山东省青岛某中学2023-2024学年高二年级下册期中物理试卷（解析版）

青岛一中2023-2024学年度第二学期第一次模块考试

高二物理

本卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分

满分100分，考试时间90分钟

注意事项：（请考生答题前先看清试卷和答题卡上的注意事项或说明。）

试题答案全部答到答题卡上，在草稿纸、试题卷上答题无效，考试结束时只交答题卡。

第I卷（共40分）

一、选择题（1—8题为单选题，每小题3分，每小题只有一个选项符合题目要求；9—12题

为多选题，全对得4分，对但不全得2分，选错或不答得0分。）

1.我国“28nm”和“14nm”芯片的发展攻克了许多技术难题，其中“28nm”“14nm”表示芯片内单个晶

体管的栅极宽度，如图甲所示为芯片内单个晶体管的示意图，下列说法正确的是（）

A.在形状相同的芯片内，“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量更少

B.一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后，紫光的宽度变为28nm

C.用相同材料制成的如图乙所示的方形导体，保持d不变，£减小，导体的电阻不变

D.波长为14nm的电磁波，可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输

【答案】AC

【解析】

【详解】A.由题意可知，由于“28nm”“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，所以在形状相同的

芯片内，“28nm”工艺要比“14nm”工艺集成的晶体管数量少，故A正确；

B.一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后，由于发生衍射现象，故紫光的宽度大于28nm,

故B错误；

C.根据电阻定律可知

PLLp

R=p一=p—=一

SdLd

故保持d不变，£减小，导体的电阻不变，故C正确；

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D.根据电视、广播等信号传播，可知波长为14nm的电磁波，波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线

传播，所以不可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输，故D错误。

故选AC。

2.如图所示，质量均为机的A、B两个弹性小球，用长为2/的不可伸长轻绳连接.现将两球置于间距为/

的足够高处，当A球自由下落的同时，B球以速度/指向A球水平抛出.不计空气阻力，则从开始释放到

绳子绷紧过程中().

A.A球下落高度为时，一定与B球发生碰撞

2

B.碰撞后瞬间A的速度大小为%

C.轻绳拉直过程中，A的水平速度增加

D,轻绳拉直过程中，B球受到绳子拉力的冲量为外

2

【答案】D

【解析】

【详解】A.设A球下落高度为右时，与B球发生碰撞，则

/=%/,h=^

解得

故A错误；

B.由水平方向动量守恒得

由机械能守恒得

—+Vg)+—

2\uj2Ay2\Ay‘2、

式中

V(=VAy，VBy=VBy

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联立得

V'AX=%'V葭=0

所以碰撞后瞬间A的水平速度大小为%,故B错误；

C.在绳子拉直的瞬间，由于绳子是不可伸长的，所以当二者沿水平方向速度相等后，绳子上的拉力瞬间消

失。所以，所以最终它们沿水平方向的速度相等，竖直方向的分速度不变；所以小球AB沿水平方向的分速

度

VA=VB=1V0

所以轻绳拉直过程中，A的水平速度减小，故C错误；

D.B球受到绳子拉力的冲量为

1

I7=mv^〃=-mvo

故D正确。

故选D。

3.幽门螺杆菌很容易诱发胃肠疾病，临床上常用的检测方法之一是做碳14(2C)呼气试验。被检者口服

含［C的胶囊后休息等待一段时间，再用吹气管向二氧化碳吸收剂中吹气，通过分析呼气中标记的CO?的

含量即可判断胃中幽门螺杆菌的存在情况。2c的半衰期是5730年，而且大部分是月衰变，其衰变方程为

fX+：e。则下列说法正确的是()

A新核X比%4c少了一个中子

B.被检者发烧时会促使月衰变加快，导致检测不准

C.若有2个原子，则经过5730年后就一定会有1个『C发生衰变

D.衰变产生的尸粒子可能是来自于药物化学反应中得失的电子

【答案】A

【解析】

【详解】A.由电荷数和质量数守恒得，新核X比;4c多一个质子，质量数不变，即X比fC少了一个中子,

A正确；

B.6衰变快慢与原子核内部因素有关，与外部条件无关，B错误；

C.半衰期表示的是微观世界原子核的概率行为，并不能表示某个原子经过半衰期一定会发生衰变，C错误;

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D.£衰变的实质是原子核的一个中子变成质子的同时释放一个电子，这个过程是无法通过化学反应得到

的，D错误。

故选Ao

4.一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则（）

A,从状态c到状态a,压强先减小后增大

B.整个过程中，气体在状态b时压强最大

C.状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态多

D.在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的图像中，状态c时

的图像的峰值比状态a时的图像峰值大

【答案】A

【解析】

【详解】AB.由

pV=nRT

可得

V=^T

P

nR

题图中曲线上各点与原点连线的斜率左为一。过原点做圆的两条切线，如图

P

可知从状态c到状态a,斜率先先增大再减小，则压强先减小再增大。气体在状态6时，与原点连线的斜率

不是最小，此时气体压强也不是最大。故A正确，B错误；

C.由图同理可知，气体在状态6时压强大于状态d对应的压强，由压强的微观意义可知，由于状态6时和

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状态d时的温度相等，则状态d时，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比6状态少。故C错误；

D.状态c对应的温度高于状态°,因此在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比图像中，状

态c时的图像峰值比状态。时的图像峰值小。故D错误。

故选Ao

5.如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈

匝数为"、电阻为八横截面积为S,a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下

列说法正确的是（）

A.当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电

B.充电时，加时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加A5,则M两端电压为生竺

Nt

C.当线圈N在M中产生的磁感应强度3竖直向上且减小时，有电流从a端流出

D.当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压

【答案】A

【解析】

【详解】A.当线圈N接入恒定电流时，穿过线圈M的磁通量不变，不产生感应电动势，不能为电动汽车

充电，故A正确；

B.充电时，。时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加则M线圈产生的感应电动势为型0,把

M看作电源，M两端电压为路端电压，小于庄"■,故B错误；

C.当线圈N在"中产生的磁感应强度2竖直向上且减小时，由楞次定律可知，感应电流磁感应强度向上,

由安培定则，感应电流方向从。向6,即有电流从6端流出，故C错误；

D.当线圈N接入周期性交变电流时，穿过线圈”的磁通量周期性变化，由法拉第电磁感应定律可知，线

圈河两端产生周期性变化的电压，故D错误。

故选Ao

6.如图所示，磁感应强度大小为3的匀强磁场中，匝数为"、边长为£的正方形线圈绕垂直于磁场的轴。

匀速转动，其角速度为①，线圈总电阻为人下列说法正确的是（）

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A.线圈转动过程中的最大电流为丝2

r

B.线圈转动一周产生的热量为竺乂丝2

r

C.当线圈与中性面的夹角为30。时，线圈产生的瞬时电动势为走

2

D.线圈从中性面开始，转动60。的过程中，通过导线横截面的电荷量为丝

2r2

【答案】B

【解析】

【详解】A.线圈转动过程中的最大电动势为

Em=nBl}a>

根据闭合电路的欧姆定律得线圈转动过程中的最大电流为

nBI)a)

4=r---

故A错误；

B.电流的有效值为

一行一石

线圈转一圈的时间为

2»

t=——

CD

线圈转动一周产生的热量为

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—小疔

r

故B正确；

C.当线圈与中性面的夹角为30°时，线圈产生的瞬时电动势为

12

e=Egsincot=—nBLco

m2

故C错误；

D.线圈从中性面开始，转动60°的过程中，线圈磁通量的变化为

DF=-5L2-BI}=--BI}

22

通过导线横截面的电荷量为

-|AO|nBl}

q=It=n-----L=------

r2r

故D错误。

故选B。

7.一条长为£的绝缘细线上端固定在。点，下端系一个质量为小带电量为+9的小球，将它置于水平向右

的匀强电场中，小球静止时细线与竖直线的夹角成。=37°。已知重力加速度为g,下列正确的是（）

A.如果改变电场强度大小和方向，使小球仍在原位置平衡，电场强度最小为等

5q

B.在/点给小球一个垂直于细线方向，大小至少为:麻的速度，才能使小球能在竖直平面内做完整的

圆周运动

C.在/点给小球一个垂直于细线方向初速度，使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球在运动至圆

周轨迹上的最高点时机械能最大

D.突然撤去电场的瞬间，绳子拉力变为切这

5

【答案】B

【解析】

【详解】A.如图所示

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qE

当电场力qE与拉力7垂直时，电场力最小，场强最小，由平衡条件可得

sin37°=必皿

mg

解得小球仍在原位置平衡时，电场强度最小值为

E_3mg

min

5cq

故A错误；

B.若/为等效最低点，则与《关于圆心对称点3为等效最高点，要使小球在竖直平面内做完整的圆周运

动，只要能过3点即可，可得等效重力为

F厂mg_5掰g

cos3704

在B点满足

F=m-

L

从N到8由动能定理可得

-F-2L=-^mVg~^mv\

联立解得在/点的最小速度为

故B正确；

C.根据题意，由能量守恒定律知，小球的机械能和电势能之和保持不变，则当电势能最小时，小球的机械

能最大，根据沿电场线方向电势逐渐降低和

Ev=(pq

可知，小球在圆周上最右端时电势能最小，机械能最大，故C错误；

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D.突然撤去电场的瞬间，小球开始做圆周运动，由于初速度为零，沿绳方向满足

r。4

T-mgcos37=1摩

突然撤去电场的瞬间，绳子拉力变为与故D错误。

故选Bo

8.如图所示，边长为L的等边三角形N8C内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为线的匀强磁场，D是

边的中点，一质量为加、电荷量为-q(q>0)的带电的粒子从。点以速度v平行于边方向射入磁场,

不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是()

A.粒子可能从B点射出

B.若粒子垂直于8c边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为立1

2

Tim

C.若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为丁丁

3咨

D.若粒子从边射出，则粒子的速度越大，其在磁场中运动的时间越短

【答案】C

【解析】

【详解】A.带负电的粒子从。点以速度v平行于8c边方向射入磁场，由左手定则可知，粒子向下偏转,

由于2C边的限制，粒子不能到达B点，故A错误；

B.粒子垂直于8C边射出，如图甲所示

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A

则粒子做匀速圆周运动的半径等于。点到BC边的距离，即

R.=-Zsin60°=—Z

124

故B错误；

C.粒子从C点射出，如图乙所示

A

\*—

1/

1/

1J

\/'

1」

乙

根据几何关系可得

尺=多也60。]+[—gcos60°]

解得

R=—L

222

则粒子轨迹对应的圆心角的正弦值为

Z--Leos60°r

sinZO=-----------------=——

R22

则

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NO=60°

粒子在磁场中运动的时间为

60°T1271mTim

1=—x------二------------

360°-----6qB。3qB。

故C正确；

2

D.由3羽及）二加匕，可知

r

mv

r二--------

qB°

若粒子从边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示

丙

粒子从N2边射出时的圆心角相同，其在磁场中运动的时间相同，故D错误。

故选C。

9.生活丰富多彩，处处有物理。下列物理现象的相关说法，正确的是（）

A.肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的

B.弹簧振子做无阻尼振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变

C.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，说明光具有波动性

D.两列波发生干涉时，振动加强点的位移一定大于振动减弱点的位移

【答案】BC

【解析】

【详解】A.肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，故A错误；

B.弹簧振子做无阻尼振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可以知道，振动系统的势能

与动能之和保持不变，故B正确；

C.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，说明光具有波动性，故C正确；

D.两列波发生干涉时，振动加强点的振幅一定大于振动减弱点的振幅，但是振动加强点的位移不一定大于

振动减弱点的位移，故D错误。

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故选BC=

10.如图所示，正六棱柱上下底面的中心为。和O',/、。两点分别固定等量异号的点电荷，下列说法正

确的是()

A.F'点与。'点的电场强度大小相等

B.8'点与£'点的电场强度方向相同

C.4点与尸'点的电势差小于O'点与点的电势差

D.将试探电荷+4由F点沿直线移动到。点，其电势能先增大后减小

【答案】ACD

【解析】

【详解】D.将六棱柱的上表面拿出

由几何条件可知正电荷在。厂中点K的场强方向垂直。咒则K点的合场强与。尸的夹角为锐角，在厂点的

场强和。9的夹角为钝角，因此将正电荷从尸移到。点过程中电场力先做负功后做正功，电势能先增大后

减小，D正确；

C.由等量异种电荷的电势分布可知

=0>0,(Pd=-(P<Q,(po=0,(PF'>o

因此

一%=。一。0<%一%=。

c正确；

AB.由等量异种电荷的对称性可知户'和C'电场强度大小相等，夕和E'电场强度方向不同，A正确B错

误；

故选ACD»

11.如图所示，一个折射率为行的扇形透明体，ZAO5=90°,OC为其角平分线，一足够宽的平行紫光束

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平行于。。从O/面和面射入透明体，紫光在真空中波长为X,已知真空中光速为c,不考虑AB面反

射光的影响，则下列判断正确的是（）

A.在弧上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比为1:3

B.在弧N3上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比为1:2

C.换成折射率大一些的扇形透明体，在弧上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比变小

D,将紫光换成红光，在弧N3上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比变小

【答案】BD

【解析】

【详解】A.由题意可得，光线的光路如下图所示

根据几何关系可知，光线以OA、OB射入的入射角为

a=45°

设其折射角为尸，有

smtz

-------=n

sin0

解得

C=45°

由几何关系可知，越是离AB两处越近的光线经折射后的入射角越大，当恰好发生全反射时，设其在弧AB

上的法线与OA夹角为，，则有

。=180°-尸-C-90°=15°

则弧AD的长度为

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AD=—7rR

12

根据对称性可知，弧AB上有光线射出的弧长为,乃R,则弧N8上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧

6

长之比为1:2,A错误,B正确；

C.换成折射率大一些的扇形透明体，全反射的临界角和折射角都变小，角度0变大，在弧N8上没有光线射

出的弧长与有光线射出的弧长之比大，C错误；

D.将紫光换成红光，折射率变小，在弧N3上没有光线射出的弧长与有光线射出的弧长之比变小，D正确。

故选BDo

12.如图（a）为简谐横波在/=0.2s时刻的波形图，尸是平衡位置在西=LOm处的质点，。是平衡位置在

%=4.0m处的质点，M是平衡位置在匕=8.0m处的质点、图（6）为质点。的振动图像，下列说法正确

的是（）

A.在/=0.2s时，质点P向了轴正方向运动

B.在f=0.25s时，质点P的加速度方向沿y轴正方向

C.质点"简谐运动的表达式为歹=10sin（10R）cm

D./=0,2s到t=0.35s质点P通过的路程为（20+10后卜111

【答案】BD

【解析】

【详解】A.由振动图像可知，0.2s时，0质点沿y轴正方向运动，在波动图像中，根据同侧法，波沿x轴

正方向传播，对质点P,根据同侧法可知，质点尸向7轴负方向运动，故A错误；

B.波长为8m,周期为0.2s,波速为

A.

v--=40m/s

T

简谐横波在，=0.2s时刻到t=0.25s经历的时间间隔为

A/=0.25s-0.2s=0.05s

传播的距离为

Ax=vAZ=2m

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将图（a）的波形沿x轴正方向平移2m的达到0.25s时刻的波形，可知，在f=0.25s时，质点尸的位移为负

值，则加速度为正值，即加速度方向沿y轴正方向，故B正确；

C.结合上述可知，从0时刻到0.2s时间内波传播的距离为

40x0.2m=8m=2

即0时刻的波形与0.2s时刻波形相同，即0时亥U，质点河处于平衡位置，根据同侧法可知，质点M向y轴

负方向运动，则质点M简谐运动的表达式为

y==10sin（10R+〃）cm

故C错误；

D.结合上述可知，在/=0.2s时刻，质点尸向y轴负方向运动，/=0.2s时刻，质点P简谐横波的波形图

对应的波动方程为

y=Asin^-x=lOsin^-x（cm）

当Xi=L0m时，解得

X=5V2cm

将t=0.2s时刻的波形图向右平移再=1.0m经历时间为

A=—=0.025s=—

1v8

根据简谐运动的对称性可知工内，质点尸运动的路程为

4

2%=100cm

t=0.2s到t=0.35s的时间间隔为

Af=0.35s-0.2s=0.15s=-7+-7

42

可知，t=0.2s到t=0.35s质点P通过的路程为

2A+2yx=（20+10金卜m

故D正确。

故选BDo

第n卷（共60分）

二、实验题（13题6分，14题8分，共14分。）

13.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。

第15页/共27页

（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是;

A.整块硅钢铁芯

B.整块不锈钢铁芯

C.绝缘的铜片叠成

D.绝缘的硅钢片叠成

（2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数；（填“多”或“少”）

（3）以下给出的器材中，本实验需要用到的是;（填字母）

（4）为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过；（填字母）

A.2VB.12VC.50V

（5）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”

两个接线柱之间的电压为3.0V,则原线的输入电压可能为；（填字母）

A.1.5VB.6.0VC.7.0V

（6）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为o（填字母代

号）

A.原、副线圈上通过的电流发热

B.铁芯在交变磁场作用下发热

C.变压器铁芯漏磁

D.原线圈输入电压发生变化

【答案】①.D②.少③.BD®.B⑤.CD

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【解析】

【详解】(1)[1]观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成。

故选D。

(2)[2]观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据

=n2I2

可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少；

(3)[3]实验中需要交流电源和交流电压表(万用表)，不需要干电池和直流电压表。

故选BD；

(4)[4]为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12V。

故选B。

(5)[5]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系

。2“2

若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数

比为2:1,副线圈的电压为3V,则原线圈的电压为

U1=2x3V=6V

考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V,可能为7V。

故选C。

(6)[6]

AB.原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而

导致电压比与匝数比有差别，选项AB不符合题意；

C.变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项C不符合题意；

D.原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项D符合题意。

故选D。

14.某班同学在实验室分组进行电学实验：

(1)第一小组同学为了测量一精密金属丝的电阻率：

用螺旋测微器测其直径为mm,游标卡尺测其长度是mm。

--------1C10cm1112

i-io

什5川|吊“阳仙八|川川

0——501020

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（2）第二小组同学要测量两节干电池组成的电池组的电动势和内阻，实验器材如下:

A.灵敏电流计G（0~5mA,内阻未知）；

B.电压表V（0〜3V,IOkQ）；

C.电阻箱4（0—999.9Q）；

D.滑动变阻器&（0-100Q,1.5A）；

E.待测干电池2节；

F.开关、导线若干。

甲乙丙

①由于灵敏电流计的量程太小，因此需扩大灵敏电流计的量程。测量灵敏电流计内阻的电路如图甲所示,

调节&和电阻箱使得电压表的示数为2.00V,灵敏电流计的示数为4.00mA,此时电阻箱接入电路的电阻为

381.0Q,则灵敏电流计的内阻为Q（结果保留一位小数）。

②为将灵敏电流计的量程扩大为0〜0.6A,该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱4的阻

值调为Q（结果保留一位小数）。

③把扩大量程后的电流表接入如图乙所示的实验电路，根据实验测得的数据作出U-/图像，如图丙所示（U

为电压表的示数,/为灵敏电流计的示数），则该干电池组的电动势E=V、内阻尸Q=

（结果均保留两位小数）

【答案】①.2.093##2.094##2.095##2.096##2.097②.100.15③.119.0®.1,0⑤.2.91

⑥.0.52

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器读直径为

mm

d=2mm+65*9.5=2.095mm（2.093-2.097）

50

⑵游标卡尺读长度是

I=lOOmirn--------x3=100.15mm

20

（2）①[3]根据欧姆定律有

第18页/共27页

解得灵敏电流计的内阻为

人=119.00

②[4]电流计改装成电流表需并电阻分流，根据并联电路的特点有

解得应将电阻箱4的阻值调为

凡=1.0。

③[5][6]根据闭合电路欧姆定律可得

/R、

E=U+IR+I1+」r

gIRJ

变形代入数据有

题图丙中图线的纵截距表示电源电动势，即

E=2.91V

图线的斜率为

.+4.RJ2.91-2.00）V

%g5.00x103A

解得

-0.52。

三、计算题（15题9分，16题11分，17题12分，18题14分，共46分，）

15.如图所示，两个导热良好的汽罐/和2通过一体积不计的细管相连，两光滑活塞4和2封闭有一定质

量的空气，初始时刻，两活塞距汽罐底的距离均为〃，不考虑活塞的厚度，且SB=2S=2S,活塞8的质量为

2m,3活塞到两个光滑卡子MN的距离为:力，外界大气压为po,等=；0。

（1）活塞/的质量多大？

（2）在两活塞上分别缓慢加上质量为加的沙子，稳定后两边活塞距汽罐底的距离分别为多高？

（3）如果在（2）中情景稳定时环境温度为27℃,然后再慢慢对两汽罐均匀加热，当温度多高时，两活塞

距汽罐底距离一样高？

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MN

【答案】（1）m；（2）0,-h；（3）450K

4

【解析】

【详解】（1）由题意可知

_mB

S~2S

mA=m

（2）/活塞的压强为

2mg1

『产。

3活塞产生的压强为

3mg3

---------二-Po

2s8

所以不可能平衡，要么/活塞到底，要么3活塞到顶。

设N活塞到底，8活塞未到顶，那么有：

初始：px=^P0'匕=3S/z

末态：p2=-^Po>-2xS

PK=P2V2

15,5,

x=——n>f

114

所以假设不成立，应该是3活塞到顶，且设4活塞到底为y

初始:Pi=~Po>匕=3S/z

35

末态：p2—~po,匕=+a"2s

夕尚=夕2匕n>=0

即

兄=0

H=-h

B4

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(3)高度只有一种可能，都为

35

初始：P；=jpQ，4=、/z-2S,7；=300K

355

末态：P'2=~PO>V；=-h-2S+~hS,T2=?

根据

pv

~=Cr

得

T2=450K

16.如图所示，在平面直角坐标系xOy的一、二象限内，分别存在以虚线。河为边界的匀强磁场和匀强电

场，虚线。M与x轴正方向夹角为45。。匀强磁场垂直于xQy平面向外，大小为片，匀强电场方向平行于

。河斜向上，大小未知。一质量为机，电荷量为q的带正电微粒从坐标原点。处以速度%沿x轴负方向进

入磁场，不计微粒的重力。求：

(1)带电微粒在磁场中从。点至。河所经过的时间；

(2)带电微粒从x轴上的P点进入第四象限时，速度与x轴正方向恰成45。角，求微粒在电场中的运动时

间；

(3)带电微粒从x轴上的P点进入第四象限，接着进入一磁感应强度大小为外的圆形匀强磁场区域，该

区域与x轴相切于P点，磁场方向垂直于xOy平面向外。若微粒以垂直y轴的方向射出圆形磁场区域，求

该圆形匀强磁场区域的半径。

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3兀m4m

【答案】(1)

sl2qB2

【解析】

【详解】(1)根据几何关系，微粒在磁场中做匀速圆周运动对应的圆心角为270。，又由带电粒子在匀强磁

场中圆周运动的周期

2〃m

qB1

解得带电微粒在磁场中从。点至。河所经过的时间为

270°371nl

------1二-----------

136002qB\

(2)微粒经过(W时距离x轴为尺，微粒在磁场中的圆周运动，则

2

4*=吟

K

解得

RE

qBi

微粒经过加时速度方向沿y轴负方向，大小仍为%,将％沿电场方向和垂直电场方向分解为匕、v2,则

由几何关系得

忆+4=-^-

2222cos450

联立解得

4m

2一3qB1

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（3）微粒进入圆形磁场后速度为丫2,根据洛伦兹力提供向心力

qv2B2=m—

火2

解得

=加%

"R一行通

微粒在圆形磁场中的运动轨迹如图，连接入射点、出射点和磁场区域圆的圆心、轨迹圆的圆心。由几何关

系知，尸0aQ为菱形，该圆形匀强磁场区域的半径为

17.如图所示，为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，。、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示）,

Ri=4Q、尺2=8。（导轨其它部分电阻不计）.导轨0/C的形状满足y=2sin]?xj（单位：m）.磁感应强度

3=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面.一足够长的金属棒在水平外力歹作用下，以恒定的速率v=5.0m/s

水平向右在导轨上从。点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与0C导轨垂直，不计棒的电阻.求:

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(1)外力9的最大值;

(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝Ri上消耗的最大功率;

(3)在滑动过程中通过金属棒的电流/与时间/的关系.

(0,0,6)]

【解析】

【详解】（1）金属棒匀速运动，尸外=广安

E=BLv

I=E!R总

£max=2sin90°=2m

R总=8/3。

故Fmax=0.3N

（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝4