浙江省A9协作体2022-2023学年高二物理下学期期中联考试题（Word版附解析）

这是一份浙江省A9协作体2022-2023学年高二物理下学期期中联考试题（Word版附解析），共25页。试卷主要包含了选择题I，选择题Ⅱ，非选择题等内容，欢迎下载使用。

浙江省A9协作体2022学年第二学期期中联考
高二物理试题
选择题部分
一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列物理量是矢量且单位用国际单位制基本单位表示正确的是（　　）
A. 电流强度I，A
B. 磁感应强度B，
C. 动量P，Ns
D. 电势，
【答案】B
【解析】
【详解】A．电流强度不是矢量，A错误；
B．由F=IBL可得，磁感应强度B的单位为

故B正确；
C．由P=mv可得，动量P的单位为，故C错误；
D．电势不是矢量，由，，可得电势的单位

故D错误。
故选B。
2. 下列关于书中的几幅图片说法正确的是（　　）

A. 真空冶炼炉是利用交变电流直接产生热能，从而融化炉内金属的
B. 运输毫安表时正负极连接导线是利用了电磁驱动
C. 显像管颈部的偏转线圈产生的水平磁场能使电子束在水平方向偏转
D. 根据穿过铅板的正电子的轨迹变化可以知道空间的磁场方向是垂直纸面向里
【答案】D
【解析】
【详解】A. 真空冶炼炉是利用交变电流，使炉内金属中产生涡流，涡流产生的热量融化炉内的金属，A错误；
B. 运输毫安表时正负极连接导线是利用了电磁阻尼，B错误；
C. 显像管颈部的偏转线圈产生的水平磁场能使电子束在竖直方向偏转，C错误；
D. 根据穿过铅板的正电子的轨迹变化可以知道空间的磁场方向是垂直纸面向里，D正确。
故选D。
3. 蟾蜍在湖边平静的水面上鸣叫，形成如图所示的水波。已知水波的传播速度与水的深度成正比，蟾蜍的鸣叫频率为1451Hz。下列说法正确的是（　　）

A. 水底下的潜水员听到蟾蜍声频率变大
B. 深水区，水波更容易发生衍射现象
C. 水面上飘落的树叶会被水波推向岸边
D. 测得图中蟾蜍左边位置到岸边的距离是1m，大约有20个波峰，则此处水波的波速约为7.3m/s
【答案】B
【解析】
【详解】A．频率由波源决定，与介质无关，故水底下的潜水员听到蟾蜍声频率不变，故A错误；
B．由于水波的传播速度与水的深度成正比，所以在深水区传播速度变大，频率不变，根据公式

波长变大，更容易发生衍射现象，故B正确；
C．介质中的质点不会随波迁移，所以水面上飘落的树叶只会上下振动，而不会被水波推向岸边，故C错误；
D．根据题意可得

所以

故D错误。
故选B。
4. 下列四幅图中关于机械振动和机械波的说法正确的是（　　）
A. 粗糙斜面上的金属球在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动
B. 实线为t1=0时刻的波形图，虚线为t2=0.5s时刻的波形图，该波的周期大于0.5s，则这列波可能沿x轴正方向传播，波速为1m/s
C. 一列水波经过孔时可以发生衍射，若增大AB之间的距离，则衍射现象会更明显
D. 如图为两列振幅均为1cm的相干水波某时刻的波峰和波谷位置（实线表示波峰，虚线表示波谷），则此时刻C点（BD中点）位移为0，处于振动减弱区
【答案】B
【解析】
【详解】A．金属球在斜面上运动过程中，不断克服摩擦力做功，系统的机械能不断减小，金属球最终处于静止状态，所以该运动不是简谐运动，故A错误；
B．若波沿x轴正方向传播，则

所以
（n=0，1，2……）
由于周期大于0.5s，则n=0，此时

波速为

故B正确；
C．一列水波经过孔时可以发生衍射，若减小AB之间的距离，则衍射现象会更明显，故C错误；
D．此时刻C点（BD中点）位移为0，但其处于振动加强区，故D错误。
故选B。
5. 如图，长直导线MN置于三角形金属线框abc上，彼此绝缘且分别固定，线框被导线分成面积相等的两部分。导线通入由M到N的电流，当电流随时间线性增大时，线框中（　　）

A. 没有产生感应电流
B. 感应电流方向为abca
C. 感应电流逐渐增大
D. 金属线框所受的安培力大小不变
【答案】B
【解析】
【详解】AB．安培定则可知，导线框上部分的磁场垂直纸面向外，下部分的磁场垂直纸面向里。通电直导线周围的磁场，以导线为中心的同心圆，远离导线，磁场强度变小。虽然上下面积相等，但是磁通量不为0。当电流逐渐增大时，磁感应强度向里增大，由楞次定律可知，导线框中由逆时针方向电流，故A错误，B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律

由于电流随时间线性增大，可知磁感应强度变化率为定值，则线框中感应电动势为定值，线框中感应电流为定值，C错误；
D．长直导线电流随时间线性增大，可知直导线电流产生磁场对应的磁感应强度逐渐变大，又线框中感应电流为定值，故金属线框所受的安培力大小逐渐变大，D错误。
故选B。
6. 如图所示是用折射率为n的某种材料制成的圆弧状光学元件，其圆心角为120°，内径为，外径为R。现用平行底边的光从左侧照射元件的AB面，a光恰好在CD面上发生了全反射，则下列说法正确的（　　）

A. 光射入介质时频率变小，波长变长
B. b光在CD面上也能发生全反射
C. b光不能发生全反射
D. 光射入介质后波速变大
【答案】C
【解析】
【详解】D．光射入介质后的速度为

可知波速变小，故D错误；
A．光射入介质时频率不变，波速变小，波长变短，故A错误；
BC．根据几何知识可知，a、b光照到CD面上时，a光的入射角大于b光的入射角，所以b光不能发生全反射，故C正确，B错误。
故选C。
7. 2020年新冠状病毒主要传播方式为飞沫传播，打喷嚏可将飞沫喷到10m之外，有关专家研究得出打喷嚏时气流喷出的速度可达162km/h，假设打一次喷嚏大约喷出40ml的空气，用时约0.02s，已知空气的密度为1.3kg/m³，估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力（　　）

A. 1.2N B. 0.12N
C. 0.68N D. 6.8N
【答案】B
【解析】
【详解】打一次喷嚏喷出的空气质量为

以空气运动方向为正方向，设空气受到人的平均喷射力大小为F，根据动量定理有

代入数据，联立解得

根据牛顿第三定律可知人受到的平均反冲力大小为
F′＝F=0.12N
故选B。
8. 已知天然材料的折射率都为正值（n>0）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（n<0），称为负折射率介质。电磁波从空气入射到负折射率介质时，仍然符合折射定律，但折射光线与入射光线位于法线同侧。如图甲所示，空气中点波源S发出的电磁波射入由折射率n=-（负折射率）材料制成的厚度为10cm的长方体介质中，其中一条入射光线a的入射角θ=60°。下列说法正确的是（　　）

A. 图乙正确反映了电磁波穿过该材料的传播路径示意图
B. 光线a在该介质中的传播时间为6.67×10-10s
C. 光线a在传播方向上的侧移量为5cm
D. 把波源移近介质的上表面，就越不容易在另一侧看到波源的实像
【答案】B
【解析】
【详解】A．设折射角为α，根据折射定律有

解得

故A错误；
B．光线a在介质中的传播路程为

光线在介质中的传播速度为

所以

故B正确；
C．光线a在传播方向上的侧移量等于在介质中的传播路程为

故C错误；
D．把波源移近介质的上表面，入射角增大，折射角增大，光路图如图2所示

与光路图1相比，波源移近介质的上表面，就越容易在另一侧看到波源的实像，故D错误。
故选B。
9. 如图甲所示一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动，产生如图乙中a线所示的正弦交变电流，若用此交变电源给图丙电路供电，可使三个完全相同的灯泡亮度相同，若调整线圈转速可产生如图乙中b线所示的正弦交变电流。以下判断正确的是（　　）

A. 图甲所示时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行
B. 曲线a、b对应的线圈角速度之比为3:2
C. 曲线b的最大值Em=15V
D. 转速调整后，三个灯泡的亮度L2>L1>L3
【答案】BD
【解析】
【详解】A．图甲所示时刻，线圈平面恰好与磁场方向垂直，故A错误；
B．由图乙可知


所以

故B正确；
C．根据线圈转动过程产生的最大感应电动势为

所以a的最大值与b的最大值之比为3:2，所以b的最大值为

故C错误；
D．由于

所以b的转速较小，交变电流的频率减小，线圈的感抗减小，电容器的容抗增大，所以三个灯泡的亮度为L2最亮，L1次之，L3最暗，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，一个半径为L的金属圆盘在水平向右的匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，这样构成一个法拉第圆盘发电机。假设其电动势为E，等效内阻为r。下列说法正确的是（　　）

A. 法拉第圆盘发电机的电动势为E=BL²ω
B. 流过电阻R的电流方向为C→R→D
C. 电阻R越大，电源的效率越高
D. 电源的输出功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A．法拉第圆盘发电机的电动势为

故A错误；
B．根据右手定则可知，流过电阻R的电流方向为D→R→C，故B错误；
C．电源的效率为

由此可知，电阻R越大，电源的效率越高，故C正确；
D．电源的输出功率为

故D错误。
故选C。
11. 我国西部山区水力资源丰富，建设了大量的水电站，其电能采用“西电东送”输送到了东部大部分地区，解决了很多地方的用电困难。如图是远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器都视为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线的电阻，而在夏天由于气温高各地方的用电量都大幅度上升，则当用户功率增大时（　　）

A. V₁示数不变、V₂示数减小
B. A₂示数增大，A₁示数减小
C. V1、A₁示数的乘积等于V₂、A₂示数的乘积
D. 输电线上的功率损失减小
【答案】A
【解析】
【详解】AB．发电机的输出电压恒定，根据变压器电压与匝数关系可知升压变压器的输出电压恒定，即V₁示数不变。用户功率增大时，发电机的输出功率增大，升压变压器的原线圈电流增大，根据变压器电流与匝数关系可知输电线路电流增大，即A₁示数增大。根据欧姆定律可知输电线路电压损失增大，降压变压器的输入电压减小，输出电压减小，即V₂示数减小，根据变压器电流与匝数关系可知降压变压器的输出电流增大，即A₂示数增大，故A正确，B错误；
C．升压变压器的输出功率为

输电线路有功率损失则

即

可得

可知V1、A₁示数的乘积大于V₂、A₂示数的乘积，故C错误；
D．输电线上的功率损失为

输电线路的电流增大，输电线上的功率损失增大，故D错误；
故选A。
12. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，波长为A的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过和的路程，再在b处相遇，从而达到削弱噪声的目的。下列说法正确的是（　　）

A. 若△r=-，则△r等于半波长的偶数倍
B. 若b和c在同一条直线上，b和c之间的距离为，则c为声波的加强点
C. 若声波的振动频率发生改变，则声波的传播速度也发生改变
D. 若声波的振动频率发生改变，b点有可能是振动加强的点
【答案】D
【解析】
【详解】A．为消除噪声，要减弱声音，此点为振动减弱点，所以路程差为半波长的奇数倍，故A错误；
B．若b和c在同一条直线上，b和c之间的距离为，因为b点为减弱点，则两列波在c点振动方向相反，所以c为声波的减弱点，故B错误；
C．介质决定波速，若声波的振动频率发生改变，波速不变，波长发生变化，故C错误；
D．介质决定波速，若声波振动频率发生改变，波速不变，波长发生变化，当波程差△r为波长的整数倍时即为振动加强点，故D正确。
故选D。
13. 如图所示，半径R=0.9m的半圆柱固定于水平地面上，O为圆心，一可看作质点小物块质量为，放置于半圆柱的最高点。在O点正上方距O点2.5m处有一个悬点，将细绳的一端系于悬点，细绳另一端悬挂一个可看成质点的小球，小球质量为。将小球拉至细线与竖直方向成θ=60°位置，由静止释放小球，小球恰与小物块发生正碰，碰后小球和小物块分离，小物块能从半圆柱的最高点脱离圆柱面。不计一切阻力，重力加速度g取10m/s²，则：可能是（　　）

A. 1：4 B. 1：3 C. 1：2 D. 1：1
【答案】D
【解析】
【详解】设小球在与小物块碰撞前瞬间的速度为，碰后的速度为，小物块被碰撞后瞬间速度为，另由题意可知栓接小球的绳长，而小球与小物块发生碰撞前机械能守恒，有

解得

小球与小物块碰撞后，小物块恰好脱离半圆柱体，在最高点重力提供向心力，由牛顿第二定律有

解得

若此碰撞为弹性碰撞，小球与物块碰撞过程中动量守恒，机械能守恒，因此有


联立以上各式解得

而若两者的碰撞为完全非弹性碰撞，则可知碰撞后二者共速，设共速时的速度为，则有

则由动量守恒定律有

解得

由于小球碰撞木块后两者分离，由此可知

综上可得

故选D。
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
14. 下列说法正确的是（　　）

A. 图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B. 图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从面射出
C. 图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D. 图戊中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A．图甲，根据折射率和光的传播速度之间的关系，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，故A正确；
B．图乙，当入射角i逐渐增大折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，故肯定有光线从面射出，故B错误；
C．图丁，由膜干涉条件结合题图可知弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是下凹的，故C错误；
D．图戊，只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选AD。
15. 如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入MN极板间，发现电子向M板偏转，则可能是（　　）

A. 电键S闭合瞬间
B. 电键S由闭合到断开瞬间
C. 电键S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动
D. 电键S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．开关S接通瞬间，根据安培定则，穿过线圈的磁通量向右增加，由楞次定律知，在右侧线圈中感应电流的磁场方向向左，产生左正右负的电动势，电子向M板偏转，选项A正确；
B．断开开关S的瞬间，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，在右侧线圈中产生左负右正的电动势，电子向N板偏转，选项B错误；
C．接通S后，变阻器滑动触头向左迅速滑动，电阻减小，电流增大，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知在上线圈中产生左正右负的电动势，电子向M板偏转，选项C正确；
D．接通S后，变阻器滑动触头向右迅速滑动，电阻增大，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律知在上线圈中产生左负右正的电动势，电子向N板偏转，选项D错误。
故选AC。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 实验题某研究小组做“探究碰撞中的不变量实验”，实验如图，两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的光电计时器测量。下表中的数据是某次实验时采集的。其中m1是运动小车的质量，m2是静止小车的质量；v是运动小车碰撞前的速度，vʹ是碰撞后两辆小车的共同速度，p、pʹ分别是碰撞前后的总动量。

次数
m1（/kg）
m2（/kg）
v（m/s）
vʹ（m/s）
p（kg·m/s）
pʹ（kg·m/s）
1
0.519
0.519
0.628
0.307
0.326
0.319
2
0.519
0718
0.656
0.265
0.340
0.328
3
0.718
0.519
0.572
0.321
0411
0.397
（1）根据实验结果，本实验的实验结论为__________。
（2）下列操作中，对减小实验误差有利的有__________。
A．尽量减少小车与滑轨间的摩擦阻力
B．适当增大小车运动的初速度
C．选用宽度更小的挡光片
D．适当增大两光电门间的距离
【答案】 ①. 在实验误差允许的范围内，碰撞前后两小车组成的系统动量守恒 ②. ABC
【解析】
【详解】（1）[1]由实验所测数据可得结论：在实验误差允许的范围内，碰撞前后两小车组成的系统动量守恒。
（2）[2]A．减少小车与滑轨间的摩擦阻力可以减小测量速度的误差，故A正确；
B．适当增大小车运动的初速度，可以使两小车碰后也有较大的速度，有利于碰后速度的测量，故B正确；
C．选用宽度更小的挡光片，可以减小测量速度的系统误差，故C正确；
D．适当增大两光电门间的距离，导致速度测量误差增大，故D错误。
故选ABC。
17. 如图是做探究电磁感应产生条件的实验装置，假设在闭合开关的瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转，则闭合开关稳定后。

①下列哪些措施也能使灵敏电流计的指针向右偏转__________。
A．将滑动变阻器滑片迅速向右移动
B．将A线圈从B线圈中拿出
C．将A、B线圈一起向左移动
D．将开关重新断开的瞬间
②改变线路连接，将原与线圈A连接的导线与线圈B连接，原与B线圈连接的导线与A线圈连接，其他条件不变，你认为在闭合开关的瞬间，是否能观察到灵敏电流计指针发生偏转?__________（回答“是”或“否”）
【答案】 ①. A ②. 是
【解析】
【详解】①[1]在开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏转。
A．将滑动变阻器滑片迅速向右移动，接入电路的电阻减小，电流增大，线圈A产生的磁感应强度变大，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏转，故A正确；
B．将A线圈从B线圈中拿出，穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向左偏转，故B错误；
C．将A、B线圈一起向左移动，穿过线圈B的磁通量不变，灵敏电流计的指针不偏转，故C错误；
D．将开关重新断开的瞬间，穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向左偏转，故D错误。
故选A。
②[2]改变线路连接，在闭合开关的瞬间，与灵敏电流计相连的A线圈有磁通量变化，有感应电流产生，所以灵敏电流计指针会发生偏转。
18. 用双缝干涉测量光的波长”实验时
①下列有关说法正确的是__________。
A．将红色滤光片换成黄色滤光片，将观察到干涉条间距变大
B．单缝与双缝的平行度可以直接用手转动单缝来实现
C．光具轴上从光源开始依次摆放透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、目镜
D．将透镜移近遮光筒，观察到干涉条纹间距将变大
②在安装实验器材时漏放了双缝，问还能观测到明暗相间的条纹么?__________（回答“是”或“否”）
③在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示，若要使两者对齐，小张同学应如何调节__________。
A．仅顺时针旋转单缝
B．仅顺时针旋转双缝
C．仅逆时针旋转测量头
D．仅逆时针旋转整个遮光筒（含测量头）

④上题中分划板竖线与亮条纹对齐后对应的游标卡尺读数如图所示，则该位置的游标卡尺的读数为__________cm。

【答案】 ①. C ②. 是 ③. C ④. 1.01
【解析】
【详解】①[1]A．由，可知将红色滤光片换成黄色滤光片，波长变短，将观察到干涉条间距变小，故A错误；
B．单缝与双缝的平行度可以通过拨杆来调节。故B错误；
C．光具轴上从光源开始依次摆放透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、目镜，故C正确；
D．由，可知将透镜移近遮光筒，观察到干涉条纹间距将不变，故D错误。
故选C。
②[2]在安装实验器材时漏放了双缝，由双缝干涉变成了单缝衍射，仍能观测到明暗相间的条纹，只不过间距不再相等，故选是。
③[3] 发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应调节测量头，故ABD错误，C正确。
故选C。
④[4]游标卡尺读数=主尺读数+游标尺读数；则该位置的游标卡尺的读数为
d=10mm+1×0.1mm=10.1mm=1.01cm
19. 如图所示，老师在讲授机械波时利用横波演示仪产生一列向右传播的横波，波源在左侧，图示时刻t1=0恰好形成半个波长，波传播到了P点，波源和P点距离为10cm，每个质点偏离平衡位置的最大距离为5cm。Q点位于P点右侧50cm处，在t2=2s时刻P点刚好第二次出现波峰，求：
（1）波源的起振方向及波速；
（2）Q点第二次出现波谷的时刻；
（3）从0时刻到Q点第二次出现波谷过程中，质点P经过的路程。

【答案】（1）向上，0.125m/s；（2）6.8s；（3）0.85m
【解析】
【详解】（1）由图可知，由于波向右传播，且波恰好传播到P点，根据“上下坡”法可知，P点开始向上振动，即波源的起振方向向上，且

由于2s时P点刚好第二次出现波峰，则有

所以

所以

（2）设波传播到Q点的时间为t0，则

所以Q点第二次出现波谷的时刻为

（3）由于

所以质点P经过的路程为

20. 如图所示，质量均为m的木块A和B，放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为的球C。现给B木块一个初速度并与A发生碰撞，碰后瞬间A和B以共同速度向左运动，不考虑空气阻力和绳子悬挂点的阻力。求
（1）由于碰撞损失的机械能；
（2）C球第一次向右摆起时绳子和轻杆的最大夹角。

【答案】（1）；（2）37°
【解析】
【详解】（1）A、B碰撞过程，动量守恒，所以

所以碰撞损失的机械能为

（2）当C球第一次向右摆起时绳子和轻杆的夹角达到最大时，ABC组成的系统共速，则有


联立解得


21. 某同学设计了如图所示的电磁碰撞。匝数N=500匝、截面积S=4×10²m、总电阻r=1的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀变化的匀强磁场B1。线圈通过电子开关s连接两根相互平行固定在水平面上的导轨 、导轨间距L=1m，其左端长为L1的金属导轨区间有竖直向下的匀强磁场B2=1.0 T，中间长为L，由绝缘物质构成的导轨将左右隔开，且区间没有磁场分布。右侧长为L的粗糙金属导轨之间存在竖直向上的匀强磁场B3=1.0T，导轨右端PQ之间连接一个R3=1的电阻。一根质量m1=lkg，电阻R1=1的金属棒ab放置在导轨左侧，闭合开关s后，在安培力的作用下，从静止开始向右作加速运动，最终以速度v0=10m/s向右作匀速直线运动，此后金属棒ab与质量m₂=9kg，电阻R2=1Ω的静止在L2区域的金属棒cd在绝缘物质构成的导轨处发生完全非弹性碰撞，碰后粘住一起向右运动进入右侧匀强磁场B3，区域且运动t=3s后停止运动。金属棒与导轨接触良好，其他电阻忽略不计，已知L1、L2、L3，长度足够，两金属棒与L3部分动摩擦系数μ=0.02，不计其他摩擦。求：
（1）试判定磁场B，增加还是减小并求出变化率k；
（2）金属棒ab向右运动的过程中，加速度的最大值；
（3）碰撞后，两根金属棒向右运动的过程中，通过R3的电荷量和R3上产生的焦耳热。

【答案】（1）,磁场B1减小；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）闭合开关s后，金属棒ab在安培力的作用下，从静止开始向右作加速运动，所以安培力开始瞬间向右，根据左手定则可知感应电流的方向从a到b，根据安培定则可知感应磁场方向向上，再据楞次定律可知，磁场B1减小，最终金属棒ab以速度v0=10m/s向右作匀速直线运动，由此可得

解得

（2）当金属棒ab速度为零时，加速度最大，根据


解得

由牛顿第二定律得

解得

（3）金属棒ab与金属棒cd发生完全非弹性碰撞，有

得

碰后由动量定理有


解得通过R3的电荷量为

电源的内阻为


又

根据系统能量守恒，有

因为

根据分配原则，可得

解得

22. 如图所示是一个研究带电粒子在磁场中运动的实验仪器原理图。在y轴上坐标为（0，a）的A点上有一电子发射源，能向与y轴正方向左右夹角各在90°范围内均匀发射速度大小为v0的电子。在x轴上BC范围内有电子接收装置，B点的坐标为（，0），在整个空间加上垂直纸面的匀强磁场时，发现从A点垂直于y轴水平向右射出的速度大小为v0的电子恰好在接收装置上的B点上侧被接收。已知元电荷为e，电子质量为m，只考虑电子在纸面内的运动，忽略相对论效应，不计重力。
（1）求空间分布的匀强磁场磁感应强度的大小和方向；
（2）若从A点向第一象限射出的速度大小为v0的所有电子恰好全部被接收装置上侧接收，试求接收装置BC的长度L；
（3）试求从A点射出被BC收集的电子占所有电子的百分比。

【答案】（1），方向垂直纸面向里；（2）；（3）66.7%
【解析】
【详解】（1）根据题意，从A点垂直于y轴水平向右射出的速度大小为v0的电子受到竖直向下的洛伦兹力，根据左手定则可知，磁感应强度的方向垂直纸面向里，打在B点的电子的运动轨迹如图所示

根据几何关系有

解得

根据洛伦兹力提供向心力有

所以

（2）若从A点向第一象限射出的速度大小为v0的所有电子恰好全部被接收装置上侧接收，则有

电子的运动轨迹如图所示

所以BC的长度为

（3）当电子恰好能打在BC上时，其轨迹与BC相切，如图所示

根据几何关系可得

所以从A点射出被BC收集的电子占所有电子的百分比为