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2021-2022学年广东实验中学高二（下）期中物理试卷（含答案）
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这是一份2021-2022学年广东实验中学高二（下）期中物理试卷（含答案），共25页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年广东实验中学高二（下）期中物理试卷
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（4分）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化电场
B．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有高频和开放性的特点
C．从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫调制
D．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
2．（4分）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150kV高压输电升级为1350kV的特高压输电，下列说法正确的是（ ）
A．输电线中的电流变大
B．输电线上损失的电压变大
C．输电线上损失的功率变小
D．用户得到的电功率变小
3．（4分）有一个如图所示的LC回路，其中，L＝H，C＝F，t＝0时刻，电容器的带电量最大，则（ ）
A．振荡周期T＝2s
B．经过时间t＝0.5s，电路中电流最小
C．经过时间t＝1s，磁场能达到最大
D．放电过程中，电量有所损耗，振荡周期变小
4．（4分）某同学自己绕制了两个线图套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为4：1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（ ）
A．电源输出电压的频率为100Hz
B．若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为9V
C．若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小
D．将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
5．（4分）如图所示，一闭合直角三角形线框ABC以速度v匀速穿过匀强磁场区域。从BC边进入磁场区域开始计时，到A点离开磁场区域的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
6．（4分）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔s无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．则下列判断正确的是（ ）
A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚
D．a、b、C三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚
7．（4分）如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，R0是保护定值电阻。日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电；光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起。下列关于该电路分析正确的是（ ）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间
D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
（多选）8．（6分）如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S，电阻为R。匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在0到t1时间内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈a端的电势比线圈b端的电势高
B．通过线圈的磁通量的变化量为nS（B2﹣B1）
C．线圈ab两端的电势差Uab恒为
D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为
（多选）9．（6分）一长直细金属导线竖直放置，通以向上的恒定电流，一光滑绝缘管ab水平固定放置，两端恰好落在一以导线为圆心的圆上，俯视图如图所示。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以初速度v0向b运动过程中，则下列说法正确的是（ ）
A．小球在绝缘管中做匀速直线运动
B．洛伦兹力对小球先做正功再做负功
C．小球在管中点处受到的洛伦兹力为零
D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终向下
（多选）10．（6分）如图为地球赤道剖面图，地球半径为R。把地面上高度为区域内的地磁场视为磁感应强度为B、方向垂直于剖面的匀强磁场，一带电粒子以速度v正对地心射入该磁场区域，轨迹恰好与地面相切。则（ ）
A．粒子带正电荷
B．轨迹半径为
C．粒子的比荷为
D．若粒子速度减小，在该磁场区域的运动时间增大
二、非选择题（共54分）
（多选）11．某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ）
A．痱子粉太厚，油酸未能完全散开
B．油酸的酒精溶液放置时间太久，酒精挥发
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
12．在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每2000mL溶液中有纯油酸1mL用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL，油酸膜的面积是 cm2，据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。
13．报警器工作时需要较大的电流，而干簧管所处空间的磁场只要磁感应强度大于等于某一较小的值，干簧管就会接通电路。为了节省电能，某同学设计了如图1所示的以热敏电阻和干簧管为传感器的自动低温报警装置，当温度小于等于T0时报警器就会自动报警。
（1）热敏电阻分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增大；负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小。那么该报警装置中的热敏电阻属于 （填“PTC”或“NTC”）。
（2）要增大报警温度T0，在其它条件不变的情况下，应该将滑动变阻器A的滑动触头 （填“向左”或“向右”）移动。
（3）现有甲、乙、丙、丁4个热敏电阻，它们的阻值随温度变化的图象如图2所示。现要求该温度报警装置的灵敏度尽量高些，则接入电路中的热敏电阻应该选用 （填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）。
14．如图所示，在斯特林循环的p﹣V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目 （选填“增大”、“减小”或“不变”），状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如2图所示，则状态A对应的是 （选填“①”或“②”）．
15．中国共产党成立100周年庆祝大会临近尾声时，广场上的100个气球笼同时打开，10万只气球腾空而起，缤纷的色彩在天空中恣意绽放，一道斑斓的气球幕墙在北京上空描绘出一幅美丽的画卷。据报道，本次使用的气球为氦气球，每个气球需要充入氦气10L，充气后压强等于一个标准大气压，地面附近空气温度为27℃、压强为1.0×105Pa。
（1）用一个体积为50L、压强为2.0×107Pa的氦气罐给气球充气（认为充气前后气球和氦气罐温度都与环境温度一致，不发生变化），在忽略漏气损耗的情况下，这样的1个氦气罐可以充满多少个氦气球；
（2）本次大会使用的气球由可降解材料制成，当气球体积膨胀到15L时会发生爆炸。已知高度每升高1000m，空气温度下降6℃，若一个气球在刚好上升到2000m时发生爆炸（气球上升过程中没有漏气），则此时2000m高处大气压强为多少。
16．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m。导轨所在空间被分成区域I和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问：
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少？
17．如图甲所示，在xOy平面内存在磁场和电场，磁感应强度和电场强度大小随时间周期性变化，B的变化周期为4t0，E的变化周期为2t0，变化规律分别如图乙和图丙所示．在t＝0时刻从O点发射一带负电的粒子（不计重力），初速度大小为v0，方向沿y轴正方向．在x轴上有一点A（图中未标出），坐标为（）．若规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，y轴正方向为电场强度的正方向，v0、t0、B0为已知量，磁感应强度与电场强度的大小满足：；粒子的比荷满足：．求：
（1）在时，粒子的位置坐标；
（2）粒子偏离x轴的最大距离；
（3）粒子运动至A点的时间．
2021-2022学年广东实验中学高二（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（4分）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化电场
B．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有高频和开放性的特点
C．从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫调制
D．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
【分析】根据麦克斯韦的电磁场理论判断；根据发射电磁波的条件判断；根据解调的定义判断；根据紫外线的特点判断。
【解答】解：A、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场；均匀变化的电（磁）场只能产生恒定不变的磁（电）场，故A错误；
B、要有效地发射电磁波，两个重要条件是采用高频和开放性LC电路，故B正确；
C、从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫解调，故C错误；
D、紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了麦克斯韦的电磁场理论、发射电磁波的条件、解调、紫外线的作用等基础知识，要求学生对这部分知识要重视课本，强化记忆。
2．（4分）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150kV高压输电升级为1350kV的特高压输电，下列说法正确的是（ ）
A．输电线中的电流变大
B．输电线上损失的电压变大
C．输电线上损失的功率变小
D．用户得到的电功率变小
【分析】根据P＝UI可知输电线路上的电流变化，根据U损＝IR和P损＝I2R判断出损失电压和损失功率，根据P用＝P﹣P损判断出用户得到的功率变化。
【解答】解：A、由公式P＝UI可知，在输电总功率不变的情况下，电压升高，输送电流变小，故A错误；
B、由欧姆定律可知，导线上损失的电压ΔU＝Ir，输电线电阻不变，所以输电线上损失的电压变小，故B错误；
C、输电线上损失的功率ΔP＝I2r，所以输电线上损失的功率变小，故C正确；
D、用户得到的电功率P用＝P﹣ΔP，ΔP变小，用户得到的电功率变大，故D错误。
故选：C。
【点评】题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用，要注意功率公式中P＝UI中的电压U应为输电电压。
3．（4分）有一个如图所示的LC回路，其中，L＝H，C＝F，t＝0时刻，电容器的带电量最大，则（ ）
A．振荡周期T＝2s
B．经过时间t＝0.5s，电路中电流最小
C．经过时间t＝1s，磁场能达到最大
D．放电过程中，电量有所损耗，振荡周期变小
【分析】在LC振荡电路中，当电容器在放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化；
当电容器在充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。
在一个周期内，电容器充电两次，放电两次。
振荡周期T＝2π
【解答】解：A.由T＝2π
代入数据可解得，振荡周期为
T＝2s，故A正确；
B.经过时间t＝0.5s，即，刚好完成放电，故电路中电流最大，故B错误；
C.经过时间t＝1s，即，电容反向充电完成，电场能达到最大，磁场能达到最小，故C错误；
D.振荡周期由L、C决定，与电量多少无关，故保持不变，故D错误。
故选：A。
【点评】明确电磁振荡过程，知道电容器充电完毕（放电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i＝0；放电完毕（充电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。
4．（4分）某同学自己绕制了两个线图套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为4：1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（ ）
A．电源输出电压的频率为100Hz
B．若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为9V
C．若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小
D．将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
【分析】变压器不改变交变电流的频率；变压器电压比等于匝数比；根据理想变压器功率关系作答；根据理想变压器的工作原理作答。
【解答】A.由乙图可知，周期T＝0.02s，频率f＝50Hz，变压器不改变频率，所以电源输出电压的频率为50Hz，故A错误。
B.原线圈输入电压的有效值为36V，副线圈输出电压，故B正确。
C.理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，在输入电压不变时，匝数比不变，副线圈输出的电压不变，灯泡两端并联一个电阻后，副线圈消耗功率变大，电源输出功率变大，故B错误。
D.变压器是利用了电磁感应的互感原理，直流电流通过线圈的磁通量不随时间变化，不会产生感应电动势，小灯泡不会发光，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查了变压器的工作原理、变压器的电压比与匝数比的关系、理想变压器的功率关系，较基础。
5．（4分）如图所示，一闭合直角三角形线框ABC以速度v匀速穿过匀强磁场区域。从BC边进入磁场区域开始计时，到A点离开磁场区域的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
【分析】分三个阶段：进入磁场、完全在磁场中、出磁场，分析感应电流的变化情况，根据感应电流产生的条件判断线框中是否有感应电流产生，根据E＝BLv及欧姆定律判断感应电流的大小变化。
【解答】解：感应电流I＝＝
①线框进入磁场的过程，导体棒切割磁感线的有效长度L减小，感应电流逐渐减小。由右手定则或楞次定律可知，线框进入磁场过程，电流沿逆时针方向，为正值；
②线框完全进入磁场的过程，穿过线框的磁通量不变，不产生感应电流，即I＝0；
③线框离开磁场的过程，导体棒切割磁感线的有效长度L减小，感应电流逐渐减小。电流沿顺时针方向，为负值。故A正确，BCD错误；
故选：A。
【点评】本题考查了电磁感应现象与图像结合。本题可以采用排除法分析解题，掌握感应电流产生的条件、熟练应用E＝BLv及欧姆定律即可正确解题。
6．（4分）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔s无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．则下列判断正确的是（ ）
A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚
D．a、b、C三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚
【分析】根据qU＝mv2求出粒子进入偏转磁场的速度，知道三种粒子进入磁场的速度大小关系，再根据qvB＝m求出R与什么因素有关，从而得出a、b、c三条“质谱线”的排列顺序．
【解答】解：A、根据qU＝mv2得，v＝．比荷最大的是氕，最小的是氚，所以进入磁场速度从大到小的顺序是氕、氘、氚。故A正确，
B、根据动能定理可知Ek＝qU，故动能相同，故B错误；
C、时间为t＝，故在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氚氘氕，故C错误；
D、进入偏转磁场有qvB＝m，
解得：R＝＝，氕比荷最大的，轨道半径最小，c对应的是氕，氚比荷最小，则轨道半径最大，a对应的是氚，故D错误
故选：A。
【点评】解决本题的关键知道根据qU＝mv2可求出速度，知道速度与比荷有关，以及知道根据qvB＝m可求出轨道半径与比荷有关．
7．（4分）如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，R0是保护定值电阻。日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电；光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起。下列关于该电路分析正确的是（ ）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间
D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
【分析】根据实验原理，电流减小时，衔铁被弹簧拉起，EF接通，路灯亮起，电流变大时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接通，太阳能电池板给蓄电池充电，结合闭合电路欧姆定律可进行分析。
【解答】解：A.日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，可知电流变大了，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，即当日光充足时光敏电阻R减小，故A错误；
B.电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；
C.增大保护电阻R，减小了电流，增大了照明时间，故C正确；
D.LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误。
故选：C。
【点评】本题属于信息给与题，考查的内容是闭合电路欧姆定律及电磁继电器，解题的关键是弄懂该装置的工作原理，本题真正考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
（多选）8．（6分）如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S，电阻为R。匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在0到t1时间内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈a端的电势比线圈b端的电势高
B．通过线圈的磁通量的变化量为nS（B2﹣B1）
C．线圈ab两端的电势差Uab恒为
D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为
【分析】根据法拉第电磁感应定律计算出感应电动势的大小，根据电荷量的计算公式解得电荷量。
【解答】解：A．线圈中原磁场先向左减弱后向后增强，由楞次定律可知，感应磁场方向一直向左，根据线圈环绕方向知a端电势比b端电势高，故A正确；
B．在0到t1时间内，通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ＝SB2﹣S（﹣B1）＝S（B2+B1），故B错误；
C．由法拉第电磁感应定律E＝n＝，故C错误；
D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，通过导线横截面的电荷量q＝Δt，＝，联立解得：q＝，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题主要考查了法拉第电磁感应定律，根据题目中的数据代入公式进行计算即可，属于基础题型。
（多选）9．（6分）一长直细金属导线竖直放置，通以向上的恒定电流，一光滑绝缘管ab水平固定放置，两端恰好落在一以导线为圆心的圆上，俯视图如图所示。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以初速度v0向b运动过程中，则下列说法正确的是（ ）
A．小球在绝缘管中做匀速直线运动
B．洛伦兹力对小球先做正功再做负功
C．小球在管中点处受到的洛伦兹力为零
D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终向下
【分析】根据洛伦兹力不做功，判断小球的速率变化情况；先根据安培定则判断磁场方向，根据左手定则小球受到的洛伦兹力方向；根据速度方向与磁场方向的夹角判断洛伦兹力的大小。
【解答】解：AB、因为洛伦兹力和支持力与运动方向垂直，又不计摩擦力，由于洛伦兹力不做功，所以合外力不做功，小球速率不变，做匀速直线运动，故A正确，B错误；
CD、根据安培定则可知，磁感线是以导线上的点为圆心沿逆时针方向的同心圆，当运动到ab中点，磁感线与速度平行，洛伦兹力为零，根据左手定，可知从a到中点洛伦兹力方向向下，中点到b洛伦兹力方向向上，故C正确，D错误。
故选：AC。
【点评】本题主要考查了带电粒子在磁场中的受力及运动，解决本题的根据是要明确通电导线周围磁场的分布情况，熟练运用安培定则和左手定则，判断小球受到的洛伦兹力方向，从而判断小球的运动情况。
（多选）10．（6分）如图为地球赤道剖面图，地球半径为R。把地面上高度为区域内的地磁场视为磁感应强度为B、方向垂直于剖面的匀强磁场，一带电粒子以速度v正对地心射入该磁场区域，轨迹恰好与地面相切。则（ ）
A．粒子带正电荷
B．轨迹半径为
C．粒子的比荷为
D．若粒子速度减小，在该磁场区域的运动时间增大
【分析】根据左手定则判断粒子电性；作出粒子运动的轨迹，根据几何关系求出半径；粒子以速度v进入磁场，根据半径公式求出粒子的比荷；根据周期公式判断粒子运动时间的变化。
【解答】解：A.由左手定则可知，粒子带负电，故A错误；
B.由几何关系可知
r2+（R+）2＝（R+r）2
解得：r＝，
故B正确；
C.根据
qvB＝m
解得：
故C错误；
D.如图
若粒子速度减小，则粒子的运动半径减小，粒子在磁场中运动的圆心角变大，因粒子的周期
T＝
不变，则由
t＝
知在该磁场区域的运动时间变大，故D正确。
故选：BD。
【点评】本题考查了带电粒子在磁场中的运动，掌握粒子在磁场中半径公式和周期公式，关键作出轨迹图，运用几何关系进行求解，难度不大。
二、非选择题（共54分）
（多选）11．某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ）
A．痱子粉太厚，油酸未能完全散开
B．油酸的酒精溶液放置时间太久，酒精挥发
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
【分析】用油膜法估测分子直径实验原理是：让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径．根据此原理分析误差。
【解答】解：A、油酸未完全散开，面积S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A正确；
B、酒精挥发导致油酸酒精溶液中油酸含量增大，则油酸的实际体积偏大，则面积S偏大，直径将偏小，故B错误；
C、计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，面积S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C正确；
D、求每滴体积时，lmL的溶液的滴数多记了10滴，由V0＝可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误；
故选：AC。
【点评】本题考查对单分子油膜法测定分子直径原理的理解和应用，建立模型是解题的关键。
12．在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每2000mL溶液中有纯油酸1mL用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 2.5×10﹣6 mL，油酸膜的面积是 40 cm2，据上述数据，估测出油酸分子的直径是 6.25×10﹣10 m。
【分析】在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，掌握估算油膜面积的方法：所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去。
【解答】解：1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积：
V＝ mL＝2.5×10﹣6mL；
由于每格边长为1cm，则每一格就是1cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸薄膜面积为：S＝40cm2；
由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为：
d＝＝m＝6.25×10﹣10m。
故答案为：2.5×10﹣6； 40； 6.25×10﹣10。
【点评】掌握该实验的原理是解决问题的关键，该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径。
13．报警器工作时需要较大的电流，而干簧管所处空间的磁场只要磁感应强度大于等于某一较小的值，干簧管就会接通电路。为了节省电能，某同学设计了如图1所示的以热敏电阻和干簧管为传感器的自动低温报警装置，当温度小于等于T0时报警器就会自动报警。
（1）热敏电阻分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增大；负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小。那么该报警装置中的热敏电阻属于 PTC （填“PTC”或“NTC”）。
（2）要增大报警温度T0，在其它条件不变的情况下，应该将滑动变阻器A的滑动触头 向左 （填“向左”或“向右”）移动。
（3）现有甲、乙、丙、丁4个热敏电阻，它们的阻值随温度变化的图象如图2所示。现要求该温度报警装置的灵敏度尽量高些，则接入电路中的热敏电阻应该选用 甲 （填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）。
【分析】（1）电流产生的磁场磁感应强度随电流的增大而增大；磁感应强度大到某值时干簧管接通；当温度小于等于T0时报警器就会自动报警，即当温度小于等于T0时干簧管接通，磁感应强度达到某值，控制电路电流增大到某值，说明热敏电阻阻值随温度降低而减小，据此判断热敏电阻材料类型。
（2）根据实验要求结合图示电路图分析判断滑动变阻器滑片的移动方向。
（3）热敏电阻阻值随温度变化越快，温度报警装置的灵敏度越高，根据图示图象选择所需热敏电阻。
【解答】解：（1）电流产生的磁场磁感应强度随电流的增大而增大，由题意可知，磁感应强度大到某值时干簧管接通；当温度小于等于T0时报警器就会自动报警，即当温度小于等于T0时干簧管接通，磁感应强度达到某值，控制电路电流增大到某值，说明热敏电阻阻值随温度降低而减小，随温度升高而增大，则热敏电阻是正温度系数热敏电阻，即PTC。
（2）当控制电路电流为某值时磁感应强度达到一定值干簧管接通，工作电路工作，报警器报警，此时控制电路总电阻为某阻值；要增大报警温度T0，热敏电阻阻值增大，而控制电路总电阻一定，则滑动变阻器接入电路的阻值应减小，由图示电路图可知，滑动变阻器滑片应向左移动。
（3）热敏电阻是PTC热敏电阻，由图2所示可知，甲、乙是PTC热敏电阻，热敏电阻甲的阻值随温度变化较快，热敏电阻阻值随温度变化越快，温度报警装置的灵敏度越高，因此接入电路中的热敏电阻应该选用甲。
故答案为：（1）PTC；（2）向左；（3）甲。
【点评】本题是一道信息给予题，认真审题理解题意获取所需知识是解题的前提与关键，理解题意后分析图示电路图与图示图象即可解题。
14．如图所示，在斯特林循环的p﹣V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目 不变 （选填“增大”、“减小”或“不变”），状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如2图所示，则状态A对应的是 ① （选填“①”或“②”）．
【分析】气体的内能只与温度有关，根据热力学第一定律有△U＝W+Q判断气体吸热还是发热；根据图象利用理想气体状态方程对每一个过程进行分析即可．
温度是分子热运动平均动能的标志；气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；即大多数的分子的速率是比较接近的，但不是说速率大的和速率小的就没有了，也是同时存在的，但是分子的个数要少很多．
【解答】由图可知，图线BC与纵坐标平行，表示气体的体积不变，所以B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目不变；
根据理想气体的状态方程：＝C可知，气体的温度越高，压强与体积的乘积PV值越大，所以由图可知TD＞TA；
气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；温度高，最可几速率向速度较大的方向移动；故T1＜T2；因此状态A对应的是①．
故答案为：不变，①．
【点评】该题是图象问题，解题的关键从图象判断气体变化过程，利用理想气体状态方程，然后结合热力学第一定律进行分析判断即可解决．
15．中国共产党成立100周年庆祝大会临近尾声时，广场上的100个气球笼同时打开，10万只气球腾空而起，缤纷的色彩在天空中恣意绽放，一道斑斓的气球幕墙在北京上空描绘出一幅美丽的画卷。据报道，本次使用的气球为氦气球，每个气球需要充入氦气10L，充气后压强等于一个标准大气压，地面附近空气温度为27℃、压强为1.0×105Pa。
（1）用一个体积为50L、压强为2.0×107Pa的氦气罐给气球充气（认为充气前后气球和氦气罐温度都与环境温度一致，不发生变化），在忽略漏气损耗的情况下，这样的1个氦气罐可以充满多少个氦气球；
（2）本次大会使用的气球由可降解材料制成，当气球体积膨胀到15L时会发生爆炸。已知高度每升高1000m，空气温度下降6℃，若一个气球在刚好上升到2000m时发生爆炸（气球上升过程中没有漏气），则此时2000m高处大气压强为多少。
【分析】（1）由题意可知此过程为等温变化过程，由盖﹣吕萨克玻意耳列式求解即可；
（2）结合一定质量理想气体状态方程，代入题干情景进行列式即可求解。
【解答】解：（1）氦气罐体积V＝50L，压强p＝2.0×107Pa，每个气球充满气的体积V0＝10L，压强p0＝1.0×105Pa，由玻意耳定律可得
pV＝p0（nV0+V）
可得：
n＝995
所以每个罐子可以充气球995个；
（2）在地面，气球V0＝10L，压强p0＝1.0×105Pa，温度为T0＝300K，到达2000m高空时，V1＝15L，温度为T1＝288K，由理想气体状态方程
解得：
p1＝0.64×105Pa。
答：（1）1个氦气罐可以充满995个氦气球；
（2）上升到2000m时发生爆炸（气球上升过程中没有漏气）时大气压强为0.64×105Pa。
【点评】本题考查理想气体状态方程，要求学生从题干提取有效信息，进行分析列式，从而求解。
16．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m。导轨所在空间被分成区域I和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问：
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少？
【分析】（1）由右手定则可以判断出cd中感应电流方向，即可知道ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，静摩擦力达到最大值，由平衡条件、安培力与速度的关系求出cd棒的速度v；
（3）由能量守恒定律可以求出ab上产生的热量Q。
【解答】解：（1）cd下滑的过程中，由右手定则可知，cd中电流方向由d流向c，则ab中的电流由a流向b；
（2）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受的静摩擦力为最大静摩擦力。
由平衡条件得：ab所受的最大静摩擦力 Fmax＝m1gsinθ
ab刚好要上滑时，cd棒产生的感应电动势：E＝BLv
电路中电流：I＝
ab受到的安培力：F安＝BIL
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，
由平衡条件得：F安＝m1gsinθ+Fmax，
代入数据解得：v＝5m/s；
（3）cd棒运动过程中电路产生的总热量为Q总，由能量守恒定律得：
m2gxsinθ＝Q总+m2v2
ab上产生的热量：Q＝Q总
解得：Q＝1.3J；
答：
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向由a流向b；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度5m/s；
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是1.3J。
【点评】本题是复杂的电磁感应现象，是电磁感应与力学知识的综合，分析导体棒ab的受力情况，明确临界条件：ab刚好要滑动时，静摩擦力达到最大值。分别从力和能量两个角度进行研究。
17．如图甲所示，在xOy平面内存在磁场和电场，磁感应强度和电场强度大小随时间周期性变化，B的变化周期为4t0，E的变化周期为2t0，变化规律分别如图乙和图丙所示．在t＝0时刻从O点发射一带负电的粒子（不计重力），初速度大小为v0，方向沿y轴正方向．在x轴上有一点A（图中未标出），坐标为（）．若规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，y轴正方向为电场强度的正方向，v0、t0、B0为已知量，磁感应强度与电场强度的大小满足：；粒子的比荷满足：．求：
（1）在时，粒子的位置坐标；
（2）粒子偏离x轴的最大距离；
（3）粒子运动至A点的时间．
【分析】根据洛伦兹力提供向心力和周期公式求粒子的坐标；画出粒子运动轨迹，据此求粒子的最大距离；根据左周期性运动的周期，和一个周期内运动的距离求时间．
【解答】解：（1）在0～t0时间内，粒子做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得：
得：
则在时间内转过的圆心角
所以在时，粒子的位置坐标为：（）
（2）在t0～2t0时间内，粒子经电场加速后的速度为v，粒子的运动轨迹如图所示
运动的位移：
在2t0～3t0时间内粒子做匀速圆周运动，半径：
故粒子偏离x轴的最大距离：
（3）粒子在xOy平面内做周期性运动的运动周期为4t0
一个周期内向右运动的距离：
AO间的距离为：
所以，粒子运动至A点的时间为：t＝32t0
答：（1）在时，粒子的位置坐标（）；
（2）粒子偏离x轴的最大距离；
（3）粒子运动至A点的时间32t0．
【点评】带电粒子在电场、磁场和重力场等共存的复合场中的运动，其受力情况和运动图景都比较复杂，但其本质是力学问题，应按力学的基本思路，运用力学的基本规律研究和解决此类问题．：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2023/4/15 1:04:35；用户：一；邮箱：orFmNt4wY2woThCHSPWeWvTp-oRM@weixin.jyeoo.com；学号：2
2021-2022学年广东实验中学高二（下）期中物理试卷
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（4分）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化电场
B．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有高频和开放性的特点
C．从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫调制
D．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
2．（4分）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150kV高压输电升级为1350kV的特高压输电，下列说法正确的是（ ）
A．输电线中的电流变大
B．输电线上损失的电压变大
C．输电线上损失的功率变小
D．用户得到的电功率变小
3．（4分）有一个如图所示的LC回路，其中，L＝H，C＝F，t＝0时刻，电容器的带电量最大，则（ ）
A．振荡周期T＝2s
B．经过时间t＝0.5s，电路中电流最小
C．经过时间t＝1s，磁场能达到最大
D．放电过程中，电量有所损耗，振荡周期变小
4．（4分）某同学自己绕制了两个线图套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为4：1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（ ）
A．电源输出电压的频率为100Hz
B．若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为9V
C．若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小
D．将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
5．（4分）如图所示，一闭合直角三角形线框ABC以速度v匀速穿过匀强磁场区域。从BC边进入磁场区域开始计时，到A点离开磁场区域的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
6．（4分）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔s无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．则下列判断正确的是（ ）
A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚
D．a、b、C三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚
7．（4分）如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，R0是保护定值电阻。日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电；光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起。下列关于该电路分析正确的是（ ）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间
D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
（多选）8．（6分）如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S，电阻为R。匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在0到t1时间内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈a端的电势比线圈b端的电势高
B．通过线圈的磁通量的变化量为nS（B2﹣B1）
C．线圈ab两端的电势差Uab恒为
D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为
（多选）9．（6分）一长直细金属导线竖直放置，通以向上的恒定电流，一光滑绝缘管ab水平固定放置，两端恰好落在一以导线为圆心的圆上，俯视图如图所示。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以初速度v0向b运动过程中，则下列说法正确的是（ ）
A．小球在绝缘管中做匀速直线运动
B．洛伦兹力对小球先做正功再做负功
C．小球在管中点处受到的洛伦兹力为零
D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终向下
（多选）10．（6分）如图为地球赤道剖面图，地球半径为R。把地面上高度为区域内的地磁场视为磁感应强度为B、方向垂直于剖面的匀强磁场，一带电粒子以速度v正对地心射入该磁场区域，轨迹恰好与地面相切。则（ ）
A．粒子带正电荷
B．轨迹半径为
C．粒子的比荷为
D．若粒子速度减小，在该磁场区域的运动时间增大
二、非选择题（共54分）
（多选）11．某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ）
A．痱子粉太厚，油酸未能完全散开
B．油酸的酒精溶液放置时间太久，酒精挥发
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
12．在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每2000mL溶液中有纯油酸1mL用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL，油酸膜的面积是 cm2，据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。
13．报警器工作时需要较大的电流，而干簧管所处空间的磁场只要磁感应强度大于等于某一较小的值，干簧管就会接通电路。为了节省电能，某同学设计了如图1所示的以热敏电阻和干簧管为传感器的自动低温报警装置，当温度小于等于T0时报警器就会自动报警。
（1）热敏电阻分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增大；负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小。那么该报警装置中的热敏电阻属于 （填“PTC”或“NTC”）。
（2）要增大报警温度T0，在其它条件不变的情况下，应该将滑动变阻器A的滑动触头 （填“向左”或“向右”）移动。
（3）现有甲、乙、丙、丁4个热敏电阻，它们的阻值随温度变化的图象如图2所示。现要求该温度报警装置的灵敏度尽量高些，则接入电路中的热敏电阻应该选用 （填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）。
14．如图所示，在斯特林循环的p﹣V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目 （选填“增大”、“减小”或“不变”），状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如2图所示，则状态A对应的是 （选填“①”或“②”）．
15．中国共产党成立100周年庆祝大会临近尾声时，广场上的100个气球笼同时打开，10万只气球腾空而起，缤纷的色彩在天空中恣意绽放，一道斑斓的气球幕墙在北京上空描绘出一幅美丽的画卷。据报道，本次使用的气球为氦气球，每个气球需要充入氦气10L，充气后压强等于一个标准大气压，地面附近空气温度为27℃、压强为1.0×105Pa。
（1）用一个体积为50L、压强为2.0×107Pa的氦气罐给气球充气（认为充气前后气球和氦气罐温度都与环境温度一致，不发生变化），在忽略漏气损耗的情况下，这样的1个氦气罐可以充满多少个氦气球；
（2）本次大会使用的气球由可降解材料制成，当气球体积膨胀到15L时会发生爆炸。已知高度每升高1000m，空气温度下降6℃，若一个气球在刚好上升到2000m时发生爆炸（气球上升过程中没有漏气），则此时2000m高处大气压强为多少。
16．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m。导轨所在空间被分成区域I和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问：
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少？
17．如图甲所示，在xOy平面内存在磁场和电场，磁感应强度和电场强度大小随时间周期性变化，B的变化周期为4t0，E的变化周期为2t0，变化规律分别如图乙和图丙所示．在t＝0时刻从O点发射一带负电的粒子（不计重力），初速度大小为v0，方向沿y轴正方向．在x轴上有一点A（图中未标出），坐标为（）．若规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，y轴正方向为电场强度的正方向，v0、t0、B0为已知量，磁感应强度与电场强度的大小满足：；粒子的比荷满足：．求：
（1）在时，粒子的位置坐标；
（2）粒子偏离x轴的最大距离；
（3）粒子运动至A点的时间．
2021-2022学年广东实验中学高二（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（4分）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化电场
B．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有高频和开放性的特点
C．从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫调制
D．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
【分析】根据麦克斯韦的电磁场理论判断；根据发射电磁波的条件判断；根据解调的定义判断；根据紫外线的特点判断。
【解答】解：A、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场；均匀变化的电（磁）场只能产生恒定不变的磁（电）场，故A错误；
B、要有效地发射电磁波，两个重要条件是采用高频和开放性LC电路，故B正确；
C、从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫解调，故C错误；
D、紫外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了麦克斯韦的电磁场理论、发射电磁波的条件、解调、紫外线的作用等基础知识，要求学生对这部分知识要重视课本，强化记忆。
2．（4分）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150kV高压输电升级为1350kV的特高压输电，下列说法正确的是（ ）
A．输电线中的电流变大
B．输电线上损失的电压变大
C．输电线上损失的功率变小
D．用户得到的电功率变小
【分析】根据P＝UI可知输电线路上的电流变化，根据U损＝IR和P损＝I2R判断出损失电压和损失功率，根据P用＝P﹣P损判断出用户得到的功率变化。
【解答】解：A、由公式P＝UI可知，在输电总功率不变的情况下，电压升高，输送电流变小，故A错误；
B、由欧姆定律可知，导线上损失的电压ΔU＝Ir，输电线电阻不变，所以输电线上损失的电压变小，故B错误；
C、输电线上损失的功率ΔP＝I2r，所以输电线上损失的功率变小，故C正确；
D、用户得到的电功率P用＝P﹣ΔP，ΔP变小，用户得到的电功率变大，故D错误。
故选：C。
【点评】题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用，要注意功率公式中P＝UI中的电压U应为输电电压。
3．（4分）有一个如图所示的LC回路，其中，L＝H，C＝F，t＝0时刻，电容器的带电量最大，则（ ）
A．振荡周期T＝2s
B．经过时间t＝0.5s，电路中电流最小
C．经过时间t＝1s，磁场能达到最大
D．放电过程中，电量有所损耗，振荡周期变小
【分析】在LC振荡电路中，当电容器在放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化；
当电容器在充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。
在一个周期内，电容器充电两次，放电两次。
振荡周期T＝2π
【解答】解：A.由T＝2π
代入数据可解得，振荡周期为
T＝2s，故A正确；
B.经过时间t＝0.5s，即，刚好完成放电，故电路中电流最大，故B错误；
C.经过时间t＝1s，即，电容反向充电完成，电场能达到最大，磁场能达到最小，故C错误；
D.振荡周期由L、C决定，与电量多少无关，故保持不变，故D错误。
故选：A。
【点评】明确电磁振荡过程，知道电容器充电完毕（放电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i＝0；放电完毕（充电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。
4．（4分）某同学自己绕制了两个线图套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为4：1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则（ ）
A．电源输出电压的频率为100Hz
B．若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为9V
C．若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小
D．将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
【分析】变压器不改变交变电流的频率；变压器电压比等于匝数比；根据理想变压器功率关系作答；根据理想变压器的工作原理作答。
【解答】A.由乙图可知，周期T＝0.02s，频率f＝50Hz，变压器不改变频率，所以电源输出电压的频率为50Hz，故A错误。
B.原线圈输入电压的有效值为36V，副线圈输出电压，故B正确。
C.理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，在输入电压不变时，匝数比不变，副线圈输出的电压不变，灯泡两端并联一个电阻后，副线圈消耗功率变大，电源输出功率变大，故B错误。
D.变压器是利用了电磁感应的互感原理，直流电流通过线圈的磁通量不随时间变化，不会产生感应电动势，小灯泡不会发光，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查了变压器的工作原理、变压器的电压比与匝数比的关系、理想变压器的功率关系，较基础。
5．（4分）如图所示，一闭合直角三角形线框ABC以速度v匀速穿过匀强磁场区域。从BC边进入磁场区域开始计时，到A点离开磁场区域的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
【分析】分三个阶段：进入磁场、完全在磁场中、出磁场，分析感应电流的变化情况，根据感应电流产生的条件判断线框中是否有感应电流产生，根据E＝BLv及欧姆定律判断感应电流的大小变化。
【解答】解：感应电流I＝＝
①线框进入磁场的过程，导体棒切割磁感线的有效长度L减小，感应电流逐渐减小。由右手定则或楞次定律可知，线框进入磁场过程，电流沿逆时针方向，为正值；
②线框完全进入磁场的过程，穿过线框的磁通量不变，不产生感应电流，即I＝0；
③线框离开磁场的过程，导体棒切割磁感线的有效长度L减小，感应电流逐渐减小。电流沿顺时针方向，为负值。故A正确，BCD错误；
故选：A。
【点评】本题考查了电磁感应现象与图像结合。本题可以采用排除法分析解题，掌握感应电流产生的条件、熟练应用E＝BLv及欧姆定律即可正确解题。
6．（4分）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔s无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．则下列判断正确的是（ ）
A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚
C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚
D．a、b、C三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚
【分析】根据qU＝mv2求出粒子进入偏转磁场的速度，知道三种粒子进入磁场的速度大小关系，再根据qvB＝m求出R与什么因素有关，从而得出a、b、c三条“质谱线”的排列顺序．
【解答】解：A、根据qU＝mv2得，v＝．比荷最大的是氕，最小的是氚，所以进入磁场速度从大到小的顺序是氕、氘、氚。故A正确，
B、根据动能定理可知Ek＝qU，故动能相同，故B错误；
C、时间为t＝，故在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氚氘氕，故C错误；
D、进入偏转磁场有qvB＝m，
解得：R＝＝，氕比荷最大的，轨道半径最小，c对应的是氕，氚比荷最小，则轨道半径最大，a对应的是氚，故D错误
故选：A。
【点评】解决本题的关键知道根据qU＝mv2可求出速度，知道速度与比荷有关，以及知道根据qvB＝m可求出轨道半径与比荷有关．
7．（4分）如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，R0是保护定值电阻。日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电；光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起。下列关于该电路分析正确的是（ ）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间
D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
【分析】根据实验原理，电流减小时，衔铁被弹簧拉起，EF接通，路灯亮起，电流变大时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接通，太阳能电池板给蓄电池充电，结合闭合电路欧姆定律可进行分析。
【解答】解：A.日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，可知电流变大了，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，即当日光充足时光敏电阻R减小，故A错误；
B.电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；
C.增大保护电阻R，减小了电流，增大了照明时间，故C正确；
D.LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误。
故选：C。
【点评】本题属于信息给与题，考查的内容是闭合电路欧姆定律及电磁继电器，解题的关键是弄懂该装置的工作原理，本题真正考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
（多选）8．（6分）如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S，电阻为R。匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在0到t1时间内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈a端的电势比线圈b端的电势高
B．通过线圈的磁通量的变化量为nS（B2﹣B1）
C．线圈ab两端的电势差Uab恒为
D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为
【分析】根据法拉第电磁感应定律计算出感应电动势的大小，根据电荷量的计算公式解得电荷量。
【解答】解：A．线圈中原磁场先向左减弱后向后增强，由楞次定律可知，感应磁场方向一直向左，根据线圈环绕方向知a端电势比b端电势高，故A正确；
B．在0到t1时间内，通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ＝SB2﹣S（﹣B1）＝S（B2+B1），故B错误；
C．由法拉第电磁感应定律E＝n＝，故C错误；
D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，通过导线横截面的电荷量q＝Δt，＝，联立解得：q＝，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题主要考查了法拉第电磁感应定律，根据题目中的数据代入公式进行计算即可，属于基础题型。
（多选）9．（6分）一长直细金属导线竖直放置，通以向上的恒定电流，一光滑绝缘管ab水平固定放置，两端恰好落在一以导线为圆心的圆上，俯视图如图所示。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以初速度v0向b运动过程中，则下列说法正确的是（ ）
A．小球在绝缘管中做匀速直线运动
B．洛伦兹力对小球先做正功再做负功
C．小球在管中点处受到的洛伦兹力为零
D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终向下
【分析】根据洛伦兹力不做功，判断小球的速率变化情况；先根据安培定则判断磁场方向，根据左手定则小球受到的洛伦兹力方向；根据速度方向与磁场方向的夹角判断洛伦兹力的大小。
【解答】解：AB、因为洛伦兹力和支持力与运动方向垂直，又不计摩擦力，由于洛伦兹力不做功，所以合外力不做功，小球速率不变，做匀速直线运动，故A正确，B错误；
CD、根据安培定则可知，磁感线是以导线上的点为圆心沿逆时针方向的同心圆，当运动到ab中点，磁感线与速度平行，洛伦兹力为零，根据左手定，可知从a到中点洛伦兹力方向向下，中点到b洛伦兹力方向向上，故C正确，D错误。
故选：AC。
【点评】本题主要考查了带电粒子在磁场中的受力及运动，解决本题的根据是要明确通电导线周围磁场的分布情况，熟练运用安培定则和左手定则，判断小球受到的洛伦兹力方向，从而判断小球的运动情况。
（多选）10．（6分）如图为地球赤道剖面图，地球半径为R。把地面上高度为区域内的地磁场视为磁感应强度为B、方向垂直于剖面的匀强磁场，一带电粒子以速度v正对地心射入该磁场区域，轨迹恰好与地面相切。则（ ）
A．粒子带正电荷
B．轨迹半径为
C．粒子的比荷为
D．若粒子速度减小，在该磁场区域的运动时间增大
【分析】根据左手定则判断粒子电性；作出粒子运动的轨迹，根据几何关系求出半径；粒子以速度v进入磁场，根据半径公式求出粒子的比荷；根据周期公式判断粒子运动时间的变化。
【解答】解：A.由左手定则可知，粒子带负电，故A错误；
B.由几何关系可知
r2+（R+）2＝（R+r）2
解得：r＝，
故B正确；
C.根据
qvB＝m
解得：
故C错误；
D.如图
若粒子速度减小，则粒子的运动半径减小，粒子在磁场中运动的圆心角变大，因粒子的周期
T＝
不变，则由
t＝
知在该磁场区域的运动时间变大，故D正确。
故选：BD。
【点评】本题考查了带电粒子在磁场中的运动，掌握粒子在磁场中半径公式和周期公式，关键作出轨迹图，运用几何关系进行求解，难度不大。
二、非选择题（共54分）
（多选）11．某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ）
A．痱子粉太厚，油酸未能完全散开
B．油酸的酒精溶液放置时间太久，酒精挥发
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
【分析】用油膜法估测分子直径实验原理是：让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径．根据此原理分析误差。
【解答】解：A、油酸未完全散开，面积S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A正确；
B、酒精挥发导致油酸酒精溶液中油酸含量增大，则油酸的实际体积偏大，则面积S偏大，直径将偏小，故B错误；
C、计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，面积S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C正确；
D、求每滴体积时，lmL的溶液的滴数多记了10滴，由V0＝可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误；
故选：AC。
【点评】本题考查对单分子油膜法测定分子直径原理的理解和应用，建立模型是解题的关键。
12．在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每2000mL溶液中有纯油酸1mL用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 2.5×10﹣6 mL，油酸膜的面积是 40 cm2，据上述数据，估测出油酸分子的直径是 6.25×10﹣10 m。
【分析】在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，掌握估算油膜面积的方法：所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去。
【解答】解：1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积：
V＝ mL＝2.5×10﹣6mL；
由于每格边长为1cm，则每一格就是1cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸薄膜面积为：S＝40cm2；
由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为：
d＝＝m＝6.25×10﹣10m。
故答案为：2.5×10﹣6； 40； 6.25×10﹣10。
【点评】掌握该实验的原理是解决问题的关键，该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径。
13．报警器工作时需要较大的电流，而干簧管所处空间的磁场只要磁感应强度大于等于某一较小的值，干簧管就会接通电路。为了节省电能，某同学设计了如图1所示的以热敏电阻和干簧管为传感器的自动低温报警装置，当温度小于等于T0时报警器就会自动报警。
（1）热敏电阻分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增大；负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小。那么该报警装置中的热敏电阻属于 PTC （填“PTC”或“NTC”）。
（2）要增大报警温度T0，在其它条件不变的情况下，应该将滑动变阻器A的滑动触头 向左 （填“向左”或“向右”）移动。
（3）现有甲、乙、丙、丁4个热敏电阻，它们的阻值随温度变化的图象如图2所示。现要求该温度报警装置的灵敏度尽量高些，则接入电路中的热敏电阻应该选用 甲 （填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）。
【分析】（1）电流产生的磁场磁感应强度随电流的增大而增大；磁感应强度大到某值时干簧管接通；当温度小于等于T0时报警器就会自动报警，即当温度小于等于T0时干簧管接通，磁感应强度达到某值，控制电路电流增大到某值，说明热敏电阻阻值随温度降低而减小，据此判断热敏电阻材料类型。
（2）根据实验要求结合图示电路图分析判断滑动变阻器滑片的移动方向。
（3）热敏电阻阻值随温度变化越快，温度报警装置的灵敏度越高，根据图示图象选择所需热敏电阻。
【解答】解：（1）电流产生的磁场磁感应强度随电流的增大而增大，由题意可知，磁感应强度大到某值时干簧管接通；当温度小于等于T0时报警器就会自动报警，即当温度小于等于T0时干簧管接通，磁感应强度达到某值，控制电路电流增大到某值，说明热敏电阻阻值随温度降低而减小，随温度升高而增大，则热敏电阻是正温度系数热敏电阻，即PTC。
（2）当控制电路电流为某值时磁感应强度达到一定值干簧管接通，工作电路工作，报警器报警，此时控制电路总电阻为某阻值；要增大报警温度T0，热敏电阻阻值增大，而控制电路总电阻一定，则滑动变阻器接入电路的阻值应减小，由图示电路图可知，滑动变阻器滑片应向左移动。
（3）热敏电阻是PTC热敏电阻，由图2所示可知，甲、乙是PTC热敏电阻，热敏电阻甲的阻值随温度变化较快，热敏电阻阻值随温度变化越快，温度报警装置的灵敏度越高，因此接入电路中的热敏电阻应该选用甲。
故答案为：（1）PTC；（2）向左；（3）甲。
【点评】本题是一道信息给予题，认真审题理解题意获取所需知识是解题的前提与关键，理解题意后分析图示电路图与图示图象即可解题。
14．如图所示，在斯特林循环的p﹣V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目 不变 （选填“增大”、“减小”或“不变”），状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如2图所示，则状态A对应的是 ① （选填“①”或“②”）．
【分析】气体的内能只与温度有关，根据热力学第一定律有△U＝W+Q判断气体吸热还是发热；根据图象利用理想气体状态方程对每一个过程进行分析即可．
温度是分子热运动平均动能的标志；气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；即大多数的分子的速率是比较接近的，但不是说速率大的和速率小的就没有了，也是同时存在的，但是分子的个数要少很多．
【解答】由图可知，图线BC与纵坐标平行，表示气体的体积不变，所以B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目不变；
根据理想气体的状态方程：＝C可知，气体的温度越高，压强与体积的乘积PV值越大，所以由图可知TD＞TA；
气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；温度高，最可几速率向速度较大的方向移动；故T1＜T2；因此状态A对应的是①．
故答案为：不变，①．
【点评】该题是图象问题，解题的关键从图象判断气体变化过程，利用理想气体状态方程，然后结合热力学第一定律进行分析判断即可解决．
15．中国共产党成立100周年庆祝大会临近尾声时，广场上的100个气球笼同时打开，10万只气球腾空而起，缤纷的色彩在天空中恣意绽放，一道斑斓的气球幕墙在北京上空描绘出一幅美丽的画卷。据报道，本次使用的气球为氦气球，每个气球需要充入氦气10L，充气后压强等于一个标准大气压，地面附近空气温度为27℃、压强为1.0×105Pa。
（1）用一个体积为50L、压强为2.0×107Pa的氦气罐给气球充气（认为充气前后气球和氦气罐温度都与环境温度一致，不发生变化），在忽略漏气损耗的情况下，这样的1个氦气罐可以充满多少个氦气球；
（2）本次大会使用的气球由可降解材料制成，当气球体积膨胀到15L时会发生爆炸。已知高度每升高1000m，空气温度下降6℃，若一个气球在刚好上升到2000m时发生爆炸（气球上升过程中没有漏气），则此时2000m高处大气压强为多少。
【分析】（1）由题意可知此过程为等温变化过程，由盖﹣吕萨克玻意耳列式求解即可；
（2）结合一定质量理想气体状态方程，代入题干情景进行列式即可求解。
【解答】解：（1）氦气罐体积V＝50L，压强p＝2.0×107Pa，每个气球充满气的体积V0＝10L，压强p0＝1.0×105Pa，由玻意耳定律可得
pV＝p0（nV0+V）
可得：
n＝995
所以每个罐子可以充气球995个；
（2）在地面，气球V0＝10L，压强p0＝1.0×105Pa，温度为T0＝300K，到达2000m高空时，V1＝15L，温度为T1＝288K，由理想气体状态方程
解得：
p1＝0.64×105Pa。
答：（1）1个氦气罐可以充满995个氦气球；
（2）上升到2000m时发生爆炸（气球上升过程中没有漏气）时大气压强为0.64×105Pa。
【点评】本题考查理想气体状态方程，要求学生从题干提取有效信息，进行分析列式，从而求解。
16．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m。导轨所在空间被分成区域I和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问：
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少？
【分析】（1）由右手定则可以判断出cd中感应电流方向，即可知道ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，静摩擦力达到最大值，由平衡条件、安培力与速度的关系求出cd棒的速度v；
（3）由能量守恒定律可以求出ab上产生的热量Q。
【解答】解：（1）cd下滑的过程中，由右手定则可知，cd中电流方向由d流向c，则ab中的电流由a流向b；
（2）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受的静摩擦力为最大静摩擦力。
由平衡条件得：ab所受的最大静摩擦力 Fmax＝m1gsinθ
ab刚好要上滑时，cd棒产生的感应电动势：E＝BLv
电路中电流：I＝
ab受到的安培力：F安＝BIL
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，
由平衡条件得：F安＝m1gsinθ+Fmax，
代入数据解得：v＝5m/s；
（3）cd棒运动过程中电路产生的总热量为Q总，由能量守恒定律得：
m2gxsinθ＝Q总+m2v2
ab上产生的热量：Q＝Q总
解得：Q＝1.3J；
答：
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向由a流向b；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度5m/s；
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是1.3J。
【点评】本题是复杂的电磁感应现象，是电磁感应与力学知识的综合，分析导体棒ab的受力情况，明确临界条件：ab刚好要滑动时，静摩擦力达到最大值。分别从力和能量两个角度进行研究。
17．如图甲所示，在xOy平面内存在磁场和电场，磁感应强度和电场强度大小随时间周期性变化，B的变化周期为4t0，E的变化周期为2t0，变化规律分别如图乙和图丙所示．在t＝0时刻从O点发射一带负电的粒子（不计重力），初速度大小为v0，方向沿y轴正方向．在x轴上有一点A（图中未标出），坐标为（）．若规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，y轴正方向为电场强度的正方向，v0、t0、B0为已知量，磁感应强度与电场强度的大小满足：；粒子的比荷满足：．求：
（1）在时，粒子的位置坐标；
（2）粒子偏离x轴的最大距离；
（3）粒子运动至A点的时间．
【分析】根据洛伦兹力提供向心力和周期公式求粒子的坐标；画出粒子运动轨迹，据此求粒子的最大距离；根据左周期性运动的周期，和一个周期内运动的距离求时间．
【解答】解：（1）在0～t0时间内，粒子做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得：
得：
则在时间内转过的圆心角
所以在时，粒子的位置坐标为：（）
（2）在t0～2t0时间内，粒子经电场加速后的速度为v，粒子的运动轨迹如图所示
运动的位移：
在2t0～3t0时间内粒子做匀速圆周运动，半径：
故粒子偏离x轴的最大距离：
（3）粒子在xOy平面内做周期性运动的运动周期为4t0
一个周期内向右运动的距离：
AO间的距离为：
所以，粒子运动至A点的时间为：t＝32t0
答：（1）在时，粒子的位置坐标（）；
（2）粒子偏离x轴的最大距离；
（3）粒子运动至A点的时间32t0．
【点评】带电粒子在电场、磁场和重力场等共存的复合场中的运动，其受力情况和运动图景都比较复杂，但其本质是力学问题，应按力学的基本思路，运用力学的基本规律研究和解决此类问题．：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2023/4/15 1:04:35；用户：一；邮箱：orFmNt4wY2woThCHSPWeWvTp-oRM@weixin.jyeoo.com；学号：2
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