发布时间 : 星期三 文章江苏省扬州市高二物理上学期期末考试试题(含解析)更新完毕开始阅读9f46885ef32d2af90242a8956bec0975f565a458
（2）粒子运动周期： 则粒子运动时间： 所以： ； （3）由几何关系得： 所以粒子经过x轴和y轴时的坐标分别为：答：（1）粒子的运动半径为，； ，粒子在磁场中运动的轨迹如图所示； ； ，． （2）粒子在磁场中运动的时间为（3）粒子经过x轴和y轴时的坐标分别为：点评： 对于带电粒子在磁场中的运动关键在于明确圆心和半径，用好几何关系即可顺利求解． 13．（15分）如图所示，U形导轨固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨围成正方形，边长为L，金属棒接入电路的电阻为R，导轨的电阻不计．从t=0时刻起，加一竖直向上的匀强磁场，其磁感应强度随时间的变化规律为B=kt，（k＞0），设金属棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力． （1）求金属棒滑动前，通过金属棒的电流的大小和方向； （2）t为多大时，金属棒开始移动？
（3）从t=0时刻起到金属棒开始运动的过程中，金属棒中产生的焦耳热多大？
考点： 法拉第电磁感应定律；电磁感应中的能量转化．. 专题： 电磁感应——功能问题． 分析： （1）根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，及楞次定律，即可求解； （2）根据安培力表达式，结合平衡条件，即可求解； （3）依据焦耳定律，即可求解． - 9 -
解答： 解：（1）由法拉第电磁感应定律，则有：由闭合电路欧姆定律，则有：得： 根据楞次定律，则有方向：由a到b； （2）由于安培力F=BIL∝B=kt∝t，随时间的增大，安培力将随之增大．当安培力增大到等于最大静摩擦力时，ab将开始向左移动． 这时有：解得：（3）由Q=IRt 得： 2 答：（1）金属棒滑动前，通过金属棒的电流的大小（2）t为时，金属棒开始移动； 和方向由a到b； （3）从t=0时刻起到金属棒开始运动的过程中，金属棒中产生的焦耳热μmgL． 点评： 考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及焦耳定律，掌握安培力的表达式，理解平衡条件的应用． 14．（16分）如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L=0.2m，长为2d，d=0.5m，上半段d导轨光滑，下半段d导轨的动摩擦因素为μ=
，导轨平面与水平面
的夹角为θ=30°．匀强磁场的磁感应强度大小为B=5T，方向与导轨平面垂直．质量为m=0.2kg的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在粗糙的下半段一直做匀速运动，导体棒始终与导轨垂直，接在两导轨间的电阻为R=3Ω，导体棒的电阻为r=1Ω，其他部分的电阻均不计，重力加
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速度取g=10m/s，求：
（1）导体棒到达轨道底端时的速度大小；
（2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻R上的电量q； （3）整个运动过程中，电阻R产生的焦耳热Q．
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考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．. 专题： 电磁感应——功能问题． 分析： （1）研究导体棒在粗糙轨道上匀速运动过程，受力平衡，根据平衡条件即可求解速度大小． （2）进入粗糙导轨前，由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量公式结合求解电量． （3）导体棒在滑动时摩擦生热为Qf=2μmgdcosθ，再根据能量守恒定律求解电阻产生的焦耳热Q． 解答： 解：（1）导体棒在粗糙轨道上受力平衡： 由 mgsin θ=μmgcos θ+BIL 得：I=0.5A 由BLv=I（R+r） 代入数据得：v=2m/s （2）进入粗糙导轨前，导体棒中的平均电动势为： =导体棒中的平均电流为： == =0.125C 2= 所以，通过导体棒的电量为：q=△t=（3）由能量守恒定律得：2mgdsin θ=Q电+μmgdcos θ+mv 得回路中产生的焦耳热为：Q电=0.35J 所以，电阻R上产生的焦耳热为：Q=Q电=0.2625J 答：（1）导体棒到达轨道底端时的速度大小是2m/s； （2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻R上的电量q是0.35C； （3）整个运动过程中，电阻R产生的焦耳热Q是0.2625J． 点评： 本题实质是力学的共点力平衡与电磁感应的综合，都要求正确分析受力情况，运用平衡条件列方程，关键要正确推导出安培力与速度的关系式，分析出能量是怎样转化的． 15．（17分）某高中物理课程基地拟采购一批实验器材，增强学生对电偏转和磁偏转研究的动手能力，其核心结构原理可简化为题图所示．AB、CD间的区域有竖直向上的匀强电场，在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．一带正电粒子自O点以水平初速度v0正对P点进入该电场后，从M点飞离CD边界，再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域，并恰能返回O点．已知OP间距离为d，粒子质量为m，电荷量为q，电场强度大小
，粒子重力不计．试求：
（1）粒子从M点飞离CD边界时的速度大小； （2）P、N两点间的距离；
（3）磁感应强度的大小和圆形有界匀强磁场的半径．
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考点： 带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．. 专题： 带电粒子在磁场中的运动专题． 分析： （1）粒子从O到M点过程是类似平抛运动，根据类似平抛运动的分运动公式列式求解即可； （2）从N到O过程是类似平抛运动，根据类似平抛运动的分运动公式列式求解即可； （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹，结合几何关系确定轨道半径，然后根据牛顿第二定律列式求解． 解答： 解：（1）据题意，作出带电粒子的运动轨迹，如图所示： 粒子从O到M点时间： 粒子在电场中加速度：= 粒子在M点时竖直方向的速度：粒子在M点时的速度：速度偏转角正切：（2）粒子从N到O点时间：，故θ=60°； 粒子从N到O点过程的竖直方向位移： - 12 -