北京市通州區(qū)2023-2024學(xué)年高三年級上冊期末考試物理試卷（含解析）

通州區(qū)2023—2024學(xué)年高三年級摸底考試

物理試卷

本試卷共8頁，共100分?？荚嚂r長90分鐘。考生務(wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答

無效。考試結(jié)束后，請將答題卡交回。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項(xiàng)中，選出最符合題目要求的一

項(xiàng)。

1.人們常把癟的乒乓球放入熱水中使其恢復(fù)為球形，把乒乓球放入熱水后，球內(nèi)的氣體(視為理想氣體)

()

A.分子的平均動能增大B.每個分子速率都增大

C.單位體積的分子數(shù)增加D.內(nèi)能減小

【答案】A

【解析】

【詳解】ABD.乒乓球中的氣體看作理想氣體，溫度升高，內(nèi)能增大，分子的平均動能增大，并不是每個

分子速率都增大。故A正確；BD錯誤；

C.乒乓球中氣體質(zhì)量不變，溫度升高，體積增大，密度減少，單位體積的分子數(shù)減少。故C錯誤。

故選Ao

2.某同學(xué)自己動手為手機(jī)貼鋼化膜，貼完后發(fā)現(xiàn)屏幕中央有不規(guī)則的環(huán)形條紋，通過查詢相關(guān)資料得知，

這是由于鋼化膜與手機(jī)屏幕之間存在空氣薄膜造成的，出現(xiàn)環(huán)形條紋現(xiàn)象是光的()

A.衍射現(xiàn)象B.干涉現(xiàn)象C.偏振現(xiàn)象D.全反射現(xiàn)象

【答案】B

【解析】

【詳解】出現(xiàn)環(huán)形條紋是由于從空氣膜的兩個表面反射的光疊加產(chǎn)生的光的干涉現(xiàn)象。

故選B。

3.下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是()

***…放射源R金箔'熒光亭產(chǎn)鏡M

:&：/皿f—-5：!?

g徽——*

ph、2-3.40

1-------------------13.6

甲三種射線在磁場中的運(yùn)動乙盧瑟福a粒子散射實(shí)驗(yàn)丙氫原子能級示意圖丁鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖

A,圖甲中P射線粒子流帶負(fù)電

B.圖乙中實(shí)驗(yàn)說明了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

C.圖丙中的玻爾能級理論可以解釋￡衰變現(xiàn)象

D,圖丁中用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變，方程式為^U―記如+：He

【答案】A

【解析】

【詳解】A.圖甲中尸射線粒子流受到向右的洛倫茲力才會向右偏轉(zhuǎn)，則根據(jù)左手定則，尸射線粒子流帶負(fù)

電，A正確；

B圖乙中實(shí)驗(yàn)說明了原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，B錯誤；

C.圖丙中的玻爾能級理論講的是原子核外電子的躍遷，而￡衰變現(xiàn)象是原子核發(fā)射出￡粒子的現(xiàn)象，無法解

釋，C錯誤；

D.圖丁中用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變，典型方程式為

235TT.1.144D.89TZ-.々1一

92U+On-56Ba+36Kl+30n

D錯誤。

故選Ao

4.500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(簡稱FAST)又被稱為“中國天眼”，是中國科學(xué)院國家天文臺的一座射電

望遠(yuǎn)鏡，若其工作頻率范圍是7X1()7HZ?3X1()9HZ，那么它觀測到的電磁波最長波長()

A.約0.1米B.約4米C.約40米D.約1000米

【答案】B

【解析】

【詳解】頻率最小的電磁波的波長最長，則最長波長為

.c3xl()8

2=——=------------4m

f7xl07

故選B。

5.如圖所示，帶箭頭的實(shí)線表示某電場的電場線，虛線表示該電場的等勢面，其中N、8兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度

大小分別為EA、EB，電勢分別為關(guān)于這兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小和電勢高低的關(guān)系，下列說法正確的是()

B

B.E<ED.(P<(P

ABc.<PA><PBAB

【答案】D

【解析】

【詳解】AB.電場線的疏密反映場強(qiáng)的大小，因/處電場線較8點(diǎn)密集，可知

選項(xiàng)AB錯誤;

CD.沿電場線電勢逐漸降低，可知

(PA<(PB

選項(xiàng)C錯誤，D正確。

故選D。

6.某同學(xué)利用如圖所示的電路研究自感現(xiàn)象，圖中，Aj、A2為兩個完全相同的燈泡，L為自感系數(shù)較大

的電感線圈（其電阻小于燈泡電阻），閉合開關(guān)S后，燈泡均發(fā)光，斷開開關(guān)S瞬間，下列說法正確的是（）

A.燈泡A1、A2同時立即熄滅B.燈泡A1、A2都緩慢熄滅

C.燈泡A1立即熄滅，A2閃亮后再熄滅D.燈泡A2立即熄滅，A1閃亮后再熄滅

【答案】C

【解析】

【詳解】斷開開關(guān)S瞬間，燈泡Ai立即熄滅；因線圈L中電流減小，從而產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小,

L相當(dāng)于電源，在L與A2中形成新的回路，則電流逐漸減小，因線圈L電阻小于燈泡電阻，則開始電路穩(wěn)

定時通過線圈L的電流大于通過燈泡A2的電流，則開關(guān)S斷開瞬間，通過燈泡A2的的電流大于燈泡原來

的電流，則燈泡A2閃亮后再逐漸熄滅。

故選C。

7.如圖所示是一種風(fēng)速測定裝置示意圖，其中風(fēng)速表表盤是由電壓表改裝而成，電源內(nèi)阻為廠，R為定值電

阻，以為滑動變阻器，T形管道的豎直管內(nèi)裝有可上下無摩擦自由移動的輕質(zhì)活塞，活塞通過輕質(zhì)細(xì)桿和

滑動變阻器的滑片P相連，當(dāng)風(fēng)速增大時，活塞上方氣壓變小，活塞將上移，下列說法正確的是（）

A.風(fēng)速增大，電壓表的示數(shù)變小

B.風(fēng)速增大，滑動變阻器員兩端的電壓變小

C.風(fēng)速減小，通過R的電流變大

D.風(fēng)速減小，滑動變阻器Q端的電壓變化量與電流變化量之比變大

【答案】B

【解析】

【詳解】AB.風(fēng)速增大，活塞上方氣壓變小，活塞將上移，滑動變阻器接入電路的阻值減小，電路總電阻

減小，電路總電流增大，定值電阻R電源內(nèi)阻:?兩端的電壓增大，電壓表的示數(shù)變大，滑動變阻器當(dāng)兩

端的電壓變小，故A錯誤，B正確；

C.風(fēng)速減小，活塞上方氣壓變大，活塞將下移，滑動變阻器接入電路的阻值增大，電路總電阻增大，通過

R的電流變小，故C錯誤；

D.同理可得，風(fēng)速減小，滑動變阻器&端的電壓將變大，通過滑動變阻器R的電流將減小，根據(jù)閉合電

路的歐姆定律

E=U+I（R+r）

滑動變阻器4端的電壓變化量與電流變化量之比為

工—gr）

故風(fēng)速減小，滑動變阻器&端的電壓變化量與電流變化量之比不變，故D錯誤。

故選B。

8.圖甲是磁電式電流表表頭的結(jié)構(gòu)簡圖，線圈繞在一個與指針、轉(zhuǎn)軸相連的鋁框骨架上，蹄形磁鐵和鐵芯

間的磁場均勻輻向分布，同一圓周上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等，當(dāng)線圈位于水平面內(nèi)，通有如圖乙所示方

向的電流時，下列說法正確的是（）

甲乙

A.電流表表盤刻度不均勻

B.a、6導(dǎo)線所受安培力方向相同

C.線圈匝數(shù)增加，電流表表頭的滿偏電流減小

D.磁鐵磁性增強(qiáng)，電流表表頭的滿偏電流增大

【答案】C

【解析】

【詳解】A.依題意，在磁場中線圈的磁力矩大小都相等，線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧發(fā)生形變，產(chǎn)生反抗力矩,

阻止線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動，線圈轉(zhuǎn)角越大，反抗力矩越大，對于給定的待測電流，其磁力矩是一定的，所以線圈

在某一轉(zhuǎn)角處穩(wěn)定下來，這時兩個力矩達(dá)到平衡，可知待測電流與轉(zhuǎn)角成正比，電流表表盤刻度均勻，故A

錯誤；

B.由左手定則可知，。導(dǎo)線受到的安培力向上，6導(dǎo)線受到的安培力向下，故B錯誤；

CD.換磁性更強(qiáng)的磁鐵或增加線圈匝數(shù)，會使得在相同電流情況下線圈所受安培力增大，電流表的量程減

小，故C正確；D錯誤。

故選C。

9.如圖甲所示，利用電流傳感器觀察一固定電容器充放電過程，開關(guān)S先擲向1端，電源給電容器充電，

開關(guān)S再擲向2端，電容器放電，放電過程中電流/隨時間/變化的圖像如圖乙所示，根據(jù)圖乙所示，下列

說法正確的是（）

7/mA

21

S

電流c-

傳感器

-R

0.........U-U15?

0.22468t/s

甲乙

A.電容器的電容逐漸減小

B.電容器所帶的電荷量逐漸增加

C.將R換成更大的阻值，圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積會減小

D.用緊靠縱軸的狹長矩形的面積可估算0.2s內(nèi)電容器釋放的電荷量

【答案】D

【解析】

【詳解】A.根據(jù)

u

可知，電容器的電容不隨極板間電壓的變化而變化，由電容器本身決定。故A錯誤；

B.由圖乙可知，放電過程中，電容器所帶的電荷量逐漸減少。故B錯誤；

C.電容器放電時，電阻R的作用相當(dāng)于導(dǎo)體，只更換電阻R,圖像下面所圍的面積表示電容器的總電荷量

量不會改變。故C錯誤；

D.根據(jù)

q=It

可知，圖乙中緊靠縱軸的狹長矩形的面積表示0.2s內(nèi)電容兩端減少的電荷量，故D正確。

故選D。

10.洛倫茲力演示儀由勵磁線圈、電子槍、玻璃泡等組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，勵磁線圈是一對彼此平行

的共軸的圓形線圈，當(dāng)線圈通有勵磁電流/,兩線圈之間將產(chǎn)生垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與

/成正比，比例系數(shù)為左，方向垂直紙面向外，電子在電子槍中經(jīng)加速電壓。加速形成高速電子束，若電子

束垂直磁場方向，可看到電子束徑跡呈圓形，直徑為。，下列說法正確的是（

勵磁線圈二

玻璃泡

電子槍

---

A.勵磁線圈中電流方向?yàn)轫槙r針

B.僅增大勵磁線圈中電流，電子束徑跡半徑變大

C.僅減小電子槍的加速電壓，電子束徑跡半徑變大

【答案】D

【解析】

【詳解】A.由安培定則可知，勵磁線圈中電流方向?yàn)槟鏁r針，才可以產(chǎn)生垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。故A

錯誤；

BC.依題意，電子在電場中加速，由動能定理可得

eU=g加說

電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，有

ev0B=m—

7

聯(lián)立，解得

2mU

僅增大勵磁線圈中電流，則電流產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，電子束徑跡半徑變小。僅減小電子槍的加速

電壓，電子束徑跡半徑變小。故BC錯誤；

D.依題意，有

B=kl

聯(lián)立，解得

e8U

~m~D'k212

故D正確。

故選D。

11.如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場3中，將一根水平放置的金屬棒的以某一水平速度vo拋出，不計(jì)空

氣阻力，金屬棒在運(yùn)動過程中始終保持水平且未離開磁場區(qū)域，下列說法正確的是（）

I/\z

Z_____________________y

A.a點(diǎn)電勢比6點(diǎn)電勢高

B.金屬棒中的感應(yīng)電動勢越來越大

C.單位時間內(nèi)掃過的曲面中的磁通量不變

D.金屬棒在運(yùn)動過程中機(jī)械能越來越小

【答案】C

【解析】

【詳解】A.由右手定則可知，。點(diǎn)電勢比6點(diǎn)電勢低，選項(xiàng)A錯誤;

B.金屬棒做平拋運(yùn)動，水平速度不變，根據(jù)

E=BLvo

可知，棒中的感應(yīng)電動勢不變，選項(xiàng)B錯誤；

C.單位時間內(nèi)的水平位移為V0，則掃過的曲面中的磁通量

①=BLv0

不變，選項(xiàng)C正確；

D.金屬棒在運(yùn)動過程只有重力做功，則機(jī)械能守恒，選項(xiàng)D錯誤。

故選C。

12.如圖所示的圖像中，曲線表示某一燈泡的伏安特性曲線，直線為某一電源的路端電壓與電流的變化

關(guān)系圖線，P為兩圖線的交點(diǎn)，坐標(biāo)為（To，。。）；過尸點(diǎn)的切線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)（4,0）；路端電壓與電流

的變化關(guān)系圖線與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)為（4,0）、與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為（0,￡）；陰影面積分別為與、用該電源

直接與該燈泡連接成閉合回路，當(dāng)燈泡通過的電流為時，下列說法正確的是（）

A.燈泡電阻為尸丁B.燈泡電功率為S1

，o—

C.電源總功率為D.電源內(nèi)部消耗功率為2s2

2

【答案】D

【解析】

【詳解】A.根據(jù)歐姆定律，燈泡電阻為

R=%

/。

故A錯誤；

B.燈泡電功率為

P=U°I。

故B錯誤；

C.電源總功率為

P&=EI0

故C錯誤；

D.電源內(nèi)部消耗功率為

P『EI°-U°I°=2s2

故D正確。

故選D。

13.某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠(yuǎn)距離輸電，圖中交流電源電壓有效值為6V,定值電阻尺1=&=%=用=20。,

理想變壓器Ti的原、副線圈匝數(shù)比為1:3,理想變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比為3:1,雙刀雙擲開關(guān)S先后

接通電路I（上面虛線框中的電路）和電路II（下面虛線框中的電路），兩電路都穩(wěn)定工作，導(dǎo)線電阻忽略

不計(jì)，下列說法不正確的是（）

B.通過電阻尺2的電流為0.09A

C.電阻尺3的電功率是1.8W

D,開關(guān)s接通電路n時，交流電源的輸出功率比接通電路I時大

【答案】C

【解析】

【詳解】AB.先對電路I分析，有

1=U'=0.15A

R、+

則電阻KI的電功率為

^=/^=0,45W

再對電路n分析，有

￡L=1

U23

5

u2

Ai

u「u」

&2

PRI=【遲

解得

4=18V

U3=16.2V

I2=I3=0.09A

PR=0.162W

所以

P&>.

故AB正確；

C.電阻尺3的電功率是

PR

R3=/2R3=0.45W

c錯誤；

D.開關(guān)S接通電路I時，交流電源的輸出功率

4=U/=0.9W

開關(guān)s接通電路n時，交流電源的輸出功率為

舉/右=L62W

開關(guān)S接通電路II時，交流電源的輸出功率比接通電路I時大，D正確；

本題選不正確的，故選C。

FAI

14.當(dāng)一條長度為￡、橫截面積為S的金屬絲在力尸作用下伸長時，滿足表達(dá)式：-=E—,E為該

SL

pr

金屬絲材料的彈性模量，可以得到￡==。彈性模量是描述固體材料抗形變能力的重要物理量，是材料

的固有屬性，也是機(jī)械構(gòu)件材料選擇的重要依據(jù)，采用單縫衍射和單絲衍射一起測量金屬絲的微小伸長量

2/

AA和直徑d,就可測量該金屬絲材料的彈性模量。已知單縫衍射中央亮條紋寬度Ax滿足表達(dá)式：Ax=—2,

D

式中/為單縫到光屏的距離，。為單縫寬度，2為衍射光波長，如圖1所示，當(dāng)金屬絲下面的托盤增加祛碼

時，金屬絲被拉長，下面的縫寬由ai減小為他，引起光屏處的衍射中央亮條紋寬度變化，據(jù)此可以求金屬

絲伸長量圖2為單縫衍射法測量金屬絲在祛碼拉伸下的微小伸長量光路示意圖，已知單絲衍射中央亮

條紋寬度與單縫衍射規(guī)律相同，式中。為單絲寬度，根據(jù)測量單絲衍射中央亮條紋寬度可以求得金屬絲直

徑，，再根據(jù)腔表,可計(jì)算出金屬絲的橫截面積，圖3為單絲衍射的示意圖，將以上衍射法的測量值代

PT

入￡=——，就可以得到金屬絲的彈性模量。據(jù)此材料，以下敘述正確的是（）

SAL

圖1縫寬改變示意圖

A.祛碼稍增大一些，AL會增大,金屬絲的彈性模量E將減小

B.增加磋碼之后，單縫衍射的中央亮條紋都變寬

C.金屬絲的彈性模量與實(shí)驗(yàn)用的光波長有關(guān)

D.該方法中使用的激光可以用白光代替

【答案】B

【解析】

【詳解】AC.金屬絲的彈性模量E是由材料本身決定的，與AZ無關(guān)，與實(shí)驗(yàn)用的光波長無關(guān)，選項(xiàng)AC錯

誤；

B.增加祛碼之后，金屬絲的伸長量變大，則單縫寬度減小，則單縫衍射的中央亮條紋都變寬，選項(xiàng)B正確;

D.白光是多種顏色的光的復(fù)合光，則該方法中使用的激光不可以用白光代替，選項(xiàng)D錯誤。

故選B。

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.在“用傳感器探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某組同學(xué)使用如圖1所示的實(shí)

驗(yàn)裝置，正確操作實(shí)驗(yàn)獲得多組注射器內(nèi)封閉氣體的體積/和壓強(qiáng)〃的測量值，并通過計(jì)算機(jī)擬合得到

）一「圖像，如圖2所示。

（1）實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)避免手握注射器含空氣柱的部分，這是為了控制注射器內(nèi)封閉的氣體的

（選填“溫度"''壓強(qiáng)”或“體積”）不發(fā)生變化；實(shí)驗(yàn)中得到的圖2圖像，在壓縮氣體的過程中，注射

器內(nèi)封閉的氣體（選填“吸熱”或“放熱”）。

（2）在壓縮氣體過程中，另一組同學(xué)不慎用手握住注射器含空氣柱的部分，在圖2圖線（如實(shí)線）的基礎(chǔ)

上，做出該同學(xué)應(yīng)該得到的圖線（如虛線），下圖中大致正確的是（）

（3）實(shí)驗(yàn)中，在判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系不需要測出空氣柱的橫截面積，推導(dǎo)并說明原因

【答案】（1）①.溫度②.放熱

(2)A(3)見解析

【解析】

【小問1詳解】

[1]實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)避免手握注射器含空氣柱的部分，這是為了控制注射器內(nèi)封閉的氣體的溫度不發(fā)生變化;

[2]根據(jù)

pv_r

可知圖2圖像表示為等溫變化，則注射器內(nèi)空氣柱內(nèi)能不變，即

At/=O

在壓縮氣體的過程中，外界對封閉氣體做功，則

JV>0

根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=0+沙可得

2<o

注射器內(nèi)封閉的氣體放熱。

【小問2詳解】

實(shí)驗(yàn)時用手長時間握住注射器氣體部分，溫度變大，由克拉伯龍方程

pV=nRT

可知〃%會變大，但〃與憶不成線性關(guān)系，下圖中大致正確的是圖A。

故選Ao

【小問3詳解】

橫截面積相同，每一次體積的改變，只需要比較空氣柱長度的變化即可，故不需要測量空氣柱的橫截面積。

16.在“測量金屬絲的電阻”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用電流表和電壓表測量一金屬絲的電阻。

UN

圖1圖2圖3

（1）該同學(xué)先用歐姆表“xl”擋粗測該金屬絲的電阻，示數(shù)如圖1所示，對應(yīng)的讀數(shù)是Q。

（2）用圖2所示電路測量，要求電壓能從零開始測量，并能多測量幾組數(shù)據(jù)，請用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖

2中僅添加一根導(dǎo)線完成實(shí)驗(yàn)的電路連接o

（3）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于滑動變阻器的（選填"a”或"b”）端。

（4）該同學(xué)測量金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流/,得到多組數(shù)據(jù)，以電壓。為縱軸、電流/為

橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖3所示，請畫出U-/圖像，根據(jù)圖像得出該金屬絲的

電阻R=—Q（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）。

【答案】（1）6（2）見解析

（3）a（4）①.見解析②.5.17

【解析】

【小問1詳解】

該同學(xué)先用歐姆表“xl”擋粗測該金屬絲的電阻，示數(shù)如圖1所示，對應(yīng)的讀數(shù)是6Q。

【小問2詳解】

要求電壓能從零開始測量，并能多測量幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器采用分壓式接法，電路連接如圖

【小問3詳解】

為了保護(hù)電路中的電學(xué)元件，閉合開關(guān)前，需要短路測量電路，所以滑片應(yīng)置于滑動變阻器的。端。

【小問4詳解】

[1]在坐標(biāo)紙上連線，使盡可能多的點(diǎn)跡在圖線上，如圖

UN

[2]根據(jù)圖像得出該金屬絲的電阻

3.00

Q=5.17Q

0J8

17.如圖所示，足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，寬度1=0.2m,電阻可忽略不計(jì)，一端連接&=4.0。

的電阻，導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度8=0.5T,導(dǎo)體棒"N放在導(dǎo)軌上，其長度

恰好等于導(dǎo)軌間距，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒電阻r=1.0。，在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌以

v=5.0m/s的速度向右勻速運(yùn)動。

(1)求通過電阻R的電流大小/；

(2)求電阻R的電功率尸;

(3)在上述情境中，僅改變勻強(qiáng)磁場方向，使其豎直向上，有同學(xué)認(rèn)為：“由于導(dǎo)體棒所受的安培力方向

會發(fā)生改變，導(dǎo)體棒不能再向右做勻速直線運(yùn)動”，你認(rèn)為該同學(xué)的觀點(diǎn)是否正確，說明你的觀點(diǎn)及理由。

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【答案】(1)0.1A；(2)0.04W；(3)見解析

【解析】

【詳解】(1)導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為

E=BLv

由閉合電路歐姆定律可得，回路中的感應(yīng)電流大小為

R+r

聯(lián)立，解得

Z=0.1A

(2)電阻尺的電功率為

P=I2R=0.04W

(3)該該同學(xué)的觀點(diǎn)是錯誤的。在上述情境中，僅改變勻強(qiáng)磁場方向，使其豎直向上，則根據(jù)右手定則可

知感應(yīng)電流方向?qū)⒎聪?，再由左手定則可知安培力方向仍為水平向左，并沒有發(fā)生變化，所以導(dǎo)體棒仍然

可以向右做勻速直線運(yùn)動。

18.如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形金屬線圈MM2的邊長跖V=KL=a,M=NK=6,匝數(shù)為〃，線圈

電阻為心在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的("L和NK邊中點(diǎn)連線)軸以角速度o

勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)￡、F(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷與阻值為

R的外電路定值電阻連接，電路中其他電阻以及線圈的自感系數(shù)均可忽略不計(jì)，當(dāng)線圈平面與磁場方向平行

時，從該時刻開始計(jì)時。

(1)寫出感應(yīng)電動勢e隨時間f變化的表達(dá)式；

(2)經(jīng)過工周期，求：

4

a.通過電阻R的電荷量q；

b.線圈轉(zhuǎn)動過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量。。

【答案】(1)e=nBcoabcoscot；(2)a.q=-----；b.Q=----------；—

R+r4(7?+r)2

【解析】

【詳解】(1)感應(yīng)電動勢的最大值

Em=nBcoS=nBcoab

當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時開始計(jì)時，則感應(yīng)電動勢e隨時間/變化的表達(dá)式

e=Emcosmt=nBcoabcosmt

(2)a.經(jīng)過工周期

4

—A①Bab

E=n---=n----

AZA/

7=上

7?+r

q二lAt

通過電阻尺的電荷量

nBab

q=-----

R+r

b.電動勢有效值

口_Em_血R/

E——-f=-nBcxib

412

線圈轉(zhuǎn)動過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量

Q=(-^)2Rx工

R+r4

解得

_7in2B2a)a2b2R

(2---------；—

4(R+r)2

19.如圖1所示是可用于分離和檢測同位素的儀器。帶電粒子從容器初下方的小孔，S1、S2進(jìn)入板間電勢

差為。的勻強(qiáng)電場加速。粒子再經(jīng)過小孔，S2沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2的勻強(qiáng)磁場,

經(jīng)歷半個圓周，打在照相底片。1。2上形成曝光點(diǎn)，不考慮粒子重力及粒子之間的相互作用。

(1)一電荷量為+9、質(zhì)量為加的粒子經(jīng)過質(zhì)譜儀，打在照相底片的尸點(diǎn)，求：

a.粒子從電場射出時的速度大小v；

b.粒子在磁場中運(yùn)動軌跡的直徑d；

(2)某同學(xué)將該圖1裝置小孔S2下方的磁場改為水平向左、電場強(qiáng)度大小為￡的勻強(qiáng)電場，并在小孔S2下

方距離為d處水平放置照相底片0；°,'(如圖2),判斷該改裝裝置能否用于檢測和分離同位素并說明