精品解析：广东深圳市南方科技大学附属中学2025-2026学年高二上学期期末考试物理试卷

南科大附中2025年秋季学期高二年级期末考试 物理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场和座位号填写在答题卡上。将条形码粘贴在答题卡“条形码粘贴处”。 2．作答时，务必将答案写在答题卡上，写在试卷及草稿纸上无效。 3．考试结束后，请将试卷妥善保管，答题卡统一交回。 一、单项选择题（本大题包括7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 在电磁学的发展过程中，许多物理学家作出了贡献。下列说法与事实不相符的是（　　） A. 法拉第首先提出了场的概念，并创造性地用“力线”形象地描述“场” B. 安培通过实验发现了通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系 C. 法拉第发现了电磁感应现象，并制造了世界上第一台手摇发电机 D. 洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了著名的洛伦兹力公式 2. 如图所示，将半圆形玻璃砖固定在光具盘上，用一束红色的激光照射到半圆形玻璃砖的直边上，则该玻璃砖的折射率约为（　　） A. 1.0 B. 1.2 C. 1.4 D. 1.6 3. 某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（ ） A. 四个电池充满电后储存的电能为1440J B. 电动机正常工作时，输出的功率为480W C. 电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D. 电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 4. 某学校创建绿色校园，如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境亮度的改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现增加光照强度，则下列判断正确的是（　　） A. R0两端电压变大 B. B灯变暗，A灯变亮 C. 电源路端电压不变 D. 电源的总功率不变 5. “焦耳小偷”是一个非常简单的电路，其特点是在低电压时也可以正常使用，将本来用不到的能量提取出来，彻底“榨干”电源的所有能量，其原理如图所示。一节废旧的干电池开路电压约为，无法直接点亮驱动电压为的发光二极管，如果反复快速接通和断开开关，发光二极管就会闪烁起来。电流从二极管正极流入处于导通状态（反之断路）。则（  ） A. 发光二极管的正极应接在端 B. 只有开关接通的瞬间，发光二极管才会闪亮 C. 只有开关断开的瞬间，发光二极管才会闪亮 D. 开关断开及接通的瞬间，端的电势均高于端的电势 6. 如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60°角，ab＝bc＝cd＝L。长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为（　　） A. 0 B. C. D. 7. 如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为，输入功率为，输电线路总电阻，电动机内阻，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则（　　） A. 该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置线圈的磁通量变化率为零 B. 电动机的机械功率为 C. 输电线路损失的电功率为 D. 升压变压器原、副线圈匝数之比为 二、多项选择题（本大题包括3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多个选项是正确的。漏选得3分，选错不得分。） 8. 以下是教材中的几幅图片，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是测量储罐中绝缘液体高度的装置，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（ ） A. 甲图可通过增加加速电压U来增大粒子的最大动能 B. 乙图当离子稳定后流速一定时，可通过增加AB极板之间的距离d来增大电源电动势 C. 丙图中，当储罐中液面高度升高时，LC回路中振荡电流频率将增大 D. 丁图中产生霍尔效应时，若载流子带负电，稳定时D板电势低 9. 场致发射显微镜可以分辨出针尖端个别原子的位置。在球状真空玻璃泡中心放置待测金属针，泡的内壁涂有荧光导电膜，在金属针和荧光导电膜间加高电压，形成辐射状的电场，如图所示。在泡内充以少量氦气，氦原子碰到针尖时会失去一个电子形成氦离子，然后向荧光导电膜运动。忽略氦离子的重力，其初速度可视为零，不考虑带电粒子间相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 玻璃泡内针尖处电势最低 B. 氦离子到达荧光导电膜附近的速率相同 C. 氦离子在向荧光导电膜运动过程中加速度不断增大 D. 氦离子在向荧光导电膜运动过程中电势能不断减小 10. 如图，足够长的“”形光滑金属框架固定在水平面内，金属框架所在空间分布有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场。时刻，一足够长导体棒在水平拉力作用下，以速度沿金属框架角平分线从点开始向右匀速运动，已知金属框架和导体棒单位长度的电阻相等。下列关于整个回路的电动势电流，拉力拉力的功率随时间变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 三、实验题（每空2分，共18分。） 11. 超纯水在电子元件、半导体、光电子、光纤、航天等研究领域有着广泛的应用。电阻率是衡量水的纯度的重要指标，某公司生产了一批超纯水，在商品宣传页（图甲）显示了该商品的标准参照值，当电阻率不小于时即为达标。为了检测该超纯水的电阻率是否达标，深外教师带领实验小组设计了以下实验方案来进行检测。 ①如图乙，在长方体绝缘槽内壁插入两片竖直金属薄板（薄板略小于容器横截面积）； ②选择合适的器材，按图丙所示连接电路，电源的电动势为，先将、接线柱用导线直接连接，调节滑动变阻器，使灵敏电流计达到满偏，满偏电流为； ③保持滑动变阻器滑片位置不变，用导线将图乙的、分别与图丙的、接线柱连接，在槽内。缓慢倒入超纯水，直到灵敏电流计指针指到时，记录倒入超纯水的体积为。 （1）根据所学知识分析，超纯水的导电性能越___________（填“强”或“弱”）水的纯度越高。 （2）用游标卡尺测得槽内部底面长度如图丁所示，则底部长度为___________cm。 （3）根据数据分析，此部分超纯水的电阻为___________，该超纯水电阻率___________（填“达标”或“不达标”）。 12. “拉普拉斯”研究小组将一块无人机的电芯（电动势约为5V，内阻约为）拆解出来，测量其电动势和内阻。实验小组设计了如图甲、乙所示的实验电路图，要求尽量减小实验误差。回答下列问题： （1）现有电压表，滑动变阻器，定值电阻，开关和导线若干，以及以下器材： A．电流表（） B．电流表（） （2）实验中电流表应选用______。（选填相应器材前的字母） （3）某次测量中，电流表示数如图丙所示，则此时电流表读数为______A。 （4）某位同学根据记录的数据，作出如图丁所示的图线，根据所画图线可知道标记为Ⅰ的图线是采用实验电路______（填“甲”或“乙”）测量得到的。 （5）利用图丁提供的信息可知，该电源电动势的准确值为______，该电源内阻的准确值为______。（用字母表示。，，，，均已知） 四、解答题（共3题，13题8分，14题12分，15题16分。 13. 如图所示，匀强电场内有一矩形ABCD区域，电荷量为e的某带电粒子从B点沿BD方向以8eV的动能射入该区域，已知矩形区域的边长AB＝8cm，BC＝6cm，A、B、D三点的电势分别为－6 V、12 V、12 V，不计粒子重力，求： （1）粒子到达A点时的动能； （2）匀强电场的场强大小和方向。 14. 如图甲所示，金属导轨MN和PQ平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度大小，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，质量，电阻的金属杆ab垂直导轨放置，金属杆与导轨间的动摩擦因数为。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属杆上滑的位移时达到稳定状态，金属杆始终与导轨接触良好，对应过程的v-t图像如图乙所示，取，，，导轨足够长且电阻不计，求： （1）恒力F的大小； （2）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，通过电阻R的电荷量q； （3）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热Q。 15. 如图，为三维空间坐标系，在的平面内的中，有垂直于轴竖直向下的匀强电场；在中，有垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度为（大小未知）；在点右侧的点处，有一垂直于平面的足够大的平面；在平面与平面的空间内，有一大小为，水平向左的范围足够大的匀强磁场；、都在轴上。现让一质量为，电荷为的粒子从点以沿着轴正方向，大小为的速度进入电场，从点进入磁感应强度为的磁场区域，再经过周期从轴的负半轴点（未画出）进入磁感应强度为的磁场区域，最终打在平面上，不计粒子重力，求： （1）在的电场强度大小； （2）在的磁感应强度大小； （3）粒子打在平面I的坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 南科大附中2025年秋季学期高二年级期末考试 物理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场和座位号填写在答题卡上。将条形码粘贴在答题卡“条形码粘贴处”。 2．作答时，务必将答案写在答题卡上，写在试卷及草稿纸上无效。 3．考试结束后，请将试卷妥善保管，答题卡统一交回。 一、单项选择题（本大题包括7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 在电磁学的发展过程中，许多物理学家作出了贡献。下列说法与事实不相符的是（　　） A. 法拉第首先提出了场的概念，并创造性地用“力线”形象地描述“场” B. 安培通过实验发现了通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系 C. 法拉第发现了电磁感应现象，并制造了世界上第一台手摇发电机 D. 洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了著名的洛伦兹力公式 【答案】B 【解析】 【详解】A．法拉第首先提出了场的概念，并创造性地用“力线”形象地描述“场”，故A正确，不符合题意； B．奥斯特通过实验发现了通电导线周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系，故B错误，符合题意； C．法拉第发现了电磁感应现象，并制造了世界上第一台手摇发电机，故C正确，不符合题意； D．洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了，著名的洛伦兹力公式，故D正确，不符合题意。 故选B。 2. 如图所示，将半圆形玻璃砖固定在光具盘上，用一束红色的激光照射到半圆形玻璃砖的直边上，则该玻璃砖的折射率约为（　　） A. 1.0 B. 1.2 C. 1.4 D. 1.6 【答案】C 【解析】 【详解】由光路可知，光线的入射角为i=45°，折射角r=30° 根据光的折射定律可得该玻璃砖的折射率为 故选C。 3. 某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（ ） A. 四个电池充满电后储存的电能为1440J B. 电动机正常工作时，输出的功率为480W C. 电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D. 电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 【答案】D 【解析】 【详解】A．四个电池充满电后储存的总电能为，故A错误； B．电动机正常工作时额定输入功率为，电动机为非纯电阻用电器，输出功率，故B错误； C．电动机正常工作时，由得工作电流，故C错误； D．由焦耳定律，电动机的热功率，故D正确。 故选D。 4. 某学校创建绿色校园，如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境亮度的改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现增加光照强度，则下列判断正确的是（　　） A. R0两端电压变大 B. B灯变暗，A灯变亮 C. 电源路端电压不变 D. 电源的总功率不变 【答案】A 【解析】 【详解】ABC．由题意，增加光照强度，Rt减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律 可知，干路电流I增大，由 可知路端电压减小。则A灯变暗，通过R0电流 I0=I-IA I增大，而IA减小，则I0增大，R0两端电压U0增大，而R0、B灯的电压之和等于路端电压，路端电压减小，则知B灯的电压减小，B灯变暗。故A正确；BC错误； D．电源的总功率 P=EI I增大，则P增大。故D错误。 故选A。 5. “焦耳小偷”是一个非常简单的电路，其特点是在低电压时也可以正常使用，将本来用不到的能量提取出来，彻底“榨干”电源的所有能量，其原理如图所示。一节废旧的干电池开路电压约为，无法直接点亮驱动电压为的发光二极管，如果反复快速接通和断开开关，发光二极管就会闪烁起来。电流从二极管正极流入处于导通状态（反之断路）。则（  ） A. 发光二极管的正极应接在端 B. 只有开关接通的瞬间，发光二极管才会闪亮 C. 只有开关断开的瞬间，发光二极管才会闪亮 D. 开关断开及接通的瞬间，端的电势均高于端的电势 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，发光二极管的正极应接在N端，故A错误； B．开关接通瞬间，流过电感器的电流增大，电感器产生与原电流相反的自感电动势，发光二极管被短路，发光二极管不会闪亮发光，此时N端电势低于M端电势，故B错误； CD．开关断开的瞬间，流过电感器的电流减小，电感器产生与原电流同向的自感电动势，与原电流叠加，能提供更大的电动势和电流，发光二极管会闪亮发光，此时N端电势高于M端电势，故C正确，D错误。 故选C。 6. 如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60°角，ab＝bc＝cd＝L。长度为L的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为（　　） A. 0 B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，如图： 电路上的电阻为，由几何关系得，段的长度为，所以上的电阻为，并联部分的总电阻为： 电路中的总电流： 路端电压： 上的电流： 上各段的安培力： 上的安培力： 各段受到的力中，和在左右方向的分量大小相等，方向相反，相互抵消，所以线框受到的合外力： 故C正确，ABD错误； 故选C。 7. 如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为，输入功率为，输电线路总电阻，电动机内阻，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则（　　） A. 该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置线圈的磁通量变化率为零 B. 电动机的机械功率为 C. 输电线路损失的电功率为 D. 升压变压器原、副线圈匝数之比为 【答案】C 【解析】 【详解】A．交变电动势表达式为 所以原线圈中交变电压的频率为 又因为电流在一个周期T内改变两次，故发电机的电流方向每秒钟改变100次，但此时图示位置线圈处于平衡位置，磁通量为零，磁通量变化率最大，故A错误； B．因为输入功率为1100W，则此时通过电动机的电流为 则此时电动机的机械功率为 故B错误； C．因为理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为，故此时通过输电电路的电流为 则输电线路损失的电功率为 故C正确； D．输电线路损耗电压为 降压变压器两端的电压为 则升压后的电压为 升压变压器两边的电压为有效电压，为 故升压变压器原、副线圈匝数之比为 故D错误； 故选C。 二、多项选择题（本大题包括3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多个选项是正确的。漏选得3分，选错不得分。） 8. 以下是教材中的几幅图片，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是测量储罐中绝缘液体高度的装置，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（ ） A. 甲图可通过增加加速电压U来增大粒子的最大动能 B. 乙图当离子稳定后流速一定时，可通过增加AB极板之间的距离d来增大电源电动势 C. 丙图中，当储罐中液面高度升高时，LC回路中振荡电流频率将增大 D. 丁图中产生霍尔效应时，若载流子带负电，稳定时D板电势低 【答案】BD 【解析】 【详解】A．粒子离开回旋加速器时速度最大，根据洛伦兹力提供向心力有 最大动能为 即加速电压不影响最大动能，故A错误； B．稳定状态下，根据平衡条件，有 可得到电源电压表达式U=Bvd 流速v、磁感应强度B一定时，电动势随极板间距d增大而增大，故B正确； C．电容器电容 绝缘液体的介电常数大于空气，液面升高时，电容器电容C增大。 LC振荡电流频率 C增大时，频率f减小，故C错误； D．载流子带负电，由左手定则可知载流子在霍尔元件中向D侧偏转，可知D侧的电势更低，故D正确。 故选BD。 9. 场致发射显微镜可以分辨出针尖端个别原子的位置。在球状真空玻璃泡中心放置待测金属针，泡的内壁涂有荧光导电膜，在金属针和荧光导电膜间加高电压，形成辐射状的电场，如图所示。在泡内充以少量氦气，氦原子碰到针尖时会失去一个电子形成氦离子，然后向荧光导电膜运动。忽略氦离子的重力，其初速度可视为零，不考虑带电粒子间相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 玻璃泡内针尖处电势最低 B. 氦离子到达荧光导电膜附近的速率相同 C. 氦离子在向荧光导电膜运动过程中加速度不断增大 D. 氦离子在向荧光导电膜运动过程中电势能不断减小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．沿着电场线方向电势逐渐降低，由图可知电场由针尖指向荧光导电膜，因此针尖处电势最高，故A错误； B．由动能定理 由于各氦离子从针尖出发到荧光屏导电膜的电势差U相等，电荷量q相等，质量m相等，所以到达荧光屏导电膜附近的速率相等，故B正确； C．由图可知，从针尖到荧光屏导电膜的电场线逐渐变稀，则电场强度逐渐变小，根据 知氦离子向荧光导电膜运动过程中的加速度逐渐减小，故C错误； D．氦离子向荧光导电膜运动过程中电场力做正功，则电势能不断减小，故D正确。 故选BD。 10. 如图，足够长的“”形光滑金属框架固定在水平面内，金属框架所在空间分布有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场。时刻，一足够长导体棒在水平拉力作用下，以速度沿金属框架角平分线从点开始向右匀速运动，已知金属框架和导体棒单位长度的电阻相等。下列关于整个回路的电动势电流，拉力拉力的功率随时间变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】A．设三角形框架的顶角为，导体棒匀速运动的速度为v，单位长度的电阻为R，当运动时间为t时，导体棒的位移为 x=vt 则连入电路的导体的长度为 连入电路的框架的长度为 则回路中的电动势为 故A错误； B．电流为 可知电流为一定值，故B正确； C．因导体棒做匀速运动，则外力F与安培力平衡，则有 故C错误； D．拉力的功率 故D正确。 故选BD。 三、实验题（每空2分，共18分。） 11. 超纯水在电子元件、半导体、光电子、光纤、航天等研究领域有着广泛的应用。电阻率是衡量水的纯度的重要指标，某公司生产了一批超纯水，在商品宣传页（图甲）显示了该商品的标准参照值，当电阻率不小于时即为达标。为了检测该超纯水的电阻率是否达标，深外教师带领实验小组设计了以下实验方案来进行检测。 ①如图乙，在长方体绝缘槽内壁插入两片竖直金属薄板（薄板略小于容器横截面积）； ②选择合适的器材，按图丙所示连接电路，电源的电动势为，先将、接线柱用导线直接连接，调节滑动变阻器，使灵敏电流计达到满偏，满偏电流为； ③保持滑动变阻器滑片位置不变，用导线将图乙的、分别与图丙的、接线柱连接，在槽内。缓慢倒入超纯水，直到灵敏电流计指针指到时，记录倒入超纯水的体积为。 （1）根据所学知识分析，超纯水的导电性能越___________（填“强”或“弱”）水的纯度越高。 （2）用游标卡尺测得槽内部底面长度如图丁所示，则底部长度为___________cm。 （3）根据数据分析，此部分超纯水的电阻为___________，该超纯水电阻率___________（填“达标”或“不达标”）。 【答案】（1）弱 （2）12.230 （3） ①. ②. 达标 【解析】 【小问1详解】 电阻率的大小反映了各种材料导电性能的好坏，电阻率越大，导电性能越弱。 【小问2详解】 20分度游标卡尺的精确度为，由图可知槽内部底面的长度为 【小问3详解】 [1][2]令 由闭合电路欧姆定律可知，满偏电流 当电流为时 可得槽内超纯水的电阻 根据已知数据，可得电阻率 所以该超纯水电阻率达标。 12. “拉普拉斯”研究小组将一块无人机的电芯（电动势约为5V，内阻约为）拆解出来，测量其电动势和内阻。实验小组设计了如图甲、乙所示的实验电路图，要求尽量减小实验误差。回答下列问题： （1）现有电压表，滑动变阻器，定值电阻，开关和导线若干，以及以下器材： A．电流表（） B．电流表（） （2）实验中电流表应选用______。（选填相应器材前的字母） （3）某次测量中，电流表示数如图丙所示，则此时电流表读数为______A。 （4）某位同学根据记录的数据，作出如图丁所示的图线，根据所画图线可知道标记为Ⅰ的图线是采用实验电路______（填“甲”或“乙”）测量得到的。 （5）利用图丁提供的信息可知，该电源电动势的准确值为______，该电源内阻的准确值为______。（用字母表示。，，，，均已知） 【答案】 ①. B ②. 0.34 ③. 乙 ④. ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]实验中电路中的最大电流为 则电流表应选用B； （3）[2]电流表最小刻度0.02A，则此时电流表读数为0.34A； （4）[3]标记为Ⅰ的图像斜率大，可知内阻测量值较大，因乙图内阻测量值 大于甲图中内阻测量值 可知道标记为Ⅰ的图线是采用实验电路乙测量得到的。 （5）[4][5]根据图乙和丙图图线Ⅰ分析，此种接法中电动势测量值是准确的，可知电源的真实电动势为 E=U1 甲图中对应的图线Ⅱ中的I2为电源短路时的真实电流。所以 四、解答题（共3题，13题8分，14题12分，15题16分。 13. 如图所示，匀强电场内有一矩形ABCD区域，电荷量为e的某带电粒子从B点沿BD方向以8eV的动能射入该区域，已知矩形区域的边长AB＝8cm，BC＝6cm，A、B、D三点的电势分别为－6 V、12 V、12 V，不计粒子重力，求： （1）粒子到达A点时的动能； （2）匀强电场的场强大小和方向。 【答案】（1）26eV （2）375V/m，方向为垂直于BD斜向左下方 【解析】 【小问1详解】 由动能定理可得， 代入数据解得 【小问2详解】 依题意知 BD为等势面，电场强度与等势面垂直，且指向电势低的方向，如图所示 由几何关系可得 解得 由几何知识可得 电场强度为 场强方向为垂直BD斜向左下方。 14. 如图甲所示，金属导轨MN和PQ平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度大小，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，质量，电阻的金属杆ab垂直导轨放置，金属杆与导轨间的动摩擦因数为。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属杆上滑的位移时达到稳定状态，金属杆始终与导轨接触良好，对应过程的v-t图像如图乙所示，取，，，导轨足够长且电阻不计，求： （1）恒力F的大小； （2）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，通过电阻R的电荷量q； （3）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热Q。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当金属杆匀速运动时，由平衡条件得 由题图乙知金属杆匀速运动时 则 联立代入相关已知数据求得 【小问2详解】 由，， 联立可得 【小问3详解】 从金属杆开始运动到刚达到稳定状态由动能定理得 又 联立代入相关已知数据求得 可得金属杆上产生的焦耳热 15. 如图，为三维空间坐标系，在的平面内的中，有垂直于轴竖直向下的匀强电场；在中，有垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度为（大小未知）；在点右侧的点处，有一垂直于平面的足够大的平面；在平面与平面的空间内，有一大小为，水平向左的范围足够大的匀强磁场；、都在轴上。现让一质量为，电荷为的粒子从点以沿着轴正方向，大小为的速度进入电场，从点进入磁感应强度为的磁场区域，再经过周期从轴的负半轴点（未画出）进入磁感应强度为的磁场区域，最终打在平面上，不计粒子重力，求： （1）在的电场强度大小； （2）在的磁感应强度大小； （3）粒子打在平面I的坐标。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】（1）在电场区域，有， 解得 （2）在电场区域，有 解得 合速度 所以 设与水平方向的夹角为，则 在磁场区域，由几何关系得 可得 根据洛伦兹力提供向心力 解得 （3）设粒子在轴的负半轴C点进入磁感应强度为的磁场区域，点到轴的距离为，由几何关系 可得 在C点， 在垂直于平面方向，由 在沿着轴方向有 由 可得 所以打在平面的坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $