精品解析：天津市第二耀华中学2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷

天津市第二耀华中学2024-2025学年度第一学期高二物理 期末质量检测试卷 考试时间60分钟 满分100分 一、单选题：本大题共5小题，共25.0分。 1. 磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 图甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径、加速电压有关 B. 图乙中，比荷相同的氦核与氘核，从容器A下方的小孔飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片的同一个地方 C. 图丙中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用 D. 图丁中的探雷器是利用涡流工作的，探测时是地下的金属感应出涡流，但涡流的磁场不会影响线圈中的电流 2. 如图所示，电源电动势为E、内阻为r，、、为定值电阻（阻值均大于电源内阻r），电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间，若将滑动变阻器的滑片向b端移动，下列说法正确的是（　　） A. 油滴将向上运动 B. 电压表的示数变小、电流表的示数变大 C. 电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐增大 D. 、电阻上消耗的功率都变大 3. 如图所示电路中，和是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S闭合和断开瞬间，下列说法正确的是（ ） A. 当S闭合时，先亮后亮；稳定后熄灭，达到最亮 B. 当S闭合时，、同时亮；稳定后与亮度相同 C. 电路稳定后断开S时，立即熄灭，闪亮后逐渐熄灭 D. 电路稳定后断开S时，闪亮后与一起熄灭 4. 如图所示，有一宽为2L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。现有一边长为L、粗细均匀的正方形金属线框，以恒定速度穿过磁场区域。在运动过程中，金属线框边始终与磁场区域边界平行，取边刚进入磁场为计时起点，规定逆时针方向为电流正方向，则在下列选项中，能正确反映线框中感应电流i以及两点间电势差随时间变化规律的是（ ） A. B. C. D. 5. 如图为交变电流的两种引出方式，图甲采用两滑环引出电流，图乙则采用换向器实现电流的导出，两装置其他部分完全一样．发电机矩形线框匝数为N，面积为S，线框所在位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始以角速度绕轴转动，图中电阻阻值均为R，不计其他电阻，下列说法正确的是（　　） A. 两图中图示位置电动势均最大 B. 甲图电流表读数等于乙图电表的读数 C. 乙图中线框转动一圈，通过电流表的电流方向改变两次 D. 两装置线圈转一圈，克服安培力做功均为 二、多选题：本大题共3小题，共15.0分。 6. 如图甲所示的电路中，螺线管的匝数匝、横截面积、螺线管的导线电阻；定值电阻，穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度为B，在某段时间内其变化规律如图乙所示，规定磁感应强度B竖直向下的方向为正方向，则下列说法正确的是（ ） A. 螺线管中产生的感应电动势为1V B. 闭合开关S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为 C. 闭合开关S，电路中的电流稳定后，电容器的下极板带负电 D. 断开开关S后，一段时间内，流经R2的电流方向由下而上 7. 如图所示，半径为R的圆形区域内存在匀强磁场，方向垂直于纸面向里。边界上C点有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子速度大小均为v0.不计粒子重力以及粒子间的相互作用，所有粒子运动半径均为R且离开磁场时速度方向均与AB平行，AB、CD为互相垂直的直径，则（　　） A. 粒子离开磁场时速度方向平行AB向下 B. 磁感应强度大小为 C. 经过圆心O的粒子在磁场中运动的时间为 D. 沿着CO方向射入的粒子在磁场中运动的时间为 8. 为了减少电能损失，某小型水电站用变压比的升压变压器向距离较远的用户供电，如图所示，已知发电机的输出功率为46kW，输电线路导线电阻为，最后用户得到220V、44kW的电力，则下列数据正确的是（　　） A. 发电机的输出电压是2300V B. 输送的电流是100A C. 输电线上损失的电压是100V D. 用户降压变压器原、副线圈匝数比 三、实验题：本大题共2小题，共18.0分。 9. 某同学要测定实验室一干电池组的电动势和内阻，利用现有器材设计了如图1所示的实验电路图，选用器材如下： A．待测干电池组（电动势约4.5V，内阻约3Ω）； B．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）； C．电压表（量程0~15V，内阻约5kΩ）； D．电流表（量程0~1A，内阻为0.5Ω）； E．电流表（量程0~100mA，内阻为1Ω）； F．滑动变阻器（0~10Ω）； G．开关、导线若干。 闭合开关，该同学通过改变滑动变阻器滑片的位置得到多组关于电压表和电流表的数据，描绘了如图2所示的图像，根据上述条件回答以下问题。 （1）电压表应选择________，电流表应选择________（填选项前的字母）。 （2）根据图像和已知数据可算出，电池组电动势________V，内阻________Ω（结果均保留3位有效数字）。与真实值相比，电动势测量值________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。 10. 某兴趣小组在物理实验室找到一根粗细均匀未标注材料的导线。兴趣小组想应用所学知识来检测该导线的电阻率。实验室提供的器材有： A．电流表A1（内阻Rg=100Ω，满偏电流Ig=3mA） B．电流表A2（内阻约为0.4Ω，量程为0.6A） C．电压表V（量程3.0V，内阻约为3000Ω） D．定值电阻R0=900Ω E．滑动变阻器R（5Ω，2A） F．干电池组（6V，0.05Ω） G．一个开关和导线若干 H．螺旋测微器，游标卡尺 （1）如图用螺旋测微器测金属棒直径为__________mm；如图用游标卡尺测金属棒长为__________ cm。 （2）按如上图所示的电路测量，测量值比真实值_________（填“偏大”或“偏小”）。 （3）根据提供的器材，为了尽可能精确测量金属棒的阻值，设计出电路图如下图所示。若实验测得电流表A1示数为I1，电流表A2示数为I2，则金属棒电阻的表达式为Rx=________。（用I1，I2、R0，Rg表示） 四、计算题：本大题共3小题，共42.0分。 11. 如图所示，矩形线圈abcd匝数n=100匝、面积S＝0.5m2、电阻不计，处于磁感应强度B＝T的匀强磁场中．线圈通过金属滑环E、F与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接一只“10V，10W”灯泡．接在矩形线圈和原线圈间的熔断器的熔断电流的有效值I =1.5A、电阻忽略不计，现使线圈abcd绕垂直于磁场方向的轴OO′以角速度ω=10rad/s匀速转动，灯泡正常发光．求： （1）线圈abcd中电动势有效值； （2）变压器原、副线圈匝数之比； （3）副线圈中最多可以并联多少盏这样灯泡． 12. 如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角，导轨间距，导轨下端接定值电阻，导轨电阻忽略不计。在导轨上距底端处垂直导轨放置一根导体棒，其质量，电阻，导体棒始终与导轨接触良好。某时刻起在空间加一垂直导轨平面向上的变化磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系为，导体棒在沿导轨向上的拉力F作用下处于静止状态，取。求： （1）流过电阻R的电流I； （2）时导体棒所受拉力F的大小； （3）从时磁场保持不变，同时撤去拉力F，导体棒沿导轨下滑至底端时速度恰好达到最大，最大速度是多少？此过程回路产生的热量Q 13. 2024年5月强烈的太阳风引起了超大地磁暴，使得全球很多低纬度地区均可以观测到非常绚丽的粉红色极光。太阳风中最主要的粒子是质子和电子，某同学为了研究质子和电子，采用如图所示装置：平行电极板M和N间存在沿OO′轴方向，加速电压U可调节的加速电场；中间是一个速度选择器，其中电场的场强大小为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直纸面向内；右侧是垂直OO′轴放置的足够大的荧光屏与挡板，间距为d，其间存在垂直纸面、大小可调节的匀强偏转磁场。等离子体氢气发生器产生的质子和电子经窄缝O无初速飘进加速电场，调节M和N间加速电压U的大小和方向，分别使质子和电子能沿OO′轴方向匀速穿过速度选择器。当偏转磁场的磁感应强度大小调大至B1时，质子在荧光屏上方距离O′点处产生光斑。当偏转磁场的磁感应强度大小调大至B2时，电子在荧光屏恰好不能产生光斑，已知电子和质子带电量大小均为e，质子与电子重力不计。求： （1）带电粒子穿过速度选择器的速度大小v； （2）偏转磁场的方向，以及质子的质量m1； （3）为了使质子与电子都能分别穿过速度选择器，加速电场的电压大小之比。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 天津市第二耀华中学2024-2025学年度第一学期高二物理 期末质量检测试卷 考试时间60分钟 满分100分 一、单选题：本大题共5小题，共25.0分。 1. 磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 图甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径、加速电压有关 B. 图乙中，比荷相同的氦核与氘核，从容器A下方的小孔飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片的同一个地方 C. 图丙中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用 D. 图丁中的探雷器是利用涡流工作的，探测时是地下的金属感应出涡流，但涡流的磁场不会影响线圈中的电流 【答案】B 【解析】 【详解】A．题图甲中，回旋加速器中带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有 可得，最大动能为 可知，回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，与加速电压无关，故A项错误； B．题图乙中，带电粒子在电场中加速时有 在磁场中，则有 解得 可知，比荷相同的氦核与氘核在磁场中运动的半径相同．比荷相同的氦核与氘核，从容器下方的小孔飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片的同一个地方，故B正确； C．题图丙中磁电式仪表中的铝框能起电磁阻尼的作用，指针转动时铝框中会产生感应电流，铝框受安培力的阻碍作用，从而使指针迅速稳定，故C项错误； D．题图丁中探雷器中有交变电流，其产生变化的磁场，其磁场会在金属物品中感应出涡流，而涡流产生的磁场又会反过来影响线圈中的电流，从而使仪器报警，故D项错误。 故选B。 2. 如图所示，电源电动势为E、内阻为r，、、为定值电阻（阻值均大于电源内阻r），电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间，若将滑动变阻器的滑片向b端移动，下列说法正确的是（　　） A. 油滴将向上运动 B. 电压表的示数变小、电流表的示数变大 C. 电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐增大 D. 、电阻上消耗的功率都变大 【答案】B 【解析】 【详解】A．滑动变阻器的滑片向b端移动，则滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电阻减小，则干路电流增大，由 可知电容器两端电压减小，电场力减小，故油滴将向下运动，故A错误； B．由于干路电流增大，而减小，故减小，则流过的电流增大，两端电压增大，则滑动变阻器两端电压减小，即电压表示数减小，电流表示数变大，故B正确； C．由于，且总电阻减小，故电源的输出功率增大，而电源效率 减小，故C错误； D．由干路电流增大，故消耗功率增大，而减小，则消耗功率减小，故D错误。 故选B。 3. 如图所示电路中，和是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S闭合和断开瞬间，下列说法正确的是（ ） A. 当S闭合时，先亮后亮；稳定后熄灭，达到最亮 B. 当S闭合时，、同时亮；稳定后与亮度相同 C. 电路稳定后断开S时，立即熄灭，闪亮后逐渐熄灭 D. 电路稳定后断开S时，闪亮后与一起熄灭 【答案】C 【解析】 【详解】A．开关闭合瞬间，线圈中原来没有电流，由于自感作用，线圈中的自感电动势阻碍电流增大，此时线圈所在支路相当于断路，电流经小灯泡后分别流过小灯泡和电阻，所以、同时发光，并非先亮、后亮，故A错误； B．开关闭合瞬间，、同时发光，随后线圈中的电流逐渐增大，线圈两端电压逐渐减小，与线圈并联的逐渐变暗；电路稳定后线圈相当于导线，被短路而熄灭，仍发光，两灯亮度不相同，故B错误； C．电路稳定后断开开关，小灯泡和电阻所在支路失去电源，且没有储能元件维持电流，因此立即熄灭；线圈产生自感电动势，与构成闭合回路，使突然发光，随后线圈中的电流逐渐减小，逐渐熄灭，故C正确； D．断开开关后，线圈只与构成闭合回路，立即熄灭，不能与一起熄灭，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，有一宽为2L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。现有一边长为L、粗细均匀的正方形金属线框，以恒定速度穿过磁场区域。在运动过程中，金属线框边始终与磁场区域边界平行，取边刚进入磁场为计时起点，规定逆时针方向为电流正方向，则在下列选项中，能正确反映线框中感应电流i以及两点间电势差随时间变化规律的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设金属线框总电阻为，由于线框粗细均匀且为正方形，每条边的电阻均为，令，。 A．在内，线框进入磁场，穿过线框且垂直纸面向里的磁通量增大，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势大小为 由楞次定律可知感应电流沿逆时针方向，解得 在内，线框完全处于匀强磁场中，磁通量不变，故 在内，线框离开磁场，磁通量减小，感应电流沿顺时针方向，解得 A图所示电流方向与实际情况相反，故A错误； B．在线框进入和离开磁场的过程中，磁场内有效面积均随时间均匀变化，根据法拉第电磁感应定律有 线框总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律解得感应电流大小为 因此进入和离开磁场时的感应电流大小均保持不变，不随时间线性变化，故B错误； C．在内，MN边位于磁场中，正电荷受到的洛伦兹力方向由指向，且电流在MN边上由流向，因此 在内，线框完全处于磁场中，虽然回路中电流为零，但MN边仍切割磁感线，因此 在内，MN边已离开磁场，感应电流沿MN边由流向，因此 C图将线框完全处于磁场时的画为零，故C错误； D．D图中三个阶段的依次为、、，与上述分析一致，故D正确。 故选D。 5. 如图为交变电流的两种引出方式，图甲采用两滑环引出电流，图乙则采用换向器实现电流的导出，两装置其他部分完全一样．发电机矩形线框匝数为N，面积为S，线框所在位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始以角速度绕轴转动，图中电阻阻值均为R，不计其他电阻，下列说法正确的是（　　） A. 两图中图示位置电动势均最大 B. 甲图电流表读数等于乙图电表的读数 C. 乙图中线框转动一圈，通过电流表的电流方向改变两次 D. 两装置线圈转一圈，克服安培力做功均为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．两图中图示位置是中性面位置，此时穿过线框的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律 可知此时线框中的电动势为零，故A错误； BC．电流表测得的是交变电流的有效值，乙图中通过换向器后，电流方向不变，但跟甲图中的电流热效应相同，所以交变电流的有效值相同，电流表读数相等，故B正确，C错误； D．两装置线圈转一圈，克服安培力做功等于回路所产生的焦耳热，均为 式子中 ，， 联立求得 故D正确。 故选BD。 二、多选题：本大题共3小题，共15.0分。 6. 如图甲所示的电路中，螺线管的匝数匝、横截面积、螺线管的导线电阻；定值电阻，穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度为B，在某段时间内其变化规律如图乙所示，规定磁感应强度B竖直向下的方向为正方向，则下列说法正确的是（ ） A. 螺线管中产生的感应电动势为1V B. 闭合开关S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为 C. 闭合开关S，电路中的电流稳定后，电容器的下极板带负电 D. 断开开关S后，一段时间内，流经R2的电流方向由下而上 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律有 代入数据解得 E=1V 故A正确； B．电路中的电流稳定后，根据闭合电路欧姆定律得 根据 P=I2R1 得 P=4×10-2W 故B错误； C．根据楞次定律知，从上向下看电流方向为逆时针，电容器的下极板带正电，故C错误； D．断开开关S后，电容器放电，一段时间内，流经R2的电流方向由下而上，故D正确。 故选AD。 7. 如图所示，半径为R的圆形区域内存在匀强磁场，方向垂直于纸面向里。边界上C点有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子速度大小均为v0.不计粒子重力以及粒子间的相互作用，所有粒子运动半径均为R且离开磁场时速度方向均与AB平行，AB、CD为互相垂直的直径，则（　　） A. 粒子离开磁场时速度方向平行AB向下 B. 磁感应强度大小为 C. 经过圆心O的粒子在磁场中运动的时间为 D. 沿着CO方向射入的粒子在磁场中运动的时间为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由于粒子做圆周运动的半径等于磁场圆的半径，根据磁发散原理可知，带正电的粒子从C点射入磁场中均平行于AB向上射出，故A错误； B．根据洛伦兹力提供向心力有 所以 故B正确； C．若粒子经过圆心O，则其圆心角等于120°，则 所以粒子在磁场中运动的时间为 故C正确； D．若粒子沿着CO方向射入磁场，其圆心角等于90°，所以粒子在磁场中运动的时间为 故D错误。 故选BC。 8. 为了减少电能损失，某小型水电站用变压比的升压变压器向距离较远的用户供电，如图所示，已知发电机的输出功率为46kW，输电线路导线电阻为，最后用户得到220V、44kW的电力，则下列数据正确的是（　　） A. 发电机的输出电压是2300V B. 输送的电流是100A C. 输电线上损失的电压是100V D. 用户降压变压器原、副线圈匝数比 【答案】CD 【解析】 【详解】ABC．对于升压变压器，输入功率等于输出功率，所以升压变压器的输出功率为 同理降压变压器的输入功率为 所以输电线损耗的功率为 则输电线损失的电压为 输电线电流为 对于理想变压器，电流与匝数成反比，则升压变压器中原线圈的电流为 则发电机的输出电压为 其中 所以C正确，AB错误； D．对于升压变压器的输出电压为 则降压变压器的输入电压为 由题意可知，降压变压器的输出电压为 则降压变压器的匝数比为 所以D正确。 故选CD。 三、实验题：本大题共2小题，共18.0分。 9. 某同学要测定实验室一干电池组的电动势和内阻，利用现有器材设计了如图1所示的实验电路图，选用器材如下： A．待测干电池组（电动势约4.5V，内阻约3Ω）； B．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）； C．电压表（量程0~15V，内阻约5kΩ）； D．电流表（量程0~1A，内阻为0.5Ω）； E．电流表（量程0~100mA，内阻为1Ω）； F．滑动变阻器（0~10Ω）； G．开关、导线若干。 闭合开关，该同学通过改变滑动变阻器滑片的位置得到多组关于电压表和电流表的数据，描绘了如图2所示的图像，根据上述条件回答以下问题。 （1）电压表应选择________，电流表应选择________（填选项前的字母）。 （2）根据图像和已知数据可算出，电池组电动势________V，内阻________Ω（结果均保留3位有效数字）。与真实值相比，电动势测量值________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【答案】（1） ①. B ②. D （2） ①. 4.50 ②. 3.25 ③. 相等 【解析】 【小问1详解】 [1]BC．图像中电压的最大值为，电压表的量程满足测量要求，且量程较小、读数更准确，故B正确，C错误。 故选B。 [2]DE．图像中电流的最大值为，电流表的量程满足测量要求，电流表的量程不满足测量要求，故D正确，E错误。 故选D。 【小问2详解】 [1]将电流表内阻记为，根据闭合电路欧姆定律有 图线斜率的绝对值为 图线纵截距为 [2]由图线斜率有 [3]由 可知，电流表内阻只影响图线斜率，不影响纵截距，故电动势测量值与真实值相等。 10. 某兴趣小组在物理实验室找到一根粗细均匀未标注材料的导线。兴趣小组想应用所学知识来检测该导线的电阻率。实验室提供的器材有： A．电流表A1（内阻Rg=100Ω，满偏电流Ig=3mA） B．电流表A2（内阻约为0.4Ω，量程为0.6A） C．电压表V（量程3.0V，内阻约为3000Ω） D．定值电阻R0=900Ω E．滑动变阻器R（5Ω，2A） F．干电池组（6V，0.05Ω） G．一个开关和导线若干 H．螺旋测微器，游标卡尺 （1）如图用螺旋测微器测金属棒直径为__________mm；如图用游标卡尺测金属棒长为__________ cm。 （2）按如上图所示的电路测量，测量值比真实值_________（填“偏大”或“偏小”）。 （3）根据提供的器材，为了尽可能精确测量金属棒的阻值，设计出电路图如下图所示。若实验测得电流表A1示数为I1，电流表A2示数为I2，则金属棒电阻的表达式为Rx=________。（用I1，I2、R0，Rg表示） 【答案】 ①. 6.123##6.121##6.122##6.124##6.125 ②. 10.230 ③. 偏小 ④. 【解析】 【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图可知金属丝的直径为 [2]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知金属棒长度为 （2）[3]由电路图可知，电流表采用外接法，则误差来源于电压表的分流，使得电流表读数大于通过待测电阻的真实电流，根据欧姆定律 可知电阻测量值比真实值偏小。 （3）[4]由电路连接及欧姆定律可得金属棒的电阻为 四、计算题：本大题共3小题，共42.0分。 11. 如图所示，矩形线圈abcd匝数n=100匝、面积S＝0.5m2、电阻不计，处于磁感应强度B＝T的匀强磁场中．线圈通过金属滑环E、F与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接一只“10V，10W”灯泡．接在矩形线圈和原线圈间的熔断器的熔断电流的有效值I =1.5A、电阻忽略不计，现使线圈abcd绕垂直于磁场方向的轴OO′以角速度ω=10rad/s匀速转动，灯泡正常发光．求： （1）线圈abcd中电动势有效值； （2）变压器原、副线圈匝数之比； （3）副线圈中最多可以并联多少盏这样灯泡． 【答案】（1）50V （2）5:1 （3）7 【解析】 【分析】根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论． 【详解】（1）电动势最大值 电动势有效值 （2）原线圈输入电压，副线圈输出电压 原、副线圈匝数之比： （3）在熔断器未熔断情况下，原线圈最大输入功率 副线圈最大输出功率： 灯最多盏数：. 12. 如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角，导轨间距，导轨下端接定值电阻，导轨电阻忽略不计。在导轨上距底端处垂直导轨放置一根导体棒，其质量，电阻，导体棒始终与导轨接触良好。某时刻起在空间加一垂直导轨平面向上的变化磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系为，导体棒在沿导轨向上的拉力F作用下处于静止状态，取。求： （1）流过电阻R的电流I； （2）时导体棒所受拉力F的大小； （3）从时磁场保持不变，同时撤去拉力F，导体棒沿导轨下滑至底端时速度恰好达到最大，最大速度是多少？此过程回路产生的热量Q 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律，感应电动势大小为 电路总电阻为 感应电流为 【小问2详解】 当时，，导体棒静止，沿斜面方向受力平衡，得 代入得 【小问3详解】 当时，，此后磁感应强度不变，撤去拉力，导体棒达到最大速度时，加速度为零，沿斜面方向受力平衡，得 导体棒运动产生的感应电动势和电流分别为， 联立得 所以 导体棒从距下端处滑到下端，位移沿斜面为，由能量守恒有 代入得 13. 2024年5月强烈的太阳风引起了超大地磁暴，使得全球很多低纬度地区均可以观测到非常绚丽的粉红色极光。太阳风中最主要的粒子是质子和电子，某同学为了研究质子和电子，采用如图所示装置：平行电极板M和N间存在沿OO′轴方向，加速电压U可调节的加速电场；中间是一个速度选择器，其中电场的场强大小为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直纸面向内；右侧是垂直OO′轴放置的足够大的荧光屏与挡板，间距为d，其间存在垂直纸面、大小可调节的匀强偏转磁场。等离子体氢气发生器产生的质子和电子经窄缝O无初速飘进加速电场，调节M和N间加速电压U的大小和方向，分别使质子和电子能沿OO′轴方向匀速穿过速度选择器。当偏转磁场的磁感应强度大小调大至B1时，质子在荧光屏上方距离O′点处产生光斑。当偏转磁场的磁感应强度大小调大至B2时，电子在荧光屏恰好不能产生光斑，已知电子和质子带电量大小均为e，质子与电子重力不计。求： （1）带电粒子穿过速度选择器的速度大小v； （2）偏转磁场的方向，以及质子的质量m1； （3）为了使质子与电子都能分别穿过速度选择器，加速电场的电压大小之比。 【答案】（1） （2）垂直纸面向内， （3） 【解析】 【小问1详解】 带电粒子穿过速度选择器时，受力平衡 解得 【小问2详解】 根据左手定则，可知偏转磁场的方向为垂直纸面向内；质子的运动轨迹如图 由几何关系 解得 质子在磁场中，根据牛顿第二定律 解得 【小问3详解】 当偏转磁场的磁感应强度大小调大至时，电子在荧光屏恰好不能产生光斑，则，电子的轨迹半径为 电子在磁场中，根据牛顿第二定律 解得 质子在加速电场中，根据动能定理 电子在加速电场中，根据动能定理 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $