物理卷·2018届吉林省吉林市油田实验中学高二上学期期末物理试卷（解析版）

物理卷·2018届吉林省吉林市油田实验中学高二上学期期末物理试卷（解析版）

‎2016-2017学年吉林省吉林市油田实验中学高二（上）期末物理试卷 ‎　‎ 一、单项选择题（本题包括8小题，每小题4分，共32分，每小题只有一个选项符合题目要求．）‎ ‎1．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　）‎ A．奥斯特 B．爱因斯坦 C．伽利略 D．牛顿 ‎2．下列说法不正确的是（　　）‎ A．电场强的地方电势不一定高 B．电场中某点电场强度的方向与负点电荷在该点所受电场力的方向相同 C．磁场中某点磁感应强度的方向与小磁针北极所受磁场力的方向相同 D．磁感线和电场线一样，是人为设想出来的，实际上并不存在 ‎3．电场中有一点P，下列说法正确的是（　　）‎ A．若放在P点的电荷的电量减半，则P点场强减半 B．若P点没有检验电荷，则P点的场强为零 C．P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的电场力越大 D．P点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向 ‎4．电路中路端电压U随干路电流I变化的关系如图所示，则电源的电动势E和内电阻r分别是（　　）‎ A．E=1.0V，r=5.0Ω B．E=1.0V，r=2.5Ω C．E=2.0V，r=5.0Ω D．E=2.0V，r=2.5Ω ‎5．图中标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎6．有一电场的电场线如图所示，场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和φA、φB（　　）‎ A．EA＞EB，φA＞φB B．EA＞EB，φA＜φB C．EA＜EB，φA＞φB D．EA＜EB，φA＜φB ‎7．如图，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是（　　）‎ A．鸟的脚爪与金属架绝缘 B．鸟与笼电势不同，有电势差 C．起电机使笼带电，笼的电势不会很高 D．鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面 ‎8．如图所示，长为2L的直导线折成边长相等，夹角为60°的“V”形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该“V”形通电导线受到的安培力大小为（　　）‎ A．BIL B．2BIL C．0.5BIL D．0‎ ‎　‎ 二、多项选择题（每小题4分，共16分，全部选对的得4分，漏选的得2分，有选错的得0分．）‎ ‎9．一根长0.20m、通有2.0A电流的通电直导线，放在磁感应强度为0.50T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（　　）‎ A．0 N B．0.20 N C．0.40 N D．0.60 N ‎10．一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图所示，电场方向竖直向下．若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为（　　）‎ A．动能增大 B．电势能增加 C．动能和电势能总和减少 D．重力势能和电势能之和增加 ‎11．电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则（　　）‎ A．磁场对电子的洛伦兹力大小、方向恒定不变 B．磁场对电子的洛伦兹力始终不做功 C．电子的速度大小、加速度大小始终不变 D．电子的动能始终不变 ‎12．矩形线圈ABCD位于通电直导线附近，如图所示，线圈和导线在同一平面内，且线圈的两个边与导线平行，下列说法正确的是（　　）‎ A．当线圈远离导线移动时，线圈中有感应电流 B．当导线中的电流I逐渐增大或减小时，线圈中无感应电流 C．当线圈以导线为轴转动时，线圈中有感应电流 D．当线圈以CD为轴转动时，线圈中有感应电流 ‎　‎ 三、填空题（每空2分，共16分．）‎ ‎13．在“测定干电池的电动势和内阻”的实验中，实验器材有被测干电池、电流表（0～0.6A，0.1Ω）、电压表（0～3V，3kΩ）、开关、滑动变阻器（0～20Ω）、导线等．‎ ‎（1）在图1方框中画出实验电路图．‎ ‎（2）实验过程中测得干电池的路端电压与相应的输出电流的多组数据，描得图象如图2所示，则干电池的电动势为　　V，内阻为　　Ω．‎ ‎14．如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：‎ ‎（1）所测电阻的阻值为　　Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是　　（选填“×10”、“×100”或“×1k”）．‎ ‎（2）用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为　　mA；当选用量程为250mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为　　mA．‎ ‎（3）当选用量程为10V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为　　V．‎ ‎　‎ 四、计算题（共46分）‎ ‎15．如图所示，电源电动势E=8V，内电阻为r=0.5Ω，“3V，3W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机正常工作，电动机的线圈电阻R=1.5Ω．求：‎ ‎（1）电源的输出功率 ‎（2）电动机的输出功率．‎ ‎16．电子以1.6×106m/s的速度沿着与磁场垂直的方向射入B=9.1×10﹣4T的匀强磁场中．求电子做匀速圆周运动的轨迹半径和周期．（已知：电子的质量为me=9.1×10﹣31kg，元电荷电量为e=1.6×10﹣19C）‎ ‎17．重为G=0.1N的金属棒ab，放在光滑的平行金属导轨上，如图所示，轨道间距为L=0.5m，所在平面与水平面的夹角为30°，匀强磁场垂直于轨道平面向上，电源电动势E=3V，金属棒电阻R=6Ω，其余电阻不计，若金属棒恰好静止，求：‎ ‎（1）金属棒所受安培力的方向；‎ ‎（2）磁感应强度的大小．‎ ‎18．如图为质谱仪的原理图．电荷量为q、质量为m的带正电粒子从静止开始经过电压为U的加速电场加速后，进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E，方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直于MN进入偏转磁场．该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点．测得G、H间的距离为L，粒子的重力可忽略不计．求：‎ ‎（1）粒子从加速电场射出时速度v的大小；‎ ‎（2）速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小；‎ ‎（3）偏转磁场的磁感应强度B2的大小．‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年吉林省吉林市油田实验中学高二（上）期末物理试卷 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、单项选择题（本题包括8小题，每小题4分，共32分，每小题只有一个选项符合题目要求．）‎ ‎1．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　）‎ A．奥斯特 B．爱因斯坦 C．伽利略 D．牛顿 ‎【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．‎ ‎【分析】本实验是1820年丹麦的物理学家奥斯特做的电流磁效应的实验．‎ ‎【解答】解：当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特．故A正确，BCD错误．‎ 故选：A．‎ ‎　‎ ‎2．下列说法不正确的是（　　）‎ A．电场强的地方电势不一定高 B．电场中某点电场强度的方向与负点电荷在该点所受电场力的方向相同 C．磁场中某点磁感应强度的方向与小磁针北极所受磁场力的方向相同 D．磁感线和电场线一样，是人为设想出来的，实际上并不存在 ‎【考点】磁感线及用磁感线描述磁场；电场强度．‎ ‎【分析】在静电场中场强方向就是电势降低最快的方向；两点之间的电势差与场强及两点间沿电场线方向的距离有关；电场强度与电势无关；根据电场力做功公式W=qU分析电场力做功情况．‎ 磁场中磁感应强度的方向与小磁针N极受力方向相同；‎ 电场线和磁感线均是人为引入的虚拟线．‎ ‎【解答】解：A、电势与电场强度没有直接关系，所以电场强度大的地方电势不一定高，电场强度小的地方电势不一定低，故A正确．‎ B、电场中某点电场强度的方向与正点电荷在该点所受电场力的方向相同，与负电荷在该点受力方向相反，故B不正确；‎ C、磁场中某点磁感应强度的方向与小磁针北极所受磁场力的方向相同，故C正确；‎ D、磁感线和电场线一样，是人为设想出来的，实际上并不存在，故D正确．‎ 本题选不正确的，故选：B ‎　‎ ‎3．电场中有一点P，下列说法正确的是（　　）‎ A．若放在P点的电荷的电量减半，则P点场强减半 B．若P点没有检验电荷，则P点的场强为零 C．P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的电场力越大 D．P点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向 ‎【考点】电场强度．‎ ‎【分析】电场强度是描述电场强弱的物理量，它是由电荷所受电场力与其电量的比值来定义．比值与电场力及电量均无关．而电场线越密的地方，电场强度越强．沿着电场线方向，电势是降低的．‎ ‎【解答】解：A、通过电荷所受电场力与其电量的比值来定义电场强度，该点的电场强度已是定值，若放在P点的电荷的电量减半，其比值是不变的，只有电场力减半，故A错误；‎ B、若P点没有检验电荷，则没有电场力，而P点的电场强度仍不变．故B错误；‎ C、P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的电场力越大，故C正确；‎ D、P点的场强方向为检验正电荷在该点的受力方向，故D错误；‎ 故选：C ‎　‎ ‎4．电路中路端电压U随干路电流I变化的关系如图所示，则电源的电动势E和内电阻r分别是（　　）‎ A．E=1.0V，r=5.0Ω B．E=1.0V，r=2.5Ω C．E=2.0V，r=5.0Ω D．E=2.0V，r=2.5Ω ‎【考点】闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】由图象的意义可知电源的电动势为2V，斜率的绝对值表示内阻．‎ ‎【解答】解：由图象可知电源的电动势为2V，‎ r=k==2.5Ω，故ABC错误，D正确．‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎5．图中标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】左手定则；安培力．‎ ‎【分析】左手定则是判断通电导线在磁场中的受力方向的法则．其内容是：将左手放入磁场中，使四个手指的方向与导线中的电流方向一致，那么大拇指所指的方向就是受力方向．‎ ‎【解答】解：A、由左手定则可知，通电导线所受安培力竖直向上，故A正确；‎ B、由图可知，磁感应强度B与电流I平行，导线不受安培力，故B错误；‎ C、由左手定则可知，通电导线所受安培力竖直向下，故C错误；‎ D、由左手定则可知，通电导线所受安培力垂直于纸面向外，故D错误；‎ 故选：A ‎　‎ ‎6．有一电场的电场线如图所示，场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和φA、φB（　　）‎ A．EA＞EB，φA＞φB B．EA＞EB，φA＜φB C．EA＜EB，φA＞φB D．EA＜EB，φA＜φB ‎【考点】电场线；电场强度；电势．‎ ‎【分析】电场线是从正电荷或者无穷远发出，到负电荷或无穷远处为止，沿电场线的方向，电势降低，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小．‎ ‎【解答】解：电场线的疏密表示场强的相对大小，在B点的电场线密，所以B点的电场强度大，所以EA＜EB，‎ 由于沿电场线的方向，电势降低，所以φA＜φB，所以D正确．‎ 故选D．‎ ‎　‎ ‎7．如图，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是（　　）‎ A．鸟的脚爪与金属架绝缘 B．鸟与笼电势不同，有电势差 C．起电机使笼带电，笼的电势不会很高 D．鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面 ‎【考点】静电场中的导体．‎ ‎【分析】根据导体处于静电平衡状态，结合静电屏蔽原理，即可求解．‎ ‎【解答】‎ 解：金属鸟笼带电后属带电体．带电体在静电平衡状态时，属等势体；此时电荷只分布在外表面，金属内和空腔内都无电场．因此鸟两爪电势相等．故D正确，ABC错误；‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎8．如图所示，长为2L的直导线折成边长相等，夹角为60°的“V”形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该“V”形通电导线受到的安培力大小为（　　）‎ A．BIL B．2BIL C．0.5BIL D．0‎ ‎【考点】安培力．‎ ‎【分析】由安培力公式F=BIL进行计算，注意式中的L应为等效长度 ‎【解答】解：导线在磁场内有效长度为2Lsin30°=L，故该V形通电导线受到安培力大小为F=BI•2Lsin30°=BIL，选项A正确．‎ 故选：A ‎　‎ 二、多项选择题（每小题4分，共16分，全部选对的得4分，漏选的得2分，有选错的得0分．）‎ ‎9．一根长0.20m、通有2.0A电流的通电直导线，放在磁感应强度为0.50T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（　　）‎ A．0 N B．0.20 N C．0.40 N D．0.60 N ‎【考点】安培力．‎ ‎【分析】当通电导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力最大；当导线与磁场平行时，导线所受磁场力最小．由安培力公式求出导线所受磁场力的范围再选择．‎ ‎【解答】解：当通电导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力最大，为：‎ Fmax=BIL=0.5×2.0×0.2N=0.2N 当导线与磁场平行时，导线所受磁场力最小为零．‎ 则导线所受磁场力的范围为0～0.2N．‎ 故AB是可能，CD不可能．‎ 故选：AB ‎　‎ ‎10．一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图所示，电场方向竖直向下．若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为（　　）‎ A．动能增大 B．电势能增加 C．动能和电势能总和减少 D．重力势能和电势能之和增加 ‎【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；电势能．‎ ‎【分析】根据图中的运动轨迹情况，可以判断出重力和电场力的大小关系，然后根据功能关系求解即可．‎ ‎【解答】解：A、由题意可知，带电油滴受到的合力的方向向上，带电油滴所受重力小于电场力，故从a到b的运动过程中合外力做正功，动能增加，故A正确；‎ B、从a到b的运动过程电场力做正功，电势能减小，故B错误；‎ C、从a到b的运动过程中重力做负功，重力势能增加，因此动能和电势能之和减小，故C正确；‎ D、根据功能关系可知，在从a到b的运动过程中只有重力、电场力做功，因此重力势能、电势能、动能三者之和保持不变，因该过程中动能增加，因此重力势能和电势能之和减小，故D错误．‎ 故选：AC．‎ ‎　‎ ‎11．电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则（　　）‎ A．磁场对电子的洛伦兹力大小、方向恒定不变 B．磁场对电子的洛伦兹力始终不做功 C．电子的速度大小、加速度大小始终不变 D．电子的动能始终不变 ‎【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．‎ ‎【分析】‎ 由洛伦兹力的公式f=qvB，可知当粒子的速度一定时，粒子受到的洛伦兹力的大小是不变的，洛伦兹力的方向始终和速度的方向垂直，磁场对电子的洛伦兹力始终不做功．‎ ‎【解答】解：A、磁场对电子的洛伦兹力f=qvB，洛伦兹力的大小是不变的，但是洛伦兹力的方向始终和速度的方向垂直，所以洛伦兹力的方向时刻在变，所以A错误；‎ B、由于洛伦兹力的方向始终和速度的方向垂直，所以磁场对电子的洛伦兹力始终不做功，所以B正确；‎ C、由于洛伦兹力的大小是不变的，但是洛伦兹力的方向始终和速度的方向垂直，磁场对电子的洛伦兹力始终不做功，所以电子的速度大小、加速度大小始终不变，所以C正确；‎ D、磁场对电子的洛伦兹力始终不做功，电子的动能始终不变，所以D正确．‎ 故选BCD．‎ ‎　‎ ‎12．矩形线圈ABCD位于通电直导线附近，如图所示，线圈和导线在同一平面内，且线圈的两个边与导线平行，下列说法正确的是（　　）‎ A．当线圈远离导线移动时，线圈中有感应电流 B．当导线中的电流I逐渐增大或减小时，线圈中无感应电流 C．当线圈以导线为轴转动时，线圈中有感应电流 D．当线圈以CD为轴转动时，线圈中有感应电流 ‎【考点】感应电流的产生条件．‎ ‎【分析】当通过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将会产生感应电流．根据楞次定律判断感应电流的方向．‎ ‎【解答】解：A、当线圈向右移动，逐渐远离线圈，穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流，故A正确 B、当导线中的电流I逐渐增大或减小时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电流．故B错误；‎ C、当线圈以导线为轴转动时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流．故C错误；‎ D、线圈以CD为轴转动时，穿过线圈的磁通量减小，则产生感应电流．故D正确．‎ 故选：AD ‎　‎ 三、填空题（每空2分，共16分．）‎ ‎13．在“测定干电池的电动势和内阻”的实验中，实验器材有被测干电池、电流表（0～0.6A，0.1Ω）、电压表（0～3V，3kΩ）、开关、滑动变阻器（0～20Ω）、导线等．‎ ‎（1）在图1方框中画出实验电路图．‎ ‎（2）实验过程中测得干电池的路端电压与相应的输出电流的多组数据，描得图象如图2所示，则干电池的电动势为　1.5　V，内阻为　0.25　Ω．‎ ‎【考点】测定电源的电动势和内阻．‎ ‎【分析】（1）熟练掌握测量电动势和内电阻实验的实验方法及电路的选择，注意电表的内阻对实验误差的影响；‎ ‎（2）图象与纵坐标的交点为电源的电动势；图象的斜率表示电源的内电阻．‎ ‎【解答】解：（1）采用伏安法测量电动势和内电阻时，只需将电压表并联在电源两端，滑动变阻器与电流表与电源串接；如图所示；‎ ‎（2）由图象可知，图象与纵轴的交点为1.5V；故电动势为1.5V；‎ 图象的斜率表示内电阻，故内电阻为r==0.25Ω；‎ 故答案为：（1）如上图；（2）1.5；0.25．‎ ‎　‎ ‎14．如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：‎ ‎（1）所测电阻的阻值为　1500　Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是　×1k　（选填“×10”、“×100”或“×1k”）．‎ ‎（2）用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为　31.0　mA；当选用量程为250mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为　155　mA．‎ ‎（3）当选用量程为10V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为　6.2　V．‎ ‎【考点】用多用电表测电阻．‎ ‎【分析】（1）欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数；用欧姆表测电阻要选择合适的挡位，使指针指在中央刻度线附近．‎ ‎（2）（3）由图示表盘确定其分度值，然后再读出其示数．‎ ‎【解答】解：（1）用倍率为“×100”的电阻挡测电阻，由图示可知，电阻阻值为：15×100=1500Ω；‎ 多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是×1k．‎ ‎（2）选用量程为5mA的电流挡测量电流，由图示表盘可知，其分度值为10mA，示数为31.0mA．选用量程为250mA的电流挡测量电流时，最小分度为5mA；故则所测电流为155mA；‎ ‎（3）选用量程为10V的电压挡测量电压，由图示表盘可知，其分度值为0.2V，示数为6.2V．‎ 故答案为：（1）1500；×1k；（2）31.0；155；（3）6.2．‎ ‎　‎ 四、计算题（共46分）‎ ‎15．如图所示，电源电动势E=8V，内电阻为r=0.5Ω，“3V，3W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机正常工作，电动机的线圈电阻R=1.5Ω．求：‎ ‎（1）电源的输出功率 ‎（2）电动机的输出功率．‎ ‎【考点】电功、电功率．‎ ‎【分析】（1）由灯泡铭牌可知，灯泡额定电压是3V，额定功率是3W，由电功率公式的变形公式可以求出灯泡额定电流，由串联电路特点可以求出通过电机的电流．‎ ‎（2）由串联电路特点求出电动机电压，由P=UI求出电动机输入功率，由P=I2R求出电动机热功率，电动机输入功率与热功率之差是电动机的输出功率．‎ ‎【解答】解：（1）根据灯泡的额定值可知：‎ P0=I0U0‎ 解得：I0==1A ‎ 电源路端电压U路=E﹣I0r ‎ 解得：U路=8﹣1×0.5=7.5V ‎ 电源的输出功率P出=I0U路 即P出=7.5×1=7.5W ‎ ‎（2）电动机两端电压U=E﹣I0r﹣U0‎ 电动机内阻热功率P热=I02r ‎ 电动机输出功率P出=I0U﹣P热 联立解得：电动机的输出功率为：‎ P出=3W ‎ 答：（1）电源的输出功率为7.5W；‎ ‎（2）电动机的输出功率为3W．‎ ‎　‎ ‎16．电子以1.6×106m/s的速度沿着与磁场垂直的方向射入B=9.1×10﹣4T的匀强磁场中．求电子做匀速圆周运动的轨迹半径和周期．（已知：电子的质量为me=9.1×10﹣31kg，元电荷电量为e=1.6×10﹣19C）‎ ‎【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．‎ ‎【分析】电子速度沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解轨迹半径，并由圆周运动的规律求解周期．‎ ‎【解答】解：设电子做匀速圆周运动的轨迹半径和周期分别为R和T．根据洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：‎ ‎ qvB=m 则得：R==m=0.01m ‎ T===s=3.925×10﹣8s 答：电子做匀速圆周运动的轨迹半径为0.01m，周期为3.925×10﹣8s．‎ ‎　‎ ‎17．重为G=0.1N的金属棒ab，放在光滑的平行金属导轨上，如图所示，轨道间距为L=0.5m，所在平面与水平面的夹角为30°，匀强磁场垂直于轨道平面向上，电源电动势E=3V，金属棒电阻R=6Ω，其余电阻不计，若金属棒恰好静止，求：‎ ‎（1）金属棒所受安培力的方向；‎ ‎（2）磁感应强度的大小．‎ ‎【考点】安培力；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用．‎ ‎【分析】（1）知道电流方向、磁场方向，根据左手定则可以判断安培力方向；‎ ‎（2）根据平衡条件列方程，导体棒所受安培力与重力沿斜面向下的分力相等，由此可以求出磁感应强度的大小．‎ ‎【解答】解：（1）根据左手定则，磁感线穿过手心，四指指向电流方向，大拇指指向为安培力方向，由此可知安培力方向沿导轨平面向上． ‎ 答：金属棒所受安培力的方向沿斜面向上．‎ ‎（2）回路中的电流I==0.5A ‎ 对金属棒受力分析如图所示，根据平衡条件，有 F=Gsin30° ‎ 又 F=BIL ‎ 由以上三式，代入数据，解得：B=0.2T．‎ 答：磁感应强度的大小为：B=0.2T．‎ ‎　‎ ‎18．如图为质谱仪的原理图．电荷量为q、质量为m的带正电粒子从静止开始经过电压为U的加速电场加速后，进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E，方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直于MN进入偏转磁场．该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点．测得G、H间的距离为L，粒子的重力可忽略不计．求：‎ ‎（1）粒子从加速电场射出时速度v的大小；‎ ‎（2）速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小；‎ ‎（3）偏转磁场的磁感应强度B2的大小．‎ ‎【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．‎ ‎【分析】（1）粒子在电场中运动只有电场力做功，根据动能定理可以求得粒子从加速电场射出时速度v的大小；‎ ‎（2）带电的粒子在速度选择器中做匀速直线运动，说明粒子受力平衡，根据粒子的受力状态可以求得速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小；‎ ‎（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子在磁场中运动的半径公式可以求得偏转磁场的磁感应强度B2的大小．‎ ‎【解答】解：（1）粒子在电场中运动只有电场力做功，‎ 根据动能定理可得，‎ qU=mv2‎ 可以求得粒子从加速电场射出时速度v的大小v为，‎ v=；‎ ‎（2）粒子在速度选择器中受力平衡，‎ 所以qE=qvB1，‎ 所以磁感应强度B1的大小为 B1==E，‎ ‎（3）粒子垂直进入磁场，做圆周运动，半径的大小为L，‎ 所以qvB2=m 即L=，‎ 所以．‎ ‎　‎ ‎2017年1月16日