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1、高二下学期期末物理试题分类选编：解答题1（2021北京清华附中高二期末）高压输电某电站输送电压为，输送功率为，这时安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜里读数相差4800kWh（即4800度电）。试求：（1）输电线的电阻；（2）若要使输电损失的功率降到输送功率的2%，电站应使用多高的电压向外输电？2（2021北京四中高二期末）如图所示，x轴上方有一匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为B，x轴下方有一匀强电场，电场强度的大小为E，方向与y轴的夹角为，斜向左上方。现有一质量为m、电量为q的正离子，以速度由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场，该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点（C
2、点未标出）进入电场区域，该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为，不计离子的重力，设磁场区域和电场区域足够大。求：（1）C点的坐标；（2）离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间；3（2021北京四中高二期末）如图所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L的单匝正方形线框，在外力的作用下以恒定的速率v进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域。在被拉入的过程中线框平面与磁场方向垂直，线框的边平行于磁场的边界，外力方向在线框平面内且与边垂直。已知线框的四个边的电阻值相等，均为R。求：（1）在边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小：（2）在边刚进入磁场区域时，两端的电势差；（3）在线框被拉入磁场的整个过程中，
3、线框产生的焦耳热。4（2021北京临川学校高二期末）如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场现有一质量为m、电量为q的粒子（重力不计）从坐标原点O以速度大小为v0射入磁场，其入射方向与x轴的正方向成30角。当粒子第一次进入电场后，运动到电场中P点处时，方向与x轴正方向相同，P点坐标为（21）L，L。（sin370.6，cos370.8）求：（1）粒子运动到P点时速度v的大小；（2）匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B；5（2021北京四中高二期末）如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v从M点沿垂直磁场边界的
4、方向垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，从N点飞出磁场。不计带电粒子所受重力。（1）请判断该带电粒子的正负；（2）求M、N的直线距离；（3）要使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。6（2021北京北大附中高二期末）质谱仪是一种分离和检测同位素的重要工具，其结构原理如图所示。区域为粒子加速器，加速电压为：区域为速度选择器，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，电场方向水平向左，板间距离为d；区域为偏转分离器，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，一质量为m，电荷量为的粒子，初速度为零，经粒子加速器加速后，恰能沿直线通过速度选择器
5、，由O点沿垂直于边界的方向进入分离器后打在上的P点，空气阻力，粒子重力及粒子间相互作用力均忽略不计。（1）求粒子进入速度选择器时的速度大小v；（2）求速度选择器两极板间的电压；（3）19世纪末，阿斯顿设计的质谱仪只由区域粒子加速器和区域偏转分离器构成，在实验中发现了氖22和氖20两种同位素粒子（两种粒子电荷量相同，质量不同），他们分别打在上相距为的两点。为便于观测。的数值大一些为宜，不计粒子从区域的上极板飘入时的初速度，请通过计算分析为了便于观测应采取哪些措施。7（2021北京北大附中高二期末）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，回旋加速器的原理如图，D1和D2是两
6、个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、周期为T的交流电源上，位于D1圆心处的粒子源A能不断产生带电粒子（初速度可以忽略，重力不不计）。它们在两盒之间被电场加速，粒子束以最大速度输出时的等效电流为I，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，忽略粒子在电场中运动的时间及相互作用，且最大速度远小于光速，求：（1）粒子的荷质比；（2）粒子获得的最大速度：（3）回旋加速器输出时的平均功率P。8（2021北京人大附中高二期末）如图所示，一个宽度为L磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里。有一个带电粒子以向右的速度v垂直于该磁场边界进入磁场，穿出磁场时速度方向和进入时的方
7、向夹角为30。不计粒子的重力。求：（1）带电粒子的比荷；（2）带电粒子穿过磁场所用的时间t。9（2021北京101中学高二期末）如图所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁场方向（磁感应强度为B）并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为。求（1）电子的质量m；（2）穿越磁场的时间t。10（2021北京市第四十三中学高二期末）某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，为粒子加速器，加速电压未知；为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度大小为，方向未知；两板间电场强度大小为，方向如图所示：为偏转分离器，磁感应强度为方向垂直纸面向里。今有一带电的粒子（不计重力
8、），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，且从点进入分离器后做匀速圆周运动打在点，已知之间的距离为。求：（1）在速度选择器中的磁场方向和粒子的电性；（2）粒子进入点的速度大小；（3）粒子的比荷。11（2021北京市第四十三中学高二期末）两块金属板、水平正对放置，一束带正电的粒子以一定的初速度从两板的左端中央，沿极板方向射入，并从右端射出。已知板长为，板间距也为L，粒子质量、电荷量，不计粒子所受重力，忽略边缘效应。（1）若在间只加上如图甲所示的电场，两板间电势差大小为，粒子能从右端离开电场，求粒子离开电场时的偏离量和粒子动能的增加量；（2）若在间只加上如图乙所示的磁场，已知粒子从右端射出磁场时，速
9、度与水平方向的夹角为，求磁感强度和粒子穿过磁场的时间。12（2021北京市第四十三中学高二期末）如图所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为，金属框两平行导轨间距为。轨道左端接一阻值为的电阻，金属棒在两导轨之间的电阻为，导轨及其他电阻不计。若金属棒在外力的作用下，沿框架以速度沿轨道水平向右做匀速直线运动。求：（1）中的电流方向；、端电势哪端高；（2）请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒切割磁感线产生的感应电动势表达式；（3）求之间的电压。13（2021北京人大附中高二期末）质谱仪是一种检测和分离同位素的仪器。如图所示，某种电荷量为的粒子，从容器下方的狭缝进入电压为
10、的加速电场，其初速度可忽略不计。这些粒子经过狭缝沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为的匀强磁场中。随后粒子束在照相底片上的点处形成一条曝光的谱线。不计粒子的重力及粒子间的相互作用。（1）求粒子进入磁场时的动能；（2）设点与狭缝之间的距离为，在图中画出随加速电压变化的图像；（3）如果从底片上获知、（对应的谱线位置图中未画出）是两种同位素的原子核，、在磁场中运动轨迹的直径之比是，求、的质量之比。14（2021北京北大附中高二期末）如图所示，水平固定放置的导轨，间距为。电阻不计；左端连接一电动势为、内阻为的电源。垂直导轨放置的金属杆质量为，长也为，电阻为。整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁
11、场方向与导轨平面为角斜向上（图中的磁感线垂直于金属杆）。结果静止于水平导轨上。已知重力加速度为g。（1）求金属杆中的电流的大小；（2）选择合适的角度画出金属杆的受力图；（3）求金属杆受到的摩擦力的大小和支持力的大小。15（2021北京中国农业大学附属中学高二期末）如图所示，金属杆ab质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果金属杆ab静止且紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成角，重力加速度取值为g。求：（1）在下图中画出导轨上金属杆a端，请画出金属棒ab受力分析图。（2）金属杆ab受到的摩擦力f的大小；（3）水平导轨对金属杆的支持力FN的大小。16（2021北京
12、中国农业大学附属中学高二期末）如图所示，一个质量为m，带电量为+q的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入。已知两板间距为d，磁感应强度为B0，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域。不计粒子重力。求：（1）两极板间的电压U的大小；（2）若使粒子离开场区时的动能增大，可采取的措施是什么？【至少写出两种措施】（3）今将磁感应强度增大到某值，粒子将落到极板上。求粒子落到极板上的动能多大？17（2021北京101中学高二期末）如图所示，水平面内的两根光滑金属杆ab、cd构成平行导轨，导轨的宽度L=0.5m，处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.1T。导轨左端接一个R=0.4
13、2的电阻，导轨本身的电阻忽略不计。电阻r=0.1的导体棒ef在水平拉力F作用下沿导轨向右做匀速运动，速度为v=2m/s，在运动过程中，导体棒始终与导轨垂直，且接触良好。求：（1）通过电阻R的电流大小和方向；（2）拉力F的功率。18（2021北京101中学高二期末）直流电动机的工作原理可以简化为如图所示的情景，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。轨道端点MP间接有直流电源，电源内阻不计；电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v0（v0平行于MN）向右做匀速运动，通过滑轮匀速提升重物，电路中的
14、电流为I。求：（1）在Dt时间内，“电动机”输出的机械能；（2）从宏观角度看导体棒由于运动切割磁感线，产生动生电动势，该电动势总是削弱电源的电动势，我们把这个电动势称为反电动势。试证明：电流克服反电动势做的功等于该“电动机”提升重物所增加的机械能；求出该“电动机”提升重物的机械效率。19（2021北京东城高二期末）将边长为L的正方形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，在外力作用下绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，如图所示，从上向下看，线框逆时针转动。已知线圈匝数为N，总电阻为r，外电路电阻为R。（1）在图中标出图示时刻线圈内感应电流的方向。（2）转动过程中感应电动势的最大值是多少？（3）用
15、外力使线圈转一周的过程中（不计线框质量），外力至少做多少功？20（2020北京市育英学校高二期末）如图甲所示，固定在水平桌面上的间距为L 的光滑平行金属导轨，其右端 MN 间接有阻值为 R 的定值电阻，导轨上存在着以 efhg 为边界，宽度为 d 的匀强磁场，磁场磁感应强度 B 随时间 t变化的规律如图乙所示，方向竖直向下。一长度为 L 的金属棒垂直于导轨放置，金属棒的电阻也为 R，在t = 0时刻从图示位置在恒力作用下由静止开始沿导轨向右运动，t =t0时刻恰好进入磁场，此时磁感应强度为 B0，并保持不变。金属棒从图示位置到恰好穿出磁场的运动过程中，电阻 R 上的电流大小不变。导轨电阻不计。
16、求： （1）0t0时间内流过电阻 R 的电流 I 的大小和方向； （2）金属棒从图示位置到恰好穿出磁场的运动过程中所受安培力的大小； （3）金属棒从图示位置到恰好穿出磁场的运动过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 Q。 21（2021北京师大附中高二期末）如图所示，质量为的通电导体杆置于倾角为的平行固定放置的光滑导轨上，导轨间距为，轨道的顶端连接电阻和电动势为、内阻不计的电源，导体杆的电阻为，装置处于竖直方向的匀强磁场中，导轨、导线的电阻忽略不计。为使导体杆静止在导轨上，请完成下面的判定和计算：（1）匀强磁场的方向（2）匀强磁场的磁感应强度的大小22（2021北京清华附中高二期末）如图所示为质谱仪
17、的示意图。速度选择器部分的匀强电场场强为，匀强磁场的磁感应强度为。偏转分离器中的磁感应强度为，质子质量为，电量为。求：（1）能通过速度选择器的粒子速度多大。（2）质子和氘核（电量为，质量为）进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离为多少。试卷第11页，共11页学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司参考答案：1（1）；（2）2（1）；（2）3（1）；（2）；（3）4（1）v0；（2）；5（1）负；（2）；（3）6（1）；（2）；（3）增加加速电压U或者减小磁场的磁感应强度B27（1）；（2）；（3）8（1）；（2）9(1) ；(2) 10（1）磁场方向重直于纸面向里，粒子带正电；（2）；（3）11（1），；（2），12（1），端电势高；（2）；（3）13（1）；（2） ；（3）。14（1）；（2）；15；（3）16（1）；（2）减小磁感应强度，或者增加两板间电压；（3）17(1)，方向向下；(2)18（1）；（2）19（1）；（2）20（1），方向是 NM；（2）；（3）21（1）竖直向上；（2）22(1) ；(2)答案第13页，共2页