精品解析:江苏淮安市淮阴师范学院附属中学等校2025-2026学年高二下学期4月学情调研物理试卷
2026-06-03
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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) | 江苏省 |
| 地区(市) | 淮安市 |
| 地区(区县) | 清江浦区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.38 MB |
| 发布时间 | 2026-06-03 |
| 更新时间 | 2026-06-03 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-03 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58197031.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
高二年级2025—2026学年度第二学期四月学情调研
物理试卷
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 临床上利用射线杀灭病变细胞以治疗癌症,这主要是利用了射线( )
A. 电离能力强 B. 相干性能好 C. 穿透能力强 D. 衍射能力强
2. 下列元件中,能将力学量转换为电阻的传感器是( )
A. 霍尔元件 B. 电阻应变片 C. 电容式话筒 D. 干簧管
3. 如图所示电路中,电源内阻不计,线圈L的直流电阻与灯泡A电阻相等。则( )
A. S闭合后,灯泡逐渐变亮
B. S断开瞬间,灯泡立即熄灭
C. S断开瞬间,灯泡先闪一下,然后逐渐熄灭
D. S断开瞬间,流经灯泡的电流方向与其原电流的相反
4. 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一个水平放置的金属棒ab以某一水平速度抛出,金属棒在运动过程中始终保持水平。金属棒运动过程中( )
A. 机械能守恒
B. a端电势比b端的高
C. 两端的电势差变大
D. 所受安培力的大小变大
5. 如图所示为嫦娥六号探测器的姿态控制系统简化模型。通有恒定电流I的矩形线圈ABCD固定在探测器本体上,线圈位于oxy平面内,四条边分别与x、y轴平行,线圈仅可绕oy轴自由转动以调整姿态,需加( )
A. 沿y轴方向的恒定磁场 B. 沿z轴方向的恒定磁场
C. 沿x轴方向的变化磁场 D. 沿z轴方向的变化磁场
6. 某小组用如图所示装置探究通电导线在磁场中受力情况,用薄铝片折成“拱桥”,两端固定在水平桌面上,蹄形磁铁可竖直或水平方向跨过“拱桥”,电池向铝片供电,接通瞬间( )
A. 铝片不可以左右弯曲
B. 若仅对调磁铁的磁极,铝片弯曲方向改变
C. 若铝片向上弯曲,且磁铁左端为N极,则电池上端为正极
D. 若同时对调磁铁的磁极和电池正负极,铝片弯曲方向改变
7. 福建舰电磁弹射系统的核心储能部分可简化为如图所示的电路:已充电的平行板电容器两极板水平放置,开关S断开时板间有一带电灰尘恰好静止。当开关S闭合后,电路产生周期为T的无阻尼振荡电流,为系统提供脉冲能量。不计一切阻力与灰尘对电路的影响,则( )
A. 振荡电路电场能的变化周期也为T
B. 从开关闭合开始计时经时,电路中电流最大
C. 从开关闭合开始计时经时,灰尘的加速度为0
D. 从开关闭合开始计时经时,电容器储存的电荷量最多
8. “碳-14测年法”被誉为考古学的“时钟”。如图所示为某质谱仪的原理简化图,离子源A产生的初速度不计、电荷量相同的12C+和14C+经同一加速电场后,垂直边界进入同一匀强磁场,最终在边界接收到14C+。已知离子重力及相互作用忽略不计,则( )
A. 14C+的比荷比12C+的大 B. 14C+离开电场时的速度比12C+的大
C. 14C+在磁场中运动时间比12C+的长 D. 14C+在磁场中的运动半径比12C+的大
9. 如图所示,倾斜的绝缘圆管内部光滑且足够长,匀强磁场垂直圆管所在的竖直平面。带负电小球沿圆管(小球直径略小于管直径)由静止下滑,不计空气阻力,该过程中小球( )
A. 做匀变速直线运动
B. 所受圆管的弹力方向始终不变
C. 所受圆管的弹力先减小后不变
D. 所受洛伦兹力是变力,因此无法定量求解其冲量的大小
10. 如图所示,金属轮子由圆环和三根辐条组成,环的电阻不计,辐条间夹角为120°且电阻相同,轮子在外力驱动下垂直圆面的轴O匀速转动。磁场垂直圆面向里,边界为通过圆心、夹角为120°的扇形区域,不计一切摩擦,当OQ处于图示位置时( )
A. 圆环上各点电势相等
B. 三根辐条两端点间电压不等
C. 流经三根辐条的电流大小相等
D. 流经三根辐条的电流方向指向O点
二、非选择题:共5题,共60分。其中第11题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示,某实验小组利用教学用可拆变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。
(1)探究原、副线圈的电压与匝数的关系所采用的科学方法是________。
A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想实验法
(2)本实验还需要用到的实验仪器有___________。
A. 干电池 B. 低压学生电源
C. 数字式多用电表 D. 直流电压表
(3)为了减少涡流的影响,铁芯应该选择___________。
A. 整块硅钢铁芯 B. 绝缘的硅钢片叠成
C. 整块不锈钢铁芯 D. 绝缘的铜片叠成
(4)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成___________(选填“正比”或“反比”),实验中由于变压器的“铜损”和“铁损”导致原线圈与副线圈的电压之比一般___________(选填“>”、“<”或“=”)原线圈与副线圈的匝数之比。
12. 如图甲所示,在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环,已知环的面积为S,电阻为R。取竖直向上为磁感应强度正方向,当磁感应强度B随时间t按乙图变化时,求导体环时间内:
(1)产生的感应电流的大小和方向;
(2)产生的焦耳热。
13. 如图所示,交流发电机的线圈匝数匝,面积,线圈电阻不计,处于磁感应强度的匀强磁场中,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,角速度,通过理想变压器连接的电阻,变压器的原、副线圈匝数比,电流表为理想电流表。求:
(1)发电机产生的电动势最大值;
(2)电流表的示数I。
14. 空间存在两个垂直于平面的匀强磁场,的区域内的磁感应强度大小为B,的区域内的磁感应强度大小为2B。粒子以速率v从原点O沿x轴正方向射入磁场,第一次、第二次经y轴的位置分别为P、Q,其轨迹如图所示。已知粒子质量为m,电荷量为q,不计粒子重力。
(1)求粒子第一次到达y轴的纵坐标;
(2)求Q到O点的距离d;
(3)若粒子在第n次经过y轴时恰好经过点,求n的值。
15. 如图所示,在光滑绝缘的水平面上,有一边长为、质量、电阻的正方形单匝金属线框。在虚线右侧存在一个宽度为L的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小。线框在水平向右的恒定力作用下,匀速进入磁场区域。求:
(1)线框进入磁场的速度大小v;
(2)线框进入磁场的过程中,通过线框横截面的电荷量q;
(3)若线框完全进入磁场时撤去外力F,求线框在穿出磁场过程中,产生的焦耳热Q。
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高二年级2025—2026学年度第二学期四月学情调研
物理试卷
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 临床上利用射线杀灭病变细胞以治疗癌症,这主要是利用了射线( )
A. 电离能力强 B. 相干性能好 C. 穿透能力强 D. 衍射能力强
【答案】C
【解析】
【详解】A.、、三种放射线中,射线的电离能力最弱,射线的电离能力最强,故A错误;
B.相干性好是激光的特性,射线相干性差,且相干性与杀灭病变细胞的功能无关,故B错误;
C.射线穿透能力极强,能够穿透人体组织到达内部病灶位置,同时射线能量高,可破坏病变细胞的结构达到治疗效果,符合临床放疗的需求,故C正确;
D.衍射能力与波长正相关,射线波长极短,衍射能力很弱,故D错误。
故选C。
2. 下列元件中,能将力学量转换为电阻的传感器是( )
A. 霍尔元件 B. 电阻应变片 C. 电容式话筒 D. 干簧管
【答案】B
【解析】
【详解】A.霍尔元件是磁传感器,可将磁感应强度(磁学量)转换为电压,无法将力学量转换为电阻,故A错误;
B.电阻应变片的电阻随其受到的拉伸、压缩等机械形变(力学量)变化而变化,可实现力学量到电阻的转换,故B正确;
C.电容式话筒通过改变电容极板间距将声振动转换为电容的变化,不是转换为电阻,故C错误;
D.干簧管是磁控开关,可将磁学量转换为电路通断状态,与力学量转电阻无关,故D错误。
故选B。
3. 如图所示电路中,电源内阻不计,线圈L的直流电阻与灯泡A电阻相等。则( )
A. S闭合后,灯泡逐渐变亮
B. S断开瞬间,灯泡立即熄灭
C. S断开瞬间,灯泡先闪一下,然后逐渐熄灭
D. S断开瞬间,流经灯泡的电流方向与其原电流的相反
【答案】D
【解析】
【详解】A.S闭合瞬间,灯泡A是纯电阻,两端电压立即等于电源电动势,电流立即达到稳定值,因此灯泡立刻亮,亮度不变;线圈L的自感会阻碍自身电流的增大,L的电流逐渐增大到稳定值,但因为电源内阻不计,并联支路电压始终等于电源电动势,灯泡电流、亮度都不会变化,故A项错误;
BCD.稳定状态下,并联支路电压相等,电阻相等,因此两支路电流,电流方向都是从左到右。断开S后,电源被切断,线圈L的自感会阻碍自身电流减小,L与灯泡A形成闭合回路。L的电流会维持一段时间逐渐减小,因此灯泡不会立即熄灭;断开瞬间,灯泡中初始电流大小等于原来的,和原电流大小相等,因此不会闪一下。线圈L要维持原电流方向,因此闭合回路中,电流从L右端流出,流入灯泡A的右端,从A的左端流回L左端,灯泡中电流方向变为从右向左和原电流方向相反,故BC错误,D正确。
故选D。
4. 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一个水平放置的金属棒ab以某一水平速度抛出,金属棒在运动过程中始终保持水平。金属棒运动过程中( )
A. 机械能守恒
B. a端电势比b端的高
C. 两端的电势差变大
D. 所受安培力的大小变大
【答案】A
【解析】
【详解】A.金属棒未构成闭合回路,因此只有动生电动势,无持续感应电流,因此不受安培力,运动过程中只有重力做功,机械能守恒,故A项正确;
B.根据右手定则磁场竖直向下,金属棒水平速度沿水平方向,感应电动势方向沿棒从a指向b,正电荷向b端积累,因此b端电势更高,故B项错误;
C.金属棒做平抛运动,水平分速度保持不变,
动生电动势大小
只有水平分速度切割磁感线,B、L、都不变,因此电动势(即两端电势差)不变,故C项错误;
D.由于没有闭合回路,金属棒中无感应电流,因此安培力始终为零,大小不变,故D项错误。
故选A。
5. 如图所示为嫦娥六号探测器的姿态控制系统简化模型。通有恒定电流I的矩形线圈ABCD固定在探测器本体上,线圈位于oxy平面内,四条边分别与x、y轴平行,线圈仅可绕oy轴自由转动以调整姿态,需加( )
A. 沿y轴方向的恒定磁场 B. 沿z轴方向的恒定磁场
C. 沿x轴方向的变化磁场 D. 沿z轴方向的变化磁场
【答案】C
【解析】
【详解】A.若加沿y轴方向的恒定磁场,因AB、CD边与磁场平行,故AB、CD边不受安培力作用,根据左手定则,可知AD边受到的安培力沿z轴负方向,BC边受到安培力沿z轴正方向,故线圈绕ox轴自由转动,故A错误;
B.若加沿z轴方向的恒定磁场,根据左手定则,可知AB边受到的安培力沿x轴正方向,BC边受到安培力沿y轴负方向,CD边受到的安培力沿x轴负方向,DA边受到安培力沿y轴正方向,故线圈所受的安培力合力为零,不会转动,故B错误;
C.若加沿x轴方向的变化磁场,因AD、BC边与磁场平行,故AD、BC边不受安培力作用,根据左手定则,可知AB边受到的安培力沿z轴负方向,CD边受到安培力沿z轴正方向,故线圈绕oy轴自由转动,故C正确;
D.若加沿z轴方向的变化磁场,根据左手定则,可知AB边受到的安培力沿x轴正方向,BC边受到安培力沿y轴负方向,CD边受到的安培力沿x轴负方向,DA边受到安培力沿y轴正方向,故线圈所受的安培力合力为零,不会转动,故D错误。
故选C。
6. 某小组用如图所示装置探究通电导线在磁场中受力情况,用薄铝片折成“拱桥”,两端固定在水平桌面上,蹄形磁铁可竖直或水平方向跨过“拱桥”,电池向铝片供电,接通瞬间( )
A. 铝片不可以左右弯曲
B. 若仅对调磁铁的磁极,铝片弯曲方向改变
C. 若铝片向上弯曲,且磁铁左端为N极,则电池上端为正极
D. 若同时对调磁铁的磁极和电池正负极,铝片弯曲方向改变
【答案】B
【解析】
【详解】A.若磁铁水平放置,磁场为竖直方向,电流为水平方向,安培力为水平方向,铝片可以左右弯曲,故A项错误;
B.仅对调磁铁的磁极,仅改变磁场方向,电流方向不变,因此安培力方向改变,铝片弯曲方向改变,故B项正确;
C.若磁铁左端为N极,磁场方向水平向右;铝片向上弯曲,说明安培力方向向上。根据左手定则:磁感线向右穿掌心(掌心朝左),大拇指向上指向安培力,可得四指(电流方向)为从铝片后端流向前端,对应电流从电池上端流出,电池上端为负极,故C项错误;
D.同时对调磁极(改变磁场方向)和电池正负极(改变电流方向),安培力方向不变,因此铝片弯曲方向不变,故D项错误。
故选B。
7. 福建舰电磁弹射系统的核心储能部分可简化为如图所示的电路:已充电的平行板电容器两极板水平放置,开关S断开时板间有一带电灰尘恰好静止。当开关S闭合后,电路产生周期为T的无阻尼振荡电流,为系统提供脉冲能量。不计一切阻力与灰尘对电路的影响,则( )
A. 振荡电路电场能的变化周期也为T
B. 从开关闭合开始计时经时,电路中电流最大
C. 从开关闭合开始计时经时,灰尘的加速度为0
D. 从开关闭合开始计时经时,电容器储存的电荷量最多
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场能是标量,一个周期内电场能两次达到最大值,因此电场能的变化周期为,故A错误;
BD.时,Q最大,; 时,放电完毕,,最大; 时,反向充电完毕,最大,。 因此时电路电流为0,故B错误,D正确;
C.时,电容器电荷量大小和初始相等,因此板间电场强度大小和初始相等,但方向相反,原来电场力向上与重力平衡,现在电场力向下,根据牛顿第二定律有
又
解得,故C错误。
故选D 。
8. “碳-14测年法”被誉为考古学的“时钟”。如图所示为某质谱仪的原理简化图,离子源A产生的初速度不计、电荷量相同的12C+和14C+经同一加速电场后,垂直边界进入同一匀强磁场,最终在边界接收到14C+。已知离子重力及相互作用忽略不计,则( )
A. 14C+的比荷比12C+的大 B. 14C+离开电场时的速度比12C+的大
C. 14C+在磁场中运动时间比12C+的长 D. 14C+在磁场中的运动半径比12C+的大
【答案】CD
【解析】
【详解】A.14C+和12C+的电荷量相同,14C+的质量大于12C+的质量,根据比荷的定义
可知14C+的比荷比12C+的小,故A错误;
B.两离子在同一电场加速,即电压相等,根据动能定理有
解得
因14C+的比荷比12C+的小,故14C+离开电场时的速度比12C+的小,故B错误;
C.由图可知,两离子进入磁场后,均偏转了,则两个离子在磁场运动的时间为
因14C+和12C+的电荷量相同,14C+的质量大于12C+的质量,故14C+在磁场中运动时间比12C+的长,故C正确;
D.两离子进入同一磁场,即磁感应强度相同,根据洛伦兹力提供向心力,则有
解得
又
联立解得
因14C+和12C+的电荷量相同,14C+的质量大于12C+的质量,故14C+在磁场中的运动半径比12C+的大,故D正确。
故选CD。
9. 如图所示,倾斜的绝缘圆管内部光滑且足够长,匀强磁场垂直圆管所在的竖直平面。带负电小球沿圆管(小球直径略小于管直径)由静止下滑,不计空气阻力,该过程中小球( )
A. 做匀变速直线运动
B. 所受圆管的弹力方向始终不变
C. 所受圆管的弹力先减小后不变
D. 所受洛伦兹力是变力,因此无法定量求解其冲量的大小
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据左手定则可知,带负电的小球受到的洛伦兹力方向始终垂直圆管向上,由于圆管内部光滑,没有摩擦力,所以小球所受重力沿圆管向下的分力提供合外力,设圆管与水平方向的夹角为,则根据牛顿第二定律有
解得
即加速度恒定,所以小球做匀变速直线运动,故A正确;
BC.小球刚进入圆管时,圆管对小球的弹力垂直于圆管向上,在垂直圆管方向根据平衡关系有
由于小球沿圆管向下做匀加速直线运动,速度逐渐增大,洛伦兹力逐渐增大,所以圆管对小球的弹力先垂直圆管向上减小;当洛伦兹力增大到大于后,圆管对小球的弹力将垂直于圆管向下,此时在垂直圆管方向根据平衡关系有
故随着速度的增大,圆管对小球的弹力将反向增大,所以圆管对小球的弹力先减小后反向增大,故BC错误;
D.小球沿着圆管向下做匀加速直线运动,其速度表达式为
则小球沿着圆管向下运动的过程中,洛伦兹力的表达式为
可知小球受到的洛伦兹力与运动时间呈线性关系,故洛伦兹力冲量的表达式为
又因为小球沿着圆管向下运动的位移为
联立解得洛伦兹力的冲量为
即虽然小球所受的洛伦兹力是变力,但只要知道小球沿着圆管向下运动的位移,就能求出洛伦兹力冲量,故D错误。
故选A。
10. 如图所示,金属轮子由圆环和三根辐条组成,环的电阻不计,辐条间夹角为120°且电阻相同,轮子在外力驱动下垂直圆面的轴O匀速转动。磁场垂直圆面向里,边界为通过圆心、夹角为120°的扇形区域,不计一切摩擦,当OQ处于图示位置时( )
A. 圆环上各点电势相等
B. 三根辐条两端点间电压不等
C. 流经三根辐条的电流大小相等
D. 流经三根辐条的电流方向指向O点
【答案】A
【解析】
【详解】A.由于圆环的电阻不计,所以圆环上没有电势降落,整个圆环为等势体,即圆环上各点的电势相等,故A项正确;
B.设每根辐条电阻为r,OQ产生的感应电动势为E,OQ为电源,内阻为r。外电路是ON、OP并联,其外电路的总电阻为
路端电压
三根辐条的一端都接在圆心O,另一端都接在等势的圆环上,因此三根辐条两端的电压都等于,故B项错误;
C.流过OQ的电流为总电流,有
流过ON、OP的电流相等,为
三根辐条的电流大小不相等,故C项错误;
D.由右手定则/洛伦兹力判断:正电荷受洛伦兹力向Q移动,因此Q电势高于O,OQ作为电源,内部电流方向为(背离O),只有ON、OP中电流方向指向O,故D项错误。
故选A。
二、非选择题:共5题,共60分。其中第11题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示,某实验小组利用教学用可拆变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。
(1)探究原、副线圈的电压与匝数的关系所采用的科学方法是________。
A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想实验法
(2)本实验还需要用到的实验仪器有___________。
A. 干电池 B. 低压学生电源
C. 数字式多用电表 D. 直流电压表
(3)为了减少涡流的影响,铁芯应该选择___________。
A. 整块硅钢铁芯 B. 绝缘的硅钢片叠成
C. 整块不锈钢铁芯 D. 绝缘的铜片叠成
(4)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成___________(选填“正比”或“反比”),实验中由于变压器的“铜损”和“铁损”导致原线圈与副线圈的电压之比一般___________(选填“>”、“<”或“=”)原线圈与副线圈的匝数之比。
【答案】(1)A (2)BC (3)B
(4) ①. 正比 ②. >
【解析】
【小问1详解】
本实验要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,实验中需要运用的科学方法是控制变量法。
故选A。
【小问2详解】
实验中需要低压学生电源和数字式多用电表,不需要干电池和直流电压表。
故选BC。
【小问3详解】
变压器铁芯的材料要选择磁性材料,为防止出现涡流,用绝缘的硅钢片叠成。
故选B。
【小问4详解】
[1]根据理想变压器的工作原理,可知原、副线圈的电压比等于匝数比,所以原、副线圈电压应与其匝数成正比;
[2]在实际实验中,变压器存在 “铜损”(线圈电阻发热)和 “铁损”(铁芯涡流、磁滞损耗),这些损耗会导致副线圈的实际输出电压比理想情况偏低,因此原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
12. 如图甲所示,在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环,已知环的面积为S,电阻为R。取竖直向上为磁感应强度正方向,当磁感应强度B随时间t按乙图变化时,求导体环时间内:
(1)产生的感应电流的大小和方向;
(2)产生的焦耳热。
【答案】(1),方向逆时针
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据法拉第电磁感应定律有
其中,可得
根据图像可得
解得
根据闭合电路欧姆定律有
解得
根据楞次定律,可知感应电流的方向为逆时针
【小问2详解】
根据焦耳定律有
解得
13. 如图所示,交流发电机的线圈匝数匝,面积,线圈电阻不计,处于磁感应强度的匀强磁场中,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,角速度,通过理想变压器连接的电阻,变压器的原、副线圈匝数比,电流表为理想电流表。求:
(1)发电机产生的电动势最大值;
(2)电流表的示数I。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
发电机产生的电动势最大值为
代入数据解得
【小问2详解】
电动势的有效值为
线圈内阻不计,理想变压器原线圈输入电压
根据,可得
根据欧姆定律可得副线圈电流为
根据,可得原线圈电流为
则电流表的示数为
14. 空间存在两个垂直于平面的匀强磁场,的区域内的磁感应强度大小为B,的区域内的磁感应强度大小为2B。粒子以速率v从原点O沿x轴正方向射入磁场,第一次、第二次经y轴的位置分别为P、Q,其轨迹如图所示。已知粒子质量为m,电荷量为q,不计粒子重力。
(1)求粒子第一次到达y轴的纵坐标;
(2)求Q到O点的距离d;
(3)若粒子在第n次经过y轴时恰好经过点,求n的值。
【答案】(1)
(2)
(3)或者
【解析】
【小问1详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
则有。
【小问2详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
解得
则有。
【小问3详解】
解法一:粒子第一次经y轴的纵坐标为
粒子第二次经y轴的纵坐标为
粒子第三次经y轴的纵坐标为
粒子第四次经y轴的纵坐标为
粒子第五次经y轴的纵坐标为
粒子第六次经y轴的纵坐标为
粒子第七次经y轴的纵坐标为
粒子第八次经y轴的纵坐标为
可知,粒子由第一象限第5次经过y轴时恰好经过点,即
粒子由第二象限第8次经过y轴时恰好经过点,即
解法二:
由此可知粒子由第一象限经y轴的纵坐标()
则有,,次数
由此可知粒子由第二象限经y轴的纵坐标()
则有,,次数
15. 如图所示,在光滑绝缘的水平面上,有一边长为、质量、电阻的正方形单匝金属线框。在虚线右侧存在一个宽度为L的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小。线框在水平向右的恒定力作用下,匀速进入磁场区域。求:
(1)线框进入磁场的速度大小v;
(2)线框进入磁场的过程中,通过线框横截面的电荷量q;
(3)若线框完全进入磁场时撤去外力F,求线框在穿出磁场过程中,产生的焦耳热Q。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
线框进入磁场过程,切割磁感线,产生感应电动势
由闭合电路欧姆定律可得
线框所受安培力
由平衡条件,可得
联立解得
【小问2详解】
由法拉第电磁感应定律可知
由闭合电路欧姆定律可得
通过线框横截面的电荷量
联立解得
【小问3详解】
根据动量定理,取线框运动的方向为正方向,假设线框能穿出磁场,且刚穿出时的速度为,则有
即
由于
解得,则假设成立,线框能穿出磁场,线框在穿出磁场过程中,产生的焦耳热
联立,解得
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