安徽省安慶市第一中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期中物理Word版含解析.docx

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安慶一中2021～2022學(xué)年度高二年級(jí)第二學(xué)期期中考試物理試題總分：100分考試時(shí)間：100分鐘注意事項(xiàng)：1.答題前填寫(xiě)好自己的姓名、班級(jí)、考號(hào)等信息.2.請(qǐng)將答案正確填寫(xiě)在答題卡.一、選擇題（本題共10小題，每小題4分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求；第7～10題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分.選對(duì)但不全的得2分、有選錯(cuò)的得0分）1.在物理學(xué)發(fā)展中，觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)和邏輯推理等方法起到了重要作用。下列敘述符合史實(shí)的是（　?。〢.安培根據(jù)通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)和條形磁鐵的磁場(chǎng)的相似性，提出了分子電流假說(shuō)B.奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)說(shuō)明了電和磁之間存在聯(lián)系C.法拉第在實(shí)驗(yàn)中觀察到，通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，出現(xiàn)了感應(yīng)電流D.楞次在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后提出，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反【答案】B【解析】【詳解】A．根據(jù)通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)的相似性，安培提出了磁性是分子內(nèi)環(huán)形電流產(chǎn)生的，即分子電流假說(shuō)，故A不符合題意；B．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁之間存在聯(lián)系，故B符合題意；C．法拉第探究磁產(chǎn)生電的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線中電流“通、斷”時(shí)導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流，而導(dǎo)線中通有恒定電流時(shí)導(dǎo)線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C不符合題意；D．楞次定律指出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，故D不符合題意。故選B。2.如圖所示，鋁管豎直置于水平桌面上，小磁體從鋁管正上方由靜止開(kāi)始下落，在磁體穿過(guò)鋁管的過(guò)程中，磁體不與管壁接觸，且無(wú)翻轉(zhuǎn)，不計(jì)空氣阻力。下列選項(xiàng)正確的是（　　） A.磁體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.磁體的機(jī)械能守恒C.磁體動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減少量D.鋁管對(duì)桌面的壓力大于鋁管和磁體的重力之和【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．磁體在鋁管中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，雖不計(jì)空氣阻力，但在過(guò)程中，出現(xiàn)安培力作負(fù)功現(xiàn)象，從而磁體的加速度小于重力加速度；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，磁體運(yùn)動(dòng)的速度越快，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，所以受到的安培力也越大，所以磁體的加速度是逐漸減小的，磁體不是做勻加速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；BC．磁體在整個(gè)下落過(guò)程中，除重力做功外，還有產(chǎn)生感應(yīng)電流對(duì)應(yīng)的安培力做功，導(dǎo)致減小的重力勢(shì)能，部分轉(zhuǎn)化動(dòng)能外，還要產(chǎn)生內(nèi)能，故機(jī)械能不守恒，且磁體動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減少量，故B錯(cuò)誤，C正確；D．以鋁管和磁體整體為研究對(duì)象，因磁體有向下的加速度，則整體合力向下，故地面對(duì)整體的支持力小于總重力，根據(jù)牛頓第三定律可知，鋁管對(duì)桌面的壓力小于鋁管和磁體的重力之和，故D錯(cuò)誤。故選C。3.如圖所示為一種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：離子源、加速電場(chǎng)、靜電分析器、磁分析器、收集器。加速電場(chǎng)的加速壓為U，靜電分析器通道中心線半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻射電場(chǎng)，在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E；磁分析器中分布著方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的離子（初速度為零，重力不計(jì)），經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器，沿中心線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而后由P點(diǎn)進(jìn)入磁分析器中，最終經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)進(jìn)入收集器。下列說(shuō)法不正確的是（　?。?A.磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外B.磁分析器中圓心到Q點(diǎn)的距離可能為C.不同離子經(jīng)相同的加速壓U加速后都可以沿通道中心線安全通過(guò)靜電分析器D.靜電分析器通道中心線半徑為【答案】B【解析】【分析】【詳解】A．粒子在靜電分析器中受電場(chǎng)力指向圓心，可知粒子帶正電，在磁分析器中沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所受洛倫茲力指向圓心，根據(jù)左手定則，磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，故A正確，不符合題意；B．離子在靜電分析器時(shí)速度為，離子在加速電場(chǎng)中加速的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理可得離子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可得聯(lián)立以上等式可得因此即磁分析器中圓心到點(diǎn)的距離為，故B錯(cuò)誤，符合題意；CD．在通過(guò)靜電分析器時(shí)，電場(chǎng)力提供向心力，由此可得 結(jié)合之前分析所得通過(guò)靜電分析器的速度結(jié)果，可化簡(jiǎn)得即靜電分析器通道中心線半徑為，與離子的比荷無(wú)關(guān)，所以不同粒子經(jīng)相同的加速壓U加速后都可以沿通道中心線安全通過(guò)靜電分析器，故CD正確，不符合題意。故選B。4.回旋加速器利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)多次加速，粒子最終從D形盒邊緣引出，成為高能粒子。若D形盒中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，D形盒縫隙間電場(chǎng)變化周期為T(mén)，加速電壓為U。D形盒的半徑為R，則下列判斷正確的是（　?。俦患铀倭Ｗ拥谋群蔀棰诒患铀倭Ｗ荧@得的最大速度為③粒子被加速的次數(shù)為④粒子獲得的最大動(dòng)能會(huì)隨著加速電壓的變化而變化A.①②B.②③C.③④D.①④【答案】A【解析】【詳解】忽略粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)間，則交變電場(chǎng)變化周期等于粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)周期，有可知故①正確；粒子在磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng) 知速度最大時(shí)圓周半徑達(dá)到最大，等于D型盒半徑R，則粒子被加速的最大速度為故②正確；粒子最大動(dòng)能為粒子每被加速一次，動(dòng)能增加qU，所以粒子被加速的次數(shù)為故③錯(cuò)誤；由可知，粒子獲得的最大動(dòng)能與加速電壓無(wú)關(guān)，故④錯(cuò)誤。故選A。5.如圖所示，、是兩個(gè)完全相同的燈泡，其額定電壓均為，圖中電源電動(dòng)勢(shì)，其內(nèi)阻不計(jì)，是具有單向?qū)щ娦缘睦硐攵O管，是帶鐵芯的線圈，其直流電阻忽略不計(jì)。則下列說(shuō)法正確的是（　?。〢.電鍵閉合瞬間，、同時(shí)逐漸變亮B.電鍵閉合瞬間，逐漸變亮，不亮C.電鍵斷開(kāi)瞬間，、均立即熄滅D.電鍵斷開(kāi)瞬間，立即熄滅，逐漸熄滅【答案】B 【解析】【詳解】AB．閉合開(kāi)關(guān)，二極管接反向電壓，因此A燈不亮，線圈電流在逐漸增大，因此B燈逐漸變亮，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．?dāng)嚅_(kāi)瞬間，B燈立即熄滅，A燈與線圈構(gòu)成回路，先閃亮再逐漸熄滅，故CD錯(cuò)誤。故選B。6.如圖所示，兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，導(dǎo)軌間距為l，左端連接一電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)的電源，空間有垂直于導(dǎo)軌平面豎直向下的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，從某處自由釋放，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，運(yùn)動(dòng)的位移為x，速度大小為v，通過(guò)導(dǎo)體棒電量為q。則（）A.此時(shí)導(dǎo)體棒加速度B.此過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)體棒電量C.此過(guò)程導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的內(nèi)能為qED.電源的路端電壓最終為E【答案】D【解析】【詳解】A．導(dǎo)體棒受到安培力作用向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生和電源相反的電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)體棒速度大小為v時(shí)則電路中的電流為受到的安培力則加速度 A錯(cuò)誤；B．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，運(yùn)動(dòng)的位移為x，速度大小為v，感應(yīng)電流流過(guò)導(dǎo)體棒電量但是電源電流也有流過(guò)導(dǎo)體棒的電荷量，則此過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)體棒電量不一定等于，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)能量守恒即產(chǎn)生的熱量是C錯(cuò)誤；D．從某處自由釋放，導(dǎo)體棒受安培力做減速運(yùn)動(dòng)，最終產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電源的電動(dòng)勢(shì)大小相等，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，則電源的路端電壓最終為E，D正確。故選D。7.如圖所示，水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌和，與平行，是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌，圓弧左側(cè)和扇形內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬桿的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接，P端與圓弧接觸良好，初始時(shí)，可滑動(dòng)的金屬桿靜止在平行導(dǎo)軌上，若桿繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，回路中始終有電流，則此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的有（　?。〢.桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定B.桿受到的安培力不變C.桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.桿中的電流逐漸減小【答案】AD【解析】【分析】 【詳解】A．OP轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為因?yàn)镺P勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，故A正確；BCD．桿OP勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流由M到N通過(guò)MN棒，由左手定則可知，MN棒會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，MN棒運(yùn)動(dòng)會(huì)切割磁感線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)與原來(lái)電流方向相反，讓回路電流減小，MN棒所受合力為安培力，電流減小，安培力會(huì)減小，加速度減小，故D正確，BC錯(cuò)誤。故選AD。8.如圖所示，在地球附近上方的空間，存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向水平且垂直于紙面向里，一帶電油滴P在豎直面內(nèi)恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是（　?。〢.若撤去電場(chǎng)，油滴P可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，且機(jī)械能不斷增加B.若撤去磁場(chǎng)，油滴P可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且機(jī)械能不變C.若改變油滴P的初速度，P也可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且機(jī)械能保持不變D.油滴P帶負(fù)電且做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在最高點(diǎn)電勢(shì)能最大【答案】BC【解析】【詳解】D．由于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力豎直向上與重力等大反向，因此油滴P帶負(fù)電，在最高點(diǎn)時(shí)，電勢(shì)能最小，D錯(cuò)誤；A．由于洛倫茲力大小與速度有關(guān)，因此若撤去電場(chǎng)，油滴P只要速度改變，受洛倫茲力就會(huì)發(fā)生變化，從而加速度改變，因此不可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．若撤去磁場(chǎng)，油滴P受力平衡，可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果速度沿水平方向，機(jī)械能不變，B正確；C．若將油滴P的初速度改為垂直紙面方向，油滴P不受洛倫茲力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且機(jī)械能保持不變，C正確。故選BC。9.如圖所示，相距L的光滑金屬導(dǎo)軌，半徑為R的圓弧部分豎直放置，平直部分固定于水平地面上，MNQP范圍內(nèi)有方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬棒ab和cd垂直導(dǎo)軌且接觸良好，cd 靜止在磁場(chǎng)中；ab從圓弧導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，進(jìn)入磁場(chǎng)后與cd沒(méi)有接觸，cd離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度是此刻ab速度的一半，已知ab的質(zhì)量為m、電阻為r，cd的質(zhì)量為2m、電阻為2r。金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的有（　?。〢.cd在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)電流的方向?yàn)閏→dB.cd在磁場(chǎng)中做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)C.cd在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中流過(guò)的電荷量為D.cd在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程，cd上產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A．cd在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，cd電流的方向?yàn)閐→c，A錯(cuò)誤；B．當(dāng)ab進(jìn)入磁場(chǎng)后回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，則ab受到向左的安培力而做減速運(yùn)動(dòng)，cd受到向右的安培力而做加速運(yùn)動(dòng)，由于兩者的速度差逐漸減小，可知感應(yīng)電流逐漸減小，安培力逐漸減小，可知cd向右做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，B正確；C．a(chǎn)b從釋放到剛進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程，由動(dòng)能定理得對(duì)ab和cd系統(tǒng)，合力為零，則由動(dòng)量守恒mv0=m·2vcd＋2mvcd解得對(duì)cd由動(dòng)量定理得其中 解得C錯(cuò)誤；D．a(chǎn)b從圓弧導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，至cd剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)由能量關(guān)系得其中解得D正確。故選BD。10.兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，磁場(chǎng)方向如圖所示，有一電阻均勻的、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等腰直角三角形金屬線框在垂直于磁場(chǎng)邊界的外力F作用下勻速通過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，線框平面始終與磁場(chǎng)垂直，初始時(shí)刻，三角形金屬線框的前端恰處在磁場(chǎng)左邊界處，規(guī)定線框中的逆時(shí)針電流方向?yàn)檎怪奔埫嫦蚶锏拇磐糠较驗(yàn)檎较?，則在穿過(guò)磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中，下列線框中的感應(yīng)電流和穿過(guò)線框中的磁通量隨位移變化的圖像中可能正確的是（　　） A.B.C.D.【答案】BD【解析】【分析】【詳解】AB．在0~L過(guò)程中，由右手定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，且電流大小線性增大，在L~2L過(guò)程中，電流為順時(shí)針?lè)较?，且電流大小線性增大，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．0~L過(guò)程中，根據(jù)則可知C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。二、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，每空2分，滿分16分，依據(jù)題目要求作答，并將答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)空白處）11.某校物理探究小組探究電磁感應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)器材和電路如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖中各器材連接，構(gòu)成正確的實(shí)驗(yàn)電路_________； （2）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn)了一下。閉合開(kāi)關(guān)后，若將線圈A快速插入線圈B中，靈敏電流計(jì)的指針會(huì)_____________（選填“向左偏”、“不偏轉(zhuǎn)”或“向右偏”）；開(kāi)關(guān)保持閉合，線圈A保持靜止，若把滑動(dòng)變阻器的滑片快速向左滑動(dòng)，靈敏電流計(jì)的指針會(huì)_________（選填“向左偏”、“不偏轉(zhuǎn)”或“向右偏”）；（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出：當(dāng)穿過(guò)閉合回路的_________________時(shí)，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流?！敬鸢浮竣?②.向左偏③.向右偏④.磁通量變化【解析】【詳解】（1）[1]探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的電路是兩個(gè)回路，按兩個(gè)回路的思路連接，如圖所示；（2）[2]閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，穿過(guò)線圈B的磁通量增大，靈敏電流計(jì)的指針向左偏一下．將線圈A快速插入線圈B中，則穿過(guò)線圈B的磁通量增大，靈敏電流計(jì)的指針也應(yīng)該向左偏轉(zhuǎn)；[3]若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)，左側(cè)電路中的電流減小，穿過(guò)線圈B的磁通量減小，則靈敏電流計(jì)的指針應(yīng)該向右偏轉(zhuǎn)；（3）[4]通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出：當(dāng)穿過(guò)閉合線圈的磁通量變化時(shí)，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 12.電磁血流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，運(yùn)用在心血管手術(shù)和有創(chuàng)外科手術(shù)的精密監(jiān)控儀器，可以測(cè)量血管內(nèi)血液的流速。如圖甲所示，某段監(jiān)測(cè)的血管可視為規(guī)則的圓柱體模型，其前后兩個(gè)側(cè)面a、b固定兩塊豎直正對(duì)的金屬電極板（未畫(huà)出，電阻不計(jì)），勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下，血液中的正負(fù)離子隨血液一起從左至右水平流動(dòng)，則a、b電極間存在電勢(shì)差。（1）若用電壓表監(jiān)測(cè)a、b電極板間的電勢(shì)差，則與電壓表“+”接線柱相連的是圖甲中__________電極板（選填“a”或“b”）。（2）某次監(jiān)測(cè)中，用電壓表測(cè)出a、b電極間的電勢(shì)差U，已知a、b電極板間的距離d，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，血管壁厚度不計(jì)，則用上述物理量表示血流速度的表達(dá)式為_(kāi)________；若，d=3.0mm，B=0.12T，根據(jù)數(shù)據(jù)可估算出血流速度為_(kāi)________m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）為了測(cè)量動(dòng)脈血流接入電路的電阻，某研究性學(xué)習(xí)小組在a、b間設(shè)計(jì)了如圖乙所示的測(cè)量電路。閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，由多組靈敏電流計(jì)G的讀數(shù)I和電阻箱的示數(shù)R，繪制出—R圖像為一條傾斜的直線，且該直線的斜率為k，縱截距為b，如圖丙所示。已知靈敏電流計(jì)G的內(nèi)阻為Rg，則血液接入電路的電阻為_(kāi)________（用題中的字母k、b、Rg表示）?！敬鸢浮竣?a②.③.0.42④.【解析】【詳解】(1)[1]由于電荷在磁場(chǎng)中受洛倫茲力的作用，故可得電極為正，電極為負(fù)，故圖甲中與相連的是電壓表的正極。(2)[2][3]根據(jù)可得代入數(shù)據(jù)，解得 (3)[4]由閉合電路的歐姆定律可得變形可得由于該直線的斜率為，縱截距為，解得三、解答題（本題共4小題，滿分44分.要求在答題卡中每題的空白處寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、原始方程或原始數(shù)學(xué)表達(dá)式以及重要的演算步驟和最終結(jié)果。）13.如圖所示，在絕緣光滑水平面上，有一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)單匝正方形線框，在外力的作用下以恒定的速率v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。在被拉入的過(guò)程中線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，線框的邊平行于磁場(chǎng)的邊界，外力方向在線框平面內(nèi)且與邊垂直。已知線框的四個(gè)邊的電阻值相等，均為R。求：（1）在邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，線框內(nèi)電流大?。海?）在邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，兩端的電勢(shì)差；（3）在線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv通過(guò)線框的電流為（2）ab邊兩端的電壓為路端電壓 Uab＝E所以（3）線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間線框中電流產(chǎn)生的熱量14.如圖所示，在傾角為θ＝37°斜面上，固定一寬為L(zhǎng)＝1.0m的平行金屬導(dǎo)軌?，F(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m＝0.4kg、電阻R0＝2.0Ω、長(zhǎng)為1.0m的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5．整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)軌所接電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝12V，內(nèi)阻r＝1.0Ω，若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)變阻器的阻值符合要求，其他電阻不計(jì)，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．現(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)，求：（1）金屬棒所受安培力大小的取值范圍；（2）滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍?！敬鸢浮浚?）N≤F≤8N；（2）0≤R≤30Ω【解析】【詳解】（1）當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向上運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí)，金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向下，對(duì)金屬棒受力分析，如圖甲所示，此時(shí)金屬棒所受安培力最大，設(shè)為F1，則有垂直斜面方向 FN＝F1sinθ＋mgcosθ沿斜面方向F1cosθ＝mgsinθ＋Ffmax又Ffmax＝μFN以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F1＝8N當(dāng)金屬棒剛好達(dá)到向下運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí)，金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向上，其受力分析如圖乙所示，此時(shí)金屬棒所受安培力最小，設(shè)為F2，則有FN′＝F2sinθ＋mgcosθF2cosθ＋Ffmax′＝mgsinθFfmax′＝μFN′以上三式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得F2＝N所以金屬棒受到的安培力的取值范圍為N≤F≤8N。（2）因磁場(chǎng)與金屬棒垂直，所以金屬棒受到的安培力為F＝BIL因此有I＝由安培力的取值范圍可知電流的取值范圍為A≤I≤4A設(shè)電流為I1＝A時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為R1，由閉合電路歐姆定律，有E－I1r＝I1（R0＋R1）代入數(shù)據(jù)可得R1＝30Ω設(shè)電流為I2＝4A時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為R2，由閉合電路歐姆定律，有 E－I2r＝I2（R0＋R2）代入數(shù)據(jù)可得R2＝0所以滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍為0≤R≤30Ω。15.如圖所示，在矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在BC右側(cè)Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，L1、L2、L3是磁場(chǎng)的邊界（BC與L1重合），寬度相同，方向如圖所示，區(qū)域Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1。一電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子（重力不計(jì)）從AD邊中點(diǎn)以初速度v0沿水平向右方向進(jìn)入電場(chǎng)，粒子恰好從B點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)區(qū)域Ⅰ后又恰好從與B點(diǎn)同一水平高度處進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ.已知AB長(zhǎng)度是BC長(zhǎng)度的倍。（1）求帶電粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大??；（2）求區(qū)域Ⅰ磁場(chǎng)的寬度L；（3）要使帶電粒子在整個(gè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，求區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的最小值?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）1.5B1【解析】【詳解】（1）設(shè)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度大小為v，與水平方向成θ角，粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，由類平拋運(yùn)動(dòng)的速度方向與位移方向的關(guān)系有則θ＝30°根據(jù)速度關(guān)系有 （2）設(shè)帶電粒子在區(qū)域Ⅰ中的軌道半徑為r1，由牛頓第二定律得軌跡如圖甲所示由幾何關(guān)系得L＝r1解得（3）當(dāng)帶電粒子不從區(qū)域Ⅱ右邊界離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)．設(shè)區(qū)域Ⅱ中最小磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2m，此時(shí)粒子恰好不從區(qū)域Ⅱ右邊界離開(kāi)磁場(chǎng)，對(duì)應(yīng)的軌跡半徑為r2，軌跡如圖乙所示：同理得 根據(jù)幾何關(guān)系有L＝r2（1＋sinθ）解得B2m＝1.5B1.16.如圖，MN、PQ為足夠長(zhǎng)平行光滑水平金屬導(dǎo)軌，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，GH、JK為足夠長(zhǎng)傾斜粗糙平行金屬導(dǎo)軌，處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，底端接的電容器。NQ端與GJ端高度差m，水平距離m?，F(xiàn)將導(dǎo)體棒cd靜置在水平分導(dǎo)軌固定小釘?shù)挠覀?cè)，導(dǎo)體棒ab以速度m/s從MP端滑入，一段時(shí)間后cd棒從NQ端拋出，恰能無(wú)碰撞從GJ端進(jìn)入斜導(dǎo)軌。已知導(dǎo)軌間距均為1m，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為2T，兩棒質(zhì)量均為0.01kg、接入電阻均為1Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，棒與斜導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)，g取。求：（1）cd棒從NQ端拋出時(shí)的速度大??；（2）cd棒拋出前瞬間ab棒所受安培力的功率P；（3）最終電容器存儲(chǔ)的電荷量Q?！敬鸢浮浚?）4m/s；（2）W；（3）【解析】【詳解】（1）cd棒從NQ端拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，豎直方向有水平方向有聯(lián)立解得m/s （2）設(shè)cd棒拋出時(shí)，ab棒速度大小為，由動(dòng)量守恒定律可得此時(shí)回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E、感應(yīng)電流為I、安培力為F聯(lián)立解得W（3）cd棒運(yùn)動(dòng)到GJ端時(shí)速度為v，斜面與水平夾角為又聯(lián)立解得m/scd棒沿傾斜軌道下滑時(shí)，由于，重力下滑分力與滑動(dòng)摩擦力等大反向，所以棒所受合力為安培力，設(shè)穩(wěn)定時(shí)速度為，電容器帶電量為q，則又根據(jù)聯(lián)立解得