安徽省安慶市第二中學(xué)2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末考試物理試題（Word版附解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

一、單項(xiàng)選擇題（共7題，每題4分，共28分）
1. 如右圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的區(qū)域中有一光滑斜面體，在斜面上放了一根長(zhǎng)L，質(zhì)量為m的導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)通以如圖示方向的電流I后，導(dǎo)線(xiàn)恰能保持靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B必須滿(mǎn)足：（）
A. ，方向垂直紙面向外B. ，方向垂直紙面向里
C. ，方向豎直向下D. ，方向水平向右
【答案】C
【解析】
【詳解】AB．由于斜面體是光滑的，如果磁場(chǎng)方向垂直紙面向外或垂直紙面向里，則磁場(chǎng)方向與電流方向平行，導(dǎo)線(xiàn)不受安培力作用，故導(dǎo)線(xiàn)將不可能保持平衡，故AB錯(cuò)誤；
C．如果磁場(chǎng)方向豎直向下，則由左手定則可知，安培力的方向水平向左，根據(jù)平衡條件及安培力公式，有
解得
故C正確；
D．如果磁場(chǎng)方向水平向右，由左手定則可知，安培力的方向豎直向下，導(dǎo)線(xiàn)將受到重力、安培力和支持力作用，這幾個(gè)力的合力不可能為零，則導(dǎo)線(xiàn)不可能處于平衡，故D錯(cuò)誤。
故選C。
2. 如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy的x軸位于水平面內(nèi)，一段長(zhǎng)為L(zhǎng)、電流為I的通電導(dǎo)線(xiàn)與x軸重合，電流方向沿著x軸正方向，勻強(qiáng)磁場(chǎng)也位于水平面內(nèi)，與x軸正方向的夾角為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)位于x軸、y軸決定的豎直面內(nèi)，與y軸正方向的夾角也為。若勻強(qiáng)磁場(chǎng)和的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，均為，則此段通電導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力的合力大小為（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】本題考查安培力的判斷與合成，考查學(xué)生的物理觀念和科學(xué)思維。
【詳解】位于水平面內(nèi)磁場(chǎng)對(duì)電流作用力
方向在豎直面內(nèi)，位于豎直面內(nèi)磁場(chǎng)對(duì)電流作用力
方向在水平面內(nèi)，因此與垂直，安培力的合力
故選A。
3. 沿海建設(shè)的核電站可用電磁泵推動(dòng)氯化鈉溶液在管道中運(yùn)行來(lái)冷卻反應(yīng)堆。如圖為電磁泵的示意圖，長(zhǎng)方體導(dǎo)管的左右表面絕緣，將導(dǎo)管水平放置，讓磁場(chǎng)方向與左右表面垂直。因充滿(mǎn)導(dǎo)管的氯化鈉溶液中有正、負(fù)離子，將導(dǎo)管上、下表面和電源連接后，氯化鈉溶液便會(huì)流動(dòng)，速度方向如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是（）
A. 若無(wú)磁場(chǎng)，則溶液中的負(fù)離子向上運(yùn)動(dòng)
B. 磁場(chǎng)方向從左表面指向右表面
C. 交換電源正負(fù)極，溶液流動(dòng)方向不變
D. 磁場(chǎng)方向與導(dǎo)管上、下表面垂直時(shí)，溶液從左至右流動(dòng)
【答案】B
【解析】
【詳解】AB．導(dǎo)管下表面電勢(shì)高于上表面電勢(shì)，若不存在磁場(chǎng)，則負(fù)離子向下運(yùn)動(dòng)，正離子向上運(yùn)動(dòng)，由左手定則和圖中溶液速度方向可知，磁場(chǎng)方向?yàn)閺淖蟊砻嬷赶蛴冶砻?，故A錯(cuò)誤，B正確；
C．由以上分析可知，交換電源正負(fù)極，溶液流動(dòng)方向反向，故C錯(cuò)誤；
D．磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)管上下表面時(shí)，磁場(chǎng)方向與離子初始運(yùn)動(dòng)方向在條直線(xiàn)上，沿豎直方向，離子不受洛倫茲力，溶液不會(huì)從左至右運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。
故選B。
4. 如圖甲所示，粗細(xì)均勻的導(dǎo)體框ABC，∠B=90°，∠C=30°，AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，導(dǎo)體框的總電阻為R。一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)體框ABC所在平面，方向向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）
A. 導(dǎo)體框ABC中電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針
B. 導(dǎo)體框ABC中電流的大小為
C. t0時(shí)刻兩直角邊AB和BC所受安培力合力大小為
D. 兩直角邊AB和BC所受安培力合力方向?yàn)榇怪盇C向左下方
【答案】C
【解析】
【詳解】A．結(jié)合圖甲和圖乙，根據(jù)楞次定律可知，導(dǎo)體框ABC中電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，故A錯(cuò)誤；
B．結(jié)合圖甲和圖乙，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
則感應(yīng)電流
故B錯(cuò)誤；
C．磁場(chǎng)中的閉合回路所受安培力的合力為零，則兩直角邊AB和BC所受安培力合力大小與斜邊AC的安培力大小相等，則
故C正確；
D．磁場(chǎng)中的閉合回路所受安培力的合力為零，則兩直角邊AB和BC所受安培力合力大小與斜邊AC的安培力大小相等，方向相反，根據(jù)左手定則可知，AC邊所受安培力方向?yàn)榇怪盇C向左下方，則兩直角邊AB和BC所受安培力合力方向?yàn)榇怪盇C向右上方，故D錯(cuò)誤。
故選C。
5. 物理規(guī)律在生活生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，下列關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（）
A. 真空冶煉爐的爐外線(xiàn)圈通入高頻交流電時(shí)，線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生大量的熱，從而冶煉金屬
B. 繞地運(yùn)行的人造衛(wèi)星受地磁場(chǎng)的影響導(dǎo)致軌道半徑變小，這是一種電磁阻尼現(xiàn)象
C. 通電的電磁爐面板上不放置任何鍋具，一段時(shí)間后面板會(huì)發(fā)熱燙壞
D. 根據(jù)焦耳定律，為避免變壓器中纏繞線(xiàn)圈的鐵芯大量發(fā)熱，應(yīng)選用電阻率更小的鐵芯
【答案】B
【解析】
【詳解】A．線(xiàn)圈通過(guò)高頻交流電，會(huì)在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，金屬內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，并不是線(xiàn)圈產(chǎn)熱，A錯(cuò)誤；
B．因地磁場(chǎng)的存在，人造衛(wèi)星外殼表面會(huì)形成渦流，渦流在地磁場(chǎng)中又會(huì)受到安培力的阻礙作用，是一種電磁阻尼現(xiàn)象，B正確；
C．電磁爐內(nèi)線(xiàn)圈通過(guò)高頻交流電，會(huì)在上方的鐵質(zhì)鍋具中產(chǎn)生渦流，從而加熱食品，面板是陶瓷材料制成，不能產(chǎn)生渦流，也就不能產(chǎn)生熱，C錯(cuò)誤；
D．渦流的電流強(qiáng)度也會(huì)變化，電阻率越小，電阻越小，則電流越大，因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定的，則產(chǎn)熱更多，D錯(cuò)誤。
故選B。
6. 某中學(xué)生在研究心臟電性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)興奮在心肌傳播時(shí)，在人體的體表可以測(cè)出與之對(duì)應(yīng)的電勢(shì)變化，可等效為兩等量電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。如圖是人體表面的瞬時(shí)電勢(shì)分布圖，圖中實(shí)線(xiàn)為等差等勢(shì)面，標(biāo)在等勢(shì)面上的數(shù)值分別表示該等勢(shì)面的電勢(shì)，、、、為等勢(shì)面上的點(diǎn)，、為兩電荷連線(xiàn)上對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，、為兩電荷連線(xiàn)中垂線(xiàn)上對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，則（）
A. 、兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，方向相反
B. 、兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，方向相反
C. 、兩點(diǎn)的電勢(shì)差
D. 從到的直線(xiàn)上電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小
【答案】D
【解析】
【詳解】A．該瞬時(shí)電勢(shì)分布圖可等效為等量異種電荷產(chǎn)生的，、為兩電荷連線(xiàn)上對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，所以、兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向相同，故A錯(cuò)誤；
B．、為兩電荷連線(xiàn)中垂線(xiàn)上對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，、兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與方向也相同，故B錯(cuò)誤：
C．、兩點(diǎn)的電勢(shì)差
故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)等勢(shì)線(xiàn)的疏密程度可判斷出從到的直線(xiàn)上電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小，故D正確。
故選D。
7. 如圖甲所示的電路中，已知電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，燈泡電阻為R。閉合開(kāi)關(guān)S后，流過(guò)兩個(gè)電流傳感器的圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）
A. 開(kāi)關(guān)S閉合的瞬間，自感線(xiàn)圈中的自感電動(dòng)勢(shì)和電流均為零
B. 若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則斷開(kāi)瞬間小燈泡D先閃亮再熄滅
C. 電源電動(dòng)勢(shì)
D. 電源內(nèi)阻
【答案】C
【解析】
【詳解】A．開(kāi)關(guān)S閉合的瞬間,自感線(xiàn)圈中的電流為零，但由于線(xiàn)圈的自感現(xiàn)象，其自感電動(dòng)勢(shì)不為零，故A錯(cuò)誤；
B．兩支路并聯(lián)，穩(wěn)定時(shí)電壓相同，而由乙圖可知，穩(wěn)定時(shí)電流也相同，因此若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則斷開(kāi)瞬間小燈泡D不會(huì)閃亮，且由于斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后燈泡與自感線(xiàn)圈串聯(lián)，由于自感線(xiàn)圈的自感電動(dòng)勢(shì)，燈泡將逐漸熄滅，故B錯(cuò)誤
CD．開(kāi)關(guān)剛閉合瞬間，有
達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后有
聯(lián)立解得
，
故C正確，D錯(cuò)誤。
故選C。
二、多項(xiàng)選擇題（共3題，每題6分，全部選對(duì)得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分，共18分）
8. 閉合鋁環(huán)固定在水平桌面上，條形磁鐵下端是N極、上端是S極，磁鐵在鋁環(huán)正上方較低處無(wú)初速度釋放，在磁鐵開(kāi)始下落到碰到桌面的過(guò)程中，下列判斷正確的是（）
A. 磁鐵速度增大、加速度減小
B. 鋁環(huán)對(duì)桌面的壓力大小保持不變
C. 磁鐵的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為鋁環(huán)中的焦耳熱
D. 鋁環(huán)中存在自下往上看沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
【答案】AD
【解析】
【詳解】A．磁鐵下落過(guò)程，鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)“來(lái)拒去留”的結(jié)論知，由于鋁環(huán)處磁場(chǎng)增強(qiáng)且磁鐵下落速度增大，磁鐵和鋁環(huán)間向上的安培力及其反作用力逐漸增大，由牛頓第二定律
知磁鐵的加速度減小，與速度同向，速度增大，故A正確；
B．由平衡條件知
桌面對(duì)鋁環(huán)的支持力增大，根據(jù)牛頓第三定律可知鋁環(huán)對(duì)桌面的壓力增大，故B錯(cuò)誤；
C．下落過(guò)程磁鐵的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為磁鐵的動(dòng)能和鋁環(huán)中的焦耳熱，故C錯(cuò)誤；
D．由楞次定律知鋁環(huán)中存在自下往上看沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，故D正確。
故選AD。
9. 某一空間存在與軸平行的電場(chǎng)，有一質(zhì)量的帶負(fù)電小球，帶電量為，只受電場(chǎng)力作用，以初速度在處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)（）隨位置的變化關(guān)系如圖所示，關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)情況正確的是（）

A. 在范圍內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功，在范圍內(nèi)做正功
B. 小球向左運(yùn)動(dòng)到處時(shí)
C. 在向左運(yùn)動(dòng)在過(guò)程中，小球最小速度
D. 在向左運(yùn)動(dòng)在過(guò)程中，小球的最小速度
【答案】AD
【解析】
【詳解】A．由圖像可知：在，電勢(shì)降低，電勢(shì)能增加，電場(chǎng)對(duì)負(fù)電荷做負(fù)功，在，電勢(shì)升高，電場(chǎng)對(duì)負(fù)電荷做正功，故A正確；
B．由圖可知，小球在1m處得電勢(shì)為4V，在7m處電勢(shì)為，根據(jù)動(dòng)能定理可得
解得
故B錯(cuò)誤；
CD．結(jié)合A選項(xiàng)可知，在向左運(yùn)動(dòng)在過(guò)程中，在4m處速度最小，根據(jù)動(dòng)能定理可得
解得
故C錯(cuò)誤，D正確。
故選AD。
10. 浮桶式燈塔模型如圖甲，其由帶空腔的磁體和一個(gè)連著燈泡的N匝圓形線(xiàn)圈組成，線(xiàn)圈半徑為R，燈泡電阻r，其他電阻不計(jì)，磁體在空腔產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖乙所示，在線(xiàn)圈處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，磁體通過(guò)支柱固定在暗礁上，線(xiàn)圈隨波浪相對(duì)磁體沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng)，速度最大為v，且始終處于磁場(chǎng)中，則浮桶線(xiàn)圈（）
A. 海水上下振蕩時(shí)線(xiàn)圈具有收縮趨勢(shì)
B. 海水上下振蕩速度越快，燈泡發(fā)光越亮
C. 浮桶線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生大小為的電動(dòng)勢(shì)
D. 燈泡中電流最大為
【答案】BD
【解析】
【詳解】A．線(xiàn)圈隨海水上下振蕩，利用左手定則可知安培力方向也是沿上下方向阻礙線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)，并非沿半徑向內(nèi)，故A錯(cuò)誤；
B．切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)
可知，電動(dòng)勢(shì)的大小與海水上下振蕩速度有關(guān)，與振蕩幅度無(wú)關(guān)，v越大，E越大，則燈泡發(fā)光越亮，故B正確；
CD．切割磁感線(xiàn)的線(xiàn)圈長(zhǎng)度
l=N?2πR
由于線(xiàn)圈上線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度在改變，故有最大電動(dòng)勢(shì)
2NBπRv
燈泡中電流最大為
故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。
故選BD。
三、實(shí)驗(yàn)題（每空2分，共20分）
11. 某興趣小組在探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件和影響感應(yīng)電流方向的因素。
（1）圖a中，將條形磁鐵從圖示位置先向上后向下移動(dòng)一小段距離，出現(xiàn)的現(xiàn)象是______。
A.燈泡A、B均不發(fā)光 B.燈泡A、B交替短暫發(fā)光
C.燈泡A短暫發(fā)光、燈泡B不發(fā)光 D.燈泡A不發(fā)光、燈泡B短暫發(fā)光
（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知：當(dāng)電流從圖b中電流計(jì)的正接線(xiàn)柱流入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)，則當(dāng)磁體______（選填“向上”或“向下”）運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。
（3）為進(jìn)一步探究影響感應(yīng)電流方向的因素，該小組設(shè)計(jì)了如圖c的電路，請(qǐng)用實(shí)線(xiàn)完成其余部分電路的連接______。
（4）若圖c電路連接正確，開(kāi)關(guān)閉合瞬間，指針向左偏轉(zhuǎn)，則將鐵芯從線(xiàn)圈P中快速抽出時(shí)，觀察到電流計(jì)指針______。
A.不偏轉(zhuǎn) B.向左偏轉(zhuǎn) C.向右偏轉(zhuǎn)
【答案】 ①. B ②. 向上 ③. 見(jiàn)解析 ④. C
【解析】
【詳解】（1）[1]條形磁體在螺線(xiàn)管位置的磁場(chǎng)方向向下，條形磁鐵向上移動(dòng)一小段距離，穿過(guò)螺線(xiàn)管的磁通量減少，向下移動(dòng)一小段距離，穿過(guò)螺線(xiàn)管的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，移動(dòng)方向不同，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向不同，根據(jù)二極管具有單向?qū)щ娦钥芍?，燈泡A、B交替短暫發(fā)光。
故選B。
（2）[2] 條形磁體在螺線(xiàn)管位置的磁場(chǎng)方向向下，當(dāng)磁體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)螺線(xiàn)管的磁通量為減少，根據(jù)楞次定律，可知線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下，根據(jù)安培定則可知，電流從正接線(xiàn)柱流入，指針向右偏，即磁體向上運(yùn)動(dòng)。
（3）[3]根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知，要想進(jìn)一步探究影響感應(yīng)電流方向的因素，需要組成一個(gè)閉合回路，還需要一個(gè)含有電源的電路形成一個(gè)電磁鐵，電路連接如圖所示
（4）[4]開(kāi)關(guān)閉合瞬間，穿過(guò)螺線(xiàn)管的磁通量增多，根據(jù)題意可知指針向左偏轉(zhuǎn)，所以將鐵芯從線(xiàn)圈P中快速抽出時(shí)，穿過(guò)螺線(xiàn)管的磁通量減少，觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。
故選C。
12. （1）讀出圖中游標(biāo)卡尺（20等分）和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)：圖的讀數(shù)為_(kāi)_____，圖讀數(shù)為_(kāi)_____；
（2）某同學(xué)測(cè)量一只未知阻值的電阻。他先用多用電表進(jìn)行測(cè)量，按照正確的步驟操作后，測(cè)量的結(jié)果如圖所示。為了減小誤差該同學(xué)應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)打到______填“×100”或“×1”擋重新測(cè)量；
（3）一靈敏電流計(jì)，允許通過(guò)的最大電流（滿(mǎn)刻度電流）為，表頭電阻，若改裝成量程為的電流表，應(yīng)并聯(lián)的電阻阻值為_(kāi)_____Ω。若將改裝后的電流表再改裝成量程為的電壓表，應(yīng)再串聯(lián)一個(gè)阻值為_(kāi)_____Ω的電阻；
（4）是用伏安法測(cè)電阻的部分電路如圖c，當(dāng)開(kāi)關(guān)分別接通和時(shí)，若電壓表的讀數(shù)有較大變化，說(shuō)明電阻的值______填（“較大”或“較小”）。
【答案】 ①. 10.335 ②. 3.373 ③. ×100 ④. 500 ⑤. 1000 ⑥. 較小
【解析】
【詳解】（1）[1][2]根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法，可得讀數(shù)
根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，半毫米刻度線(xiàn)未露出，故讀數(shù)
（2）[3]測(cè)量電阻時(shí)盡量讓指針指在中間附近，檔檔位過(guò)低，故應(yīng)該選擇檔；
（3）[4]把電流表改裝成量程為的電流表，應(yīng)并聯(lián)的電阻阻值
[5]再改裝成量程為的電壓表，應(yīng)串聯(lián)的電阻
（4）[6]若電壓表的讀數(shù)有較大變化，說(shuō)明電流表與串聯(lián)時(shí)分壓作用明顯，的阻值與電流表內(nèi)阻相近，所以較??；
四、計(jì)算題（本題共3小題，共40分，解答時(shí)要有必要的作圖、文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要明確寫(xiě)出答案和注明單位。）
13. 如圖所示，平行金屬板長(zhǎng)為，一個(gè)帶正電為、質(zhì)量為粒子以初速度緊貼上板垂直射入電場(chǎng)，剛好從下板邊緣射出，末速度恰與下板成角，粒子重力不計(jì)，求：
（1）粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
（2）粒子末速度大小；

【答案】（1）0.4s；（2）
【解析】
【詳解】（1）粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間
（2）粒子在平行板間做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平行四邊形定則知
14. 如圖（a），線(xiàn)框位于傾斜角的斜面上，斜面上有一長(zhǎng)度為的單匝矩形磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上，大小為，已知線(xiàn)框邊長(zhǎng)，，總電阻，現(xiàn)對(duì)線(xiàn)框施加一沿斜面向上的力使之運(yùn)動(dòng)。斜面上動(dòng)摩擦因數(shù)，線(xiàn)框速度隨時(shí)間變化如圖（b）所示。（重力加速度取）
（1）求外力大??；
（2）求長(zhǎng)度；
（3）求回路產(chǎn)生的焦耳熱。

【答案】（1）1.48N；（2）0.5m；（3）0.4J
【解析】
【詳解】（1）由圖（b）可知在0~0.4s內(nèi)線(xiàn)框做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為
根據(jù)牛頓第二定律有
代入數(shù)據(jù)可得
（2）由圖（b）可知線(xiàn)框cf勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，則有
其中
聯(lián)立可得
，
（3）線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱等于過(guò)程中安培力做的功，即
15. 如圖所示，在x軸上方有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q（q＞0）的粒子以速度v從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xOy平面射入磁場(chǎng)，v與x軸負(fù)方向的夾角；粒子射入磁場(chǎng)后的某個(gè)時(shí)刻在x軸上方再加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)并從x軸的P（L，0）點(diǎn)沿垂直x軸方向進(jìn)入第四象限，在第四象限內(nèi)有一半徑的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁場(chǎng)邊界與x軸相切于P點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力。
（1）求從粒子射入磁場(chǎng)到加勻強(qiáng)電場(chǎng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間t及所加電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。?br>（2）要使粒子離開(kāi)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后能運(yùn)動(dòng)到x軸的負(fù)半軸，求圓形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【詳解】（1）某個(gè)時(shí)刻在x軸上方再加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)并從x軸的P（L，0）點(diǎn)沿垂直x軸方向進(jìn)入第四象限，根據(jù)題意可知，粒子到達(dá)P所在豎直線(xiàn)時(shí)，速度方向豎直向下，根據(jù)幾何關(guān)系
根據(jù)
結(jié)合平衡條件
解得
粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)圓心角為
粒子運(yùn)動(dòng)周期
所以從粒子射入磁場(chǎng)到加勻強(qiáng)電場(chǎng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間
（2）粒子離開(kāi)圓形磁場(chǎng)，剛好通過(guò)原點(diǎn)時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可知，對(duì)應(yīng)速度偏轉(zhuǎn)角為120°，有
沿x軸負(fù)方向射出，則轉(zhuǎn)四分之一圓周
根據(jù)
可得磁感應(yīng)強(qiáng)度B取值范圍

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