精品解析：海南文昌中学2025-2026学年度第二学期高二段考物理试题

2025—2026学年度第二学期高二段考试题 物 理 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同，电热水壶有水烧干自动断电装置，电热水壶内实现这一功能的传感器是（　　） A. 力传感器 B. 温度传感器 C. 声传感器 D. 光传感器 2. 在某自感线圈中通以如图所示的电流，则前4s内和第5s内的自感电动势之比为（　　） A. B. C. D. 3. 图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化。甲、乙两种电流有效值之比为（　　） A. B. C. D. 4. 如左图所示为手机无线充电装置示意图，下方固定的送电线圈记为N，上方与手机电路相连的受电线圈记为M（如右图所示）。在充电过程中，送电线圈N中接入交变电流后，即可为手机充电。下列说法正确的是（　　） A. 若N中电流增大，M中感应电流产生的磁场方向与N产生的磁场方向相同 B. M中感应电流的方向始终与N中电流方向相反 C. M因电磁阻尼作用会有发热现象，导致能量损耗 D. M中因磁通量变化从而产生感应电流，手机充电成功 5. 为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡、，电路中分别接了理想交流电压表、和理想交流电流表、，导线电阻不计，如图所示。现将开关S断开，发现（　　） A. 的示数不变，的示数减小 B. 的示数减小，的示数减小 C. 的示数减小，的示数减小 D. 的示数增大，的示数增大 6. 如图所示，将一根同种材料、粗细均匀的导体围成半径为的闭合线圈，固定在垂直线圈平面向里、磁感应强度为的匀强磁场中（未画出）。、两点将线圈分为上、下两部分，且、两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为。现有大小为的恒定电流自点流入、点流出，下列说法正确的是（　　） A. 整个线圈所受安培力为零 B. 整个线圈所受安培力为，方向向上 C. 整个线圈所受安培力为，方向向上 D. 整个线圈所受安培力为，方向向下 7. 长为L，间距也为L的两平行金属板M、N间有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m，电量为q的正离子从平行板左端中点以平行于金属板方向射入磁场，欲使离子不能离开磁场，入射离子的速度大小应满足的条件是　　 A. B. C. D. 8. 如图所示，一足够大的正方形区域abcd内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其顶点a在直线MN上，且ab与MN的夹角为45°.一边长为L的正方形导线框从图示位置沿直线MN以速度v匀速穿过磁场区域。规定逆时针方向为感应电流的正方向，下列表示整个过程导线框中感应电流i随时间t(以为单位)变化的图像中，正确的是(　　) A. B. C. D. 二、多选题（每题4分，共20分） 9. 我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在范围内，对该无线电波的判断正确的是（　　） A. 米波的频率比厘米波频率低 B. 和机械波一样须靠介质传播 C. 同光波一样会发生反射现象 D. 不可能产生干涉和衍射现象 10. 一条形磁铁静止在倾角为θ的斜面上，若在磁铁上方中心位置固定一导体棒，在导体棒中通以方向如图所示的电流后，下列说法正确的是（　　） A. 磁铁与斜面间的压力增大 B. 磁铁与斜面间的摩擦力不变 C. 磁铁仍然保持静止状态 D. 磁铁将沿斜面做加速度逐渐减小的加速运动 11. 无线耳机的信号发射模块需通过振荡电路产生高频电磁振荡信号（用于与接收端建立通信），该电路由固定自感系数的线圈与电容器构成。某工作状态下，电容器极板的电荷量随时间的变化规律如图所示，关于该振荡电路，下列说法正确的是（　　） A. 回路的周期为 B. 在时，电路中的磁场能达到最大值 C. 电容器处于放电过程 D. 增大电容器的电容，振荡频率会增大 12. 如图所示，发电机的矩形线圈长为，宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为和，副线圈接有理想电流表和电阻。当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为。不计线圈电阻，下列说法正确的是（ ） A. 发电机输出的电压为 B. 通过变压器原线圈的电流为 C. 与的比值为 D. 当发电机线圈转速增大为原来的2倍时，电阻的功率变为原来的2倍 13. CT是医院常用的一种仪器，CT的重要部件之一就是粒子回旋加速器。回旋加速器的结构如图所示，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于回旋加速器。在CT回旋加速器的O点可以释放出初速度为零、质量为m、电荷量为q的粒子。（不考虑粒子所受重力）粒子经过加速、回旋最后从A点射出并获得最大动能Ek，两D形盒之间的距离为d，加速电压为U，则下列说法正确的是（　　） A. 粒子在加速器中运动的圈数为 B. D形盒的最大半径为 C. 粒子在加速器中加速运行的时间为 D. 回旋加速器所加交流电压的频率为 三、实验题（14题8分，15题8分，共16分） 14. 为了节能和环保，一些公共场使用光控开关控制照明系统．光控开关采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为1x）．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表 照度/1x 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 28 23 20 18 （1）根据表中数据，在图（甲）的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线____，光敏电阻RP的阻值随照度变化的特点为_____； （2）如图（乙）所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提高电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0lx时启动照明系统．（不考虑控制开关对所设计电路的影响） 提供的器材如下： A．光敏电阻RP（阻值见上表） B．直流电源E(电动势3V，内阻不计) C．定值电阻：，，（限选其中之一） D．开关S及导线若干． 在虚线框中完成电路原理图_____，所选定值电阻为___(写出对应电阻的阻值符合)． 15. 2025年12月2日，《新浪财经》报道，国产光刻机与光刻胶双突破，全球半导体规模首次突破2000亿美元。某实验小组要测量国产光刻机某元件的电阻，实验室现提供以下器材： A．电流表（量程，内阻） B．电流表（量程，内阻约为） C．滑动变阻器（，） D．电阻箱（，） E．直流电源E（电动势为，内阻不计） F．开关一只，导线若干 （1）用螺旋测微器测量该元件的边长d，螺旋测微器示数如图甲所示，则______mm； （2）某同学设计的实验电路如图乙所示，实验前应将电阻箱的阻值调节到____（选填“50”或“400”）比较合适； （3）根据图乙电路图正确连接电路，闭合开关，调节，使电流表的示数分别为时，待测电阻的表达式________（用题给的物理量符号表示）； （4）如果根据测得的电流表的数据作出图像如图丙所示，则待测电阻的阻值_____。 四、解答题（16题12分，17题12分，18题16分，共40分） 16. 如图所示，线圈的面积是，共20匝，线圈总电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度。线圈以的角速度绕转轴匀速转动，从图示位置开始计时。 （1）写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）1min时间内R上产生的热量； （3）线圈从图示位置转过过程中通过电阻R的电荷量。 17. 如图所示，正方形单匝均匀线框abcd，边长L＝0.4m，每边电阻相等，总电阻R＝0.5Ω．一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接绝缘物体P．物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上，斜面倾角θ=30º，斜面上方的细线与斜面平行．在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场，上边界Ⅰ和下边界Ⅱ都水平，两边界之间距离也是L＝0.4m．磁场方向水平，垂直纸面向里，磁感应强度大小B＝0.5T．现让正方形线框的cd边距上边界Ⅰ的正上方高度h＝0.9m的位置由静止释放，且线框在运动过程中始终与磁场垂直，cd边始终保持水平，物体P始终在斜面上运动，线框刚好能以v＝3m/s的速度进入匀强磁场并匀速通过匀强磁场区域．释放前细线绷紧，重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力． （1）线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中，c、d间的电压是多大？ （2）线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大？ （3） 在cd边刚进入磁场时，给线框施加一个竖直向下的拉力F，使线框以进入磁场前的加速度匀加速通过磁场区域，若在此过程中，力F做功W=0.32J，求正方形线框cd边产生的焦耳热是多少？ 18. 如图甲所示，足够宽的金属板M、N水平正对平行放置，金属板长，两板间距，两板之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，两板间加上如图乙所示的周期性电压，带电时M板带正电。时，一个质量、电荷量的带正电粒子，以的速度从距M板2.5cm的A处沿垂直于磁场、平行于两板的方向射入两板之间。不计粒子重力，取，计算结果均保留3位有效数字。 （1）求带电粒子在内位移大小； （2）求带电粒子在两板间运动所经历的时间； （3）若撤去两板间所加的电压并将匀强磁场方向变为水平向右（磁感应强度大小不变），在A处放一粒子源，粒子源可在平行纸面的平面内向各个方向发射速率均为的题干中的带电粒子，求带电粒子在两板间运动的最长时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025—2026学年度第二学期高二段考试题 物 理 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同，电热水壶有水烧干自动断电装置，电热水壶内实现这一功能的传感器是（　　） A. 力传感器 B. 温度传感器 C. 声传感器 D. 光传感器 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】电热水壶有水烧干自动断电装置，温度达到设定的温度后，会自动停止工作，说明其内部应用的是温度传感器，故选B。 2. 在某自感线圈中通以如图所示的电流，则前4s内和第5s内的自感电动势之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据自感电动势可知，前4s内和第5s内的自感电动势之比为 故选D。 3. 图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化。甲、乙两种电流有效值之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据有效值定义可得 可得甲的电流有效值为 而乙的电流有效值为 则甲、乙两种电流有效值之比为 故选D。 4. 如左图所示为手机无线充电装置示意图，下方固定的送电线圈记为N，上方与手机电路相连的受电线圈记为M（如右图所示）。在充电过程中，送电线圈N中接入交变电流后，即可为手机充电。下列说法正确的是（　　） A. 若N中电流增大，M中感应电流产生的磁场方向与N产生的磁场方向相同 B. M中感应电流的方向始终与N中电流方向相反 C. M因电磁阻尼作用会有发热现象，导致能量损耗 D. M中因磁通量变化从而产生感应电流，手机充电成功 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据楞次定律，当送电线圈N中电流增大，其产生的磁场增强，穿过受电线圈M的磁通量增加，受电线圈M中感应电流产生的磁场应阻碍原磁通量的增加，所以感应电流产生的磁场方向与送电线圈N产生的磁场方向相反，选项A错误。 B．这里受电线圈M产生感应电流本质是互感现象，感应电流方向总是阻碍原磁场的变化（增反减同），如当N中电流减小时，M感应电流方向实际与N原电流方向相同，选项B错误。C。电磁阻尼是指当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动。这里受电线圈M发热是因为电流的热效应，即Q = I2Rt，并非电磁阻尼导致，选项C错误。 D．电磁感应定律表明，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，若回路闭合则产生感应电流。送电线圈N接入交变电流，其产生的磁场是变化的，穿过受电线圈M的磁通量变化，从而产生感应电流为手机充电，选项D正确。 故选D。 5. 为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡、，电路中分别接了理想交流电压表、和理想交流电流表、，导线电阻不计，如图所示。现将开关S断开，发现（　　） A. 的示数不变，的示数减小 B. 的示数减小，的示数减小 C. 的示数减小，的示数减小 D. 的示数增大，的示数增大 【答案】B 【解析】 【详解】当开关S断开后，原线圈输入电压不变，即电压表示数不变，根据变压器原副线圈电压表等于匝数比可得 可知副线圈输出电压不变，即电压表示数不变，开关S断开后，副线圈负载的总电阻增大，根据欧姆定律可得 可知副线圈电流减小，即电流表示数减小，根据 可知原线圈电流减小，即电流表示数减小。 故选B。 6. 如图所示，将一根同种材料、粗细均匀的导体围成半径为的闭合线圈，固定在垂直线圈平面向里、磁感应强度为的匀强磁场中（未画出）。、两点将线圈分为上、下两部分，且、两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为。现有大小为的恒定电流自点流入、点流出，下列说法正确的是（　　） A. 整个线圈所受安培力为零 B. 整个线圈所受安培力为，方向向上 C. 整个线圈所受安培力为，方向向上 D. 整个线圈所受安培力为，方向向下 【答案】C 【解析】 【详解】线圈上下两部分对应的有效长度均为，所受安培力分别为， 方向均向上，并联电路中电流的关系为 故，方向向上。 故选C。 7. 长为L，间距也为L的两平行金属板M、N间有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m，电量为q的正离子从平行板左端中点以平行于金属板方向射入磁场，欲使离子不能离开磁场，入射离子的速度大小应满足的条件是　　 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则根据，得：； 若粒子刚好从左侧射出，如图： 则：，所以：； 若粒子刚好从右侧射出，如上图，有：，解得：，得：，欲使离子不离开磁场，则，故A正确，BCD错误． 8. 如图所示，一足够大的正方形区域abcd内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其顶点a在直线MN上，且ab与MN的夹角为45°.一边长为L的正方形导线框从图示位置沿直线MN以速度v匀速穿过磁场区域。规定逆时针方向为感应电流的正方向，下列表示整个过程导线框中感应电流i随时间t(以为单位)变化的图像中，正确的是(　　) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据右手定则，可知线框进入磁场时产生的感应电流为逆时针方向，离开磁场时产生的感应电流为顺时针方向，故AB错误； CD．当线框运动时间为时感应电流为零，故C正确，D错误。 故选C。 二、多选题（每题4分，共20分） 9. 我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在范围内，对该无线电波的判断正确的是（　　） A. 米波的频率比厘米波频率低 B. 和机械波一样须靠介质传播 C. 同光波一样会发生反射现象 D. 不可能产生干涉和衍射现象 【答案】AC 【解析】 【详解】略 10. 一条形磁铁静止在倾角为θ的斜面上，若在磁铁上方中心位置固定一导体棒，在导体棒中通以方向如图所示的电流后，下列说法正确的是（　　） A. 磁铁与斜面间的压力增大 B. 磁铁与斜面间的摩擦力不变 C. 磁铁仍然保持静止状态 D. 磁铁将沿斜面做加速度逐渐减小的加速运动 【答案】ABC 【解析】 【详解】条形磁铁在导体棒所在位置产生的磁场方向平行于斜面向下，由左手定则知导线所受安培力垂直斜面向上，根据牛顿第三定律则条形磁铁所受安培力垂直斜面向下，对磁铁，根据平衡条件得， 可知导体棒中通电后，斜面对磁铁的支持力增大，摩擦力不变。则磁铁与斜面间压力增大，最大静摩擦力增大，磁铁仍保持静止状态，故选ABC。 11. 无线耳机的信号发射模块需通过振荡电路产生高频电磁振荡信号（用于与接收端建立通信），该电路由固定自感系数的线圈与电容器构成。某工作状态下，电容器极板的电荷量随时间的变化规律如图所示，关于该振荡电路，下列说法正确的是（　　） A. 回路的周期为 B. 在时，电路中的磁场能达到最大值 C. 电容器处于放电过程 D. 增大电容器的电容，振荡频率会增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据图像可知，回路的周期为，故A错误； B．回路中当电容器放电完毕时电路磁场能最大，由图像可知时电荷为零，电容器放电完毕，因此此时磁场能最大，故正确； C．电容器电荷量减小，处于放电过程，故C正确； D．根据 可知，增大电容器的电容，周期会增大，则其频率会减小，故D错误。 故选BC。 12. 如图所示，发电机的矩形线圈长为，宽为，匝数为，放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为和，副线圈接有理想电流表和电阻。当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为。不计线圈电阻，下列说法正确的是（ ） A. 发电机输出的电压为 B. 通过变压器原线圈的电流为 C. 与的比值为 D. 当发电机线圈转速增大为原来的2倍时，电阻的功率变为原来的2倍 【答案】BC 【解析】 【详解】A．变压器副线圈的电压 设发电机输出的电压，则 得 故A错误； B．设通过变压器原线圈的电流为，则 得 故B正确； C．发电机产生感应电动势的峰值 有效值 故，故C正确； D．当发电机线圈转速增大为原来的2倍时，发电机的线圈角速度变为原来的2倍，发电机产生的感应电动势的峰值变为原来的2倍，原线圈的有效值变为原来的2倍，由变压器原副线圈电压之比等于匝数之比，故副线圈电压变为原来的2倍，由得电阻的功率变为原来的4倍，故D错误。 故选BC。 13. CT是医院常用的一种仪器，CT的重要部件之一就是粒子回旋加速器。回旋加速器的结构如图所示，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于回旋加速器。在CT回旋加速器的O点可以释放出初速度为零、质量为m、电荷量为q的粒子。（不考虑粒子所受重力）粒子经过加速、回旋最后从A点射出并获得最大动能Ek，两D形盒之间的距离为d，加速电压为U，则下列说法正确的是（　　） A. 粒子在加速器中运动的圈数为 B. D形盒的最大半径为 C. 粒子在加速器中加速运行的时间为 D. 回旋加速器所加交流电压的频率为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．设粒子在磁场中转动的圈数为n、最大速度为v。因每加速一次粒子获得的能量为qU，每圈有两次加速，则 Ek＝2nqU 得 故选项A正确； B．由Ek＝和qvB＝得 故B错误； C．一周内粒子加速两次，加速度大小为 由匀变速直线运动规律v＝at，Ek＝，解得 故选项C正确； D．由粒子在磁场中运动的周期为，频率知，回旋加速器所加交流电压的频率为，故选项D正确； 故选ACD。 三、实验题（14题8分，15题8分，共16分） 14. 为了节能和环保，一些公共场使用光控开关控制照明系统．光控开关采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为1x）．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表 照度/1x 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 28 23 20 18 （1）根据表中数据，在图（甲）的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线____，光敏电阻RP的阻值随照度变化的特点为_____； （2）如图（乙）所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提高电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0lx时启动照明系统．（不考虑控制开关对所设计电路的影响） 提供的器材如下： A．光敏电阻RP（阻值见上表） B．直流电源E(电动势3V，内阻不计) C．定值电阻：，，（限选其中之一） D．开关S及导线若干． 在虚线框中完成电路原理图_____，所选定值电阻为___(写出对应电阻的阻值符合)． 【答案】 ①. ②. 阻值随照度变化的特点： 阻值随光照强度的增大非线性减小 ③. ④. 所选定值电阻为 R1 【解析】 【详解】（1）[1]通过描点连线，如图所示 由图可知，可知阻值随光照强度的增大非线性减小 （1）[2]根据题目所给条件,设计电路中，如图所示 （2）[3] （2）[4]光敏电阻与R1为串联关系，由于电源电动势为3V，当光敏电阻两端电压为Up=2V时，串联电阻电压为U1=1V，当照度为1.0x时，光敏电阻为Rp=20kΩ。根据串联电路分压规律： 解得 R1=10kΩ 故选R1 【点评】本题难度较小，应重点观察光敏电阻的阻值随着照度的变化关系，设计电路时，只需考虑电压或电流关系，控制电路不用考虑 15. 2025年12月2日，《新浪财经》报道，国产光刻机与光刻胶双突破，全球半导体规模首次突破2000亿美元。某实验小组要测量国产光刻机某元件的电阻，实验室现提供以下器材： A．电流表（量程，内阻） B．电流表（量程，内阻约为） C．滑动变阻器（，） D．电阻箱（，） E．直流电源E（电动势为，内阻不计） F．开关一只，导线若干 （1）用螺旋测微器测量该元件的边长d，螺旋测微器示数如图甲所示，则______mm； （2）某同学设计的实验电路如图乙所示，实验前应将电阻箱的阻值调节到____（选填“50”或“400”）比较合适； （3）根据图乙电路图正确连接电路，闭合开关，调节，使电流表的示数分别为时，待测电阻的表达式________（用题给的物理量符号表示）； （4）如果根据测得的电流表的数据作出图像如图丙所示，则待测电阻的阻值_____。 【答案】（1）3.665##3.664##3.666 （2）50 （3） （4）150 【解析】 【小问1详解】 螺旋测微器的精确值为，由图甲可知 【小问2详解】 图乙中电流表与串联，相当于改装成大量程的电压表； 若，则改装后的电压表量程为 若，则改装后的电压表量程为 由于直流电源电动势为，所以应将电阻箱的阻值调节到比较合适。 【小问3详解】 由图乙电路图，根据欧姆定律可得待测电阻的表达式 【小问4详解】 根据 整理可得 可知图像的斜率为 代入，，解得待测电阻的阻值 四、解答题（16题12分，17题12分，18题16分，共40分） 16. 如图所示，线圈的面积是，共20匝，线圈总电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度。线圈以的角速度绕转轴匀速转动，从图示位置开始计时。 （1）写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）1min时间内R上产生的热量； （3）线圈从图示位置转过过程中通过电阻R的电荷量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 电动势最大值 解得 故表达式为 【小问2详解】 电流的有效值为 则1min的时间内电路中产生的热量为 解得 【小问3详解】 由法拉第电磁感应定律可知 则， 解得 17. 如图所示，正方形单匝均匀线框abcd，边长L＝0.4m，每边电阻相等，总电阻R＝0.5Ω．一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接绝缘物体P．物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上，斜面倾角θ=30º，斜面上方的细线与斜面平行．在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场，上边界Ⅰ和下边界Ⅱ都水平，两边界之间距离也是L＝0.4m．磁场方向水平，垂直纸面向里，磁感应强度大小B＝0.5T．现让正方形线框的cd边距上边界Ⅰ的正上方高度h＝0.9m的位置由静止释放，且线框在运动过程中始终与磁场垂直，cd边始终保持水平，物体P始终在斜面上运动，线框刚好能以v＝3m/s的速度进入匀强磁场并匀速通过匀强磁场区域．释放前细线绷紧，重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力． （1）线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中，c、d间的电压是多大？ （2）线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大？ （3） 在cd边刚进入磁场时，给线框施加一个竖直向下的拉力F，使线框以进入磁场前的加速度匀加速通过磁场区域，若在此过程中，力F做功W=0.32J，求正方形线框cd边产生的焦耳热是多少？ 【答案】（1）0.45V（2）m1＝0.032kg，m2＝0.016kg（3）Qcd＝0.08J 【解析】 【详解】（1）正方形线框匀速通过匀强磁场区域的过程中，设cd边上的感应电动势为E，线框中的电流强度为I，c、d间的电压为，则 由欧姆定律得 解得 ； （2）正方形线框匀速通过磁场区域的过程中，设受到的安培力为F，细线上的张力为T，则 正方形线框在进入磁场之前的运动过程中，根据能量守恒，则 解得 （3）因为线框在磁场中运动的加速度与进入前的加速度相同（只受重力），所以在通过磁场区域的过程中，线框和物体P的总机械能保持不变，故力F做功W等于整个线框中产生的焦耳热Q，即 ； 设线框cd边产生的焦耳热为Qcd，根据Q=I2Rt得 解得 【点睛】线框进入磁场切割磁感线运动由可求得电动势，由闭合电路可求得进入磁场和出磁场时c、d间的电压Ucd，由平衡条件可求得线框的质量m1和物体P的质量m2，因为线框在磁场中运动的加速度与进入前的加速度相同，所以在通过磁场区域的过程中，线框和物体P的总机械能保持不变，故力F做功W等于整个线框中产生的焦耳热Q，在由闭合电路可求得进入磁场和出磁场时cd产生的热量． 18. 如图甲所示，足够宽的金属板M、N水平正对平行放置，金属板长，两板间距，两板之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，两板间加上如图乙所示的周期性电压，带电时M板带正电。时，一个质量、电荷量的带正电粒子，以的速度从距M板2.5cm的A处沿垂直于磁场、平行于两板的方向射入两板之间。不计粒子重力，取，计算结果均保留3位有效数字。 （1）求带电粒子在内位移大小； （2）求带电粒子在两板间运动所经历的时间； （3）若撤去两板间所加的电压并将匀强磁场方向变为水平向右（磁感应强度大小不变），在A处放一粒子源，粒子源可在平行纸面的平面内向各个方向发射速率均为的题干中的带电粒子，求带电粒子在两板间运动的最长时间。 【答案】（1）6.28cm## （2） （3） 【解析】 【详解】（1）粒子进入电磁场区域后所受电场力 所受洛伦兹力 因为 所以粒子在内做匀速直线运动，其位移 代入数据解得 （2）经分析，粒子在有电场时做匀速直线运动，在无电场时做逆时针方向的匀速圆周运动，设圆周运动半径为，周期为，则 解得， 分析粒子运动过程可知，粒子在内位移 因为此时粒子距板右端 所以粒子从开始到即将从金属板右端离开的运动轨迹，如下图所示 设后，粒子再经离开磁场，内轨迹圆弧对应的圆心角为，则 解得 所以 所以粒子从射入到射出金属板所用时间 （3）经分析，初速度方向与磁场方向夹角为的粒子做等距螺旋运动。在不碰到金属板的粒子中，角越大，粒子在两板间运动的时间越长 设等距螺旋线截面圆的半径为，则能从金属板右端离开的粒子半径满足 设截面圆半径最大的粒子的初速度与磁场方向夹角为，将粒子初速度沿磁场和垂直磁场两个方向分解，有 即 解得 所以 所以粒子在两板间运动的最长时间 代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $