海南省海口市重点中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案）
文档属性
| 名称 | 海南省海口市重点中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-21 11:45:50 | ||
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文档简介
海口市重点中学2023-2024学年高二上学期期末考试
物理试题
（考试时间：90分钟）
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷由考生自己保留，将答题卡交回。
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1.关于科学家及他们的物理成果，下列说法正确的是（ ）
A.库仑通过实验研究得出了库仑定律
B.牛顿提出了分子电流假说
C.特斯拉发现了电流的磁效应
D.奥斯特利用电磁场理论发明了回旋加速器
2.如图所示，某老师上课做演示实验时，用绳吊起一个铝环，用手拿住磁铁使其N极去靠近铝环。下列说法正确的是（ ）
A.铝环有扩大的趋势
B.铝环将会远离磁铁
C.从A向B看，铝环中有顺时针方向电流
D.铝环中的电能是凭空产生的
3.关于多用电表，下列说法正确的是（ ）
A.测电压时，应按图乙连接方式测量
B.测电流时，应按图甲连接方式测量
C.测电阻时，应按图丙连接方式测量
D.测二极管的正向电阻时，应按图丁连接方式测量
4.某同学想用卷尺粗略测定码头上自由停泊小船的质量，他进行了如下操作：首先他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而后从船头轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L。已知他自身的质量为m，不计水的阻力，则渔船的质量为（ ）
A. B. C. D.
5.矩形导线框abcd放在磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。设t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在0~4s时间内，选项图中能正确反映线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图像是（规定ab边所受的安培力向左为正）（ ）
A. B. C. D.
6.如图所示，在矩形GHIJ区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，P点是GH边的中点，四个完全相同的带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，以大小不同的速率从P点射入匀强磁场，它们的轨迹在同一平面（纸面）内，下列说法正确的是（ ）
A.④粒子的速率最大
B.③粒子的向心加速度最大
C.②粒子在矩形GHIJ磁场区域运动的时间最长
D.①、②、③、④这四个粒子在矩形GHIJ磁场区域的运动周期不相同
7.弹玻璃球是小孩子最爱玩的游戏之一，一次游戏中，有大小相同、但质量不同的A、B两玻璃球，质量分别为mA、mB，且mAA.1∶2 B.1∶3 C.1∶4 D.1∶5
8.如图，坐标原点O有一粒子源，能向坐标平面一、二象限内发射大量质量为m、电量为q的正电粒子（不计重力），所有粒子速度大小相等。圆心在，半径为R的圆形区域内，有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。磁场右侧有一长度为R，平行于y轴的光屏，其中心位于。已知初速度沿y轴正向的粒子经过磁场后，恰能垂直射在光屏上，则（ ）
A.粒子速度大小为
B.所有粒子均能垂直射在光屏上
C.能射在光屏上的粒子，在磁场中运动时间最长为
D.能射在光屏上的粒子初速度方向与x轴夹角满足45°≤θ≤135°
二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分。）
9.磁场中的四种仪器如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器半径有关，与加速电压无关
B.乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时，击中照相底片同一位置的粒子电荷量相同
C.丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通图示电流和加上如图所示磁场时，M侧带负电荷
D.丁中的电磁流量计加上如图所示磁场，则N侧电势高
10.如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（ ）
A.线圈中既可以通交流电，也可以通直流电
B.制动力的大小与导体运动的速度有关
C.制动过程中，导体不会产生热量
D.如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力
11.如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节电阻R，使两个灯泡的亮度完全相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S，再重新闭合开关S，则（ ）
A.闭合S瞬间，A1和A2均逐渐变亮
B.闭合S瞬间，A1逐渐变亮，A2立即变亮
C.断开S瞬间，A1和A2一起逐渐变暗
D.断开S瞬间，A1逐渐变暗，A2立即熄灭
12.如图所示，纸面内有直角坐标系xOy。匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度的大小为1T。现有一个位于O点的放射源，能从O点向纸面内各个方向射出速度大小均为v=5.0×106m/s的带正电粒子。若在与距y轴距离为12cm处放一足够长平行于y轴的感光棒PQ，粒子打在上面即被吸收。已知粒子的比荷，则下列感光棒PQ上的各点中，该粒子可能打中的点是（ ）
A. B. C. D.
13.如图所示，间距d=1m的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，垂直于导轨的虚线AB的左、右两侧存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B1=0.5T、B2=1T。质量m1=1kg、阻值R1=1.5Ω的金属棒a静止在虚线AB左侧足够远的位置，质量m2=1kg、阻值R2=0.5Ω的金属棒b静止在虚线AB的右侧。t=0时刻，金属棒a以初速度v0=2.5m/s，金属棒b以初速度2v0=5m/s沿导轨运动，t时刻，金属棒a达到最大速度vm。已知a、b两棒的长度均为d，且始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。则在a、b棒的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A.通过金属棒a的最大电流为
B.金属棒a的最大速度
C.0~t时间内通过金属棒b的电荷量为3C
D.0~t时间内金属棒b上产生的焦耳热为
三、实验题（本题共2小题，14题10分，15题10分，共20分。把答案写在答题卡中指定的答题处）
14.某同学为了测量一精密金属丝的电阻率：
（1）先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻，其读数是________Ω；然后用螺旋测微器测其直径，读数是________mm：用游标卡尺测其长度，读数是________mm。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
电压表V（量程3V，内阻约为15kΩ）、电流表A（量程3A，内阻约为0.2Ω）、滑动变阻器Rt（0~5Ω，0.6A）、输出电压为3V的直流稳压电源E、开关S，导线若干。
为了测多组实验数据，且要求电压表能从零开始读数，请将以下实物图连线补充完整。
（3）如果金属丝直径为D，长度为L，所测电压为U，电流为I，写出计算电阻率的表达式________（用题给符号表示）。
15.某校举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为选用合适的电学元件设计合理的电路，并能较准确地测量同一电池组的电动势及其内阻。提供的实验器材如下：
A.电流表G（满偏电流10mA，内阻为10Ω）
B.电流表A（0~0.6A~3A，内阻未知）
C.电压表V（0~5V~10V，内阻未知）
D.滑动变阻器R（0~100Ω，1A）
E.定值电阻R0（阻值为990Ω）
F.开关S与导线若干
图a 图b
（1）图（a）是小李同学根据选用的仪器设计测量该电池组电动势和内阻的电路图。根据该实验电路测出的数据绘制的I1-I2图线如图（b）所示（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池组的电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果均保留2位有效数字）
（2）另一位小张同学则设计了图（c）所示的实验电路对电池组进行测量，记录了单刀双掷开关S2分别接1、2时对应的电压表示数U和电流表示数I；根据实验记录的数据绘制出U-I图线如图（d）中所示的A、B两条图线。
可以判断图线A是根据单刀双掷开关S2接________（选填“l”或“2”）中的实验数据描出的；分析A、B两条图线可知，此电池组的电动势为E=________，内阻r=________（用图中、、、表示）。
图c 图d
四、解答题（本题共3小题，16题10分、17题12分、18题14分，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）
16.（10分）光滑水平面的右端有一固定的倾斜轨道，轨道面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示，一质量为2kg的滑块A以vA=15m/s的速度向右滑行，另一质量为1kg的滑块B从5m高处由静止开始下滑，它们在水平轨道相碰后，B滑块刚好能返回到出发点。g取10m/s2。
（1）求第一次碰撞后滑块A的瞬时速度；
（2）求两滑块在第一次碰撞过程中损失的机械能。
17.（12分）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，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为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60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示，不计粒子重力，求：
（1）粒子经过N点的速度v；
（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；
（3）粒子从M点运动到P点的总时间t。
18.（14分）如图所示，电阻不计的U形导轨P放置在光滑的水平面上，导轨质量M=3kg，宽度L=1m，导体棒ab放置在导轨上并与导轨垂直，导体棒质量m=1kg、电阻R=1Ω。右侧区域内存在着竖直向上的有界磁场，磁感应强度大小B=2T，磁场宽度d=2m。初始时导体棒ab距磁场左边界距离x1=0.4m，现对导轨施加水平向右的恒力F=20N，使导轨与导体棒ab一起做加速运动。导体棒ab进入磁场刚好做匀速运动（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），当导体棒ab离开磁场的瞬间，导轨左端正好进入磁场，导轨出磁场前与导体棒ab达到共同速度并一起做匀速运动，重力加速度取，g=10m/s2.求：
（1）导体棒进入磁场时的速度大小；
（2）导体棒与导轨间的动摩擦因数：
（3）U形导轨P的左端穿越磁场所用的时间。
海口市重点中学2023-2024学年高二上学期期末考试
物理参考答案
选择题：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
AB C / D C D A B C AD AB BC BCD
三、实验题（每空2分）
14.（1）6.0；2.095；36.2 （2）如图
（3）
15.（1）7.5（或7.4、7.6）；5.0（或4.9、5.1）
（2）1；；
四、解答题
16.（10分）（1）5m/s，方向水平向右；（2）200J
（1）设滑块B下滑过程到达水平轨道的速度为vB，根据机械能守恒可得①
碰后滑块B刚好能返回到出发点，则碰后滑块B的速度大小为②
以向右为正方向，A、B碰撞过程，根据动量守恒③（2分）
联立①②③解得第一次碰撞后滑块A的瞬时速度为
方向水平向右。（1分）
（2）根据能量守恒可知，两滑块在第一次碰撞过程中损失的机械能为
,
解得
17.（12分）（1），（2）；（3）
（1）运动轨迹如图所示。设粒子过N点时速度v，有，所以
（2）粒子在磁场中以为圆心做匀速圆周运动，半径为，
根据牛顿第二定律有，故
（3）由几何关系得①
粒子在电场中运动的时间，有②
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期③
设粒子在磁场中运动的时间，有
粒子从M点运动到P点的总时间
18.（14分）（1）2m/s；（2）0.8；（3）0.4s
（1）【法1】导体棒进入磁场前，对导轨和导体棒整体由牛顿第二定律①
由匀变速直线运动规律得②（1分），联立①②解得
【法2】对导轨和导体棒整体，根据动能定理，可得
（2）导体棒在磁场中做匀速直线运动，产生的电动势为③
由闭合电路欧姆定律，可得流过导体棒的电流为 ④
对导体棒受力分析，由平衡条件可得⑤，由③④⑤解得
（3）设导体棒在磁场中运动的时间为，则有⑨，可得
导体棒在磁场中运动的过程，对导轨有：⑩，可得
导轨左端刚进入磁场时的速度为，可得v2=6m/s
【或：导体棒在磁场中运动的过程中，对导轨根据动量定理有：
，可得v2=6m/s】
设导轨出磁场前与导体棒达到的共同速度为v，并一起匀速直到导轨离开磁场。
过程中导轨产生的电动势为，回路中电流大小为
二者一起做匀速运动，对导轨和导体棒整体根据平衡条件有，可得共同速度v=5m/s
设导轨的左端穿越磁场所用的时间为，该过程中对导体棒和导轨整体，
由动量定理可得
【或：设从导轨左端进入磁场到二者达到共速所需时间为，在导轨的左端穿越磁场的过程中，分别对
导轨和导体棒由动量定理：，
两式相加可得】
【或：设从导轨左端进入磁场到二者达到共速所需时间为
在导轨的左端穿越磁场的过程中，对导轨由动量定理可得：
对导体棒由牛顿第二定律：，，可得】
又因为，
【或，】
联立解得
物理试题
（考试时间：90分钟）
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷由考生自己保留，将答题卡交回。
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1.关于科学家及他们的物理成果，下列说法正确的是（ ）
A.库仑通过实验研究得出了库仑定律
B.牛顿提出了分子电流假说
C.特斯拉发现了电流的磁效应
D.奥斯特利用电磁场理论发明了回旋加速器
2.如图所示，某老师上课做演示实验时，用绳吊起一个铝环，用手拿住磁铁使其N极去靠近铝环。下列说法正确的是（ ）
A.铝环有扩大的趋势
B.铝环将会远离磁铁
C.从A向B看，铝环中有顺时针方向电流
D.铝环中的电能是凭空产生的
3.关于多用电表，下列说法正确的是（ ）
A.测电压时，应按图乙连接方式测量
B.测电流时，应按图甲连接方式测量
C.测电阻时，应按图丙连接方式测量
D.测二极管的正向电阻时，应按图丁连接方式测量
4.某同学想用卷尺粗略测定码头上自由停泊小船的质量，他进行了如下操作：首先他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而后从船头轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L。已知他自身的质量为m，不计水的阻力，则渔船的质量为（ ）
A. B. C. D.
5.矩形导线框abcd放在磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。设t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在0~4s时间内，选项图中能正确反映线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图像是（规定ab边所受的安培力向左为正）（ ）
A. B. C. D.
6.如图所示，在矩形GHIJ区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，P点是GH边的中点，四个完全相同的带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，以大小不同的速率从P点射入匀强磁场，它们的轨迹在同一平面（纸面）内，下列说法正确的是（ ）
A.④粒子的速率最大
B.③粒子的向心加速度最大
C.②粒子在矩形GHIJ磁场区域运动的时间最长
D.①、②、③、④这四个粒子在矩形GHIJ磁场区域的运动周期不相同
7.弹玻璃球是小孩子最爱玩的游戏之一，一次游戏中，有大小相同、但质量不同的A、B两玻璃球，质量分别为mA、mB，且mA
8.如图，坐标原点O有一粒子源，能向坐标平面一、二象限内发射大量质量为m、电量为q的正电粒子（不计重力），所有粒子速度大小相等。圆心在，半径为R的圆形区域内，有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。磁场右侧有一长度为R，平行于y轴的光屏，其中心位于。已知初速度沿y轴正向的粒子经过磁场后，恰能垂直射在光屏上，则（ ）
A.粒子速度大小为
B.所有粒子均能垂直射在光屏上
C.能射在光屏上的粒子，在磁场中运动时间最长为
D.能射在光屏上的粒子初速度方向与x轴夹角满足45°≤θ≤135°
二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分。）
9.磁场中的四种仪器如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器半径有关，与加速电压无关
B.乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时，击中照相底片同一位置的粒子电荷量相同
C.丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通图示电流和加上如图所示磁场时，M侧带负电荷
D.丁中的电磁流量计加上如图所示磁场，则N侧电势高
10.如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（ ）
A.线圈中既可以通交流电，也可以通直流电
B.制动力的大小与导体运动的速度有关
C.制动过程中，导体不会产生热量
D.如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力
11.如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节电阻R，使两个灯泡的亮度完全相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S，再重新闭合开关S，则（ ）
A.闭合S瞬间，A1和A2均逐渐变亮
B.闭合S瞬间，A1逐渐变亮，A2立即变亮
C.断开S瞬间，A1和A2一起逐渐变暗
D.断开S瞬间，A1逐渐变暗，A2立即熄灭
12.如图所示，纸面内有直角坐标系xOy。匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度的大小为1T。现有一个位于O点的放射源，能从O点向纸面内各个方向射出速度大小均为v=5.0×106m/s的带正电粒子。若在与距y轴距离为12cm处放一足够长平行于y轴的感光棒PQ，粒子打在上面即被吸收。已知粒子的比荷，则下列感光棒PQ上的各点中，该粒子可能打中的点是（ ）
A. B. C. D.
13.如图所示，间距d=1m的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，垂直于导轨的虚线AB的左、右两侧存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B1=0.5T、B2=1T。质量m1=1kg、阻值R1=1.5Ω的金属棒a静止在虚线AB左侧足够远的位置，质量m2=1kg、阻值R2=0.5Ω的金属棒b静止在虚线AB的右侧。t=0时刻，金属棒a以初速度v0=2.5m/s，金属棒b以初速度2v0=5m/s沿导轨运动，t时刻，金属棒a达到最大速度vm。已知a、b两棒的长度均为d，且始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。则在a、b棒的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A.通过金属棒a的最大电流为
B.金属棒a的最大速度
C.0~t时间内通过金属棒b的电荷量为3C
D.0~t时间内金属棒b上产生的焦耳热为
三、实验题（本题共2小题，14题10分，15题10分，共20分。把答案写在答题卡中指定的答题处）
14.某同学为了测量一精密金属丝的电阻率：
（1）先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻，其读数是________Ω；然后用螺旋测微器测其直径，读数是________mm：用游标卡尺测其长度，读数是________mm。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
电压表V（量程3V，内阻约为15kΩ）、电流表A（量程3A，内阻约为0.2Ω）、滑动变阻器Rt（0~5Ω，0.6A）、输出电压为3V的直流稳压电源E、开关S，导线若干。
为了测多组实验数据，且要求电压表能从零开始读数，请将以下实物图连线补充完整。
（3）如果金属丝直径为D，长度为L，所测电压为U，电流为I，写出计算电阻率的表达式________（用题给符号表示）。
15.某校举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为选用合适的电学元件设计合理的电路，并能较准确地测量同一电池组的电动势及其内阻。提供的实验器材如下：
A.电流表G（满偏电流10mA，内阻为10Ω）
B.电流表A（0~0.6A~3A，内阻未知）
C.电压表V（0~5V~10V，内阻未知）
D.滑动变阻器R（0~100Ω，1A）
E.定值电阻R0（阻值为990Ω）
F.开关S与导线若干
图a 图b
（1）图（a）是小李同学根据选用的仪器设计测量该电池组电动势和内阻的电路图。根据该实验电路测出的数据绘制的I1-I2图线如图（b）所示（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池组的电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果均保留2位有效数字）
（2）另一位小张同学则设计了图（c）所示的实验电路对电池组进行测量，记录了单刀双掷开关S2分别接1、2时对应的电压表示数U和电流表示数I；根据实验记录的数据绘制出U-I图线如图（d）中所示的A、B两条图线。
可以判断图线A是根据单刀双掷开关S2接________（选填“l”或“2”）中的实验数据描出的；分析A、B两条图线可知，此电池组的电动势为E=________，内阻r=________（用图中、、、表示）。
图c 图d
四、解答题（本题共3小题，16题10分、17题12分、18题14分，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）
16.（10分）光滑水平面的右端有一固定的倾斜轨道，轨道面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示，一质量为2kg的滑块A以vA=15m/s的速度向右滑行，另一质量为1kg的滑块B从5m高处由静止开始下滑，它们在水平轨道相碰后，B滑块刚好能返回到出发点。g取10m/s2。
（1）求第一次碰撞后滑块A的瞬时速度；
（2）求两滑块在第一次碰撞过程中损失的机械能。
17.（12分）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，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为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60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示，不计粒子重力，求：
（1）粒子经过N点的速度v；
（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；
（3）粒子从M点运动到P点的总时间t。
18.（14分）如图所示，电阻不计的U形导轨P放置在光滑的水平面上，导轨质量M=3kg，宽度L=1m，导体棒ab放置在导轨上并与导轨垂直，导体棒质量m=1kg、电阻R=1Ω。右侧区域内存在着竖直向上的有界磁场，磁感应强度大小B=2T，磁场宽度d=2m。初始时导体棒ab距磁场左边界距离x1=0.4m，现对导轨施加水平向右的恒力F=20N，使导轨与导体棒ab一起做加速运动。导体棒ab进入磁场刚好做匀速运动（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），当导体棒ab离开磁场的瞬间，导轨左端正好进入磁场，导轨出磁场前与导体棒ab达到共同速度并一起做匀速运动，重力加速度取，g=10m/s2.求：
（1）导体棒进入磁场时的速度大小；
（2）导体棒与导轨间的动摩擦因数：
（3）U形导轨P的左端穿越磁场所用的时间。
海口市重点中学2023-2024学年高二上学期期末考试
物理参考答案
选择题：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
AB C / D C D A B C AD AB BC BCD
三、实验题（每空2分）
14.（1）6.0；2.095；36.2 （2）如图
（3）
15.（1）7.5（或7.4、7.6）；5.0（或4.9、5.1）
（2）1；；
四、解答题
16.（10分）（1）5m/s，方向水平向右；（2）200J
（1）设滑块B下滑过程到达水平轨道的速度为vB，根据机械能守恒可得①
碰后滑块B刚好能返回到出发点，则碰后滑块B的速度大小为②
以向右为正方向，A、B碰撞过程，根据动量守恒③（2分）
联立①②③解得第一次碰撞后滑块A的瞬时速度为
方向水平向右。（1分）
（2）根据能量守恒可知，两滑块在第一次碰撞过程中损失的机械能为
,
解得
17.（12分）（1），（2）；（3）
（1）运动轨迹如图所示。设粒子过N点时速度v，有，所以
（2）粒子在磁场中以为圆心做匀速圆周运动，半径为，
根据牛顿第二定律有，故
（3）由几何关系得①
粒子在电场中运动的时间，有②
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期③
设粒子在磁场中运动的时间，有
粒子从M点运动到P点的总时间
18.（14分）（1）2m/s；（2）0.8；（3）0.4s
（1）【法1】导体棒进入磁场前，对导轨和导体棒整体由牛顿第二定律①
由匀变速直线运动规律得②（1分），联立①②解得
【法2】对导轨和导体棒整体，根据动能定理，可得
（2）导体棒在磁场中做匀速直线运动，产生的电动势为③
由闭合电路欧姆定律，可得流过导体棒的电流为 ④
对导体棒受力分析，由平衡条件可得⑤，由③④⑤解得
（3）设导体棒在磁场中运动的时间为，则有⑨，可得
导体棒在磁场中运动的过程，对导轨有：⑩，可得
导轨左端刚进入磁场时的速度为，可得v2=6m/s
【或：导体棒在磁场中运动的过程中，对导轨根据动量定理有：
，可得v2=6m/s】
设导轨出磁场前与导体棒达到的共同速度为v，并一起匀速直到导轨离开磁场。
过程中导轨产生的电动势为，回路中电流大小为
二者一起做匀速运动，对导轨和导体棒整体根据平衡条件有，可得共同速度v=5m/s
设导轨的左端穿越磁场所用的时间为，该过程中对导体棒和导轨整体，
由动量定理可得
【或：设从导轨左端进入磁场到二者达到共速所需时间为，在导轨的左端穿越磁场的过程中，分别对
导轨和导体棒由动量定理：，
两式相加可得】
【或：设从导轨左端进入磁场到二者达到共速所需时间为
在导轨的左端穿越磁场的过程中，对导轨由动量定理可得：
对导体棒由牛顿第二定律：，，可得】
又因为，
【或，】
联立解得
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