摘要:
**基本信息**
高二年级物理期中试卷注重核心素养融合,通过电磁感应(题2)、动量守恒(题8)等基础与综合题,结合质谱仪(题10)、金属杆轨道(题14)等真实情境,考查物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|10/43|动量守恒(题1)、电磁感应(题2)、交流电(题6)|基础概念辨析(题1)与多选项能力考查(题8)结合|
|实验题|2/15|感应电流条件(题11)、动量守恒验证(题12)|光电门测速度(题12)体现科学探究,游标卡尺读数考查基本技能|
|解答题|3/42|磁场运动(题13)、电磁感应综合(题14)、力学电磁学结合(题15)|分层设计,从单一场景(题13)到复杂受力分析(题15),注重模型建构与科学推理|
内容正文:
2025-2026学年第二学期期中考试
高二年级物理参考答案
一、选择题:
2
4
5
6
10
D
C
D
B
D
AC
BCD
BD
二、实验题:本题共2小题,共15分。
11.(1)B(2分)
(2)向上(1分)
(④左(1分)
(⑤)C(1分)
12.(每空2分)
(1)3.80
4;
层
(3)ma
=mb
mad2
V2h
2t21
m6s2g
4h
三、计算题:本题共3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算
步骤。只写出最
后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(1)由几何关系得sim60°=OP
(2分)
解得,=2V
a(1分)
3
1y2
(2)由洛伦兹力提供向心力得gB=m(2分)
解得B=V3m
(1分)
2ga
(3)由几何关系可知,圆弧轨迹对应的圆心角日=120°(1分)
粒子通过第一象限所用时间t
360T1分)
其中T=21分)
1
解得1-4V30(1分)
9v
14.(1)设匀速时速度为v,对金属杆由法拉第电磁感应定律
E=Bh,(1分)
闭合回路欧姆定律
I=B
(1分)
R+r
由安培力公式
F安=BId(1分)
对金属杆受力分析,受重力、支持力和沿斜面向上的安培力,由匀速状态列平衡方程
mg sin6=Fx(1分)
联立上式代入数据得
v=mgsn8(R+)-=2mS1分)
B'd
(2)由电流定义式
7=9(1分)
△t
由法拉第电磁感应定律
五=△地-B:1d(2分)
△t
闭合回路欧姆定律
7=
(1分)
R+r
联立两式可得
,_BLd=0.5C(1分)
9
R+r
(3)对金属杆从静止到匀速的过程,由功能关系
m2(2分)
1
O=mgL sin-
代入数据解得
0=0.4J
由焦耳定律
8
-Q(2分)
则
9=0.3J(1分)
15.(1)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(1分)
由闭合电路的欧姆定律可知,通过导体棒的电流大小为I=B=0.8A1分)
Rtr
则导体棒受到安培力的大小为F=BId=0.28N(1分)
(2)导体棒的重力沿金属导轨向下的分力为F=gsin8=0.4N>F=0.28N(2分)
则导体棒受到金属导轨向上的摩擦力(1分)
根据平衡条件可得F+f=gsin日(2分)
解得f=0.12N(1分)
又因为f=F,R=gcos6=0.9N(2分)
15
解得导体棒与导轨间的动摩擦因数4=
(1分)
(3)若摩擦力沿导轨平面向下,且摩擦力最大则有BId=gsin8+∫(2分)
13r(1分)
解得Bm=
因此要使导体棒能静止,磁感应强度大小B的取值范围0.5T≤B≤37(2分)
142025-2026学年第二学期期中考试
高二年级物理参考答案
一、选择题:
1
2
4
6
7
8
9
10
D
B
C
D
B
D
C
AC
BCD
BD
二、实验题:本题共2小题,共15分。
11.(1)B(2分)
(2)向上(1分)
(4)左(1分)
(⑤)C(1分)
12.(每空2分)
(1)3.80
(3)
m是=mbsy员
2
23+
mos2g
4h
三、计算题:本题共3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算
步骤。只写出最
后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(1)由几何关系得sin60°=OP
(2分)
解得r=25.1分)
3
(2)由洛伦兹力提供向心力得g8=m广(2分)
解得B=V3w
(1分)
2ga
(3)由几何关系可知,圆弧轨迹对应的圆心角日=120°(1分)
粒子通过第一象限所用时间1=
T(1分)
360°
其中T=211分)
解得1=43a1分)
9v
14.(1)设匀速时速度为,对金属杆由法拉第电磁感应定律
E=Bdv(1分)
闭合回路欧姆定律
1=E1分)
Rtr
由安培力公式
F安=BId(1分)
对金属杆受力分析,受重力、支持力和沿斜面向上的安培力,由匀速状态列平衡方程
gsin0=F安(1分)
联立上式代入数据得
mgsin(R+r)=2m/s (1
V=
B'd2
(2)由电流定义式
T=(1分)
△t
由法拉第电磁感应定律
E=A_B.Ld
(2分)
△t△t
闭合回路欧姻定律
7=E1分)
R+r
联立两式可得
_BLd=0.5C(1分)
9
R+r
(3)对金属杆从静止到匀速的过程,由功能关系
Q=mgL sin0-)m2(2分)
代入数据解得
Q=0.4J
由焦耳定律
8n
-Q(2分)
则
9R=0.3J(1分)
15.(1)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(1分)
由闭合电路的欧姆定律可知,通过导体棒的电流大小为1=E=0,.8A(1分)
R+r
则导体棒受到安培力的大小为F=Bld=0.28N(1分)
(2)导体棒的重力沿金属导轨向下的分力为E=mg sin0=0.4N>F=0.28N(2分)
则导体棒受到金属导轨向上的摩擦力(1分)
根据平衡条件可得F+f=mng sin0(2分)
解得f=0.12N(1分)
又因为f=μF,FN=mg cos0=0.9N(2分)
解得导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=
(1分)
2
(3)若摩擦力沿导轨平面向下,且摩擦力最大则有BId=mg sin0+f(2分)
解得
$$B _ { m } = \frac { 1 3 } { 1 4 } T \left( 1$$
分)
因此要使导体棒能静止,磁感应强度大小B的取值范围
$$0 . 5 T \le B \le \frac { 1 3 } { 1 4 } 7$$
$$\frac { 3 } { 4 } T \left($$
2分成绩报告查询:
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2025-2026学年第二学期期中考试高二年级物理学科答题卡
姓名:
学校:
班级:
座号:
考场:
注意事项
准考证号
1.
答题前请将姓名、班级、考场、座号和准考证号填写清楚。
2.
客观题答题,必须使用2B铅笔填涂,修改时用橡皮擦干净。
[o][o]
[0][0]
[0][0][o]
[o][0]
[0]
[0]
[1]
[1]
C1]
[1]
[1]
[1][1]
C1]
[1]
[1]
[1]
3.
主观题必须使用黑色签字笔书写:
[21
[2]
[2][2]
[2]
C2]
2]
[2]
[2]
[27
[2]
4.
必须在题号对应的答题区域内作答超出答题区域书写无效。
[3][3]
[3]
[3]
[3][3]
[3
[3]
[3]
[3][3]
[4]
[4]
[4]
[4]
[4]
[4][4]
[4]
[4]
[4]
[4]
5.
保持答卷清洁完整。
[s]
[5]
[s]
[s]
[s]
[5]
[5]
[s]
[5]
[s]
[s]
[6]
[6]
[6]
[6]
[6]
[6]
[6]
[6]
[6]
[6]
[7]
[7]
[7]
[7]
[7]
[7]
[7]
[7]
[7j
正确填涂
缺考标记
[8]
[8]
[8]
[8]
[8]
[8]
[8]
[8]
[8]
[8]
[8]
[9][9][9]
[9]
[9]
[9]
[9]
[9]
[9]
[9]
[9]
一.选择题(43分)
1[A][][c][D]
6[A][B][c][]
■
2[A][B][c][D]
7[A][B][c][]
■
3[A][][c][]
8[A][][c][]
■
4[A][][c][]
9[A][B][c][]
5LA][B][c][]10[A][B][c][D]
■■■■■■■■■
二填空题按小题生成题块(15分)
11(5分)1)
(2)
(3)
(4)
12(10分)1)
(2)
(3)
(4)
(5)
三解答题(42分)
13(10分)
60
ID:4056287
第1页共
14(15分)
b
B
1517分)
B
E
M
1页2025一2026学年第二学期期中考试
高二年级物理试卷
注意事项:
1.本试卷满分100分,考试时间75分钟;
2.请将答案正确填写在答题卡上对应的区域。
一、选择题(本大题共10小题,共43分。1-7小题只有一个选项符合题意,每小题选对
得4分,错选或不答得0分:8-10小题有多个选项符合题意,每小题全部选对得5分,选
对但不全得3分,有错选或不答得0分。)
1.下列说法正确的是(
)
A.如果一个系统的合外力为零,则系统的机械能一定守恒
B.如果一个系统的合外力做功为零,则系统的动量一定守恒
C.一对作用力与反作用力总是一个做正功,一个做负功
D.如果一个系统的动量守恒,则系统的机械能不一定守恒
2.如图所示,一个闭合导体圆环固定在水平桌面上,一根条形磁铁沿圆环的中心轴线竖直
向上运动,使圆环内产生了感应电流。下列说法正确的是()
A.穿过圆环的磁通量变大
B.感应电流沿逆时针(俯视)方向
C.圆环有收缩的趋势
D.圆环对桌面的压力变大
3.以下四幅图片:图甲中闭合线圈平面垂直于磁场,线圈在磁场中旋转:图乙是真空治炼
炉:图丙是在匀强磁场内运动的闭合线框:图丁是匀速转动的法拉第圆盘发电机。下列说
法正确的是()
+
十
黄铜电刷
●
接高频
交流电源
黄铜电刷
D
甲
乙
丙
A.图甲中,线圈在磁场中旋转会产生感应电流
B.图乙中,真空冶炼炉是利用交流电直接来熔化金属的装置
C.图丙中,线框bc两点电势差等于ac两点电势差
D.图丁中,法拉第圆盘发电机产生的是交变电流
高二物理期中试卷第1页,共6页
4.如图所示,L是自感系数很大的线圈,自身电阻可忽略不计。A和B是两个相同的小灯泡。
则()
A.S闭合瞬间,通过B的电流为零
B.S闭合后的一段时间,A、B的电流均增大
C.S闭合稳定后再断开,A会闪亮一下再熄灭
D.S闭合稳定后再断开,线圈中磁场能转化为电能
5.某小型发电站发电机输出的交流电压为500V,输出的电功率为50kw,用电阻为32的输
电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压
器,到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个
送电过程,下列说法正确的是()
用
A.升压变压器的匝数比为1:100
B.输电线上损失的功率为300W
C.输电线上的电流为100A
D.降压变压器的输入电压为4700V
6.如图甲所示电路中,变压器为理想变压器,电压表与电流表均为理想电表,凡为定值电
阻,R为滑动变阻器,交流电源接入如图乙所示的交流电。则()
te/v
交流电
220√2
0
0.01
0.02ts
-220W2
甲
乙
A.交流电源电压有效值为110V2V
B.电阻R上的电流方向每秒钟改变50次
C.滑动变阻器的滑片向下移动,电压表的示数增大
D.滑动变阻器的滑片向下移动,电流表的示数增大
高二物理期中试卷第2页,共6页
7.一个质量为60kg的蹦床运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,假设网对运动员的
作用力与时间的关系如图所示,重力加速度取g=10m/s2,不计空气阻力,则()
A.运动员与球网作用过程中重力的冲量为零
↑FN
B.运动员反弹的高度为3.2m
3900
C.球网对运动员的作用力冲量大小为1560N·s
ts
D.与球网作用过程中运动员动量变化量大小为120kg·m/s
0
0.8
8.(多选)如图,小车在地面上静止,车与地面间摩擦忽略不计,A、B两人站在车的两头。
两人同时开始相向行走,发现小车向左运动,小车运动的原因可能是(
A.A、B质量相等,但A的速率比B大
B.A、B质量相等,但A的速率比B小
C.A、B速率相等,但A的质量比B大
D.A、B速率相等,但A的质量比B小
9.(多选)一个电阻为的单匝闭合矩形线框,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,
穿过线框的磁通量中与时间的关系如图所示,下列说法正确的是()
A.t=0时刻,线框平面与磁感线垂直
B.t=时刻,线框中的电流为零
C.转一个周期线框的感应电动势有效值为2mm
D.从t=0时刻转过60°的过程中,通过线框某截面的电荷量为
2R
10(多选)如图所示为质谱仪原理示意图,质量为m、电荷量为+q(q>0)的带电粒子甲
从小孔0“飘入”加速电场(初速度为零),经加速电压恒定的加速电场加速后以一定的速
度从小孔0'进入速度选择器并恰好沿直线通过,粒子从小孔S进入磁分析器后做匀速圆周运
动打在照相底片上,粒子打在照相底片上的位置与S点距离为1,速度选择器两板间的电压
为U1,不计粒子的重力。若将粒子甲换成质量为2m(k为大于零的常量)、电荷量为+q的粒
子乙,仅将速度选择器两板的电压改为U2后,粒子乙也能打到照相底片上,这时粒子打在
照相底片上的位置与S的距离为d2,下列关系式正确的是()
高二物理期中试卷第3页,共6页
加速电场
×0×
速度选择器
M
磁分析器
×、×
A.U2=2U1
B.U2 =VkU1
C.d2=vkd
D.da=d
二.实验题(共15分)
11.(共5分)某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
N
生电源
平
B
图a
图b
图c
(1)图中,将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离,出现的现象是。
A.灯泡A、B均不发光
B.灯泡A、B交替短暂发光
C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光
D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
(2)通过实验得知:当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转:则当磁体
(选填“向上”或“向下”)运动时,电流计指针向右偏转。
(3)为进一步探究影响感应电流方向的因素,该小组设计了如图℃的电路。
(4)若图c电路连接正确,在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最
(选填
“左”或“右”)端。
(5)若图c电路连接正确,开关闭合瞬间,指针向左偏转,则将铁芯从线圈P中快速抽出
时,观察到电流计指针
A.不偏转
B.向左偏转
C.向右偏转
高二物理期中试卷第4页,共6页
12.(共10分)某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A
点放置一个光电门,其右侧摩擦很小,可忽略不计,左侧为粗糙水平面。当地重力加速度
大小为g。实验步骤如下:
光电门挡光片
左
右
2单位:cm
10
20
甲
A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片:
B.用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb:
C.在α和b间用细线连接,中间夹一被压缩了的轻短弹簧(与α、b不连接),静止放置在平台
上:
D.细线烧断后,α、b瞬间被弹开,向相反方向运动:
.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t:
F.小球b从平台边缘飞出后,落在水平地面的B点,用刻度尺测出平台距水平地面的高度
及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s:
G.改变弹簧压缩量,进行多次测量。
(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度,如图乙所示,则挡光片的宽度为
mm.
(2)针对该实验装置和实验结果,α经过光电门的速度大小为
b离开平台水平速
度Vb=
(用上述实验所涉及物理量的字母表示)
(3)该实验要验证“动量守恒定律”,则只需验证、b两物体弹开后的动量大小满足关系式
即可(用上述实验所涉及物理量的字母表示):若该实验的目的是求弹簧的最大弹
性势能,则弹簧的弹性势能为
(用上述实验所涉及物理量的字母表示)。
三、解答题(本题3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。
只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13(10分)如图所示,一个质量为m、电荷量为g的带正电荷的粒子,从x轴上的P点以速度
沿与x轴成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直y轴射出第一象限。已
知0P=a,不计该粒子重力。求:
(1)带电粒子在磁场中运动的半径:
、
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小:
(3)带电粒子穿过第一象限所用的时间t。
60
高二物理期中试卷第5页,共6页
14(15分)如图,W、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成30°,轨道距离d为0.5m。
空间存在一垂直于轨道平面向上匀强磁场,磁感应强度B大小为1T。P、M间连接一阻值R
为1.52的电阻。质量m为50g的金属杆ab水平放置在轨道上,其接入电路的电阻r为0.52。
现从静止释放金属杆ab,αb沿轨道下滑距离L为2m时,已经匀速。若轨道足够长且电阻不
计,重力加速度g取10m/s2。求:
D
(1)此时金属杆ab的速度大小:
(2)此过程通过电阻R的电量q:
(3)此过程中电阻R产生的电热。
15(17分)如图所示,两平行金属导轨间的距离d=0.7m,金属导轨所在的平面与水平面
的夹角0=24°,金属导轨的一端接有电动势E=8V、内阻r=0.502的直流电源,电阻R=
9.52。现把一个质量m=0.1kg的导体棒MW垂直金属导轨放置,磁感应强度大小B=0.5T
的匀强磁场方向垂直导轨平面向上,导体棒恰好静止。取cos24°=0.9,sm24°=0.4,重
力加速度大小g=10/s2,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:
人0
(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。
高二物理期中试卷第6页,共6页
2025—2026学年第二学期期中考试
高二年级物理试卷
注意事项:
1.本试卷满分100分,考试时间75分钟;
2.请将答案正确填写在答题卡上对应的区域。
一、选择题(本大题共10小题,共43分。1-7小题只有一个选项符合题意,每小题选对得4分,错选或不答得0分;8-10小题有多个选项符合题意,每小题全部选对得5分,选对但不全得3分,有错选或不答得0分。)
1.下列说法正确的是( )
A.如果一个系统的合外力为零,则系统的机械能一定守恒
B.如果一个系统的合外力做功为零,则系统的动量一定守恒
C.一对作用力与反作用力总是一个做正功,一个做负功
D.如果一个系统的动量守恒,则系统的机械能不一定守恒
2.如图所示,一个闭合导体圆环固定在水平桌面上,一根条形磁铁沿圆环的中心轴线竖直向上运动,使圆环内产生了感应电流。下列说法正确的是( )
A. 穿过圆环的磁通量变大
B. 感应电流沿逆时针俯视方向
C. 圆环有收缩的趋势
D. 圆环对桌面的压力变大
3.以下四幅图片:图甲中闭合线圈平面垂直于磁场,线圈在磁场中旋转;图乙是真空冶炼炉;图丙是在匀强磁场内运动的闭合线框;图丁是匀速转动的法拉第圆盘发电机。下列说法正确的是( )
A.图甲中,线圈在磁场中旋转会产生感应电流
B.图乙中,真空冶炼炉是利用交流电直接来熔化金属的装置
C.图丙中,线框bc两点电势差等于ac两点电势差
D.图丁中,法拉第圆盘发电机产生的是交变电流
4. 如图所示,是自感系数很大的线圈,自身电阻可忽略不计。A和B是两个相同的小灯泡。则()
A.S闭合瞬间,通过B的电流为零
B.S闭合后的一段时间,A、B的电流均增大
C.S闭合稳定后再断开,A会闪亮一下再熄灭
D.S闭合稳定后再断开,线圈中磁场能转化为电能
5.某小型发电站发电机输出的交流电压为,输出的电功率为,用电阻为的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为供用户使用两个变压器均为理想变压器。对整个送电过程,下列说法正确的是()
A.升压变压器的匝数比为
B.输电线上损失的功率为
C.输电线上的电流为
D.降压变压器的输入电压为
6. 如图甲所示电路中,变压器为理想变压器,电压表与电流表均为理想电表,为定值电阻,R为滑动变阻器,交流电源接入如图乙所示的交流电。则( )
A.交流电源电压有效值为
B.电阻R上的电流方向每秒钟改变50次
C.滑动变阻器的滑片向下移动,电压表的示数增大
D.滑动变阻器的滑片向下移动,电流表的示数增大
7.一个质量为60kg的蹦床运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,假设网对运动员的作用力与时间的关系如图所示,重力加速度取g=10m/s²,不计空气阻力,则( )
A.运动员与球网作用过程中重力的冲量为零
B.运动员反弹的高度为3.2m
C.球网对运动员的作用力冲量大小为1560N·s
D.与球网作用过程中运动员动量变化量大小为120kg·m/s
8.(多选) 如图,小车在地面上静止,车与地面间摩擦忽略不计,A、B两人站在车的两头。两人同时开始相向行走,发现小车向左运动,小车运动的原因可能是( )
A.A、B质量相等,但A的速率比B大 B.A、B质量相等,但A的速率比B小
C.A、B速率相等,但A的质量比B大 D.A、B速率相等,但A的质量比B小
9.(多选)一个电阻为的单匝闭合矩形线框,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量与时间的关系如图所示,下列说法正确的是()
A.时刻,线框平面与磁感线垂直
B.时刻,线框中的电流为零
C.转一个周期线框的感应电动势有效值为
D.从时刻转过的过程中,通过线框某截面的电荷量为
10(多选)如图所示为质谱仪原理示意图,质量为、电荷量为()的带电粒子甲从小孔“飘入”加速电场(初速度为零),经加速电压恒定的加速电场加速后以一定的速度从小孔进入速度选择器并恰好沿直线通过,粒子从小孔进入磁分析器后做匀速圆周运动打在照相底片上,粒子打在照相底片上的位置与点距离为,速度选择器两板间的电压为,不计粒子的重力。若将粒子甲换成质量为(为大于零的常量)、电荷量为的粒子乙,仅将速度选择器两板的电压改为后,粒子乙也能打到照相底片上,这时粒子打在照相底片上的位置与的距离为,下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
二.实验题(共15分)
11.(共5分)某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
(1)图a中,将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离,出现的现象是 。
A.灯泡A、B均不发光
B.灯泡A、B交替短暂发光
C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光
D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
(2)通过实验得知:当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转;则当磁体 (选填“向上”或“向下”)运动时,电流计指针向右偏转。
(3)为进一步探究影响感应电流方向的因素,该小组设计了如图c的电路。
(4)若图c电路连接正确,在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 (选填“左”或“右”)端。
(5)若图c电路连接正确,开关闭合瞬间,指针向左偏转,则将铁芯从线圈P中快速抽出时,观察到电流计指针 。
A.不偏转 B.向左偏转 C.向右偏转
12.(共10分)某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的点放置一个光电门,其右侧摩擦很小,可忽略不计,左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为。实验步骤如下:
A.在小滑块上固定一个宽度为的窄挡光片;
B.用天平分别测出小滑块含挡光片和小球的质量
C.在和间用细线连接,中间夹一被压缩了的轻短弹簧与、不连接,静止放置在平台上:
D.细线烧断后,、瞬间被弹开,向相反方向运动;
E.记录滑块通过光电门时挡光片的遮光时间;
F.小球从平台边缘飞出后,落在水平地面的点,用刻度尺测出平台距水平地面的高度及平台边缘铅垂线与点之间的水平距离;
G.改变弹簧压缩量,进行多次测量。
用游标卡尺测量挡光片的宽度,如图乙所示,则挡光片的宽度为 。
针对该实验装置和实验结果,经过光电门的速度大小为 ;离开平台水平速度 用上述实验所涉及物理量的字母表示。
该实验要验证“动量守恒定律”,则只需验证、两物体弹开后的动量大小满足关系式
即可用上述实验所涉及物理量的字母表示;若该实验的目的是求弹簧的最大弹
性势能,则弹簧的弹性势能为 用上述实验所涉及物理量的字母表示。
三、解答题(本题3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13(10分)如图所示,一个质量为、电荷量为的带正电荷的粒子,从轴上的点以速度沿与轴成角的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直轴射出第一象限。已知,不计该粒子重力。求:
(1)带电粒子在磁场中运动的半径r;
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小;
(3)带电粒子穿过第一象限所用的时间。
14(15分)如图,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成,轨道距离为0.5m。空间存在一垂直于轨道平面向上匀强磁场,磁感应强度大小为。P、M间连接一阻值R为的电阻。质量为的金属杆水平放置在轨道上,其接入电路的电阻r为。现从静止释放金属杆沿轨道下滑距离L为时,已经匀速。若轨道足够长且电阻不计,重力加速度取。求:
(1)此时金属杆的速度大小;
(2)此过程通过电阻R的电量;
(3)此过程中电阻R产生的电热。
15(17分)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m=0.1kg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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