精品解析：四川南充高级中学2025-2026学年高二下学期5月期中物理试题

南充高中高2024级高二下学期期中考试 物理试题 考试时间：75分钟 试卷满分：100分 注意事项： 1、答题前，务必将自己的姓名、班级、考号填写在答题卡规定的位置上。 2、答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其它答案标号。 3、答非选择题时，用黑色签字笔将答案书写在答题卡相应位置上，写在本试卷上无效。 一、单项选择题（本题有7个小题，每题4分，共28分） 1. 关于电磁感应现象，下列说法正确的是（　　） A. 只要导体在切割磁感线，就会产生感应电流 B. 磁场方向改变时，感应电流的方向也会改变 C. 闭合电路的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势 D. 电磁感应现象中，电能全部转化为机械能 2. 下列生活中的现象，属于电磁阻尼应用的是（　　） A. 电磁起重机吊起钢铁工件 B. 电动机通电后持续转动 C. 电磁炉给锅底加热 D. 电流表的指针偏转后能迅速静止 3. 关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是（　　） A. 图甲是回旋加速器的示意图，增加电压U，粒子获得的最大动能增大 B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断图中A为负极，B为正极 C. 图丙是速度选择器，只有的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器 D. 图丁是质谱仪的主要原理图。其中、、在磁场中偏转半径最大的是 4. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，半径OB与OC成角，一带电粒子q从A点沿直径AB方向射入磁场，从C点射出。不计粒子重力，则（　　） A. 该粒子一定带负电 B. 在磁场中运动时间为 C. 在磁场中的运动半径为2R D. 粒子进入磁场的速度为 5. 如图所示，等腰直角三角形线框ABC由同种均匀导线制成，其斜边AB长为L，以速度v匀速穿过宽度为L且垂直于线框平面的匀强磁场，v与AB平行且垂直于磁场边界。以B点位于磁场左边界时为计时起点，电流以逆时针方向为正方向，回路中感应电流I和AB两端的电势差随时间t的变化关系图像正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 如图甲所示，线圈ab和绝缘丝线悬挂的铝环M套在同一个铁芯上，若以电流从线圈a到b为正方向，当线圈通以如图乙所示的电流时，在这段时间内，关于铝环M的说法正确的是（　　） A. 铝环受到的安培力先向左后向右 B. 铝环受到的安培力一直向左 C. 从左向右看感应电流先顺时针后逆时针 D. 铝环始终有扩张的趋势 7. 如图所示，质量为m、电荷量为q（q>0）的小球套在竖直绝缘细杆上，二者间动摩擦因数μ=0.5。细杆所处空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右、场强大小，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。某时刻小球从静止开始下滑，下降h时速度达到最大速度，重力加速度为g，则（　　） A. 小球下滑的最大加速度为g B. 小球下滑的最大速度vm为 C. 小球达到最大速度的时间 D. 在小球达到最大速度过程中克服摩擦力做的功 二、多选题（本题有3个小题，共18分，每小题给出的四个选项中至少有2个正确选项，选全得6分，没选全得3分，有错选不得分） 8. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其直流电阻可忽略不计，L1、L2、L3是三个完全相同的灯泡，下列说法正确的是（　　） A. 开关闭合时，L1马上变亮，L2、L3缓慢变亮 B. 开关闭合后，当电路稳定时，L2会熄灭，L1、L3亮度相同 C. 开关闭合后，当电路稳定时，L1最亮，L2、L3亮度相同 D. 开关断开时，L1立即熄灭，L2、L3缓慢熄灭 9. 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=50cm2。螺线管导线电阻r=1Ω，R1=3Ω，R2=6Ω，C=3×10-5 F。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。闭合开关一段时间后，则（　　） A. 感应电动势大小为2V B. 电容器上极板带正电 C. 2秒内R1产生的焦耳热为0.2J D. 电容器所带电荷量为3.6×10-5C 10. 如图所示，两平行金属轨道固定在倾角为θ=30°的绝缘斜面上，间距为l，上端接有电动势为E、内阻为r的电源，空间中有竖直向上的匀强磁场，一质量为m、电阻为R的金属杆PQ垂直轨道放置且保持静止，已知导体棒与导轨间动摩擦因数，不计金属轨道的电阻，重力加速度为g。则下列叙述正确的是（　　） A. 导体棒PQ受到的安培力沿导轨平面向上 B. 导体棒可能不受摩擦力 C. 磁感应强度B的最大值为 D. 导体棒受到的摩擦力可能为 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中 （1）用如图1所示装置测量，实验时可以通过拨杆调节的是________。 A. 单缝与双缝距离 B. 单缝倾斜程度 C. 双缝的高度 D. 双缝与屏距离 （2）使分划板中心刻线与其中一条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上示数为2.002 mm。同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐，此时手轮上示数如图2所示，则示数为________mm。已知双缝间距d=0.5 mm，双缝与屏距离1.25 m，则所测单色光波长为________m（结果保留三位有效数字） 12. 小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。 （1）闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）； （2）闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，灵敏电流计的指针________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）； （3）如图乙所示，Rt为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，从左向右看，金属环A中电流方向________（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）的趋势。 四、解答题（本题共3个小题，共计38分） 13. 如图一特制玻璃砖的截面由直角三角形ABC和以O为圆心、BC为直径的半圆组成。一束单色光从AB面上的B点水平射入介质。已知介质的折射率为，半圆的半径为R，∠BAC=30°，真空中的光速为c。求： （1）光线从AB边入射介质中的折射角大小。 （2）光线在介质中的传播时间t。 14. 如图为一个粒子控制器的简化图，在x轴上方存在向下的匀强电场，在以坐标为（0，-R）的O1点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于平面向外的匀强磁场。在x轴上方的A点以速度v0水平射出质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从坐标原点O以与x轴成60°的方向进入磁场，又恰好从y轴离开磁场，已知AO的水平距离为R，不计粒子的重力，求： （1）电场强度E的大小。 （2）粒子在磁场中运动的时间t。 （3）若仅通过调控磁感应强度B的大小来改变粒子离开磁场后的运动方向，则要保证粒子不再回到电场，磁感应强度B的取值范围是多少？ 15. 如图所示，无限长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距L=2m，正方形区域PQNM内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T。现将a、b、c三根导体棒依次并排放在轨道上，并使它们从离水平面高度h=0.8m处沿圆弧轨道依次滑下，前一根导体棒刚穿出磁场的同时释放下一根导体棒。已知每根导体棒的质量m=1kg，导体棒在导轨间的电阻分别为Ra=Rb=6Ω，Rc=12Ω，取重力加速度g=10m/s2，导轨电阻不计，所有导体棒与导轨始终垂直且接触良好。求： （1）第1根导体棒a刚进入磁场时受到的安培力； （2）从导体棒a开始运动到导体棒b到达PQ位置的过程中，通过导体棒c的电荷量q； （3）从导体棒a开始运动直到导体棒c穿出磁场的过程中，导体棒c产生的焦耳热Qc。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 南充高中高2024级高二下学期期中考试 物理试题 考试时间：75分钟 试卷满分：100分 注意事项： 1、答题前，务必将自己的姓名、班级、考号填写在答题卡规定的位置上。 2、答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其它答案标号。 3、答非选择题时，用黑色签字笔将答案书写在答题卡相应位置上，写在本试卷上无效。 一、单项选择题（本题有7个小题，每题4分，共28分） 1. 关于电磁感应现象，下列说法正确的是（　　） A. 只要导体在切割磁感线，就会产生感应电流 B. 磁场方向改变时，感应电流的方向也会改变 C. 闭合电路的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势 D. 电磁感应现象中，电能全部转化为机械能 【答案】C 【解析】 【详解】A．感应电流产生的条件是闭合回路+回路磁通量发生变化，若导体不属于闭合回路，或闭合回路整体切割磁感线时磁通量不变，都不会产生感应电流，故A错误； B．感应电流的方向由磁场方向和磁通量变化方向（或导体切割磁感线的运动方向）共同决定，仅磁场方向改变时，若切割方向同时反向，感应电流方向不变，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律，只要回路的磁通量发生变化（），就一定产生感应电动势，闭合回路的这一性质依然成立，故C正确； D．在不是超导电路中，电磁感应现象会有部分能量转化为电路的内能，故D错误。 故选C。 2. 下列生活中的现象，属于电磁阻尼应用的是（　　） A. 电磁起重机吊起钢铁工件 B. 电动机通电后持续转动 C. 电磁炉给锅底加热 D. 电流表的指针偏转后能迅速静止 【答案】D 【解析】 【详解】电磁阻尼的核心原理：导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流，感应电流受到的安培力总是阻碍导体的相对运动，使导体的运动快速衰减。 A．电磁起重机吊起钢铁工件，利用的是电流的磁效应（通电电磁铁产生磁场吸引铁磁性材料），不存在感应电流阻碍运动的过程，不属于电磁阻尼，故A错误； B．电动机通电后持续转动，利用的是通电导体在磁场中受安培力获得动力，安培力为动力而非阻碍运动的力，不属于电磁阻尼，故B错误； C．电磁炉给锅底加热，利用的是交变磁场在锅底产生涡流的热效应，没有阻碍相对运动的效果，不属于电磁阻尼，故C错误； D．电流表指针偏转后，与指针固定的导电铝框在磁场中运动产生感应电流，感应电流受到的安培力阻碍指针的摆动，使指针迅速静止，属于电磁阻尼的应用，故D正确。 故选D。 3. 关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是（　　） A. 图甲是回旋加速器的示意图，增加电压U，粒子获得的最大动能增大 B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断图中A为负极，B为正极 C. 图丙是速度选择器，只有的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器 D. 图丁是质谱仪的主要原理图。其中、、在磁场中偏转半径最大的是 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲是回旋加速器的示意图，根据 可得粒子获得的最大动能为 可知增加电压U，粒子获得的最大动能不变，A错误； B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向下偏向B板，负离子受洛伦兹力向上偏向A板，可以判断图中A为负极，B为正极，B正确； C．图丙是速度选择器，当带电粒子沿直线通过速度选择器时 解得 即只有的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器，C错误； D．图丁是质谱仪的主要原理图。根据， 解得 其中的荷质比最小，在磁场中偏转半径最大，D错误。 故选B。 4. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，半径OB与OC成角，一带电粒子q从A点沿直径AB方向射入磁场，从C点射出。不计粒子重力，则（　　） A. 该粒子一定带负电 B. 在磁场中运动时间为 C. 在磁场中的运动半径为2R D. 粒子进入磁场的速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．粒子从A点沿直径AB方向射入磁场，从C点射出，其轨迹如图所示 根据左手定则，磁场垂直纸面向里，正电荷向右运动时洛伦兹力向上，符合偏转方向，因此粒子带正电，故A错误； C．由几何关系可知，粒子转过的轨迹圆对应的圆心角 故粒子在磁场中的运动半径为，故C错误； D．设粒子进入磁场的速度大小为 ，洛伦兹力提供向心力，有 代入 解得，故D正确； B．粒子在磁场中做圆周运动的周期 代入， 解得 因粒子轨迹圆对应的圆心角 粒子在磁场中运动的时间为，故B错误。 故选D。 5. 如图所示，等腰直角三角形线框ABC由同种均匀导线制成，其斜边AB长为L，以速度v匀速穿过宽度为L且垂直于线框平面的匀强磁场，v与AB平行且垂直于磁场边界。以B点位于磁场左边界时为计时起点，电流以逆时针方向为正方向，回路中感应电流I和AB两端的电势差随时间t的变化关系图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由楞次定律可得，线框进入磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量增加，感应电流沿逆时针方向，线框出磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量减少，感应电流沿顺时针方向。线框进入磁场过程中切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，线框出磁场过程中，切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，整个过程中线框匀速运动，有效长度随时间均匀变化，可知感应电动势随时间均匀变化，总电阻不变，可知感应电流随时间均匀变化，故A错误，B正确； CD．线框进入磁场，电流方向从A到B，，电压大小先增大后减小；线框出磁场过程，电流方向从B到A，，电压大小也是先增大后减小，故CD错误。 故选B。 6. 如图甲所示，线圈ab和绝缘丝线悬挂的铝环M套在同一个铁芯上，若以电流从线圈a到b为正方向，当线圈通以如图乙所示的电流时，在这段时间内，关于铝环M的说法正确的是（　　） A. 铝环受到的安培力先向左后向右 B. 铝环受到的安培力一直向左 C. 从左向右看感应电流先顺时针后逆时针 D. 铝环始终有扩张的趋势 【答案】A 【解析】 【详解】ABC．由于电流从a到b为正方向，当电流从a流向b，由右手螺旋定则可知，线圈的磁场水平向右，由于电流逐渐减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环M中感应电流方向为顺时针（从左向右看），线圈与铝环M相互吸引（同向电流相吸引）；当电流从b流向a，由右手螺旋定则可知，线圈的磁场水平向左，因电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可得，铝环M中感应电流方向为顺时针（从左向右看），线圈与铝环M相互排斥（反向电流相排斥），故铝环M中的电流方向一直为顺时针，铝环受到的安培力先向左后向右，故BC错误，A正确； D．穿过铝环M的磁通量先减小后增大，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，铝环M有先扩大后收缩的趋势，故D错误。 故选A。 7. 如图所示，质量为m、电荷量为q（q>0）的小球套在竖直绝缘细杆上，二者间动摩擦因数μ=0.5。细杆所处空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右、场强大小，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。某时刻小球从静止开始下滑，下降h时速度达到最大速度，重力加速度为g，则（　　） A. 小球下滑的最大加速度为g B. 小球下滑的最大速度vm为 C. 小球达到最大速度的时间 D. 在小球达到最大速度过程中克服摩擦力做的功 【答案】D 【解析】 【详解】A．当小球刚开始运动后，设小球的速度为 时，根据左手定则可知洛伦兹力方向水平向右，以小球为对象，水平方向有 竖直方向有， 联立可得 可知初始时刻，小球的速度为0时，小球下滑的加速度最大，为 所以小球下滑的最大加速度小于g，故A错误； B．当时小球下滑的速度最大，则 解得，故B错误； C．小球从静止到最大速度，对小球由动量定理得 即 解得时间，故C错误； D．在小球达到最大速度过程中，设克服摩擦力做的功为，根据能量关系有 可得，故D正确。 故选D。 二、多选题（本题有3个小题，共18分，每小题给出的四个选项中至少有2个正确选项，选全得6分，没选全得3分，有错选不得分） 8. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其直流电阻可忽略不计，L1、L2、L3是三个完全相同的灯泡，下列说法正确的是（　　） A. 开关闭合时，L1马上变亮，L2、L3缓慢变亮 B. 开关闭合后，当电路稳定时，L2会熄灭，L1、L3亮度相同 C. 开关闭合后，当电路稳定时，L1最亮，L2、L3亮度相同 D. 开关断开时，L1立即熄灭，L2、L3缓慢熄灭 【答案】CD 【解析】 【详解】ABC．开关闭合时，L1、L3马上变亮，L2因线圈自感而缓慢变亮；开关闭合后，当电路稳定时，自感线圈相当于导线，故L2、L3亮度相同，L1在干路，故L1最亮。故AB错误，C正确； D．开关断开时，L1立即熄灭，L2、L3因线圈断电自感而缓慢熄灭，故D正确。 故选CD。 9. 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=50cm2。螺线管导线电阻r=1Ω，R1=3Ω，R2=6Ω，C=3×10-5 F。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。闭合开关一段时间后，则（　　） A. 感应电动势大小为2V B. 电容器上极板带正电 C. 2秒内R1产生的焦耳热为0.2J D. 电容器所带电荷量为3.6×10-5C 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由法拉第电磁感应定律可得螺线管内产生的感应电动势为 由图乙可知 解得。故A正确； B．由楞次定律可得当穿过螺线管的磁通量增加时，螺线管下部可以看成电源的正极，则电容器下极板带正电，故B错误； C．2秒内R1产生的焦耳热为。故C错误； D．电容器两端的电压与两端电压相同，为 电容器所带电荷量为。故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，两平行金属轨道固定在倾角为θ=30°的绝缘斜面上，间距为l，上端接有电动势为E、内阻为r的电源，空间中有竖直向上的匀强磁场，一质量为m、电阻为R的金属杆PQ垂直轨道放置且保持静止，已知导体棒与导轨间动摩擦因数，不计金属轨道的电阻，重力加速度为g。则下列叙述正确的是（　　） A. 导体棒PQ受到的安培力沿导轨平面向上 B. 导体棒可能不受摩擦力 C. 磁感应强度B的最大值为 D. 导体棒受到的摩擦力可能为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．通过导体棒PQ的电流方向由P到Q，根据左手定则可知，导体棒PQ受到的安培力水平向右，故A错误； B．当导体棒受到的安培力沿斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力时，导体棒不受摩擦力作用，故B正确； C．回路电流为 磁感应强度最大时，安培力最大，杆刚好要向上滑动，摩擦力达到最大，根据平衡条件可得 代入数据解得 又 解得，故C正确； D．当磁感应强度取最大值时，导体棒受到的摩擦力最大，则有 可知导体棒受到的摩擦力不可能为，故D错误。 故选BC。 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中 （1）用如图1所示装置测量，实验时可以通过拨杆调节的是________。 A. 单缝与双缝距离 B. 单缝倾斜程度 C. 双缝的高度 D. 双缝与屏距离 （2）使分划板中心刻线与其中一条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上示数为2.002 mm。同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐，此时手轮上示数如图2所示，则示数为________mm。已知双缝间距d=0.5 mm，双缝与屏距离1.25 m，则所测单色光波长为________m（结果保留三位有效数字） 【答案】（1）B （2） ①. 13.450##13.451##13.452 ②. 【解析】 【小问1详解】 实验时可以通过拨杆调节的是单缝倾斜程度，故选B； 【小问2详解】 [1]螺旋测微器的示数为13mm+0.01mm×45.1=13.451mm。 [2]条纹间距 根据可得 12. 小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。 （1）闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）； （2）闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，灵敏电流计的指针________（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）； （3）如图乙所示，Rt为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，从左向右看，金属环A中电流方向________（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）的趋势。 【答案】（1）向左偏转 （2）向右偏转 （3） ①. 逆时针 ②. 左 ③. 收缩 【解析】 【小问1详解】 由于闭合开关瞬间，线圈B中磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转。将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，线圈A中电流增大，线圈B中磁通量增大，由楞次定律可知，此时电流计的指针向左偏转。 【小问2详解】 将线圈A从线圈B抽出的过程中，线圈B的磁通量减小，与闭合开关瞬间相比，由楞次定律可知，此时电流计的指针向右偏转。 【小问3详解】 [1]由图中电流方向和右手螺旋定则可知，通电螺线管的磁场方向水平向右，当周围环境温度急剧上升时，热敏电阻阻值减小，通电螺旋管的电流增大，磁场增强，金属环A中磁通量增大，根据“增反减同”可得，从左向右看，金属环A中电流方向逆时针。[2] [3]根据“增离减靠”、“增缩减扩”金属环A将向左运动，并有收缩的趋势。 四、解答题（本题共3个小题，共计38分） 13. 如图一特制玻璃砖的截面由直角三角形ABC和以O为圆心、BC为直径的半圆组成。一束单色光从AB面上的B点水平射入介质。已知介质的折射率为，半圆的半径为R，∠BAC=30°，真空中的光速为c。求： （1）光线从AB边入射介质中的折射角大小。 （2）光线在介质中的传播时间t。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 如图所示，设在B点的入射角i，折射角r，根据折射定律有 其中，得折射角 【小问2详解】 设全反射临界角C，则 光在圆弧界面时入射角为60°，由于 故在圆弧界面发生全反射。 光路如图所示，由几何关系可知在介质中的路程 又， 光线在介质中的传播时间 14. 如图为一个粒子控制器的简化图，在x轴上方存在向下的匀强电场，在以坐标为（0，-R）的O1点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于平面向外的匀强磁场。在x轴上方的A点以速度v0水平射出质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从坐标原点O以与x轴成60°的方向进入磁场，又恰好从y轴离开磁场，已知AO的水平距离为R，不计粒子的重力，求： （1）电场强度E的大小。 （2）粒子在磁场中运动的时间t。 （3）若仅通过调控磁感应强度B的大小来改变粒子离开磁场后的运动方向，则要保证粒子不再回到电场，磁感应强度B的取值范围是多少？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 在O处有 解得 AO的水平距离为R，有 又 联立解得电场强度 【小问2详解】 在O处有 解得粒子在O处的速度 如图所示，由几何关系可知，粒子的轨道半径，转过的弧长 又 解得粒子在磁场中运动的时间 【小问3详解】 要保证粒子不再回到电场，粒子离开磁场的速度水平向左时，磁场取得最大值。由几何关系可知 又 解得 即磁感应强度B的取值范围 15. 如图所示，无限长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距L=2m，正方形区域PQNM内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T。现将a、b、c三根导体棒依次并排放在轨道上，并使它们从离水平面高度h=0.8m处沿圆弧轨道依次滑下，前一根导体棒刚穿出磁场的同时释放下一根导体棒。已知每根导体棒的质量m=1kg，导体棒在导轨间的电阻分别为Ra=Rb=6Ω，Rc=12Ω，取重力加速度g=10m/s2，导轨电阻不计，所有导体棒与导轨始终垂直且接触良好。求： （1）第1根导体棒a刚进入磁场时受到的安培力； （2）从导体棒a开始运动到导体棒b到达PQ位置的过程中，通过导体棒c的电荷量q； （3）从导体棒a开始运动直到导体棒c穿出磁场的过程中，导体棒c产生的焦耳热Qc。 【答案】（1），方向水平向右 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设导体棒a进入磁场时的速度大小为，由于导体棒进入磁场前机械能守恒，则有 解得 根据法拉第电磁感应定律可知，导体棒进入磁场时产生的感应电动势为 根据串、并联电路的性质可得此时电路中的总电阻为 则此时电路中的感应电流为 所以导体棒a刚进入磁场时受到的安培力大小为 根据左手定则可知安培力的方向水平向右。 【小问2详解】 设在导体棒a穿过磁场的过程中，通过导体棒a的电荷量为，则有 又因为， 联立解得 根据串、并联电路的性质可知，流过导体棒c的电流和流过导体棒b的电流之比为 所以此过程通过导体棒c的电荷量为 由分析可知，由于，所以当导体棒b穿过磁场时通过导体棒c的电荷量和导体棒a穿过磁场时通过导体棒c的电荷量相等，即 所以从导体棒a开始运动到导体棒b到达PQ位置的过程中，通过导体棒c的电荷量为 【小问3详解】 对导体棒a经过磁场的过程列动量定理方程有 由于 联立解得导体棒a出磁场时的速度为 设该过程整个电路产生的热量为Q，则根据能量守恒定律有 根据串、并联电路的性质可知，该过程流过导体棒c的电流与总电流之比为，导体棒c的电阻与总电阻之比为，设此过程导体棒c上产生的热量为，则根据焦耳定律有 解得 同理可知，在导体棒b经过磁场的过程中，导体棒c上产生的热量为 对导体棒c经过磁场的过程列动量定理方程有 又因为 其中 联立解得导体棒c出磁场时的速度为 设该过程整个电路产生的热量为，则根据能量守恒定律有 根据串、并联电路的性质可知，该过程流过导体棒c的电流与总电流相等，导体棒c的电阻与总电阻之比为，设此过程导体棒c上产生的热量为，则根据焦耳定律有 解得此过程导体棒c上产生的热量为 所以从导体棒a开始运动直到导体棒c穿出磁场的过程中，导体棒c产生的总焦耳热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $