精品解析：江苏无锡市南菁高级中学2025-2026学年高二下学期期末模拟考试物理试题

高二物理期末模拟考试 一、单选题（每小题只有一个选项最符合题意，共10小题，每小题4分，共40分。） 1. “覆水难收”意指泼出去的水不能自发回到原来的状态，其蕴含的物理规律是（　　） A. 热平衡定律 B. 热力学第一定律 C. 热力学第二定律 D. 机械能守恒定律 2. 某位物理学家用振荡电路装置验证了电磁场的波动性。如图所示，左侧的振荡器产生高频电磁脉冲，右侧的环形金属探测器在特定条件下可感应出微弱的放电现象。实验中发现，通过调整探测器回路的固有频率，可以显著增强接收端的放电亮度。这种使接收系统与发射信号达到频率匹配的操作是（　　） A. 调幅 B. 调频 C. 调谐 D. 解调 3. 如图所示，用棉线连接花盆土壤与盆底储水，棉线可将水从低处吸至土壤中，为绿植持续供水。则（　　） A. 水不浸润棉线 B. 水不浸润土壤 C. 棉线为绿植供水利用了毛细现象 D. 用空塑料笔芯替代棉线也可为绿植供水 4. 将一块放射性物质放入上端开孔的铅盒中，再将铅盒放在垂直纸面向外的匀强磁场中，发现放射性物质发出的三种射线发生如图所示偏转，下列说法正确的是（　　） A. 甲射线是由弱相互作用引起的 B. 乙射线常用于常规人体透视 C. 三种射线中丙射线的贯穿本领最强 D. 一个半衰期后，铅盒中物质的质量为刚放入时的一半 5. 如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点，O点正下方固定一个水平放置的实心铝盘。让磁铁在竖直面内从左边静止释放，虚线为释放位置的对称位置，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 磁铁由于电磁阻尼无法摆到虚线位置 B. 磁铁由于电磁驱动会持续摆动 C. 铝盘中的涡流总是排斥磁铁，对磁铁的作用力总是阻力 D. 最终铝盘中涡流产生的焦耳热大于磁铁损失的重力势能 6. 如图所示，导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞上堆放着铁砂，系统处于静止状态。现缓慢取走铁砂，忽略活塞与汽缸之间的摩擦，外界环境温度不变，则在此过程中缸内气体（　　） A. 对外做功，其内能减少 B. 温度不变，与外界无热量交换 C. 单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小 D. 单位时间内对活塞的碰撞次数减少 7. 如图所示，磁轴键盘中，永磁铁随按键在竖直方向移动，长、宽、高分别为 、、的霍尔传感器通有恒定电流，则在其对应侧面上产生霍尔电压。按下按键，当电压超过某一定值时，开始输出信号。松开按键，永磁铁恢复原位，输出信号停止。要增加该磁轴键盘的灵敏度（按键被按下更短的距离即可输出信号），下列调整可行的是（　　） A. 仅减小 B. 仅减小 C. 仅增加 D. 仅增加 8. 如图所示，一匝数为，边长，的矩形线圈，一半放在具有理想边界的匀强磁场中，磁感应强度，线圈轴线与磁场边界重合。线圈按图示方向以的转速匀速转动，线圈总电阻为，线圈外接电阻为。若从图示位置开始计时，则下列说法正确的是（　　） A. 交变电动势的瞬时值表达式为 B. 图中电压表的读数为 C. 线圈转动一圈过程中电阻R上产生的热量为 D. 线圈由图示位置转过的过程中通过电阻R的电量为 9. 人眼对绿光最为敏感，如果每秒有个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以的功率均匀地向各个方向发射波长为的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为，不计空气对光的吸收，普朗克常量为，光在真空中传播速度为 ，眼睛能够看到这个光源的最远距离为（　　） A. B. C. D. 10. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法不正确的是（　　） A. 发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙 B. 新核Y在磁场中做圆周运动的半径为RY＝R C. α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I＝ D. 若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝ 二、非选择题（本题共6小题，共60分，其中第13题~第16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，答案中必须写出数值和单位） 11. 张同学用如图所示的实验装置研究楞次定律。 （1）请用笔画线替代导线将图中的电路图补充完整______。 （2）张同学连接电路后，闭合开关瞬间，发现电流计的指针向右偏转，闭合开关后，向左迅速移动滑动变阻器滑片的瞬间，电流计的指针向______偏转。（填“左”或“右”） 12. 某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，具体操作如下： a．将纯油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液，用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并测得这样的溶液有100滴，由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积； b．往浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上； c．将1滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后形成如图甲所示的油酸膜； d．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上； e．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。 请根据以上操作，完成以下问题： （1）该实验中1滴油酸酒精溶液含有的纯油酸的体积为________；（保留1位有效数字） （2）描出的油酸膜的轮廓如图乙所示，图中正方形小方格的边长为，格数大约为200格，则油酸分子的直径为________；（保留1位有效数字） （3）某同学实验中得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为__________。 A. 油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 B. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 C. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D. 计算油膜面积时，不完整的方格作为完整方格处理 13. 某种金属板受到一束频率为的紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在右侧放置一个金属网。如果用导线将连起来，从射出的电子落到上便会沿导线返回，从而形成电流。现在不把直接相连，而按图示那样在之间加某一电压，当该电压大于时电流表中就没有电流。（已知普朗克常量为，电子电量为，质量为）则： （1）被这束紫外线照射出的电子，最大速度是多少？ （2）金属板的逸出功多大？ 14. 如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在长度为0.8m汽缸中，汽缸右端有固定挡板，活塞的面积为4cm2，此时与汽缸底部相距0.6m，汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为1×105Pa、27℃，现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为8N，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： （1）活塞刚要移动时气体的压强； （2）当气体的压强为2×105Pa时，气体的温度； （3）整个过程气体吸收热量为12.4J，求气体内能的增加量。 15. 如图所示，在P点有一粒子源可发射质量为m、电荷量为的粒子。以O为圆心有一大圆与小圆，大圆半径为r，大圆外存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，大圆与小圆之间的区域存在方向沿半径向外的辐向电场，不计粒子重力。 （1）若粒子源垂直OP向下射出速率为的粒子，求粒子在磁场中运动的半径与周期； （2）若，现以某一速度垂直OP方向向上发射粒子，使粒子恰能沿半径方向进入大圆内，且运动到小圆处速度为零。 ①求大小两圆间的电势差U； ②求该粒子再次回到P点时在磁场中经历的时间。 16. 如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFHG矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在0时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为；一段时间后，金属棒a、b没有相碰，且两棒整个过程中相距最近时b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b长度均为L，电阻均为R，a棒的质量为2m、b棒的质量为m，最终其中一棒恰好停在磁场边界处，在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。求： （1）0时刻a棒的加速度大小； （2）两棒整个过程中相距最近的距离s； （3）整个过程中，a棒产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理期末模拟考试 一、单选题（每小题只有一个选项最符合题意，共10小题，每小题4分，共40分。） 1. “覆水难收”意指泼出去的水不能自发回到原来的状态，其蕴含的物理规律是（　　） A. 热平衡定律 B. 热力学第一定律 C. 热力学第二定律 D. 机械能守恒定律 【答案】C 【解析】 【详解】‌“覆水难收”蕴含的物理规律是熵增加原理‌，即热力学第二定律。 故选C。 2. 某位物理学家用振荡电路装置验证了电磁场的波动性。如图所示，左侧的振荡器产生高频电磁脉冲，右侧的环形金属探测器在特定条件下可感应出微弱的放电现象。实验中发现，通过调整探测器回路的固有频率，可以显著增强接收端的放电亮度。这种使接收系统与发射信号达到频率匹配的操作是（　　） A. 调幅 B. 调频 C. 调谐 D. 解调 【答案】C 【解析】 【详解】AB．两个选项都属于发射端的调制操作，调幅是改变载波振幅、调频是改变载波频率，目的是把信号加载到载波上发射，和题干接收端的频率匹配操作不符，故A、B错误； C．接收电磁波时，调整接收回路的固有频率，使其与发射的电磁波频率相同，发生电谐振从而显著增强接收信号，这个频率匹配操作就是调谐，完全符合题干描述，故C正确； D．解调是接收端将需要的信号从载波中分离出来的操作，不是频率匹配过程，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，用棉线连接花盆土壤与盆底储水，棉线可将水从低处吸至土壤中，为绿植持续供水。则（　　） A. 水不浸润棉线 B. 水不浸润土壤 C. 棉线为绿植供水利用了毛细现象 D. 用空塑料笔芯替代棉线也可为绿植供水 【答案】C 【解析】 【详解】A．水能从盛水容器通过棉线到盆栽，水浸润棉线，故A错误； B．棉线能将水吸到土壤中，说明水是浸润土壤的，否则水无法进入土壤，故B错误； C．棉线中有很多细小的缝隙，水在这些缝隙中会因为毛细现象上升，从而为绿植供水，故C正确； D．空塑料笔芯的内壁一般不浸润水，而且内部的空间较大，无法形成明显的毛细现象，不能替代棉线供水，故D错误。 故选C。 4. 将一块放射性物质放入上端开孔的铅盒中，再将铅盒放在垂直纸面向外的匀强磁场中，发现放射性物质发出的三种射线发生如图所示偏转，下列说法正确的是（　　） A. 甲射线是由弱相互作用引起的 B. 乙射线常用于常规人体透视 C. 三种射线中丙射线的贯穿本领最强 D. 一个半衰期后，铅盒中物质的质量为刚放入时的一半 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据左手定则，磁场垂直纸面向外，射线向上运动。甲射线向左偏转，受到的洛伦兹力向左，说明甲射线带负电，为射线（高速电子流）。衰变的本质是原子核内的中子转化为质子和电子，该过程由弱相互作用引起，故A正确； B．乙射线在磁场中不偏转，说明不带电，为射线。常规人体透视使用的是X射线，射线虽然穿透力强，但主要用于放射治疗或工业探伤，故B错误； C．丙射线向右偏转，根据左手定则可知带正电，为射线。在三种射线中，射线的电离能力最强，但贯穿本领（穿透能力）最弱，一张纸即可挡住；乙射线（射线）的贯穿本领最强，故C错误； D．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。衰变后，原有的原子核变成了新核，虽然放射性元素的原子核数量减半，但衰变产物（如粒子、粒子及新核）仍留在铅盒中，总质量并不会减半，故D错误。 故选A。 5. 如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点，O点正下方固定一个水平放置的实心铝盘。让磁铁在竖直面内从左边静止释放，虚线为释放位置的对称位置，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 磁铁由于电磁阻尼无法摆到虚线位置 B. 磁铁由于电磁驱动会持续摆动 C. 铝盘中的涡流总是排斥磁铁，对磁铁的作用力总是阻力 D. 最终铝盘中涡流产生的焦耳热大于磁铁损失的重力势能 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁的相对运动，所以磁铁无法摆到虚线位置，且最终会停止，故A正确，B错误； C．由楞次定律可知，磁铁靠近铝线圈时受到斥力作用，远离铝线圈时受到引力作用，故C错误； D．根据能量守恒定律可知，最终铝盘中涡流产生的焦耳热等于磁铁损失的重力势能，故D错误； 故选A。 6. 如图所示，导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞上堆放着铁砂，系统处于静止状态。现缓慢取走铁砂，忽略活塞与汽缸之间的摩擦，外界环境温度不变，则在此过程中缸内气体（　　） A. 对外做功，其内能减少 B. 温度不变，与外界无热量交换 C. 单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小 D. 单位时间内对活塞的碰撞次数减少 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于圆筒形汽缸导热良好且环境温度不变，则气体发生等温变化，气体内能不变，故A错误； B．由于气体发生等温变化，内能不变，缓慢取走铁砂，由平衡可知，气体压强减小，则体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故B错误； C．由于温度不变，分子平均动能不变，但单个分子的速度不一定不变，可能变大，也可能变小，则无法确定单个分子碰撞缸壁时的平均作用力大小变化，故C错误； D．由于气体发生等温变化，内能不变，缓慢取走铁砂，由平衡可知，气体压强减小，则体积增大，分子平均动能不变，则单位时间内对活塞的碰撞次数减少，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，磁轴键盘中，永磁铁随按键在竖直方向移动，长、宽、高分别为、、的霍尔传感器通有恒定电流，则在其对应侧面上产生霍尔电压。按下按键，当电压超过某一定值时，开始输出信号。松开按键，永磁铁恢复原位，输出信号停止。要增加该磁轴键盘的灵敏度（按键被按下更短的距离即可输出信号），下列调整可行的是（　　） A. 仅减小 B. 仅减小 C. 仅增加 D. 仅增加 【答案】A 【解析】 【详解】霍尔电压稳定时，载流子受力平衡，洛伦兹力等于电场力 解得 结合电流微观表达式  电流沿长度方向，横截面积 可得​ 将代入霍尔电压表达式得​ 灵敏度增加意味着按键按下更短距离，霍尔电压就能达到触发定值，即要求相同下，霍尔电压更大，根据 可知与成反比，与成正比，与、无关。仅减小，增大，更小的即可达到触发电压，灵敏度提高；仅减小，减小，需要更大的（更长按下距离）才能触发，灵敏度降低。 故选A。 8. 如图所示，一匝数为，边长，的矩形线圈，一半放在具有理想边界的匀强磁场中，磁感应强度，线圈轴线与磁场边界重合。线圈按图示方向以的转速匀速转动，线圈总电阻为，线圈外接电阻为。若从图示位置开始计时，则下列说法正确的是（　　） A. 交变电动势的瞬时值表达式为 B. 图中电压表的读数为 C. 线圈转动一圈过程中电阻R上产生的热量为 D. 线圈由图示位置转过的过程中通过电阻R的电量为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意，可得线圈匀速转动的角速度为 产生交流电的最大值为 线圈从中性面开始计时，得交变电动势的瞬时值表达式为 故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律，可得图中电压表的读数为 故B错误； C．线圈转动一圈过程中电阻R上产生的热量为 故C错误； D．线圈由图示位置转过的过程中通过电阻R的电量为 故D正确。 故选D。 9. 人眼对绿光最为敏感，如果每秒有个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以的功率均匀地向各个方向发射波长为的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为，不计空气对光的吸收，普朗克常量为，光在真空中传播速度为，眼睛能够看到这个光源的最远距离为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】每个光子的能量是 每秒射入瞳孔引起视觉所需的最低能量是 瞳孔的面积为 以光源为球心，以光源到眼的距离为半径的球面积是 于是每秒射入瞳孔引起视觉所需的最低能量有 解得 故选B。 10. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法不正确的是（　　） A. 发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙 B. 新核Y在磁场中做圆周运动的半径为RY＝R C. α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I＝ D. 若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝ 【答案】A 【解析】 【详解】A．由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，由洛伦兹力提供向心力 可得圆周运动的半径 可知，α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，故A错误； B．由 可知 则，故B正确； C．圆周运动周期 环形电流，故C正确； D．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力 可得 由质量关系可知，衰变后新核Y质量为 由衰变过程动量守恒可得Mv′－mv＝0 解得 系统增加的能量为 由质能方程得ΔE＝Δmc2 联立得Δm＝，故D正确。 本题选不正确的，故选A。 二、非选择题（本题共6小题，共60分，其中第13题~第16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，答案中必须写出数值和单位） 11. 张同学用如图所示的实验装置研究楞次定律。 （1）请用笔画线替代导线将图中的电路图补充完整______。 （2）张同学连接电路后，闭合开关瞬间，发现电流计的指针向右偏转，闭合开关后，向左迅速移动滑动变阻器滑片的瞬间，电流计的指针向______偏转。（填“左”或“右”） 【答案】（1）见解析 （2）左 【解析】 【小问1详解】 为了研究楞次定律，需要将线圈B与灵敏电流计连接构成产生感应电流的回路，将线圈A与开关、滑动变阻器、电源连接构成产生磁场的回路，电路图如图所示 【小问2详解】 闭合开关瞬间，发现电流计的指针向右偏转，可知，当穿过线圈B的磁通量增大时，电流计指针向右偏转，则闭合开关后，向左迅速移动滑动变阻器滑片的瞬间，滑动变阻器接入电阻增大，电流减小，线圈A产生的磁场变弱，穿过线圈B的磁通量减小，则电流计的指针向左偏转。 12. 某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，具体操作如下： a．将纯油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液，用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并测得这样的溶液有100滴，由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积； b．往浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上； c．将1滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后形成如图甲所示的油酸膜； d．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上； e．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。 请根据以上操作，完成以下问题： （1）该实验中1滴油酸酒精溶液含有的纯油酸的体积为________；（保留1位有效数字） （2）描出的油酸膜的轮廓如图乙所示，图中正方形小方格的边长为，格数大约为200格，则油酸分子的直径为________；（保留1位有效数字） （3）某同学实验中得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为__________。 A. 油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 B. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 C. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D. 计算油膜面积时，不完整的方格作为完整方格处理 【答案】（1） （2） （3）BC 【解析】 【小问1详解】 油酸酒精溶液浓度： 1滴溶液中纯油酸体积 【小问2详解】 小方格边长，单个方格面积 油膜总面积： 分子直径（油膜厚度） 【小问3详解】 公式，d偏大的原因：油酸体积V偏大或油膜面积S偏小。 A．酒精挥发，油酸浓度变大，计算时按原浓度得到的纯油酸体积偏小，且油膜面积因实际纯油酸体积偏大而偏大，最终计算得到的d偏小，故A错误； B．把油酸酒精溶液体积当成纯油酸体积，V取值偏大，d偏大，故B正确； C．痱子粉太多，油膜未充分展开，测得面积S偏小，d偏大，故C正确； D．不完整方格都按完整算，测得面积S偏大，会使d偏小，故D错误。 故选BC。 13. 某种金属板受到一束频率为的紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在右侧放置一个金属网。如果用导线将连起来，从射出的电子落到上便会沿导线返回，从而形成电流。现在不把直接相连，而按图示那样在之间加某一电压，当该电压大于时电流表中就没有电流。（已知普朗克常量为，电子电量为，质量为）则： （1）被这束紫外线照射出的电子，最大速度是多少？ （2）金属板的逸出功多大？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，由动能定理有 解得 【小问2详解】 根据题意，由光电效应方程有 解得 14. 如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在长度为0.8m汽缸中，汽缸右端有固定挡板，活塞的面积为4cm2，此时与汽缸底部相距0.6m，汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为1×105Pa、27℃，现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为8N，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： （1）活塞刚要移动时气体的压强； （2）当气体的压强为2×105Pa时，气体的温度； （3）整个过程气体吸收热量为12.4J，求气体内能的增加量。 【答案】（1）1.2×105Pa；（2）800K；（3）2.8J 【解析】 【详解】（1）活塞刚要移动时气体的压强 解得 （2）依题意 2×105Pa＞1.2×105Pa 故活塞已到达汽缸右端，由理想气体状态方程，可得 解得 （3）根据热力学第一定律 又 联立，解得 15. 如图所示，在P点有一粒子源可发射质量为m、电荷量为的粒子。以O为圆心有一大圆与小圆，大圆半径为r，大圆外存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，大圆与小圆之间的区域存在方向沿半径向外的辐向电场，不计粒子重力。 （1）若粒子源垂直OP向下射出速率为的粒子，求粒子在磁场中运动的半径与周期； （2）若，现以某一速度垂直OP方向向上发射粒子，使粒子恰能沿半径方向进入大圆内，且运动到小圆处速度为零。 ①求大小两圆间的电势差U； ②求该粒子再次回到P点时在磁场中经历的时间。 【答案】（1）， （2）①，② 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场中，根据牛顿第二定律 解得粒子在磁场中运动的半径为 根据可知，粒子在磁场中运动的周期为 【小问2详解】 ①粒子在磁场中的运动轨迹如图所示 由几何关系可知 解得 根据牛顿第二定律 解得 粒子在两圆之间运动过程中，根据动能定理 解得 ②粒子在磁场中的运动轨迹如图所示 由几何关系可知，粒子在磁场中运动的总的圆心角为 所以，该粒子再次回到P点时在磁场中经历的时间为 16. 如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFHG矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在0时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为；一段时间后，金属棒a、b没有相碰，且两棒整个过程中相距最近时b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b长度均为L，电阻均为R，a棒的质量为2m、b棒的质量为m，最终其中一棒恰好停在磁场边界处，在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。求： （1）0时刻a棒的加速度大小； （2）两棒整个过程中相距最近的距离s； （3）整个过程中，a棒产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由题知，a进入磁场的速度方向向右，b的速度方向向左，根据右手定则可知，a产生的感应电流方向是E到F，b产生的感应电流方向是H到G，即两个感应电流方向相同，所以流过a、b的感应电流是两个感应电流之和，则有 对a，根据牛顿第二定律有 解得 （2）取向右为正方向，相距最近时，根据系统动量守恒有 解得 此时，电路中感应电流为0，a、b棒一起向右匀速运动，直到b棒出磁场区域；之后b棒不受安培力、a棒受安培力减速直到停下，对a，有 解得 （3）对a、b组成的系统，最终b棒一直做匀速直线运动，根据能量守恒有 解得回路中产生的总热量为 对a、b，根据焦耳定律有 因a、b流过的电流一直相等，所用时间相同，故a、b产生的热量与电阻成正比，即 ∶=1∶1 又 解得a棒产生的焦耳热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $