内蒙古赤峰市2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷

这是一份内蒙古赤峰市2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷，共25页。试卷主要包含了选择题，实验题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年内蒙古赤峰市高二（下）期末物理试卷
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不做答的不得分）
1．（4分）关于电和磁，下列说法正确的是（　　）
A．物理学中规定，试探电荷受到静电力的方向为电场强度的方向
B．电荷量很小的电荷就是元电荷
C．电荷和电荷、磁极和磁极、通电导体和磁极之间都是通过场发生相互作用的
D．磁场中某点磁场的强弱，用一小段通电导线在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值表征
2．（4分）某电场线分布如图所示，一带电粒子仅在静电力作用下沿图中虚线所示轨迹运动，先后通过M点和N点（　　）

A．M、N点的场强EM＞EN
B．M点的电势比N点电势低
C．粒子带正电
D．带电粒子从M到N电势能增加
3．（4分）在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感应电流方向如图甲所示的方向为正。当磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示时（　　）

A． B．
C． D．
4．（4分）如图所示，一弹簧测力计下面挂有质量为m、匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为L，方向与线框平面垂直（在图中垂直于纸面向里），当线框中通以逆时针方向的电流I1；保持电流大小不变，改变电流的方向，弹簧测力计的示数为F2。则磁场的磁感应强度大小为（　　）

A．B＝ B．B＝
C．B＝ D．B＝
5．（4分）图中A和B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开时，则下列说法正确的是（　　）

A．A环将和磁铁相互吸引
B．A环将和磁铁相互排斥
C．A环内的磁通量减少了
D．A环和磁铁之间没有力的作用
6．（4分）如图所示，单匝线圈电阻r＝1Ω，线圈内部存在垂直纸面向外的匀强磁场2，有一个阻值为R＝2Ω的电阻两端分别与线圈两端a、b相连，电阻的一端b接地。磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则（　　）

A．在0～4s时间内，R中有电流从a流向b
B．当t＝2s时穿过线圈的磁通量为0.08Wb
C．在0～4s时间内，通过R的电流大小为0.01A
D．在0～4s时间内，R两端电压Uab＝0.03V
7．（4分）研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，下列说法正确的是（　　）

A．当电梯突然坠落时，该安个装置可使电梯停在空中
B．当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用
C．当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相同
D．当电梯坠落至图示位置时，只有闭合线圈B能阻碍电梯下落
8．（4分）随着生活中的电子设备越来越多，在不知不觉中各种“理不清”的充电线给我们带来了困扰。无线充电的引入，让手机、智能手表和电动牙刷等设备摆脱了“充电线”的牵制，如图1所示，某智能手表正准备进行无线充电，当送电线圈接入如图3所示的交流电源后，送电线圈接有电阻R1，受电线圈接有电阻R2＝4Ω，送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2＝5：1，此时智能手表处于“超级充电”模式，其两端的电压为20V，充电装置线圈可视为理想变压器，则下列说法正确的是（　　）
​
A．送电线圈两端电压为220V
B．送电线圈所接电阻R1＝20Ω
C．此充电器在“超级快充”模式下，耗电功率为200W
D．受电线圈中的感应电流的磁场总是与供电线圈中电流的磁场方向相反
（多选）9．（4分）如图所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡H的灯丝电阻。接通电路达到稳定时，灯泡H能发光。下列判断正确的是​（　　）

A．开关S由断开到闭合时灯泡H将逐渐变亮
B．开关S由断开到闭合时灯泡H立即变亮
C．开关S由闭合到断开时灯泡H将逐渐变暗
D．开关S由闭合到断开时灯泡H先闪亮一下然后才变暗
（多选）10．（4分）某正弦式交变电流i随时间t变化的图象如图所示。关于此交变电流，下列说法正确的是（　　）

A．频率为100Hz B．周期为0.02S
C．电流的有效值为14.1A D．电流的最大值为14.1A
（多选）11．（4分）如图所示，一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两道轨宽为L，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，从距离地面高度h处静止释放，下滑一段距离后达到最大速度vm。若运动过程中，金属杆ab始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆ab的电阻均忽略不计（　　）

A．金属杆先做匀加速直线运动后做匀速直线运动
B．电路产生的焦耳热等于mgh﹣
C．金属杆的最大速度vm＝
D．流过电阻R的电荷量q＝
（多选）12．（4分）如图所示，半径为R的圆形区域内自垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。M为磁场边界上一点（不计重力及粒子间相互作用）在纸面内向各个方向以相同的速率通过M点进入磁场。这些粒子射出边界的位置均处于上，的弧长是圆周长的（　　）

A．粒子从M点进入磁场时的速率为v＝
B．从N点离开的粒子在磁场中运动的时间为t＝
C．从N点离开的粒子在N点速度反向延长线过磁场区域的圆心
D．若将磁感应强度的大小增加到B，则粒子射出边界的圆弧长度变为原来的
二、实验题（本题共2小题，共15分）
13．（6分）某同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约为0.4Ω；电压表（量程0～3V，内阻约为3kΩ）（量程0～0.6A，内阻约为10Ω），定值电阻R0为0.6Ω，滑动变阻器有R1（最大阻值10Ω，额定电流2A）和R2（最大阻值100Ω，额定电流0.1A）各一只。
​
①实验中滑动变阻器应选用 　 　（选填“R1”或“R2”）。
②在实验中测得多组电压和电流值，得到如图乙所示的U﹣I图线，由图可得该电源电动势E＝　 　V，内阻r＝　 　Ω。（结果保留三位有效数字）
14．（9分）一实验小组要测定粗细均匀的铅笔芯的电阻率，实验中可供选用的器材有：
A.长度为L＝10.0cm的铅笔芯（电阻R、约2Ω）
B.电流表G：内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig＝3mA
C.电流表A：量程0.6A，内阻约1Ω
D.滑动变阻器R：最大阻值5Ω
E.定值电阻：R0＝3Ω，R1＝900Ω，R2＝1000Ω
F.电源：电动势6V，内阻不计
G.开关，导线若干
​
请完成下列实验内容：
（1）用螺旋测微器测得铅笔芯的直径如图甲所示，则直径d＝　 　mm。
（2）把电流表G与定值电阻改装成量秤为3V的电压表，则定值电阻应选 　 　（填“R1”或“R2”）。
（3）为了尽可能获取多组数据，实验电路图应选图2四幅中的 　 　，电路中R0的作用是 　 　。
（4）某次测量中，电流表G的读数为2.40mA时，电流表A的读数为0.40A　 　Ω•m。（保留两位有效数字）
三.计算题（本题共3小题，共37分）
15．（10分）如图所示，ON为真空中电荷量为Q＝+1.0×10﹣9C点电荷的一条电场线，M是处在电场线上的一点，OM的距离r＝30cm
（1）点电荷Q在M点的场强的大小和方向；
（2）若在该电场中M点电势为300V，N点电势为180V，则一个电荷量为q＝﹣10×10﹣10C的试探电荷从M点沿电场线到N点静电力做了多少功？

16．（12分）如图xOy平面直角坐标系，在第一象限存在与y轴平行竖直向下的匀强电场，第二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴上的a点以速度v0垂直x轴射入磁场，从y轴上y＝L处的b点沿垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上x＝L处的c点
（1）磁感应强度B的大小；
（2）电场强度E的大小。

17．（15分）如图所示，宽度L＝1m的足够长的U形金属框架水平放置并固定，框架处在竖直向上的匀强磁场中，U形框架两平行导轨上放一根质量为m＝0.2kg、接入导轨间电阻R＝1.0Ω的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5。现用大小变化的牵引力F使棒从静止开始运动，当金属棒ab的电阻R产生的热量Q＝5.8J时获得稳定速度，此时牵引力的大小为F＝3N，重力加速度g＝10m/s2，在金属棒ab从静止开始运动到刚好达到稳定速度这一过程中，求：
（1）ab棒稳定速度大小v；
（2）若牵引力的功率恒为P＝6W，则这个过程中ab棒经历的时间t；
（3）ab棒牵引力F的冲量IF。


2022-2023学年内蒙古赤峰市高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不做答的不得分）
1．（4分）关于电和磁，下列说法正确的是（　　）
A．物理学中规定，试探电荷受到静电力的方向为电场强度的方向
B．电荷量很小的电荷就是元电荷
C．电荷和电荷、磁极和磁极、通电导体和磁极之间都是通过场发生相互作用的
D．磁场中某点磁场的强弱，用一小段通电导线在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值表征
【分析】电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量，电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关，可根据电场强度的定义式进行分析；磁感应强度是采用比值法定义的，B大小与F、IL无关，B由磁场本身决定，当电流方向与磁场方向不在同一直线上时，导体才受到磁场力作用，磁场力的方向与电流、磁场垂直。
【解答】解：A、物理学中规定，故A错误；
B、元电荷是一个质子或一个电子所带的电荷量；
C、电荷和电荷、通电导体和磁极之间都是通过场发生相互作用的；
D、磁场中某点磁场的强弱，故D错误。
故选：C。
【点评】电场强度和磁感应强度是用比值法定义的物理量之一，电场中某点的电场强度是由电场本身决定的，与该点是否有试探电荷无关.磁感应强度是由磁场本身决定的。
2．（4分）某电场线分布如图所示，一带电粒子仅在静电力作用下沿图中虚线所示轨迹运动，先后通过M点和N点（　　）

A．M、N点的场强EM＞EN
B．M点的电势比N点电势低
C．粒子带正电
D．带电粒子从M到N电势能增加
【分析】电场线是从正电荷或者无穷远处发出，到负电荷或无穷远处为止，沿电场线的方向，电势降低，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小。沿着电场线方向电势是降低的。正电荷的受力方向与场强方向相同，负电荷相反。
【解答】解：A、电场线密的地方电场的强度大，所以有EM＜EN，故A错误；
B、沿着电场线方向，因此在MM＞φN，故B错误；
C、根据粒子的运动的轨迹弯曲方向可以知道，所以粒子为正电荷；
D、粒子带正电并且运动轨迹方向和电场线方向一致，电势能减小。
故选：C。
【点评】本题是电场中粒子的轨迹问题，首先要能根据轨迹的弯曲方向判断粒子受力方向，其次根据电场线的疏密可以判断电场强度的强弱，进而判断电场力的大小，加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题。
3．（4分）在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感应电流方向如图甲所示的方向为正。当磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示时（　　）

A． B．
C． D．
【分析】由图乙可知磁感应强度的变化，则可知线圈中磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势变化情况，由楞次定律可得感应电流的方向，二者结合可得出正确的图象。
【解答】解：
在0﹣1s内，根据法拉第电磁感应定律＝n，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，电流也为正值；
在2﹣2s内，磁感应强度不变；
在2﹣2s内，根据法拉第电磁感应定律＝n＝。
根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，大小为前1s的一半，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题考查电磁感应与图象问题；此类问题不必非要求得电动势的大小，应根据楞次定律判断电路中电流的方向，结合电动势的变化情况即可得出正确结果。
4．（4分）如图所示，一弹簧测力计下面挂有质量为m、匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为L，方向与线框平面垂直（在图中垂直于纸面向里），当线框中通以逆时针方向的电流I1；保持电流大小不变，改变电流的方向，弹簧测力计的示数为F2。则磁场的磁感应强度大小为（　　）

A．B＝ B．B＝
C．B＝ D．B＝
【分析】由左手定则判断安培力方向，由力的平衡可列式，则可得磁感应强度大小。
【解答】解：当线框中电流方向为逆时针，由左手定则可知bc边所受安培力方向竖直向上，由力的平衡有：mg＝F1+nBIL，
线框中电流方向为顺时针，由左手定则可知bc边所受安培力方向竖直向下2
代入数据可得：，故ABC错误。
故选：D。
【点评】本题考查了通电导线在安培力作用下的平衡问题，解题的关键是正确判断出安培力的方向，注意安培力大小与匝数有关。
5．（4分）图中A和B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开时，则下列说法正确的是（　　）

A．A环将和磁铁相互吸引
B．A环将和磁铁相互排斥
C．A环内的磁通量减少了
D．A环和磁铁之间没有力的作用
【分析】ABD、通过楞次定律阻碍磁通量的增加可知A环远离磁铁，则可得结论；
C、磁铁的任意一极靠近A环，A环中的磁通量增加。
【解答】解：ABD、当磁铁靠近A环时，由楞次定律可知A环中产生感应电流阻碍磁通量的增加，即A环和磁铁有相互排斥的作用力，B正确；
C、磁铁的任意一极靠近A环，故C错误。
故选：B。
【点评】本题考查了楞次定律，解题的关键是理解楞次定律“阻碍”的表现：“来拒去留”。
6．（4分）如图所示，单匝线圈电阻r＝1Ω，线圈内部存在垂直纸面向外的匀强磁场2，有一个阻值为R＝2Ω的电阻两端分别与线圈两端a、b相连，电阻的一端b接地。磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则（　　）

A．在0～4s时间内，R中有电流从a流向b
B．当t＝2s时穿过线圈的磁通量为0.08Wb
C．在0～4s时间内，通过R的电流大小为0.01A
D．在0～4s时间内，R两端电压Uab＝0.03V
【分析】ACD、在0～4s时间内，线圈中磁通量增加，由楞次定律可知感应电流方向，由法拉第电磁感应定律可得感应电动势的大小，由闭合电路欧姆定律可得感应电流的大小，由U＝IR可得电阻R两端电压；
B、由Φ＝BS可得磁通量的大小。
【解答】解：ACD、在0～4s时间内，穿过线圈的磁通量增加，R中有电流从b流向a
由闭合电路欧姆定律有：
R两端电压Uab＝IR＝0.01A×2Ω＝4.02V，故AD错误；
B、由图可知t＝2s时B＝0.5T，故B错误。
故选：C。
【点评】本题考查了法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律，解题的关键是熟记法拉第电磁感应定律和楞次定律，磁通量的计算式。
7．（4分）研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，下列说法正确的是（　　）

A．当电梯突然坠落时，该安个装置可使电梯停在空中
B．当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用
C．当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相同
D．当电梯坠落至图示位置时，只有闭合线圈B能阻碍电梯下落
【分析】C、根据楞次定理判断两个线圈中感应电流的方向；
ABD、当电梯突然坠落时，穿过线圈的磁通量迅速发生变化，根据楞次定律可知线圈对永久磁体有阻碍作用，则可得结论。
【解答】解：C、当电梯坠落至图示位置时，磁场方向向上，此时穿过闭合线圈B中的磁通量增加，由楞次定律可知线圈B中感应电流的方向为顺时针（俯视）、B中的电流方向相反；
ABD、当电梯突然坠落时，线圈A中的磁通量突然减少，根据楞次定律可知线圈A，对磁铁的运动有阻碍作用、B都能阻碍电梯下落，B正确。
故选：B。
【点评】本题考查了楞次定律和电磁感应现象在生活中的应用，解题的关键是正确判断两个线圈中原磁场的方向和磁通量的变化，利用楞次定律判断感应电流的方向。
8．（4分）随着生活中的电子设备越来越多，在不知不觉中各种“理不清”的充电线给我们带来了困扰。无线充电的引入，让手机、智能手表和电动牙刷等设备摆脱了“充电线”的牵制，如图1所示，某智能手表正准备进行无线充电，当送电线圈接入如图3所示的交流电源后，送电线圈接有电阻R1，受电线圈接有电阻R2＝4Ω，送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2＝5：1，此时智能手表处于“超级充电”模式，其两端的电压为20V，充电装置线圈可视为理想变压器，则下列说法正确的是（　　）
​
A．送电线圈两端电压为220V
B．送电线圈所接电阻R1＝20Ω
C．此充电器在“超级快充”模式下，耗电功率为200W
D．受电线圈中的感应电流的磁场总是与供电线圈中电流的磁场方向相反
【分析】根据理想变压器的规律求解送电线圈中的电流，根据电路连接情况结合理想变压器的规律分析AB选项；根据电功率的计算公式求解此充电器在“超级快充”模式下耗电功率；根据楞次定律分析受电线圈中感应电流的磁场与供电线圈中电流的磁场方向的关系。
【解答】解：AB、充电电流为I2＝5A，则根据理想变压器的规律6：I2＝n2：n2，得送电线圈中的电流I1＝1A，交流电源的电压有效值为：U＝，智能手表两端的电压为U'＝20V2＝U'+I3R2＝40V，根据理想变压器的规律1：U4＝n1：n2，送电线圈两端电压为U5＝200V，根据U＝U1+R1I8，得R1＝20Ω，故A错误；
C、此充电器在“超级快充”模式下1＝220×5W＝220W，故C错误；
D、当供电线圈中电流增加时，根据楞次定律可知，当供电线圈中电流减小时，根据楞次定律可知此时受电线圈中感应电流的磁场与供电线圈中电流的磁场方向相同。
故选：B。
【点评】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道理想变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
（多选）9．（4分）如图所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡H的灯丝电阻。接通电路达到稳定时，灯泡H能发光。下列判断正确的是​（　　）

A．开关S由断开到闭合时灯泡H将逐渐变亮
B．开关S由断开到闭合时灯泡H立即变亮
C．开关S由闭合到断开时灯泡H将逐渐变暗
D．开关S由闭合到断开时灯泡H先闪亮一下然后才变暗
【分析】线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向跟原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向跟原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡H构成电路回路。
【解答】解：AB、开关S由断开到闭合时，所以灯泡H将逐渐变亮，B错误；
CD、开关S由闭合到断开时，产生自感电动势，电流由原来的大小逐渐减小，两者的的电流始终相等，不会先闪亮一下然后才变暗，故C正确。
故选：AC。
【点评】电感总是阻碍电流的变化，线圈中的电流增大时，产生自感电动势会阻碍电流增大；反之，阻碍线圈中的电流减小。
（多选）10．（4分）某正弦式交变电流i随时间t变化的图象如图所示。关于此交变电流，下列说法正确的是（　　）

A．频率为100Hz B．周期为0.02S
C．电流的有效值为14.1A D．电流的最大值为14.1A
【分析】由交流电的图象的纵坐标的最大值读出电流的最大值，读出周期，求出频率。正余弦交流电的最大值等于有效值的倍。
【解答】解：AB、由图可知周期为：T＝0.02s，故A错误；
CD、由图可知电流的最大值为：，
电流的有效值为：，故C错误。
故选：BD。
【点评】根据交流电i﹣t图象读出交流电的最大值、周期及任意时刻电流的大小是基本能力，比较简单。
（多选）11．（4分）如图所示，一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两道轨宽为L，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，从距离地面高度h处静止释放，下滑一段距离后达到最大速度vm。若运动过程中，金属杆ab始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆ab的电阻均忽略不计（　　）

A．金属杆先做匀加速直线运动后做匀速直线运动
B．电路产生的焦耳热等于mgh﹣
C．金属杆的最大速度vm＝
D．流过电阻R的电荷量q＝
【分析】AC、由右手定则判断感应电流方向，由左手定则判断安培力方向，对金属杆受力分析，由牛顿第二定律可知随着v增大，金属杆加速度变化特点，当加速度减为零，金属杆速度最大，则可得最大速度，可知金属杆的运动特点；
B、根据能量守恒金属，杆减少的重力势能转化为金属杆的动能和回路中的焦耳热，可得焦耳热；
D、由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流定义式可得电荷量计算式，代入数据可得电荷量。
【解答】解：AC、由右手定则可知金属杆中电流的方向由b流向a，对金属杆受力分析

金属杆切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv
由闭合电路欧姆定律可得感应电流

由牛顿第二定律有：mgsinθ﹣F安＝ma，即
金属杆从静止释放，v增大，当a减小到零时，则有：

可得最大速度，以后金属杆做匀速直线运动，故AC错误；
B、金属杆ab从开始到下滑到轨道最低点的过程中，金属杆减少的重力势能转化为金属杆的动能和回路中的焦耳热，则电路产生的焦耳热；
D、由法拉第电磁感应定律有：
由闭合电路欧姆定律有：
电荷量q＝，可得。
故选：BD。
【点评】本题考查了电磁感应的动力学问题、电磁感应中的电路和能量问题，解题的关键是正确受力分析，根据牛顿第二定律分析金属杆加速度变化特点，则可知金属杆的运动特点。
（多选）12．（4分）如图所示，半径为R的圆形区域内自垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。M为磁场边界上一点（不计重力及粒子间相互作用）在纸面内向各个方向以相同的速率通过M点进入磁场。这些粒子射出边界的位置均处于上，的弧长是圆周长的（　　）

A．粒子从M点进入磁场时的速率为v＝
B．从N点离开的粒子在磁场中运动的时间为t＝
C．从N点离开的粒子在N点速度反向延长线过磁场区域的圆心
D．若将磁感应强度的大小增加到B，则粒子射出边界的圆弧长度变为原来的
【分析】根据有粒子射出的范围得到偏转圆半径，进而由洛伦兹力做向心力求得速率；根据几何关系分析粒子的运动情况，结合周期公式解得BC；根据磁感应强度的变化得到偏转圆半径的变化，进而得到圆弧对应的圆心角及圆弧的变化。
【解答】解：A、边界上有粒子射出的范围是偏转圆直径为弦所对应的边界圆弧长R＝，故A正确；
BC、当M点的粒子竖直向上，速度反向延长线不会经过磁场区域的圆心，如图：

粒子的运动周期T＝
运动时间为t＝T
联立解得t＝
故BC错误；
D、磁感应强度增加到原来的倍，偏转圆半径为：r′＝R，所以，有粒子射出的边界圆弧对应的圆心角为60°，故D正确；
故选：AD。
【点评】本题考查带电粒子在有界匀强磁场中的运动，解题关键是要牢记这类问题的解题思路，一般由洛伦兹力做向心力求得半径，然后根据几何关系求得半径联立求解。
二、实验题（本题共2小题，共15分）
13．（6分）某同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约为0.4Ω；电压表（量程0～3V，内阻约为3kΩ）（量程0～0.6A，内阻约为10Ω），定值电阻R0为0.6Ω，滑动变阻器有R1（最大阻值10Ω，额定电流2A）和R2（最大阻值100Ω，额定电流0.1A）各一只。
​
①实验中滑动变阻器应选用 　R1　（选填“R1”或“R2”）。
②在实验中测得多组电压和电流值，得到如图乙所示的U﹣I图线，由图可得该电源电动势E＝　1.50　V，内阻r＝　0.400　Ω。（结果保留三位有效数字）
【分析】（1）为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器；
（2）电源的U﹣I图象纵轴截距等于电源电动势，图象斜率的绝对值表示电源内阻和定值电阻R0之和。
【解答】解：（1）为方便实验操作，实验中应选最大阻值较小滑动变阻器R1；
（2）根据闭合电路欧姆定律得：U＝E﹣I（R0+r），由图乙的U﹣I图象可知，可得：E＝5.50V
图象斜率的绝对值为：k＝||＝
电源内阻为：r＝k﹣R4＝1.000Ω﹣0.7Ω＝0.400Ω
故答案为：（1）R1；（2）4.50；0400
【点评】本题考查了测定电源电动势与内阻实验，要明确电源的U﹣I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，注意本题中图象斜率的绝对值是电源内阻和定值电阻R0之和。
14．（9分）一实验小组要测定粗细均匀的铅笔芯的电阻率，实验中可供选用的器材有：
A.长度为L＝10.0cm的铅笔芯（电阻R、约2Ω）
B.电流表G：内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig＝3mA
C.电流表A：量程0.6A，内阻约1Ω
D.滑动变阻器R：最大阻值5Ω
E.定值电阻：R0＝3Ω，R1＝900Ω，R2＝1000Ω
F.电源：电动势6V，内阻不计
G.开关，导线若干
​
请完成下列实验内容：
（1）用螺旋测微器测得铅笔芯的直径如图甲所示，则直径d＝　0.350　mm。
（2）把电流表G与定值电阻改装成量秤为3V的电压表，则定值电阻应选 　R1　（填“R1”或“R2”）。
（3）为了尽可能获取多组数据，实验电路图应选图2四幅中的 　甲　，电路中R0的作用是 　可以增大串联电路两端电压，增大电流表G的读数以减小误差　。
（4）某次测量中，电流表G的读数为2.40mA时，电流表A的读数为0.40A　2.9×10﹣6　Ω•m。（保留两位有效数字）
【分析】（1）螺旋测微器的读数方法是主尺读数加上可动尺读数，读取可动尺读数时需估读；
（2）根据电表的改装原理分析解答。
（3）估算电阻上最大电流，选择电表量程。根据该电阻与变阻器最大电阻的关系选择变阻器。根据该电阻与两电表内阻的倍数关系选择电流表的接法，题目要求为了尽可能提高测量准确度，选择滑动变阻分压式。
（4）根据电阻定律求出电阻率的计算式。
【解答】解：（1）螺旋测微器的精度为0.01mm，读数为0mm+35.2×0.01mm＝0.350mm；
（6把电流表改装成3V的电压表需要串联的分压电阻阻值为
R＝﹣Rg＝Ω﹣100Ω＝900Ω
定值电阻应选择：R1。
（3）由题意可知，待测铜导线电阻阻值很小，应给其串联一个分压电阻，为测多组实验数据，由题意可知，电流表应采用外接法；
定值电阻R0与待测铜导线串联，可以增大串联电路两端电压。
（4）电流表G的读数为240mA时，所测电压为U＝I（Rg+R8）
则铜导线的电阻为R＝﹣R0
根据电阻定律R＝
S＝π
将L＝10.0cm＝0.6m，d＝0.350mm＝0.350×10﹣6m，代入解得ρ＝2.9×10﹣6Ω•m
故答案为：（1）0.350；（2）R1；（3）甲；可以增大串联电路两端电压；（4）3.9×10﹣6
【点评】对于多用电表欧姆挡测电阻换挡方法要熟记：“大换小，小换大”，即偏转角度大时，换用倍率小的挡位；偏转角度小时，换用倍率大的挡位。
三.计算题（本题共3小题，共37分）
15．（10分）如图所示，ON为真空中电荷量为Q＝+1.0×10﹣9C点电荷的一条电场线，M是处在电场线上的一点，OM的距离r＝30cm
（1）点电荷Q在M点的场强的大小和方向；
（2）若在该电场中M点电势为300V，N点电势为180V，则一个电荷量为q＝﹣10×10﹣10C的试探电荷从M点沿电场线到N点静电力做了多少功？

【分析】（1）根据点电荷场强公式列式求解即可；
（2）根据电场力做功与电势差的关系列式求解即可。
【解答】解：（1）OM的距离r＝30cm＝0.3m
点电荷Q在M点的场强的大小E＝k＝9×109×N/C＝100N/C
方向由M指向N；
（2）试探电荷从M点沿电场线到N点静电力做功WMN＝qUMN＝q（φM﹣φN）
代入数据解得：WMN＝﹣1.4×10﹣8J
答：（1）点电荷Q在M点的场强的大小为100N/C，方向由M指向N；
（2）静电力做功为﹣1.3×10﹣8J。
【点评】本题考查点电荷的场强和静电力做功，解题关键是掌握点电荷的场强公式，掌握静电力做功与电势差的关系。
16．（12分）如图xOy平面直角坐标系，在第一象限存在与y轴平行竖直向下的匀强电场，第二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴上的a点以速度v0垂直x轴射入磁场，从y轴上y＝L处的b点沿垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上x＝L处的c点
（1）磁感应强度B的大小；
（2）电场强度E的大小。

【分析】（1）由题意作出粒子的轨迹图，由几何关系求得在第二象限做匀速圆周运动的半径，再由洛伦兹力提供向心力求出磁感应强度的大小；
（2）粒子在第一象限做类平抛运动，由类平抛运动的规律、牛顿第二定律等求出电场强度的大小。
【解答】解：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
qv0B＝m
由几何关系得圆周运动的半径为r＝L
解得磁感应强度的大小B＝
（2）带电粒子在电场中做类平抛运动，设粒子的加速度为a，水平方向有
L＝v0t
竖直方向有L＝
其中a＝
解得E＝
答：（1）磁感应强度B的大小为；
（2）电场强度E的大小为。
【点评】本题是带电粒子先在磁场里做匀速圆周运动后进入匀强电场中做类平抛运动的实例，关键是画出轨迹图，明确几何关系，由相应的规律可以解决问题。
17．（15分）如图所示，宽度L＝1m的足够长的U形金属框架水平放置并固定，框架处在竖直向上的匀强磁场中，U形框架两平行导轨上放一根质量为m＝0.2kg、接入导轨间电阻R＝1.0Ω的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5。现用大小变化的牵引力F使棒从静止开始运动，当金属棒ab的电阻R产生的热量Q＝5.8J时获得稳定速度，此时牵引力的大小为F＝3N，重力加速度g＝10m/s2，在金属棒ab从静止开始运动到刚好达到稳定速度这一过程中，求：
（1）ab棒稳定速度大小v；
（2）若牵引力的功率恒为P＝6W，则这个过程中ab棒经历的时间t；
（3）ab棒牵引力F的冲量IF。

【分析】（1）根据共点力平衡条件解得稳定时导体棒的速度；
（2）根据能量守恒定律结合电流与电荷量的关系解答；
（3）根据动量定理解答。
【解答】​解：（1）棒稳定时，受到安培力为：FA＝BIL
根据平衡条件可知：F＝FA+μmg
根据法拉第电磁感应定律有E＝BLv
根据闭合电路欧姆定律有
I＝
代入数据解得v＝2m/s
（2）设此过程中金属棒ab的位移为x，根据能量守恒定律有
Pt＝+μmgx+Q
电荷量q＝t
根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律有
＝＝＝
解得t＝1.8s
（3）设该过程安培力的冲量为I，则有
I＝BLt＝qBL
规定向右为正方向，根据动量定理有
IF﹣I﹣μmgt＝mv
解得IF＝4.7N•s
答：（1）ab棒稳定速度大小为4m/s；
（2）若牵引力的功率恒为P＝6W，则这个过程中ab棒经历的时间为1.4s；
（3）ab棒牵引力F的冲量为4.7N•s。
【点评】本题是电磁感应中的力学问题，综合了电磁感应、电路、力学等知识．考查分析和解决综合题的能力．
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