精品解析:云南曲靖市罗平县2024-2025学年高二上学期期末物理试题
2026-07-28
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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 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 云南省 |
| 地区(市) | 曲靖市 |
| 地区(区县) | 罗平县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.45 MB |
| 发布时间 | 2026-07-28 |
| 更新时间 | 2026-07-28 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-28 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59003367.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
云南曲靖市罗平县2024-2025学年高二上学期期末物理试题
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,将本试卷和答题卡交回。
一、选择题(本题共10题,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. 如图所示,带正电的小球a(可视为质点)在外力作用下静止在绝缘光滑竖直面上的点,带正电的小球b(可视为质点)用绝缘细线系住,挂在绝缘光滑竖直面上的点,小球b静止时与小球a在同一水平面内。则将小球a从点缓慢移到点过程中,下列说法中正确的是( )
A. 小球b受到的库仑力逐渐减小
B. 小球b受到的库仑力逐渐增大
C. 细线对小球b的拉力保持不变
D. 细线对小球b的拉力先减小后增大
2. 如图甲是某电场中的一条电场线,a、b是这条线上的两点,一负电荷只受静电力作用,沿电场线从a运动到b,则在这个过程中,电荷的速度一时间图像如图乙所示,请比较a、b两点电势的高低和场强的大小( )
A. , B. ,
C. , D. ,
3. 图是观察电容器充、放电现象的电路。下列说法正确的是( )
A. 将开关S从b改接到a时,观察的是充电现象
B. 将开关S从b改接到a后,电流计G的指针将一直偏转
C. 将开关S从a改接到b时,观察的是充电现象
D. 将开关S从a改接到b后,灯L的发光亮度不变
4. 如图所示,空间中有一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,纸面内有两个闭合金属线圈M、N,分别为圆形、正三角形,各自中心点均在磁场边界上,不计线圈相互影响,当两个线圈绕过各自中心点、且垂直于纸面的轴旋转时,以下说法正确的是( )
A. 仅M中有感应电流
B. 仅N中有感应电流
C. M和N中都有感应电流
D. M和N中都无感应电流
5. 如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁.如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈,并使磁极上下振动.磁铁在向下运动的过程中,下列说法正确的
A. 线圈给它的磁场力始终向上
B. 线圈给它的磁场力先向上再向下
C. 线圈给它的磁场力始终向下
D. 线圈给它的磁场力先向下再向上
6. 电流传感器在电路中相当于电流表,可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中,是自感线圈,其自感系数足够大,而直流电阻值小于灯泡D的阻值,电流传感器的电阻可以忽略不计。在时刻闭合开关S,经过一段时间后,在时刻断开开关S。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图像中,可能正确的是( )
A. B. C. D.
7. 如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流,其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示,线圈电阻,电阻。则( )
A. 时,线圈与中性面垂直 B. 内,电流的方向改变50次
C. 电阻R两端电压为 D. 电阻R在内产生的热量为
8. 对于常温下一根阻值为R的金属电阻丝,下列说法正确的是( )
A. 常温下,若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为10R
B. 常温下,若将电阻丝从中点对折,电阻变为R/4
C. 加在电阻丝上的电压从0逐渐加大到U,则在任意状态下的U/I的值不变
D. 若把温度降到绝对零度附近,电阻丝的电阻突然变为零,这种现象称为超导现象
9. 如图所示的电路中,电源的电动势为3.2V,电阻R的阻值为30Ω,小灯泡L的额定电压为3.0V,额定功率为4.5W。开关S接位置1时,理想电压表的读数为3V,下列说法正确的是( )
A. 电源的内电阻为4Ω
B. 小灯泡的电阻为2Ω
C. 当开关S接到位置2时,小灯泡不能正常发光
D. 当开关S接到位置2时,小灯泡两端的电压为3V
10. 如图甲所示,先后用不同的交流电源给同一个灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化,如图乙所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图丙所示。若图乙、丙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的,则以下说法正确的是( )
A. 第一次灯泡两端的电压有效值是U0
B. 第二次灯泡两端的电压有效值是U0
C. 第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9
D. 第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5
二、非选择题(本题共5个大题,共54分)
11. 图甲为“研究电磁感应现象”的实验装置,部分导线已连接。
(1)用笔画线代替导线将图甲中未完成的电路连接好_____。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,那么闭合开关后:
①将原线圈迅速插入副线圈的过程中,电流表指针将_____(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”);
②原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动的过程中,电流表指针将_____(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”);
③在把原线圈中的软铁棒拔出的过程中,电流表指针将_____(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”)。
(3)如图乙所示,R为光敏电阻,其阻值随着光照强度的增大而减小。金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧。当光照增强时,从左向右看,金属环A中电流沿_____(选填“顺时针”或“逆时针”)方向,金属环A将向_____(选填“左”或“右”)运动。
12. 一根细长而均匀的金属管线样品,长约为,电阻大约为,横截面如图甲所示。
(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为______;
(2)现有如下器材:
A.电流表(量程,内阻约)
B.电流表(量程,内阻约)
C.电压表(量程,内阻约)
D.滑动变阻器(,)
E.滑动变阻器(,)
F.蓄电池(,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选______,滑动变阻器应选______;(只填代号字母)
(3)若采用限流式接法,请将如图所示的实际测量电路补充完整______;
(4)已知金属管线样品材料的电阻率为,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是______(所测物理量用文字说明)。
13. 如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子,以初速度v0垂直射入场强为E方向竖直向下的匀强电场中,射出电场的即时速度的方向与初速度方向成30°角.在这过程中,不计粒子重力.求:
(1)该粒子在电场中经历的时间;
(2)粒子在这一过程中电势能增量.
14. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示,甲部分为粒子加速器,加速电压为;乙部分为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为,两板间距离为d,两板间电压为;丙为偏转分离器,磁感应强度为。今有一电荷量为q的正粒子(不计重力),从静止开始经加速后,该粒子恰能沿直线通过速度选择器,粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求:
(1)粒子的比荷;
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R的大小。
15. 如图所示,两条光滑平行导轨所在平面与水平地面的夹角为,两导轨间距为,导轨上端接有一电阻,阻值为,O、P、M、N四点在导轨上,两虚线OP、MN平行且与导轨垂直,两虚线OP、MN间距为d=1.5m,其间有匀强磁场,磁感应强度大小,方向垂直于导轨平面向上。在导轨上放置一质量、长为L、阻值也为R的金属棒,棒可沿导轨下滑,且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。让金属棒从离磁场上边界OP距离d处由静止释放,进入磁场后在到达下边界MN前已匀速。(已知重力加速度大小为,)不计导轨电阻。求:
(1)金属棒刚进入磁场时的速度v的大小;
(2)金属棒刚进入磁场时的加速度a;
(3)金属棒穿过磁场过程中,所用的时间t和金属棒上产生的电热Q。
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云南曲靖市罗平县2024-2025学年高二上学期期末物理试题
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,将本试卷和答题卡交回。
一、选择题(本题共10题,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. 如图所示,带正电的小球a(可视为质点)在外力作用下静止在绝缘光滑竖直面上的点,带正电的小球b(可视为质点)用绝缘细线系住,挂在绝缘光滑竖直面上的点,小球b静止时与小球a在同一水平面内。则将小球a从点缓慢移到点过程中,下列说法中正确的是( )
A. 小球b受到的库仑力逐渐减小
B. 小球b受到的库仑力逐渐增大
C. 细线对小球b的拉力保持不变
D. 细线对小球b的拉力先减小后增大
【答案】A
【解析】
【详解】设细线长为L,OP距离为h,两球间距为x,对小球b受力分析,如图所示
在小球a缓慢下移过程中,由相似三角形可得
两电荷间库仑力为
联立可得
由于h变大,故x变大,则F变小,由于L不变,则T变小。
故选A。
2. 如图甲是某电场中的一条电场线,a、b是这条线上的两点,一负电荷只受静电力作用,沿电场线从a运动到b,则在这个过程中,电荷的速度一时间图像如图乙所示,请比较a、b两点电势的高低和场强的大小( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】B
【解析】
【详解】带负电的粒子从a运动到b,由速度-时间图线得到负电荷做加速度逐渐增大的加速运动,故电场力从a到b,负电荷受到的电场力与场强方向相反,故场强从b到a,而沿场强方向,电势变小,故a点电势较小,即;因为粒子从a运动到b加速度逐渐增大,因此电场力变大,电场强度变大,即。
故选B。
3. 图是观察电容器充、放电现象的电路。下列说法正确的是( )
A. 将开关S从b改接到a时,观察的是充电现象
B. 将开关S从b改接到a后,电流计G的指针将一直偏转
C. 将开关S从a改接到b时,观察的是充电现象
D. 将开关S从a改接到b后,灯L的发光亮度不变
【答案】A
【解析】
【详解】将开关S从b改接到a时,电容器开始充电,充电电流从最大值逐渐减小到零,电流计G的指针从最大值逐渐回到零;将开关S从a改接到b时,电容器开始放电,放电电流从最大值逐渐减小到零,灯L的发光亮度逐渐变暗。
故选A。
4. 如图所示,空间中有一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,纸面内有两个闭合金属线圈M、N,分别为圆形、正三角形,各自中心点均在磁场边界上,不计线圈相互影响,当两个线圈绕过各自中心点、且垂直于纸面的轴旋转时,以下说法正确的是( )
A. 仅M中有感应电流
B. 仅N中有感应电流
C. M和N中都有感应电流
D. M和N中都无感应电流
【答案】B
【解析】
【详解】M中磁通量不变化,故M中无感应电流,N中的磁通量变化不为0,故N中有电流。
故选B。
5. 如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁.如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈,并使磁极上下振动.磁铁在向下运动的过程中,下列说法正确的
A. 线圈给它的磁场力始终向上
B. 线圈给它的磁场力先向上再向下
C. 线圈给它的磁场力始终向下
D. 线圈给它的磁场力先向下再向上
【答案】A
【解析】
【分析】利用楞次定律的相对运动角度分析“来拒去留”,即可一一判定求解.
【详解】根据楞次定律的“来拒去留”,则当磁铁在向下运动的过程中,线圈产生感应电流,形成感应磁场,从而阻碍磁铁的向下运动,则线圈给它的磁场力始终向上,故A正确,BCD错误;故选A.
【点睛】本题巧妙的考查了楞次定律的应用,只要记住“来拒去留”,同时理解“增反减同”这一规律,此类题目难度不大.
6. 电流传感器在电路中相当于电流表,可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中,是自感线圈,其自感系数足够大,而直流电阻值小于灯泡D的阻值,电流传感器的电阻可以忽略不计。在时刻闭合开关S,经过一段时间后,在时刻断开开关S。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图像中,可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】闭合S瞬间,线圈中产生自感电动势阻碍电流增加,则线圈相当于断路,此时通过电流传感器的电流最大;随线圈阻碍作用的减小,通过线圈的电流逐渐变大,通过电流传感器的电流逐渐减小,电路稳定后,外电路电阻不变,外电压不变,通过电流传感器的电流不变;因为线圈的直流电阻值小于灯泡D的阻值,稳定后,通过线圈的电流大于通过电流传感器的电流。时刻断开开关S,由于自感现象,原来通过线圈L的电流从左向右流过电流传感器,与原来方向相反,且逐渐减小。则A图符合题中情况。
故选A。
7. 如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流,其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示,线圈电阻,电阻。则( )
A. 时,线圈与中性面垂直 B. 内,电流的方向改变50次
C. 电阻R两端电压为 D. 电阻R在内产生的热量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.时,电动势为零,线圈平面处于中性面处,故A错误;
B.根据图乙可知周期为,一个周期内电流的方向改变两次,则对应个周期,电流方向变化100次,故B错误;
C.交流电电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知电阻R两端电压
故C错误;
D.电阻R在内产生的热量
故D正确。
故选D。
8. 对于常温下一根阻值为R的金属电阻丝,下列说法正确的是( )
A. 常温下,若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为10R
B. 常温下,若将电阻丝从中点对折,电阻变为R/4
C. 加在电阻丝上的电压从0逐渐加大到U,则在任意状态下的U/I的值不变
D. 若把温度降到绝对零度附近,电阻丝的电阻突然变为零,这种现象称为超导现象
【答案】BD
【解析】
【详解】A、常温下,若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍,则截面积变为原来的1/10,根据电阻定律,则电阻变为原来的100倍,A错误;
B、常温下,若将电阻丝从中点对折,长度为原来的一半,面积为原来的2倍,则电阻变为,B正确;
C、电阻丝随着温度阻值会发生变化或者在超导状态不成立,C错误;
D、根据超导现象知,D正确.
9. 如图所示的电路中,电源的电动势为3.2V,电阻R的阻值为30Ω,小灯泡L的额定电压为3.0V,额定功率为4.5W。开关S接位置1时,理想电压表的读数为3V,下列说法正确的是( )
A. 电源的内电阻为4Ω
B. 小灯泡的电阻为2Ω
C. 当开关S接到位置2时,小灯泡不能正常发光
D. 当开关S接到位置2时,小灯泡两端的电压为3V
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.灯泡的额定电流
IL==A=1.5A
电阻
RL==Ω=2Ω
当开关接1时,通过电阻R的电流
I==A=0.1A
根据闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
代入得
3.2=3+0.1r
可得
r=2Ω
故A错误,B正确;
CD.当开关接2时,灯泡电流
IL′==A=0.8A
小于灯泡的额定电流,实际功率小于其额定功率,则灯泡L不能正常发光,此时灯泡两端的电压为
UL′=IL′RL=0.8×2V=1.6V
故C正确,D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示,先后用不同的交流电源给同一个灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化,如图乙所示;第二次灯泡两端的电压变化规律如图丙所示。若图乙、丙中的U0、T所表示的电压、周期值是相等的,则以下说法正确的是( )
A. 第一次灯泡两端的电压有效值是U0
B. 第二次灯泡两端的电压有效值是U0
C. 第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9
D. 第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.第一次灯泡两端的电压有效值为
设第二次电压的有效值为U2,根据有效值的定义,则有
解得
故A正确,B错误。
CD.由功率的公式得,灯泡的电功率之比是
故C错误,D正确。
故选AD。
二、非选择题(本题共5个大题,共54分)
11. 图甲为“研究电磁感应现象”的实验装置,部分导线已连接。
(1)用笔画线代替导线将图甲中未完成的电路连接好_____。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,那么闭合开关后:
①将原线圈迅速插入副线圈的过程中,电流表指针将_____(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”);
②原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动的过程中,电流表指针将_____(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”);
③在把原线圈中的软铁棒拔出的过程中,电流表指针将_____(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏”)。
(3)如图乙所示,R为光敏电阻,其阻值随着光照强度的增大而减小。金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧。当光照增强时,从左向右看,金属环A中电流沿_____(选填“顺时针”或“逆时针”)方向,金属环A将向_____(选填“左”或“右”)运动。
【答案】(1) (2) ①. 向右偏 ②. 向右偏 ③. 向左偏
(3) ①. 逆时针 ②. 左
【解析】
【小问1详解】
将电源、开关、变阻器、小螺线管串联成一个回路,再将电流计与大螺线管串联成另一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱,电路图如图所示。
【小问2详解】
①[1]闭合开关时,穿过大螺线管的磁通量增大,灵敏电流表的指针向右偏;闭合开关后,将原线圈迅速插入副线圈的过程中,磁场方向不变,磁通量变大,电流表指针向右偏转,故填向右偏;
②[2]原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路电流变大,穿过大螺线管的磁通量变大,磁场方向不变,则电流表指针向右偏转,故填向右偏;
③[3]在把原线圈中的软铁棒拔出的过程中,磁场方向不变,磁通量变小,电流表指针向左偏转,故填向左偏。
【小问3详解】
[1]当光照增强时,则光敏电阻阻值减小,线圈中的电流变大,依据右手螺旋定则与楞次定律,从左向右看,金属环A中电流沿逆时针方向,故填逆时针。
[2]因穿过A环的磁通量增大,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反,故相互排斥,金属环A将向左运动,故填左。
12. 一根细长而均匀的金属管线样品,长约为,电阻大约为,横截面如图甲所示。
(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为______;
(2)现有如下器材:
A.电流表(量程,内阻约)
B.电流表(量程,内阻约)
C.电压表(量程,内阻约)
D.滑动变阻器(,)
E.滑动变阻器(,)
F.蓄电池(,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选______,滑动变阻器应选______;(只填代号字母)
(3)若采用限流式接法,请将如图所示的实际测量电路补充完整______;
(4)已知金属管线样品材料的电阻率为,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是______(所测物理量用文字说明)。
【答案】 ①. 1.125 ②. A ③. E ④. ⑤. 管线的长度
【解析】
【详解】(1)[1]螺旋测微器的固定刻度读数为1mm,读数为
d=1mm+0.01×12.5mm=1.125mm
(2)[2]电路中的电流大约为
所以电流表选择A。
[3]本实验采用限流式解法,滑动变阻器的最大阻值是待测电阻阻值的三到五倍比较便于调节,且能够让电表读数合理。所以滑动变阻器选择E。
(3)[4]待测电阻远小于电压表内阻,属于小电阻,所以电流表采取外接法;滑动变阻器采用限流式接法,如下图所示:
(4)[5]根据
则有
所以还需要测量的物理量是管线长度。
13. 如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子,以初速度v0垂直射入场强为E方向竖直向下的匀强电场中,射出电场的即时速度的方向与初速度方向成30°角.在这过程中,不计粒子重力.求:
(1)该粒子在电场中经历的时间;
(2)粒子在这一过程中电势能增量.
【答案】(1)(2)
【解析】
【详解】(1)带正电的粒子垂直进入电场后做类平抛运动,如图所示:
粒子在垂直电场方向的做匀速直线运动
粒子在电场方向做初速度为0的匀加速直线运动:,
当粒子速度方向与初速度方向成30°角时,如图,,
竖直分速度:,粒子经历的时间:;
(2)在这一过程中,粒子在电场方向偏转的位移,
电场力对粒子做功:,
根据电场力做功与电势能变化的关系知,电场力对粒子做正功,电势能减少,好电势能的增加量.
14. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示,甲部分为粒子加速器,加速电压为;乙部分为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为,两板间距离为d,两板间电压为;丙为偏转分离器,磁感应强度为。今有一电荷量为q的正粒子(不计重力),从静止开始经加速后,该粒子恰能沿直线通过速度选择器,粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求:
(1)粒子的比荷;
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R的大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)粒子先经过加速,电压为,速度大小为,由动能定理有
粒子恰能沿直线通过速度选择器,有
联立可得
,
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,有
可得
15. 如图所示,两条光滑平行导轨所在平面与水平地面的夹角为,两导轨间距为,导轨上端接有一电阻,阻值为,O、P、M、N四点在导轨上,两虚线OP、MN平行且与导轨垂直,两虚线OP、MN间距为d=1.5m,其间有匀强磁场,磁感应强度大小,方向垂直于导轨平面向上。在导轨上放置一质量、长为L、阻值也为R的金属棒,棒可沿导轨下滑,且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。让金属棒从离磁场上边界OP距离d处由静止释放,进入磁场后在到达下边界MN前已匀速。(已知重力加速度大小为,)不计导轨电阻。求:
(1)金属棒刚进入磁场时的速度v的大小;
(2)金属棒刚进入磁场时的加速度a;
(3)金属棒穿过磁场过程中,所用的时间t和金属棒上产生的电热Q。
【答案】(1)
(2),方向平行导轨向上
(3)s,11J
【解析】
【小问1详解】
金属棒从静止释放到刚进入磁场,机械能守恒,有
解得
【小问2详解】
根据
,,
则金属棒受到的安培力
根据牛顿第二定律得
解得
方向平行导轨向上。
【小问3详解】
金属棒穿过磁场过程,由能量守恒得
金属棒匀速运动时
得
=2m/s
金属棒上产生的电热
Q棒=
对m在穿越磁场过程中由动量定理:取沿斜面向下为正,由微元再累加可得
且
得
s
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