2023-2024学年北京161中高二（下）开学物理试卷（含解析）

2023-2024学年北京161中高二（下）开学物理试卷
一、选择题
1.图中实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。、两点的电场强度大小分别为、，电势分别为、。下列说法正确的是( )
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
2.某理想变压器的原线圈接在的正弦交流电源上，副线圈的输出电压为。关于该变压器，下列说法正确的是( )
A. 原、副线圈的匝数之比为： B. 输入功率与输出功率之比为：
C. 原、副线圈的电流之比为： D. 原、副线圈交流电的频率之比为：
3.图甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗闭合开关，灯逐渐变亮。而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是( )
A. 图甲中，与的电阻值相同
B. 图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流
C. 图乙中，变阻器与的电阻值相同
D. 图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流相等
4.如图所示，一对用绝缘柱支撑的导体和彼此接触。起初它们不带电，手握绝缘棒，把带正电荷的带电体移近导体。下列说法正确的是( )
A. 导体的电势等于导体的电势
B. 导体带正电，导体带负电
C. 导体的电荷量大于导体的电荷量
D. 导体内部的电场强度大于导体内部的电场强度
5.如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是( )
A. 磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变
B. 磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力
C. 磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能一直减小
D. 磁铁靠近线圈时，线圈有扩张的趋势
6.如图所示，一束电子以垂直于磁感应强度且垂直于磁场边界的速度射入宽度为的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为。根据上述信息不能求出( )
A. 电子的动能
B. 电子的比荷
C. 电子在磁场中运动的时间
D. 电子在磁场中运动的轨道半径
7.有人认为在两个带电导体之间可以存在如图所示的静电场，它的电场线相互平行，间距不等。关于此“静电场”，下列说法正确的是( )
A. 该电场一定存在，是个特殊的匀强电场
B. 该电场一定存在，可以通过两个匀强电场叠加产生
C. 根据图中、两点电场强度方向相同，大小不同，可判断该电场不存在
D. 通过试探电荷沿不同路径从图中点移动到点，电场力做功不同，可判断该电场不存在
8.某同学将、、三个电阻分别接入图所示的电路中，电表均可视为理想电表。他将测得的电阻两端的电压和通过它的电流在图像中描点，得到图中的、、三个点，这三个点位于一条倾斜的直线上，直线与纵轴的交点为，与横轴的交点为，点横坐标为。下列说法不正确的是( )
A. 电阻的阻值比、的阻值大
B. 电阻在电路中的电功率比、的功率大
C. 电源的电动势等于
D. 电阻的阻值等于电源的内阻
9.如图所示，在匀强磁场中垂直于磁场方向放置一段导线。磁场的磁感应强度为，导线长度为、横截面积为、单位体积内自由电子的个数为。导线中通以大小为的电流，设导线中的自由电子定向运动的速率都相同，则每个自由电子受到的洛伦兹力( )
A. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向上
B. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向上
C. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向下
D. 大小为，方向垂直于导线沿纸面向下
10.某同学用如图所示的实验电路测量某电源的电动势和内阻，其中为电阻箱。在图中，实线是根据实验数据描点作图得到的图线；虚线是在忽略电表内阻影响的理想情况下，该电源的路端电压随电流变化的图线，其中正确的是( )
A. B. C. D.
11.某同学用如图所示的电路，借助电流传感器研究不同元件通电时的电流变化情况，实验室提供的元件有小灯泡、定值电阻、金属线圈和电容器。时刻闭合开关，测得通过不同元件的电流随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 图甲对应的元件为小灯泡 B. 图乙对应的元件为定值电阻
C. 图丙对应的元件为金属线圈 D. 图丁对应的元件为电容器
12.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个匝、面积为的圆形导体线圈。规定线圈中电流和磁场的正方向如图甲所示。磁感应强度随时间按图乙变化，下列说法正确的是( )
A. 内线圈中的感应电流方向为负
B. 内线圈中的感应电流在轴线处的磁场方向向下
C. 内线圈中的感应电动势大小为
D. 内与内线圈中的感应电流大小之比为：
13.某静电场的电势在轴上的分布如图所示，、是轴上关于坐标原点对称的两点。一个带负电的粒子仅在电场力作用下，以点为中心、沿轴方向在、两点间做周期性往复运动。下列说法正确的是( )
A. 从运动到的过程中，电场力先做正功，后做负功
B. 从运动到的过程中，粒子的加速度先减小后增大
C. 粒子在点的电势能最小
D. 粒子在点的动能最小
14.如图所示，两平行极板水平放置，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，磁场的磁感应强度为。一束质量均为、电荷量均为的粒子，以不同速率沿着两板中轴线方向进入板间后，速率为的甲粒子恰好做匀速直线运动；速率为的乙粒子在板间的运动轨迹如图中曲线所示，为乙粒子第一次到达轨迹最低点的位置，乙粒子全程速率在和之间变化。研究一般的曲线运动时，可将曲线分割成许多很短的小段，这样质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，采用圆周运动的分析方法来处理。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 两板间电场强度的大小为
B. 乙粒子从进入板间运动至位置的过程中，在水平方向上做加速运动
C. 乙粒子偏离中轴线的最远距离为
D. 乙粒子的运动轨迹在处对应圆周的半径为
二、非选择题
15.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
如图甲所示，用螺旋测微器测得金属丝的直径 ______；如图乙所示，用分度游标卡尺测得金属丝的长度 ______。
某同学用多用表欧姆“”挡粗测金属丝的电阻，发现指针偏转角度过大，需要进行调整。下列实验步骤正确的操作顺序为______填各实验步骤前的字母。
A.将选择开关置于“”位置
B.将选择开关置于“”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D.将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点
某同学利用图丙所示电路，通过测绘小灯泡的图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。在一次实验中，闭合开关后发现电流表有示数，电压表示数为零。关于电路的故障，下列说法正确的是______。
A.可能是小灯泡发生断路
B.可能是小灯泡发生短路
C.可能是变阻器的滑片处断路
16.某同学设计一个实验测量某金属丝阻值约为几欧姆的电阻率。
应选用______选填“甲”或“乙”电路图测量该金属丝的电阻。
若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为，直径为，通过金属丝的电流为，金属丝两端的电压为，由此可计算得出金属丝的电阻率 ______。用题目所给字母表示
伏安法测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。针对所选的电路图进行实验，测量金属丝的阻值为。若已知电压表的内阻为，电流表的内阻为，则电阻丝的阻值应该为______。
明明同学课后设计了如图丙所示的部分电路图，设想通过调节变阻器的滑片在某一位置，再调节变阻器，使两电压表的示数均为，此时电流表的示数为。
请你说明需要满足哪些条件，利用便可以算出的真实电阻值。
17.如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，在水平拉力的作用下进入竖直向下的匀强磁场并完全穿出。线框边与磁场边界平行。已知边进入磁场时线框刚好做匀速直线运动，线框电阻为，线框边长和磁场宽度均为，磁场的磁感应强度大小为。空气阻力不计。求：
边进入磁场时，线框中感应电流的方向；
线框进入磁场时的速度大小；
线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热。
18.如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，转动角速度，线圈的匝数、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端经集流环与电阻连接，电阻，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈和磁感线平行。
请推导图示位置时，感应电动势的表达式用题目中字母表示。
写出从此时开始计时，通过矩形线圈的感应电动势随时间变化的数学关系式。
求电路中交流电压表的示数。
19.在某项科研实验中，需要将电离后得到的氢离子质量为、电量为和氦离子质量为、电量为的混合粒子进行分离。小李同学尝试设计了如图甲所示的方案：首先他设计了一个加速离子的装置，让从离子发生器逸出的离子经过、两平行板间的电场加速获得一定的速度，通过极板上的小孔后进入板右侧的匀强磁场中，经磁场偏转到达磁场边界的不同位置，被离子接收器接收从而实现分离。、间的电压为，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里，装置放置在真空环境中，不计离子之间的相互作用力及所受的重力，且离子进入加速装置时的速度可忽略不计。求：
氢离子进入磁场时的速度大小；
氢、氦离子在磁场中运动的半径之比，并根据计算结果说明该方案是否能将两种离子分离；
小王同学设计了如图乙所示的另一方案：在板右侧空间中将磁场更换为匀强电场，场强大小为，离子垂直进入电场。请你论证该方案能否将两种离子分离。
20.研究表明静电场中有如下一些重要的结论：
均匀带电球壳或球体在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同；
均匀带电球壳在空腔内部的电场强度处处为零；
电场线与等势面总是垂直的，沿电场线方向电势越来越低。
利用上述结论，结合物理思想方法可以探究某些未知电场的问题。
如图所示，一个静止的均匀带正电球体，其单位体积的电荷量为，半径为，静电力常量为。
在图中求距球心处电场强度的大小分、解答；
在图球体中挖掉一个球心为的小球体，如图所示。已知，求空腔体内连线上某点的电场强度大小。
一球壳均匀带有正电荷，为球心，、为直径上的两点，。现垂直于将球壳均分为左右两部分，为截面上的一点，移去右半球壳，左半球壳所带电荷仍均匀分布，如图所示。
分析判断、两点电势关系；
分析判断、两点的电场强度及电势的关系。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：电场线越密集，场强越大，则两点处的场强大小关系为；根据电场线从高电势指向低电势，由图可知，故C正确，ABD错误。
故选：。
电场线的疏密程度表示场强大小；沿电场线方向电势逐渐降低。
本题考查电场线的特点，解题关键是知道电场线的疏密程度表示场强大小，沿电场线方向电势逐渐降低。
2.【答案】
【解析】解：根据理想变压器的原、副线圈电压与线圈匝数的关系可得，原、副线圈的匝数之比为
故A错误；
B.输入功率与输出功率之比为：，故B错误；
C.原、副线圈的电流之比为
故C正确；
D.理想变压器不改变原、副线圈交流电的频率，故原、副线圈交流电的频率之比为：，故D错误。
故选：。
根据理想变压器的原、副线圈电压与线圈匝数的关系匝数的比值关系，从而得出匝数之比和电流之比；理想变压器的输入功率等于输出功率；变压器无法改变电流的频率。
本题主要考查了变压器的构造和原理，理解原副线圈两端的电学物理量与匝数的关系即可完成分析。
3.【答案】
【解析】【分析】
闭合开关的瞬间，通过的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过两灯电流的关系。待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过两灯的电流关系，判断两灯是否同时熄灭。
当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，这是一种特殊的电磁感应现象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响。
【解答】
A.图中，断开的瞬间，灯闪亮，是因为电路稳定时，的电流小于的电流，则可知的电阻小于的电阻，故A错误；
B.图中，闭合，电路稳定后，断开开关瞬间，灯突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B错误；
C.图中，因为闭合开关后，最终与的亮度相同，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器与的电阻值相同，故C正确；
D.图中，闭合瞬间，对电流有阻碍作用，所以中电流与变阻器中电流不相等，故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】解：、导体组成一个新的导体，达到静电平衡状态的导体是等势体，所以导体的电势等于导体的电势，故A正确；
、导体组成一个新的导体，带正电荷的物体移近导体，发生静电感应现象，负电荷在电场力作用下端移动至导体左端，左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，根据电荷守恒可知、两端的电荷量相等，故BC错误；
D、达到静电平衡状态的导体是等势体，导体内部电场强度为零，所以导体内部的电场强度等于导体内部的电场强度，故D错误。
故选：。
发生静电感应现象时，导体靠近带电体一端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷；达到静电平衡状态的导体是等势体，导体内部电场强度为零。
此题考查了静电感应现象，要明白其中电荷移动的原因，会确定导体的近端和远端。
5.【答案】
【解析】解：磁铁上下振动过程中，穿过线圈的磁通量先向下增大，后向下减小，由楞次定律可知，线圈中电流的方向会变化，故A错误；
B.磁铁振动过程中，由“来拒去留”的规律，当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量先向下增大，线圈感应出相反的磁通量，可知磁铁对线圈产生了向下的斥力，同理当磁铁向上运动时，磁铁对线圈产生了向上的吸引力，故线圈对桌面的压力先大于重力再小于重力，故B错误；
C.磁铁振动过程中，由于线圈中产生了感应电流，即有电能产生，由能量守恒定律，可知弹簧和磁铁组成系统的机械能会一直减小，故C正确；
D.磁铁靠近线圈时，由“增缩减扩”的规律，可知线圈有收缩的趋势，故D错误。
故选：。
利用楞次定律判断线圈所受安培力的方向，从而判断线圈对水平面的压力变化情况，根据能量守恒定律，推出整个系统能量的变化，再根据“增缩减扩”的规律，判断线圈的变化
本题考查了楞次定律，理解定律中阻碍磁通量变化的含义，熟练掌握增反减同、来拒去留是解决此类问题的关键。
6.【答案】
【解析】解：电子做匀速圆周运动，电子动能为
由于电子质量未知，无法求出电子动能，故A符合题意；
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系知
解得
又由于
可得
故可以求出比荷与半径，故BD不符合题意；
C.粒子在磁场中运动的时间
电子在磁场中运动的时间可以求出，故C不符合题意。
本题选不能求出的，故选：。
作出粒子运动的轨迹图的圆心，结合几何关系求出电子在磁场中的半径，根据洛伦兹力提供向心力求出电子的比荷。根据弧长与线速度之比求出穿越磁场的时间。
解决本题的关键作出电子的运动轨迹图的圆心，结合几何关系求半径，运用半径公式和线速度公式进行求解。
7.【答案】
【解析】解：电场线相互平行，说明电场中各点的场强方向相同，而电场线间距不等说明电场中各点场强大小不是处处相等，不是匀强电场，故A错误；
B.将两个匀强电场叠加，获得的电场仍为匀强电场，故B错误；
：如果存在这样的电场，根据等势面的特点，它的等势面、应该如下图所示
、两点的电势差应该等于、两点的电势差，即
从图中可以看出，、两点的距离等于、两点的距离，处的场强大于处的场强。根据
可得
所以这样的电场不可能存在，但等势面上各点的场强不一定大小相等，故C错误；
D.如下图所示
粒子沿两个不同的路径，从和从，电场力做功不相同，即电场力做功与路径有关，违背了静电场的基本性质，所以这样的电场不可能存在，故D正确。
故选：。
根据匀强电场的特点判断；根据等势面的特点和电势差与场强的关系判断；根据电场力做功特点判断。
知道电场力做功与其路径无关，只与初末位置的电势差有关是解题的关键，另外掌握匀强电场的特点是解题的基础。
8.【答案】
【解析】解：根据可知，电阻的电压最大，对应的电流最小，因此三个电阻的阻值关系为，故A正确；
B.根据可知，功率的大小为图像纵横坐标之积，由于、两点具体位置坐标未知，故功率的大小无法比较，故B错误；
C.根据闭合电路欧姆定律可知，图线与纵轴交点即为电源电动势，因此电源的电动势等于，故C正确；
D.电阻的阻值为，电源内阻为，因此电阻的阻值等于电源的内阻，故D正确。
本题选不正确的，故选：。
根据分析电阻大小；由分析电阻消耗功率的大小；根据，图像的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源内阻。
本题关键是掌握电源的图像的特点，斜率绝对值表示电源内阻，图像的纵轴截距表示电动势。
9.【答案】
【解析】解：由题可知，导线中的自由电子定向运动的速率为
则洛伦兹力为
根据左手定则可知方向垂直于导线沿纸面向上，故A正确，BCD错误；
故选：。
根据电流的微观表达式结合洛伦兹力的公式分析解得洛伦兹力大小，根据左手定则分析方向。
本题考查洛伦兹力的计算，解题关键掌握洛伦兹力的公式，注意电流的微观表达式的运用。
10.【答案】
【解析】解：当不考虑电压表内阻影响时，则通过电源的电流为
当考虑电压表内阻影响时，则通过电源的电流为
而当电路短路时
图像为
故A正确，BCD错误；
故选：。
图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示内阻，从而分析判断。
本题考查测定电动势和内阻的实验中要注意数据的处理时主要应用了图象法，要将公式与图象联系在一起理解。
11.【答案】
【解析】解：闭合开关后，通过定值电阻的电流不变，应该对应图甲。由于小灯泡的电阻率会随温度的升高而升高，所以通过小灯泡的电流会逐渐减少，但不会为，应该对应图乙。电阻线圈由于自感，所以闭合开关瞬间电流为，然后慢慢增大，对应图丙。电容器在闭合开关瞬间处于充电状态，然后慢慢减少，充电结束，电流为，对应图丁。故AB错误，CD正确。
故选：。
根据不同元件对电流的阻碍作用分析判断。
本题考查电阻、电容、电感对交变电流的作用，解题关键掌握各元件的特点。
12.【答案】
【解析】解：、内，磁感应强度方向向上增大，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可知线圈中的感应电流方向为正，故A错误；
B、内，磁感应强度方向向上减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知线圈中的感应电流在轴线处的磁场方向与原磁场方向相同，即向上，故B错误；
C、内线圈中的感应电动势大小为，故C正确；
D、内线圈中的感应电动势大小为
根据欧姆定律得，可得内与内线圈中的感应电流大小之比为：：：：，故D正确。
故选：。
根据楞次定律分析感应电流方向，以及线圈中的感应电流在轴线处的磁场方向。根据法拉第电磁感应定律求解线圈中的感应电动势大小。由欧姆定律求感应电流大小。
本题要正确理解图像的意义，注意楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用，要知道图像斜率的物理意义。
13.【答案】
【解析】解：根据电场中的规律可知沿电场线方向电势降低，点处电势最高，则段电场的方向沿轴负方向，段电场的方向沿轴正方向，带负电的粒子在段受到向右的电场力的作用，在段受到向左的电场力的作用，所以粒子在从运动到的过程中，电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，在点电势能最小，动能最大，故AC正确，D错误；
B.根据图像规律可知图线的斜率的绝对值表示电场强度的大小，根据可知，粒子、不变的情况下，从运动到的过程中，电场强度的大小先增大后减小，则粒子加速度先增大后减小，故B错误。
故选：。
根据沿电场线方向电势逐渐降低判断点的电势最高，进而确定电场线的方向，进而判断电场力做功情况，进而判断；根据图像的斜率判断电场强的大小，进而根据牛顿第二定律判断。
知道的斜率表示电场强度，以及沿电场线方向电势逐渐降低是解题的基础。
14.【答案】
【解析】解：速率为的甲粒子恰好做匀速直线运动，则满足
可得两板间电场强度的大小为
，故A正确；
B.速率为的乙粒子在板间的运动轨迹如图中曲线所示，根据左手定则判断知，粒子受到的洛伦兹力总是垂直指向每一小段圆弧的中心，可知乙粒子在水平方向上的合力一直水平向右，所以粒子从进入板间运动至位置的过程中，在水平方向上做加速运动，故B正确；
C.由于洛伦兹力一直不做功，乙粒子所受电场力方向一直竖直向下，当粒子速度最大时，电场力做的功最多，偏离中轴线的距离最远，根据动能定理有
求得故 C错误；
D.由题意，可知乙粒子的运动轨迹在处时为粒子偏离中轴线的距离最远，粒子速度达最大为，根据
，可得：
对应圆周的半径为，故D正确。
故选：。
A.根据平衡条件列式解答；
B.分析粒子受到的合力的水平分量的情况进行判断；
C.根据动能定理求解；
D.根据牛顿第二定律列式求解。
本题考查带电粒子在磁场中的运动，要求学生能正确分析带电粒子的运动过程和运动性质，熟练应用对应的规律解题。
15.【答案】
【解析】解：螺旋测微器的精度为，由图甲可知金属丝的直径为
分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知金属丝的长度为
某同学用多用表欧姆“”挡粗测金属丝的电阻，发现指针偏转角度过大，可知金属丝的电阻阻值较小，应将选择开关置于“”位置，接着将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点，然后将两表笔分别接触待测电阻两端，读
出其阻值后随即断开，最后将选择开关置于“”位置。故实验步骤正确的操作顺序为。
在一次实验中，闭合开关后发现电流表有示数，电压表示数为零。
A.如果是小灯泡发生断路，则电流表示数为，故A错误；
B.可能是小灯泡发生短路，则电流表有示数，电压表示数为零，故B正确；
C.如果是变阻器的滑片处断路，则电流表、电压表示数都为零，故C错误。
故选：。
故答案为：；；；
根据螺旋测微器、游标卡尺的精度及读数方法读得数据；
根据欧姆表的使用步骤解答；
根据电路故障分析原因。
本题考查仪器的读数方法、多用电表的使用步骤，电路故障分析的内容，解题关键掌握仪器的精度及是否需要估读，注意欧姆调零的方法。
16.【答案】甲
【解析】解：由于待测电阻远小于电压表电阻，因此电流表要采用外接法，故甲正确，乙错误。
故选：甲。
根据欧姆定律，待测电阻
根据电阻定律
联立解得电阻率
根据欧姆定律，电阻的测量值
电阻的真实值
代入数据联立解得
要使电压表示数相同且分流相同，两个电压表的内阻需要相同或者都可看为理想电压表；
根据欧姆定律可知，要使通过电阻的电流等于电流表的电流，电阻的接入阻值与的阻值之和等于的阻值。
因此需要满足的条件是两个电压表的内阻需要相同或者都可看为理想表；电阻的总阻值与的阻值之和等于的阻值，就可以利用算出的真实电阻值。
故答案为：甲；；；见解析。
由于待测电阻远小于电压表电阻，因此电流表要采用外接法；
根据欧姆定律和电阻定律求解作答；
实验误差来源于电压表的分流，根据并联电路的特点和欧姆定律分析作答；
串联电阻具有分流作用，并联电阻具有分压作用；根据串联、并联电路的特点结合欧姆定律分析作答。
本实验考查了测量某金属丝阻值约为几欧姆的电阻率实验，要理解实验原理，能够根据器材正确选择实验电路，能够正确进行实验误差分析和数据处理，难点在于根据欧姆定律和串联、并联电路的特点消除系统误差的影响。
17.【答案】解：边进入磁场时，根据右手定则可知电流由到；
边进入磁场时线框刚好做匀速直线运动，根据平衡条件有
根据闭合电路的欧姆定律
联立解得
；
线框进磁场时刚好匀速，线框和磁场宽度相同，则出磁场时所受安培力和拉力等大反向，即做匀速直线运动离开磁场，由能量守恒定律可知，拉力所做的功全部转化为电路的焦耳热，根据能量守恒定律有
。
答：边进入磁场时，线框中感应电流的方向由到；
线框进入磁场时的速度大小为；
线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为。
【解析】根据右手定则判断电流方向；
根据平衡条件和闭合电路的欧姆定律联立求解线框进入磁场时的速度大小；
根据能量守恒定律求解线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热。
本题考查电磁感应中的能量问题，要求学生能正确分析带电粒子的运动过程和运动性质，熟练应用对应的规律解题。
18.【答案】解：设、两边边长分别为和，则、两边切割磁感线产生的感应电动势的大小均为：
所以电动势的最大值；
从图示位置计时，感应电动势的瞬时表达式为
代入数据解得：。
根据正弦交流电的关系可知，，代入数据解得：
根据闭合电路欧姆定律：
代入数据解得：
答：感应电动势的表达式为；
从此时开始计时，通过矩形线圈的感应电动势随时间变化的数学关系式为；
电路中交流电压表的示数为。
【解析】根据电动势的最大值，结合电磁感应定律分析求解；
根据感应电动势的瞬时表达式结合线框所处的峰值面分析求解；
根据最大值和有效值的关系，结合闭合电路欧姆定律分析求解；
本题考查了交流电的知识，熟练掌握表达式中各物理量的求解方法及物理含义，理解交流电的四值：瞬时值、最大值、有效值和平均值是解决此类问题的关键。
19.【答案】解：粒子在电场中加速，由动能定理有：
解得：
电量为、质量为的正离子在磁场中做匀速圆周运动时，
根据洛伦兹力提供向心力可得：
联立式得：
氢、氦离子在磁场中运动的半径之比为：：
由上可见，粒子在磁场中运动的半径与粒子的比荷有关，它们到达离子接收器的位置不同，可以分开。
电荷量为、质量为的正离子垂直进入匀强电场中后，
水平方向上做匀速直线运动，当运动的位移为时，其运动时间为：
离子在电场方向做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得：
沿电场方向的偏转位移为：
联立式可得：
由此可见，该两种离子在电场运动过程中，侧向位移与离子的比荷无关，即离子在电场中运动的轨迹相同，所以该方案不能将两种正离子分离。
【解析】解析请参考答案文字描述
20.【答案】解：球外距球心处电场强度大小

球内距离球心为处的电场强度
将此带电体看作带的完整大球体和带的小球体的组合，在空腔体内连线上任取一点，设其距离点为
在该点的电场强度大小为 ，方向向右
在该点的电场强度大小为 ，方向向右
所以该点的电场强度为
解得 方向向右
由于球壳内部的场强为零，补全以后可知左右侧球壳在点的合场强为零，因左右球壳的电场具有对称性，要想合场强为零只能是两部分球壳在点的场强都是水平方向，则可以知道左侧球壳在点的合场强水平向右，同理上其他点的场强都是水平向右，因此是等势线，两点电势相等。
将题中半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在点产生的电场强度大小分别为和；由题干可知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则有
根据对称性，左右半球在点产生的电场强度大小分别为和，且
在图示电场中，的电场强度大小为，方向向右，的电场强度大小为，方向向右，所以点的电场强度与点的电场强度相同
根据电场的叠加原理可知，在连线上电场线方向均向右，则从到电势降低，故A点电势高于点电势。
答：距球心处电场强度的大小分别为、；
空腔体内连线上某点的电场强度大小为 ，方向向右；
、两点电势相等；
点的电场强度与点的电场强度相同；点电势高于点电势。
【解析】根据点电荷电场强度的公式结合矢量的叠加计算；
分析连线场强的关系，结合等势线与电场线垂直可知电势大小，根据“隔补”思想分析、的电场关系，从而分析电势大小。
本题考查电场强度与电势的关系，解题关键掌握电场的矢量性，注意“隔补”思想的运用。
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