内容正文:
威宁民族中学2025年春季学期高二年级第一次月考
物理
出题人:沐国辉、孔令波、刘泽栋、马鹏审题人:刘玉鹏
注意事项:
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
一、选择题:本题共10小题,其中1~7为单项选择题,只有一项符合题目要求,每小题4分;8~10为多项选择题,有多项符合题目要求。全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。共43分。
1. 关于教材中的插图下面说法错误的是( )
A. 甲图是利用右手定则来判断直线电流产生的磁场方向的示意图
B. 乙图是利用右手定则来判断导线切割磁感线时产生的感应电流方向的示意图
C. 丙图是利用左手定则来判断通电导线在磁场中受力方向的示意图
D. 丁图是磁电式电流表,其物理学原理是基于通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动
【答案】A
【解析】
【详解】A.甲图是利用安培定则来判断直线电流产生的磁场方向的示意图;右手定则是用来判断导体切割磁感线时产生感应电流的方向的,故A错误,符合题意;
B.乙图是利用右手定则来判断导线切割磁感线时产生的感应电流方向的示意图,故B正确,不符合题意;
C.丙图是利用左手定则来判断通电导线在磁场中受力方向的示意图,故C正确,不符合题意;
D.丁图是磁电式电流表,其物理学原理是基于通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动,故D正确,不符合题意。
故选A。
2. 如图所示,两条间距为L的平行金属导轨放在水平面上,一质量为m、电流为I的导体棒ab垂直静止在导轨上,导轨区域内存在着方向与水平面成θ角斜向上且垂直ab的匀强磁场,磁感强度大小为B。下列说法错误的是( )
A. ab所受的安培力大小为BIL
B. ab所受的摩擦力大小为BILsinθ
C. ab所受的支持力大小为mg-BILsinθ
D. ab所受安培力和摩擦力的合力方向竖直向上
【答案】C
【解析】
【详解】A.匀强磁场的磁感应强度方向与导体棒ab是垂直的,ab所受的安培力大小,故A正确,不符合题意;
B.安培力方向既垂直于导体棒也垂直于磁场,根据左手定则判断出其方向,作出导体棒ab的受力示意图如图所示
根据共点力平衡条件有,,故B正确,不符合题意,C错误,符合题意;
D.由于导体棒在重力、支持力、摩擦力和安培力的作用下处于平衡状态,重力和支持力沿竖直方向,故安培力和摩擦力的合力也一定沿竖直方向,故D正确,不符合题意。
本题选择错误选项,故选C。
3. 如图甲所示,带电小球以一定的初速度竖直向上抛出,能够达到的最大高度为;若加上水平向里的匀强磁场(如图乙),且保持初速度仍为,小球上升的最大高度为,若加上水平向右的匀强电场(如图丙),且保持初速度仍为,小球上升的最大高度为;若加上竖直向上的匀强电场(如图丁),且保持初速度仍为,小球上升的最大高度为。不计空气阻力,则( )
A. 一定有 B. 一定有
C. 一定有 D. 一定有
【答案】D
【解析】
【详解】A.图甲、图丙小球竖直方向仅受重力作用,做竖直上抛运动,上升到最高点时竖直方向的速度都为0,所以上升的最大高度为,故A错误;
D.图乙小球受洛伦兹力作用,因洛伦兹力始终与速度方向垂直,不做功,系统机械能守恒。小球上升到最高点时,小球有水平速度,可得
则,故D正确;
BC.由于小球的电性未知,则电场力方向不确定,当小球带正电时,由动能定理,小球上升的最大高度满足
解得
当小球带负电时,由动能定理,小球上升的最大高度满足
解得
结合选项D分析结果,无法比较小球上升的最大高度与的大小,故BC错误;
故选D。
4. 电磁炮是利用电磁发射技术制成的新型武器,如图所示为电磁炮的原理结构示意图。若某水平发射轨道长,宽,发射的炮弹质量为,炮弹被发射时从轨道左端由静止开始加速。当电路中的电流恒为,轨道间匀强磁场时,不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是( )
A. 磁场方向为竖直向下
B. 炮弹的加速度大小为
C. 炮弹在轨道中加速的时间为
D. 炮弹发射过程中安培力的最大功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据左手定则可知,磁场方向为竖直向上,故A错误;
B.根据牛顿第二定律有
解得
故B错误;
C.根据位移公式有
结合上述解得
故C正确;
D.炮弹发射过程中的最大速度
炮弹发射过程中安培力的最大功率
结合上述解得
故D错误。
故选C。
5. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示,将一厚度为d的半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面E、F间通以电流I时,另外两侧M、N间产生电势差,这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中定向移动形成电流的载流子受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,在M、N间产生霍尔电压。半导体的载流子有自由电子或空穴(相当于正电荷)两种类型。下列说法正确的是( )
A. 若该半导体是空穴导电,则M侧的电势低于N侧的电势
B. 若只增大半导体薄片的厚度d,则霍尔电压将减小
C. 若只增大磁场的磁感应强度B,则霍尔电压将减小
D. 若只增大电流I,则霍尔电压将减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.若该半导体是空穴导电,根据左手定则,正电荷向M侧偏转,则M侧的电势高于N侧的电势,故A错误;
BCD.由于M、N间产生电场,稳定时电场力与洛伦兹力平衡,设M、N间距离为a,则有
设单位体积内电荷的数目为n,根据电流的微观定义式有
联立解得
可知若增大半导体薄片的厚度d,则霍尔电压将减小;若只增大磁场的磁感应强度B,霍尔电压将增大;若只增大电流I,则霍尔电压将增大,故B正确,CD错误。
故选B。
6. 如图所示,固定的通电长直导线与固定的圆形闭合金属线框位于同一竖直面(纸面)内,长直导线中通以水平向右且随时间均匀减小的电流。下列说法中正确的是( )
A. 圆形线框所受安培力的合力方向竖直向下
B. 垂直纸面向里观察,圆形线框中产生逆时针方向的电流
C. 圆形线框所围的面积有扩大的趋势
D. 通电长直导线不会受到圆形线框的相互作用
【答案】C
【解析】
【详解】AB.当直导线内水平向右的电流减小时,金属线框所在处垂直纸面向里的磁感应强度变小,根据楞次定律,圆形线框中会产生顺时针方向的电流阻碍穿过线圈磁通量的变化,直导线下方有垂直纸面向里的磁场,越靠近通电直导线,磁感应强度越大,所以线圈上半部分受力大于下半部分,上半部分受力由左手定则可知向上,故圆形线框所受安培力的合力方向垂直于直导线向上,故AB错误;
C.由楞次定律“增缩减扩”可知,磁感应强度减小,线圈有扩大的趋势,故C正确;
D.由牛顿第三定律可知,通电直导线会受到圆形线框的相互作用,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,圆形区域的圆心为,区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,为圆的直径,从圆上的点沿方向,以相同的速度先后射入甲、乙两个粒子,甲粒子从点离开磁场,乙粒子从点离开磁场。已知,不计粒子受到的重力,下列说法正确的是( )
A. 乙粒子带正电荷,甲粒子带负电荷
B. 乙粒子与甲粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为
C. 乙粒子与甲粒子的比荷之比为
D. 乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由粒子偏转方向,根据左手定则可知,乙粒子带负电荷,甲粒子带正电荷,故A错误;
B.由题意可知,粒子的轨迹如图所示,设圆形磁场的半径为R,由几何关系可知甲的转动半径为
乙的转动半径为
则乙粒子与甲粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为
故B错误;
C.由洛伦兹力提供向心力,可得
可得乙粒子与甲粒子的比荷之比为
故C正确;
D.粒子的运动周期为
可得乙粒子与甲粒子的周期比为
粒子在磁场中运动时间为
其中为速度的偏转角,则乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比为
故D错误。
故选C。
8. 如图所示,空间中有垂直纸面向里的匀强磁场,垂直磁场方向的平面内有一长方形区域,其边长为L,边长为.两同种带电粒子(重力不计)以相同的速度分别从a点和ab边上的P点垂直射入磁场,速度方向垂直于ab边,两粒子都恰好经过c点,则下列说法中正确的是( )
A. 粒子在磁场中运动的轨道半径为
B. 粒子从a点到c点的运动时间为
C. 粒子的比荷为
D. P点与a点的距离为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.带电粒子在磁场中匀速圆周运动,画出运动轨迹图如图所示
从a点射入磁场的粒子,根据几何关系
解得
故A正确;
B.从a点入射的粒子圆心在O1,根据几何关系
从a到c运动时间
故B错误;
C.由于洛伦兹力提供向心力可得
解得
则
故C正确;
D.另一粒子由P点垂直入射,在中
P与O1重合,所以P与a点的距离为,
故D正确。
故选ACD。
9. 回旋加速器原理如图所示,置于真空中的D形金属盒半径为,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过狭缝的时间可忽略;磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直,交流电源电压为,频率为。若质子的质量为、电荷量为,在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是( )
A. 增大磁场的磁感应强度,带电粒子出射动能将越大
B. 被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
C. 质子离开回旋加速器时的最大动能为
D. 该加速器加速质量为、电荷量为的粒子时,交流电频率应变为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据洛伦兹力充当圆周运动的向心力可知
解得
可知带电粒子在磁场中圆周运动半径越大,速度越大,质子离开回旋加速器时的速度满足
故增大磁场的磁感应强度,带电粒子出射动能将越大,故A正确;
C.质子离开回旋加速器时的最大动能为,故C错误;
B.被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期满足
联立
有
因此圆周运动的周期与半径大小无关,故B错误;
D.回旋加速器正常工作的前提是交变电流的周期与粒子在磁场中匀速圆周运动的周期相等,则该加速器加速质量为、电荷量为的粒子时,根据,
可知
因此交流电频率应变为,故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动.则PQ所做的运动可能是( )
A. 向右加速运动 B. 向左加速运动 C. 向右减速运动 D. 向左减速运动
【答案】BC
【解析】
【详解】MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里,根据左手定则可知,MN中的感应电流由M→N,根据安培定则可知,L1中感应电流的磁场方向向上,根据楞次定律可知,L2中磁场方向可能向上减弱,也可能向下增强;若L2中磁场方向向上减弱,则PQ中电流为Q→P且减小,PQ向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强,则PQ中电流为P→Q且增大,PQ向左加速运动。
故选BC。
11. 下图是某实验小组在研究磁通量变化时感应电流方向实验中的部分操作示意图,图甲所示是电流通过灵敏检流计时指针的偏转情况,图乙是磁铁从线圈中抽出时灵敏检流计指针的偏转情况.
(1)实验操作如图乙所示,当磁铁向上抽出时,检流计G中指针是____偏(填“左”或“右”);继续操作如图丙所示,判断此时条形磁铁的运动是________线圈(填“插入”或“抽出”).
(2)通过完整实验,最后归纳总结出关于感应电流方向的结论是:_____________________.
【答案】 ①. 右 ②. 抽出 ③. 感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化
【解析】
【详解】(1)[1].由甲图可知,当电流从上方流入电流表时指针向左偏转;在乙图中,当磁铁向上抽出,磁通量减小,根据楞次定律知,感应电流的磁场与原磁场方向相同,则流过电流计的电流方向为从下往上,所以检流计指针向右偏.
[2].在丙图中,知感应电流流过检流计的方向是从上而下,则感应电流的磁场方向向上,与原磁场方向相同,知磁通量在减小,即磁铁抽出线圈.
(2)[3].通过完整实验,最后归纳总结出关于感应电流方向的结论是:感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化.
12. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。
(1)实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度,如图乙所示,___________。
(2)在实验中,让小车以不同速度靠近螺线管,记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E,改变速度多次实验,得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”,你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是:在时间内___________。
(3)得到多组与E的数据之后,若以E为纵坐标、为横坐标画出图象,发现图象是一条曲线,不容易得出清晰的实验结论,为了使画出的图象为一条直线,最简单的改进办法是以___________为横坐标。
(4)根据改进后画出的图象得出的结论是:在误差允许的范围内___________。
(5)其他条件都不变,若换用匝数加倍的线圈做实验,根据实验数据所作出的那条直线,其斜率___________(填“减半”“不变”或“加倍”)。
【答案】 ①. 5.665(5.663~5.667) ②. 穿过线圈的磁通量的变化量 ③. ④. 感应电动势与磁通量变化率成正比(或者在磁通量变化量相同的情况下,感应电动势与时间成反比) ⑤. 加倍
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]螺旋测微器固定刻度为,可动刻度为,所以最终读数为
(2)[2]在挡光片每次经过光电门的过程中,磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样,穿过线圈磁通量的变化量都相同。
(3)[3]根据,因不变,E与成正比,横坐标应该是。
(4)[4]感应电动势与磁通量变化率成正比(或者在磁通量变化量相同的情况下,感应电动势与时间成反比)。
(5)[5]匝数n加倍后,产生的感应电动势加倍,图象纵坐标加倍横坐标不变,所以新图象的斜率加倍。
三、计算题(本题共3小题,共计41分,解答时应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,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 两条相距的水平金属导轨上放置一根导体棒,处于竖直方向的匀强磁场中,如图甲所示。已知导体棒质量,棒中通以方向从到的电流时,导体棒所受安培力向右,其加速度跟电流的关系图像如图乙所示,可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力,重力加速度取。求:
(1)磁场的方向;
(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数及磁感应强度的大小。
【答案】(1)竖直向上
(2),
【解析】
【小问1详解】
棒中通以方向从到的电流时,导体棒所受安培力向右,根据左手定则可知磁场方向竖直向上。
【小问2详解】
由图乙可知,当电流为时,导体棒开始运动,此时摩擦力达到最大,则有
当电流为时,导体棒的加速度为,根据牛顿第二定律可得
联立解得
,
14. 如图所示,矩形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,质量为、带电荷量为的粒子以某初速度从点沿方向垂直射入磁场中,从点离开磁场。已知磁感应强度为,,粒子只受磁场力。求:
(1)粒子的初速度大小;
(2)若将粒子的初速度增大为原来的两倍,仍从点沿方向垂直射入磁场中,求粒子在磁场中运动的时间。
【答案】(1);
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题意知,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为
洛伦兹力提供向心力有
解得
【小问2详解】
洛伦兹力提供向心力有
解得
粒子将从MQ边射出,设偏向角为,有
解得
可知粒子在磁场中运动时间为
由
解得
15. 如图,、两条平行的光滑金属轨道与水平面成,轨道距离为0.5m。空间存在一垂直于轨道平面向上匀强磁场,磁感应强度大小为。P、M间连接一阻值为的电阻。质量为的金属杆水平放置在轨道上,其接入电路的电阻为。现从静止释放金属杆沿轨道下滑距离L为时,已经匀速。若轨道足够长且电阻不计,重力加速度取。求:
(1)此时金属杆的速度大小;
(2)此过程通过电阻的电量;
(3)此过程中电阻产生的电热。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设匀速时速度为,对金属杆由法拉第电磁感应定律
闭合回路欧姆定律
由安培力公式
对金属杆受力分析,受重力、支持力和沿斜面向上的安培力,由匀速状态列平衡方程
联立上式代入数据得
【小问2详解】
由电流定义式
由法拉第电磁感应定律
闭合回路欧姆定律
联立两式可得
【小问3详解】
对金属杆从静止到匀速的过程,由功能关系
代入数据解得
由焦耳定律
则
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$
威宁民族中学2025年春季学期高二年级第一次月考
物理
出题人:沐国辉、孔令波、刘泽栋、马鹏审题人:刘玉鹏
注意事项:
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
一、选择题:本题共10小题,其中1~7为单项选择题,只有一项符合题目要求,每小题4分;8~10为多项选择题,有多项符合题目要求。全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。共43分。
1. 关于教材中的插图下面说法错误的是( )
A. 甲图是利用右手定则来判断直线电流产生的磁场方向的示意图
B. 乙图是利用右手定则来判断导线切割磁感线时产生的感应电流方向的示意图
C. 丙图是利用左手定则来判断通电导线在磁场中受力方向的示意图
D. 丁图是磁电式电流表,其物理学原理是基于通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动
2. 如图所示,两条间距为L的平行金属导轨放在水平面上,一质量为m、电流为I的导体棒ab垂直静止在导轨上,导轨区域内存在着方向与水平面成θ角斜向上且垂直ab的匀强磁场,磁感强度大小为B。下列说法错误的是( )
A. ab所受的安培力大小为BIL
B. ab所受的摩擦力大小为BILsinθ
C. ab所受的支持力大小为mg-BILsinθ
D. ab所受安培力和摩擦力的合力方向竖直向上
3. 如图甲所示,带电小球以一定的初速度竖直向上抛出,能够达到的最大高度为;若加上水平向里的匀强磁场(如图乙),且保持初速度仍为,小球上升的最大高度为,若加上水平向右的匀强电场(如图丙),且保持初速度仍为,小球上升的最大高度为;若加上竖直向上的匀强电场(如图丁),且保持初速度仍为,小球上升的最大高度为。不计空气阻力,则( )
A. 一定有 B. 一定有
C. 一定有 D. 一定有
4. 电磁炮是利用电磁发射技术制成的新型武器,如图所示为电磁炮的原理结构示意图。若某水平发射轨道长,宽,发射的炮弹质量为,炮弹被发射时从轨道左端由静止开始加速。当电路中的电流恒为,轨道间匀强磁场时,不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是( )
A. 磁场方向为竖直向下
B. 炮弹的加速度大小为
C. 炮弹在轨道中加速的时间为
D. 炮弹发射过程中安培力的最大功率为
5. 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示,将一厚度为d的半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面E、F间通以电流I时,另外两侧M、N间产生电势差,这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中定向移动形成电流的载流子受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,在M、N间产生霍尔电压。半导体的载流子有自由电子或空穴(相当于正电荷)两种类型。下列说法正确的是( )
A. 若该半导体是空穴导电,则M侧的电势低于N侧的电势
B. 若只增大半导体薄片的厚度d,则霍尔电压将减小
C. 若只增大磁场的磁感应强度B,则霍尔电压将减小
D. 若只增大电流I,则霍尔电压将减小
6. 如图所示,固定的通电长直导线与固定的圆形闭合金属线框位于同一竖直面(纸面)内,长直导线中通以水平向右且随时间均匀减小的电流。下列说法中正确的是( )
A. 圆形线框所受安培力的合力方向竖直向下
B. 垂直纸面向里观察,圆形线框中产生逆时针方向的电流
C. 圆形线框所围的面积有扩大的趋势
D. 通电长直导线不会受到圆形线框的相互作用
7. 如图所示,圆形区域的圆心为,区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,为圆的直径,从圆上的点沿方向,以相同的速度先后射入甲、乙两个粒子,甲粒子从点离开磁场,乙粒子从点离开磁场。已知,不计粒子受到的重力,下列说法正确的是( )
A. 乙粒子带正电荷,甲粒子带负电荷
B. 乙粒子与甲粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为
C. 乙粒子与甲粒子的比荷之比为
D. 乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比为
8. 如图所示,空间中有垂直纸面向里的匀强磁场,垂直磁场方向的平面内有一长方形区域,其边长为L,边长为.两同种带电粒子(重力不计)以相同的速度分别从a点和ab边上的P点垂直射入磁场,速度方向垂直于ab边,两粒子都恰好经过c点,则下列说法中正确的是( )
A. 粒子在磁场中运动的轨道半径为
B. 粒子从a点到c点的运动时间为
C. 粒子的比荷为
D. P点与a点的距离为
9. 回旋加速器原理如图所示,置于真空中的D形金属盒半径为,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过狭缝的时间可忽略;磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直,交流电源电压为,频率为。若质子的质量为、电荷量为,在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是( )
A. 增大磁场的磁感应强度,带电粒子出射动能将越大
B. 被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
C. 质子离开回旋加速器时的最大动能为
D. 该加速器加速质量为、电荷量为的粒子时,交流电频率应变为
10. 如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动.则PQ所做的运动可能是( )
A. 向右加速运动 B. 向左加速运动 C. 向右减速运动 D. 向左减速运动
11. 下图是某实验小组在研究磁通量变化时感应电流方向实验中的部分操作示意图,图甲所示是电流通过灵敏检流计时指针的偏转情况,图乙是磁铁从线圈中抽出时灵敏检流计指针的偏转情况.
(1)实验操作如图乙所示,当磁铁向上抽出时,检流计G中指针是____偏(填“左”或“右”);继续操作如图丙所示,判断此时条形磁铁的运动是________线圈(填“插入”或“抽出”).
(2)通过完整实验,最后归纳总结出关于感应电流方向的结论是:_____________________.
12. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。
(1)实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度,如图乙所示,___________。
(2)在实验中,让小车以不同速度靠近螺线管,记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E,改变速度多次实验,得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”,你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是:在时间内___________。
(3)得到多组与E的数据之后,若以E为纵坐标、为横坐标画出图象,发现图象是一条曲线,不容易得出清晰的实验结论,为了使画出的图象为一条直线,最简单的改进办法是以___________为横坐标。
(4)根据改进后画出的图象得出的结论是:在误差允许的范围内___________。
(5)其他条件都不变,若换用匝数加倍的线圈做实验,根据实验数据所作出的那条直线,其斜率___________(填“减半”“不变”或“加倍”)。
三、计算题(本题共3小题,共计41分,解答时应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,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 两条相距的水平金属导轨上放置一根导体棒,处于竖直方向的匀强磁场中,如图甲所示。已知导体棒质量,棒中通以方向从到的电流时,导体棒所受安培力向右,其加速度跟电流的关系图像如图乙所示,可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力,重力加速度取。求:
(1)磁场的方向;
(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数及磁感应强度的大小。
14. 如图所示,矩形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,质量为、带电荷量为的粒子以某初速度从点沿方向垂直射入磁场中,从点离开磁场。已知磁感应强度为,,粒子只受磁场力。求:
(1)粒子的初速度大小;
(2)若将粒子的初速度增大为原来的两倍,仍从点沿方向垂直射入磁场中,求粒子在磁场中运动的时间。
15. 如图,、两条平行的光滑金属轨道与水平面成,轨道距离为0.5m。空间存在一垂直于轨道平面向上匀强磁场,磁感应强度大小为。P、M间连接一阻值为的电阻。质量为的金属杆水平放置在轨道上,其接入电路的电阻为。现从静止释放金属杆沿轨道下滑距离L为时,已经匀速。若轨道足够长且电阻不计,重力加速度取。求:
(1)此时金属杆的速度大小;
(2)此过程通过电阻的电量;
(3)此过程中电阻产生的电热。
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