内容正文:
2025—2026学年第二学期期中考试
高二物理
注意事项:1.答题前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔将试卷类型(A)填涂在答题卡相应位置上,并在答题卡相应位置上填涂考生号。
2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡对应题目选项的答案信息点涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新答案;不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 5G网比4G网传输数据快,是因为5G的电磁波在真空中传播速度更快
B. 红外体温计可发射红外线,进而根据人体反射的红外线来测量人的体温
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在,并通过实验捕捉到了电磁波
D. 蓝牙通讯采用的电磁波和太阳光一样,传播时都可能发生折射、衍射、干涉等现象
【答案】D
【解析】
【详解】A.电磁波在真空中传播速度都相同,选项A错误;
B.红外体温计可接收红外线,进而根据人体发出的红外线来测量人的体温,选项B错误;
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验捕捉到了电磁波,选项C错误;
D.蓝牙通讯采用的电磁波和太阳光一样,传播时都可能发生折射、衍射、干涉等现象,选项D正确。
故选D。
2. 无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。图示为某时刻电路的工作状态,则下列说法正确的是( )
A. 该时刻,电路中的电流正在减小
B. 该时刻,电容器的电场能正在减小
C. 其他条件不变,仅在线圈中插入铁芯,则振荡周期减小
D. 其他条件不变,仅增大电容器的电容,则振荡周期减小
【答案】B
【解析】
【详解】B.由图知,电容器上极板带正电,下极板带负电,电流方向沿回路由上极板流出,再回到下极板,这表明此时电容器正在放电。所以电容器所带电荷量正在减小,电容器的电场能也正在减小,而线圈中的磁场能正在增大,故B正确。
A.在电容器放电过程中,回路电流由零逐渐增大到最大值,所以该时刻电流不是正在减小,故A错误。
C.振荡电路的周期为,仅在线圈中插入铁芯时,线圈电感增大,所以周期增大,不是减小,故C错误。
D.仅增大电容器的电容时,周期也增大,不是减小,故 D 错误。
故选B。
3. 如图所示,空间中存在着方向竖直向上大小为E的匀强电场与方向垂直于纸面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场叠加的区域。一质量为m、电荷量为q的带电粒子以某一速度射入该区域。已知粒子在该区域恰做直线运动。不计粒子重力,则该粒子( )
A. 可能做匀加速直线运动 B. 入射速度的大小一定为
C. 入射速度的方向水平向右 D. 该粒子一定带正电
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题知,粒子做直线运动,且电场力是恒力,若粒子做加速直线运动,则洛伦兹力会随速度变化而变化,合力方向就会改变,则粒子就不能做直线运动,所以粒子只能做匀速直线运动,故A错误;
BCD.若粒子带正电,电场力方向竖直向上,则洛伦兹力方向竖直向下,根据左手定则,可知粒子入射速度方向水平向左;若粒子带负电,电场力方向竖直向下,洛伦兹力方向竖直向上,根据左手定则,可知粒子入射速度方向也是水平向左,故不管粒子是带正电,还是带负电,其入射速度的方向水平向左,且电场力与洛伦兹力平衡,则有
解得,可知入射速度的大小与粒子的电性无关,则无法判断粒子的电性,故B正确 ,CD错误。
故选B。
4. 如图所示为一时间久远的山洞隧道,隧道内的墙体深处存在大量磁性矿石,为探究山洞隧道内的磁场方向,正对山洞内部发射一带负电的探测小球,若小球向上偏转,则山洞内的磁场方向为( )
A. 向左 B. 向右 C. 向上 D. 向里
【答案】B
【解析】
【详解】小球带负电,由左手定则可知,小球受到的洛伦兹力向上,故磁场方向向右。
故选B。
5. 如图所示为远距离输电的简易图,M和N为理想升压变压器和理想降压变压器,已知变压器M的原、副线圈匝数比为,变压器N的原、副线圈匝数比为,变压器M原、副线圈两端的电压分别为,,变压器N原、副线圈两端的电压分别为、,发电厂输出电压恒定,输电线的总电阻为r。则下列说法正确的是( )
A. 的频率大于的频率
B. 用户增多,、均不变
C. 通过变压器M原线圈的电流等于通过变压器N副线圈的电流
D. 用户增多,输电线上损耗的电功率不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.变压器不改变交变电流的频率,故U1的频率等于U4的频率,故A错误;
B.发电厂输出电压恒定,即不变,又因为变压器M的原、副线圈匝数比不变,所以不变;用户增多,则用户回路电流变大,则输送电流变大,损失电压变大,降压变压器输入电压变小,降压变压器的输出电压变小,故B错误;
C.根据变压器原副线圈电流和匝数关系
可解得
故C正确;
D.由B分析可知,用户增多,输送电流变大,根据
可知,输电线上损耗的电功率变大,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,一质量为m、带电量为+q的粒子从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好能垂直于y轴射出,已知OP=a,v与x轴夹角θ=60°,不计粒子重力,则粒子在第一象限运动的时间为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由左手定则结合题意画出带电粒子在第一象限运动轨迹,其对应圆心角为
易知轨道半径为
则粒子在第一象限运动的时间为
故选C。
7. 如图所示,一正五边形金属线框,边长为L,线框平面处在磁感应强度为B、垂直于纸面向外的匀强磁场中。线框粗细均匀,每边电阻均为R,将a、b两点接在电压为U的恒压电源上,则五边形金属线框受到的安培力大小为( )
A. 0 B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】ab边的电流为
所受的安培力
根据左手定则,可知ab边所受的安培力向下
bcdea边的电流
所受的安培力为
根据左手定则,可知ab边所受的安培力向下
故五边形金属线框受到的安培力大小为
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 某风力发电机的原理如图所示,在图示位置时线圈ABCD所在平面与磁感线平行,线圈所处空间可视为匀强磁场,AB、CD边通过滑环分别与电刷E、F相连。则线圈ABCD转至图示位置时( )
A. 穿过线圈的磁通量最小
B. 穿过线圈的磁通量的变化率最大
C. 流过电阻R的电流方向为右→左
D. AB边受到的安培力方向垂直线圈平面向下
【答案】AB
【解析】
【详解】A.此时穿过线圈的磁通量为零,而磁通量的变化率最大,故AB均正确;
C.此时,电流方向为DCBAEFD,则流过电阻R的电流方向为左→右,故C错误;
D.由左手定则,AB边受到的安培力方向垂直线圈平面向上,故D错误。
故选AB。
9. 如图所示,通电导体棒分别置于粗糙斜面上,导体棒的电流方向和匀强磁场的方向如四幅图所示,导体棒均保持静止。则导体棒与斜面间的摩擦力可能为零的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】A.导体棒受重力、水平向左的安培力、支持力,若导体棒保持静止,一定受摩擦力,故A错误;
B.导体棒受重力、沿斜面向上的安培力、支持力,若导体棒保持静止,导体棒与斜面间的摩擦力可能为零,故B正确;
C.导体棒受重力、竖直向上的安培力,若导体棒保持静止,导体棒与斜面间的支持力、摩擦力可能为零,故C正确;
D.导体棒受重力、竖直向下的安培力、支持力,若导体棒保持静止,一定受摩擦力,故D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示,一单匝带缺口(缺口很小)的刚性金属圆环固定在水平面内,圆环阻值,缺口两端引出两根导线,与阻值的定值电阻构成闭合回路,圆环内的磁通量变化如图乙所示,规定磁通量方向向里为正,不计导线的电阻,下列说法正确的是( )
A. 0~1s内圆环中的感应电流方向沿顺时针方向
B. 0~1s和1~2s内感应电流方向相同
C. 2~4s内,电阻R两端电压
D. 0~1s内圆环有扩张趋势,且感应电流大小为0.2A
【答案】AB
【解析】
【详解】A.0~1s内,磁通量减小,由楞次定律可知,感应磁场与原磁场方向相同,根据右手螺旋定则可知,感应电流方向为顺时针,故A正确;
B.1~2s内,磁通量反向增加,根据楞次定律可知,感应磁场与原磁场方向相反,根据右手螺旋定则可知,感应电流方向为顺时针,与0~1s内电流方向相同,故B正确;
C.2~4s内,由法拉第电磁感应定律可得
由闭合电路欧姆定律可得
由楞次定律“增反减同”和右手螺旋定则可知,电流为逆时针方向。所以电阻R两端电压,故C错误;
D.根据楞次定律“增缩减扩”可知,0~1s内圆环有扩张趋势。由法拉第电磁感应定律可得
由闭合电路欧姆定律可得,故D错误。
故选AB。
三、非选择题:共54分,考生根据要求作答。
11. 某小组用图甲所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。该小组同学记录了磁极运动的四种情况(如图乙中A、B、C、D)下灵敏电流计指针的偏转方向,并列表(见附表)对相关情况进行推理和分析。
附表
图号
电流计指针偏转
感应电流的方向(俯视)
感应电流的磁场方向
磁体磁场方向以及运动引起的磁通量的变化
A
右
逆时针
向上
向下、增大
B
左
顺时针
向下
②
C
左
顺时针
向下
向下、减小
D
右
逆时针
①
向上、减小
请完成下列任务:
(1)请补全表格内容。①______②______。
(2)综合分析表格得出结论:当穿过线圈的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内的磁场方向______;当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内的磁场方向______。
【答案】(1) ①. 向上 ②. 向上、增大
(2) ①. 相反 ②. 相同
【解析】
【小问1详解】
[1] 因为从上往下看感应电流逆时针环绕,由右手螺旋定则知感应电流的磁场方向向上
[2] 条形磁铁内部的磁场方向是从S极指向N极,故条形磁铁磁场方向向上,条形磁铁插入线圈时,引起穿过线圈的磁通量增加
【小问2详解】
[1] 综合分析表格得出结论:当穿过线圈的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内的磁场方向相反
[2] 当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内的磁场方向相同
12. 实验小组在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图甲所示,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)除图甲中的器材和多用电表外,下列器材中还需要的是( )
A. 干电池 B. 磁铁
C. 低压交流电源 D. 直流电压表
(2)小明同学将变压器按照要求组装好后,原线圈接“0”“4”接线柱,副线圈接“0”“14”接线柱。原线圈两端的交流电压表量程为10V,示数如图乙所示,其读数值为______V,此时副线圈实际输出的电压为______。(填写正确选项)
A.5.19V B.14.6V C.15.5V D.19V
(3)小李同学将原线圈接在交流电源上,将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上,观察到副线圈电压随时间变化的图像如图丙所示,在时间内该同学先断开开关,其后仅进行的一项操作可能是( )
A. 拧紧了松动的铁芯 B. 增加了交流电源的频率
C. 减少了副线圈的匝数 D. 减少了原线圈的匝数
【答案】(1)C (2) ①. 4.4 ②. B (3)AD
【解析】
【小问1详解】
探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验需要交流电,不需要干电池和条形磁铁,需要低压交流电源和交流电压表。
故选C。
【小问2详解】
[1]由于电压表量程为10V,每一小格为0.2V,所以图示读数为4.4V
[2]根据原副线圈两端电压与匝数的关系
可得
由于实际变压器存在能量损失,副线圈两端的电压略小于15.4V。
故选B。
【小问3详解】
由图可知,最大值增大,则有效值增大,根据原副线圈两端电压与匝数的关系可知,可能原线圈的匝数减少,可能副线圈匝数增大,也可能拧紧了松动的铁芯,使漏磁减小,副线圈磁通量的变化率增大,从而增大电压,由于交流电周期不变,则交流电的频率不变。
故选AD。
13. 如图所示,金属棒MN的长度L=0.2m,两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B=0.5T。金属棒中通以沿棒方向,大小I=1A的电流。平衡时两悬线向右偏离竖直方向的夹角均为θ=45°,重力加速度g取10m/s2。
(1)求金属棒的质量m;
(2)如果将匀强磁场的方向变为沿绳向上,要使金属棒依然在原位置处于平衡状态,求匀强磁场磁感应强度的大小。
【答案】(1)0.01kg
(2)
【解析】
【小问1详解】
对金属棒受力分析,如图
受到的安培力
又
可得
【小问2详解】
如果将匀强磁场的方向变为沿绳向上,对金属棒受力分析,安培力与绳子拉力垂直。设磁感应强度大小为,有
可得
14. 某肿瘤治疗新技术是通过电子撞击目标靶,使目标靶放出X射线,对肿瘤进行准确定位,再进行治疗,其原理如图所示。竖直平面的圆形区域内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。水平放置的目标靶长为,靶左端M与磁场圆心O间的水平距离为,竖直距离为3L,从电子枪逸出的电子(质量为m,电荷量为e,初速度可以忽略不计)经加速电场加速后,从磁场边界上的P点沿PO方向(PO与水平方向的夹角为)射入半径的匀强磁场,电子离开磁场的瞬间,其瞬时速度的反向延长线指向圆心。已知,不计电子重力。若调节加速电场的加速电压使电子恰好击中靶右端N点。求:
(1)电子击中靶右端N点时电子的速度大小;
(2)电子击中靶右端N点时从P点运动到N点所用的时间是多少。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
电子击中靶右端N点时,作出示意图如图所示
电子离开磁场时速度沿ON方向,设ON与水平方向的夹角为,则有
解得
根据几何关系可知,电子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角为
根据几何知识可知轨道半径为
电子在磁场中运动时,由洛伦兹力提供向心力,则有
解得
【小问2详解】
电子在磁场中运动的周期
电子在磁场中运动的时间
电子射出磁场后,继续运动了
所用时间
故电子从P点运动到N点所用的时间
15. 如图所示,间距均为的光滑平行倾斜导轨与足够长光滑平行水平导轨在、处平滑连接,虚线右侧存在方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场。a、b是两根完全相同粗细均匀的金属棒,每根棒的质量为,电阻为,刚开始a棒垂直固定在倾斜轨道上距水平面高处;b棒与水平导轨垂直并处于静止状态,距离的距离。现让a棒由静止释放,运动过程中与b棒始终没有接触且始终垂直于导轨;不计导轨电阻,重力加速度为,求:
(1)a棒刚进入磁场时b棒上的电流大小;
(2)稳定时b棒上产生的焦耳热;
(3)稳定时a、b两棒间的间距。
【答案】(1)0.5A
(2)0.1J (3)2m
【解析】
【小问1详解】
a棒下滑过程,设a棒刚进入水平磁场的速度为,根据动能定理有
解得
a棒刚进入磁场时产生的感应电动势
此时b棒上的感应电流
【小问2详解】
系统稳定时ab棒共速,设共同速度为,根据动量守恒有
解得
根据能量守恒定律有
得
由于电阻相等,则
解得
【小问3详解】
设a棒在水平轨道上运动至ab棒共速过程经历时间为,对棒进行分析,根据动量定理有
根据电流的定义式有
解得
上述过程电动势的平均值
根据闭合电路欧姆定律有
得
结合上述解得
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2025—2026学年第二学期期中考试
高二物理
注意事项:1.答题前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔将试卷类型(A)填涂在答题卡相应位置上,并在答题卡相应位置上填涂考生号。
2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡对应题目选项的答案信息点涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新答案;不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 5G网比4G网传输数据快,是因为5G的电磁波在真空中传播速度更快
B. 红外体温计可发射红外线,进而根据人体反射的红外线来测量人的体温
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在,并通过实验捕捉到了电磁波
D. 蓝牙通讯采用的电磁波和太阳光一样,传播时都可能发生折射、衍射、干涉等现象
2. 无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。图示为某时刻电路的工作状态,则下列说法正确的是( )
A. 该时刻,电路中的电流正在减小
B. 该时刻,电容器的电场能正在减小
C. 其他条件不变,仅在线圈中插入铁芯,则振荡周期减小
D. 其他条件不变,仅增大电容器的电容,则振荡周期减小
3. 如图所示,空间中存在着方向竖直向上大小为E的匀强电场与方向垂直于纸面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场叠加的区域。一质量为m、电荷量为q的带电粒子以某一速度射入该区域。已知粒子在该区域恰做直线运动。不计粒子重力,则该粒子( )
A. 可能做匀加速直线运动 B. 入射速度的大小一定为
C. 入射速度的方向水平向右 D. 该粒子一定带正电
4. 如图所示为一时间久远的山洞隧道,隧道内的墙体深处存在大量磁性矿石,为探究山洞隧道内的磁场方向,正对山洞内部发射一带负电的探测小球,若小球向上偏转,则山洞内的磁场方向为( )
A. 向左 B. 向右 C. 向上 D. 向里
5. 如图所示为远距离输电的简易图,M和N为理想升压变压器和理想降压变压器,已知变压器M的原、副线圈匝数比为,变压器N的原、副线圈匝数比为,变压器M原、副线圈两端的电压分别为,,变压器N原、副线圈两端的电压分别为、,发电厂输出电压恒定,输电线的总电阻为r。则下列说法正确的是( )
A. 的频率大于的频率
B. 用户增多,、均不变
C. 通过变压器M原线圈的电流等于通过变压器N副线圈的电流
D. 用户增多,输电线上损耗的电功率不变
6. 如图所示,一质量为m、带电量为+q的粒子从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好能垂直于y轴射出,已知OP=a,v与x轴夹角θ=60°,不计粒子重力,则粒子在第一象限运动的时间为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,一正五边形金属线框,边长为L,线框平面处在磁感应强度为B、垂直于纸面向外的匀强磁场中。线框粗细均匀,每边电阻均为R,将a、b两点接在电压为U的恒压电源上,则五边形金属线框受到的安培力大小为( )
A. 0 B. C. D.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 某风力发电机的原理如图所示,在图示位置时线圈ABCD所在平面与磁感线平行,线圈所处空间可视为匀强磁场,AB、CD边通过滑环分别与电刷E、F相连。则线圈ABCD转至图示位置时( )
A. 穿过线圈的磁通量最小
B. 穿过线圈的磁通量的变化率最大
C. 流过电阻R的电流方向为右→左
D. AB边受到的安培力方向垂直线圈平面向下
9. 如图所示,通电导体棒分别置于粗糙斜面上,导体棒的电流方向和匀强磁场的方向如四幅图所示,导体棒均保持静止。则导体棒与斜面间的摩擦力可能为零的是( )
A. B.
C. D.
10. 如图甲所示,一单匝带缺口(缺口很小)的刚性金属圆环固定在水平面内,圆环阻值,缺口两端引出两根导线,与阻值的定值电阻构成闭合回路,圆环内的磁通量变化如图乙所示,规定磁通量方向向里为正,不计导线的电阻,下列说法正确的是( )
A. 0~1s内圆环中的感应电流方向沿顺时针方向
B. 0~1s和1~2s内感应电流方向相同
C. 2~4s内,电阻R两端电压
D. 0~1s内圆环有扩张趋势,且感应电流大小为0.2A
三、非选择题:共54分,考生根据要求作答。
11. 某小组用图甲所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。该小组同学记录了磁极运动的四种情况(如图乙中A、B、C、D)下灵敏电流计指针的偏转方向,并列表(见附表)对相关情况进行推理和分析。
附表
图号
电流计指针偏转
感应电流的方向(俯视)
感应电流的磁场方向
磁体磁场方向以及运动引起的磁通量的变化
A
右
逆时针
向上
向下、增大
B
左
顺时针
向下
②
C
左
顺时针
向下
向下、减小
D
右
逆时针
①
向上、减小
请完成下列任务:
(1)请补全表格内容。①______②______。
(2)综合分析表格得出结论:当穿过线圈的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内的磁场方向______;当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内的磁场方向______。
12. 实验小组在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图甲所示,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)除图甲中的器材和多用电表外,下列器材中还需要的是( )
A. 干电池 B. 磁铁
C. 低压交流电源 D. 直流电压表
(2)小明同学将变压器按照要求组装好后,原线圈接“0”“4”接线柱,副线圈接“0”“14”接线柱。原线圈两端的交流电压表量程为10V,示数如图乙所示,其读数值为______V,此时副线圈实际输出的电压为______。(填写正确选项)
A.5.19V B.14.6V C.15.5V D.19V
(3)小李同学将原线圈接在交流电源上,将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上,观察到副线圈电压随时间变化的图像如图丙所示,在时间内该同学先断开开关,其后仅进行的一项操作可能是( )
A. 拧紧了松动的铁芯 B. 增加了交流电源的频率
C. 减少了副线圈的匝数 D. 减少了原线圈的匝数
13. 如图所示,金属棒MN的长度L=0.2m,两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B=0.5T。金属棒中通以沿棒方向,大小I=1A的电流。平衡时两悬线向右偏离竖直方向的夹角均为θ=45°,重力加速度g取10m/s2。
(1)求金属棒的质量m;
(2)如果将匀强磁场的方向变为沿绳向上,要使金属棒依然在原位置处于平衡状态,求匀强磁场磁感应强度的大小。
14. 某肿瘤治疗新技术是通过电子撞击目标靶,使目标靶放出X射线,对肿瘤进行准确定位,再进行治疗,其原理如图所示。竖直平面的圆形区域内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。水平放置的目标靶长为,靶左端M与磁场圆心O间的水平距离为,竖直距离为3L,从电子枪逸出的电子(质量为m,电荷量为e,初速度可以忽略不计)经加速电场加速后,从磁场边界上的P点沿PO方向(PO与水平方向的夹角为)射入半径的匀强磁场,电子离开磁场的瞬间,其瞬时速度的反向延长线指向圆心。已知,不计电子重力。若调节加速电场的加速电压使电子恰好击中靶右端N点。求:
(1)电子击中靶右端N点时电子的速度大小;
(2)电子击中靶右端N点时从P点运动到N点所用的时间是多少。
15. 如图所示,间距均为的光滑平行倾斜导轨与足够长光滑平行水平导轨在、处平滑连接,虚线右侧存在方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场。a、b是两根完全相同粗细均匀的金属棒,每根棒的质量为,电阻为,刚开始a棒垂直固定在倾斜轨道上距水平面高处;b棒与水平导轨垂直并处于静止状态,距离的距离。现让a棒由静止释放,运动过程中与b棒始终没有接触且始终垂直于导轨;不计导轨电阻,重力加速度为,求:
(1)a棒刚进入磁场时b棒上的电流大小;
(2)稳定时b棒上产生的焦耳热;
(3)稳定时a、b两棒间的间距。
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