精品解析:云南陆良县北辰高级中学2026年春季学期阶段检测(一) 高二物理试卷
2026-06-10
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2份
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23页
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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) | 云南省 |
| 地区(市) | 曲靖市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.13 MB |
| 发布时间 | 2026-06-10 |
| 更新时间 | 2026-06-10 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58286007.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
北辰中学2026年春季学期阶段检测(一)
高二物理 试卷
满分100分,考试时间75分钟
注意事项:
1、答题前;考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证、考场号、座位号填写在答题卡上。并认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号,在规定的位置贴好条形码。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将答题卡交回,试卷可以带走。
一、选择题(本题共10题,共46分。其中1-7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,8-10题,每小题6分。共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 建立物理规律的思想方法是理解物理学本质和培养科学思维的重要途径。下面四幅图中运用了不同的物理思想方法,其中( )
A. 图甲在研究匀变速直线运动的位移与时间的关系时,运用了放大法
B. 图乙伽利略通过“斜面实验”研究落体运动规律时,运用了控制变量法
C. 图丙研究物体的微小形变时,运用了微元法
D. 图丁研究分力与合力的关系时,运用了等效替代法
2. 如图所示是某种磁吸式的手机支架,将支架静置于水平桌面上,再将手机放到支架上,手机便会被吸住不动。已知手机质量为m,手机屏幕与水平桌面夹角为,手机与支架接触面间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度的大小为g,,。则支架对手机的磁吸力至少为( )
A. B. C. D.
3. 2024年,我国载人航天工程继续顺利推进,全年共实施了4次飞行任务,包括两艘天舟货运飞船和两艘神舟载人飞船,共运送6名航天员进入天宫空间站。天宫空间站距地面的高度约为400km~450km,地球同步卫星距地面的高度大约为35786km,对比天宫空间站、地球同步卫星与在地球赤道上放置的物体A,下列说法正确的是( )
A. 空间站绕地运行的周期一定小于物体A绕地运行的周期
B. 空间站的运行周期一定大于地球同步卫星的运行周期
C. 空间站的动能一定大于地球同步卫星的动能
D. 空间站的发射速度一定大于地球同步卫星的发射速度
4. 如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,R为定值电阻,C为平行板电容器,G为灵敏电流计。闭合开关S,在环境温度缓慢升高过程中,下列说法正确的是( )
A. RT两端电压变小 B. R两端电压变小
C. C所带电荷量增大 D. G中电流由b流向a
5. 某运送货物的中欧班列由30节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受阻力均相等,则倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,斜面静止在水平地面上,物块以平行于斜面的初速度从斜面底端开始沿斜面上滑,不计一切摩擦。在A从斜面底端运动到最高点的过程中(A未冲出斜面),以下说法正确的是( )
A. A、B组成的系统动量守恒
B. A的动量变化量方向水平向左
C. 到达最高点时A的动能最小
D. 到达最高点时和组成的系统的机械能最小
7. 质量为m的小球以初动能自空中的O点沿某一方向抛出,该小球抛出后运动过程中的动能与水平方向运动的位移x的关系图像如图所示,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 小球做倾角为53°的斜上抛运动
B. 小球动能最小时所在位置距抛出点O的竖直高度为
C. 小球动能最小时所在位置距抛出点O的水平位移为
D. 小球从抛出到动能最小时经历的时间为
8. 如图所示,在竖直面内作一个虚线圆,圆心为O点,在圆的最高点A处固定一个带电小球,其电荷量为,在圆心O处有一个质量为m、电荷量为的带电小球恰好保持静止。已知重力加速度为g。带电小球可视为点电荷,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. 虚线圆的半径为
B. B点和D点的电场强度相同
C. B点和D点的电势相同
D. C点的电场强度大小为
9. 如图所示,和为水平固定的间距为的足够长的光滑平行金属导轨,在、之间接有阻值为的定值电阻甲,在、之间接有阻值为的定值电阻乙,整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。一长为、质量为、电阻为的导体杆与导轨垂直且接触良好,并以一定的初速度开始水平向右运动,不计导轨电阻,已知的速度减为零时还没有到达,在杆运动的整个过程中( )
A. 通过电阻甲的电荷量为 B. 通过电阻乙的电荷量为
C. 杆中产生的焦耳热为 D. 杆中产生的焦耳热为
10. 当前我国新能源汽车产业实现了快速发展,形成完整且竞争力强的产业链,多项指标处于世界领先地位,“急动度”就是其中之一。它对汽车的影响是多方面的,涉及发动机、变速箱、油耗、轮胎、刹车系统等多个关键部件。急动度是汽车的加速度随时间的变化率,定义式为。一辆汽车沿平直公路以的速度做匀速运动,0时刻开始加速,内汽车运动过程的急动度随时间变化的图像如图所示。已知该汽车质量,运动过程中所受阻力。关于此运动过程,以下说法错误的是( )
A. 内,汽车牵引力等于所受阻力
B. 时,汽车的速度大小为
C. 内,汽车牵引力的冲量大小为
D. 时,汽车牵引力的功率为
二、非选择题(本题共5个大题,共54分)
11. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,铁架台上端固定有电磁释放装置A(断开开关,可使小球从静止开始自由下落),下端安装有与数字计时器相连的光电门B。实验过程如下:
(1)用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图乙所示,小球直径______mm。
(2)调节光电门位置,使小球从电磁释放装置处释放后能自由通过光电门。
(3)用刻度尺测量出小球释放位置到光电门的高度,释放小球,并记录小球通过光电门的遮光时间。已知小球的质量为,则小球从释放位置运动到光电门的过程中,增加的动能为______(用、、表示)。
(4)改变光电门的高度,多次实验得出相应的实验数据,根据数据作出图像,如果小球下落过程中机械能守恒,则该图像应是一条直线,且该直线的斜率应为______(用和重力加速度表示)。
12. 某同学利用图(甲)所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值99999),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干。实验步骤如下:
①按电路原理图(甲)连接线路;
②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(甲)中最左端所对应的位置,闭合开关S;
③调节滑动变阻器,使电压表满偏;
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”);
(2)根据图(甲)所示电路将图(乙)中实物图连线;_______
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为625.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为_______Ω(结果保留到个位);
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满偏电流为________。
四、解答题
13. 质量为的小物块静止在倾角为的斜面的底端,现对其施一沿斜面向上大小为的力,后撤去力。已知:,。物块与斜面间的动摩擦因数,取,设斜面足够长。求:
(1)力作用下物块的加速度是多少;
(2)物块沿斜面向上运动的最大距离是多少;
14. 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。
15. 如图所示,在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场,在第Ⅰ象限和第Ⅳ象限的圆形区域内分别存在如图所示的匀强磁场,在第Ⅳ象限磁感应强度大小是第Ⅰ象限的2倍。圆形区域与x轴相切于Q点,有一个带电粒子质量为m,电量为q,以速度垂直于x轴从x轴上的P点进入匀强电场中,并且恰好与y轴的正方向成角进入第Ⅰ象限,又恰好垂直于x轴在Q点进入圆形区域磁场,射出圆形区域磁场后与x轴正向成角再次进入第Ⅰ象限。P到O点的距离为L。不计重力。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)第Ⅰ象限内磁场磁感应强度B的大小;
(3)粒子在圆形区域磁场中的运动时间。
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北辰中学2026年春季学期阶段检测(一)
高二物理 试卷
满分100分,考试时间75分钟
注意事项:
1、答题前;考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证、考场号、座位号填写在答题卡上。并认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号,在规定的位置贴好条形码。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后,将答题卡交回,试卷可以带走。
一、选择题(本题共10题,共46分。其中1-7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,8-10题,每小题6分。共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 建立物理规律的思想方法是理解物理学本质和培养科学思维的重要途径。下面四幅图中运用了不同的物理思想方法,其中( )
A. 图甲在研究匀变速直线运动的位移与时间的关系时,运用了放大法
B. 图乙伽利略通过“斜面实验”研究落体运动规律时,运用了控制变量法
C. 图丙研究物体的微小形变时,运用了微元法
D. 图丁研究分力与合力的关系时,运用了等效替代法
【答案】D
【解析】
【详解】A.图甲研究匀变速直线运动的位移时,将图像分割为多个小段,用矩形面积和近似表示总位移,运用的是微元法,不是放大法,故A错误;
B.伽利略通过斜面实验研究落体运动规律时,通过"冲淡重力"实验,推理得到自由落体的运动规律,运用的是实验推理法,不是控制变量法,故B错误;
C.图丙研究微小形变时,通过光的反射将桌面微小形变放大便于观测,运用的是放大法,不是微元法,故C错误;
D.研究分力与合力的关系时,利用两个分力的作用效果与一个合力的作用效果相同进行探究,运用了等效替代法,故D正确。
故选D。
2. 如图所示是某种磁吸式的手机支架,将支架静置于水平桌面上,再将手机放到支架上,手机便会被吸住不动。已知手机质量为m,手机屏幕与水平桌面夹角为,手机与支架接触面间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度的大小为g,,。则支架对手机的磁吸力至少为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】手机受力如图所示
由平衡条件得:mgsinθ=μ(mgcosθ+F)
代入数据解得:F=
故选C。
3. 2024年,我国载人航天工程继续顺利推进,全年共实施了4次飞行任务,包括两艘天舟货运飞船和两艘神舟载人飞船,共运送6名航天员进入天宫空间站。天宫空间站距地面的高度约为400km~450km,地球同步卫星距地面的高度大约为35786km,对比天宫空间站、地球同步卫星与在地球赤道上放置的物体A,下列说法正确的是( )
A. 空间站绕地运行的周期一定小于物体A绕地运行的周期
B. 空间站的运行周期一定大于地球同步卫星的运行周期
C. 空间站的动能一定大于地球同步卫星的动能
D. 空间站的发射速度一定大于地球同步卫星的发射速度
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据
解得
可知,轨道半径越大,周期越大,而地球赤道上的物体A绕地运行的周期与地球同步卫星绕地运行的周期相等,故A正确,B错误;
C.由于不知道空间站和地球同步卫星的质量关系,所以无法比较二者的动能大小,故C错误;
D.轨道越高,发射速度越大,所以空间站的发射速度一定小于地球同步卫星的发射速度,故D错误。
故选A。
4. 如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,R为定值电阻,C为平行板电容器,G为灵敏电流计。闭合开关S,在环境温度缓慢升高过程中,下列说法正确的是( )
A. RT两端电压变小 B. R两端电压变小
C. C所带电荷量增大 D. G中电流由b流向a
【答案】A
【解析】
【详解】AB.由图可知,热敏电阻与电阻R串联,当环境温度升高时热敏电阻阻值减小,则电路中电流增大,电源的内电压及电阻R两端的电压均增大,由闭合电路欧姆定律可得
可知,RT两端电压减小,故A正确,B错误;
C.电源的内电压增大,路端电压减小,电容器的电压等于路端电压,电容器的电压减小,根据可知,电容保持不变,则带电量减小,故C错误;
D.电容器电量减小,则电容器要放电,电容器下极板带正电,G中电流由a→b,故D错误。
故选A。
5. 某运送货物的中欧班列由30节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受阻力均相等,则倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】把后28节车厢看成整体,根据牛顿第二定律有
设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为,把后2节车厢看成整体,根据牛顿第二定律有
解得
故选B。
6. 如图所示,斜面静止在水平地面上,物块以平行于斜面的初速度从斜面底端开始沿斜面上滑,不计一切摩擦。在A从斜面底端运动到最高点的过程中(A未冲出斜面),以下说法正确的是( )
A. A、B组成的系统动量守恒
B. A的动量变化量方向水平向左
C. 到达最高点时A的动能最小
D. 到达最高点时和组成的系统的机械能最小
【答案】C
【解析】
【详解】A.A、B组成的系统水平方向受合外力为零,即水平方向动量守恒;竖直方向动量不守恒,即系统动量不守恒,A错误;
B.A的初动量方向沿斜面斜向上,末动量方向水平向右,则动量变化量方向不是水平向左,B错误;
C.到达最高点时A的速度最小,则动能最小,C正确;
D.和组成的系统只有重力做功,则机械能守恒,即到达最高点时和组成的系统的机械能不变,D错误。
故选C。
7. 质量为m的小球以初动能自空中的O点沿某一方向抛出,该小球抛出后运动过程中的动能与水平方向运动的位移x的关系图像如图所示,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 小球做倾角为53°的斜上抛运动
B. 小球动能最小时所在位置距抛出点O的竖直高度为
C. 小球动能最小时所在位置距抛出点O的水平位移为
D. 小球从抛出到动能最小时经历的时间为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据小球抛出后的图像知,小球做的是斜上抛运动,动能最小时对应于小球运动至最高点且速度方向水平。设小球抛出时的速度大小为,与水平方向间的夹角为,根据,,,
联立可得可得,
故A错误;
BCD.小球从抛出到动能最小时经历的时间
距抛出点O的竖直高度
运动的水平位移
故B正确,CD错误。
故选B。
8. 如图所示,在竖直面内作一个虚线圆,圆心为O点,在圆的最高点A处固定一个带电小球,其电荷量为,在圆心O处有一个质量为m、电荷量为的带电小球恰好保持静止。已知重力加速度为g。带电小球可视为点电荷,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. 虚线圆的半径为
B. B点和D点的电场强度相同
C. B点和D点的电势相同
D. C点的电场强度大小为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.由受力平衡可知
解得
A错误;
B.两个点电荷在B点、D点产生的场强如图所示:
叠加后可知B点、D点的电场强度大小相同、方向不同,B错误;
C.电势没有方向,由对称性可知,点电荷在B、D点电势相同,在B、D点电势相同,叠加后B、D点电势相同,C正确;
D.C点的电场强度大小
D正确。
故选CD。
9. 如图所示,和为水平固定的间距为的足够长的光滑平行金属导轨,在、之间接有阻值为的定值电阻甲,在、之间接有阻值为的定值电阻乙,整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。一长为、质量为、电阻为的导体杆与导轨垂直且接触良好,并以一定的初速度开始水平向右运动,不计导轨电阻,已知的速度减为零时还没有到达,在杆运动的整个过程中( )
A. 通过电阻甲的电荷量为 B. 通过电阻乙的电荷量为
C. 杆中产生的焦耳热为 D. 杆中产生的焦耳热为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.对杆由动量定理有
得通过电路的总电荷量为
通过电阻甲的电荷量为
通过电阻乙的电荷量为
故A错误,B正确;
CD.甲、乙并联电阻阻值为
由能量守恒可知,回路中产生的总焦耳热为
杆中产生的焦耳热为
故C错误,D正确。
故选BD。
10. 当前我国新能源汽车产业实现了快速发展,形成完整且竞争力强的产业链,多项指标处于世界领先地位,“急动度”就是其中之一。它对汽车的影响是多方面的,涉及发动机、变速箱、油耗、轮胎、刹车系统等多个关键部件。急动度是汽车的加速度随时间的变化率,定义式为。一辆汽车沿平直公路以的速度做匀速运动,0时刻开始加速,内汽车运动过程的急动度随时间变化的图像如图所示。已知该汽车质量,运动过程中所受阻力。关于此运动过程,以下说法错误的是( )
A. 内,汽车牵引力等于所受阻力
B. 时,汽车的速度大小为
C. 内,汽车牵引力的冲量大小为
D. 时,汽车牵引力的功率为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.由0~12.0s内汽车运动过程的急动度随时间变化的图像可得0~4.0s内j>0且大小不变,汽车做加速度均匀增大的加速运动;4.0~8.0s内j=0,则汽车做加速度不变的匀加速运动,牵引力大于所受阻力,故A错误;
B.由图可知加速度的变化图像如图所示
a-t图像的面积表示速度的增加量
所以12.0s时汽车速度大小为26m/s,故B错误;
C.0~12.0s内,以牵引力方向为正方向,对汽车由动量定理得
又,解得汽车牵引力的冲量大小为I=4.4×104N•s,故C正确;
D.对汽车由牛顿第二定律,6.0s时有
由a-t图可知a1=2.0m/s2
解得牵引力大小为F=5×103N
0~6.0s内汽车速度增大量为
6.0s时汽车的速度大小为v1=v0+Δv =18.0m/s
6.0s时,汽车牵引力的功率为P=Fv1=9.0×104W,故D错误。
此题选择错误的,故选ABD。
二、非选择题(本题共5个大题,共54分)
11. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,铁架台上端固定有电磁释放装置A(断开开关,可使小球从静止开始自由下落),下端安装有与数字计时器相连的光电门B。实验过程如下:
(1)用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图乙所示,小球直径______mm。
(2)调节光电门位置,使小球从电磁释放装置处释放后能自由通过光电门。
(3)用刻度尺测量出小球释放位置到光电门的高度,释放小球,并记录小球通过光电门的遮光时间。已知小球的质量为,则小球从释放位置运动到光电门的过程中,增加的动能为______(用、、表示)。
(4)改变光电门的高度,多次实验得出相应的实验数据,根据数据作出图像,如果小球下落过程中机械能守恒,则该图像应是一条直线,且该直线的斜率应为______(用和重力加速度表示)。
【答案】 ①. 7.884(7.882~7.886) ②. ③.
【解析】
【详解】(1)[1]根据螺旋测微器的读数规律,该读数为
(3)[2]小球的初动能为0,小球通过光电门时速度为,则小球增加的动能为。
(4)[3]根据机械能守恒有
变形得
结合图像可知
12. 某同学利用图(甲)所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值99999),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干。实验步骤如下:
①按电路原理图(甲)连接线路;
②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(甲)中最左端所对应的位置,闭合开关S;
③调节滑动变阻器,使电压表满偏;
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”);
(2)根据图(甲)所示电路将图(乙)中实物图连线;_______
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为625.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为_______Ω(结果保留到个位);
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满偏电流为________。
【答案】 ①. R1 ②. ③. 2500 ④. 1mA
【解析】
【详解】(1)[1]调节电阻箱时需要滑动变阻器上的分压保持不变,需要电压表的电阻远大于变阻器的电阻,故变阻器选阻值小的,故选滑动变阻器R1;
(2)[2]实物图连接如图所示
(3)[3]电压表和电阻箱整体分压不变,故
代入数据
解得
(4)[4]该表头的满刻度电流为
四、解答题
13. 质量为的小物块静止在倾角为的斜面的底端,现对其施一沿斜面向上大小为的力,后撤去力。已知:,。物块与斜面间的动摩擦因数,取,设斜面足够长。求:
(1)力作用下物块的加速度是多少;
(2)物块沿斜面向上运动的最大距离是多少;
【答案】(1)5m/s2
(2)15m
【解析】
【小问1详解】
根据牛顿第二定律可知
解得a=5m/s2
【小问2详解】
整个过程由动能定理
其中
解得
14. 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
15. 如图所示,在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场,在第Ⅰ象限和第Ⅳ象限的圆形区域内分别存在如图所示的匀强磁场,在第Ⅳ象限磁感应强度大小是第Ⅰ象限的2倍。圆形区域与x轴相切于Q点,有一个带电粒子质量为m,电量为q,以速度垂直于x轴从x轴上的P点进入匀强电场中,并且恰好与y轴的正方向成角进入第Ⅰ象限,又恰好垂直于x轴在Q点进入圆形区域磁场,射出圆形区域磁场后与x轴正向成角再次进入第Ⅰ象限。P到O点的距离为L。不计重力。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)第Ⅰ象限内磁场磁感应强度B的大小;
(3)粒子在圆形区域磁场中的运动时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在电场中做类平抛运动,由几何关系得末速度为;
由动能定理得
得
【小问2详解】
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图所示:
设粒子在第Ⅰ象限内的轨迹半径为,由上可知;
得
由几何关系有
结合
得
【小问3详解】
由几何关系知,粒子在圆形磁场中运动的时间
而
由
得
得
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