精品解析：四川宜宾市第一中学2025-2026学年高二下学期期末模拟试题（四）物理试题

宜宾市第一中学校2024级高二下期期末模拟试题（四） 物理 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、单项选择题（本题7个小题，每题只有一个选项符合题意，每题4分，共28分） 1. 我国古代有一种古琴调弦技术，如下图，将一小纸人放在需要校准音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的古琴上对应的琴弦，小纸人跳动越明显代表音调越准确。该调弦技术利用了（　　） A. 声波的多普勒效应 B. 声波的干涉效应 C. 声波的衍射效应 D. 琴弦的共振原理 2. 卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动径迹。在粒子从运动到，再运动到的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 动能先增大后减小 B. 电势能先减小后增大 C. 静电力先做负功后做正功，总功等于0 D. 加速度先变小后变大 3. 如图为氢原子的能级示意图，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁并向外辐射出不同频率的光子，这些氢原子（　　） A. 从能级跃迁到能级辐射出光子的波长最小 B. 向低能级跃迁时只能辐射出4种不同频率的光子 C. 这些光子有3种能使逸出功为的金属发生光电效应 D. 至少需要吸收的光子才能使能级的氢原子发生电离 4. 如图所示为远距离输电原理图，变压器T1，T2为理想变压器，T1原副线圈的匝数比为1：1000，T2原副线圈的匝数比为1000：1，发电机的输出功率为P，输出电压为U，用电器两端的电压为0.999U，则输电线的电阻R为（　　） A. B. C. D. 5. 电磁轨道炮是利用电磁发射技术制成的先进武器，其发射原理如图所示。开关闭合后，电流沿轨道流过弹丸，同时光滑水平轨道中的电流会在两轨道之间产生竖直方向的磁场，从而使弹丸受到电磁力的作用加速。下列说法正确的是（　　） A. 轨道间磁场方向竖直向下 B. 安培力对弹丸做的功大于弹丸增加的动能 C. 弹丸的加速度逐渐减小 D. 轨道越长，弹丸获得的动能越大 6. 图1为交流发电机的示意图。线圈ABCD绕OO′匀速转动。线圈中产生的正弦式交变电流如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 电流的有效值为0.8A B. 电流的表达式 C. 若线圈的转速变为原来的2倍，电流的表达式 D. 若线圈的转速变为原来的2倍，线圈中电流的有效值约为2.26A 7. 图（a）为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的单色光垂直入射到半球的底面。已知玻璃对单色光的折射率为，如图（b）所示，球冠（不含圆底面）的表面积为，只考虑首次射到球面的光。下列说法正确的是（　　） A. 所有射入到半球底面的光有会发生全反射 B. 整个半球面透光的面积为 C. 从半球球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为 D. 仅将单色光换为频率更高的单色光，则半球面透光的面积增大 二、多项选择题（本题3个小题，本题有两个或两个以上的选项符合题意，选对得6分，选对不全得3分，选错或不选得0分，共18分） 8. 有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。EAST主要由氘核聚变反应释放能量，聚变方程为。下列说法正确的是（　　） A. 是中子 B. 该核反应吸收外界热量，不放出能量 C. 该核反应过程电荷数和质量均守恒 D. 的比结合能大于的比结合能 9. 如图甲所示，位于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，P、Q为x轴上的两个质点，其平衡位置坐标分别为xP=4 m、xQ=6 m，t=0时波刚好传到质点P，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ） A. 波速为2 m/s B. 波刚好传到Q时，P的位移为2 cm C. P的起振方向向下 D. 0~3 s内，P运动的路程为12 cm 10. 磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度大小为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向与两板平行，并与气流速度方向垂直，如图所示。把两板与电阻箱R连接起来，在洛伦兹力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流。已知该气流的电阻率为。不计离子间的相互作用，下列说法正确的是（ ） A. 平行板中上板带负电 B. 平行板间的电阻为 C. 稳定时，两平行板间的电压为BLv D. 仅调整电阻箱阻值，电阻箱的最大功率为 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、实验探究题：本题共2小题，共16分。 11. 某小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）该实验通过建立适当的物理模型来估测微观量，下列说法中不属于本实验的理想假设的是________________。 A. 把油酸分子简化为球形 B. 认为油酸分子紧密排列 C. 油酸在水面上形成单分子油膜 D. 油酸不溶于水 （2）3个实验小组分别得到以下油膜形状，其中最理想的是_____________。 A. B. C. （3）油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水且表面撒有爽身粉的浅盘里，待水面稳定后，若数出油膜轮廓对应的方格数为40格，正方形小方格的边长为。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是____________（结果保留2位有效数字）。 12. 某学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻阻值随压力变化的图像如图（a）所示，其中，图像斜率。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势，内阻，电流表量程为，内阻未知，取。实验步骤如下： 步骤1：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； 步骤2：秤盘上放置已知质量的重物，保持滑动变阻器接入电阻不变；读出此时毫安表示数； 步骤3：换用不同质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值； 步骤4：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 （1）改装后的质量刻度盘，其零刻度线在电流表___________（填“零刻度”或“满刻度”）处，质量刻度盘的刻度线___________（填“均匀”或“不均匀”）； （2）当电流表半偏时，压敏电阻___________；（结果保留2位有效数字） （3）若电流表示数为，则待测重物的质量___________；（结果保留2位有效数字） （4）若电源电动势变小，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤1操作，则测量结果较真实值___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 四、计算题：本题共3小题，共38分。（13题12分，14题12分，16题14分） 13. 如图所示是用导热性能良好的材料制成的空气压缩引火仪，活塞的横截面积；开始时封闭的空气柱长度为、温度为、压强为大气压强；现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为，不计活塞的质量、活塞与器壁的摩擦以及漏气。 （1）若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强； （2）若以较快的速度压缩气体，最终压强达到时，求空气柱的温度； （3）第（2）压缩气体过程中最终人对活塞做功为，气体向外散失的热量为，求气体的内能增加量。 14. 如图，xOy平面内有区域Ⅰ和Ⅱ，其中区域Ⅰ存在以原点O为圆心的圆形匀强磁场，区域Ⅱ存在范围足够大的匀强磁场和匀强电场：电场强度大小为E，方向沿y轴负方向；两区域磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直坐标中面向里。某带电粒子以速度v0从M点沿y轴负方向射入区域Ⅰ，从N点离开区域Ⅰ并立即进入区域Ⅱ，之后沿x轴运动。已知，M点坐标为（0，0.1），粒子的比荷，不计粒子的重力。 （1）求粒子的速度v0； （2）求电场强度E； （3）某时刻开始电场强度大小突然变为2E（不考虑电场变化产生的影响），其他条件保持不变，一段时间后，粒子经过P点，P点的纵坐标，求粒子经过P点的速度大小。 15. 如图所示，倾角的粗糙斜面固定在水平面上，斜面上存在一宽度为、方向垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为。质量为、电阻为、边长为的正方形线框通过轻质细线绕过光滑定滑轮与质量的重物相连，线框与斜面间的动摩擦因数。初始时，线框上边与磁场下边界有一定距离，重物离地面足够高，细线处于绷直状态，将系统由静止释放，线框恰好能匀速进入磁场。已知，，重力加速度。 （1）求线框匀速运动时所受安培力的大小； （2）求初始时刻线框上边与磁场下边界的距离； （3）若线框出磁场的时间为，求线框通过整个磁场过程中产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 宜宾市第一中学校2024级高二下期期末模拟试题（四） 物理 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、单项选择题（本题7个小题，每题只有一个选项符合题意，每题4分，共28分） 1. 我国古代有一种古琴调弦技术，如下图，将一小纸人放在需要校准音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的古琴上对应的琴弦，小纸人跳动越明显代表音调越准确。该调弦技术利用了（　　） A. 声波的多普勒效应 B. 声波的干涉效应 C. 声波的衍射效应 D. 琴弦的共振原理 【答案】D 【解析】 【详解】A．多普勒效应是波源与观察者相对运动时接收频率的变化，此处无相对运动，故不涉及多普勒效应，故A错误； B．干涉效应是两列波叠加产生加强或减弱，此处只有一列波驱动另一弦振动，非干涉效应，故B错误； C．衍射效应是波绕过障碍物或通过小孔传播，与此现象无关，故C错误； D．共振原理是受迫振动的物体，当驱动频率等于固有频率时振幅最大。本题中，待校准弦受声波驱动，音调准确时发生共振，故D正确。 故选D。 2. 卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动径迹。在粒子从运动到，再运动到的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 动能先增大后减小 B. 电势能先减小后增大 C. 静电力先做负功后做正功，总功等于0 D. 加速度先变小后变大 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．根据卢瑟福提出的原子的核式结构模型可知，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷的电场类似。合力方向指向运动轨迹的凹侧，根据粒子从运动到的运动轨迹，可知静电力做负功，粒子动能减小，电势能增大；从运动到，静电力做正功，粒子动能增大，电势能减小；、在同一条等势线上，则静电力做的总功等于0。故AB错误，C正确； D．等势线密集的位置场强比较大，则、、三点的电场强度大小的关系，场强越大则所受电场力越大，粒子加速度越大，故粒子的加速度先变大后变小，故D错误。 故选C。 3. 如图为氢原子的能级示意图，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁并向外辐射出不同频率的光子，这些氢原子（　　） A. 从能级跃迁到能级辐射出光子的波长最小 B. 向低能级跃迁时只能辐射出4种不同频率的光子 C. 这些光子有3种能使逸出功为的金属发生光电效应 D. 至少需要吸收的光子才能使能级的氢原子发生电离 【答案】C 【解析】 【详解】A．由可知，跃迁辐射的光子能量越小，波长越长。 从能级跃迁到能级辐射出光子的能量最小，因此该跃迁对应波长最长，故A错误； B．大量氢原子从向低能级跃迁，可能的光子种类为种，故B错误； C．发生光电效应的条件是光子能量 ，；，；，；，；，；， 综上，符合条件的跃迁有3种，故C正确； D．电离是指电子从跃迁到无穷远，所需能量为，故D错误。 故选C。 4. 如图所示为远距离输电原理图，变压器T1，T2为理想变压器，T1原副线圈的匝数比为1：1000，T2原副线圈的匝数比为1000：1，发电机的输出功率为P，输出电压为U，用电器两端的电压为0.999U，则输电线的电阻R为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据变压器关系可知，T1副线圈电压 T2原线圈电压 则输电线上的电压 输电线上的电流 则输电线的电阻 故选B。 5. 电磁轨道炮是利用电磁发射技术制成的先进武器，其发射原理如图所示。开关闭合后，电流沿轨道流过弹丸，同时光滑水平轨道中的电流会在两轨道之间产生竖直方向的磁场，从而使弹丸受到电磁力的作用加速。下列说法正确的是（　　） A. 轨道间磁场方向竖直向下 B. 安培力对弹丸做的功大于弹丸增加的动能 C. 弹丸的加速度逐渐减小 D. 轨道越长，弹丸获得的动能越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由蓄电池组的正负极和安培定则可知，两轨道之间的磁场方向竖直向上，故A错误； B．由受力分析可知，弹丸受到的合力即为安培力，由动能定理可知，安培力做的功等于弹丸动能的增加量，故B错误； C．弹丸运动之后会切割磁感线产生反向电动势，从而使回路中的电流减小，弹丸受到的安培力减小，由牛顿第二定律可知，弹丸将做加速度逐渐减小的加速运动，故C正确； D．当反向电动势与蓄电池组的电动势相等时，回路中不再有电流，弹丸不再受安培力作用，弹丸的速度达到最大，此后弹丸将做匀速运动，故D错误。 故选C。 6. 图1为交流发电机的示意图。线圈ABCD绕OO′匀速转动。线圈中产生的正弦式交变电流如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 电流的有效值为0.8A B. 电流的表达式 C. 若线圈的转速变为原来的2倍，电流的表达式 D. 若线圈的转速变为原来的2倍，线圈中电流的有效值约为2.26A 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图2可知，电流的最大值为0.8A，则电流的有效值为，故A错误； B．由图2可知，周期为，则角速度为 则电流的表达式为，故B错误； CD．根据， 若线圈的转速变为原来的2倍，和均变为原来的2倍，则电流的表达式为 线圈中电流的有效值，故C正确，D错误。 故选C。 7. 图（a）为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的单色光垂直入射到半球的底面。已知玻璃对单色光的折射率为，如图（b）所示，球冠（不含圆底面）的表面积为，只考虑首次射到球面的光。下列说法正确的是（　　） A. 所有射入到半球底面的光有会发生全反射 B. 整个半球面透光的面积为 C. 从半球球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为 D. 仅将单色光换为频率更高的单色光，则半球面透光的面积增大 【答案】A 【解析】 【详解】 设光线在底面上的入射点C距中心O的距离为，则到达球面时的入射角满足 全反射临界角满足，故 当时发生全反射，对应 A．入射光均匀分布在底面，底面总面积 发生全反射的区域为底面外环，内半径，面积 全反射区域面积恰好占底面总面积的一半，因此入射到底面上的光有会发生全反射，故A正确； B．透光区域对应从球面射出的光，即入射角小于临界角的光线，其底面入射点满足 这些光线到达的球面部分是一个球冠，球冠高度 代入球冠面积公式，可得，故B错误； C．光在玻璃中速度 光线在玻璃内传播距离 能从球面射出的光满足，越大，越小，时间越短。 故最短时间对应最大允许的，此时 故，故C错误； D．频率更高的光，玻璃折射率增大。临界角随增大而减小，发生全反射的临界半径也随之减小。 因此，换用频率更高的单色光，透光区域对应的底面半径范围缩小，球冠高度减小，透光面积必然减小，故D错误。 故选A。 二、多项选择题（本题3个小题，本题有两个或两个以上的选项符合题意，选对得6分，选对不全得3分，选错或不选得0分，共18分） 8. 有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。EAST主要由氘核聚变反应释放能量，聚变方程为。下列说法正确的是（　　） A. 是中子 B. 该核反应吸收外界热量，不放出能量 C. 该核反应过程电荷数和质量均守恒 D. 的比结合能大于的比结合能 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据核反应方程，由质量数守恒和电荷数守恒： 质量数，解得 电荷数，解得 因此为中子，故A正确； B．该反应为轻核聚变，释放巨大能量，故B错误； C．核反应中电荷数守恒、质量数守恒，但质量不守恒，有质量亏损，故C错误； D．聚变反应释放能量，说明生成核更稳定，其比结合能大于反应核的比结合能，故D正确。 故选AD。 9. 如图甲所示，位于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，P、Q为x轴上的两个质点，其平衡位置坐标分别为xP=4 m、xQ=6 m，t=0时波刚好传到质点P，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ） A. 波速为2 m/s B. 波刚好传到Q时，P的位移为2 cm C. P的起振方向向下 D. 0~3 s内，P运动的路程为12 cm 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图乙可知，波传到点的时刻为，已知时波刚好传到点，则波从传到的时间，、间距 波速，故A正确； B．波传到时即时，点已振动了，由图乙知周期，则振动了，点回到平衡位置，位移为0，故B错误； C．介质中所有质点的起振方向相同，由图乙可知点的起振方向沿轴正方向，则点的起振方向也向上，故C错误； D．内，点振动的时间为，即个周期，路程，故D正确。 故选AD。 10. 磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度大小为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向与两板平行，并与气流速度方向垂直，如图所示。把两板与电阻箱R连接起来，在洛伦兹力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流。已知该气流的电阻率为。不计离子间的相互作用，下列说法正确的是（ ） A. 平行板中上板带负电 B. 平行板间的电阻为 C. 稳定时，两平行板间的电压为BLv D. 仅调整电阻箱阻值，电阻箱的最大功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．正离子受到向上的洛伦兹力偏转到上板，平行板中上板带正电，故A错误； B．根据电阻定律可知平行板间的电阻，故B正确； C．设稳定时平行板间产生的感应电动势为，平行板间的离子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有 由闭合电路欧姆定律可知，两平行板间的电压，故C错误； D．电阻箱的电功率 由数学知识可知，当即时，电阻箱的电功率达到最大值，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、实验探究题：本题共2小题，共16分。 11. 某小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）该实验通过建立适当的物理模型来估测微观量，下列说法中不属于本实验的理想假设的是________________。 A. 把油酸分子简化为球形 B. 认为油酸分子紧密排列 C. 油酸在水面上形成单分子油膜 D. 油酸不溶于水 （2）3个实验小组分别得到以下油膜形状，其中最理想的是_____________。 A. B. C. （3）油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水且表面撒有爽身粉的浅盘里，待水面稳定后，若数出油膜轮廓对应的方格数为40格，正方形小方格的边长为。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是____________（结果保留2位有效数字）。 【答案】（1）D （2）C （3） 【解析】 【小问1详解】 A．将油酸分子视为球形，便于用球的直径对应油膜厚度，属于理想假设，故A正确； B．分子紧密排列无间隙，使单分子层油膜的体积等于所有分子体积之和，属于理想假设，故B正确； C．油膜为单分子层，即油膜厚度等于单个分子的直径，属于理想假设，故C正确； D．油酸不溶于水是油酸自身的物理性质，是油膜能够铺展在水面上的前提条件，不属于人为引入的理想化假设，故D错误。 本题选不属于本实验的理想假设的，故选D。 【小问2详解】 最理想的油膜应尽可能铺展成边界清晰的圆形（或接近圆形），且厚度均匀，这样面积测量误差最小。 故选C。 【小问3详解】 油酸酒精溶液浓度，每溶液含纯油酸，体积浓度 用注射器测得上述溶液共有200滴，每滴溶液体积 一滴溶液中纯油酸体积 因为，所以 油膜面积，轮廓内方格数为40格，正方形方格边长，每格面积，总面积 油酸分子直径等于单分子油膜的厚度，由体积公式 12. 某学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻阻值随压力变化的图像如图（a）所示，其中，图像斜率。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势，内阻，电流表量程为，内阻未知，取。实验步骤如下： 步骤1：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； 步骤2：秤盘上放置已知质量的重物，保持滑动变阻器接入电阻不变；读出此时毫安表示数； 步骤3：换用不同质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值； 步骤4：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 （1）改装后的质量刻度盘，其零刻度线在电流表___________（填“零刻度”或“满刻度”）处，质量刻度盘的刻度线___________（填“均匀”或“不均匀”）； （2）当电流表半偏时，压敏电阻___________；（结果保留2位有效数字） （3）若电流表示数为，则待测重物的质量___________；（结果保留2位有效数字） （4）若电源电动势变小，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤1操作，则测量结果较真实值___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. 满刻度 ②. 不均匀 （2）30 （3）2.0 （4）偏大 【解析】 【小问1详解】 [1]秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，由闭合电路的欧姆定律有 由于R随压力的增大而增大，则电流表随压力的增大而减小，所以重力最小时，电流最大，那么重力的零刻度线在电流表的满刻度处，即质量刻度盘的零刻度线在电流表的满刻度处； [2]结合表达式可知，质量刻度盘的刻度线是不均匀的。 【小问2详解】 由（1）分析，可知电流表满偏时， 当电流表半偏时，有 代入数据，解得 【小问3详解】 电流表示数为200mA，则有 代入数据，解得 由图a可知 当时， 则待测重物质量 【小问4详解】 若电源电动势减小，内阻变大，进行了步骤1操作，当测量时，由于电源电动势减小，导致电流偏小，压敏电阻阻值偏大，测量结果偏大。 四、计算题：本题共3小题，共38分。（13题12分，14题12分，16题14分） 13. 如图所示是用导热性能良好的材料制成的空气压缩引火仪，活塞的横截面积；开始时封闭的空气柱长度为、温度为、压强为大气压强；现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为，不计活塞的质量、活塞与器壁的摩擦以及漏气。 （1）若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强； （2）若以较快的速度压缩气体，最终压强达到时，求空气柱的温度； （3）第（2）压缩气体过程中最终人对活塞做功为，气体向外散失的热量为，求气体的内能增加量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，，，，，缓慢压缩气体温度不变，根据玻意耳定律有 解得，压缩后气体的压强 【小问2详解】 根据理想气体状态方程有 解得，空气柱的温度 【小问3详解】 根据热力学第一定律有 大气压力对活塞做功 又知， 联立解得，气体的内能增加量 14. 如图，xOy平面内有区域Ⅰ和Ⅱ，其中区域Ⅰ存在以原点O为圆心的圆形匀强磁场，区域Ⅱ存在范围足够大的匀强磁场和匀强电场：电场强度大小为E，方向沿y轴负方向；两区域磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直坐标中面向里。某带电粒子以速度v0从M点沿y轴负方向射入区域Ⅰ，从N点离开区域Ⅰ并立即进入区域Ⅱ，之后沿x轴运动。已知，M点坐标为（0，0.1），粒子的比荷，不计粒子的重力。 （1）求粒子的速度v0； （2）求电场强度E； （3）某时刻开始电场强度大小突然变为2E（不考虑电场变化产生的影响），其他条件保持不变，一段时间后，粒子经过P点，P点的纵坐标，求粒子经过P点的速度大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）带电粒子在区域Ⅰ中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有 又有 且 联立解得 （2）带电粒子在区域Ⅱ中做匀速直线运动，由平衡条件有 解得 （3）电场强度突然变为，粒子运动到点过程，由动能定理有 解得 15. 如图所示，倾角的粗糙斜面固定在水平面上，斜面上存在一宽度为、方向垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为。质量为、电阻为、边长为的正方形线框通过轻质细线绕过光滑定滑轮与质量的重物相连，线框与斜面间的动摩擦因数。初始时，线框上边与磁场下边界有一定距离，重物离地面足够高，细线处于绷直状态，将系统由静止释放，线框恰好能匀速进入磁场。已知，，重力加速度。 （1）求线框匀速运动时所受安培力的大小； （2）求初始时刻线框上边与磁场下边界的距离； （3）若线框出磁场的时间为，求线框通过整个磁场过程中产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 线框能匀速进入磁场，由受力分析可知， 线框匀速则重物也做匀速直线运动，对重物分析可得 联立可得 【小问2详解】 线框进入磁场前对线框和重物组成的系统，由动能定理可得 解得 线框刚进入磁场时，， 联立可得 【小问3详解】 线框匀速进入磁场的过程中运动时间为， 则进入磁场的过程线框中流过的电荷量 线框全部进入磁场到上边界刚要离开磁场的过程中，对线框和重物组成的系统，由能量守恒可得 线框出磁场的过程中，对线框和重物组成的系统，由动量定理可得 解得 对线框和重物组成的系统从进磁场到全部出磁场的过程中由能量守恒可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $