重庆市各区（学校）2020-2021学年高二物理下学期期末物理试题分类选编：解答题（二）（word版含答案）

重庆市各区（学校）2020-2021学年高二下学期
期末物理试题分类选编：解答题（二）
1．（2021·重庆巴蜀中学高二期末）如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为．质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r，现从静止释放杆ab，测得其在下滑过程中的最大速度为。改变电阻箱的阻值R，得到与R的关系如图乙所示，已知轨道间距为，重力加速度g取，轨道足够长且电阻不计。
（1）当时，求杆ab匀速下滑过程中产生的感应电动势E的大小及杆中电流的方向；
（2）求杆ab的质量m和阻值r；
（3）当时，从开始运动到速度恰好最大时ab杆向下运动了，求电阻箱上产生的热量？
2．（2021·重庆巴蜀中学高二期末）如图甲为小型发电机的原理示意图，矩形金属线圈abcd的面积为S，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴匀速转动（如图甲所示），产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的灯泡相连构成闭合电路，求：
（1）时间内通过小灯泡的电量q多大？
（2）小灯泡的功率？
3．（2021·重庆·高二期末）如图甲所示，在xoy平面的第Ⅰ象限内有沿+x方向的匀强电场，第Ⅱ、Ⅲ象限内同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面的匀强磁场B，=2.5N/C，磁场B随时间t周期性变化的规律如图乙所示，B0=0.5T，垂直纸面向外为磁场正方向．一个质量m=5×10-5kg、电荷量q=2×10-4C的带正电液滴从P点（0.6m，0.8m）以速度v0=3m/s沿-x方向入射，恰好以沿-y方向的速度v经过原点O后进入x≤0 的区域，t=0时液滴恰好通过O点，g取10m/s2．求：
(1)电场强度和液滴到达O点时速度的大小v；
(2)液滴从P开始运动到第二次经过x轴所经历的时间t总；
(3)若从某时刻起磁场突然消失，发现液滴恰好以与+y方向成30°角的方向穿过y轴后进入x>0的区域，试确定液滴穿过y轴时的位置．
4．（2021·重庆·高二期末）如图所示，在平面直角坐标系 xOy 内，第一和第四象限内有一个有界圆形区域与 y 轴相切于原点 O，其圆心为 O1、半径一定，圆内存在垂直于纸面的匀强磁场．第二和第三象限内有平行于 y 轴的匀强电场．第二象限内有一P点，坐标，一带电粒子（重力不计）自P 点以平行于 x 轴的初速度 v0开始运动，粒子从 O 点离开电场，经磁场偏转后又从 y 轴上的 Q 点（图中未画出）垂直于 y 轴回到电场区域，并恰能返回到 P 点．求：
（1）粒子从 P点到 O点经历的时间及粒子在第二象限的加速度大小；
（2）粒子经过坐标原点 O时的速度大小；
（3）电场强度 E和磁感应强度 B的比值．
5．（2021·重庆·高二期末）如图所示，在坐标系xoy所在平面内有一半径为a的圆形区域，圆心坐标O1（a,0），圆内分布有垂直xoy平面的匀强磁场，在坐标原点O处有一个放射源，放射源开口的张角为90°，x轴为它的角平分线，带电粒子可以从放射源开口处在纸面内朝各个方向射出，其速率v、质量m、电荷量+q均相同，其中沿x轴正方向射出的粒子恰好从O1点的正上方的P点射出，不计带电粒子的重力，且不计带电粒子间的相互作用。
（1）求圆形区域内磁感应强度的大小和方向；
（2）判断沿什么方向射入磁场的带电粒子运动的时间最长，并求最长时间。
6．（2021·重庆·高二期末）如图，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y轴的正方向，磁场方向垂直于xy平面（纸面）向外，电场和磁场都可以随意加上或撤除，重新加上的电场或磁场与撤除前的一样，粒子可以自由穿越坐标轴。一带正电荷的粒子从P（，）点以一定的速度平行于x轴正向入射。这时若只有磁场，粒子将做半径为的圆周运动。若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动。现在，只加电场，当粒子从P点运动到平面（图中虚线所示）时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，不计粒子重力。求：
（1）当只有磁场时，粒子打到x轴上的横坐标；
（2）粒子到达平面时的速度方向与x轴的夹角；
（3）粒子与x轴的交点的横坐标。
7．（2021·重庆市万州高级中学高二期末）如图所示，在xOy平面坐标系中，直线MN与y轴成30°角，M点的坐标为（0，a），在y轴与直线MN之间的区域内，存在垂直xOy平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，电子束以相同速度v0从y轴上－a≤y≤0的区间垂直于y轴和磁场射入磁场。已知从O点射入磁场的电子在磁场中的运动轨迹恰好与直线MN相切，忽略电子间的相互作用和电子的重力。
（1）求电子的比荷；
（2）若在xOy坐标系的第Ⅰ象限y>0区域内加上沿y轴正方向大小为E=Bv0的匀强电场，在x0=a处垂直于x轴放置一荧光屏，计算说明荧光屏上发光区的形状和范围。
8．（2021·重庆市江津中学校高二期末）如图所示．相距为d、板间电压为的平行金属板间有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场；op和x轴的夹角，在poy区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，pox区域内有沿x轴正方向的匀强电场，场强大小为E：一质量为m、电量为q的正离子沿平行于金属板、垂直磁场的方向射入板间并做匀速直线运动，从坐标为（0，L）的a点垂直y轴进入磁场区域，从op上某点沿y轴负方向离开磁场进入电场，不计离子的重力．
（1）离子在平行金属板间的运动速度;
（2）poy区域内匀强磁场的磁感应强度B；
（3）离子打在x轴上对应点的坐标．
9．（2021·重庆市万州第二高级中学高二期末）在如图所示的xoy坐标系中，的区域内存在着沿y轴正方向、场强为E的匀强电场，的区域内存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场．一带电粒子从y轴上的P（0，h），点以沿x轴正方向的初速度射出，恰好能通过x轴上的D(d，0)点．已知带电粒子的质量为m，带电量为-q．h、d、q均大于0。不计重力。
（1）若粒子只在电场作用下直接到达D点，求粒子初速度大小v0；
（2）若粒子在第二次经过x轴时到达D点，求粒子初速度的大小v0；
（3）若粒子经过电场和磁场运动后能到达D点，求粒子初速度大小v0应满足的条件。
10．（2021·重庆·高二期末）如图所示，水平放置的平行金属板A和D间的距离为d，金属板长为L=d，两板间所加电压为U，D板的右侧边缘恰好是倾斜挡板NM上的一个小孔K，NM与水平挡板NP成60o角，且挡板足够长，K与N间的距离为．现有一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从A、D的中点O沿平行于金属板方向以某一速度射入，不计粒子的重力．该粒子穿过金属板后恰好穿过小孔K：
（1）求该粒子从O点射入时的速度大小v0；
（2）若两挡板NM和NP所夹的整个区域存在一垂直纸面向外的匀强磁场，粒子经过磁场偏转后能垂直打在水平挡板NP上，求该磁场的磁感应强度的大小B0 ；
（3）若磁场方向变为垂直纸面向里，且只存在于两挡板NM和NP所夹间的某一区域内，同样使该粒子经过磁场偏转后能垂直打在水平挡板NP上（之前与挡板没有碰撞），求满足条件的磁感应强度的最小值Bmin.
11．（2021·重庆市万州高级中学高二期末）如图所示，一个质量为、电荷量为q的正离子，在D处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场方向垂直纸面向里，结果离子正好从距A点为的小孔C沿垂直于电场方向进入匀强电场，此电场方向与AC平行且向上，最后离子打在G处，而G处距A点2．不计离子重力，离子运动轨迹在纸面内．
求：
（1）此离子在磁场中做圆周运动的半径；
（2）离子从D处运动到G处所需时间为多少；
（3）离子到达G处时的动能为多少．
12．（2021·重庆·高二期末）在地面附近的真空室中，水平平行虚线PQ、MN间有方向水平且垂直于纸面的匀强磁场，PQ与MN相距为2L．一个边长为L、质量为m的均匀金属框abcd，总电阻为R，处于竖直面内，ab边距PQ为L．让金属框由静止开始下落，运动中保证金属框始终在竖直平面内且ab边与PQ平行，当金属框ab边刚进入磁场，金属框即开始做匀速运动．已知重力加速度为g，求：
(1)匀强磁场的磁感应强度B；
(2)金属框从开始运动至其ab边刚要出磁场的过程中，金属框产生的焦耳热Q；
(3)金属框ab边刚要出磁场时的速度v。
13．（2021·重庆市万州第二高级中学高二期末）如图所示的坐标平面内，y轴左侧存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小的匀强磁场，在y轴的右侧存在方向垂直纸面向里、宽度的匀强磁场B2，某时刻一质量、电量的带电微粒(重力可忽略不计)，从x轴上坐标为(，0)的P点以速度沿y轴正方向运动．试求：
(1)微粒在y轴左侧磁场中运动的轨道半径；
(2)微粒第一次经过y轴时，速度方向与y轴正方向的夹角；
(3)要使微粒不能从右侧磁场边界飞出，B2应满足的条件．
14．（2021·重庆·高二期末）如图甲所示，均匀的金属圆环环面积m2，总电阻R=0.2Ω；与环同心的圆形区域内有垂直与环平面的匀强磁场，匀强磁场区域的面积m2，当磁场的磁感应强度B按图乙所示规律变化时，求
（1）环消耗的电功率P
（2）在1s~3s内，通过环的某横截面的电量
15．（2021·重庆万州·高二期末）如图所示，AB为一段光滑水平轨道，BCD为一段光滑的圆弧轨道，半径为R。今有一质量为m、带电量为＋q的绝缘小球，以速度v0从A点向B点运动，后又沿弧BC做圆周运动。小球到C点后由于速度较小，很难运动到最高点。如果当其运动至C点时，突然在轨道区域加一匀强电场和匀强磁场，使其能运动到最高点，此时轨道弹力为零，且贴着轨道做匀速圆周运动。求：
（1）所加磁场的方向和磁感应强度；
（2）小球从C点到D点过程中，电场力所做的功。
16．（2021·重庆市兼善中学高二期末）如图所示，在x轴下方的区域内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E，在x轴上方有半径为R的圆形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xy平面并指向纸面内，磁感应强度为轴下方的A点与O点的距离为d，一质量为m、电荷量为q的带负电粒子从A点由静止释放，经电场加速后从O点射入磁场，不计粒子的重力作用．
（1）求粒子在磁场中运动的轨道半径r；
（2）要使粒子进入磁场之后不再经过x轴，电场强度需大于或等于某个值，求；
（3）若电场强度E等于第问的，求粒子经过x轴时的位置．
17．（2021·重庆永川·高二期末）串列加速器是用来产生高能离子的装置，图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）．现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小．这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B的匀强磁场 中，在磁场中做半径为R的圆周运动，已知碳离子的质量m=2.0×10-26㎏，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.6×10-19C ,求R．
18．（2021·重庆·江北中学高二期末）平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示．一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍．粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等．不计粒子重力，问：
(1)粒子到达O点时速度的大小和方向；
(2)电场强度和磁感应强度的大小之比．
19．（2021·重庆·高二期末）如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L=0.5 m，左端接有阻值为R=0.8 Ω的电阻，处在方向竖直向下，磁感应强度为B=1 T的匀强磁场中，质量为m=0.1kg的导体棒与固定弹簧相连，导体棒的电阻为r=0.2 Ω，导轨的电阻可忽略不计.初时刻，弹簧恰好处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0=4 m/s .导体棒第一次速度为零时，弹簧的弹性势能Ep=0.5 J.导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并保持良好接触.求：
（1）初始时刻导体棒受到的安培力的大小和方向；
（2）导体棒从初始时刻到速度第一次为零的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q .
20．（2021·重庆永川·高二期末）电子自静止开始经M、N两板间（两板间的电压为U）的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示.求匀强磁场的磁感应强度.（已知电子的质量为m，电量为e）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．（1） ；电流方向为（2） ，；（3）
2．（1）；（2）
3．（1）; （2）
（3）
4．（1） （2）2v0（3）
5．（1），方向垂直xoy平面向里；（2）沿与x轴45°向下，
6．（1）；（2）；（3），
7．（1）；（2）光屏上发光区的形状是一条直线，范围是在荧光屏上
8．（1）（2）（3）
9．（1）；（2）；（3）
10．（1） （2） （3）
11．（1）（2）（3）
12．(1)； (2)；(3)
13．（1）r1=0.5m；（2）θ=60°；（3）B2≥0.4T．
14．（1）W（2）0.6C
15．（1） ；（2）mgR
16．（1）（2）（3）
17．0.75m
18．(1),与x轴正方向成45°角斜向上　(2)
19．（1）1N，水平向左；（2）0．24J
20．
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