精品解析:新疆乌鲁木齐市八十中学2025-2026学年第二学期期中反馈高二物理试卷
2026-07-08
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第二册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第一章 安培力与洛伦兹力,第二章 电磁感应,第三章 交变电流 |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 新疆维吾尔自治区 |
| 地区(市) | 乌鲁木齐市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.17 MB |
| 发布时间 | 2026-07-08 |
| 更新时间 | 2026-07-08 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-08 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58703163.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
乌鲁木齐市八十中学
2025-2026学年第二学期期中反馈
高二物理
试卷分值:100分 答题时间:90分钟
一、单选题(每题3分,共30分)
1. 在如图所示的四幅图中,正确标明了通电导线所受安培力方向的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据左手定则可知,该通电导线所受安培力方向向左,A错误;
B.根据左手定则可知,该通电导线所受安培力方向斜向左上,B正确;
C.根据左手定则可知,该通电导线所受安培力方向垂直纸面向里,C错误;
D.该通电导线电流方向与磁场方向平行,可知不受安培力,D错误。
故选B。
2. 关于以下四幅图,说法正确的是( )
A. 图甲中,摇动手柄使蹄形磁铁转动,铝框会向相反方向转动
B. 图乙是真空冶炼炉,利用涡流原理使金属熔化
C. 图丙是速度选择器,不同速度的带电粒子均能从M到N沿直线匀速通过
D. 图丁,把一根柔软的金属弹簧悬挂起来,使它的下端刚好跟槽中的水银接触,通电后弹簧静止不动
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据电磁驱动原理,图甲中,当摇动手柄使得蹄形磁铁转动,则铝框会同向转动,A错误;
B.图乙是真空冶炼炉,当炉外线圈通入高频交流电时,金属块中产生很强的涡流,金属块中产生大量热量,从而冶炼金属,B正确;
C.图丙中只有的粒子才能直线通过,C错误;
D.当有电流通过弹簧时,构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场,根据安培定则知,各圈导线之间都产生了相互的吸引作用,弹簧就缩短了,当弹簧的下端离开水银后,电路断开,弹簧中没有了电流,各圈导线之间失去了相互吸引力,弹簧又恢复原长,使得弹簧下端又与水银接触,弹簧中又有了电流,开始重复上述过程,弹簧上下振动,D错误。
故选B。
3. 在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为自感线圈,E为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是( )
A. 合上开关,a先亮,b后亮;断开开关,a、b同时熄灭
B. 合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,b先熄灭,a后熄灭
C. 合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a、b同时熄灭
D. 合上开关,a、b同时亮;断开开关,b先熄灭,a后熄灭
【答案】C
【解析】
【详解】合上开关时,灯泡b立即发光,由于线圈L的自感作用,灯泡a缓慢变亮,即合上开关时,b先亮,a后亮,稳定时,由于线圈电阻忽略不计,并联两支路的电阻相等,通过两灯泡的电流相等,即稳定时,两灯泡的亮度相同;断开开关时,由于线圈L的自感作用,线圈相对于一个新电源,在两灯泡构成的回路中,通过灯泡a的电流逐渐减为0,由于稳定时电流相等,灯泡b不会闪亮一下,即断开开关,a、b同时缓慢熄灭。
故选C。
4. 一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如甲图所示,则以下说法中正确的是( )
A. 时刻,交变电流的电动势达到最大
B. 时刻,交变电流的电动势为零
C. 时刻,线圈平面位于中性面
D. 该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙
【答案】A
【解析】
【详解】由图甲可得,和时,,线圈平面与中性面垂直,此时交变电流的电动势e达到最大,而图乙中,和时,交变电流的电动势e为0,故选A。
5. 两个比荷相等的带电粒子,以不同速率从点沿着半径方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力,下列说法正确的是( )
A. 粒子的速率较大 B. 粒子一定带正电荷
C. 粒子运动时间较长 D. 粒子的偏转角较大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据洛伦兹力提供向心力
解得
由于比荷相等,且题图可知b的圆周半径大于a的圆周半径,可知b粒子的速度大,故A错误;
B.由于磁场的方向不确定,所以b粒子电性不确定,故B错误;
CD.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动周期
粒子运动时间为
其中,是粒子运动轨迹对应的圆心角,从图中可知a粒子轨迹对应的圆心角大于b粒子轨迹对应的圆心角,所以a粒子运动时间较长,故C正确,D错误。
故选C。
6. 宇宙中某一区域分布着匀强磁场。一个正离子从a点射入,运动过程中该离子的动量不断减小电荷量不变。下列运动轨迹正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】洛伦兹力提供向心力
推导得
由题意正离子的动量不断减小,电荷量和磁感应强度不变,因此圆周运动半径不断减小,轨迹越来越弯曲;又由左手定则可知,选项C的轨迹满足描述。
故选C。
7. 如图所示,匀强磁场中有两个相同材料、相同横截面积的导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大,两圆环半径之比为1:3,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,感应电流分别为Ia和Ib,不考虑两圆环间的相互影响。则( )
A. Ea:Eb=1:9,感应电流均沿逆时针方向 B. Ea:Eb=1:3,感应电流均沿顺时针方向
C. Ia:Ib=1:9,感应电流均沿逆时针方向 D. Ia:Ib=1:3,感应电流均沿顺时针方向
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据可知
根据法拉第电磁感应定律可得
所以
根据楞次定律“增反减同”可知,感应电流均沿顺时针方向,故AB错误;
CD.根据电阻定律可得
其中
则
根据
联立,可得,故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图表示一交变电流随时间而变化的图像,此交流电流的有效值是( )
A. 5A B. C. D. 3.5A
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知,此交流电流的周期
根据有效值的概念得
解得
故选A。
9. 如图所示,一矩形线圈垂直匀强磁场放置,边与磁场边界重合,从图示位置开始计时,线圈绕边以角速度绕图示方向匀速转动,下列图像能反映线圈中电流的变化情况的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】从图示位置开始计时,此时穿过线圈的磁通量最大,但变化率为零,瞬时电流为零,电流按正弦规律变化,转过圈到圈之间穿过线圈的磁通量一直为零,转过圈到1圈之间产生的感应电流方向与前圈的感应电流方向相反;之后感应电流按照以上规律变化。
故选B。
10. 学校实验室有一台教学用发电机,输出的交变电压如图甲所示,将其接在如图乙所示的理想变压器的ab两端,闭合开关S,四只相同灯泡均正常发光,下列说法中正确的是( )
A. 图甲所示的交变电压瞬时值表达式为
B. 变压器原、副线圈的匝数比为1:3
C. 小灯泡的额定电压为9V
D. 若断开开关S,灯泡变亮、变暗
【答案】C
【解析】
【详解】A.图甲中交变电压的最大值为,周期为0.02s,交流电的表达式为,故A错误;
B.四个灯泡均正常发光,设通过L1的电流为I1,则通过原线圈的电流为I1,通过副线圈的电流为3I1,则原副线圈的匝数比为,故B错误;
C.设灯泡正常发光的电压为UL,副线圈的电压为UL,根据
其中
代入数据得UL=9V,故C正确;
D.断开开关S,负载电阻增大,副线圈电流减小,则原线圈电流减小,灯泡L1变暗,则原、副线圈两端电压增大,可知L2变亮,故D错误。
故选C。
二、多选题(每题4分,共20分)
11. 如图,正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场,电子在纸面内从顶点a以速度射入磁场,速度方向垂直于ab,最终电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出,在磁场中运动的时间分别为、和,则( )
A. 若磁感应强度的大小恒定,大小不同,则
B. 若磁感应强度的大小恒定,大小不同,则
C. 若恒定,磁感应强度的大小不同,则
D. 若恒定,磁感应强度的大小不同,则
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.若磁感应强度的大小恒定,大小不同,电子在磁场中的运动时间为
可知运动时间与轨迹圆心角成正比,则有,故A错误,B正确;
CD.若恒定,磁感应强度的大小不同,设正方形abcd的边长为,则有,,
则有,故C正确,D错误。
故选BC。
12. 如图所示,线圈P、Q同轴放置,P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路,Q与电流计G相连,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有( )
A. 闭合开关S后,把R的滑片右移
B. 闭合开关S后,把R的滑片左移
C. 闭合开关S后,把Q靠近P
D. 无需闭合开关S,只要把Q靠近P即可
【答案】BC
【解析】
【详解】ABC.闭合开关S后,线圈P产生的磁场向右穿过线圈Q,线圈Q中的原磁场方向水平向右,要使线圈Q产生图示方向的电流,即线圈Q中的感应磁场方向水平向左,根据“增反减同”的结论,线圈Q中的原磁场的磁通量要增加,则可以把R的滑片左移或者使Q靠近P,故A错误,BC正确;
D.开关S不闭合,线圈Q中无磁场通过,Q中不会有电流产生,故D错误。
故选BC。
13. 如图所示为远距离输电示意图,现将输送电压由升级为,在保持发电站输出电压,发电站输送的总电功率、输电线电阻、用户得到的电压均不变的情况下,则( )
A. 升压变压器原、副线圈匝数比变为原来的
B. 输电线上损失的电压变为原来的
C. 输电线损失的功率变为原来的
D. 降压变压器原、副线圈匝数比变为原来的10倍
【答案】BC
【解析】
【详解】A.依题意,不变
由
有,
解得,A错误;
B.依题意,发电站输送的总电功率不变,由
有
不变,不变
由
有
输电线上损失的电压
同理可得
解得,B正确;
C.由
有,
解得,C正确;
D.依题意,,不变
由图可知,
同理
由
有
同理有
解得,D错误。
故选BC。
14. 如图所示,在铁芯的两侧水平放置的两组光滑导轨上,有可自由移动的金属棒PQ、MN,导轨间存在垂直纸面向里的匀强磁场。当金属棒PQ在外力作用下运动时,通过金属棒MN的电流方向和金属棒MN受安培力方向可能是( )
A. PQ向左加速运动时MN中电流向下,所受安培力向左
B. PQ向右加速运动时MN中电流向上,所受安培力向左
C. PQ向右减速运动时MN中电流向下,所受安培力向右
D. PQ向左减速运动时MN中电流向下,所受安培力向左
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.PQ向左加速运动时,根据右手定则,PQ中的感应电流向下且逐渐变大,则穿过线圈L1的磁通量向下增加,根据楞次定律,L1中感应电流磁场方向向上,则MN中电流向下,由左手定则可知,所受安培力向右;同理,PQ向右加速运动时,MN中电流向上,安培力向左,A错误,B正确;
C.PQ向右减速运动时,根据右手定则,PQ中的感应电流向上且逐渐变小,则穿过线圈L1的磁通量向上减小,根据楞次定律,则MN中电流向下,由左手定则可知,所受安培力向右,C正确;
D.PQ向左减速运动时,根据右手定则,PQ中的感应电流向下且逐渐变小,则穿过线圈L1的磁通量向下减小,根据楞次定律,则MN中电流向上,由左手定则可知,所受安培力向左,D错误。
故选BC。
15. 如图所示,均匀带负电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a环绕О点在其所在平面内旋转时,b环具有扩张的趋势,由此可知,a环可能绕О点( )
A. 顺时针加速旋转 B. 顺时针减速旋转
C. 逆时针加速旋转 D. 逆时针减速旋转
【答案】AC
【解析】
【详解】A.a环顺时针加速旋转时,根据右手定则可知,a环内部产生垂直纸面向外且逐渐增强的磁场,a环外部产生垂直纸面向里且逐渐增强的磁场,根据楞次定律可知,b环中感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向里,因此,b环电流感应电流的方向为顺时针,根据左手定则可知,此时b环有扩张趋势,A正确;
B. a环顺时针减速旋转时,根据右手定则可知,a环内部产生垂直纸面向外且逐渐减弱的磁场,a环外部产生垂直纸面向里且逐渐减弱的磁场,根据楞次定律可知,b环感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外,因此,b环电流感应电流的方向为逆时针,根据左手定则可知,此时b环有收缩趋势,B错误;
C. a环逆时针加速旋转时,根据右手定则可知,a环内部产生垂直纸面向里且逐渐增强的磁场,a环外部产生垂直纸面向外且逐渐增强的磁场,根据楞次定律可知,b环感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外,因此,b环电流感应电流的方向为逆时针,根据左手定则可知,此时b环有扩张趋势,C正确;
D. a环逆时针减速旋转时,根据右手定则可知,a环内部产生垂直纸面向里且逐渐减弱的磁场,a环外部产生垂直纸面向外且逐渐减弱的磁场,根据楞次定律可知,b环感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向里,因此,b环电流感应电流的方向为顺时针,根据左手定则可知,此时b环有收缩趋势,D错误。
故选AC。
三、填空题(每空2分,共10分)
16. 质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器,其结构如图a所示,它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成。若从粒子源P点发出一个电量q、质量为m的正离子,经过加速器得到加速,进入速度选择器,速度符合一定大小的离子能够通过S3缝射入质量分离器中,整个过程中可以不考虑离子重力的影响。完成下列问题:
加速器Ⅰ由S1S2两块带电平行金属板组成,为了使正离子得到加速,则应让金属板S1带__________电(选填“正”、“负”)。在下降过程中,离子的电势能__________(选填“减少”、“增大”、“不变”),如果离子从速度开始经加速后速度达到,则加速器两极板间电压__________。
【答案】 ①. 正 ②. 减少 ③.
【解析】
【详解】[1][2]正离子所受电场力应向下,则S1带正电。电场力做正功,则离子的电势能减少。
[3]根据动能定理
解得。
17. 如图所示,为一回旋加速器的示意图,其核心部分为处于匀强磁场中的D形盒,两D型盒之间接交流电源,并留有窄缝,离子在窄缝间的运动时间忽略不计。已知D形盒的半径为R,在D1部分的中央A处放有离子源,离子带正电,质量为m、电荷量为q,初速度不计。若磁感应强度的大小为B。忽略离子的重力等因素。加在D形盒间交流电源的周期T=_____;离子加速后可获得的最大动能Ekm=_____。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]加在D形盒间交流电源的周期T等于粒子在磁场中的运行周期,在磁场中洛伦兹力提供向心力,则有
联立解得
[2]设粒子的最大速度为vm,对应着粒子的最大运动半径即R,则有
联立解得
四、计算题(本大题共4大题,18题8分,19题8分,20题10分、21每题14分,共40分)
18. 如图所示,有宽度为d的匀强磁场,磁感应强度为B.电子以速度v从M点射入,从N点射出,速度方向与水平方向夹角,求电子:
(1)运动轨迹的半径r;
(2)比荷;
(3)穿越磁场的时间t。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子轨迹如图所示
电子做圆周运动扫过的圆心角为,几何关系可知
【小问2详解】
电子在磁场中运动时有
联立解得
【小问3详解】
电子穿越磁场的时间
联立解得
19. 如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求:
(1)线圈中的感应电流方向(直接回答“顺时针”或“逆时针”);
(2)线圈中的感应电动势的大小和感应电流的大小;
(3)线圈两端电压。
【答案】(1)逆时针方向
(2)0.1V,0.02A
(3)0.08V
【解析】
【小问1详解】
由右手定则可知,线圈中的感应电流方向为逆时针方向。
【小问2详解】
根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势大小为
则线圈中的感应电流的大小为
【小问3详解】
线圈两端电压为
20. 如图所示,两根相互平行且足够长的水平光滑固定金属轨道,间距,左侧连接的电阻,处于方向竖直向下、磁感应强度大小的匀强磁场中。静置于导轨上的导体棒,从时刻开始受到水平向右的恒力作用,当其位移时达到匀速。已知导体棒质量、电阻,长度。导体棒与导轨接触良好,导轨的电阻不计。求:
(1)时刻,导体棒加速度a的大小;
(2)导体棒匀速运动时的速度v的大小;
(3)导体棒从开始运动的过程中,电阻R产生的热量Q。
【答案】(1)1m/s2
(2)2m/s (3)4.5J
【解析】
【小问1详解】
时,速度为,无感应电流,安培力为,由牛顿第二定律得
【小问2详解】
导体棒匀速运动时受力平衡得
代入数据得
【小问3详解】
由能量守恒得
解得
电阻R与r串联,热量比
故
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乌鲁木齐市八十中学
2025-2026学年第二学期期中反馈
高二物理
试卷分值:100分 答题时间:90分钟
一、单选题(每题3分,共30分)
1. 在如图所示的四幅图中,正确标明了通电导线所受安培力方向的是( )
A. B.
C. D.
2. 关于以下四幅图,说法正确的是( )
A. 图甲中,摇动手柄使蹄形磁铁转动,铝框会向相反方向转动
B. 图乙是真空冶炼炉,利用涡流原理使金属熔化
C. 图丙是速度选择器,不同速度的带电粒子均能从M到N沿直线匀速通过
D. 图丁,把一根柔软的金属弹簧悬挂起来,使它的下端刚好跟槽中的水银接触,通电后弹簧静止不动
3. 在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为自感线圈,E为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是( )
A. 合上开关,a先亮,b后亮;断开开关,a、b同时熄灭
B. 合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,b先熄灭,a后熄灭
C. 合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a、b同时熄灭
D. 合上开关,a、b同时亮;断开开关,b先熄灭,a后熄灭
4. 一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如甲图所示,则以下说法中正确的是( )
A. 时刻,交变电流的电动势达到最大
B. 时刻,交变电流的电动势为零
C. 时刻,线圈平面位于中性面
D. 该线圈产生的交变电流的电动势随时间变化的图像如图乙
5. 两个比荷相等的带电粒子,以不同速率从点沿着半径方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力,下列说法正确的是( )
A. 粒子的速率较大 B. 粒子一定带正电荷
C. 粒子运动时间较长 D. 粒子的偏转角较大
6. 宇宙中某一区域分布着匀强磁场。一个正离子从a点射入,运动过程中该离子的动量不断减小电荷量不变。下列运动轨迹正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示,匀强磁场中有两个相同材料、相同横截面积的导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大,两圆环半径之比为1:3,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,感应电流分别为Ia和Ib,不考虑两圆环间的相互影响。则( )
A. Ea:Eb=1:9,感应电流均沿逆时针方向 B. Ea:Eb=1:3,感应电流均沿顺时针方向
C. Ia:Ib=1:9,感应电流均沿逆时针方向 D. Ia:Ib=1:3,感应电流均沿顺时针方向
8. 如图表示一交变电流随时间而变化的图像,此交流电流的有效值是( )
A. 5A B. C. D. 3.5A
9. 如图所示,一矩形线圈垂直匀强磁场放置,边与磁场边界重合,从图示位置开始计时,线圈绕边以角速度绕图示方向匀速转动,下列图像能反映线圈中电流的变化情况的是( )
A. B.
C. D.
10. 学校实验室有一台教学用发电机,输出的交变电压如图甲所示,将其接在如图乙所示的理想变压器的ab两端,闭合开关S,四只相同灯泡均正常发光,下列说法中正确的是( )
A. 图甲所示的交变电压瞬时值表达式为
B. 变压器原、副线圈的匝数比为1:3
C. 小灯泡的额定电压为9V
D. 若断开开关S,灯泡变亮、变暗
二、多选题(每题4分,共20分)
11. 如图,正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场,电子在纸面内从顶点a以速度射入磁场,速度方向垂直于ab,最终电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出,在磁场中运动的时间分别为、和,则( )
A. 若磁感应强度的大小恒定,大小不同,则
B. 若磁感应强度的大小恒定,大小不同,则
C. 若恒定,磁感应强度的大小不同,则
D. 若恒定,磁感应强度的大小不同,则
12. 如图所示,线圈P、Q同轴放置,P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路,Q与电流计G相连,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有( )
A. 闭合开关S后,把R的滑片右移
B. 闭合开关S后,把R的滑片左移
C. 闭合开关S后,把Q靠近P
D. 无需闭合开关S,只要把Q靠近P即可
13. 如图所示为远距离输电示意图,现将输送电压由升级为,在保持发电站输出电压,发电站输送的总电功率、输电线电阻、用户得到的电压均不变的情况下,则( )
A. 升压变压器原、副线圈匝数比变为原来的
B. 输电线上损失的电压变为原来的
C. 输电线损失的功率变为原来的
D. 降压变压器原、副线圈匝数比变为原来的10倍
14. 如图所示,在铁芯的两侧水平放置的两组光滑导轨上,有可自由移动的金属棒PQ、MN,导轨间存在垂直纸面向里的匀强磁场。当金属棒PQ在外力作用下运动时,通过金属棒MN的电流方向和金属棒MN受安培力方向可能是( )
A. PQ向左加速运动时MN中电流向下,所受安培力向左
B. PQ向右加速运动时MN中电流向上,所受安培力向左
C. PQ向右减速运动时MN中电流向下,所受安培力向右
D. PQ向左减速运动时MN中电流向下,所受安培力向左
15. 如图所示,均匀带负电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a环绕О点在其所在平面内旋转时,b环具有扩张的趋势,由此可知,a环可能绕О点( )
A. 顺时针加速旋转 B. 顺时针减速旋转
C. 逆时针加速旋转 D. 逆时针减速旋转
三、填空题(每空2分,共10分)
16. 质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器,其结构如图a所示,它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成。若从粒子源P点发出一个电量q、质量为m的正离子,经过加速器得到加速,进入速度选择器,速度符合一定大小的离子能够通过S3缝射入质量分离器中,整个过程中可以不考虑离子重力的影响。完成下列问题:
加速器Ⅰ由S1S2两块带电平行金属板组成,为了使正离子得到加速,则应让金属板S1带__________电(选填“正”、“负”)。在下降过程中,离子的电势能__________(选填“减少”、“增大”、“不变”),如果离子从速度开始经加速后速度达到,则加速器两极板间电压__________。
17. 如图所示,为一回旋加速器的示意图,其核心部分为处于匀强磁场中的D形盒,两D型盒之间接交流电源,并留有窄缝,离子在窄缝间的运动时间忽略不计。已知D形盒的半径为R,在D1部分的中央A处放有离子源,离子带正电,质量为m、电荷量为q,初速度不计。若磁感应强度的大小为B。忽略离子的重力等因素。加在D形盒间交流电源的周期T=_____;离子加速后可获得的最大动能Ekm=_____。
四、计算题(本大题共4大题,18题8分,19题8分,20题10分、21每题14分,共40分)
18. 如图所示,有宽度为d的匀强磁场,磁感应强度为B.电子以速度v从M点射入,从N点射出,速度方向与水平方向夹角,求电子:
(1)运动轨迹的半径r;
(2)比荷;
(3)穿越磁场的时间t。
19. 如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求:
(1)线圈中的感应电流方向(直接回答“顺时针”或“逆时针”);
(2)线圈中的感应电动势的大小和感应电流的大小;
(3)线圈两端电压。
20. 如图所示,两根相互平行且足够长的水平光滑固定金属轨道,间距,左侧连接的电阻,处于方向竖直向下、磁感应强度大小的匀强磁场中。静置于导轨上的导体棒,从时刻开始受到水平向右的恒力作用,当其位移时达到匀速。已知导体棒质量、电阻,长度。导体棒与导轨接触良好,导轨的电阻不计。求:
(1)时刻,导体棒加速度a的大小;
(2)导体棒匀速运动时的速度v的大小;
(3)导体棒从开始运动的过程中,电阻R产生的热量Q。
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