精品解析：福建省厦门市湖滨中学2024-2025学年高二下学期3月阶段性测试物理试卷

厦门市湖滨中学2023级高二物理3月阶段性测试试卷 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分） 1. 在如图所示的电路中，两个电流计完全相同，零刻度在刻度盘的中央。当电流从“+”接线柱流入时，指针向右摆；当电流从“-”接线柱流入时，指针向左摆（本题中的指针摆向是相对于电流表零刻度而言的）。在电路接通且稳定后断开开关S的瞬间，下列说法正确的是（　　） A. G1指针向右摆 B. G2指针向右摆 C. 两指针都向右摆 D. 两指针都向左摆 2. 用如图所示的回旋加速器加速电荷量为q质量为m的带电粒子，已知D形盒半径为R，所加磁场的磁感应强度大小为B，a、b间所接电压为U，忽略两D形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是（　　） A. 图中回旋加速器加速的带电粒子一定带负电 B. 回旋加速器a、b之间所接高频交流电的周期为 C. 回旋加速器加速后粒子的最大动能为 D. 回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B均不变，则加速电压U越小，粒子飞出D形盒的动能Ek越大 3. 为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计，其长、宽、高分别为L、d、h。当垂直于管道前后表面加上磁感应强度大小为B、方向向里的匀强磁场后，测得上下表面AA'之间的电势差为U。下列说法正确的是（　　） A. 上表面A的电势低于下表面A'的电势 B. 污水中正负离子浓度越高，上下表面之间的电势差越大 C. 污水的流速为v= D. 污水的流量（单位时间内排出的污水体积）为 4. 图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。图乙是利用这种发电机给电阻R供电的电路图，半径为r的铜盘安装在水平轴上，外电路通过M、N分别与盘边缘和转轴相连接，铜盘接入电路的等效电阻为R，导线电阻不计。空间中存在垂直于铜盘平面向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆盘沿顺时针方向（从左向右看）以角速度匀速转动。下列说法正确的是（　　） A. M点电势低于N点电势 B. M、N两点间电势差为 C. 圆盘转动一周，通过R的电荷量为 D. 仅将圆盘的转速变为原来的3倍，电阻R上消耗的功率也变为原来的3倍 二、双向选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分） 5. 如图所示，两根间距为d的光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为，整个装置处于垂直导轨所构成的平面方向的匀强磁场中。质量为m，长度也为d的金属杆ab垂直导轨放置，当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止，重力加速度为g。则（　　） A. 磁场方向垂直导轨平面向下 B. 磁场方向垂直导轨平面向上 C. 磁感应强度为 D. 磁感应强度为 6. 如图甲所示，线圈的匝数匝，横截面积。线圈总电阻，沿线圈轴向有水平方向的磁场，设图示磁场方向为正方向，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，在0-0.1s内，下列说法正确的是（　　） A. 线圈内磁通量的变化量为0.25Wb B. 线圈内磁通量的变化率为 C. 在a，b间接一个的电阻时，该ab两端的电压为2.5V D. 在a，b间接一个的电阻时，该ab两端的电压为1.25V 7. 如图所示，空间分布着宽为L，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域。规定顺时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图像、两端电势差随位移变化的关系图像，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 8. 两个带等量异种电荷的粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为60°和30°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，如图所示，则（　　） A. a粒子带正电，b粒子带负电 B. 两粒子的轨道半径之比Ra∶Rb＝∶1 C. 两粒子的周期之比Ta∶Tb＝1∶2 D. 两粒子的周期之比Ta∶Tb＝2∶1 三、非选择题：共60分，其中9、10、11为填空题，12、13为实验题，14~16为计算题。 9. 一交变电流的图像如图所示，则对于该交变电流周期为_______s，有效值为_______A。 10. 如图所示，双缝S1、S2的间距d=0.25mm，双缝到光屏的距离l=60cm。光源S到S1、S2的距离相等，光屏上的P点到S1、S2的距离之差。现用某单色光在空气中做双缝干涉实验，测得两条相邻亮条纹的中心间距。已知光在空气中的传播速度。则该单色光的波长为______m，P处是______（选填“亮”或“暗”）条纹。 11. 如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上，已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。 （1）调节仪器使分划板的中心刻度对准一条亮条纹的中心A，示数如图乙所示，其读数为x1=____________mm。移动手轮至另一条亮条纹的中心B，读出其读数为x2。 （2）写出计算波长的表达式λ=____________（用x1、x2、L、d表示）。 12. （1）如图所示是研究电磁感应现象的实验装置： ①装置已经按如图所示连接好，在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，如果开关闭合后，再将A线圈迅速插入B线圈中，灵敏电流计指针将________（选填“向左”“向右”或“不”）偏转； ②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________； A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．滑动变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S （2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时指针的偏转情况如图甲中所示，即电流从灵敏电流表G的左接线柱流进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁体的运动方向是向________（填“上”或“下”）；图丙中的条形磁体下端为________（填“N”或“S”）极。 13. 学校兴趣小组的同学在学习了磁场的知识后设计了一个利用天平测定磁感应强度的实验方案，设计的原理图如图所示，天平的左臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，天平左右悬点关于支点对称，当地重力加速度为g，实验步骤如下： （1）未通电流时，在天平右盘内放入质量为m1的砝码，使天平平衡； （2）当给线圈通以顺时针方向大小为I的电流（如图所示）时，发现需要在砝码盘中再加入质量为m2的砝码，天平才重新平衡，则磁场方向垂直于纸面______（选填“向里”或“向外”），用所测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小为B=______。 （3）只改变线圈通入电流I的大小，砝码盘中放入砝码使天平平衡，读出砝码盘中砝码的总质量m，比较磁场力与电流大小的关系。 （4）小组同学得出多组m、I数据后，作出了m—I图像，该图像是一条直线，斜率为k，则匀强磁场磁感应强度的大小为______（用g、k、L、N表示）。 14. 如图甲，电磁炮是当今世界强国争相研发的一种先进武器，我国电磁炮研究处于世界第一梯队。如图乙为某同学模拟电磁炮的原理图，间距为的两根倾斜导轨平行放置，导轨平面与水平地面的夹角为，导轨下端接电动势为、内阻为的电源。整个装置处于磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。为了研究方便，将待发射的炮弹视为一个比导轨间距略长的导体棒，导体棒的质量为﹑电阻为，导体棒与导轨接触面间的动摩擦因数为，重力加速度大小取，，。现将导体棒无初速度地放在导轨上且与导轨垂直，最终导体棒从导轨上端发射出去，不计其他电阻。求： （1）导体棒刚放在导轨上时所受安培力的大小； （2）导体棒刚放在导轨上时的加速度大小。 15. 如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距，左端接有阻值的电阻，一质量，电阻的金属棒放置在导轨上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以的加速度做匀加速直线运动，外力作用后撤去，棒继续运动一段距离后停下来，导轨足够长，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，棒与导轨间的接触电阻及导轨电阻不计，求： （1）末，金属棒受到的安培力的大小； （2）撤去水平外力作用后，电阻上产生的热量； （3）棒在匀加速过程中，通过电阻的电荷量； 16. 在平面直角坐标系中，第I象限存在沿轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、电荷量为的带正电的粒子从轴正半轴上的点以速度垂直于轴射入电场，经轴上的点与轴正方向成角射入磁场，最后从轴负半轴上的P点垂直于轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求： （1）、两点间的电势差； （2）粒子从点运动到P点的总时间； （3）若磁感应强度大小可以调节，为使粒子不从轴穿出磁场，则磁场的磁感应强度至少为多大。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 厦门市湖滨中学2023级高二物理3月阶段性测试试卷 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分） 1. 在如图所示的电路中，两个电流计完全相同，零刻度在刻度盘的中央。当电流从“+”接线柱流入时，指针向右摆；当电流从“-”接线柱流入时，指针向左摆（本题中的指针摆向是相对于电流表零刻度而言的）。在电路接通且稳定后断开开关S的瞬间，下列说法正确的是（　　） A. G1指针向右摆 B. G2指针向右摆 C. 两指针都向右摆 D. 两指针都向左摆 【答案】A 【解析】 【详解】电路接通且稳定时，两支路中都有自左向右的电流，当开关S断开的瞬间，通过L的电流减小，故L将产生自左向右的自感电流以阻碍电流的变化，L所在支路与R所在支路串联形成回路，则电流自左向右流过电流计G1，自右向左流过电流计G2，则G1指针向右摆，G2指针向左摆。 故选A。 2. 用如图所示的回旋加速器加速电荷量为q质量为m的带电粒子，已知D形盒半径为R，所加磁场的磁感应强度大小为B，a、b间所接电压为U，忽略两D形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是（　　） A. 图中回旋加速器加速的带电粒子一定带负电 B. 回旋加速器a、b之间所接高频交流电的周期为 C. 回旋加速器加速后粒子的最大动能为 D. 回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B均不变，则加速电压U越小，粒子飞出D形盒的动能Ek越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由左手定则可判断出图中回旋加速器加速的带电粒子一定是带正电的粒子，故A错误； B．粒子每次通过狭缝都被加速，则交流电周期与粒子圆周运动周期相等 故B错误； CD．在回旋加速器中，带电粒子每经过电场一次，动能增加量为 当粒子运动轨迹半径等于回旋加速器半径时，粒子速度最大，根据洛伦兹力提供向心力有 最大动能 联立得 由最大动能的表达式可知，若回旋加速器D形盒的半径R、磁感应强度B均不变，则粒子飞出D形盒的动能就不变，与加速电压U无关，故C正确，D错误。 故选C。 3. 为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计，其长、宽、高分别为L、d、h。当垂直于管道前后表面加上磁感应强度大小为B、方向向里的匀强磁场后，测得上下表面AA'之间的电势差为U。下列说法正确的是（　　） A. 上表面A的电势低于下表面A'的电势 B. 污水中正负离子浓度越高，上下表面之间的电势差越大 C. 污水的流速为v= D. 污水的流量（单位时间内排出的污水体积）为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，正离子在洛伦兹力的作用下向上偏转，负离子向下偏转，故上表面A的电势高于下表面A'的电势，A错误； B．设上下表面的稳定电压为U，此时 解得 故电压与污水中正负离子浓度无关，B错误； C．由 可得 C错误； D．污水的流量（单位时间内排出的污水体积）为 D正确。 故选D。 4. 图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。图乙是利用这种发电机给电阻R供电的电路图，半径为r的铜盘安装在水平轴上，外电路通过M、N分别与盘边缘和转轴相连接，铜盘接入电路的等效电阻为R，导线电阻不计。空间中存在垂直于铜盘平面向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆盘沿顺时针方向（从左向右看）以角速度匀速转动。下列说法正确的是（　　） A. M点电势低于N点电势 B. M、N两点间电势差为 C. 圆盘转动一周，通过R的电荷量为 D. 仅将圆盘的转速变为原来的3倍，电阻R上消耗的功率也变为原来的3倍 【答案】C 【解析】 【详解】A．由右手定则可知，电流从M点流出，经电阻R流向N点，因此M点电势高于N点电势，A错误； B．由电磁感应定律可知，感应电动势为 由闭合电路欧姆定律，可得回路中的电流为 M、N两点间电势差为 B错误； C．由电荷量公式可知，圆盘转动一周的时间内，通过R的电荷量是 q=It C正确； D．由电功率公式可得，电阻R上消耗的功率为 ， 由上式可知，仅将圆盘的转速变为原来的3倍，电阻R上消耗的功率将变为原来的9倍，D错误。 故选C。 二、双向选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分） 5. 如图所示，两根间距为d的光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为，整个装置处于垂直导轨所构成的平面方向的匀强磁场中。质量为m，长度也为d的金属杆ab垂直导轨放置，当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止，重力加速度为g。则（　　） A. 磁场方向垂直导轨平面向下 B. 磁场方向垂直导轨平面向上 C. 磁感应强度为 D. 磁感应强度为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．金属杆ab刚好静止，磁场方向垂直导轨所构成的平面，根据平衡条件可知，金属杆所受安培力向上，根据左手定则可知，磁场方向垂直导轨平面向上，故A错误，B正确； CD．对金属杆进行受力分析，根据平衡条件有 解得 故C正确，D错误。 故选BC。 6. 如图甲所示，线圈的匝数匝，横截面积。线圈总电阻，沿线圈轴向有水平方向的磁场，设图示磁场方向为正方向，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，在0-0.1s内，下列说法正确的是（　　） A. 线圈内磁通量的变化量为0.25Wb B. 线圈内磁通量的变化率为 C. 在a，b间接一个的电阻时，该ab两端的电压为2.5V D. 在a，b间接一个的电阻时，该ab两端的电压为1.25V 【答案】BD 【解析】 【详解】A．线圈内磁通量的变化量为 故A错误； B．线圈内磁通量的变化率为 故B正确； CD．在a，b间接一个的电阻时，该ab两端的电压 故C错误，D正确。 故选BD。 7. 如图所示，空间分布着宽为L，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域。规定顺时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图像、两端电势差随位移变化的关系图像，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】设金属线框总电阻为，以线框刚要进入磁场为0时刻。 在过程中，根据右手定则可知，线框中的感应电流方向为逆时针（负方向），此时产生的电动势为 感应电流大小为 两端电势差为 在过程中，根据右手定则可知，线框中的感应电流方向为逆时针（负方向），此时产生的电动势为 感应电流大小为 两端电势差为 在过程中，根据右手定则可知，线框中的感应电流方向为顺时针（正方向），此时产生的电动势为 感应电流大小为 两端电势差为 故选AC。 8. 两个带等量异种电荷的粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为60°和30°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，如图所示，则（　　） A. a粒子带正电，b粒子带负电 B. 两粒子的轨道半径之比Ra∶Rb＝∶1 C. 两粒子的周期之比Ta∶Tb＝1∶2 D. 两粒子的周期之比Ta∶Tb＝2∶1 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据左手定则可判断出，a粒子带负电，b粒子带正电，故A错误； B．两粒子在磁场中做圆周运动，如图所示   AB连线是两粒子的运动圆弧对应的弦，则弦的中垂线与各自速度方向直线的交点即为各自圆心。结果发现：两圆心的连线与两个半径构成一个角为30°，另一个为60°的直角三角形。所以两半径相比为 故B正确； CD．两粒子的轨迹所对圆心角分别为 和 ，两粒子在磁场中的运动时间相等，即 则 故C错误，D正确。 故选BD。 三、非选择题：共60分，其中9、10、11为填空题，12、13为实验题，14~16为计算题。 9. 一交变电流的图像如图所示，则对于该交变电流周期为_______s，有效值为_______A。 【答案】 ①. 0.03 ②. 【解析】 【详解】[1]由图像可知，交变电流完成一次周期性变化所需的时间就是周期T。从图像中可以看出，该交变电流的周期。 [2]交变电流有效值的定义为：让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，这个恒定电流的数值就是该交变电流的有效值。设该交变电流的有效值为I，取一个周期T的时间，设电阻为R。根据交变电流的有效值定义可得 即 解得该交变电流的有效值为 10. 如图所示，双缝S1、S2的间距d=0.25mm，双缝到光屏的距离l=60cm。光源S到S1、S2的距离相等，光屏上的P点到S1、S2的距离之差。现用某单色光在空气中做双缝干涉实验，测得两条相邻亮条纹的中心间距。已知光在空气中的传播速度。则该单色光的波长为______m，P处是______（选填“亮”或“暗”）条纹。 【答案】 ①. 6 ②. 暗 【解析】 【详解】[1]根据双缝干涉实验相邻两条亮条纹间距公式 代入可得 [2]P点到S1、S2的距离之差，由此可知 所以P点为暗条纹。 11. 如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上，已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。 （1）调节仪器使分划板的中心刻度对准一条亮条纹的中心A，示数如图乙所示，其读数为x1=____________mm。移动手轮至另一条亮条纹的中心B，读出其读数为x2。 （2）写出计算波长的表达式λ=____________（用x1、x2、L、d表示）。 【答案】（1）19.4 （2） 【解析】 【小问1详解】 由图乙所示可知，游标卡尺示数为19mm+4×0.1mm=19.4mm； 【小问2详解】 由双缝干涉条纹公式有 而 联立可得 12. （1）如图所示是研究电磁感应现象的实验装置： ①装置已经按如图所示连接好，在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，如果开关闭合后，再将A线圈迅速插入B线圈中，灵敏电流计指针将________（选填“向左”“向右”或“不”）偏转； ②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________； A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．滑动变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S （2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时指针的偏转情况如图甲中所示，即电流从灵敏电流表G的左接线柱流进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁体的运动方向是向________（填“上”或“下”）；图丙中的条形磁体下端为________（填“N”或“S”）极。 【答案】（1） ①. 向右 ②. BD （2） ①. 下 ②. S 【解析】 【小问1详解】 ①[1]已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。 ②[2]A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化知，磁通量应减小，插入铁芯时，B线圈中的磁通量增大，故A错误； B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确； C．变阻器的滑片向左滑动时，接入电路的电阻减小，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误； D．断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。 故选BD。 【小问2详解】 [1][2]图乙中指针向左偏，可知感应电流的方向沿顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁体的磁场方向向上，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，磁通量增大，条形磁体向下插入；图丙中可知指针向右偏，则感应电流的方向是逆时针（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁体向上拔出，即磁通量减小，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，条形磁体的磁场方向向上，所以条形磁体上端为N极，下端为S极。 13. 学校兴趣小组的同学在学习了磁场的知识后设计了一个利用天平测定磁感应强度的实验方案，设计的原理图如图所示，天平的左臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，天平左右悬点关于支点对称，当地重力加速度为g，实验步骤如下： （1）未通电流时，在天平右盘内放入质量为m1的砝码，使天平平衡； （2）当给线圈通以顺时针方向大小为I的电流（如图所示）时，发现需要在砝码盘中再加入质量为m2的砝码，天平才重新平衡，则磁场方向垂直于纸面______（选填“向里”或“向外”），用所测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小为B=______。 （3）只改变线圈通入电流I的大小，砝码盘中放入砝码使天平平衡，读出砝码盘中砝码的总质量m，比较磁场力与电流大小的关系。 （4）小组同学得出多组m、I数据后，作出了m—I图像，该图像是一条直线，斜率为k，则匀强磁场磁感应强度的大小为______（用g、k、L、N表示）。 【答案】 ①. 向里 ②. ③. 【解析】 【详解】（2）[1]当给线圈通以顺时针方向流动大小为I的电流（如图所示）时，需在天平右盘中再加入质量为m2的砝码，天平才能重新平衡。可知线圈受到的安培力向下，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里。 [2]根据左右两边的平衡条件可知 解得 （4）根据平衡条件整理可得 则图像的斜率为 解得 14. 如图甲，电磁炮是当今世界强国争相研发的一种先进武器，我国电磁炮研究处于世界第一梯队。如图乙为某同学模拟电磁炮的原理图，间距为的两根倾斜导轨平行放置，导轨平面与水平地面的夹角为，导轨下端接电动势为、内阻为的电源。整个装置处于磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。为了研究方便，将待发射的炮弹视为一个比导轨间距略长的导体棒，导体棒的质量为﹑电阻为，导体棒与导轨接触面间的动摩擦因数为，重力加速度大小取，，。现将导体棒无初速度地放在导轨上且与导轨垂直，最终导体棒从导轨上端发射出去，不计其他电阻。求： （1）导体棒刚放在导轨上时所受安培力的大小； （2）导体棒刚放在导轨上时的加速度大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）导体棒刚放在导轨上时，根据闭合电路欧姆定律有 解得 导体棒刚放在导轨上时所受安培力的大小 （2）导体棒刚放在导轨上时，对导体棒进行受力分析，根据牛顿第二定律可得 又 联立解得 15. 如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距，左端接有阻值的电阻，一质量，电阻的金属棒放置在导轨上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以的加速度做匀加速直线运动，外力作用后撤去，棒继续运动一段距离后停下来，导轨足够长，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，棒与导轨间的接触电阻及导轨电阻不计，求： （1）末，金属棒受到的安培力的大小； （2）撤去水平外力作用后，电阻上产生的热量； （3）棒在匀加速过程中，通过电阻的电荷量； 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）金属棒的速度为 代入得 则感应电动势为 代入得 电流为 则安培力为 代入得 （2）根据动能定理知 且 则电阻上产生的热量为 联立并代入数据得 （3）通过电阻的电荷量为 电流的平均值为 平均感应电动势为 联立以上解得 16. 在平面直角坐标系中，第I象限存在沿轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、电荷量为的带正电的粒子从轴正半轴上的点以速度垂直于轴射入电场，经轴上的点与轴正方向成角射入磁场，最后从轴负半轴上的P点垂直于轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求： （1）、两点间的电势差； （2）粒子从点运动到P点的总时间； （3）若磁感应强度大小可以调节，为使粒子不从轴穿出磁场，则磁场的磁感应强度至少为多大。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设粒子过点的速度为，则有 解得 粒子从到的过程，根据动能定理可得 解得、两点间的电势差为 （2）粒子的运动轨迹如图所示 粒子在磁场中以为圆心做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得 解得粒子的轨道半径为 粒子在电场中的时间为 粒子在磁场中的周期为 粒子在磁场中的时间为 粒子从点运动到P点的总时间为 （3）改变磁感应强度的大小，使粒子刚好与轴相切，如图所示 设此时的磁感应强度为，根据洛伦兹力提供向心力可得 由几何关系可得 联立解得 为使粒子不从轴穿出磁场，则磁场的磁感应强度至少为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $