精品解析：江西吉安市永丰、吉水、新干、吉安县等重点县二中2025-2026学年高二下学期6月学科素养阶段训练物理试卷

高二物理学科素养阶段训练 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或多选的得0分。 1. 新能源汽车由地面供电装置（发射线圈连接家用电源）和车载感应装置（接收线圈连接充电电池）进行充电。则（　　） A. 增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率增大 B. 发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等 C. 在接收线圈下加装金属护板可增强充电效果 D. 减小发射线圈与接收线圈的间距，发射线圈与接收线圈两端电压之比变化 2. 如图所示，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，半径与成角，质子甲以速度从点沿直径方向射入磁场，从点射出。质子乙以速度从点沿方向射入磁场，从点（图中未画出）射出磁场，不计质子重力，则、两点间的距离为（　　） A. B. C. D. 3. 2022年11月，由我国自主研制的新概念武器—电磁枪在珠海航展闪亮登场。这标志着中国电磁弹射技术在世界范围内处于领先地位。下图是用电磁弹射技术制造的轨道炮原理图。质量为m的弹体可在间距为d的两平行水平轨道之间自由滑动，并与轨道保持良好接触。恒定电流I从M轨道左边流入，通过弹体后从N轨道左边流回。轨道电流在弹体处产生垂直于轨道面的磁场，可视为匀强磁场，磁感应强度的大小与电流I成正比。通电弹体在安培力作用下加速距离L后从轨道右边以速度v高速射出。下列说法中正确的是（　　） A. 弹体受到的安培力大小为 B. 若电流增大到2I，则弹体射出速度变为 C. 若轨道长增大到2L，则弹体射出速度变为 D. 若电流I从N轨道左边流入，M轨道左边流回，则弹体将向左边射出 4. 如图所示，若一分子a固定于坐标原点O，另一分子b从x轴上P点沿x轴向O点运动，当b运动到Q点时，两分子间的分子力为零，规定两分子相距无穷远时它们的分子势能为零。下列说法正确的是（　　） A. b运动到Q点时，分子势能大于零 B. b从P点运动到Q点的过程中，a、b间引力一直增大 C. b从P点运动到Q点的过程中，两分子之间只存在引力作用 D. b从P点运动到Q点的过程中，分子力先减小后增大再减小 5. 同位素质谱仪是用来分离和检测不同同位素的专用仪器，由于加速电压的变化，其分辨率不同。如图是同位素质谱仪结构示意图，电离室A中产生带电量相同、质量分别为和的两种离子（），它们从电离室A下方小孔不断飘入初速度为0，电压为的加速电场中，沿直线垂直进入匀强磁场中，最后打在照相底片D上。由于实际加速电压在范围内有微小变化，离子打到底片上是一个区域，当两区域P、Q不重叠，则可分离不同的同位素，该质谱仪可以分离出的同位素的质量比最小为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，某小电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电。为了减少电能损耗，使用10kV高压输电，最后用户得到“220V 98kW”的电能，变压器均视为理想变压器。则（ ） A. 输电线路导线电阻为 B. 输电线路中的电流为2A C. 升压变压器原、副线圈匝数比为 D. 降压变压器原、副线圈匝数比为 7. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向左运动，则PQ所做的运动可能是（　　） A. 向右匀速运动 B. 向左匀速运动 C. 向右减速运动 D. 向左减速运动 8. 如图甲，水平面内有间距为的两根平行金属导轨，金属棒电阻不计，放置在导轨上，并与导轨垂直并保持良好接触，导轨、之间接有电阻，、间距为。整个装置放在竖直向下的匀强磁场中。现使磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所示，金属棒始终保持静止，则在时间内（　　） A. 中的感应电流方向从到 B. 中的感应电流逐渐减小 C. 所受的安培力不变 D. 流过电阻的电荷量为 9. 如图甲，无绳跳绳器利用霍尔效应进行计数。其原理如图乙所示：金属材料制成的霍尔元件固定在手柄外壳内，通有从外向里的恒定电流，跳绳时，小球带动转轴旋转，转轴通过连接杆带动磁铁绕转轴做圆周运动，当磁铁靠近霍尔元件时，霍尔电压增大，当电压达到设定值时计数1次。下列说法正确的是（　　） A. 磁铁绕转轴转得越快，霍尔电压越大 B. 若磁铁N、S极调转，则不会产生霍尔电压 C. 仅增大电流，霍尔电压最大值增大 D. 仅缩小磁铁与霍尔元件的距离，霍尔电压最大值增大 10. 如图所示，边长为L、粗细均匀的正方形闭合导线框以水平速度v0穿过宽度为d（d>L）的匀强磁场区域（ab、cd边和磁场竖直边界平行），磁场的磁感应强度大小为B，线框总阻值为R，线框平面与磁场方向垂直。从ab边到达磁场左侧边界开始计时，则线框中的感应电流I、线框上d、c两点间的电势差Udc、线框所受安培力F、穿过线框的磁通量随时间t变化的图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm。则： （1）油膜的面积是 ___________； （2）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 ___________；（结果保留两位有效数字） （3）某同学实验中得到的结果比大多数同学的结果偏大，出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是 ___________。 A. 油酸中含有大量酒精 B. 计算油膜面积时，所有不足一格的方格都作为整格计入 C. 水面上爽身粉撒得较多，油酸未完全散开 D. 将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 12. 如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。 （1）连接好电路，在闭合开关S时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，接着将滑动变阻器滑片向左迅速移动一段距离的过程中，电流计指针将__________偏转（填“向左”或“向右”）。再将A线圈从B线圈中迅速拔出，电流计指针将__________偏转（填“向左”、“向右”或“不”）； （2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图甲中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，根据灵敏电流表指针的偏转方向，可判断图乙中的条形磁铁的运动方向是向__________（填“上”或“下”），图丙中的条形磁铁向下运动，则其下端为__________极（填“N”或“S”）。 13. 在导热良好的矩形汽缸内用厚度可忽略的活塞封闭有理想气体，当把汽缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于汽缸口处，如图甲所示；当把汽缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强为，环境温度不变，汽缸的深度为 h，重力加速为 g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求： （1）图甲中封闭气体的压强； （2）图乙中活塞离汽缸底部的高度。 14. 现代科学仪器中常利用电磁场控制带电粒子的运动。如图，电子枪发出的电子（初速度可以忽略）经M、N之间的加速电场加速后，从A点进入宽度的虚线方形框内，虚线方形框内只有垂直纸面方向的匀强磁场或只有竖直向下的匀强电场时，电子都从B点飞出打在足够长的竖直荧光屏上。已知M、N之间的加速电压，A、B两点之间的竖直距离，虚线框的右边界到竖直荧光屏的距离，忽略电子的重力，电子的比荷。求： （1）虚线方形框内只有垂直纸面方向的匀强磁场时，匀强磁场的磁感应强度B； （2）虚线方形框内只有竖直向下的匀强电场时，匀强电场的电场强度E的大小； （3）电子两次打在荧光屏上的距离L。 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 $ 高二物理学科素养阶段训练 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或多选的得0分。 1. 新能源汽车由地面供电装置（发射线圈连接家用电源）和车载感应装置（接收线圈连接充电电池）进行充电。则（　　） A. 增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率增大 B. 发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等 C. 在接收线圈下加装金属护板可增强充电效果 D. 减小发射线圈与接收线圈的间距，发射线圈与接收线圈两端电压之比变化 【答案】D 【解析】 【详解】A．接收线圈中感应电流的频率由发射线圈中电流的频率决定，与发射线圈与接收线圈的间距无关，所以，增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率不变，故A错误； B．由感应装置与供电装置的工作原理可知，非理想状态下由于能量损耗供电线圈和感应线圈的磁通量变化率不相等，故B错误； C．在接收线圈下加装金属护板，金属护板会产生涡流，消耗能量，同时会屏蔽磁场，减弱充电效果，故C错误； D．减小发射线圈与接收线圈的间距，则通过接收线圈的磁通量增大，接收线圈产生的感应电动势增大，发射线圈与接收线圈两端电压之比变化，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，半径与成角，质子甲以速度从点沿直径方向射入磁场，从点射出。质子乙以速度从点沿方向射入磁场，从点（图中未画出）射出磁场，不计质子重力，则、两点间的距离为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】洛伦兹力提供向心力， 由几何关系求得 由于质子乙的速度是，其轨道半径 它们在磁场的偏转角分别为60°和120°根据几何知识可得 所以 故选D。 3. 2022年11月，由我国自主研制的新概念武器—电磁枪在珠海航展闪亮登场。这标志着中国电磁弹射技术在世界范围内处于领先地位。下图是用电磁弹射技术制造的轨道炮原理图。质量为m的弹体可在间距为d的两平行水平轨道之间自由滑动，并与轨道保持良好接触。恒定电流I从M轨道左边流入，通过弹体后从N轨道左边流回。轨道电流在弹体处产生垂直于轨道面的磁场，可视为匀强磁场，磁感应强度的大小与电流I成正比。通电弹体在安培力作用下加速距离L后从轨道右边以速度v高速射出。下列说法中正确的是（　　） A. 弹体受到的安培力大小为 B. 若电流增大到2I，则弹体射出速度变为 C. 若轨道长增大到2L，则弹体射出速度变为 D. 若电流I从N轨道左边流入，M轨道左边流回，则弹体将向左边射出 【答案】C 【解析】 【详解】A．由动能定理可得 得安培力的大小为 故A错误； B．根据安培力公式 由题意可得 为常数，代入可得 可知若电流增大到，则射出速度为，故B错误； C．由B选项分析可知，若轨道长增大到，则射出速度变为，故C正确； D．若电流从轨道左边流入，轨道左边流回，轨道电流在弹体处产生的磁场方向也发生改变，由受力分析可知，弹体仍向右边射出，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，若一分子a固定于坐标原点O，另一分子b从x轴上P点沿x轴向O点运动，当b运动到Q点时，两分子间的分子力为零，规定两分子相距无穷远时它们的分子势能为零。下列说法正确的是（　　） A. b运动到Q点时，分子势能大于零 B. b从P点运动到Q点的过程中，a、b间引力一直增大 C. b从P点运动到Q点的过程中，两分子之间只存在引力作用 D. b从P点运动到Q点的过程中，分子力先减小后增大再减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．因PQ之间分子力表现为引力，可知从P到Q分子力做正功，分子势能减小，因无穷远处分子势能为零，可知b运动到Q点时，分子势能小于零，选项A错误； B．b从P点运动到Q点的过程中，分子间距减小，则a、b间引力一直增大，选项B正确； C．b从P点运动到Q点的过程中，两分子之间既存在引力，也存在斥力，分子力表现为引力，选项C错误； D．b从P点运动到Q点的过程中，分子力表现为引力，且先增大再减小，或者一直减小，选项D错误。 故选B。 5. 同位素质谱仪是用来分离和检测不同同位素的专用仪器，由于加速电压的变化，其分辨率不同。如图是同位素质谱仪结构示意图，电离室A中产生带电量相同、质量分别为和的两种离子（），它们从电离室A下方小孔不断飘入初速度为0，电压为的加速电场中，沿直线垂直进入匀强磁场中，最后打在照相底片D上。由于实际加速电压在范围内有微小变化，离子打到底片上是一个区域，当两区域P、Q不重叠，则可分离不同的同位素，该质谱仪可以分离出的同位素的质量比最小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】离子经过加速电场，由动能定理有 离子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力得 离子在底片D上的落点到的距离为 联立可得 根据题意可知两种离子质量满足，则的落点到的距离最小为 的落点到的距离最大为 当两区域P、Q不重叠，可分离不同的同位素，则有 联立可得 则该质谱仪可以分离出的同位素的质量比最小为。 故选A。 6. 如图所示，某小电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电。为了减少电能损耗，使用10kV高压输电，最后用户得到“220V 98kW”的电能，变压器均视为理想变压器。则（ ） A. 输电线路导线电阻为 B. 输电线路中的电流为2A C. 升压变压器原、副线圈匝数比为 D. 降压变压器原、副线圈匝数比为 【答案】A 【解析】 【详解】AB．输电线路中的电流为 最后用户得到“220V 98kW”的电能，则输电线损耗电功率为 根据 解得输电线路导线电阻为，故A正确，B错误； C．根据变压器电压与线圈匝数关系可知，故C错误； D．根据串联电路规律可知 根据变压器电压与线圈匝数关系可知，故D错误； 故选A。 7. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向左运动，则PQ所做的运动可能是（　　） A. 向右匀速运动 B. 向左匀速运动 C. 向右减速运动 D. 向左减速运动 【答案】D 【解析】 【详解】根据安培定则可知，右侧产生的磁场方向垂直纸面向里，在安培力作用下向左运动，说明受到的安培力向左，由左手定则可知中电流流向，线圈中感应电流的磁场向下，由楞次定律可知，线圈中的磁场应该向上增强，或向下减弱，则线圈中的磁场向上增强，或向下减弱；由安培定则可知中感应电流方向由到且增大，或中感应电流方向由到且减小，再由右手定则可知可能向右加速运动或向左减速运动。 故选D。 8. 如图甲，水平面内有间距为的两根平行金属导轨，金属棒电阻不计，放置在导轨上，并与导轨垂直并保持良好接触，导轨、之间接有电阻，、间距为。整个装置放在竖直向下的匀强磁场中。现使磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所示，金属棒始终保持静止，则在时间内（　　） A. 中的感应电流方向从到 B. 中的感应电流逐渐减小 C. 所受的安培力不变 D. 流过电阻的电荷量为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．原磁场竖直向下，磁感应强度减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向下阻碍磁通量减小，由右手螺旋定则可知，回路中感应电流为顺时针方向，因此金属棒中感应电流方向为从a到b，故A正确； B．磁感应强度均匀减小，由法拉第电磁感应定律得 其中恒定，因此感应电动势恒定，感应电流 可知感应电流​恒定不变，故B错误； C．安培力 感应电流不变，逐渐减小，因此安培力逐渐减小，故C错误； D．流过电阻的电荷量 其中 因此，故D正确。 故选AD。 9. 如图甲，无绳跳绳器利用霍尔效应进行计数。其原理如图乙所示：金属材料制成的霍尔元件固定在手柄外壳内，通有从外向里的恒定电流，跳绳时，小球带动转轴旋转，转轴通过连接杆带动磁铁绕转轴做圆周运动，当磁铁靠近霍尔元件时，霍尔电压增大，当电压达到设定值时计数1次。下列说法正确的是（　　） A. 磁铁绕转轴转得越快，霍尔电压越大 B. 若磁铁N、S极调转，则不会产生霍尔电压 C. 仅增大电流，霍尔电压最大值增大 D. 仅缩小磁铁与霍尔元件的距离，霍尔电压最大值增大 【答案】CD 【解析】 【详解】霍尔效应平衡时，洛伦兹力等于电场力，则 结合电流微观式 其中为载流子浓度，为霍尔元件厚度，为霍尔电压对应两侧的间距，整理可得霍尔电压为 A．霍尔电压仅和电流I、磁感应强度B有关，磁铁转动快慢不改变霍尔元件处的磁感应强度大小，因此霍尔电压不变，故A错误； B．磁铁N、S极调转后，仅改变磁场方向，只会改变霍尔电压的极性，仍然会产生霍尔电压，故B错误； C．根据，仅增大电流I，磁感应强度最大值不变，因此霍尔电压最大值增大，故C正确 D．缩小磁铁与霍尔元件的距离，霍尔元件处的磁感应强度B增大，因此霍尔电压最大值增大，故D正确。 故选CD。 10. 如图所示，边长为L、粗细均匀的正方形闭合导线框以水平速度v0穿过宽度为d（d>L）的匀强磁场区域（ab、cd边和磁场竖直边界平行），磁场的磁感应强度大小为B，线框总阻值为R，线框平面与磁场方向垂直。从ab边到达磁场左侧边界开始计时，则线框中的感应电流I、线框上d、c两点间的电势差Udc、线框所受安培力F、穿过线框的磁通量随时间t变化的图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．进入磁场过程感应电流为 由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，全部进入磁场后，感应电流为零，而离开磁场的过程感应电流大小与进磁场时相等，但电流方向为顺时针，故A正确； B．线框进入磁场过程中 全部进入磁场后 离开磁场过程 故B正确； C．进入磁场过程线框所受安培力大小为 由左手定则可知，进入磁场过程线框所受安培力方向向左，全部进入磁场后，线框不受安培力，离开磁场过程中，安培力大小方向均与进入磁场过程相同，故C错误； D．线框进入磁场过程磁通量为 当线框全部进入磁场后，磁通量达到最大，且保持不变，线框离开磁场过程，磁通量均匀减小，故D正确。 故选ABD。 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm。则： （1）油膜的面积是 ___________； （2）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 ___________；（结果保留两位有效数字） （3）某同学实验中得到的结果比大多数同学的结果偏大，出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是 ___________。 A. 油酸中含有大量酒精 B. 计算油膜面积时，所有不足一格的方格都作为整格计入 C. 水面上爽身粉撒得较多，油酸未完全散开 D. 将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 【答案】（1） （2） （3）CD 【解析】 【小问1详解】 估算油膜面积时，超过半个的算一个，不足半个的舍去。数得方格数约为108个，已知坐标纸中正方形方格的边长为1cm，则油膜的面积 【小问2详解】 已知油酸酒精溶液的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL，1mL上述溶液为75滴。先算出1mL溶液中纯油酸的体积 那么每滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 把油酸分子看成单分子紧密排列，则 【小问3详解】 A．酒精的作用是使油酸更容易展开形成单分子油膜，最终会挥发或溶于水，只要油酸酒精溶液中纯油酸的体积计算正确，油膜面积计算正确，则油酸中含有大量酒精对实验结果不会造成影响，A错误； B．计算油膜面积时，所有不足一格的方格都作为整格计入，会使计算出的油膜面积S偏大，根据，则测得的分子直径偏小，B错误； C．水面上爽身粉撒得较多，油酸未完全散开，导致测量的油膜面积S偏小，根据，则测得的分子直径偏大，C正确； D．将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，会使计算的纯油酸体积V偏大，根据，则测得的分子直径偏大，D正确。 故选CD。 12. 如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。 （1）连接好电路，在闭合开关S时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，接着将滑动变阻器滑片向左迅速移动一段距离的过程中，电流计指针将__________偏转（填“向左”或“向右”）。再将A线圈从B线圈中迅速拔出，电流计指针将__________偏转（填“向左”、“向右”或“不”）； （2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图甲中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，根据灵敏电流表指针的偏转方向，可判断图乙中的条形磁铁的运动方向是向__________（填“上”或“下”），图丙中的条形磁铁向下运动，则其下端为__________极（填“N”或“S”）。 【答案】（1） ①. 向右 ②. 向左 （2） ①. 下 ②. N 【解析】 【小问1详解】 （1）[1]由题意可知，闭合开关S时通过B线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏转，则闭合开关S后，将滑动变阻器滑片向左迅速移动，由图可知，滑动变阻器接入电路的电阻变小，回路电流变大，从而使通过B线圈的磁场变强，磁通量增大，灵敏电流计的指针将向右偏转； [2] 将A线圈从B线圈中迅速拔出，通过B线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向与闭合开关S时相反，故灵敏电流计的指针将向左偏转； 【小问2详解】 （2）[3]由题意可知，图乙中感应电流从电流表G的左接线柱进，则由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向竖直向下，原磁场方向竖直向上，与原磁场方向相反，由楞次定律可知原磁场的磁通量增大，故图乙中的条形磁铁的运动方向是向下； [4]同理可知，图丙中感应电流的磁场方向竖直向上，又因为条形磁铁向下运动，所以原磁场磁通量增大，由楞次定律可知，原磁场的磁场方向竖直向下，则图丙中条形磁铁下端为N极。 13. 在导热良好的矩形汽缸内用厚度可忽略的活塞封闭有理想气体，当把汽缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于汽缸口处，如图甲所示；当把汽缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强为，环境温度不变，汽缸的深度为 h，重力加速为 g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求： （1）图甲中封闭气体的压强； （2）图乙中活塞离汽缸底部的高度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设甲中封闭气体的压强为，则有 解得 【小问2详解】 设乙中封闭气体的压强分别为，则有 气体做等温变化，由玻意耳定律有 联立解得 14. 现代科学仪器中常利用电磁场控制带电粒子的运动。如图，电子枪发出的电子（初速度可以忽略）经M、N之间的加速电场加速后，从A点进入宽度的虚线方形框内，虚线方形框内只有垂直纸面方向的匀强磁场或只有竖直向下的匀强电场时，电子都从B点飞出打在足够长的竖直荧光屏上。已知M、N之间的加速电压，A、B两点之间的竖直距离，虚线框的右边界到竖直荧光屏的距离，忽略电子的重力，电子的比荷。求： （1）虚线方形框内只有垂直纸面方向的匀强磁场时，匀强磁场的磁感应强度B； （2）虚线方形框内只有竖直向下的匀强电场时，匀强电场的电场强度E的大小； （3）电子两次打在荧光屏上的距离L。 【答案】（1），方向垂直纸面向外 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 电子带负电，根据左手定则可知磁感应强度B方向垂直纸面向外，根据洛伦兹力提供向心力有 由几何关系可得 电子经过电场加速过程，根据动能定理可得 解得 方向垂直纸面向外。 【小问2详解】 电子带负电，匀强电场的方向竖直向下，电子在电场中做类平抛运动，假设在电场中的时间为t，水平方向有 竖直方向有 加速度 解得 【小问3详解】 只有垂直纸面方向的匀强磁场时，设从B点飞出的速度方向与水平方向的夹角为，由几何关系可得 电子打在荧光屏上与B点的竖直距离 只有匀强电场时，电子打在荧光屏上与A点的竖直距离设为，由几何关系可得， 解得电子两次打在荧光屏上的距离 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 $