河南省各市2020-2021学年高二下学期期末物理试题分类选编：解答题（Word版含答案）

河南省各市2020-2021学年高二下学期
期末物理试题分类选编：解答题
1．（2021·河南·驻马店市基础教学研究室高二期末）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示，弧ab是半径为R的半圆，ac、bd与直径ab共线，a、c间的距离等于半圆的半径R。一束质量为m、电荷量均为（）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac以不同速度射入磁场，不计粒子所受重力及粒子间的相互作用。对在磁场中运动时间最短的粒子，求：
（1）其在磁场中运动的最短时间。
（2）其从射出磁场至运动到边界线cabd上所用时间。
2．（2021·河南濮阳·高二期末）如图所示，在平面的第三象限内存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里，磁感应强度为；在第四象限内存在匀强电场，电场方向平行于轴向上。一个质量为、电量为的带电粒子从孔以初速度垂直于轴进入磁场中，并从孔垂直于轴射出磁场进入匀强电场中，最后打在轴上点，且。若已知、、、，不计粒子重力，试求：
（1）粒子从点运动到点所需时间？
（2）粒子抵达点时的动能？
3．（2021·河南省信阳市教育局高二期末）如图所示，在平面直角坐标系xoy的第二、三象限内，有沿x轴正方向的匀强电场，在y轴与之间，有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，在x轴上坐标为的P点，由静止释放一个质量为m，电荷量为q的带正电的粒子，粒子经电场加速进入磁场，粒子恰好不从射出磁场，不计粒子的重力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）粒子从静止释放到第四次经过y轴所用的时间；
（3）若使该粒子从P点以一定的初速度沿y轴负方向射出，粒子经电场、磁场偏转后，刚好以垂直于射出磁场，则粒子从P点射出的初速度多大。
4．（2021·河南省信阳市教育局高二期末）如图所示，足够长光滑平行导轨倾斜固定放置，导轨平面与水平面夹角，导轨间距为1m，其下端连接一个阻值为的定值电阻，导轨处在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，质量为、接入电路电阻的导体棒ab垂直于导轨放置，现将导体棒由静止释放，导体棒向下运动的最大速度为5m/s，导体棒运动过程中始终与导轨垂直并与两导轨接触良好，重力加速度，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；（2）ab两端的最大电压为多少；
（3）当导体棒从静止沿斜面向下运动4m时，金属棒的加速度已为零，此过程通过电阻R的电量q及R上产生的焦耳热分别为多少。
5．（2021·河南·许昌市普通教育教学研究室高二期末）如图所示的空间，存在一个上下具有一定宽度、磁感应强度为的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面水平向里。将边长为、质量为、电阻为的正方形导线框，从距磁场下边界高度为的位置，以速度大小为竖直向上抛出。已知导线框向上能够穿过磁场。当导线框竖直向下又运动到初始位置时，其速度大小为。整个运动过程中导线框不发生转动，空气阻力不计，重力加速度大小为。求：
（1）线框从开始运动到又回到初始位置的过程中，导线框中产生的焦耳热；
（2）线框在下降阶段，当边离开磁场前的瞬间，导线框中的电流大小。
6．（2021·河南焦作·高二期末）如图所示，两根平行的足够长金屋导轨M、N的间距为L，其左端接有阻值为R的电阻，整个装置处在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一长度为2L、阻值为R的均匀导体棒从垂直导轨处（图示位置）以b点为圆心顺时针匀速转动90°，转动角速度为，脱离导轨前导体棒与导轨接触良好，导轨电阻不计。求此过程中：
（1）图示时刻电阻R两端的电压；
（2）图示时刻导体棒受到的安培力；
（3）感应电流的最大值。
7．（2021·河南焦作·高二期末）如图所示，一个质量为、电荷量的带电粒子，从静止开始经电压加速后，沿着水平方向进入右侧的速度选择器。金属板的上极板带正电，下极板带负电，两板间电压，两板间距，板间存在垂直纸面向里的匀强磁场。该粒子通过速度选择器后，从y轴上的P点垂直y轴进入直角坐标系的第一象限，在第一象限有垂直于纸面向外的匀强磁场，第四象限（含边界）有垂直于纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小相等，O、P之间的距离为，粒子恰好不从y轴射出磁场，不计粒子重力。求：
（1）粒子进入速度选择器时速度v的大小；
（2）速度选择器内匀强磁场的大小；
（3）直角坐标系中匀强磁场的大小；
（4）粒子从P点射出后第四次经过x轴时的位置坐标。
8．（2021·河南驻马店·高三期末）电场和磁场可以控制带电粒子的运动，使其沿一定的轨迹运动。如图所示，ab边长为L的矩形边界内存在匀强电场，其方向为由b指向a；两边界1、2平行且间距确定但未知，边界cd正好在边界1上，边界1．2之间存在磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为的匀强磁场，电场边界和磁场边界在同一平面内。一质量为m、带正电的粒子（不计受到的重力）从a点以大小为的速度射入电场，经过电场偏转后，从c点垂直边界1射出电场，接着经过磁场偏转后到达d点，粒子在c点的动能与动量大小之比为；若仅减小匀强磁场的磁感应强度，使粒子不从边界2射出的磁感应强度的最小值与电场强度大小之比为。求：
（1）粒子在a点的速度方向与边界ad的夹角及粒子所带的电荷量；
（2）匀强电场的电场强度大小和磁场的边界1与边界2之间的距离；
（3）粒子正好不从边界2射出时，粒子从a点射入电场到从边界1射出磁场的运动时间。
9．（2021·河南濮阳·高二期末）如图所示，间距为d的两平行线间存在垂直纸面向里的匀强磁场（含边界），磁感应强度大小为B，在左边界上M点处有一粒子源能射出带负电的粒子。若粒子在纸面内从M点垂直于左边界以速度v射入磁场，在N点穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为。不计粒子重力。
（1）求粒子的比荷和穿越磁场的时间；
（2）若粒子在M点的速度沿顺时针方向旋转射入磁场，速度大小不变，求粒子穿越磁场的时间。
10．（2021·河南驻马店·高二期末）如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入第Ⅳ象限，为了使该粒子能从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出，可在第Ⅳ象限适当的地方加一垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场。不计粒子重力，求：
（1）M、N两点之间的电势差UMN。
（2）若此磁场仅分布在一个圆形区域内，求磁场区域的最小面积。
11．（2021·河南三门峡·高二期末）如图所示，在平面直角坐标系中，以P点为圆心、R为半径的圆形区域内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，在第一象限的和的区域内有沿y轴负方向的匀强电场，在坐标原点O有一粒子源，可以在纸面内沿各个方向射出质量为m、电荷量为q、速度大小为的粒子，沿y轴正向射出的粒子，刚好沿平行x轴的方向射出磁场，粒子进入电场后刚好能射到x轴上的位置，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）匀强电场的电场强度大小；
（3）要使沿与x轴负方向成60°角射出的粒子刚好能射到x轴上的位置，需要将整个电场沿x轴平移多大距离。
12．（2021·河南·高二期末）如图所示，绝缘水平面上固定着两根电阻不计、足够长的平行金属导轨AB、CD，处于磁感应强度大小为B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距L=1m。长度均为1m、电阻R均为1、质量均为m=0.5kg金属棒ab、cd分别垂直放置在水平导轨上，金属棒ab与水平导轨间的动摩擦因数，金属棒cd光滑。现给金属棒cd施加水平向右的拉力F=10N，使其在水平轨道上由静止开始运动，经过0.8s金属棒ab刚好开始运动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g=10m/s2。求：
（1）在0～0.8s内，金属棒cd运动的位移；
（2）在0～0.8s内，金属棒ab上产生的焦耳热
（3）定性画出金属棒cd由静止开始运动至达到稳定状态的速度-时间（v-t）图象。
13．（2021·河南开封·高二期末）如图所示，在直角坐标系平面的第三象限有平行于y轴正方向的匀强电场，电场场强大小为E；第二象限有垂直于平面向外的匀强磁场；第一象限有平行于y轴负方向的匀强电场。一带正电的离子，电荷量为q、质量为m，在第三象限点由静止释放，粒子从y轴上点平行于轴进入第一象限，最后从x轴上B点以和x轴正方向夹角45°的方向进入第四象限。不计粒子重力，图中磁场、电场均未画出。求；
（1）第一象限的电场强度大小和第二象限的磁感应强度大小B。
（2）的长度。
14．（2021·河南·平顶山市实验高中高二期末）如图所示，在xOy平面内，x>0，y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在x轴下方有匀强磁场，方向垂直于纸面向里，今有一个带负电粒子，质量为m、电荷量为q，从y轴上的P点以初速度v0垂直于电场方向进入电场，经电场偏转后从x轴A点（未画出）进入磁场，从x轴左侧的M点（未画出）离开磁场，M点到O点的距离与P点到O点的距离相等。已知P点坐标为（0，L），A点坐标为（2L， 0），不计重力，求∶
（1）匀强电场的场强大小；
（2）粒子进入磁场时速度的大小以及方向；
（3）粒子从P点出发到M点离开磁场所用时间。
15．（2021·河南洛阳·高二期末）如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定放置在水平面上，间距L=0.4m。左端通过导线与阻值为R=1Ω的电阻连接；导轨上放一质量为m=0.5kg的金属杆，金属杆与导轨的电阻均忽略不计。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=0.5T。现用与导轨平行且与金属杆垂直的拉力F作用在金属杆上，金属杆运动的v-t图像如图乙所示，取重力加速度g=10m/s2，求：
(1)t=10s时拉力的大小；
(2)在0~10s内，拉力F对金属杆的冲量。
16．（2021·河南许昌·高二期末）一个质量为、电荷量为的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打到照相底片D上，如图所示。
(1)求粒子进入磁场的速率。
(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。

17．（2021·河南驻马店·高三期末）如图所示，竖直条形区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向外的匀强磁场、磁场宽度为L且足够长，M、N为涂有荧光物质的竖直板。现使一束质子在竖直平面内从M板上的A点射入磁场，入射方向与水平方向的夹角，质子束的速度大小在0到无穷大范围内变化。质子的质量为m电荷量为e，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，不计质子所受重力和质子间的相互作用。求：
（1）速度大小为v0的粒子在磁场中运动的半径R0；
（2）运动轨迹与N板相切的质子的速度大小v；
（3）M板出现亮斑的长度y1以及N板出现亮斑的长度y2。
18．（2021·河南安阳·高二期末）如图所示，空间存在垂直纸面向里的有界匀强磁场区域，磁感应强度大小为10-5T，虚线PA、DQ为其竖直边界，圆弧ACD为其半圆边界，圆心为0，半径为，P、Q、A、D与圆心O共线，PO=2m。在边界左侧平行于竖直边界放置一加速电场MN，N上有一粒子源，可产生比荷为1.8×1011C/kg、带负电初速度为零的粒子，M上有一小孔，粒子源、小孔和P点正对，粒子可通过P点垂直边界PA射入磁场区域。已知sin0.2π=0.6，忽略粒子间的相互作用，求：
(1)粒子在磁场中运动的最短时间（保留一位有效数字）；
(2)在磁场中运动时间最短的粒子对应的加速电场MN之间的电场强度。
19．（2021·河南安阳·高二期末）如图所示，用三条长度相同的轻绳悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度质量为ρ的导线绕制而成，稳定时线圈平面水平，轻绳与线圈的连接点将线圈三等分，在线圈正下方放有一根圆柱形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈所在处磁感应强度大小为B，方向与竖直线成30°角，圆形线圈半径为R，轻绳长度为2R，重力加速度为g。
(1)若线圈中没有电流，求轻绳中的拉力；
(2)要使三条轻绳中的拉力为零，求线圈中通过的电流。
20．（2021·河南许昌·高二期末）如图所示，平行金属板MN水平放置，板间距为d，板长为3d，板间接有恒定电压U（电压U未知），两板间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。大量质量均为m、电荷量均为的带电微粒以相同的速度从极板左侧平行极板射入，微粒在两极板间恰能做匀速圆周运动，（不计微粒间的相互作用，重力加速度为g）。
(1)求两极板所加电压U的大小；
(2)要使带电微粒不从两板间射出，求微粒的入射速率v0应满足的条件。
21．（2021·河南许昌·高二期末）如图所示，间距为L的平行光滑金属导轨倾斜放置，导轨平面的倾角为，导轨处在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，质量均为m的金属棒a、b放在导轨上，给金属棒a施加一个沿斜面向上的力F使金属棒a保持静止，释放金属棒b，当金属棒b运动的距离为s时，达到了平衡状态。金属导轨电阻不计且足够长，金属棒b运动过程中始终与导轨垂直，两棒接入电路的电阻均为R，重力加速度为g，，求：
(1)金属棒b在平衡状态时的速度的大小及此状态下拉力F的大小；
(2)金属棒b向下运动距离s的过程中，通过金属棒a截面的电荷量及金属棒a中产生的焦耳热。
22．（2021·河南郑州·高二期末）如图所示，空间中有一直角坐标系，第一象限中存在方向竖直向下的匀强电场，第二象限在圆心为，半径为R，边界与轴和y轴相切的圆形区域内，有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现有一个质量为m，电荷量为q的带正电的粒子，从圆形区域边界与轴的切点A处沿y轴正方向射入磁场。已知该粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径也为R，经电场偏转后到达x轴上的N点，ON的距离为，不计粒子的重力。求：
（1）粒子从A点射入时速度的大小；
（2）电场强度的大小；
（3）粒子从A点运动到N点所用的时间。
23．（2021·河南许昌·高二期末）如图所示，在位于水平面内的平面直角坐标系xoy中，有两个光滑金属固定导轨OA和OC，二者相交于坐标原点O，导轨OC与x轴重合，导轨OA是一条抛物线，P是抛物线上的一点，P点的坐标为（L1，L2）。在OC导轨的O处接有很短的电阻丝（图中用粗线表示），电阻丝的阻值为R（两条导轨的其它部分电阻不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于导轨所在平面竖直向下。一足够长的金属棒在水平向右的外力作用下，以恒定的速率v水平向右在导轨上从O点开始滑动（此时为t=0时刻），金属棒与两导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计金属棒的电阻。
(1)当金属棒经过P点时，求金属棒中产生的感应电动势和电阻丝R上消耗的功率；
(2)已知该抛物线的方程为，求金属棒在滑动过程中，t时刻电阻丝R上消耗的功率。
24．（2021·河南许昌·高二期末）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行固定放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的粗细均匀金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆ab的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆ab接触良好，重力加速度大小为g。已知金属杆沿导轨下滑时间为t时，金属杆沿导轨下滑的位移大小为x，速度大小为v。
(1)求t时刻末金属杆中产生的电动势和电阻上的发热功率；
(2)若在同一时间t内，电阻上产生的热量与一恒定电流I0在该电阻上产生的热量相同，求该恒定电流I0的表达式。
25．（2021·河南·高二期末）如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E，在第三、四象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，在y轴上（0，L）点沿x轴正方向以一定初速度射出一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子经电场偏转刚好从x轴上（2L，0）点进入磁场，粒子经磁场偏转后出磁场，刚好能到P点，不计粒子的重力。
(1)求粒子从P点射出时的初速度大小；
(2)求匀强磁场的磁感应强度大小；
(3)改变粒子在P点沿x轴正方向射出的速度大小，粒子经电场偏转后进入磁场，刚好从O点出磁场，求粒子第5次经过x轴的位置离O点的距离。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．（1）；（2）
2．（1）；（2）
3．（1）；（2）；（3）
4．（1）；（2）；（3），
5．（1）；（2）
6．（1）；（2），方向水平向左；（3）
7．（1）；（2）；（3）；（4）
8．（1）60°，；（2）E0，L；（3）
9．（1）；；（2）
10．(1) ；(2)
11．（1）；（2）；（3）
12．（1）24m；（2）107.5J
13．（1），；（2）
14．（1）；（2）；tanθ=1 （与水平方向夹角为45°） ；（3）
15．(1)0.36N；(2)2.8N·s
16．(1)；(2)
17．（1）；（2）；（3），
18．(1)1.0×10-6s；(2)900V/m
19．(1)；(2)
20．(1)；(2)
21．(1)；(2)，
22．（1）；（2）；（3）
23．(1)P=；(2)Pt=
24．(1)BLv；；(2)I0=
25．(1)；(2)；(3)
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