精品解析：贵州省贵阳市观山湖区第一高级中学2024-2025学年高二下学期3月检测物理试题

观山湖区第一高级中学2024-2025学年度（下）高二年级3月月考 物理试题 （时间：75min　分值：100分） 一、单选题（本题共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。） 1. 楞次定律中“阻碍”的含义是指（　　） A. 感应电流形成的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反 B. 感应电流形成的磁场只是阻碍引起感应电流的磁场的增强 C. 感应电流形成的磁场只是阻碍引起感应电流的磁场的减弱 D. 当引起感应电流的磁场增强时，感应电流的磁场方向与其相反；当引起感应电流的磁场减弱时，感应电流的磁场方向与其相同 2. 如图，线圈中不能产生交流电的是（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流规定为正方向，以下说法不正确的是（　　） A. 在~内，电容器C在充电 B. 在~内，电容器C的上极板带正电 C. 在~内，磁场能正在转化为电场能 D. 在~内，Q点的电势比点P高 4. 如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列关于电磁炉的说法，正确的是（　） A. 电磁炉面板采用金属材料，发热部分采用陶瓷材料 B. 电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品 C. 电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D. 可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率 5. 如图，在区域内有垂直于xOy平面内的匀强磁场和平行于x轴的匀强电场，x轴和y轴所表示的单位长度相同。一不计重力的带电粒子每次均从坐标原点O以一定的速度沿y轴正方向射入。若电场、磁场均存在，粒子恰好沿直线运动；若仅撤去磁场，粒子将从点射出；若仅撤去电场，粒子将（　　） A. 从点射出 B. 从点射出 C. 从点射出 D. 从点射出 6. 如图所示，固定的足够长金属框架MON与导体棒CD构成回路，回路平面处在匀强磁场中且与磁场垂直，框架OM与ON的夹角为37°，导体棒CD始终与框架ON边垂直。当t=0时，导体棒CD与O点相距l0，此时磁感应强度大小为B0，导体棒CD向右以v0的速度匀速运动，且此后闭合回路中没有感应电流产生，sin37°=0.6，则磁感应强度大小B随时间t变化的表达式为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，ab杆与cd杆放置在光滑水平轨道上，时刻ab杆以初速度向右运动，直到两杆达到稳定状态。v、a、q、，x分别表示cd杆的速度、加速度、通过的电量、动能、位移，轨道电阻不计，杆与轨道始终接触良好，则下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 利用质谱仪可分析碘的各种同位素，如图所示，电荷量均为+q的碘131和碘127质量分别为m1和m2，它们从容器A下方的小孔S1进入电压为U的加速电场（初速度忽略不计），经电场加速后从S2小孔射出，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上。下列说法正确的是（　　） A. 磁场的方向垂直于纸面向里 B. 碘131进入磁场时的速率为 C. 碘131与碘127在磁场中运动的时间差值为 D. 打到照相底片上的碘131与碘127之间的距离为 9. 如图所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻，为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　） A. 当有光照射时，信号处理系统获得高电压 B. 当有光照射时，信号处理系统获得低电压 C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 10. 如图所示，固定在水平面上的光滑导轨EF、GH平行放置，EG间宽度为FH间宽度的4倍、已知FH的间距为L、导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中，左侧呈弧形升高。ab、cd是质量均为m、电阻均为R的金属棒、现让ab从水平轨道高处由静止下滑，直到两棒的速度达到稳定，两导轨足够长，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. ab棒一直做加速运动 B. 全过程系统机械能的减少量等于电路产生的焦耳热 C. ab棒克服安培力做了多少功，电路就产生了多少焦耳热 D. cd棒最终的速度为 三、实验题（共计2小题，11题6分，12题9分，合计15分。） 11. 为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为）。某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表 照度 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8 （1）如图为街道路灯自动控制电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在_______（填“”或“”）之间； （2）已知线圈的电阻为140Ω，直流电源的电动势，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器的阻值应调为_______Ω时，才能使天色渐暗照度低于时点亮路灯。 （3）为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，变阻器的阻值应适当调_______些（选填“大”或“小”）。 12. 霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。 （1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与___________（填“M”或“N”）端通过导线相连； （2）已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示： 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 根据表中数据，求出该材料的霍尔系数为___________（保留2位有效数字）； （3）该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图乙所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向___________（填“a”或“b”），S2掷向___________（填“c”或“d”）。 四、解答题（共3题，13题10分，14题14分，15题18分。） 13. 如图所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框边长为l，其中边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边是电阻可忽略的铜导线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长短、粗细、材料均与边相同的电阻丝架在线框上，并以恒定速度v从边滑向边。在滑动过程中与导线框的接触良好。当滑过的距离时，通过段电阻丝的电流是多大？ 14. 某电子天平原理图如图甲所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为，磁极宽度均为，忽略边缘效应。正方形导线圈套在中心磁极上，线圈匝数为，总电阻为。天平骨架与秤盘连为一体，当质量为的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动，随后线圈两端C、D与电源接通对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，根据此时直流电源（图乙）的输出电压可确定重物的质量，已知重力加速度为，不计一切摩擦力。 （1）电流是从C端还是D端流入？求重物质量与电流的关系； （2）若学生电源的最大输出电压为，则该电子天平能称量的最大质量是多少？请通过计算说明若改变线圈匝数，电子天平能称量的最大质量是否发生改变？ 15. 电容为C的平行板电容器两极板间距为d，极板水平且足够长，下极板接地，将电容器与开关S、电阻R1和R2连接成如图所示电路，a、b是两个输出端，S断开极板间充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。由质量为m、电荷量为q（q > 0）的带电粒子组成的粒子束以水平速度v0沿下极板边缘进入极板间区域，单位时间进入的粒子数为n。带电粒子不计重力且不与下极板接触，忽略极板边缘效应和带电粒子间相互作用。 （1）为使带电粒子能落在电容器上极板，求极板间距的最大值dm； （2）满足（1）的前提下，求电容器所带电荷量的最大值Qm； （3）已知R1 = 2R，R2 = R，闭合S，电容器重新达到稳定状态后，为使a、b端接入任意负载时进入极板间的带电粒子全部落在上极板，求R应满足的条件和此时a、b间输出功率的最大值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 观山湖区第一高级中学2024-2025学年度（下）高二年级3月月考 物理试题 （时间：75min　分值：100分） 一、单选题（本题共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。） 1. 楞次定律中“阻碍”的含义是指（　　） A. 感应电流形成的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反 B. 感应电流形成的磁场只是阻碍引起感应电流的磁场的增强 C. 感应电流形成的磁场只是阻碍引起感应电流的磁场的减弱 D. 当引起感应电流的磁场增强时，感应电流的磁场方向与其相反；当引起感应电流的磁场减弱时，感应电流的磁场方向与其相同 【答案】D 【解析】 【详解】楞次定律中“阻碍”的含义是指感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的变化，即当引起感应电流的磁场增强时，感应电流的磁场方向与其相反；当引起感应电流的磁场减弱时，感应电流的磁场方向与其相同。 故选D。 2. 如图，线圈中不能产生交流电的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．线圈与磁场始终平行，穿过线圈的磁通量为零，没有变化，所以不能产生感应电流，故A符合题意； B．线圈绕垂直磁场的转轴转动时，穿过线圈的磁通量周期性变化，故产生交流电，故B不符合题意； C．线圈绕垂直磁场的转轴转动时，穿过线圈的磁通量周期性变化，产生交流电，故C不符合题意； D．线圈绕垂直磁场的转轴转动时，穿过线圈的磁通量周期性变化，产生交流电，故D不符合题意。 故选A。 3. 如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流规定为正方向，以下说法不正确的是（　　） A. 在~内，电容器C在充电 B. 在~内，电容器C的上极板带正电 C. 在~内，磁场能正在转化为电场能 D. 在~内，Q点的电势比点P高 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由图可知，在~内，电路电流在减小，电容器正在充电，电流是正的，即经过P点的电流向右，由于电路中做定向移动的带电粒子是带负电的电子，因此在该时间段内，电子经过P点向左移动，因此电容器上极板带负电，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； C．以上可知，在~内，电容器正在充电，磁场能转化为电场能，故C正确，不符合题意； D．以上可知，在~内，电容器上极板带负电，所以Q点的电势比P点高，故D正确，不符合题意。 故选B。 4. 如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列关于电磁炉的说法，正确的是（　） A. 电磁炉面板采用金属材料，发热部分采用陶瓷材料 B. 电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品 C. 电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D. 可通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率 【答案】D 【解析】 【详解】AB．电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A B错误； C．电磁炉产生变化的电磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量，所以电磁炉不能用陶瓷器皿作为锅具对食品加热，故C错误； D．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，可通过改变交流电的频率来改变电磁炉的功率，故D正确。 故选D。 5. 如图，在区域内有垂直于xOy平面内的匀强磁场和平行于x轴的匀强电场，x轴和y轴所表示的单位长度相同。一不计重力的带电粒子每次均从坐标原点O以一定的速度沿y轴正方向射入。若电场、磁场均存在，粒子恰好沿直线运动；若仅撤去磁场，粒子将从点射出；若仅撤去电场，粒子将（　　） A. 从点射出 B. 从点射出 C. 从点射出 D. 从点射出 【答案】B 【解析】 【详解】设粒子的初速度为，电场、磁场均存在，粒子恰好沿直线运动，可得 撤去磁场后，粒子在电场中做类平抛运动，可得， 又 撤去电场后，粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 联立，解得 若仅撤去磁场，粒子将从点射出，可知粒子受洛伦兹力时与电场力方向相反，结合几何关系可知轨迹圆的圆心位置为（-1,0），则粒子从点射出。 故选B。 6. 如图所示，固定的足够长金属框架MON与导体棒CD构成回路，回路平面处在匀强磁场中且与磁场垂直，框架OM与ON的夹角为37°，导体棒CD始终与框架ON边垂直。当t=0时，导体棒CD与O点相距l0，此时磁感应强度大小为B0，导体棒CD向右以v0的速度匀速运动，且此后闭合回路中没有感应电流产生，sin37°=0.6，则磁感应强度大小B随时间t变化的表达式为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】闭合回路中没有感应电流产生，则磁通量的变化量为零，则 整理可得 故选D。 7. 如图所示，ab杆与cd杆放置在光滑水平轨道上，时刻ab杆以初速度向右运动，直到两杆达到稳定状态。v、a、q、，x分别表示cd杆的速度、加速度、通过的电量、动能、位移，轨道电阻不计，杆与轨道始终接触良好，则下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．通过受力分析可知，运动过程中，ab受到向左的安培力，做减速运动，cd杆受到向右的安培力，做加速运动。设ab杆的速度为，杆长为，质量为，cd杆的速度为，杆长为，质量为，则整个回路的电动势为 因为减小，增大，故感应电动势逐渐减小，感应电流也逐渐减小。运动过程中，由牛顿第二定律，对ab杆有 故ab杆做初速度为，加速度减小的减速运动，对cd杆有 故cd杆做初速度为零，加速度减小的加速运动，且根据动量定理可得 即当 即 时，回路中电动势为零，电流为零。故A错误； B．图像的面积表示速度的大小，cd杆做初速度为零，加速度减小的加速运动，开始时加速度最大，随着时间的推移加速度逐渐变小，但是因杆的安培力越来越小，加速度随时间的变化应越来越小，故B错误； C．对cd杆，根据动量定理得 联立解得 又 但当二杆共速后，电流为0，电荷量为0，故C错误； D．对cd杆研究，根据动能定理可得 由于I减小，故图像的斜率随x的增大而减小直到速度不变，故D正确。 故选D。 二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 利用质谱仪可分析碘的各种同位素，如图所示，电荷量均为+q的碘131和碘127质量分别为m1和m2，它们从容器A下方的小孔S1进入电压为U的加速电场（初速度忽略不计），经电场加速后从S2小孔射出，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上。下列说法正确的是（　　） A. 磁场的方向垂直于纸面向里 B. 碘131进入磁场时的速率为 C. 碘131与碘127在磁场中运动的时间差值为 D. 打到照相底片上的碘131与碘127之间的距离为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．碘131和碘127均带正电，进入磁场时均向左偏转，所受的洛伦兹力向左，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，故A错误； B．碘131在电场中加速过程，由动能定理知，粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，则 解得，故B正确； C．根据周期公式，因两个粒子在磁场中运动的时间t为周期的一半，则碘131与碘127在磁场中运动的时间差值为 故C错误； D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，设粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为R，则有 解得 所以打到照相底片上的碘131与碘127之间的距离为，故D正确。 故选BD。 9. 如图所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻，为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　） A. 当有光照射时，信号处理系统获得高电压 B. 当有光照射时，信号处理系统获得低电压 C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当有光照射 R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，根据可知，R1两端电压减小，即信号处理系统获得低电压，故A错误，B正确； CD．当无光照射 R1时，R1的电阻增大，则整个电路总电阻变大，电动势不变，则电流减小，根据可知， R1两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压，则信号处理系统每获得一次高电压就记数一次，故C错误，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，固定在水平面上的光滑导轨EF、GH平行放置，EG间宽度为FH间宽度的4倍、已知FH的间距为L、导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中，左侧呈弧形升高。ab、cd是质量均为m、电阻均为R的金属棒、现让ab从水平轨道高处由静止下滑，直到两棒的速度达到稳定，两导轨足够长，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. ab棒一直做加速运动 B. 全过程系统机械能的减少量等于电路产生的焦耳热 C. ab棒克服安培力做了多少功，电路就产生了多少焦耳热 D. cd棒最终的速度为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．棒ab进入磁场后，受到向左安培力的作用，做变减速运动，棒cd做变加速运动，故A错误； D．ab自由下滑，机械能守恒 由于ab、cd串联在同一电路中，任何时刻通过的电流总相等，金属棒有效长度，故它们的安培力为 在安培力作用下，ab、cd各做变速运动，产生的感应电动势方向相反，当时，电路中感应电流为零（），安培力为零，ab、cd运动趋于稳定，此时有 所以 对ab棒，由动量定理得 对cd棒，由动量定理得 联立以上各式解得，，故D正确； B．根据能量守恒可知全过程系统机械能的减少量等于电路产生的焦耳热，故B正确； C．根据功能关系，棒ab克服安培力做的功，一部分转化为电路焦耳热，另一部分转化为棒cd的动能，因此棒ab克服安培力做功大于电路焦耳热，故C错误。 故选BD。 三、实验题（共计2小题，11题6分，12题9分，合计15分。） 11. 为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为）。某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表 照度 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8 （1）如图为街道路灯自动控制电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在_______（填“”或“”）之间； （2）已知线圈的电阻为140Ω，直流电源的电动势，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器的阻值应调为_______Ω时，才能使天色渐暗照度低于时点亮路灯。 （3）为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，变阻器的阻值应适当调_______些（选填“大”或“小”）。 【答案】（1）AB （2）1460 （3）小 【解析】 【小问1详解】 由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流较大，衔铁被吸下，间断开，间接通，为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在间。 【小问2详解】 由题意可知，当照度降到时，电路电流降低到，根据闭合电路欧姆定律可知，电路的总电阻为 由表格数据可知此时光敏电阻的阻值为，则滑动变阻器的阻值应调为 【小问3详解】 为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，可知亮灯时，光敏电阻的阻值变大，则变阻器的阻值应适当调小些。 12. 霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。 （1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与___________（填“M”或“N”）端通过导线相连； （2）已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示： 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 根据表中数据，求出该材料的霍尔系数为___________（保留2位有效数字）； （3）该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图乙所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向___________（填“a”或“b”），S2掷向___________（填“c”或“d”）。 【答案】 ①. M ②. 1.3 ③. b ④. c 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]如图甲所示，半导体中电流由P流向Q，根据左手定则，正电荷移向M端，负电荷移向N端，把半导体看成电源，M端为电源的正极，故电压表的“+”接线柱与M端导线相连； （2）根[2]据公式 得 代入数据解得 ； （3）[3][4]如图乙所示，为使电流从Q端流入，P端流出，即Q端接电源正极，P端接电源负极，所以，S1掷向b，S2掷向c；为保证定值电阻始终在电路中，则只能将定值电阻串联在电路中的公共部分，即S1、S2与电源E之间。 四、解答题（共3题，13题10分，14题14分，15题18分。） 13. 如图所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框边长为l，其中边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边是电阻可忽略的铜导线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长短、粗细、材料均与边相同的电阻丝架在线框上，并以恒定速度v从边滑向边。在滑动过程中与导线框的接触良好。当滑过的距离时，通过段电阻丝的电流是多大？ 【答案】 【解析】 【详解】在滑动过程中产生的感应电动势为 当滑过的距离时，aP段电阻为，bP段电阻为，两段电阻并联，有 根据闭合电路的欧姆定律得 根据并联电路中电流分配的规律有 14. 某电子天平原理图如图甲所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为，磁极宽度均为，忽略边缘效应。正方形导线圈套在中心磁极上，线圈匝数为，总电阻为。天平骨架与秤盘连为一体，当质量为的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动，随后线圈两端C、D与电源接通对线圈供电，使秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，根据此时直流电源（图乙）的输出电压可确定重物的质量，已知重力加速度为，不计一切摩擦力。 （1）电流是从C端还是D端流入？求重物质量与电流的关系； （2）若学生电源的最大输出电压为，则该电子天平能称量的最大质量是多少？请通过计算说明若改变线圈匝数，电子天平能称量的最大质量是否发生改变？ 【答案】（1）电流是从D端流入，；（2），改变线圈匝数，电子天平能称量的最大质量不会发生改变 【解析】 【详解】（1）线圈受到的安培力向上，根据左手定则可知，电流是从D端流入；设线圈受到的安培力为，根据受力平衡可得 又 联立可得 （2）若学生电源的最大输出电压为，则线圈的最大电流为 该电子天平能称量的最大质量为 设单匝线圈的电阻为，则有 可得 可知改变线圈匝数，电子天平能称量的最大质量不会发生改变。 15. 电容为C的平行板电容器两极板间距为d，极板水平且足够长，下极板接地，将电容器与开关S、电阻R1和R2连接成如图所示电路，a、b是两个输出端，S断开极板间充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。由质量为m、电荷量为q（q > 0）的带电粒子组成的粒子束以水平速度v0沿下极板边缘进入极板间区域，单位时间进入的粒子数为n。带电粒子不计重力且不与下极板接触，忽略极板边缘效应和带电粒子间相互作用。 （1）为使带电粒子能落在电容器上极板，求极板间距的最大值dm； （2）满足（1）的前提下，求电容器所带电荷量的最大值Qm； （3）已知R1 = 2R，R2 = R，闭合S，电容器重新达到稳定状态后，为使a、b端接入任意负载时进入极板间的带电粒子全部落在上极板，求R应满足的条件和此时a、b间输出功率的最大值。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 由题意可知带电粒子在两极板间做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有 为使带电粒子能落在电容器上极板，则有 联立可得 即最大值为 【小问2详解】 当电容器所带电荷量最大时，板间电势差最大，粒子束恰好不能到达上极板，将粒子入射速度分解为向右的两个速度，一个速度产生的洛伦兹力平衡电场力，做匀速直线运动；另一个速度提供洛伦兹力，做匀速圆周运动；即 其中 粒子以v2做匀速圆周运动，有 粒子恰好不到达上极板则有 联立各式可得 此时两极板所带电荷量最大为 【小问3详解】 根据题意可知当R1和R2两端的总电压不大于Um时电荷才能全部被吸收，闭合S，电容器重新达到稳定状态后，电流恒定，有 根据欧姆定律有 其中 ， 联立解得 当ab间接入负载时，设ab的电流为Iab，由于总电流恒定，则R1的电流为 ab间的功率为 所以当时，Pab最大，最大值为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $