1、2018-2019 学 年 湖 北 省 华 中 师 范 大 学 第 一 附 属 中 学 高 二上 学 期 期 末 考 试 物 理 试 题物 理注 意 事 项 :1 答 题 前 , 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 , 并 将 准 考 证 号 条 形 码粘 贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。2 选 择 题 的 作 答 : 每 小 题 选 出 答 案 后 , 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目 的 答 案 标 号 涂 黑 ,写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无
2、效 。3 非 选 择 题 的 作 答 : 用 签 字 笔 直 接 答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域 内 。 写 在 试 题 卷 、 草 稿纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。4 考 试 结 束 后 , 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。第 I 卷(选择题)一、单选题1下列说法中正确的是( )A奥斯特首先引入电场线和磁感线,极大地促进了他对电磁现象的研究B法拉第发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕C楞次认为,在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流,从而使每个物质微粒都成为微小的磁体D安培发现了磁场对电流的作
3、用规律,洛仑兹发现了磁场对运动电荷的作用规律2如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 和 ,且 ;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且 a、b、c 与两导线共面;b 点在两导线之间,b、d 的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是( )Aa 点 Bb 点 Cc 点 Dd 点3如图所示的电路中, A、 B 是两个相同的灯泡, L 是一个带铁芯的线圈,电阻可忽略不计。调节 R,电路稳定时两灯泡都正常发光,则在开关合上或断开时( )A合上 S 时, B 灯立即亮起来,并保持亮度不变B断开 S 时, A 灯会突然闪亮一下后再熄灭C断开 S 时, A、 B 两灯都不会
4、立即熄灭,且通过 A 灯泡的电流方向与原电流方向相反D断开 S 时, A、 B 两灯都不会立即熄灭,但一定是同时熄灭4如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有两根金属棒,其中金属棒 PQ 固定不动,金属棒MN 可自由移动,下列说法正确的是( )A当 MN 在外力的作用下向左匀速运动时, PQ 受到的磁场力水平向左B当 MN 在外力的作用下向左减速运动时, PQ 受到的磁场力水平向左C当 MN 在外力的作用下向左匀速运动时, N 端电势高于 M 端, Q 端电势高于 P 端D当 MN 在外力的作用下向左加速运动时, N 端电势高于 M 端, Q 端电势高于 P 端5自行车速度计的工作原理主要依靠的就
5、是安装在前轮上的一块磁铁,当磁铁运动到霍尔传感器附近时,就产生了霍尔电压,霍尔电压通过导线传入一个小型放大器中,放大器就能检测到霍尔电压,这样便可测出在某段时间内的脉冲数。当自行车以某个速度匀速直线行驶时,检测到单位时间内的脉冲数为 N,已知磁铁和霍尔传感器到前轮轮轴的距离均为 R1,前轮的半径为 R2,脉冲的宽度为 ,峰值为 Um,下列说法正确的是( )A车速越快,脉冲的峰值 Um越大B车速越快,脉冲的宽度 越大C车速为D车速为此卷只装订不密封班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 6回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示。它的核心部分是两个 D 形金属盒,两盒相距很近, a、 b 接在
6、电压为 U、 周期为 T 的交流电源上。两盒间的窄缝中形成匀强电场,两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面。带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。设 D 形盒的半径为 R,现将垂直于 D 形盒的磁场感应强度调节为 ,刚好可以对氚核进行加速,氚核所能获得的最大能量为 ,以后保持交流电源的周期 T 不变。已知氚核和 粒子的质量之比为 3:4 ,电荷量之比为 1:2。下列说法正确的是( )A若只增大交变电压 U,则氚核在回旋加速器中运行的时间不会发生变化B若用该装置加速 粒子,应将磁场的磁感应强度大小调整为C将磁感应强度调整后对 粒子进行加
7、速, 粒子在加速器中获得的最大能量为D将磁感应强度调整后对 粒子进行加速, 粒子在加速器中加速的次数大于氚核的次数二、多选题7如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为 10:1,原线圈接入图乙所示的不完整的正弦交流电,电压表和电流表均为理想电表, ,R 2=R3=10,则下列说法正确的是( )A开关 S 闭合时,电流表示数为B开关 S 断开时,电压表示数为C开关 S 从从断开到闭合时,电压表示数增大D开关 S 从从断开到闭合时,电流表示数增大8一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为 B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为 L,边长为 L 的正方形导线框 的 边
8、紧靠磁场边缘置于桌面上,建立水平向右的 轴,且坐标原点在磁场的左边界上, 时刻使线框从静止开始沿 轴正方向匀加速通过磁场区域,规定逆时针方向为电流的正方向,已知导线框在 t1、 t2、 t3时刻所对应的位移分别是 L、2 L、3 L,下列关于感应电流 或导线框的电功率 随时间 或位移 的变化规律正确的是( )A BC D9如图所示,在矩形区域 内有匀强电场和匀强磁场,电场方向平行于 ad 边且由 a 指向d,磁场方向垂直于 平面, ab 边长为 , ad 边长为 2L,一带电粒子从 ad 边的中点 O 平行于ab 方向以大小为 v0的速度射入场内,恰好做匀速直线运动;若撤去电场,其他条件不变,
9、粒子从c 点射出场区(粒子重力不计)。下列说法正确的是( )A磁场方向一定是垂直 平面向里B撤去电场后,该粒子在磁场中的运动时间为C若撤去磁场,其他条件不变,粒子一定从 bc 边射出场区D若撤去磁场,其他条件不变,粒子一定从 ab 边射出场区10如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个用相同材料、相同粗细的导线绕制的单匝闭合正方形线圈 1 和 2,其边长 ,均在距磁场上边界 高处由静止开始自由下落,最后落到地面。整个运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界,设线圈刚进入磁场时的加速度大小分别为 a1、 a2,落地时的速度大小分别为v1、 v2,在
10、全过程中产生的热量分别为 Q1、 Q2,通过线圈横截面的电荷量分别为 q1、 q2,不计空气阻力,则( )A B C D第 II 卷(非选择题)三、实验题11在图甲中,不通电时电流表指针停在正中央,当闭合 S 时,观察到电流表指针向左偏。现在按图乙连接方式将电流表与螺线管 B 连成一个闭合回路,将螺线管 A 与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合回路.(1)将 S 闭合后,将螺线管 A 插入螺线管 B 的过程中,电流表的指针将_(填“向左”“向右”或“不发生”)偏转;(2)螺线管 A 放在 B 中不动,电流表的指针将_(填“向左”“向右”或“不发生”)偏转;(3)螺线管 A 放在 B 中不动
11、,滑动变阻器的滑片向右滑动,电流表的指针将_(填“向左”“向右”或“不发生”)偏转;(4)螺线管 A 放在 B 中不动,突然切断开关 S 时,电流表的指针将_(填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。12如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的实验装置图,三块相同的蹄形磁铁并列放置,可以认为磁极间的磁场是均匀的。实验时,先保持导体棒通电部分的长度不变,改变电流的大小;然后保持电流的大小不变,改变导体棒通电部分的长度。每次实验导体棒在场内同一位置平衡时,悬线与竖直方向的夹角记为 。(1)下列说法正确的是:_。A该实验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力的影响B该实验探究了磁感应强度大小以及通
12、电导体棒长度对安培力的影响C如果想增大 ,可以把磁铁的 N 极和 S 极对调D如果想减小 ,可以把接入电路的导体棒从、两端换成、两端(2)若把电流为 且接通、时,导体棒受到的安培力记为 ;则当电流减半且接通、时,导体棒的安培力为:_。四、解答题13如图所示,匀强磁场的磁感应强度 B0.5 T,边长 L0.1 m 的正方形线圈共 N100匝,线圈总电阻 r1,线圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO匀速转动,转速为 r/s,外电路中的电阻 R4 ,图示位置线圈平面与磁感线平行,求:(1)线圈转动一周产生的总热量 Q;(2)从图示位罝开始线圈转过 周的时间内通过 R 的电荷量 q。14如图所示,水平导轨间
13、距为 ,导轨电阻忽略不计,导体棒 ab 的质量 ,电阻 ,与导轨接触良好,电源电动势 ,内阻 ,电阻 ,外加匀强磁场的磁感应强度 ,方向垂直于 ab,与导轨平面成 角, ab 与导轨间动摩擦因数为 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),定滑轮摩擦不计,线对 ab 的拉力为水平方向, g 取 , ab 处于静止状态。求:(1) ab 受到的安培力大小和方向;(2)重物的重力 G 的取值范围。15坐标原点 O 处有一点状的放射源,它向 xOy 平面内的 x 轴上方各个方向发射带正电的同种粒子,速度大小都是 v0,在 的区域内分布有指向 y 轴正方向的匀强电场,场强大小为,其中 q 与 m 分别为该种粒
14、子的电量和质量;在 的区域内分布有垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场。 ab 为一块很大的平面感光板,放置于 处,如图所示,观察发现此时恰无粒子打到 板上,不考虑粒子的重力。(1)求粒子刚进入磁场时的速度大小;(2)求磁感应强度 B 的大小;(3)若将 ab 板向下平移距离 时,刚好能使所有的粒子均能打到板上,求向下平移的距离。16如图所示,粗细均匀的矩形单匝线圈 abcd 固定在滑块上,总质量 M1 kg,滑块与地面间的动摩擦因数 0.5,线圈 ab 边长度 L12 m,线圈 ad 边长度 L21 m,线圈的总电阻 R2 。滑块的右侧有一垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间的变化关系如
15、下图所示。t0 时刻滑块处于磁场左边界的左侧某个位置,从该时刻起滑块在外力 F 的作用下以速度 v3 m/s 水平向右做匀速直线运动。已知 ab 边到磁场下边界的距离 x0.5 m, t13 s 时线圈 ab 边恰好完全进入磁场,取 g10 m/s 2,求:(1)线圈进入磁场的过程中 a、 b 两点间的电势差 Uab;(2)04 s 内整个线圈所产生的焦耳热 Q;(3)04 s 内外力 F 所做的功 WF。2018-2019 学 年 湖 北 省 华 中 师 范 大 学 第 一 附 属 中 学 高 二上 学 期 期 末 考 试 物 理 试 题物 理 答 案1D【解析】A、法拉第首先引入电场线和磁
16、感线,极大地促进了他对电磁现象的研究;故 A 错误.B、奥斯特发现电流的磁效应,这和他坚信电和磁之间一定存在着联系的哲学思想是分不开的;故 B 错误.C、安培认为,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流,从而使每个物质微粒都成为微小的磁体;故 C 错误.D、洛仑兹发现了磁场对运动电荷的作用规律,安培发现了磁场对电流的作用规律;故 D 正确.故选 D.【点睛】本题考查物理学史,是常识性问题,对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆,这也是考试内容之一.2C【解析】两电流在该点的合磁感应强度为 0,说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系,根据右手螺旋定则在两电流的同侧磁感应强
17、度方向相反,则为 或 ,又 ,所以该点距 远距 近,所以是 点,故选项 C 正确,选项 ABD 错误。【名师点睛】由安培定则可判出两导线在各点磁感线的方向,再由矢量的合成方法可得出磁感应强度为零的点的位置;本题考查了安培定则及矢量的合成方法,特别应注意磁场的空间性,注意培养空间想象能力。3D【解析】A、在开关合上时,通过线圈的电流在增大,导致线圈出现自感电动势,从而阻碍灯泡 A 的电流增大,则 B 先亮, A 后慢慢变亮,稳定时 L 的电阻忽略不计,则两电阻相同的灯的亮度相同,故 B 的亮度有变小的过程;故 A 错误.C、断开开关 S 的瞬间,由电感的特性可知: L 和两灯泡组成的回路中的电流
18、会维持不变,通过 A 灯的电流的方向不变,而 B 灯的电流方向与原电流方向相反;故 C 错误.B、D、断开开关 S 的瞬间,因灯泡相同 L 的电阻忽略不计,则电流相等,所以两灯会慢慢熄灭,但不会闪亮一下;故 B 错误,D 正确.故选 D.【点睛】本题考查了电感线圈对电流的阻碍作用,特别是开关闭合、断开瞬间的判断,开关合上和断开时,两灯同时熄灭,但不同时点亮,在合上时,通过线圈的电流在增大,导致线圈出现自感电动势.4B【解析】A、C、因 MN 是匀速运动,动生出的 I1是恒定的,产生的穿过铁芯的磁场是恒定的,则 L2线圈不会产生感应电流 I2,则 PQ 不通电而不会受安培力, Q 端和 P 端无
19、电势差;故 A,C 均错误.B、 MN 向左减速时,产生的 I1由右手定则知为 M N,大小 逐渐减小,在铁芯产生的磁场由安培定则知向上,则穿过 L2的磁场向上减小,由楞次定律知 I2由 Q P,由左手定则知安培力水平向左;故 B 正确.D、 MN 向左加速时,产生的 I1由右手定则知为 M N(电源内部流向,则 ),大小 逐渐增大,在铁芯产生的磁场由安培定则知向上,则穿过 L2的磁场向上增大,由楞次定律知 I2由 P Q(电源外部的电流流向,则 );故 D 错误.故选 B.【点睛】本题是二次感应问题,核心是第一次的感应电流是变化的;同时综合考查了右手定则、左手定则、楞次定律、安培定则的综合应
20、用.5C【解析】A、B、根据 得, Um=Bdv,由电流的微观定义式: I=nesv, n 是单位体积内的电子数,e 是单个导电粒子所带的电量, s 是导体的横截面积, v 是导电粒子运动的速度.整理得: .联立解得: ,可知用霍尔元件可以测量磁场的磁感应强度,保持电流不变,霍尔电压 Um与车速大小无关;故 A,B 均错误.C、D、由题意如果在单位时间 内得的脉冲数为 N 时,则自行车的转速为 ,则车速为 ;故 C 正确,D 错误.故选 C.【点睛】所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体时,产生横向电势差的物理现象霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料,解答此题所需的知识都是考生应该掌握的对
21、于开放性物理试题,要有较强的阅读能力和获取信息能力6C【解析】A、粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有 ,粒子的最大速度: ,所以粒子加速后的最大动能: ,根据动能定理:Ekm=nqU,若其他量不变,只提高加速电压 U,则质子在电场中加速的次数减小;质子在加速器中运动的总时间将缩短;故 A 错误.B、粒子在磁场中运动的周期 ,每加速一次和半个圆周电场变换一次反向,则电场变换的周期为 ,若该装置加速 粒子则 ,由于 ,应将磁场的磁感应强度大小调整为 ;故 B 错误.C、粒子离开的最大动能为, 粒子的最大动能为 ;故 C 正确.D、氚核在磁场中加速的次数:, 粒子在加速
22、器中加速的次数 ,可知将磁感应强度调整后对 粒子进行加速, 粒子在加速器中加速的次数小于氚核的次数;故 D 错误.故选 C.【点睛】解决本题的关键知道回旋加速器电场和磁场的作用,知道最大动能与什么因素有关,以及知道粒子在磁场中运动的周期与电场的变化的周期相等.7BD【解析】B、根据电流的热效应,有 ,解得 ,根据变压比可得副线圈两端的电压为 ;故 B 正确.A、开关闭合时,副线圈两端的电压依然为 ,则副线圈中的电流 ,根据电流与匝数成反比知原线圈中的电流即电流表的示数为 ;故A 错误.C、闭合电键 S,因为原线圈电压和匝数比都不变,所以副线圈两端的电压不变,电压表示数不变,故 C 错误;D、闭
23、合电键 S 后,总电阻减小,输出功率增大,输入功率增大,电流增大,故 D 正确;故选 BD.【点睛】本题关键是明确交流电有效值的计算方法,同时要结合变压器的变压比公式分析,知道变压器不改变功率.8BD【解析】过程为 bc 边切割向里的磁场,电流顺时针,过程 ad 边和 bc 边同向切割反向的磁场,而双电源相加,电流加倍为逆时针,过程为 ad 边切割向外的磁场,电流为逆时针.A、B、线框匀加速直线运动,则切割磁场的速度 ,电动势 ,电流 ;可知电流随时间均匀变化,电流的方向在三个过程为正,负,正;过程为双电源,电流加倍,过程为单电源,电流为 I0增大;比较排除后可知 A 错误,B 正确.C、匀加
24、速直线运动的速度位移关系可知 ,则 ,则电流关于位移 x 不是线性函数;C 错误.D、线框产生的电功率 ,故功率关于位移 x 均匀变化,则 图象为倾斜直线;D 正确.故选 BD.【点睛】电磁感应与图象的结合问题,近几年高考中出现的较为频繁,在解题时涉及的内容较多,同时过程也较为复杂;故在解题时要灵活,可以选择合适的解法,如排除法等进行解答9AC【解析】A、设粒子带正电荷,则受到的电场力的方向向下,洛伦兹力的方向向上,由左手定则可得,磁场的方向垂直于纸面向里.同理若粒子带负电,则受到的电场力的方向上,洛伦兹力的方向向下,由左手定则可得,磁场的方向垂直于纸面向里;故 A 正确.B、撤去电场后,该粒
25、子在磁场中做圆周运动,其运动的轨迹如图:则: ,则 ;由洛伦兹力提供向心力得: ,则 ,粒子运动的周期 T,则 ,粒子的偏转角 , ,所以 ;该粒子在磁场中的运动时间为: ;故B 错误.C、D、电场和磁场均存在时,粒子做匀速直线运动 qE=qv0B,联立 ,可得 ,撤去磁场中,带电粒子在电场中做类平抛运动,假设带电粒子从 ab 边射出场区,由运动学规律有: , ,根据牛顿第二定律可得 Eq=ma,联立解得 ,带电粒子沿 ab 方向运动距离 x=v0t=2L, x 大于 ab 边长,故假设不成立,带电粒子从 bc 边射出场区.故 C 正确,D 错误.故选 AC.【点睛】本题主要考查了带电粒子在组
26、合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况,再通过受力情况分析粒子的运动情况,熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式10AC【解析】A、线圈从同一高度下落,到达磁场边界时具有相同的速度 v,切割磁感线产生感应电流,受到磁场的安培力大小为: ,由电阻定律有: ,( 为材料的电阻率, L 为线圈的边长, S 为导线的横截面积),线圈的质量为 m= 0S4L,( 0为材料的密度). 当线圈的下边刚进入磁场时其加速度为 ,联立得加速度为: ,可知两线圈进入磁场时的加速度相同;故 A 正确.B、线圈 1 和 2 进入磁场的过程先同步运动,由于当线圈 2 刚好全部进入磁场中时,线圈 1 由于边长较
27、长还没有全部进入磁场,线圈 2 完全进入磁场后做加速度为 g 的匀加速运动,而线圈 1 仍先做加速度小于 g 的变加速运动,完全进入磁场后再做加速度为 g 的匀加速运动,两线圈匀加速运动的位移相同,所以落地速度关系为 v1 v2;故 B 错误.C、由能量守恒可得:,( H 是磁场区域的高度),因为 m1 m2, v1 v2,所以可得 Q1 Q2;故 C 正确.D、根据电量的定义式 , , ,联立可得 ,则 ;故 D 错误.故选 AC.【点睛】本题要注意分析物体的运动状态及能量变化关系,关键点在于分析线圈进入磁场的过程,由牛顿第二定律得到加速度关系,分析物体的运动情况关系11(1)向左 (2)不
28、发生 (3)向右 (4)向右 【解析】(1)甲电路测出电流表是正进负出向左偏.将 S 闭合后,将螺线管 A 插入螺线管 B 的过程中,穿过 B 的磁场向下,磁通量变大,由楞次定律可知,感应电流从电流表正接线柱流入,则电流表的指针将左偏转;(2)螺线管 A 放在 B 中不动,穿过 B 的磁通量不变,不产生感应电流,电流表的指针将不发生偏转;(3)螺线管 A 放在 B 中不动,穿过 B 的磁场向下,将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时,A线圈的电流减小,穿过 B 的磁通量变小,由楞次定律可知感应电流从电流表负接线柱流入,则电流表的指针将右偏转;(4)螺线管 A 放在 B 中不动,穿过 B 的磁场向下,
29、突然切断开关 S 时,穿过 B 的磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流从电流表负接线柱流入,则电流表的指针将向右偏转【点睛】熟练掌握并灵活应用安培定则及楞次定律即可正确解题.12(1)D (2)1.5 F【解析】(1)A、B、根据通电导线在垂直的磁场中所受安培力 ,本实验采用控制变量法,保持磁感应强度 B 不变,改变电流 I 的大小或导体棒的有效长度 L 探究安培力的大小;故 A,B 错误.C、如果磁极对调即为磁场反向,根据左手定则知安培力反向,但大小不变,故不改变平衡后的偏角;故 C 错误.D、接入电路的导体棒从、两端换成、两端,即接入电路的有效长度 L 变小,由知安培力变小,对导体棒受力分
30、析可知绳的拉力,重力,安培力三力平衡,有 ,则 减小;故 D 正确.故选 D.(2)根据安培力 ,电流减半,电源接通、时有效长度变为原来的 3 倍,则.【点睛】本题考查学生对安培力公式的掌握,只需明确根据安培力的公式: F=BIL,知道 L 为有效长度即可顺利求解.13(1)J (2)【解析】(1)线圈转动的角速度 ,感应电动势的最大值感应电流的有效值 线圈转动一周内产生的总热量 (2)转过的圆心角该时间内磁通量的变化量【点睛】本题关键是要区分交流电的有效值、瞬时值、平均值和最大值的区别,知道电流表和电压表读数是有效值,计算热量用有效值,计算电量用平均值14(1)2 N,方向与水平方向成 30
31、角斜向左上方 (2)1.8N G4.2N 【解析】(1)由闭合电路的欧姆定律:故导体棒受安培力 由左手定则得受到的安培力方向与水平方向成 角斜向左上方.(2)若当重物的重力为 时,导体棒即将向右运动,则导体棒受到的摩檫力 水平向左,由受力平衡可得: 解得:若当重物的重力为 时,导体棒即将向左运动,则导体棒受到的摩檫力 水平向右,由受力平衡可得解得:所以重物的重力 G 的取值范围是:【点睛】解决本题的关键掌握闭合电路欧姆定律,安培力的大小公式,以及会利用共点力平衡去求未知力.15(1)2v 0 (2) (3)【解析】(1)无论沿哪个方向发射粒子,从开始发射到这些粒子刚进入磁场时,洛仑兹力不做功,
32、 电场力做功是一样的,设刚进入磁场时的速度大小为 v,则由动能定理可得化简可得:(2)由题意可知,沿着正 x 轴水平向右发射的粒子,先在电场中做类平抛运动,进入磁场后做匀速圆周运动,且刚好与移动 ab 板相切, 设进入磁场时的速度方向与正 x 轴方向的夹角为 ,做圆周运动的 轨道半径为 R,则 由几何关系可知可得: 又得: 则(3)根据对称性,沿着负 x 轴水平向左发射的粒子,先在电场中做类平抛运动,进入磁场后做匀速圆周运动,且刚好与移动 之后的 ab 板相切,则解得:【点睛】本题考查了带电粒子在电场和磁场中的运动,关键确定粒子运动的临界情况,通过几何关系解决,对学生数学几何能力要求较高.16
33、(1)-0.5V (2)2.75J (3)67.5J【解析】(1)由图可知,设线圈进入磁场的过程中只有 bc 边上的部分切割磁感线则,感应电动势ab 边的电阻(2)设线圈从开始进入磁场到刚好完全进入磁场的时间为 ,焦耳热为则:3s-4s 时间内, ab 与 bc 的上部分同时切割磁感线,所以无动生感应电动势所以感生电动势 这阶段的焦耳热 所以 0-4s 时间内整个线圈所产生的焦耳热 (3)线圈进入磁场前线圈进入的摩擦力 该阶段摩擦力做的功(i)线圈从开始进入磁场到刚好完全进入磁场,设线圈从开始进入磁场到刚好完全进入磁场摩擦力为 ,摩擦力做的功为 ,则 ,即该阶段随位移均匀增大,则该阶段的平均摩擦力所以该阶段摩擦力做的功 设线圈从开始进入磁场到刚好完全进入磁场安培力做的功为 ,则 (ii)线圈在 3s-4s 时间内,设 3s-4s 时间内场摩擦力为 ,摩擦力做的功为 ,则,该阶段磁感应强度随时间均匀变大,而线圈在做匀速直线运动,易知该阶段随位移均匀增大,则该阶段的平均摩擦力所以对 0-4s 用动能定理分析可得:所以【点睛】法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律的应用,同时注意结合力和运动的关系,明确安培力对物体运动的影响