精品解析：江西省乐平中学2025-2026学年高二下学期期中物理试卷

江西省乐平中学2025-2026学年第二学期高二年级物理期中试卷 考试时间：75分钟 满分：100 一、单选题（每小题4分） 1. 如图是交流发电机转动一个周期的示意图，下列说法正确的是（ ） A. 甲图中线圈磁通量最大，产生的电流最大 B. 乙图中AB边电流方向从A指向B C. 丙图中AB边电流方向从A指向B D. 丁图中线圈磁通量为0，磁通量的变化率最大 2. 如图所示为某一交变电压的图像，曲线部分为正弦式交流电的部分图像，其峰值为U1=10V，直线部分的电压大小为U2=10V，则该交变电压的有效值为（　　） A. B. 10V C. D. 3. 下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　） A. 甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实 B. 乙图中如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F，则可测出该处磁感应强度必为 C. 丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实 D. 丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实 4. 当导体放在垂直于它的匀强磁场中，电流通过该导体时，在导体的某表面之间会产生电势差，稳定时导体内部载流子受到的电场力等于洛伦兹力，这种现象称为霍尔效应，形成的电势差称为霍尔电压．如图所示，一块宽为、长为、厚为的矩形金属块放在竖直向下的匀强磁场中，通入方向向右的电流，已知金属块中的载流子为电子，下列说法正确的是（ ） A. 金属块前表面的电势比后表面的高 B. 金属块上表面的电势比下表面的高 C. 霍尔电压与成正比 D. 霍尔电压与电荷移动速度成反比 5. 如图所示，灯泡A1​和A2​的规格完全相同，线圈L的电阻不计，下列说法中正确的是（　　） A. 当接通电路时，A1​和A2​始终一样亮 B. 当接通电路时，A2​先达到最大亮度，A1​后达到最大亮度，最后两灯一样亮 C. 闭合电键电路稳定后断开电路时，A2​立即熄灭、A1​过一会才熄灭 D. 闭合电键电路稳定后断开电路时，A2​突然闪亮一下再熄灭 6. 实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。极靴和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法不正确的是（　　） A. 线圈转动时，在电流确定的情况下，它所受的安培力大小不变 B. 线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C. 当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 D. 当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 7. 如图，圆心为、半径为的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场。从圆周上的点在纸面内沿不同方向射入各种速率的同种粒子，粒子的质量为、电荷量为。其中速率为且沿方向射入的粒子，经时间后从点离开磁场，。则（　　） A. 匀强磁场方向垂直纸面向里 B. 粒子在磁场中运动的周期为 C. 速率为的粒子在磁场中的运动最长时间为 D. 从点离开磁场的粒子速率最小值为 二、多选题（每小题6分） 8. 如图，甲、乙两图中的磁铁都是固定的，甲图中的通电直导线可以自由运动，且不考虑重力；乙图中导体圆环被一根柔软的绳悬吊在与纸面垂直的位置，且水平条形磁铁的轴线过环心。当通以如图所标示的电流时俯视导线和圆环的运动，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中通电直导线逆时针转动，同时下落 B. 甲图中通电直导线顺时针转动，同时上升 C. 乙图中导体圆环将靠近磁铁 D. 乙图中导体圆环将顺时针转动并远离磁铁 9. 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 10. 如图所示，两个有界匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，方向分别垂直纸面向里和向外，其宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，线框一边平行于磁场边界，现用外力F使线框以图示方向的速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：线框中电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ为正，外力F向右为正．则以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图象中正确的是( ) A. B. C. D. 三、实验题 11. 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”） 12. 某学习小组在练习使用多用电表的同时，对多用电表进行了探究。请回答下列问题： （1）如图1所示为污水监测仪的核心部分，上下两块矩形金属极板平行正对置于排液口，排液口厚度d用20分度的游标卡尺测得如图2所示，______mm，有一匀强磁场垂直于侧面向里，污水中含有大量的负离子，污水的流向如图1所示时，在导体的上、下表面间可用多用电表直流电压挡测得其电压，测量时，多用电表的红表笔接______表面（填“上”或“下”）。 （2）某同学设计出如图3所示电路用来测量电阻，已知电流计G的内阻为80Ω。该同学进行了如下操作步骤： 第一步： A、B两表笔断开时，闭合开关S，调节滑动变阻器R使电流计满偏； 第二步：保持滑动变阻器滑片的位置不动，将A、B两表笔间接入电阻箱，改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数和对应的电流计示数I； 第三步：将记录的各组、I的数据进行整理，画出了如图4所示的图像。 则电源的电动势为______V，在第一步中回路的总电阻为______Ω。 四、解答题 13. 两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面斜向上的匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=1Ω的直流电源，现把一个质量m=0.1kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=3.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： （1）导体棒受到的安培力大小； （2）导体棒受到的摩擦力； （3）导体棒金属导轨间的动摩擦因数。 14. 如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直xOy平面向里，电场方向平行于y轴向上。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球（视为质点）从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点第一次进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，从x轴上的P点（图中未画出）第二次进入电场和磁场。A点到x轴的距离为h，小球过M点时的速度方向与x轴正方向的夹角θ＝37°，M、N两点间的距离为L，重力加速度大小为g，不计空气阻力，取，。求： （1）匀强电场的电场强度大小E； （2）小球到达M点时的速度大小； （3）磁场的磁感应强度大小B和小球从M点运动到N点的时间t； （4）N、P两点间的距离d。 15. 在电磁阻尼器的设计中，电磁感应系统的几何参数（如导体棒长度）对动力学行为影响显著。简化模型如图所示，足够长的水平光滑金属导轨PM、QN固定在绝缘水平面上，导轨左半部分间距为，右半部分间距可调。导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为，导体棒a质量为，电阻为，长度为；导体棒b质量也为（电阻不计），b的长度可随轨道间距同步调节为d；a、b棒均垂直导轨放置，分别静止于左、右导轨上，且两棒中心对齐，a棒距轨道右半部分足够远。现a棒以初速度向右运动，两棒在运动中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。 （1）若将b棒锁定，求a棒开始运动时的加速度； （2）若b棒解除锁定，调整，求最终稳定时a、b棒的速度大小； （3）现仅调节d的大小，试推导最终稳定时a、b棒速度之比与d、L的关系式；求当d取何值时导体棒a中产生的焦耳热最大，并求出此最大值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江西省乐平中学2025-2026学年第二学期高二年级物理期中试卷 考试时间：75分钟 满分：100 一、单选题（每小题4分） 1. 如图是交流发电机转动一个周期的示意图，下列说法正确的是（ ） A. 甲图中线圈磁通量最大，产生的电流最大 B. 乙图中AB边电流方向从A指向B C. 丙图中AB边电流方向从A指向B D. 丁图中线圈磁通量为0，磁通量的变化率最大 【答案】D 【解析】 【详解】A．甲图中线圈磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电动势最小，为零，则产生的感应电流最小，为零，故A错误； B．根据右手定则，乙图中AB边电流方向从B指向A，故B错误； C．丙图中线圈磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电动势最小，为零，则产生的感应电流最小，为零，故AB边的电流为零，故C错误； D．丁图中线框平面与磁场平行，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大，即穿过线圈的磁通量变化率最大，故D正确。 故选D。 2. 如图所示为某一交变电压的图像，曲线部分为正弦式交流电的部分图像，其峰值为U1=10V，直线部分的电压大小为U2=10V，则该交变电压的有效值为（　　） A. B. 10V C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据电流的热效应，在一个周期内，有 解得 故选A。 3. 下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　） A. 甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实 B. 乙图中如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F，则可测出该处磁感应强度必为 C. 丙图中导线通电后，其正下方小磁针的旋转方向符合物理事实 D. 丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针的旋转方向符合物理事实 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据安培定则，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，图甲所示两导线应相互排斥，故A错误； B．只有长为l、通过电流为I的短直导线垂直放在匀强磁场中所受磁场力的大小为F，则可测出该处磁感应强度才为，故B错误； C．根据安培定则可知，如图直导线下方有垂直纸面向里的磁场，N极向纸面内转动，故C正确； D．根据安培定则可知，如图环形导线内部有垂直纸面向外的磁场，N极向纸面外转动，故D错误。 故选C。 4. 当导体放在垂直于它的匀强磁场中，电流通过该导体时，在导体的某表面之间会产生电势差，稳定时导体内部载流子受到的电场力等于洛伦兹力，这种现象称为霍尔效应，形成的电势差称为霍尔电压．如图所示，一块宽为、长为、厚为的矩形金属块放在竖直向下的匀强磁场中，通入方向向右的电流，已知金属块中的载流子为电子，下列说法正确的是（ ） A. 金属块前表面的电势比后表面的高 B. 金属块上表面的电势比下表面的高 C. 霍尔电压与成正比 D. 霍尔电压与电荷移动速度成反比 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据左手定则可知，电子向后表面偏转，因此前表面的电势比后表面的高，上下表面电势相等，故A正确，B错误； CD．电子在磁场中受到洛伦兹力作用，向后表面偏转，稳定后形成电场，达到平衡后有 解得霍尔电势差为 故CD错误。 故选A。 5. 如图所示，灯泡A1​和A2​的规格完全相同，线圈L的电阻不计，下列说法中正确的是（　　） A. 当接通电路时，A1​和A2​始终一样亮 B. 当接通电路时，A2​先达到最大亮度，A1​后达到最大亮度，最后两灯一样亮 C. 闭合电键电路稳定后断开电路时，A2​立即熄灭、A1​过一会才熄灭 D. 闭合电键电路稳定后断开电路时，A2​突然闪亮一下再熄灭 【答案】B 【解析】 【详解】AB．开关闭合瞬间，线圈会产生自感电动势，阻碍自身电流的增大，因此所在支路电流逐渐增大，​逐渐变亮；而​所在支路没有电感，接通瞬间就有电流，因此一开始就达到最大亮度。 电路稳定后，线圈电阻不计，两个灯泡规格相同，两条并联支路电阻相等，因此两支路电流相等，最终两灯亮度相同，故A错误，B正确； CD．电路稳定后，由于两支路电阻相等，因此通过和​的电流大小相等。断开开关后，电源被切断，线圈自感维持原有电流，、、​形成闭合的自感回路，两灯都会逐渐熄灭，不会立刻熄灭；同时流过的初始电流大小等于原来的电流，因此不会闪亮， 故CD错误。 故选B。 6. 实验室经常使用的电流表是磁电式电流表。这种电流表的构造如图甲所示。极靴和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法不正确的是（　　） A. 线圈转动时，在电流确定的情况下，它所受的安培力大小不变 B. 线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C. 当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 D. 当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 【答案】C 【解析】 【详解】A．磁场是均匀地辐向分布的，所以线圈转动时，在电流确定的情况下，根据左手定则，它两边所受的安培力大小均为 方向相反，所以所受的安培力大小不变，故A正确； B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动产生弹力，弹力方向与扭动方向相反，阻碍线圈转动，故B正确； CD．当线圈转到如图乙所示的位置，根据左手定则，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动，故C错误，D正确。 本题选择不正确的，故选C。 7. 如图，圆心为、半径为的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场。从圆周上的点在纸面内沿不同方向射入各种速率的同种粒子，粒子的质量为、电荷量为。其中速率为且沿方向射入的粒子，经时间后从点离开磁场，。则（　　） A. 匀强磁场方向垂直纸面向里 B. 粒子在磁场中运动的周期为 C. 速率为的粒子在磁场中的运动最长时间为 D. 从点离开磁场的粒子速率最小值为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意知该粒子带正电，结合左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，故A错误； B．由题意知粒子在磁场中偏转了，则可知粒子在磁场中运动的周期为，故B错误； C．速率为且沿PO方向射入的粒子，从A点离开磁场，由几何关系可知，运动的轨迹半径为R，而由洛伦兹力提供向心力有 解得 由此可知，当粒子速率为时，粒子运动的轨迹半径为2R，根据几何关系可知，当粒子轨迹的弦长等于圆形磁场的直径时，所对应的最大圆心角为，因此可得运动得最长时间为 ，故C正确； D．当AP连线为粒子在磁场中运动轨迹的直径时，从A点离开磁场的粒子速率最小，由几何关系可知，此时粒子的轨迹半径为 由洛伦兹力提供向心力可得 而速度为的粒子沿PO方向射入恰好从A点离开，有 联立可得 故D错误。 故选C。 二、多选题（每小题6分） 8. 如图，甲、乙两图中的磁铁都是固定的，甲图中的通电直导线可以自由运动，且不考虑重力；乙图中导体圆环被一根柔软的绳悬吊在与纸面垂直的位置，且水平条形磁铁的轴线过环心。当通以如图所标示的电流时俯视导线和圆环的运动，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中通电直导线逆时针转动，同时下落 B. 甲图中通电直导线顺时针转动，同时上升 C. 乙图中导体圆环将靠近磁铁 D. 乙图中导体圆环将顺时针转动并远离磁铁 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．用特殊位置法，取导线逆时针转过90°的特殊位置来分析，如图所示 根据左手定则判断安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动，故A正确，B错误； CD．由右手定则根据电流方向可判断出左侧为S极，右侧为N极，如图所示 所以体圆环将靠近磁铁，故C正确，D错误。 故选AC。 9. 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。 10. 如图所示，两个有界匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，方向分别垂直纸面向里和向外，其宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，线框一边平行于磁场边界，现用外力F使线框以图示方向的速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：线框中电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ为正，外力F向右为正．则以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图象中正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】A．在时间内，磁通量： 随着时间均匀增大；在时刻，线框完全进入第一个磁场，磁通量为BL2；在时间内，线框从第一个磁场开始进入第二磁场，磁通量存在相互抵消，磁通量均匀减小；在时刻，线框从一种磁场进入另一种磁场正好处于一半时，磁通量为零；在时间内，磁通量反向均匀增大；在时刻，线框完全进入第二个磁场，磁通量反向最大为-2BL2；在时间内，线框穿出第二个磁场，磁通量均匀减小；在时刻，磁通量为零，故A正确； B．在时间内：根据法拉第电磁感应定律得知，线框中产生的感应电动势E=BLv，大小保持不变，电流沿逆时针方向；在时间内：线框开始进入第二个磁场时，两端同时切割磁感线，电动势方向相同，串联，电路中总的感应电动势应为： =3BLv 方向为电流沿顺时针方向，在时间内，线框穿出第二个磁场，线框中产生的感应电动势E=2BLv，大小保持不变，电流沿逆时针方向；故B错误； C．由于线框匀速运动，外力与安培力总保持平衡，根据楞次定律判断可知安培力的方向总是水平向左，则外力F方向总是水平向右，始终为正值，在时间内：F=BIL=，在时间内： F=2BIL +BIL= 在时间内： F=2BIL= 故C错误； D．在时间内： 在时间内： 在时间内： 故D正确。 故选AD． 三、实验题 11. 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。 12. 某学习小组在练习使用多用电表的同时，对多用电表进行了探究。请回答下列问题： （1）如图1所示为污水监测仪的核心部分，上下两块矩形金属极板平行正对置于排液口，排液口厚度d用20分度的游标卡尺测得如图2所示，______mm，有一匀强磁场垂直于侧面向里，污水中含有大量的负离子，污水的流向如图1所示时，在导体的上、下表面间可用多用电表直流电压挡测得其电压，测量时，多用电表的红表笔接______表面（填“上”或“下”）。 （2）某同学设计出如图3所示电路用来测量电阻，已知电流计G的内阻为80Ω。该同学进行了如下操作步骤： 第一步： A、B两表笔断开时，闭合开关S，调节滑动变阻器R使电流计满偏； 第二步：保持滑动变阻器滑片的位置不动，将A、B两表笔间接入电阻箱，改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数和对应的电流计示数I； 第三步：将记录的各组、I的数据进行整理，画出了如图4所示的图像。 则电源的电动势为______V，在第一步中回路的总电阻为______Ω。 【答案】（1） ①. 61.50 ②. 下 （2） ①. 3 ②. 180 【解析】 【详解】（1）[1]游标卡尺主尺读数为61mm，游标尺读数为10×0.05mm=0.50mm，故游标卡尺的读数为。 [2]根据左手定则可知，负离子所受洛伦兹力方向向上，可知金属下极板电势高于上极板，导体的上、下表面间用多用电表直流电压挡测其电压时，根据“红进黑出”，可知多用电表的红表笔接金属下表面。 （2）[1][2]A、B两表笔断开时，闭合开关S，调节滑动变阻器R使电流计满偏，根据闭合电路欧姆定律有 保持滑动变阻器滑片的位置不动，将A、B两表笔间接入电阻箱，改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数和对应的电流计示数I，根据闭合电路欧姆定律有 将上述函数变形有 结合图4有， 其中得， 四、解答题 13. 两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面斜向上的匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=1Ω的直流电源，现把一个质量m=0.1kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=3.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： （1）导体棒受到的安培力大小； （2）导体棒受到的摩擦力； （3）导体棒金属导轨间的动摩擦因数。 【答案】（1）0.2N （2）0.4N，沿导轨向上 （3）0.5 【解析】 【小问1详解】 根据闭合电路欧姆定律可得 解得 所以安培力大小为 【小问2详解】 根据平衡条件可得 代入数据得 方向沿导轨向上； 【小问3详解】 滑动摩擦力公式为 则动摩擦因数 14. 如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直xOy平面向里，电场方向平行于y轴向上。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球（视为质点）从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点第一次进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，从x轴上的P点（图中未画出）第二次进入电场和磁场。A点到x轴的距离为h，小球过M点时的速度方向与x轴正方向的夹角θ＝37°，M、N两点间的距离为L，重力加速度大小为g，不计空气阻力，取，。求： （1）匀强电场的电场强度大小E； （2）小球到达M点时的速度大小； （3）磁场的磁感应强度大小B和小球从M点运动到N点的时间t； （4）N、P两点间的距离d。 【答案】（1） （2） （3）； （4） 【解析】 【小问1详解】 小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡，则 解得 【小问2详解】 小球从A点到M点做平抛运动，根据运动规律有 将小球在M点的速度分解，根据几何关系有 解得 【小问3详解】 小球在x轴下方做匀速圆周运动，设小球做圆周运动的半径为R，根据几何关系有 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 小球从M点运动到N点通过的弧长（或） 小球从M点运动到N点所用的时间 解得 【小问4详解】 小球从N点运动到P点所用的时间 N、P两点间的距离 解得 15. 在电磁阻尼器的设计中，电磁感应系统的几何参数（如导体棒长度）对动力学行为影响显著。简化模型如图所示，足够长的水平光滑金属导轨PM、QN固定在绝缘水平面上，导轨左半部分间距为，右半部分间距可调。导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为，导体棒a质量为，电阻为，长度为；导体棒b质量也为（电阻不计），b的长度可随轨道间距同步调节为d；a、b棒均垂直导轨放置，分别静止于左、右导轨上，且两棒中心对齐，a棒距轨道右半部分足够远。现a棒以初速度向右运动，两棒在运动中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。 （1）若将b棒锁定，求a棒开始运动时的加速度； （2）若b棒解除锁定，调整，求最终稳定时a、b棒的速度大小； （3）现仅调节d的大小，试推导最终稳定时a、b棒速度之比与d、L的关系式；求当d取何值时导体棒a中产生的焦耳热最大，并求出此最大值。 【答案】（1）10m/s2，水平向左 （2）3.2m/s，1.6m/s （3），L，0.8J 【解析】 【小问1详解】 对棒a分析，有， 由牛顿第二定律得， 联立解得，方向水平向左； 【小问2详解】 由题意可知，回路的电流 当时，ab棒运动稳定，从开始到最终稳定状态，由动量定理可得，， 联立可得 即 所以， 【小问3详解】 当时，即时，有 由能量守恒定律得 由动量定理可得（） 联立可得 由此可知，当时， 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $