2022-2023学年山东省青岛市莱西市高三（上）期末物理试卷（含解析）
文档属性
| 名称 | 2022-2023学年山东省青岛市莱西市高三（上）期末物理试卷（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 215.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-22 16:32:40 | ||
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文档简介
2022-2023学年山东省青岛市莱西市高三（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.关于物理知识在生产、生活中的应用，下列说法正确的是( )
A. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
B. 真空冶炼炉的工作原理主要是电流的磁效应
C. 变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，原因是硅钢是铁磁性材料且电阻率较小
D. 两手紧捏红黑表笔的笔尖金属部分，测量变压器的线圈电阻，突然断开时，感觉有电击感，这是空气干燥引起的静电现象
2.关于电磁波及其用途，下列说法正确的是( )
A. 机场处用红外线对旅客的行礼箱进行安全检查
B. 适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素
C. 在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线
D. 无线电波的波长小于射线的波长
3.在“用单摆测量重力加速度”的实验中，下列说法正确的是( )
A. 测量摆长时，将单摆横放在桌面上，让摆线自然伸长
B. 测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间，测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值
C. 将悬挂点与小球上端之间的距离当作摆长，测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值
D. 测量周期时，选取最高点为计时起点
4.质量为，带电小球在水平方向的磁场中开始下落，已知初始的下落高度为，经过时间下落到地面，达到地面时速度大小为，下列说法正确的是( )
A. 下落过程中，洛伦兹力做负功 B. 小球到达地面时的速度
C. 下落过程中小球机械能不守恒 D. 小球下落的时间
5.如图所示，闭合的矩形导体线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，沿着方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为，线圈匝数为，边的边长为，边的边长为，线圈电阻为，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时，下列说法正确的是( )
A. 线圈中感应电流的方向为
B. 线圈中的感应电动势为
C. 线圈中的电流随时间的变化率最大
D. 线圈边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里
6.竖直方向振动的弹簧振子及其振动图像如图所示，已知小球质量为，弹簧的劲度系数为，下列说法正确的是( )
A. 振子小球的位移随时间变化的关系式为
B. 在第末到第末这段时间内，小球的动能在减少、弹性势能在增加
C. 小球的最大加速度为
D. 该小球在内的位移为
7.一列简谐横波沿轴正方向传播，平衡位置位于坐标原点的质点振动图像如图所示。当时，简谐波的波动图像正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.如图所示，边长为的正三角形区域存在方向垂直纸面、大小随时间均匀增大的磁场图中未画出，磁场随时间的变化关系为。半径等于三角形边长的二分之一、电阻为的圆形线圈平行纸面固定放置，圆心恰好是三角形的顶点。则时刻线圈受到的安培力为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，带电粒子从点以速度射入宽度为的有界匀强磁场，粒子的入射方向与磁场边界的夹角为，垂直于磁场的右边界离开，粒子仅受磁场力作用。则下列说法正确的是( )
A. 可以求出粒子在磁场中的运动的轨道半径
B. 可以求出粒子的带电量
C. 可以求出粒子在磁场中的运动时间
D. 可以求出粒子的比荷
10.频率相同的两列横波发生干涉的图样如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，、、、是介质中的四个质点，则下列说法中正确的是( )
A. 质点是减弱点
B. 质点是减弱点
C. 质点是加强点
D. 质点的位移可能很小
11.图甲是电动公交车无线充电装置，供电线圈埋在地下，受电线圈和电池系统置于车内。工作原理图如图乙所示，供电线路中导线的等效电阻，当输入端接入正弦交流电，电池系统两端的电压为，通过电池系统的电流为。若不计其他电阻，忽略线圈中的能量损失，下列说法正确的是( )
A. 无线充电技术与变压器的工作原理相同
B. 若输入端接直流电，也能进行充电
C. 供电线圈和受电线圈匝数比为：
D. 端的输入功率大于
12.如图，两部分磁场均为匀强磁场，边界相互平行，区域对称，总宽度为，上部分磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为，下部分磁场的方向垂直纸面向里，下部分磁感应强度大小为。质量为，带电量为的粒子，垂直磁场的上边界，以速度进入磁场，恰好不从边界射出，最后从磁场上边界离开磁场。下列说法正确的是( )
A. 粒子在上部分磁场中的运动时间为
B. 粒子在上部分磁场中的运动半径为
C. 粒子在上边界上的出射点和入射点重合
D. 粒子在两部分磁场中的运动时间相等
三、填空题：本大题共1小题，共4分。
13.如图是探究楞次定律的实验装置。图甲的准备实验中，发现检流计的指针向右偏转。请判定当图中条形磁铁向下运动时，检流计的指针向______ 偏转，从上向下看线圈图乙的导线中电流的方向为______ 。
四、实验题：本大题共1小题，共10分。
14.某同学利用自耦变压器探究降压时“变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验，变压器结构图如图所示。
回答下列问题：
实验过程中为了安全选用了学生电源供电，连接电路时，应该将学生电源______ 选“直流”或“交流”接线柱和自耦变压器的______ 选“”或“”接线柱相连接；
在测量变压器副线圈上电压时，选用了多用电表进行测量，如果某次实验副线圈上的电压大约为，则多用电表挡位选择开关应该旋至哪个位置？______ ；正确选挡开始实验，刻度盘指针如图，读数为______ ；
实验时保持变压器原线圈输入电压不变，调节旋钮的位置并记录数据，从所得数据发现原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比，造成这一误差的原因可能是说出一条即可 ______ 。
五、简答题：本大题共4小题，共46分。
15.如图所示，线圈的自感系数，电容器的电容为，电阻的阻值为，电源电动势，内阻为。规定线圈中的电流方向从到为正，当单刀双掷开关由端拨到端时开始计时，除电阻和电源内阻外，其它电阻均可忽略，一个周期内忽略电磁辐射消耗的能量。
求等于什么时刻时线圈中的电流为正的最大值；
请画出一个周期内，电容器上极板的带电量随时间变化的图像，并标明关键点的坐标值。
16.如图所示，平衡位置位于坐标原点的波源，时刻开始，沿轴正方向做周期、振幅的简谐振动。该波源产生的简谐横波沿轴正方向传播，当平衡位置坐标为的质点刚开始振动时，波源刚好位于波峰。
该简谐波的可能波速是多少？
当该简谐波的波速为时，能对该简谐波发生明显衍射现象的障碍物的尺寸应该满足什么条件？
质点在开始振动后的内通过的路程是多少？
17.如图所示，足够长的光滑平行直导轨、间距为，与水平面成角放置，、两点间接有阻值为的定值电阻，质量为的导体棒垂直于两导轨放置，整套装置处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向沿水平方向且垂直于导体棒。导轨和导体棒接触良好，导体棒的阻值为，导轨电阻不计。现用外力沿与导轨平行的方向作用在导体棒上，让其由静止开始沿导轨向上做加速度大小为的匀加速直线运动。
请通过计算写出外力与作用时间应该满足的关系式；
求外力在时间内对导体棒的冲量大小；
若已知在时间内，电阻产生的焦耳热为，求外力在该过程中对导体棒做的功。
18.如图，平面直角坐标系第一象限内存在水平向左的匀强电场，第二象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，第三象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，电场强度大小。现有一带正电，比荷为的粒子，从轴上的点以初速度射入第一象限的电场，速度方向与轴的夹角为，经轴上的点进入第二象限。已知第二、三象限内磁感应强度的大小均为，点的横坐标为，点的纵坐标为，不计粒子重力，计算结果可保留。求：
第一象限内匀强电场的大小；
粒子到达点时的速度；
粒子从点出发到第一次回到轴所用的时间；
粒子运动过程中，第二次回到轴时的位置坐标。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，所以起电磁阻尼的作用。故A正确；
B.真空冶炼炉的工作原理主要是炉中金属在感生电场的影响下，产生涡流使炉内金属温度升高熔化。故B错误；
C.变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，原因是硅钢是铁磁性材料，并且硅钢的电阻率较大，从而减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率。故C错误；
D.两手紧捏红黑表笔的笔尖金属部分，测量变压器的线圈电阻，突然断开时，感觉有电击感，这是因为变压器的线圈在电流急剧减小过程中产生感应电流，流入人体导致有电击感。故D错误。
故选：。
利用电磁阻尼、涡流、互感等电磁感应现象的原理或特点进行判断即可。
本题是对电磁感应现象的综合考查，涉及电磁阻尼、涡流、互感等知识点，基础性较强。对学生要求较低。
2.【答案】
【解析】解：机场处用射线对旅客的行礼箱进行安全检查，故A错误；
B.适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素，故B正确；
C.在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，不是红外线，红外线是肉眼无法看到的，故C错误；
D.沿着电磁波谱的顺序波长逐渐减小，所以无线电波的波长大于射线的波长，故D错误。
故选：。
机场处用射线对旅客的行礼箱进行安全检查；适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素；烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，是可见光，红外线是看不见的；根据电磁波谱分析。
本题考查对电磁波谱的认识，知道红光是可见光，红外线是看不见的；同是还要知道紫外线、射线的作用。
3.【答案】
【解析】解：、为了防止摆线伸长的客观因素，测量摆长时，将单摆应竖直放置，让摆线自然伸长，故A错误；
B、根据单摆周期公式：
整理得：
测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间，测得的周期偏小，测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，故B错误；
C、将悬挂点与小球上端之间的距离当作摆长，测得的摆长偏小，测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，故C正确；
D、考虑视觉暂留，在最高点不好确定。经过平衡位置时，小球速度较大，实验误差较小，测量周期时，应选取平衡位置为计时起点，故D错误。
故选：。
由减小误差的角度分析说明摆长的测量方法；
应用单摆周期公式求出重力加速度，结合实验过程的实际情况分析误差；
从考虑摆长的方向，由上述重力加速度的值分析实验误差；
考虑从眼的视觉暂留分析在何处计时。
本题考查了应用单摆测重力加速度实验，理解实验原理是解题的前提与关键，应用单摆周期公式即可解题。
4.【答案】
【解析】解：由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，洛伦兹力永不做功，下落过程中只有重力做功，机械能守恒，故AC错误；
B.根据机械能守恒定律，得落地速度大小，故B错误；
C.小球受力情况如图所示：
由于洛伦兹力的作用，小球做曲线运动，小球将受到竖直向上的洛伦兹力的分力作用，竖直方向的加速度减小，即竖直方向加速度的平均值小于重力加速度；根据位移公式，下落时间，故D正确。
故选：。
由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，洛伦兹力永不做功，下落过程中只有重力做功，机械能守恒，据此作答；
B.根据机械能守恒定律求落地速度；
D.由于洛伦兹力的作用，小球做曲线运动，小球将受到竖直向上的洛伦兹力的分力作用，竖直方向的加速度减小，结合运动学公式作答。
注意：虽然洛伦兹力永不做功，但洛伦兹力会改变物体的运动状态，改变运动的方向，改变物体的加速度。
5.【答案】
【解析】解：图示时刻，速度方向向外，速度方向向里，由右手定则判断出中感应电流方向为，中电流方向为，则线圈中感应电流的方向为。故A错误；
B.依题意，线圈中的感应电动势为：
故B错误；
C.图示时刻、两边垂直切割磁感线，线圈中产生的感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律
分析得知，磁通量的变化率最大。则感应电流最大，电流随时间的变化率最小。故C错误；
D.线圈边所受安培力的大小为：
由左手定则可知，安培力的方向垂直纸面向里。故D正确。
故选：。
首先根据右手定则判断出感应电流方向，再推导线圈中感应电动势的大小，然后由法拉第电磁感应定律推导磁通量的变化率，进而判断出电流随时间的变化率。最后进行安培力大小的计算和方向的判断。
本题考查交流电的产生原理，还涉及了安培力的计算和方向判断问题，解题关键是利用法拉第电磁感应定律推导磁通量的变化率。对学生要求较高。
6.【答案】
【解析】解：由图可知，小球振动的周期为，振幅为，则小球的位移随时间变化的关系式为
故A错误；
B.小球在最大位移处速度为零，弹簧弹性势能最大，所以在第末到第末这段时间内，小球从最大位移运动到平衡位置，则小球的动能在增加、弹性势能在减小，故B错误；
C.小球在最大位移处时受到的弹力最大为
则根据牛顿第二定律可得，小球的最大加速度为
故C正确；
D.由图可知，小球周期为，即为个周期，所以该小球在内的位移为零，故D错误。
故选：。
根据图像得到振幅和周期，然后求出角速度，便可得到位移随时间变化的关系式；简谐运动过程中动能和势能相互转化，可根据图像确定转化情况；根据求出最大弹力，根据牛顿第二定律可求出小球的最大加速度；首先求出为多少周期，再求位移。
本题关键是可以从简谐运动图像中获取基本信息，然后结合简谐运动的周期性及牛顿第二定律求解即可。
7.【答案】
【解析】解：由点的振动图像可知，周期为，设原点处的质点的振动方程为：
根据振动方程，当时有：
解得：
那么在时刻：
因为所给时间：
所以在时刻处的质点在轴负向向下振动，根据“同侧法”可判断当波沿轴正向传播时，波形为所示。故ABC错误，D正确。
故选：。
由点的振动图像分析在时刻原点处质点的位置和振动方向，根据波的传播方向结合“同侧法”进行分析。
本题既要理解振动图象和波动图象各自的物理意义，由振动图象能判断出质点的速度方向，同时要把握两种图象的内在联系，能由质点的速度方向，判断出波的传播方向。
8.【答案】
【解析】解：根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势表达式为：
由闭合电路欧姆定律可知
则安培力表达式为：
故ABD错误；C正确。
故选：。
首先由法拉第电磁感应定律计算感应电动势，然后根据闭合电路欧姆定律计算感应电流，最后计算安培力即可。
本题考查学生应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的能力还涉及到闭合电路欧姆定律和安培力的计算式。属于一道小型综合题。
9.【答案】
【解析】解：粒子仅受磁场力作用，在磁场中做匀速圆周运动，设轨迹半径为，运动轨迹如下图所示
由几何关系得：，故A正确；
C.粒子做圆周运动的周期为：
粒子在磁场中运动时间为：，根据已知条件可以求出粒子在磁场中的运动时间，故C正确；
由洛伦兹力提供向心力得：，可得粒子的比荷为：
由于粒子的质量、电荷量和磁感应强度未知，所以粒子的带电量、粒子的比荷不可求出，故BD错误。
故选：。
粒子仅受磁场力作用，在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子进出磁场的速度方向，由几何关系可求得轨迹半径；由轨迹圆心角和运动周期可解得运动时间；由洛伦兹力提供向心力可得若求解粒子的带电量和比荷需要磁感应强度已知。
本题考查了带电粒子在磁场中的运动问题，根据题意画出粒子运动轨迹是解题的前提，带电粒子在磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力，结合运动轨迹半径和圆心角的几何关系求解其它物理量。
10.【答案】
【解析】解：由图可知，质点是波谷与波谷叠加，所以质点是振动加强点，故A错误；
B.由图可知，质点是波峰与波谷叠加，所以质点是振动减弱点，故B正确；
C.由图可知，质点是波峰与波谷叠加，所以质点是振动减弱点，故C错误；
D.由图可知，质点是波峰与波峰叠加，所以质点是加强点，但是加强点不是始终处于波峰位置，质点也一直在振动，所以质点的位移可能很小，故D正确。
故选：。
根据波峰和波峰叠加，波谷与波谷叠加振动加强，波峰与波谷叠加，振动减弱，从而即可求解。
解决本题的关键知道波峰和波峰叠加，波谷与波谷叠加振动加强，波峰与波谷叠加，振动减弱，注意振动加强点是振幅最大，不是始终处于波峰或波谷位置。
11.【答案】
【解析】解：、因为该装置类似于理想变压器，当一个线圈中通入交流电时，由于互感现象，在另一个线圈中就产生的交流电，故A正确；
B、变压器不能改变直流电的电压，若输入端接入直流电，则输出端的电压为零，故B错误；
C、由于供电系统有内阻，则输入到原线圈的电压，那么匝数之比，故C错误；
D、由题意可知，变压器的输出功率出，考虑到变压器的电损和铜损，那么端的输入功率大于，故D正确。
故选：。
变压器的原理是互感现象；不能改变直流电的电压；
根据电路的结构，分析出电压的关系并列式计算两端电压与原线圈电压的关系，从而确定匝数之比；
由能量守恒分析输入功率。
本题主要考查了变压器的构造和原理，理解变压器的工作原理，熟悉变压器两端的匝数比和电学物理量的比值关系，结合功率的计算公式即可完成分析。
12.【答案】
【解析】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，设粒子在上、下部分磁场中的运动半径分别为、，根据题意，粒子运动的轨迹如下图所示
由几何关系可得：
根据洛伦兹力提供向心力可得
已知：
可得：
联立解得：，，
由此可得：，说明粒子在下部分磁场中的轨迹圆心与入射点的连线与磁场边界垂直，由轨迹图的对称性，可知粒子在上边界上的出射点和入射点重合，故BC正确；
A.粒子在上部分磁场中的运动周期为：
粒子在上部分磁场中的运动时间为：，故A错误；
D.粒子在下部分磁场中的运动周期为：
粒子在下部分磁场中的运动时间为：
可见，故D错误。
故选：。
粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得粒子在上、下部分磁场中的运动半径的关系，根据题意画出粒子运动的轨迹示意图，根据几何关系求得运动半径和轨迹圆心角，并判断粒子在上边界上的出射点和入射点是否重合。根据轨迹圆心角，结合粒子在磁场中运动周期求解运动时间。
本题考查了带电粒子在磁场中的运动问题，根据题意画出粒子运动轨迹是解题的前提，带电粒子在磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力，结合运动轨迹半径和圆心角的几何关系求解其它物理量。
13.【答案】右 逆时针
【解析】解：由于准备实验中指针右偏，说明当电流从检流计的正接线柱流入，指针将向右偏；当条形磁铁极插入螺线管的过程，穿过螺线管的磁通量向下且增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，根据右手螺旋定则可知，从上向下看，感应电流为逆时针方向，即且电流从检流计正接线柱流入，所以检流计指针向右偏。
故答案为：右 逆时针
根据甲图判断出电流从检流计正极流入，检流计指针右偏，然后判断条形磁铁向下运动时，判断线圈中电流的流向。
解答本题的关键是理解电流从检流计的正接线柱流入，指针将向右偏；然后判断条形磁铁运动时电流的流向，难度不大。
14.【答案】交流 交流 有漏磁现象或者铁芯内有涡流或者线圈上有电阻
【解析】解：变压器工作需接交流电，为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，让副线圈上得到较低的电压，故电源连接自耦变压器的接线柱；
实验副线圈上的电压大约为，则多用电表挡位选择交流；
电压挡的量程精度为，采用“半格估读法”，由图可知，示数为；
主要原因是变压器不是理想变压器，有漏磁现象、铁芯内有涡流发热、导线线圈有电阻发热等能量损耗，使副线圈两端电压偏低。
故答案为：交流；；交流；；有漏磁现象或者铁芯内有涡流或者线圈上有电阻。
变压器工作需接交流电，为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，据此分析作答；
根据副线圈两端电压选择电压表的量程，根据电压表的分度值，确定读数时的有效数字的位数；
根据变压器磁损和铁损对副线圈电压的影响分析作答。
本题主要是考查“探究变压器的电压与匝数的关系”的实验原理，掌握原、副线圈电压与匝数成正比的成立条件，理解理想变压器的含义，及变压器的作用。
15.【答案】解：根据题意可知
，解得
当电容器放电完毕，即电场能全部转化为磁场能时电路中电流有最大值，所以，线圈中电流正向最大值出现的时刻为
根据题意可知
，解得
周期
，解得
一个周期内电容器经历放电、反向充电、反向放电、正向充电，其电荷量随之间变化的图像如图所示
答：等于时线圈中的电流为正的最大值；
图像为
【解析】根据振荡电路的周期公式可求出时刻；
根据公式以及振荡电路周期公式，可求出电荷随时间变化的图像。
学生在解决本题时，应注意对振荡电路的原理有比较全面的了解。
16.【答案】解：根据题意可知与点之间的距离满足：
解得
则波速：
结合可知当该简谐波的波速为时，此时
所以当障碍物的尺寸和相差不大，或者比小时会产生明显衍射现象。
根据题意可得
即质点从平衡位置开始向上振动了个周期零，个周期内的路程为
又因为点的振动方程为
所以
答：该简谐波的可能波速是；
当障碍物的尺寸和相差不大，或者比小时会产生明显衍射现象；
质点在开始振动后的内通过的路程是。
【解析】根据位置关系判断波长大小，简谐波的波速；
根据周期与波速、波长的关系求出波长，然后根据发生明显衍射的条件判断；
结合经历的周期计算质点在这个时间内通过的路程。
明确简谐横波的计算公式和物理量的物理意义是解题的关键。
17.【答案】解：金属杆在匀加速运动过程中，从静止开始，经时间，根据法拉第电磁感应定律
其中
回路中电流
导体棒受到的安培力为
根据牛顿第二定律
解得
初状态时刻
末状态时刻
外力在时间内对导体棒的冲量大小
解得冲量大小
在时间内，根据功能关系
其中
解得外力在该过程中对导体棒做的功
答：外力与作用时间应该满足的关系式；
外力在时间内对导体棒的冲量大小；
外力在该过程中对导体棒做的功。
【解析】根据法拉第定律、欧姆定律和安培力公式推导出安培力与的关系，再由牛顿第二定律求解与的关系。
由牛顿第二定律结合冲量定义求外力在时间内对导体棒的冲量大小；
根据功能关系求外力在该过程中对导体棒做的功。
本题是一道电磁感应与电路、力学相结合的综合题，要分析清楚导体棒的运动过程，明确其受力情况，能熟练推导出安培力与速度的关系是解题的关键。
18.【答案】解：粒子在第一象限内运动时，轴方向
，解得
轴方向
，解得
，
解得
，，
粒子在第一象限内运动时
，解得
负号表示速度方向沿轴负方向。粒子到达点时
，解得
方向与轴正方向的夹角为
所以
粒子从点出发到第一次回到轴所用的时间；粒子在第二象限中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律
解得
根据几何关系有
可知圆心恰好在轴上，粒子在磁场中运动的周期
由此可得，粒子从点出发到第一次回到轴所用的时间
粒子运动过程中，第一次回到轴时
解得
粒子在第三象限中，另附加一个沿轴负方向的速度，满足
解得
此时粒子的另一个分速度为
，解得
解得
方向与轴正方向的夹角为，则由有
，，
该过程沿轴负方向又发生的位移大小
解得
所以，粒子第二次回到轴时的位置坐标为
答：第一象限内匀强电场的大小为；
粒子到达点时的速度大小为，方向与轴正方向的夹角为；
粒子从点出发到第一次回到轴所用的时间为；
第二次回到轴时的位置坐标为。
【解析】利用运动的分解，通过运动学公式，以及牛顿第二定律可求出电场强度大小；
利用速度时间公式求出速度，并根据和方向的速度比值计算出夹角，得出方向；
根据牛顿第二定律以及几何关系，得出圆周运动的半径，然后根据周期公式，得出运动的时间；
利用运动学公式，结合牛顿第二定律，可计算出第二次回到轴的坐标位置。
学生在解决本题时，应注意要仔细分析粒子的运动过程，根据受力求解水平和竖直方向的加速度，然后根据运动学物理量，找到运动轨迹。
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一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.关于物理知识在生产、生活中的应用，下列说法正确的是( )
A. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
B. 真空冶炼炉的工作原理主要是电流的磁效应
C. 变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，原因是硅钢是铁磁性材料且电阻率较小
D. 两手紧捏红黑表笔的笔尖金属部分，测量变压器的线圈电阻，突然断开时，感觉有电击感，这是空气干燥引起的静电现象
2.关于电磁波及其用途，下列说法正确的是( )
A. 机场处用红外线对旅客的行礼箱进行安全检查
B. 适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素
C. 在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线
D. 无线电波的波长小于射线的波长
3.在“用单摆测量重力加速度”的实验中，下列说法正确的是( )
A. 测量摆长时，将单摆横放在桌面上，让摆线自然伸长
B. 测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间，测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值
C. 将悬挂点与小球上端之间的距离当作摆长，测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值
D. 测量周期时，选取最高点为计时起点
4.质量为，带电小球在水平方向的磁场中开始下落，已知初始的下落高度为，经过时间下落到地面，达到地面时速度大小为，下列说法正确的是( )
A. 下落过程中，洛伦兹力做负功 B. 小球到达地面时的速度
C. 下落过程中小球机械能不守恒 D. 小球下落的时间
5.如图所示，闭合的矩形导体线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，沿着方向观察，线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为，线圈匝数为，边的边长为，边的边长为，线圈电阻为，转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时，下列说法正确的是( )
A. 线圈中感应电流的方向为
B. 线圈中的感应电动势为
C. 线圈中的电流随时间的变化率最大
D. 线圈边所受安培力的大小为，方向垂直纸面向里
6.竖直方向振动的弹簧振子及其振动图像如图所示，已知小球质量为，弹簧的劲度系数为，下列说法正确的是( )
A. 振子小球的位移随时间变化的关系式为
B. 在第末到第末这段时间内，小球的动能在减少、弹性势能在增加
C. 小球的最大加速度为
D. 该小球在内的位移为
7.一列简谐横波沿轴正方向传播，平衡位置位于坐标原点的质点振动图像如图所示。当时，简谐波的波动图像正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.如图所示，边长为的正三角形区域存在方向垂直纸面、大小随时间均匀增大的磁场图中未画出，磁场随时间的变化关系为。半径等于三角形边长的二分之一、电阻为的圆形线圈平行纸面固定放置，圆心恰好是三角形的顶点。则时刻线圈受到的安培力为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，带电粒子从点以速度射入宽度为的有界匀强磁场，粒子的入射方向与磁场边界的夹角为，垂直于磁场的右边界离开，粒子仅受磁场力作用。则下列说法正确的是( )
A. 可以求出粒子在磁场中的运动的轨道半径
B. 可以求出粒子的带电量
C. 可以求出粒子在磁场中的运动时间
D. 可以求出粒子的比荷
10.频率相同的两列横波发生干涉的图样如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，、、、是介质中的四个质点，则下列说法中正确的是( )
A. 质点是减弱点
B. 质点是减弱点
C. 质点是加强点
D. 质点的位移可能很小
11.图甲是电动公交车无线充电装置，供电线圈埋在地下，受电线圈和电池系统置于车内。工作原理图如图乙所示，供电线路中导线的等效电阻，当输入端接入正弦交流电，电池系统两端的电压为，通过电池系统的电流为。若不计其他电阻，忽略线圈中的能量损失，下列说法正确的是( )
A. 无线充电技术与变压器的工作原理相同
B. 若输入端接直流电，也能进行充电
C. 供电线圈和受电线圈匝数比为：
D. 端的输入功率大于
12.如图，两部分磁场均为匀强磁场，边界相互平行，区域对称，总宽度为，上部分磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为，下部分磁场的方向垂直纸面向里，下部分磁感应强度大小为。质量为，带电量为的粒子，垂直磁场的上边界，以速度进入磁场，恰好不从边界射出，最后从磁场上边界离开磁场。下列说法正确的是( )
A. 粒子在上部分磁场中的运动时间为
B. 粒子在上部分磁场中的运动半径为
C. 粒子在上边界上的出射点和入射点重合
D. 粒子在两部分磁场中的运动时间相等
三、填空题：本大题共1小题，共4分。
13.如图是探究楞次定律的实验装置。图甲的准备实验中，发现检流计的指针向右偏转。请判定当图中条形磁铁向下运动时，检流计的指针向______ 偏转，从上向下看线圈图乙的导线中电流的方向为______ 。
四、实验题：本大题共1小题，共10分。
14.某同学利用自耦变压器探究降压时“变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验，变压器结构图如图所示。
回答下列问题：
实验过程中为了安全选用了学生电源供电，连接电路时，应该将学生电源______ 选“直流”或“交流”接线柱和自耦变压器的______ 选“”或“”接线柱相连接；
在测量变压器副线圈上电压时，选用了多用电表进行测量，如果某次实验副线圈上的电压大约为，则多用电表挡位选择开关应该旋至哪个位置？______ ；正确选挡开始实验，刻度盘指针如图，读数为______ ；
实验时保持变压器原线圈输入电压不变，调节旋钮的位置并记录数据，从所得数据发现原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比，造成这一误差的原因可能是说出一条即可 ______ 。
五、简答题：本大题共4小题，共46分。
15.如图所示，线圈的自感系数，电容器的电容为，电阻的阻值为，电源电动势，内阻为。规定线圈中的电流方向从到为正，当单刀双掷开关由端拨到端时开始计时，除电阻和电源内阻外，其它电阻均可忽略，一个周期内忽略电磁辐射消耗的能量。
求等于什么时刻时线圈中的电流为正的最大值；
请画出一个周期内，电容器上极板的带电量随时间变化的图像，并标明关键点的坐标值。
16.如图所示，平衡位置位于坐标原点的波源，时刻开始，沿轴正方向做周期、振幅的简谐振动。该波源产生的简谐横波沿轴正方向传播，当平衡位置坐标为的质点刚开始振动时，波源刚好位于波峰。
该简谐波的可能波速是多少？
当该简谐波的波速为时，能对该简谐波发生明显衍射现象的障碍物的尺寸应该满足什么条件？
质点在开始振动后的内通过的路程是多少？
17.如图所示，足够长的光滑平行直导轨、间距为，与水平面成角放置，、两点间接有阻值为的定值电阻，质量为的导体棒垂直于两导轨放置，整套装置处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向沿水平方向且垂直于导体棒。导轨和导体棒接触良好，导体棒的阻值为，导轨电阻不计。现用外力沿与导轨平行的方向作用在导体棒上，让其由静止开始沿导轨向上做加速度大小为的匀加速直线运动。
请通过计算写出外力与作用时间应该满足的关系式；
求外力在时间内对导体棒的冲量大小；
若已知在时间内，电阻产生的焦耳热为，求外力在该过程中对导体棒做的功。
18.如图，平面直角坐标系第一象限内存在水平向左的匀强电场，第二象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，第三象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，电场强度大小。现有一带正电，比荷为的粒子，从轴上的点以初速度射入第一象限的电场，速度方向与轴的夹角为，经轴上的点进入第二象限。已知第二、三象限内磁感应强度的大小均为，点的横坐标为，点的纵坐标为，不计粒子重力，计算结果可保留。求：
第一象限内匀强电场的大小；
粒子到达点时的速度；
粒子从点出发到第一次回到轴所用的时间；
粒子运动过程中，第二次回到轴时的位置坐标。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，所以起电磁阻尼的作用。故A正确；
B.真空冶炼炉的工作原理主要是炉中金属在感生电场的影响下，产生涡流使炉内金属温度升高熔化。故B错误；
C.变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，原因是硅钢是铁磁性材料，并且硅钢的电阻率较大，从而减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率。故C错误；
D.两手紧捏红黑表笔的笔尖金属部分，测量变压器的线圈电阻，突然断开时，感觉有电击感，这是因为变压器的线圈在电流急剧减小过程中产生感应电流，流入人体导致有电击感。故D错误。
故选：。
利用电磁阻尼、涡流、互感等电磁感应现象的原理或特点进行判断即可。
本题是对电磁感应现象的综合考查，涉及电磁阻尼、涡流、互感等知识点，基础性较强。对学生要求较低。
2.【答案】
【解析】解：机场处用射线对旅客的行礼箱进行安全检查，故A错误；
B.适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素，故B正确；
C.在烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，不是红外线，红外线是肉眼无法看到的，故C错误；
D.沿着电磁波谱的顺序波长逐渐减小，所以无线电波的波长大于射线的波长，故D错误。
故选：。
机场处用射线对旅客的行礼箱进行安全检查；适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素；烤箱中能看见一种淡红色的光线，是电热丝发出的红光，是可见光，红外线是看不见的；根据电磁波谱分析。
本题考查对电磁波谱的认识，知道红光是可见光，红外线是看不见的；同是还要知道紫外线、射线的作用。
3.【答案】
【解析】解：、为了防止摆线伸长的客观因素，测量摆长时，将单摆应竖直放置，让摆线自然伸长，故A错误；
B、根据单摆周期公式：
整理得：
测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间，测得的周期偏小，测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，故B错误；
C、将悬挂点与小球上端之间的距离当作摆长，测得的摆长偏小，测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，故C正确；
D、考虑视觉暂留，在最高点不好确定。经过平衡位置时，小球速度较大，实验误差较小，测量周期时，应选取平衡位置为计时起点，故D错误。
故选：。
由减小误差的角度分析说明摆长的测量方法；
应用单摆周期公式求出重力加速度，结合实验过程的实际情况分析误差；
从考虑摆长的方向，由上述重力加速度的值分析实验误差；
考虑从眼的视觉暂留分析在何处计时。
本题考查了应用单摆测重力加速度实验，理解实验原理是解题的前提与关键，应用单摆周期公式即可解题。
4.【答案】
【解析】解：由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，洛伦兹力永不做功，下落过程中只有重力做功，机械能守恒，故AC错误；
B.根据机械能守恒定律，得落地速度大小，故B错误；
C.小球受力情况如图所示：
由于洛伦兹力的作用，小球做曲线运动，小球将受到竖直向上的洛伦兹力的分力作用，竖直方向的加速度减小，即竖直方向加速度的平均值小于重力加速度；根据位移公式，下落时间，故D正确。
故选：。
由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，洛伦兹力永不做功，下落过程中只有重力做功，机械能守恒，据此作答；
B.根据机械能守恒定律求落地速度；
D.由于洛伦兹力的作用，小球做曲线运动，小球将受到竖直向上的洛伦兹力的分力作用，竖直方向的加速度减小，结合运动学公式作答。
注意：虽然洛伦兹力永不做功，但洛伦兹力会改变物体的运动状态，改变运动的方向，改变物体的加速度。
5.【答案】
【解析】解：图示时刻，速度方向向外，速度方向向里，由右手定则判断出中感应电流方向为，中电流方向为，则线圈中感应电流的方向为。故A错误；
B.依题意，线圈中的感应电动势为：
故B错误；
C.图示时刻、两边垂直切割磁感线，线圈中产生的感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律
分析得知，磁通量的变化率最大。则感应电流最大，电流随时间的变化率最小。故C错误；
D.线圈边所受安培力的大小为：
由左手定则可知，安培力的方向垂直纸面向里。故D正确。
故选：。
首先根据右手定则判断出感应电流方向，再推导线圈中感应电动势的大小，然后由法拉第电磁感应定律推导磁通量的变化率，进而判断出电流随时间的变化率。最后进行安培力大小的计算和方向的判断。
本题考查交流电的产生原理，还涉及了安培力的计算和方向判断问题，解题关键是利用法拉第电磁感应定律推导磁通量的变化率。对学生要求较高。
6.【答案】
【解析】解：由图可知，小球振动的周期为，振幅为，则小球的位移随时间变化的关系式为
故A错误；
B.小球在最大位移处速度为零，弹簧弹性势能最大，所以在第末到第末这段时间内，小球从最大位移运动到平衡位置，则小球的动能在增加、弹性势能在减小，故B错误；
C.小球在最大位移处时受到的弹力最大为
则根据牛顿第二定律可得，小球的最大加速度为
故C正确；
D.由图可知，小球周期为，即为个周期，所以该小球在内的位移为零，故D错误。
故选：。
根据图像得到振幅和周期，然后求出角速度，便可得到位移随时间变化的关系式；简谐运动过程中动能和势能相互转化，可根据图像确定转化情况；根据求出最大弹力，根据牛顿第二定律可求出小球的最大加速度；首先求出为多少周期，再求位移。
本题关键是可以从简谐运动图像中获取基本信息，然后结合简谐运动的周期性及牛顿第二定律求解即可。
7.【答案】
【解析】解：由点的振动图像可知，周期为，设原点处的质点的振动方程为：
根据振动方程，当时有：
解得：
那么在时刻：
因为所给时间：
所以在时刻处的质点在轴负向向下振动，根据“同侧法”可判断当波沿轴正向传播时，波形为所示。故ABC错误，D正确。
故选：。
由点的振动图像分析在时刻原点处质点的位置和振动方向，根据波的传播方向结合“同侧法”进行分析。
本题既要理解振动图象和波动图象各自的物理意义，由振动图象能判断出质点的速度方向，同时要把握两种图象的内在联系，能由质点的速度方向，判断出波的传播方向。
8.【答案】
【解析】解：根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势表达式为：
由闭合电路欧姆定律可知
则安培力表达式为：
故ABD错误；C正确。
故选：。
首先由法拉第电磁感应定律计算感应电动势，然后根据闭合电路欧姆定律计算感应电流，最后计算安培力即可。
本题考查学生应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的能力还涉及到闭合电路欧姆定律和安培力的计算式。属于一道小型综合题。
9.【答案】
【解析】解：粒子仅受磁场力作用，在磁场中做匀速圆周运动，设轨迹半径为，运动轨迹如下图所示
由几何关系得：，故A正确；
C.粒子做圆周运动的周期为：
粒子在磁场中运动时间为：，根据已知条件可以求出粒子在磁场中的运动时间，故C正确；
由洛伦兹力提供向心力得：，可得粒子的比荷为：
由于粒子的质量、电荷量和磁感应强度未知，所以粒子的带电量、粒子的比荷不可求出，故BD错误。
故选：。
粒子仅受磁场力作用，在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子进出磁场的速度方向，由几何关系可求得轨迹半径；由轨迹圆心角和运动周期可解得运动时间；由洛伦兹力提供向心力可得若求解粒子的带电量和比荷需要磁感应强度已知。
本题考查了带电粒子在磁场中的运动问题，根据题意画出粒子运动轨迹是解题的前提，带电粒子在磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力，结合运动轨迹半径和圆心角的几何关系求解其它物理量。
10.【答案】
【解析】解：由图可知，质点是波谷与波谷叠加，所以质点是振动加强点，故A错误；
B.由图可知，质点是波峰与波谷叠加，所以质点是振动减弱点，故B正确；
C.由图可知，质点是波峰与波谷叠加，所以质点是振动减弱点，故C错误；
D.由图可知，质点是波峰与波峰叠加，所以质点是加强点，但是加强点不是始终处于波峰位置，质点也一直在振动，所以质点的位移可能很小，故D正确。
故选：。
根据波峰和波峰叠加，波谷与波谷叠加振动加强，波峰与波谷叠加，振动减弱，从而即可求解。
解决本题的关键知道波峰和波峰叠加，波谷与波谷叠加振动加强，波峰与波谷叠加，振动减弱，注意振动加强点是振幅最大，不是始终处于波峰或波谷位置。
11.【答案】
【解析】解：、因为该装置类似于理想变压器，当一个线圈中通入交流电时，由于互感现象，在另一个线圈中就产生的交流电，故A正确；
B、变压器不能改变直流电的电压，若输入端接入直流电，则输出端的电压为零，故B错误；
C、由于供电系统有内阻，则输入到原线圈的电压，那么匝数之比，故C错误；
D、由题意可知，变压器的输出功率出，考虑到变压器的电损和铜损，那么端的输入功率大于，故D正确。
故选：。
变压器的原理是互感现象；不能改变直流电的电压；
根据电路的结构，分析出电压的关系并列式计算两端电压与原线圈电压的关系，从而确定匝数之比；
由能量守恒分析输入功率。
本题主要考查了变压器的构造和原理，理解变压器的工作原理，熟悉变压器两端的匝数比和电学物理量的比值关系，结合功率的计算公式即可完成分析。
12.【答案】
【解析】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，设粒子在上、下部分磁场中的运动半径分别为、，根据题意，粒子运动的轨迹如下图所示
由几何关系可得：
根据洛伦兹力提供向心力可得
已知：
可得：
联立解得：，，
由此可得：，说明粒子在下部分磁场中的轨迹圆心与入射点的连线与磁场边界垂直，由轨迹图的对称性，可知粒子在上边界上的出射点和入射点重合，故BC正确；
A.粒子在上部分磁场中的运动周期为：
粒子在上部分磁场中的运动时间为：，故A错误；
D.粒子在下部分磁场中的运动周期为：
粒子在下部分磁场中的运动时间为：
可见，故D错误。
故选：。
粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得粒子在上、下部分磁场中的运动半径的关系，根据题意画出粒子运动的轨迹示意图，根据几何关系求得运动半径和轨迹圆心角，并判断粒子在上边界上的出射点和入射点是否重合。根据轨迹圆心角，结合粒子在磁场中运动周期求解运动时间。
本题考查了带电粒子在磁场中的运动问题，根据题意画出粒子运动轨迹是解题的前提，带电粒子在磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力，结合运动轨迹半径和圆心角的几何关系求解其它物理量。
13.【答案】右 逆时针
【解析】解：由于准备实验中指针右偏，说明当电流从检流计的正接线柱流入，指针将向右偏；当条形磁铁极插入螺线管的过程，穿过螺线管的磁通量向下且增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，根据右手螺旋定则可知，从上向下看，感应电流为逆时针方向，即且电流从检流计正接线柱流入，所以检流计指针向右偏。
故答案为：右 逆时针
根据甲图判断出电流从检流计正极流入，检流计指针右偏，然后判断条形磁铁向下运动时，判断线圈中电流的流向。
解答本题的关键是理解电流从检流计的正接线柱流入，指针将向右偏；然后判断条形磁铁运动时电流的流向，难度不大。
14.【答案】交流 交流 有漏磁现象或者铁芯内有涡流或者线圈上有电阻
【解析】解：变压器工作需接交流电，为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，让副线圈上得到较低的电压，故电源连接自耦变压器的接线柱；
实验副线圈上的电压大约为，则多用电表挡位选择交流；
电压挡的量程精度为，采用“半格估读法”，由图可知，示数为；
主要原因是变压器不是理想变压器，有漏磁现象、铁芯内有涡流发热、导线线圈有电阻发热等能量损耗，使副线圈两端电压偏低。
故答案为：交流；；交流；；有漏磁现象或者铁芯内有涡流或者线圈上有电阻。
变压器工作需接交流电，为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，据此分析作答；
根据副线圈两端电压选择电压表的量程，根据电压表的分度值，确定读数时的有效数字的位数；
根据变压器磁损和铁损对副线圈电压的影响分析作答。
本题主要是考查“探究变压器的电压与匝数的关系”的实验原理，掌握原、副线圈电压与匝数成正比的成立条件，理解理想变压器的含义，及变压器的作用。
15.【答案】解：根据题意可知
，解得
当电容器放电完毕，即电场能全部转化为磁场能时电路中电流有最大值，所以，线圈中电流正向最大值出现的时刻为
根据题意可知
，解得
周期
，解得
一个周期内电容器经历放电、反向充电、反向放电、正向充电，其电荷量随之间变化的图像如图所示
答：等于时线圈中的电流为正的最大值；
图像为
【解析】根据振荡电路的周期公式可求出时刻；
根据公式以及振荡电路周期公式，可求出电荷随时间变化的图像。
学生在解决本题时，应注意对振荡电路的原理有比较全面的了解。
16.【答案】解：根据题意可知与点之间的距离满足：
解得
则波速：
结合可知当该简谐波的波速为时，此时
所以当障碍物的尺寸和相差不大，或者比小时会产生明显衍射现象。
根据题意可得
即质点从平衡位置开始向上振动了个周期零，个周期内的路程为
又因为点的振动方程为
所以
答：该简谐波的可能波速是；
当障碍物的尺寸和相差不大，或者比小时会产生明显衍射现象；
质点在开始振动后的内通过的路程是。
【解析】根据位置关系判断波长大小，简谐波的波速；
根据周期与波速、波长的关系求出波长，然后根据发生明显衍射的条件判断；
结合经历的周期计算质点在这个时间内通过的路程。
明确简谐横波的计算公式和物理量的物理意义是解题的关键。
17.【答案】解：金属杆在匀加速运动过程中，从静止开始，经时间，根据法拉第电磁感应定律
其中
回路中电流
导体棒受到的安培力为
根据牛顿第二定律
解得
初状态时刻
末状态时刻
外力在时间内对导体棒的冲量大小
解得冲量大小
在时间内，根据功能关系
其中
解得外力在该过程中对导体棒做的功
答：外力与作用时间应该满足的关系式；
外力在时间内对导体棒的冲量大小；
外力在该过程中对导体棒做的功。
【解析】根据法拉第定律、欧姆定律和安培力公式推导出安培力与的关系，再由牛顿第二定律求解与的关系。
由牛顿第二定律结合冲量定义求外力在时间内对导体棒的冲量大小；
根据功能关系求外力在该过程中对导体棒做的功。
本题是一道电磁感应与电路、力学相结合的综合题，要分析清楚导体棒的运动过程，明确其受力情况，能熟练推导出安培力与速度的关系是解题的关键。
18.【答案】解：粒子在第一象限内运动时，轴方向
，解得
轴方向
，解得
，
解得
，，
粒子在第一象限内运动时
，解得
负号表示速度方向沿轴负方向。粒子到达点时
，解得
方向与轴正方向的夹角为
所以
粒子从点出发到第一次回到轴所用的时间；粒子在第二象限中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律
解得
根据几何关系有
可知圆心恰好在轴上，粒子在磁场中运动的周期
由此可得，粒子从点出发到第一次回到轴所用的时间
粒子运动过程中，第一次回到轴时
解得
粒子在第三象限中，另附加一个沿轴负方向的速度，满足
解得
此时粒子的另一个分速度为
，解得
解得
方向与轴正方向的夹角为，则由有
，，
该过程沿轴负方向又发生的位移大小
解得
所以，粒子第二次回到轴时的位置坐标为
答：第一象限内匀强电场的大小为；
粒子到达点时的速度大小为，方向与轴正方向的夹角为；
粒子从点出发到第一次回到轴所用的时间为；
第二次回到轴时的位置坐标为。
【解析】利用运动的分解，通过运动学公式，以及牛顿第二定律可求出电场强度大小；
利用速度时间公式求出速度，并根据和方向的速度比值计算出夹角，得出方向；
根据牛顿第二定律以及几何关系，得出圆周运动的半径，然后根据周期公式，得出运动的时间；
利用运动学公式，结合牛顿第二定律，可计算出第二次回到轴的坐标位置。
学生在解决本题时，应注意要仔细分析粒子的运动过程，根据受力求解水平和竖直方向的加速度，然后根据运动学物理量，找到运动轨迹。
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