河南省郑州重点中学2022-2023学年高二下学期期中物理试卷
一、选择题（本大题共12小题，共48分）
1． 电磁感应现象在生产、生活及科学研究中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．电磁炉利用变化的磁场使食物中的水分子形成涡流来对食物加热
B．当金属探测器在探测到金属时，会在探测器内部产生涡流，致使蜂鸣器发出蜂鸣声
C．磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做是利用电磁阻尼让摆动的指针快速停下来，微安表在运输时不需要把正负接线柱短接
D．变压器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠合而成主要是为了防止在铁芯中产生过大涡流
【答案】D
【知识点】电磁感应在生活中的应用
2． 关于下列四幅图的说法正确的是（ ）
A．图是回旋加速器的示意图，要想带电粒子获得的最大动能增大，可增大加速电压
B．图是磁流体发电机的示意图，可以判断出极板是发电机的正极，极板是发电机的负极
C．图是速度选择器的示意图，若带电粒子不计重力能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，那么也能自右向左沿直线匀速通过速度选择器
D．图是质谱仪的示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大
【答案】B,D
【知识点】质谱仪和回旋加速器；电磁流量计；磁流体发电机
3． 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，放置一根长为、质量为、通过电流为的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场的大小和方向为（ ）
A．，方向垂直斜面向上
B．，方向垂直水平面向上
C．，方向竖直向下
D．，方向水平向左
【答案】C
【知识点】安培力
4．年月日，国内首条中低速磁浮旅游专线广东清远磁浮首列车开始整车动态调试。如图所示为超导磁浮的示意图，在水平桌面上放置着一个圆柱形磁铁甲，将用高温超导材料制成的超导圆环乙从圆柱形磁铁甲的正上方缓慢下移，由于超导圆环乙跟圆柱形磁铁甲之间有排斥力，结果超导圆环乙悬浮在圆柱形磁铁甲的正上方。若圆柱形磁铁甲的极朝上，在超导圆环乙放入磁场向下运动的过程中，从上往下看（ ）
A．超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流仍存在
B．超导圆环乙中感应电流的方向为逆时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流消失
C．超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流消失
D．超导圆环乙中感应电流的方向为逆时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流仍存在
【答案】A
【知识点】楞次定律
5．（2017高二上·黑龙江期末）如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直．则下列各图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律？（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】解：开始时进入磁场切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针，当开始出磁场时，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针；不论进入磁场，还是出磁场时，由于切割的有效长度变小，导致产生感应电流大小变小，故ABC错误，D正确；
故选：D．
【分析】首先根据右手定则判断边ab刚进入磁场时回路中感应电流方向，排除部分答案，然后根据进入磁场中有效切割长度的变化，求出感应电流的变化，从而得出正确结果．
6．年月日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机，它是人类历史上的第一台发电机。如图所示为圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，圆盘处于水平向右的匀强磁场中，两块铜片、分别与铜轴和铜盘的边缘接触，圆盘以恒定的角速度转动时，原线圈中会有恒定的电流产生，副线圈与原线圈共用一根铁芯。当电流从灵敏电流计的左端流入，指针就会向左偏转，反之右偏，当圆盘按图示方向转动时，下列说法正确的是（ ）
A．铜片处的电势高于铜片处的电势
B．圆盘刚开始转动的瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转
C．圆盘匀速转动时，灵敏电流计的指针向左偏转
D．圆盘减速转动时，灵敏电流计的指针向右偏转
【答案】B
【知识点】法拉第电磁感应定律
7．扫描是计算机射线断层扫描技术的简称，扫描机可用于对多种病情的探测。图是某种机主要部分的剖面图，其中射线产生部分的示意图如图所示。图中、之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生射线如图中带箭头的虚线所示；将电子束打到靶上的点记为点。则（ ）
A．处的电势高于处的电势
B．减小、之间的加速电压可使点左移
C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D．减小偏转磁场磁感应强度的大小可使点左移
【答案】B
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
8． 如图所示为一台小型发电机构造示意图，图示时刻线圈平面和磁感线平行。线圈匝数为，电阻为，理想电压表与外接电阻并联。当线圈绕轴以角速度匀速转动时，电压表的示数为。则（ ）
A．穿过线圈的磁通量的最大值为
B．从图示位置开始计时，电动势的表达式为
C．线圈从图示位置转过的过程中通过电阻的电荷量为
D．线圈转动一圈，发电机提供的电能为
【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
9．、是两个完全相同的小灯泡，是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻相同，如图所示，在电键接通或断开时，两灯亮暗的情况为（ ）
A．刚接通时，比亮，而后灯亮度增强，最后两灯亮度相同
B．刚接通时，比暗，而后灯亮度减弱，最后两灯亮度不相同
C．断开时，灯立即熄灭，灯过一会儿才熄灭
D．断开时，灯和灯立即熄灭
【答案】C
【知识点】自感与互感
10． 如图所示，边长为的等边三角形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，为边的中点，一个质量为、电荷量为的带电粒子平行边从点射入磁场，粒子的速度大小为，且刚好垂直边射出磁场。不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．该粒子带正电
B．匀强磁场的磁感应强度
C．若只改变该粒子射入磁场的速度大小，则粒子一定不能从点射出
D．若只改变该粒子射入磁场的速度方向，则粒子可以从边射出磁场，且在磁场中运动的时间可能是
【答案】A,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
11． 如图所示，足够长的光滑平行金属直导轨固定在水平面上，左侧轨道间距为，右侧轨道间距为。轨道处于竖直向下的磁感应强度大小为的匀强磁场中。质量为、有效电阻为的金属棒静止在左侧轨道上，质量为、有效电阻为的金属棒静止在右侧轨道上。现给金属棒. 一水平向右的初速度，经过一段时间两金属棒达到稳定状态。已知两金属棒运动过程中始终相互平行且与导轨良好接触，导轨电阻忽略不计，金属棒始终在左侧轨道上运动，则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒稳定时的速度大小为
B．整个运动过程中通过金属棒的电荷量为
C．整个运动过程中两金属棒扫过的面积差为
D．整个运动过程中金属棒产生的焦耳热为
【答案】B,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
12． 如图甲所示，电阻不计且间距的光滑平行金属导轨竖直放置。上端接一阻值的电阻，虚线下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量、电阻不计的金属杆从上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆进入磁场时的速度，下落的过程中加速度与下落距离的关系图像如图乙所示，取，则（ ）
A．金属杆上的感应电流方向为到
B．匀强磁场的磁感应强度为
C．杆下落时金属杆的速度为
D．杆下落的过程中电阻上产生的热量为
【答案】A,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
二、非选择题（52分）
13． 图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中为位于纸面内的形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；为直流电源；为电阻箱；为电流表；为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
（1）完成下列主要实验步骤中的填空；
按图接线；
保持开关断开，在托盘内加入适量细沙，使处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量；
闭合开关，调节的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使重新处于平衡状态；然后读出 ，并用天平称出 ；
用米尺测量的底边长度。
（2）用测量的物理量和重力加速度表示磁感应强度的大小，可以得出 。
（3）判定磁感应强度方向的方法是：若 ，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
【答案】（1）电流表的示数；细沙的质量
（2）
（3）
【知识点】安培力；左手定则—磁场对通电导线的作用；安培力的计算
14． 如图，左侧为一对平行金属板，平行金属板长度，极板间距也为，两金属板间电压为，上极板带正电荷。现有一质量为、电荷量为的负电荷从左侧中点处，以初速度沿平行于极板方向射入，然后进入右侧匀强磁场中。匀强磁场紧邻电场，宽度为，匀强磁场上下足够长，方向垂直纸面向里，磁感应强度不计粒子重力，不计电场、磁场的边缘效应。试求：
（1）带电粒子射出金属板时速度的大小、方向；
（2）带电粒子在磁场中运动的时间以及从匀强磁场射出时的位置。
【答案】（1）带电粒子在电场中受电场力
粒子沿平行于极板方向射入做类平抛运动，设粒子射出金属板时速度的大小、方向与水平方向夹角为，则有
，
又，，
联立解得，，
答：带电粒子射出金属板时速度的大小为，与水平方向夹角为；
（2）解：粒子进入磁场做圆周运动，则有洛伦兹力提供向心力：
，解得：
因，，磁场宽度为，则由几何关系可知：粒子恰好从上极板向右延长线与磁场右边界交点处射出，如图所示
又
所以带电粒子在磁场中运动时间
答：带电粒子在磁场中运动的时间约为，粒子恰好从上极板向右延长线与磁场右边界交点处射出。
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
15． 我国第三艘航母“福建舰”于年月日正式下水。“福建舰”采用了全新的电磁拦阻技术。现将其简化，如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，两根平行金属轨道、水平固定，相距为，电阻不计。间接有阻值为的电阻。一长度为、电阻为的轻质导体棒垂直放置在轨道上，与轨道接触良好。质量为的飞机钩住后，立即关闭动力系统，飞机和的初速度为。不计飞机和导体棒受到的摩擦阻力。求：
（1）飞机减速过程中导体棒中产生的焦耳热；
（2）飞机速度为时的加速度大小；
（3）飞机减速过程中的位移大小。
【答案】（1）飞机减速至过程，由能量守恒得产生的总热量为
飞机减速过程中导体棒中产生的焦耳热
解得
答：飞机减速过程中导体棒中产生的焦耳热为；
（2）飞机速度为时的感应电动势
感应电流为
根据牛顿第二定律有
解得
答：飞机速度为时的加速度大小为；
（3）解：减速过程的平均感应电动势为
感应电流的平均值
设飞机初速度方向为正方向，根据动量定理有
解得
答：飞机减速过程中的位移大小为。
【知识点】安培力
16． 如图所示，在虚线框区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面的匀强磁场，对称轴两侧的磁场方向相反。，，一个带正电的粒子由静止开始经电压加速后，从的中点垂直边界射入磁场。不计粒子的重力，粒子比荷为。求：
（1）加速电压增大到多大时，粒子将恰好不能从边界离开磁场；
（2）若使粒子恰好能到达点，加速电压的可能取值是多少？
【答案】（1）粒子恰好不能从边界离开磁场的运动轨迹如图所示，
由几何关系得：
解得：，则
解得：
由洛伦兹力提供向心力得：
由动能定理得：
联立解得：；
答：加速电压增大到时，粒子将恰好不能从边界离开磁场；
（2）解：粒子恰好能到达点一种可能的轨迹如图所示，
粒子由点出磁场的速度方向与的夹角不大于
由此可知粒子第一次经过的位置点与点的距离。
由几何关系可得使粒子恰好能到达点，需满足：
，、、
因，故或，这两种可能的轨迹如图所示，
当时，设粒子运动半径为，则有：
解得：
同理，由，
联立解得：
当时，，设粒子运动半径为，则有：
解得：
同理，由，
联立解得：。
故加速电压的可能取值是和。
答：若使粒子恰好能到达点，加速电压的可能取值是和。
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
1 / 1河南省郑州重点中学2022-2023学年高二下学期期中物理试卷
一、选择题（本大题共12小题，共48分）
1． 电磁感应现象在生产、生活及科学研究中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．电磁炉利用变化的磁场使食物中的水分子形成涡流来对食物加热
B．当金属探测器在探测到金属时，会在探测器内部产生涡流，致使蜂鸣器发出蜂鸣声
C．磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做是利用电磁阻尼让摆动的指针快速停下来，微安表在运输时不需要把正负接线柱短接
D．变压器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠合而成主要是为了防止在铁芯中产生过大涡流
2． 关于下列四幅图的说法正确的是（ ）
A．图是回旋加速器的示意图，要想带电粒子获得的最大动能增大，可增大加速电压
B．图是磁流体发电机的示意图，可以判断出极板是发电机的正极，极板是发电机的负极
C．图是速度选择器的示意图，若带电粒子不计重力能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，那么也能自右向左沿直线匀速通过速度选择器
D．图是质谱仪的示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大
3． 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，放置一根长为、质量为、通过电流为的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场的大小和方向为（ ）
A．，方向垂直斜面向上
B．，方向垂直水平面向上
C．，方向竖直向下
D．，方向水平向左
4．年月日，国内首条中低速磁浮旅游专线广东清远磁浮首列车开始整车动态调试。如图所示为超导磁浮的示意图，在水平桌面上放置着一个圆柱形磁铁甲，将用高温超导材料制成的超导圆环乙从圆柱形磁铁甲的正上方缓慢下移，由于超导圆环乙跟圆柱形磁铁甲之间有排斥力，结果超导圆环乙悬浮在圆柱形磁铁甲的正上方。若圆柱形磁铁甲的极朝上，在超导圆环乙放入磁场向下运动的过程中，从上往下看（ ）
A．超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流仍存在
B．超导圆环乙中感应电流的方向为逆时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流消失
C．超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流消失
D．超导圆环乙中感应电流的方向为逆时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流仍存在
5．（2017高二上·黑龙江期末）如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直．则下列各图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律？（ ）
A． B．
C． D．
6．年月日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机，它是人类历史上的第一台发电机。如图所示为圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，圆盘处于水平向右的匀强磁场中，两块铜片、分别与铜轴和铜盘的边缘接触，圆盘以恒定的角速度转动时，原线圈中会有恒定的电流产生，副线圈与原线圈共用一根铁芯。当电流从灵敏电流计的左端流入，指针就会向左偏转，反之右偏，当圆盘按图示方向转动时，下列说法正确的是（ ）
A．铜片处的电势高于铜片处的电势
B．圆盘刚开始转动的瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转
C．圆盘匀速转动时，灵敏电流计的指针向左偏转
D．圆盘减速转动时，灵敏电流计的指针向右偏转
7．扫描是计算机射线断层扫描技术的简称，扫描机可用于对多种病情的探测。图是某种机主要部分的剖面图，其中射线产生部分的示意图如图所示。图中、之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生射线如图中带箭头的虚线所示；将电子束打到靶上的点记为点。则（ ）
A．处的电势高于处的电势
B．减小、之间的加速电压可使点左移
C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D．减小偏转磁场磁感应强度的大小可使点左移
8． 如图所示为一台小型发电机构造示意图，图示时刻线圈平面和磁感线平行。线圈匝数为，电阻为，理想电压表与外接电阻并联。当线圈绕轴以角速度匀速转动时，电压表的示数为。则（ ）
A．穿过线圈的磁通量的最大值为
B．从图示位置开始计时，电动势的表达式为
C．线圈从图示位置转过的过程中通过电阻的电荷量为
D．线圈转动一圈，发电机提供的电能为
9．、是两个完全相同的小灯泡，是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻相同，如图所示，在电键接通或断开时，两灯亮暗的情况为（ ）
A．刚接通时，比亮，而后灯亮度增强，最后两灯亮度相同
B．刚接通时，比暗，而后灯亮度减弱，最后两灯亮度不相同
C．断开时，灯立即熄灭，灯过一会儿才熄灭
D．断开时，灯和灯立即熄灭
10． 如图所示，边长为的等边三角形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，为边的中点，一个质量为、电荷量为的带电粒子平行边从点射入磁场，粒子的速度大小为，且刚好垂直边射出磁场。不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．该粒子带正电
B．匀强磁场的磁感应强度
C．若只改变该粒子射入磁场的速度大小，则粒子一定不能从点射出
D．若只改变该粒子射入磁场的速度方向，则粒子可以从边射出磁场，且在磁场中运动的时间可能是
11． 如图所示，足够长的光滑平行金属直导轨固定在水平面上，左侧轨道间距为，右侧轨道间距为。轨道处于竖直向下的磁感应强度大小为的匀强磁场中。质量为、有效电阻为的金属棒静止在左侧轨道上，质量为、有效电阻为的金属棒静止在右侧轨道上。现给金属棒. 一水平向右的初速度，经过一段时间两金属棒达到稳定状态。已知两金属棒运动过程中始终相互平行且与导轨良好接触，导轨电阻忽略不计，金属棒始终在左侧轨道上运动，则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒稳定时的速度大小为
B．整个运动过程中通过金属棒的电荷量为
C．整个运动过程中两金属棒扫过的面积差为
D．整个运动过程中金属棒产生的焦耳热为
12． 如图甲所示，电阻不计且间距的光滑平行金属导轨竖直放置。上端接一阻值的电阻，虚线下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量、电阻不计的金属杆从上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆进入磁场时的速度，下落的过程中加速度与下落距离的关系图像如图乙所示，取，则（ ）
A．金属杆上的感应电流方向为到
B．匀强磁场的磁感应强度为
C．杆下落时金属杆的速度为
D．杆下落的过程中电阻上产生的热量为
二、非选择题（52分）
13． 图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中为位于纸面内的形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；为直流电源；为电阻箱；为电流表；为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
（1）完成下列主要实验步骤中的填空；
按图接线；
保持开关断开，在托盘内加入适量细沙，使处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量；
闭合开关，调节的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使重新处于平衡状态；然后读出 ，并用天平称出 ；
用米尺测量的底边长度。
（2）用测量的物理量和重力加速度表示磁感应强度的大小，可以得出 。
（3）判定磁感应强度方向的方法是：若 ，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
14． 如图，左侧为一对平行金属板，平行金属板长度，极板间距也为，两金属板间电压为，上极板带正电荷。现有一质量为、电荷量为的负电荷从左侧中点处，以初速度沿平行于极板方向射入，然后进入右侧匀强磁场中。匀强磁场紧邻电场，宽度为，匀强磁场上下足够长，方向垂直纸面向里，磁感应强度不计粒子重力，不计电场、磁场的边缘效应。试求：
（1）带电粒子射出金属板时速度的大小、方向；
（2）带电粒子在磁场中运动的时间以及从匀强磁场射出时的位置。
15． 我国第三艘航母“福建舰”于年月日正式下水。“福建舰”采用了全新的电磁拦阻技术。现将其简化，如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，两根平行金属轨道、水平固定，相距为，电阻不计。间接有阻值为的电阻。一长度为、电阻为的轻质导体棒垂直放置在轨道上，与轨道接触良好。质量为的飞机钩住后，立即关闭动力系统，飞机和的初速度为。不计飞机和导体棒受到的摩擦阻力。求：
（1）飞机减速过程中导体棒中产生的焦耳热；
（2）飞机速度为时的加速度大小；
（3）飞机减速过程中的位移大小。
16． 如图所示，在虚线框区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面的匀强磁场，对称轴两侧的磁场方向相反。，，一个带正电的粒子由静止开始经电压加速后，从的中点垂直边界射入磁场。不计粒子的重力，粒子比荷为。求：
（1）加速电压增大到多大时，粒子将恰好不能从边界离开磁场；
（2）若使粒子恰好能到达点，加速电压的可能取值是多少？
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】电磁感应在生活中的应用
2．【答案】B,D
【知识点】质谱仪和回旋加速器；电磁流量计；磁流体发电机
3．【答案】C
【知识点】安培力
4．【答案】A
【知识点】楞次定律
5．【答案】D
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】解：开始时进入磁场切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针，当开始出磁场时，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针；不论进入磁场，还是出磁场时，由于切割的有效长度变小，导致产生感应电流大小变小，故ABC错误，D正确；
故选：D．
【分析】首先根据右手定则判断边ab刚进入磁场时回路中感应电流方向，排除部分答案，然后根据进入磁场中有效切割长度的变化，求出感应电流的变化，从而得出正确结果．
6．【答案】B
【知识点】法拉第电磁感应定律
7．【答案】B
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
8．【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
9．【答案】C
【知识点】自感与互感
10．【答案】A,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
11．【答案】B,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
12．【答案】A,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
13．【答案】（1）电流表的示数；细沙的质量
（2）
（3）
【知识点】安培力；左手定则—磁场对通电导线的作用；安培力的计算
14．【答案】（1）带电粒子在电场中受电场力
粒子沿平行于极板方向射入做类平抛运动，设粒子射出金属板时速度的大小、方向与水平方向夹角为，则有
，
又，，
联立解得，，
答：带电粒子射出金属板时速度的大小为，与水平方向夹角为；
（2）解：粒子进入磁场做圆周运动，则有洛伦兹力提供向心力：
，解得：
因，，磁场宽度为，则由几何关系可知：粒子恰好从上极板向右延长线与磁场右边界交点处射出，如图所示
又
所以带电粒子在磁场中运动时间
答：带电粒子在磁场中运动的时间约为，粒子恰好从上极板向右延长线与磁场右边界交点处射出。
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
15．【答案】（1）飞机减速至过程，由能量守恒得产生的总热量为
飞机减速过程中导体棒中产生的焦耳热
解得
答：飞机减速过程中导体棒中产生的焦耳热为；
（2）飞机速度为时的感应电动势
感应电流为
根据牛顿第二定律有
解得
答：飞机速度为时的加速度大小为；
（3）解：减速过程的平均感应电动势为
感应电流的平均值
设飞机初速度方向为正方向，根据动量定理有
解得
答：飞机减速过程中的位移大小为。
【知识点】安培力
16．【答案】（1）粒子恰好不能从边界离开磁场的运动轨迹如图所示，
由几何关系得：
解得：，则
解得：
由洛伦兹力提供向心力得：
由动能定理得：
联立解得：；
答：加速电压增大到时，粒子将恰好不能从边界离开磁场；
（2）解：粒子恰好能到达点一种可能的轨迹如图所示，
粒子由点出磁场的速度方向与的夹角不大于
由此可知粒子第一次经过的位置点与点的距离。
由几何关系可得使粒子恰好能到达点，需满足：
，、、
因，故或，这两种可能的轨迹如图所示，
当时，设粒子运动半径为，则有：
解得：
同理，由，
联立解得：
当时，，设粒子运动半径为，则有：
解得：
同理，由，
联立解得：。
故加速电压的可能取值是和。
答：若使粒子恰好能到达点，加速电压的可能取值是和。
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
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