开关的瞬间,会观测到电流表的指针___________后又迅速回到中间位置。(选填“向左偏”、“向右偏”或“不动”)
【答案】(1) ①. 不偏转 ②. 偏转
(2) ①. 向左偏 ②. 向右偏
【解析】
【小问1详解】
①[1]磁体不动,使导体向上或向下运动,并且不切割磁感线,不会产生感应电流,则电流表的指针不偏转。
②[2]导体不动,使磁体左右运动,导体棒会切割磁感线产生感应电流,则电流表的指针会偏转。
【小问2详解】
[1][2]在开关闭合的瞬间,电流表的指针向左偏一下后又迅速回到中间位置,可知当穿过线圈B的磁通量增加时,电流表指针左偏;保持开关闭合,在把滑动变阻器的滑片向左移动的过程中,电阻变小,电流增大,则穿过线圈B的磁通量增大,会观测到电流表的指针向左偏。断开开关的瞬间,穿过线圈B的磁通量减小,会观测到电流表的指针向右偏。
三、 解答题 (本题共计 3 小题,15 题 8 分,16 题 12 分、17 题 16 分,共计 36 分 )
15. 如图所示,光由空气射入某种介质时的折射情况,光在真空中传播速度为c。求:
(1)介质的折射率n;
(2)光在介质中的传播速度v。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)由折射率公式可得
(2)光在介质中的传播速度
16. 如图所示,一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v垂直射入一有界匀强磁场区域内,速度方向跟磁场左边界垂直,从右边界离开磁场时速度方向偏转角,磁场区域的宽度为d,求:
(1)粒子的运动半径;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)若粒子恰好不从右边界射出,求粒子的速度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
作出粒子的运动轨迹如图所示
由几何知识可得粒子的运动半径为
【小问2详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为
粒子在磁场中的运动时间
【小问3详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力得
可得
若粒子恰好不从右边界射出,设粒子的速度为,由几何关系可知此时粒子的运动半径为
则有
解得
17. 如图所示,两平行金属导轨间的距离,金属导轨所在的平面与水平面的夹角,金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源,电阻。现把一个质量的导体棒MN垂直金属导轨放置,磁感应强度大小的匀强磁场方向垂直导轨平面向上,导体棒恰好静止。取,,重力加速度大小,导体棒与金属导轨电阻不计,导体棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)判断导体棒受到安培力的方向并计算导体棒受到安培力的大小;
(2)判断导体棒受到摩擦力的方向并计算导体棒与导轨间的动摩擦因数;(结果用分式表示)
(3)若磁感应强度的方向不变而大小可以变化,要使导体棒能静止,求磁感应强度大小B的取值范围。
【答案】(1)安培力的方向沿导轨平面向上,大小为0.28N
(2)摩擦力的方向沿导轨平面向上,动摩擦因数为
(3)
【解析】
【小问1详解】
由电路连接情况可知,通过导体棒的电流方向从N到M,根据左手定则可知,导体棒受到的安培力沿斜面向上,由闭合电路的欧姆定律可知,通过导体棒的电流大小为
则导体棒受到安培力的大小为
【小问2详解】
导体棒的重力沿金属导轨向下的分力为
则导体棒受到金属导轨向上的摩擦力,根据平衡条件可得
解得
又因为,
解得导体棒与导轨间的动摩擦因数
【小问3详解】
若摩擦力沿导轨平面向下,且摩擦力最大则有
解得
因此要使导体棒能静止,磁感应强度大小B的取值范围
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