高級中學(xué)名校試卷PAGE2025學(xué)年第二學(xué)期3月單元過關(guān)考試高二物理考試時間：90分鐘一、單項(xiàng)選擇題：共8題，每題3分，共24分。1.下列圖片源于教科書。關(guān)于它們情景的說法中正確的是（）A.圖甲是磁電式電流表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，里面的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，因?yàn)殇X框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁場對該感應(yīng)電流的安培力使指針偏轉(zhuǎn)B.圖乙是動圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)示意圖，隨聲音變化的電流通過線圈，在安培力作用下線圈發(fā)生振動，從而帶動紙盆振動發(fā)出聲音，如果我們對著紙盆說話，揚(yáng)聲器也能把聲音變成相應(yīng)的電流C.圖丙是閉合線圈豎直向下通過水平放置的條形磁鐵，閉合線圈在A位置的加速度小于g，在B（該位置與磁感線平行）位置的加速度等于g，在C位置的加速度大于gD.圖丁是兩根空心鋁管，左管完好，右管右側(cè)開有豎直裂縫，現(xiàn)讓一塊磁性很強(qiáng)的小磁鐵依次從兩管上端由靜止釋放，小磁鐵在左側(cè)鋁管下落的快，在右側(cè)鋁管中下落的慢【答案】B【解析】A．通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動，線圈的轉(zhuǎn)動可以帶動指針的偏轉(zhuǎn)，線圈繞在鋁框上，鋁框也一起轉(zhuǎn)動，鋁框中產(chǎn)生渦電流，起到電磁阻尼的作用，讓線圈快速穩(wěn)定下來，故A錯誤；B．動圈式揚(yáng)聲器也可以當(dāng)話筒使用，聲音使紙盆振動，帶動線圈切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B正確；C．閉合線圈從A到B過程和從B到C過程，磁通量均有發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，據(jù)楞次定律的推論可知，線框受到的安培阻力的作用使線框在A、C位置的加速度均小于g；經(jīng)過B位置時，由于線框恰好與磁感線平行，磁通量為零且不變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知此時閉合回路沒有感應(yīng)電動勢，故此時線框內(nèi)沒有感應(yīng)電流，沒有受到安培力作用，故線框只受自身重力，故加速度等于g，故C錯誤；D．左管沒有裂縫，存在渦流，從而阻礙小磁鐵的下落，而右管有裂縫，渦流仍舊存在，只不過沒有完好時那么大，所以在右側(cè)鋁管中比左側(cè)鋁管中下落的快，故D錯誤。故選B。2.如圖所示，L是直流電阻不計(jì)的帶鐵芯線圈，D為理想二極管，R為電阻，Ll、L2和L3是三個完全相同的小燈泡。下列說法正確的是（）A.閉合S瞬間，三個燈立即亮B.閉合S瞬間，Ll燈比L2燈先亮C.斷開S瞬間，L2燈閃亮后慢慢熄滅D.斷開S瞬間，Ll燈閃亮后慢慢熄滅【答案】D【解析】AB．S閉合瞬間，Ll、L2兩燈泡立即亮，由于線圈的自感作用從而使L3燈泡慢慢變亮，故AB錯誤；CD．?dāng)嚅_開關(guān)瞬間，線圈產(chǎn)生自感電動勢，于是線圈、L3與Ll形成一個閉合電路，由于穩(wěn)定時L3比Ll亮（L3所在的支路的總電阻比Ll所在的支路的總電阻小），所以Ll燈將閃亮一下再慢慢熄滅，而二極管單向?qū)ㄐ阅?，所以L2燈立即熄滅，故C錯誤，D正確。故選D。3.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，一帶電量為q（）的滑塊自a點(diǎn)由靜止沿光滑絕緣軌道滑下，下降豎直高度為h時到達(dá)b點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，則（）A.滑塊在a點(diǎn)受重力、支持力和洛倫茲力作用B.該過程中，洛倫茲力做正功C.該過程中，滑塊的機(jī)械能增大D.滑塊在b點(diǎn)受到洛倫茲力大小為【答案】D【解析】A．滑塊自a點(diǎn)由靜止沿斜面滑下，在a點(diǎn)不受洛倫茲力作用，故A錯誤；BCD．滑塊自a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中，洛倫茲力不做功，支持力不做功，只有重力做功，所以滑塊機(jī)械能守恒解得故滑塊在b點(diǎn)受到的洛倫茲力為故BC錯誤，D正確。故選D。4.1930年，物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了世界上第一臺回旋加速器，因此獲得1939年諾貝爾物理學(xué)獎。回旋加速器的基本結(jié)構(gòu)如圖，兩個正對著的D型金屬盒處在垂直底面的勻強(qiáng)磁場中，兩個D型盒之間的狹縫連接高壓交流電源，整個裝置處在真空環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對帶電粒子的加速，且加速過程中忽略相對論效應(yīng)和重力的影響。下列說法正確的是（）A.粒子能獲得的最大動能跟所加交變電壓的大小有關(guān)B.隨著帶電粒子加速，帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期將減小C.僅減小D型盒半徑，帶電粒子加速所獲得的最大動能減小D.加速質(zhì)子（）的交變電場，也可以用來加速氘（）原子核【答案】C【解析】AC．當(dāng)粒子在磁場中的運(yùn)動半徑等于D型盒半徑R時，粒子的速度最大，動能最大，由洛倫茲力提供向心力可得則粒子能獲得的最大動能為可知粒子能獲得的最大動能跟所加交變電壓的大小無關(guān)；僅減小D型盒的半徑，帶電粒子加速所獲得的最大動能減小，故A錯誤，C正確；B．帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期為可知隨著帶電粒子加速，帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期不變，故B錯誤；D．為保證粒子經(jīng)過電場獲得加速，交變電場的周期與粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期相等，則有由于質(zhì)子（）和氘（）的比荷不相等，則質(zhì)子（）和氘（）在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期不相等，所以加速質(zhì)子（）的交變電場，不可以用來加速氘（）原子核，故D錯誤。故選C。5.某小組設(shè)計(jì)了一種呼吸監(jiān)測方案：在人身上纏繞彈性金屬線圈，觀察人呼吸時處于勻強(qiáng)磁場中的線圈面積變化產(chǎn)生的電壓，了解人的呼吸狀況。如圖所示，線圈P的匝數(shù)為N，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與線圈軸線的夾角為θ。若某次吸氣時，在t時間內(nèi)每匝線圈面積增加了S，則線圈P在該時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢為（）A. B.C. D.【答案】A【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有故選A。6.某國產(chǎn)直升機(jī)在我國某地上空懸停，長度為L的導(dǎo)體螺旋槳葉片在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)動（俯視），轉(zhuǎn)動角速度為。該處地磁場的水平分量為，豎直分量為。葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b。忽略轉(zhuǎn)軸的尺寸，則葉片中感應(yīng)電動勢為（）A.，a端電勢高于b端電勢 B.，a端電勢低于b端電勢C.，a端電勢高于b端電勢 D.，a端電勢低于b端電勢【答案】D【解析】我國某地上空地磁場方向有向下的分量，大小為，當(dāng)螺旋槳葉片在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)動（俯視）時，根據(jù)右手定則可知，a端電勢低于b端電勢；大小為故選D。7.如圖所示，兩平行虛線間區(qū)域存在垂直紙面向里、寬度為l的勻強(qiáng)磁場，梯形abcd是位于紙面內(nèi)的直角梯形導(dǎo)線框，ab邊剛好與磁場區(qū)域右邊界重合，bc間的距離為2l，．從時刻起，使線圈沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向以速度v勻速穿越磁場區(qū)域，規(guī)定梯形線圈中感應(yīng)電流順時針方向?yàn)檎较?，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，下列關(guān)于感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像可能正確的是（）A. B. C. D.【答案】B【解析】由楞次定律可知，在時間內(nèi)感應(yīng)電流方向沿逆時針方向，線圈切割磁感線的有效長度越來越短且成線性遞減，所以感應(yīng)電動勢減小，故感應(yīng)電流也隨時間線性減小；在時間內(nèi)感應(yīng)電流方向沿順時針，只有ad邊切割磁感線，有效切割長度不變，則感應(yīng)電動勢不變，故感應(yīng)電流大小不變；在時間內(nèi)感應(yīng)電流方向沿順時針，線圈切割磁感線的有效長度越來越短且成線性遞減，則感應(yīng)電動勢減小，故感應(yīng)電流也隨時間線性減小。故選B。8.如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)，以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心，半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出），磁場區(qū)域外右側(cè)有寬度為的粒子源，為粒子源兩端點(diǎn)，連線垂直于軸，粒子源中點(diǎn)位于軸上，粒子源持續(xù)沿軸負(fù)方向發(fā)射質(zhì)量為、電荷量為，速率為的粒子。已知從粒子源中點(diǎn)發(fā)出的粒子，經(jīng)過磁場區(qū)域后，恰能從圓與軸負(fù)半軸的交點(diǎn)處沿軸負(fù)方向射出磁場，不計(jì)粒子重力及粒子間相互作用力，則（）A.帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑為RB.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為C.在磁場中運(yùn)動的帶電粒子路程最長為D.帶電粒子在磁場中運(yùn)動的時間最短為【答案】AC【解析】A．從粒子源中點(diǎn)發(fā)出的粒子，在磁場中的軌跡如圖所示由幾何知識可知帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑為，A正確；B．根據(jù)牛頓第二定律有解得B錯誤；C．從點(diǎn)發(fā)出的粒子在磁場中的軌跡如圖所示，此時軌跡最長由幾何知識可知四邊形為菱形，則；則在磁場中運(yùn)動的帶電粒子路程最長為C正確；D．從點(diǎn)發(fā)出的粒子在磁場中的軌跡如圖所示可知四邊形為菱形，則；可知此時粒子經(jīng)過磁場區(qū)域時間最短，則D錯誤故選AC。二、多項(xiàng)選擇題：共4題，每題4分，共16分。漏選得2分，錯選得0分。9.如圖所示，一平行光滑金屬導(dǎo)軌水平置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，與大螺線管M相接，在M螺線管內(nèi)同軸放置一絕緣圓盤N，N的邊緣固定著許多帶負(fù)電的小球（每個小球都可視為一點(diǎn)電荷），且圓盤N可繞軸心在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)導(dǎo)體棒ab運(yùn)動時，圓盤N能沿箭頭方向逆時針轉(zhuǎn)動，則導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動情況是（）A.導(dǎo)體棒ab向右做勻速運(yùn)動 B.導(dǎo)體棒ab向右做加速運(yùn)動C.導(dǎo)體棒ab向左做加速運(yùn)動 D.導(dǎo)體棒ab向左做減速運(yùn)動【答案】BD【解析】圓盤N能沿箭頭方向逆時針轉(zhuǎn)動，可知感應(yīng)電場的方向沿順時針方向，則產(chǎn)生感應(yīng)電場的磁場方向垂直紙面向里；若導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動，則感應(yīng)電流由b到a，M中的磁場向外，與產(chǎn)生感應(yīng)電場的磁場方向相反，可知必然是增強(qiáng)的，則ab必然加速運(yùn)動；若導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動，則感應(yīng)電流由a到b，M中的磁場向里，與產(chǎn)生感應(yīng)電場的磁場方向相同，可知必然是減弱的，則ab必然減速運(yùn)動；故選BD。10.磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖是它的示意圖。平行金屬板A、B之間有一個很強(qiáng)的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把A、B和電阻R連接，設(shè)A、B兩板間距為d，正對面積為S，等離子體的電阻率為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直于磁場的方向射入A、B兩板之間，則下列說法正確的是（）A.A是直流電源的負(fù)極B.回路中電流為C.極板A、B間電壓大小為D.等離子氣體的濃度越大，電源電動勢越大【答案】AC【解析】A．根據(jù)左手定則可知，負(fù)離子向A板偏轉(zhuǎn)，故A是直流電源的負(fù)極，A正確；B．當(dāng)電源電動勢穩(wěn)定時，離子在極板間受力平衡，則有解得根據(jù)閉合電路的歐姆定律則有其中聯(lián)立解得B錯誤；C．根據(jù)歐姆定律，結(jié)合上述結(jié)論可得C正確；D．根據(jù)上述分析可知，電源的電動勢與離子的速度、兩極板間的距離、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小有關(guān)，與離子的濃度無關(guān)，D錯誤。故選AC。11.如圖所示為質(zhì)譜儀原理示意圖，帶電粒子從小孔O“飄入”加速電場（初速度忽略不計(jì)），經(jīng)加速后以速度從小孔進(jìn)入速度選擇器并恰好沿直線通過，粒子從小孔S進(jìn)入磁分析器后做勻速圓周運(yùn)動打在照相底片上。已知速度選擇器中勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E，磁分析器中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（方向未知），在底片上留下的痕跡點(diǎn)到狹縫S的距離為l，忽略帶電粒子的重力及相互間作用力。下列說法正確的是（）A.速度選擇器中磁場方向垂直紙面向里B.速度選擇器中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為C.帶電粒子比荷D.加速電場的極板間電勢差【答案】ACD【解析】A．在速度選擇器中，洛倫茲力與電場力平衡，若粒子帶正電，則受到向左的電場力，洛倫茲力向右，根據(jù)左手定則可知，速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里，若粒子帶負(fù)電，則受到向右的電場力，洛倫茲力向右，根據(jù)左手定則可知速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里，A正確；B．粒子在速度選擇器中洛倫茲力與電場力平衡，則有解得B錯誤；C．粒子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，則有由題可知解得C正確；D．在加速電場中，根據(jù)動能定理則有結(jié)合上述結(jié)論聯(lián)立解得D正確。故選ACD。12.如圖所示，有方向垂直于光滑絕緣水平桌面的兩勻強(qiáng)磁場，磁磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為，PQ為兩磁場的邊界，磁場范圍足夠大，一個水平放置的桌面上的邊長為L，質(zhì)量為m，電阻為R的單匝正方形金屬線框，以初速度v垂直磁場方向從圖示位置開始向右運(yùn)動，當(dāng)線框恰有一半進(jìn)入右側(cè)磁場時速度為，則下列判斷正確的是（）A.B.此時線框的加速度大小為C.此過程中通過線框截面的電量為D.此時線框的電功率為【答案】AD【解析】A．此過程中，線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為：感應(yīng)電流：取向右為正方向，由動量定理可得：聯(lián)立以上幾式計(jì)算可得：故A正確；B．此時線框切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：線框中感應(yīng)電流為：由牛頓第二定律得：3BIL+BIL=ma聯(lián)立兩式可得加速度大小為：故B錯誤；C．由電荷量公式得：故C錯誤；D．此時線框的電功率為：故D正確。故選AD。三、實(shí)驗(yàn)題：共2題，共14分。13.小明和小迪做“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實(shí)驗(yàn)。（1）按圖甲連接電路，短暫閉合開關(guān)的瞬間，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。（2）小明用圖乙所示的裝置做實(shí)驗(yàn)，將條形磁鐵（下端為N極）從螺線管取出的過程中，觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說明螺線管中的電流方向（從上往下看）是沿_________方向。（3）小迪用圖丙所示的裝置做實(shí)驗(yàn)。閉合開關(guān)，當(dāng)導(dǎo)體棒_________（選填“向左”或“向右”）切割磁感線運(yùn)動時，可觀察到電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。（4）小明用圖乙所示的裝置做實(shí)驗(yàn)，把磁鐵從同樣高度插到線圈中同樣的位置處，第一次緩慢插入，第二次快速插入，發(fā)現(xiàn)第二次電流計(jì)指針的擺動幅度較大，原因是線圈中的__________________（選填“磁通量”“磁通量的變化”或“磁通量的變化率”）第二次比第一次的大?！敬鸢浮浚?）順時針（3）向右（4）磁通量的變化率【解析】（2）[1]由圖甲電路，可知電流從哪方流入，電流計(jì)指針就向哪方偏轉(zhuǎn)。電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說明電流是從安培表正極流入的，則螺線管中的電流方向（從上往下看）是沿順時針方向。（3）[2]觀察到電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，說明感應(yīng)電流是從負(fù)極流入的，則根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒向右切割磁感線運(yùn)動。（4）[3]第二次快速插入時電流計(jì)指針的擺動幅度較大，原因是線圈中的磁通量的變化率第二次比第一次的大。14.甲、乙兩位同學(xué)分別利用如圖所示的裝置進(jìn)行電磁感應(yīng)現(xiàn)象的探究。（1）如圖a，甲同學(xué)在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，下列操作中能使指針向左偏轉(zhuǎn)的有_________。A.閉合開關(guān)B.開關(guān)閉合時將A線圈從B線圈中拔出C.開關(guān)閉合時，將滑動變阻器滑片向左滑動（2）如圖b所示，乙同學(xué)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，將一線圈兩端與電流傳感器相連，強(qiáng)磁鐵從長玻璃管上端由靜止下落，電流傳感器記錄了強(qiáng)磁鐵穿過線圈過程中電流隨時間變化的圖像，如圖c所示，時刻電流為0。下列說法正確的是（）A.在時刻，穿過線圈的磁通量的變化率為0B.在到時間內(nèi)，強(qiáng)磁鐵的加速度小于重力加速度C.強(qiáng)磁鐵穿過線圈的過程中，受到線圈的作用力先向上后向下D.在到的時間內(nèi)，強(qiáng)磁鐵重力勢能的減少量等于其動能的增加（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，兩位同學(xué)又根據(jù)教材結(jié)合自感實(shí)驗(yàn)做了如下改動。在兩條支路上將電流計(jì)換成電流傳感器，接通電路穩(wěn)定后，再斷開電路，并記錄下兩支路的電流情況如圖所示，由圖可知：①流過燈泡的電流是_________。（選填“”或“”）②在不改變線圈電阻等其他條件的情況下，只將鐵芯拔出后重做上述實(shí)驗(yàn)，可觀察到燈泡在斷電后處于亮著的時間將_________。（選填“變長”、“變短”或“不變”）【答案】（1）B（2）AB（3）變短【解析】（1）A．閉合開關(guān)與題干中導(dǎo)致電流表指針向右偏轉(zhuǎn)的操作相同，磁通量變化情況相同無法使電流表向右偏轉(zhuǎn)，A錯誤；B．開關(guān)閉合時將A線圈從B線圈中拔出，此時穿過B線圈的磁通量減小，與閉合開關(guān)時B線圈的磁通量增加的情況相反，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向與開關(guān)閉合時相反，所以電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，B正確；C．開關(guān)閉合時，將滑動變阻器滑片向左滑動，滑動變阻器的阻值減小，電流增大，A線圈產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，B線圈的磁通量增大，與開關(guān)閉合時的磁通量變化相同，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，故電流表的指針偏轉(zhuǎn)相同，都是向右偏轉(zhuǎn)，C錯誤。故選B。（2）A．時刻電流為0，說明感應(yīng)電動勢為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知穿過線圈的磁通量的變化率為0，A正確；B．由“來拒去留”可知在到時間內(nèi)，強(qiáng)磁鐵受到線圈向上的作用力F，且初始階段有F小于重力，由牛頓第二定律可得即初始階段強(qiáng)磁鐵的加速度小于重力加速度，B正確；C．由“來拒去留”可知強(qiáng)磁鐵穿過線圈的過程中，受到線圈的作用力始終向上，故C錯誤；D．在到的時間內(nèi)，強(qiáng)磁鐵重力勢能的減少量等于其動能的增加量加上線圈產(chǎn)生的內(nèi)能，D錯誤。故選AB。（3）[1]由圖可知，斷開開關(guān)前，通過燈泡的電流和線圈的電流均是穩(wěn)定的，且通過線圈的電流大于通過燈泡的電流。斷開時，線圈自感產(chǎn)生的電動勢阻礙其電流的減小，此時燈泡和線圈構(gòu)成一個回路，從而使燈泡的電流瞬間增大，電流方向與原來電流方向相反，故流過燈泡的電流是。[2]在不改變線圈電阻等其他條件的情況下，只將鐵芯拔出，線圈的自感系數(shù)減小，對電流減小的阻礙能力變小，所以可以觀察到燈泡在斷電后處于亮著的時間變短。四、解答題：共4題，共46分。請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。15.如圖所示，質(zhì)量為m、長為l的金屬棒N兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。金屬棒中通入由M向N的電流I，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為，已知重力加速度為g。（1）求勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。（2）若導(dǎo)線中的電流不變，要使導(dǎo)線依然靜止在此位置，求所加勻強(qiáng)磁場的最小值及方向?！敬鸢浮浚?）（2），方向沿懸線向上【解析】（1）由左手定則判斷安培力方向，則金屬棒受力如圖所示根據(jù)平衡條件有金屬棒受到的安培力的大小又根據(jù)安培力公式解得（2）根據(jù)，可知當(dāng)B最小時，最小。如圖所示由重力、拉力F、安培力構(gòu)成矢量三角形，當(dāng)垂直于F時，最小，可得聯(lián)立解得由左手定則得磁場方向沿懸線向上。16.如圖所示，與水平面成角的光滑平行傾斜導(dǎo)軌，下端接阻值為的電阻。導(dǎo)軌中間虛線框部分為邊長1m的正方形。時刻，質(zhì)量為、阻值為的導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置，從距離上端虛線的位置由靜止釋放，同時虛線框內(nèi)勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度由0開始隨時間均勻增加，方向垂直導(dǎo)軌平面向上。當(dāng)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場時，磁感應(yīng)強(qiáng)度停止變化，且導(dǎo)體棒恰能勻速下滑。不計(jì)導(dǎo)軌電阻，重力加速度為。求：（1）導(dǎo)體棒剛進(jìn)磁場時磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；（2）導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場前流過電阻的電流；（3）導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動到出磁場的過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）導(dǎo)體棒由靜止開始下滑，根據(jù)牛頓第二定律設(shè)剛進(jìn)入磁場時速度大小為，根據(jù)速度位移公式有剛進(jìn)入磁場時，設(shè)電動勢大小為，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有根據(jù)閉合電路歐姆定律有導(dǎo)體棒受力平衡解得（2）設(shè)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場前運(yùn)動時間為，則有回路中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率設(shè)回路中感應(yīng)電動勢大小為E，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有流過電阻的電流（3）導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場前，回路中產(chǎn)生的熱量，其中聯(lián)立解得導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動到出磁場的過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱17.極光是由太陽拋射出的高能帶電粒子受到地磁場作用，在地球南北極附近與大氣碰撞產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。從北極地區(qū)看赤道平面的地磁場，可簡化為下圖：O為地球球心，R為地球半徑，將地磁場在半徑為R到之間的圓環(huán)區(qū)域看成是勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。假設(shè)高能粒子的質(zhì)量為m，電荷量為。不計(jì)粒子重力及大氣對粒子運(yùn)動的影響，且不考慮相對論效應(yīng)。（1）若高能粒子從A點(diǎn)以不同的速率沿切線進(jìn)入磁場邊界位置，求能到達(dá)地球表面的粒子的速率范圍。（2）地球磁層是保護(hù)地球的一道天然屏障，它阻擋著高能粒子直接到達(dá)地球表面，從而保護(hù)了地球上的生態(tài)環(huán)境。a．假設(shè)高能粒子從磁場邊緣A點(diǎn)以速率v沿半徑方向射入磁場時恰好不能到達(dá)地球表面，求粒子的比荷；b．高能粒子實(shí)際上可在赤道平面內(nèi)向各個方向均勻地射入磁場。若高能粒子仍從A點(diǎn)以速率v沿不同方向射入地球磁場，若入射角用速度方向和AO連線之間的夾角表示，求能到達(dá)地球粒子的最大入射角的正弦值?！敬鸢浮浚?）（2）a.b.【解析】（1）若高能粒子從A點(diǎn)以速度沿切線進(jìn)入磁場邊界位置時，恰好能到達(dá)地球表面的粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知，可知粒子的兩個臨界軌道半徑分別為由洛倫茲力提供向心力可得聯(lián)立解得粒子的速度的大小為，故能到達(dá)地球表面的粒子的速率范圍為（2）a假設(shè)高能粒子從磁場邊緣A點(diǎn)