河南省洛阳市2016-2017学年高二上学期期末物理试卷

通过的电荷量为：q=It==

（2）线圈产生的感应电动势最大，其大小为：Em=NBωa2， 因此交流电的有效电压为：E=

，

所以转动过程中产生的热量为：Q===，

．

答：（1）线圈由中性面位置转动90°的过程中通过线圈横截面的电荷量q为（2）每转动一周，在线圈中产生的电热Q为

18．如图所示，导体框架的平行导轨（足够长）间 距d=lm，框架平面与水平面夹角θ=37°，框架的电阻不计，电阻R1=0.4Ω．匀强磁场方向垂直框架平面向上，且B=0.2T，光滑导体棒的质量m=0.2kg，电阻R=0.1Ω，水平跨在导轨上，由静止释放，g取 10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： （1）ab棒下滑的最大速度；

（2）ab棒以最大速度下滑时的电热功率．

【考点】D9：导体切割磁感线时的感应电动势；2H：共点力平衡的条件及其应用；BG：电功、电功率．

【分析】（1）棒在下滑过程中，当速度最大时受力平衡，根据共点力的平衡条件来求解；

（2）根据电功率的计算公式P=I2R来计算ab棒的电热功率．

【解答】解：（1）棒在下滑过程中，当速度最大时受力平衡，根据共点力的平衡条件可得： mgsinα=BId，

根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得：

I=，

联立解得：v=15m/s；

（2）ab棒以最大速度下滑时电路的电流强度为： I=

=

=6A

ab棒的电热功率为： P=I2R=62×0.1W=3.6W．

答：（1）ab棒下滑的最大速度为15m/s； （2）ab棒以最大速度下滑时的电热功率3.6W．

19．如图所示，电源电动势E=18V，内阻r=2Ω，两平行金属板水平放置，相距d=2cm，当变阻器R2的滑片P恰好移到中点时，一带电量q=﹣2×10﹣7C的液滴刚好静止在电容器两板的正中央，此时理想电流表的读数为1A．已知定值电阻R1=6Ω求：

（1）带电液滴的质量（取g=10m/s2）．

（2）当把滑动变阻器的滑动片P迅速移到C点后，液滴到达极板时的动能．

【考点】BB：闭合电路的欧姆定律；AK：带电粒子在匀强电场中的运动． 【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律求解路端电压，然后对液滴根据共点力平衡条件列式求解质量；

（2）当把滑动变阻器的滑动片P迅速移到C点后，电压增加，液滴向上做匀加速直线运动，根据动能定理列式求解末动能．

【解答】解：（1）根据闭合电路欧姆定律，路端电压为； U=E﹣Ir=18﹣1×2.0=16V 液滴平衡，故： mg=q

解得： m=

=

=1.6×10﹣5kg

（2）当滑片在中点时： I（R+解得： R2=20Ω

当滑片滑到C点时，路端电压： U′=

=

）=U=16V

根据动能定理，液滴到达上极板时的动能为：

=

﹣8

=×（﹣2×10﹣7C）×（16V﹣

V）=7.14×10

J

答：（1）带电液滴的质量为1.6×10﹣5kg．

（2）当把滑动变阻器的滑动片P迅速移到C点后，液滴到达极板时的动能为7.14×10﹣8J．

20．如图所示，xOy平面内半径为R的圆O'与y轴相切于原点O．在该圆形区域内，有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力）从O点沿x轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经T0时间从P点射出．

（1）若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经

时间恰从圆形

区域的边界射出．求电场强度的大小和粒子离开电场时速度的大小；

（2）若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，且速度为原来的2倍，求粒子在磁场中运动的时间．

【考点】CI：带电粒子在匀强磁场中的运动．

【分析】（1）设电场强度为E，磁感强度为B，初速度为v；同时存在电场和磁场时，带电粒子做匀速直线运动，电场力等于洛伦兹力；撤去磁场，只存在电场时，粒子做类平抛运动，根据平抛运动的基本规律结合几何关系即可求解； （2）只存在磁场时，粒子做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力列式求出半径，结合周期公式即可求解运动的时间．

【解答】解：（1）设电场强度为E，磁感强度为B；初速度为v．同时存在电场和磁场时，带电粒子做匀速直线运动有： 2R=vT0 解得： v=

撤去磁场，只存在电场时，粒子做类平抛运动，有： x=v?y=?

?（

）2

由以上式子可知x=y=R，粒子从图中的M点离开电场； 解得： E=

又：vx=v vy=at=

?

则粒子离开电场时的速度为： v=

=