精品解析：江苏无锡市第一中学2025-2026学年高二上学期期末考试物理试卷

2025-2026学年度第一学期期末考试 高二物理 一、单项选择题（共10题，每题4分，共40分） 1. 以下光学现象的判断正确的是（　　） A. 图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是全反射现象 B. 图乙为圆盘衍射图样，中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，圆盘越大衍射一定越明显 C. 图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹 D. 图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的折射 2. 如图所示为一电流天平的示意图，磁感应强度为B。当左端边长为L 的线框中通以图示方向的电流I 时，天平恰好平衡。如果改变电流方向而保持电流大小不变，要使天平平衡，需在天平右端托盘中加入适量的砝码，则所加砝码的质量为（重力加速度为g）（　　） A. B. C. D. 3. 下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（  ） A. 铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力是由于磁铁对铜片的吸引 B. 搬运电流表时将正负接线柱用导线连接可以避免指针剧烈晃动而损坏 C. 真空冶炼炉接高频交流电源后能在炉体内产生涡流发热加热金属使金属熔化 D. 摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 4. 一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，在玻璃砖中传播后分为a，b两束从上表面射出，如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率 B. a光的频率小于b光的频率 C. a光在玻璃砖中的传播速度比b光大 D. 增大空气一侧的入射角，a、b光线都不会消失 5. 如图所示，用质量为0.5kg的铁锤钉钉子，打击前铁锤的速度为3m/s，打击后铁锤的速度变为0，设打击时间为0.05s，重力加速度g=10m/s2，则铁锤钉钉子的平均作用力大小为（　　） A. 25N B. 30N C. 35N D. 40N 6. 如图甲所示的电路，电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A. 图乙中滑动变阻器的最大功率 B. 图乙中 C. 滑动变阻器消耗功率最大时，定值电阻R也消耗功率最大 D. 调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2A 7. 如图所示，面积、匝的圆形线圈放在垂直于线圈平面向内的磁场中，磁感应强度随时间变化的规律为。电阻与电动机并联后接在线圈两端，电阻，圆形线圈电阻，电动机线圈电阻，开关闭合，电动机正常转动，通过电阻的电流为。下列说法正确的是（　　） A. 电阻的电流方向为 B. 圆形线圈电阻的发热功率为 C. 通过电动机的电流大小为 D. 电动机的输出功率为 8. 关于下列四幅课本上的插图的说法正确的是（　　） A. 图甲是速度选择器示意图，带电粒子从左侧沿虚线向右运动，可以判断出带电粒子的电性 B. 图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A极板是发电机的正极 C. 图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大 D. 图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U 9. 利用如图所示装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，下列说法正确的是（　　） A. 向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距变小 B. 减小双缝之间的距离，相邻两个亮条纹中心间距变大 C. 红色滤光片换成绿色滤光片，相邻两个亮条纹中心间距变大 D. 为了减小实验偶然误差，必须测量相邻两个亮条纹中心间距 10. 如图甲所示的平面直角坐标系中，x轴上方有磁感应强度大小为B、垂直纸面向外的匀强磁场，在O点处有一粒子源，沿纸面不断地放出同种粒子，粒子的速率均为v，粒子射入磁场的速度方向与x轴正方向的夹角范围为60°~120°。粒子的重力及粒子间的相互作用均不计。图乙中的阴影部分表示粒子能经过的区域，其内边界与x轴的交点为E，外边界与x轴的交点为F，与y轴的交点为。下列判断正确的是（　　） A. 粒子所带电荷为正电 B. 的长度为 C. 粒子源放出的粒子的比荷为 D. 从点离开磁场的粒子在磁场中运动的时间可能为 二、实验题（共2题，其中第11题8分，第12题7分，共15分） 11. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______________。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。 （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______________（选填“左”或“右”）端。 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______________。 A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 12. 如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直插上P1、P2两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有（　　）。（填选项前的字母） A. 插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B. 插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像 C. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 D. 插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 （2）如图所示，若该同学在实验中将玻璃砖的界面aa′和bb′的间距画得过宽，其他操作正确，图中甲图的折射率的测量值______准确值。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 三、计算题（共4题，共45分。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，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某一时刻（以该时刻作为t=0时刻）的波形图，经过后，其波形图如图中虚线所示。求： （1）这列波的周期T。 （2）这列波的波速v可能的大小。 14. 光滑水平面上放着质量mA=2.5kg的物块A与质量mB=1.5kg的物块B，A与B均可视为质点，物块A、B相距L0=0.4m，A、B间系一长L=1.0m的轻质细绳，开始时A、B均处于静止状态，如图所示。现对物块B施加一个水平向右的恒力F=5N，物块B运动一段时间后，绳在短暂时间内被拉断，绳断后经时间t=0.6s，物块B的速度达到v=3m/s。求： （1）绳拉断后瞬间的速度vB的大小； （2）绳拉断过程中A、B系统损失的机械能 15. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、相距为，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻，阻值为，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，长为的金属棒垂直于、放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为，电阻为，重力加速度为。现将金属棒从紧靠处由静止释放，求： （1）金属棒的最大速度； （2）若金属棒从静止释放到速度达到的过程中，运动的位移大小为，求定值电阻上产生的焦耳热； （3）在第（2）问中，从速度达到时刻记作，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，请写出磁感应强度与时间的关系式。 16. 如图甲所示，平面直角坐标系xOy第二象限内，有垂直纸面向外半径为R的圆形匀强磁场I，磁感应强度为B1（大小未知），磁场分别与x、y轴相切于P，Q点，在y轴右侧有一定宽度的垂直纸面向里的匀强磁场II，磁感应强度为B2，B1=2B2，现有一长为2R的线状粒子源，沿+y方向均匀发射速度为v0的同种带电粒子，粒子经磁场I偏转后均从Q点进入磁场II，已知粒子质量为m、电荷量为+q，不计粒子重力及粒子间相互作用。 （1）求磁场I的磁感应强度大小B1； （2）若粒子源发射的粒子中仅有75%能穿过磁场II的右边界，求磁场II的宽度d； （3）若撤去磁场II，在y轴右侧加磁场III，磁场III的磁感应强度B3随横坐标x变化的关系图线如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向。求从Q点沿+x方向射入磁场III的粒子，运动至x=3d处时沿+x方向的分速度vx。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度第一学期期末考试 高二物理 一、单项选择题（共10题，每题4分，共40分） 1. 以下光学现象的判断正确的是（　　） A. 图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是全反射现象 B. 图乙为圆盘衍射图样，中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，圆盘越大衍射一定越明显 C. 图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹 D. 图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的折射 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是折射现象，故A错误； B．图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，属于圆盘衍射，圆盘的尺寸与入射光波长相差不多时衍射越明显，故B错误； C．图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹，故C正确； D．图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的全反射，故D错误。 故选C。 2. 如图所示为一电流天平的示意图，磁感应强度为B。当左端边长为L 的线框中通以图示方向的电流I 时，天平恰好平衡。如果改变电流方向而保持电流大小不变，要使天平平衡，需在天平右端托盘中加入适量的砝码，则所加砝码的质量为（重力加速度为g）（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设线圈的质量为m。右盘砝码和砝码盘的质量为m1，则当线框中通以图示方向的电流I 时，安培力向上，则满足 BIL+m1g=mg 电流反向后，安培力向下，要在天平左盘加质量∆m砝码天平才能平衡，则 BIL+mg=m1g+∆mg 联立可得 2BIL= ∆mg 解得 故选C。 3. 下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（  ） A. 铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力是由于磁铁对铜片的吸引 B. 搬运电流表时将正负接线柱用导线连接可以避免指针剧烈晃动而损坏 C. 真空冶炼炉接高频交流电源后能在炉体内产生涡流发热加热金属使金属熔化 D. 摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 【答案】B 【解析】 【详解】A．铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力，是因为铜片在磁场中运动时产生了涡流，涡流受到磁场的安培力阻碍铜片的运动，并非是磁铁对铜片的吸引，故A错误； B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连接，电流表内部会形成闭合回路，当指针晃动时会因电磁感应产生感应电流，感应电流的安培力会阻碍指针的晃动，可以避免指针剧烈晃动而损坏，故B正确； C．真空冶炼炉接高频交流电源后能在金属中产生涡流，金属中产生大量热量，从而使金属熔化，故C错误； D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会因电磁感应产生感应电流，感应电流受到磁场力作用会和磁铁同向转动，但根据楞次定律，铝框转得比磁铁慢，故D错误。 故选B。 4. 一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，在玻璃砖中传播后分为a，b两束从上表面射出，如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率 B. a光的频率小于b光的频率 C. a光在玻璃砖中的传播速度比b光大 D. 增大空气一侧的入射角，a、b光线都不会消失 【答案】D 【解析】 【详解】A．光路图如图所示 在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，A错误； B．由a光的折射率较大，可得a的频率较大，B错误； C．根据可知，a光在玻璃砖中的传播速度比b光小，C错误； D．两列光的折射后经反射再从玻璃进入空气折射，由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角，根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全反射，故两列光不会消失，D正确。 故选D。 5. 如图所示，用质量为0.5kg的铁锤钉钉子，打击前铁锤的速度为3m/s，打击后铁锤的速度变为0，设打击时间为0.05s，重力加速度g=10m/s2，则铁锤钉钉子的平均作用力大小为（　　） A. 25N B. 30N C. 35N D. 40N 【答案】C 【解析】 【详解】以铁锤为研究对象，取竖直向上为正方向，则打击之前铁锤的速度为 打击之后铁锤的速度为 设钉子对铁锤的平均作用力为F，方向竖直向上，根据动量定理可得 代入数据解得 根据牛顿第三定律可得铁锤钉钉子的平均作用力大小为35N，方向竖直向下。 故选C。 6. 如图甲所示的电路，电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A. 图乙中滑动变阻器的最大功率 B. 图乙中 C. 滑动变阻器消耗功率最大时，定值电阻R也消耗功率最大 D. 调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2A 【答案】B 【解析】 【详解】A．由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电源外电阻等于内阻时，输出功率最大，把定值电阻看成电源内阻的一部分，由图乙可知，当 时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为 故A错误； B．由A可知 滑动变阻器的阻值为时与阻值为时消耗的功率相等，有 解得 故B正确； C．当回路中电流最大时，即时定值电阻R消耗的功率最大，故滑动变阻器消耗功率最大时，定值电阻R消耗功率不是最大，故C错误； D．当滑动变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为 则调整滑动变阻器RP的阻值，不可以使电源的输出电流达到2A，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，面积、匝的圆形线圈放在垂直于线圈平面向内的磁场中，磁感应强度随时间变化的规律为。电阻与电动机并联后接在线圈两端，电阻，圆形线圈电阻，电动机线圈电阻，开关闭合，电动机正常转动，通过电阻的电流为。下列说法正确的是（　　） A. 电阻的电流方向为 B. 圆形线圈电阻的发热功率为 C. 通过电动机的电流大小为 D. 电动机的输出功率为 【答案】B 【解析】 【详解】A．通过圆形线圈的磁通量变大，由楞次定律和安培定则可知线圈中感应电流的方向沿逆时针，所以的电流方向为到，故A错误； B．由法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势 ， 由欧姆定律可知，两端的电压， 线圈电流， 线圈电阻的发热功率，故B正确； C．电动机电流，故C错误； D．电动机输入功率， 电动机发热功率， 电动机输出功率，故D错误。 故选B。 8. 关于下列四幅课本上的插图的说法正确的是（　　） A. 图甲是速度选择器示意图，带电粒子从左侧沿虚线向右运动，可以判断出带电粒子的电性 B. 图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A极板是发电机的正极 C. 图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大 D. 图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲中的速度选择器，是根据带电粒子在叠加场中受力平衡而做匀速直线运动通过速度选择器，无法判断出带电粒子的电性，故A错误； B．图乙是磁流体发电机结构示意图，由左手定则可知，正离子向下偏转，下极板带正电，因此A板是发电机的负极，B板是发电机的正极，故B错误； C．图丙是质谱仪结构示意图，带电粒子经质谱仪的加速电场后，则有 在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 可知，r越小，比荷越大，即打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大，故C正确； D．图丁是回旋加速器示意图，其原理是在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，则有 解得 因此粒子的圆周半径越大，粒子的速度越大，动能越大，则其最大速度为 最大动能 可见，粒子的最大动能与加速电压U无关，故D错误。 故选C。 9. 利用如图所示装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，下列说法正确的是（　　） A. 向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距变小 B. 减小双缝之间的距离，相邻两个亮条纹中心间距变大 C. 红色滤光片换成绿色滤光片，相邻两个亮条纹中心间距变大 D. 为了减小实验偶然误差，必须测量相邻两个亮条纹中心间距 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据条纹间距表达式可知，向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距不变，选项A错误； B．根据条纹间距表达式可知，减小双缝之间的距离，相邻两个亮条纹中心间距变大，选项B正确； C．根据条纹间距表达式可知，红色滤光片换成绿色滤光片，波长变小，则相邻两个亮条纹中心间距变小，选项C错误； D．为了减小实验偶然误差，应该测量多个亮条纹中心间距，然后取平均值，选项D错误。 故选B。 10. 如图甲所示的平面直角坐标系中，x轴上方有磁感应强度大小为B、垂直纸面向外的匀强磁场，在O点处有一粒子源，沿纸面不断地放出同种粒子，粒子的速率均为v，粒子射入磁场的速度方向与x轴正方向的夹角范围为60°~120°。粒子的重力及粒子间的相互作用均不计。图乙中的阴影部分表示粒子能经过的区域，其内边界与x轴的交点为E，外边界与x轴的交点为F，与y轴的交点为。下列判断正确的是（　　） A. 粒子所带电荷为正电 B. 的长度为 C. 粒子源放出的粒子的比荷为 D. 从点离开磁场的粒子在磁场中运动的时间可能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，粒子所带电荷为负电，故A错误； B．粒子在磁场中运动轨迹如图所示 由图可得OD=a=R 则OF=2R=2a，故B错误； C．粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，则有 结合上述分析可知 联立解得，故C错误； D．粒子在磁场中运动的周期 从点E离开磁场的粒子在磁场中转过的角度可能为120°，也可能是240°，则在磁场中运动的时间可能为 也可能为，故D正确。 故选D。 二、实验题（共2题，其中第11题8分，第12题7分，共15分） 11. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______________。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。 （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______________（选填“左”或“右”）端。 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______________。 A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 【答案】 ①. B ②. 向上 ③. 左 ④. C 【解析】 【详解】（1）[1]条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。 故选B。 （2）[2]当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。 （4）[3]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 （5）[4]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。 故选C。 12. 如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直插上P1、P2两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有（　　）。（填选项前的字母） A. 插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B. 插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像 C. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 D. 插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 （2）如图所示，若该同学在实验中将玻璃砖的界面aa′和bb′的间距画得过宽，其他操作正确，图中甲图的折射率的测量值______准确值。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 【答案】（1）BC （2）小于 【解析】 【小问1详解】 为了确定最终的折射光线的方向，该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。 故选BC。 【小问2详解】 将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致α角偏大，由于 可知，折射率的测量值将偏小。 三、计算题（共4题，共45分。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，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某一时刻（以该时刻作为t=0时刻）的波形图，经过后，其波形图如图中虚线所示。求： （1）这列波的周期T。 （2）这列波的波速v可能的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 该列波沿x轴正方向传播，由题图可知波形从实线变为虚线至少经历周期，则有 解得 【小问2详解】 由题图可得,该列波的波长λ=16cm 由波速表达式 解得 14. 光滑水平面上放着质量mA=2.5kg的物块A与质量mB=1.5kg的物块B，A与B均可视为质点，物块A、B相距L0=0.4m，A、B间系一长L=1.0m的轻质细绳，开始时A、B均处于静止状态，如图所示。现对物块B施加一个水平向右的恒力F=5N，物块B运动一段时间后，绳在短暂时间内被拉断，绳断后经时间t=0.6s，物块B的速度达到v=3m/s。求： （1）绳拉断后瞬间的速度vB的大小； （2）绳拉断过程中A、B系统损失的机械能 【答案】（1）1m/s （2）1.8J 【解析】 【小问1详解】 绳断之后，对B应用动量定理有 解得vB=1m/s 【小问2详解】 设绳拉断前的瞬间B的速度大小为v0，对B应用动能定理有 解得 设绳拉断后A获得的速度大小为vA。绳拉断的过程中，根据动量守恒定律有 解得 则系统损失的机械能 15. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、相距为，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻，阻值为，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，长为的金属棒垂直于、放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为，电阻为，重力加速度为。现将金属棒从紧靠处由静止释放，求： （1）金属棒的最大速度； （2）若金属棒从静止释放到速度达到的过程中，运动的位移大小为，求定值电阻上产生的焦耳热； （3）在第（2）问中，从速度达到时刻记作，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，请写出磁感应强度与时间的关系式。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对金属棒受力分析可知，当金属棒速度最大时受力平衡，则有 由法拉第电磁感应定律可得 感应电流 安培力 联立解得金属棒的最大速度为 【小问2详解】 根据能量守恒定律可得 解得 则定值电阻上产生的焦耳热 【小问3详解】 当金属棒中不产生感应电流时，金属棒下滑的加速度为 经过时间金属棒通过的位移为 金属棒中不产生感应电流时，回路中的磁通量不再发生变化，即 则有 整理可得 16. 如图甲所示，平面直角坐标系xOy第二象限内，有垂直纸面向外半径为R的圆形匀强磁场I，磁感应强度为B1（大小未知），磁场分别与x、y轴相切于P，Q点，在y轴右侧有一定宽度的垂直纸面向里的匀强磁场II，磁感应强度为B2，B1=2B2，现有一长为2R的线状粒子源，沿+y方向均匀发射速度为v0的同种带电粒子，粒子经磁场I偏转后均从Q点进入磁场II，已知粒子质量为m、电荷量为+q，不计粒子重力及粒子间相互作用。 （1）求磁场I的磁感应强度大小B1； （2）若粒子源发射的粒子中仅有75%能穿过磁场II的右边界，求磁场II的宽度d； （3）若撤去磁场II，在y轴右侧加磁场III，磁场III的磁感应强度B3随横坐标x变化的关系图线如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向。求从Q点沿+x方向射入磁场III的粒子，运动至x=3d处时沿+x方向的分速度vx。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 从P点沿y轴正方向入射的粒子从Q点沿x轴正方向射出半径 洛伦兹力提供向心力 联立解得 【小问2详解】 由于 根据半径公式可知 恰好能通过磁场II区域的粒子是由OP中点射入 所以磁场宽度 联立解得 【小问3详解】 以y轴方向为正方向，由动量定理有 两边求和 设图线与横轴间的面积为S，则有 在0-3d间 解得 所以沿+x方向的分速度 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $