福建省龙岩市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题.doc

福建省龙岩市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题

福建省龙岩市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题

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27

福建省龙岩市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的4个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分）
1. 在电场中某一固定点放一电荷量为的试探电荷时，所受电场力为F，电场强度为E，关于该点的电场强度，下列说法中正确的是（ ）
A. 若移走试探电荷，则该点的电场强度变为零
B. 若试探电荷的电荷量变为，则该点的电场强度方向不变
C. 若试探电荷的电荷量变为的负电荷，则该点的电场强度方向与原来方向相反
D. 若试探电荷的电荷量变为的负电荷，则该点的电场强度变为2E
2. 如图所示，一水平放置的N匝矩形线圈面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成角，则通过该线圈的磁通量大小为（　　）

A. B. C. D.
3. 如图所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为线段ab的中点。a、b两点的电势分别为、，一负电荷只在电场力的作用下沿直线ab运动，则下列说法中正确的是（　　）

A. c点电势一定为2V
B. a点的电场强度小于b点的电场强度
C. 该负电荷在a点的动能小于在b点的动能
D. 该负电荷在a点的电势能小于在b点的电势能
4. 如图所示，空间存在匀强电场，小球甲带负电荷，乙带正电荷，用等长的绝缘细线悬挂在水平天花板下，两根细线都恰好与天花板垂直. 匀强电场的方向可能是

A. 水平向右 B. 水平向左
C. 竖直向上 D. 竖直向下
5. 无线充电技术已经广泛应用于日常生活中，如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，某段时间内线圈N产生的磁场平行于圆轴线向上穿过线圈M。下列说法正确是（　　）

A. 当线圈M中磁感应强度B不变时，能为电动汽车充电
B. 当线圈N接入恒定电流时，线圈M两端产生恒定电压
C. 当线圈M中的磁感应强度B增加时，线圈M两端产生电压可能变大
D. 若这段时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M中产生的电动势为
6. 四根平行的长直导体棒分别放置于竖直平面内的正方形的四个顶点，导体棒均垂直于正方形平面，均通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，则正方形中心处O点的磁感应强度方向是（　　）

A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右
7. 如图所示，“U”型导线框abcd固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，ab垂直bc，bc垂直cd，已知，，导线通入恒定电流I时，导线框abcd受到的安培力大小为F，则（　　）

A. B. C. D.
8. 手机长时间充电容易引发安全事故，许多学校为了安全和规范管理，禁止学生将手机带入校园，更不允许学生夜间在教室对手机进行充电。如图所示为某款手机充电器对手机充电的原理图，用输出电压为5.0V的充电器对内阻的手机锂电池充电，若充电过程充电器输出功率为5.0W，则关于充电过程说法正确的是（ ）

A. 电能转化为化学能的功率为5.0W B. 充电器输出电流为1.0A
C. 手机锂电池的充电电压为4.9V D. 手机锂电池的发热功率为1.0W
9. 如图所示，在x轴上相距为4R的两点固定两个电荷量分别为、的带正电的点电荷，虚线是以电荷量为的点电荷所在点为圆心、R为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是（　　）

A. c点处电场强度为零 B. b、d两点处的电场强度相同
C. b、d两点处的电势相同 D. a、c两点处的电势相同
10. 磁流体发电机工作原理如图所示，磁场中A、C两平行金属板横截面积为S、间距为L，与两极板相连电阻的阻值为R。将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒）连续以速度v垂直于磁场方向喷射入磁感应强度为B的匀强磁等场中，等离子体稳定时在两极板间均匀分布，电阻率子为，忽略边缘效应及离子的重力，则下列说法正确的是（　　）

A. A极板的电势比C极板的电势高
B. 该发电机的电动势为BLv
C. 当开关S闭合时，通过电阻R的电流方向向上
D. 当开关S闭合时，通过电阻R电流为
11. 如图所示，一带电粒子（不计重力）以某一初速度沿圆的直径方向射入磁感应强度为B的圆形边界匀强磁场，粒子飞出磁场时速度方向偏转了，经历时间为，则可求出的物理量有（　　）

A. 带电粒子的比荷 B. 带电粒子的初速度
C. 带电粒子在磁场中运动的半径 D. 带电粒子在磁场中运动的周期
12. 目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同。传感器给所有的电容器充电，达到某一电压值，电容器放电电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是（　　）

A. 在峪处形成的电容器电容较大 B. 在峪处形成的电容器放电较快
C. 在嵴处形成的电容器电容较大 D. 在嵴处形成的电容器放电较快
二、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分）
13. 用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：

①旋动部件___________，使指针对准电流挡的“0”刻线，进行机械调零。
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
③将插入“+”、“-”插孔的表笔短接，旋动部件___________，使指针对准电阻挡的“0”刻度线，进行欧姆调零。
④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按___________的顺序进行操作。
A．将K旋转到电阻挡“×10”位置
B.将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
C.将两表笔的金属部分分别接在被测电阻的两根引线，记下读数
D将选择开关拨至交流电压最高挡或OFF挡
E.将两表笔短接，进行欧姆调零
14. 小明在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，实验室提供的仪器有：
电源E（电动势5V，内阻）
小灯泡L（4.0V，1.6W）
电流表（量程0.6A，内阻约2Ω）
电流表（量程为3A，内阻约0.5Ω）
电压表V（量程5V，内阻约15kΩ）
滑动变阻器（最大阻值10Ω）
滑动变阻器（最大阻值200Ω）
开关S，导线若干

(1)实验中滑动变阻器须选用___________（填“”或“”），电流表须选用___________（填“”或“”）；
(2)在实物图1中用笔画线代替导线将电路图补充完整___________，描绘的小灯泡伏安特性曲线如图2所示；
(3)如果将该灯泡与的定值电阻串联接在电动势，内阻电源上，如图所示，则灯泡消耗的实际功率为___________W（结果保留两位有效数字）。

三、计算题（本题共4小题，共38分。第15、16题各8分，第17题10分，第18题12分）
15. 如图所示，电阻不计、间距的两平行金属导轨所在的平面与水平面夹角，导轨的一端接有电动势为、内阻的直流电源。导轨所在空间内分布着磁感应强度为、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一质量、电阻的导体棒ab垂直放在金属导轨上，接触良好，且导体棒处于静止状态，重力加速度。（，）求：
(1)导体棒ab受到的安培力；
(2)导体棒ab受到的摩擦力。

16. 如图所示电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，平行板电容器的两金属板A、B水平放置，两板间的距离。闭合开关S，调节滑动变阻器阻值，待电路稳定后，两极板间的电场可看成匀强电场，一质量、电荷量大小的带电小球恰好静止于两板之间，重力加速度，求：
(1)此时两板间的电压；
(2)若要使滑动变阻器消耗的功率最大，则接入电路的阻值应为多少，并求此功率的最大值。

17. 如图所示，在某竖直平面内建立直角坐标系，x轴正方向沿着绝缘粗糙水平面向右，y轴正方向竖直向上。已知该空间充满沿轴正方向、电场强度大小的匀强电场。时刻，一质量、电荷量大小的带负电的物块（可作为质点），从点开始以初速度沿着x轴正方向运动，物块与水平面间动摩擦因数，重力加速度。
(1)求带电物块在3.0s内电势能的变化量；
(2)若在3.0s末突然将匀强电场的方向变为沿y轴负方向，大小变为，求再经过1.0s该物块的位置坐标。

18. 在直角坐标系平面内，第一、四象限存在方向如图所示的匀强磁场区域Ⅰ（磁感强度大小未知），第三象限存在方向如图所示的匀强磁场Ⅱ（磁感强度大小未知），在第二象限内存在平行于平面的匀强电场（电场强度E的大小和方向未知）。一质量为m、电荷量大小为、不计重力的带负电粒子从点以速度大小为，方向与y轴负方向成射入磁场区域Ⅰ，经N（0，-3d）点进入磁场区域Ⅱ，再从x轴上的P点（图中未画出）垂直x轴向上射入匀强电场区域，最后垂直于轴向右经过M点。（，）求：
(1)区域Ⅰ内磁感应强度的大小；
(2)带电粒子从M点经过N点再到P点的运动时间t；
(3)匀强电场的电场强度E。

龙岩市2020~2021学年第一学期期末高二教学质量检查
物理试题（解析版）
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的4个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分）
1. 在电场中某一固定点放一电荷量为的试探电荷时，所受电场力为F，电场强度为E，关于该点的电场强度，下列说法中正确的是（ ）
A. 若移走试探电荷，则该点的电场强度变为零
B. 若试探电荷的电荷量变为，则该点的电场强度方向不变
C. 若试探电荷的电荷量变为的负电荷，则该点的电场强度方向与原来方向相反
D. 若试探电荷的电荷量变为的负电荷，则该点的电场强度变为2E
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】电场由场源电荷决定，与试探电荷或检验电荷无关。
故选B。
2. 如图所示，一水平放置的N匝矩形线圈面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成角，则通过该线圈的磁通量大小为（　　）

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】通过该线圈的磁通量大小为

故选D。
3. 如图所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为线段ab的中点。a、b两点的电势分别为、，一负电荷只在电场力的作用下沿直线ab运动，则下列说法中正确的是（　　）

A. c点电势一定为2V
B. a点的电场强度小于b点的电场强度
C. 该负电荷在a点的动能小于在b点的动能
D. 该负电荷在a点的电势能小于在b点的电势能
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．因该电场不一定是匀强电场，可知c点电势不一定为2V，选项A错误；
B．因一条电场线不能确定疏密，则不能比较ab两点的电场强度大小关系，选项B错误；
CD．沿电场线电势降低，可知电场线方向由b指向a，则负电荷由a到b电场力做正功，则动能增加，电势能减小，即负电荷在a点的动能小于在b点的动能，负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能，选项C正确，D错误。
故选C。
4. 如图所示，空间存在匀强电场，小球甲带负电荷，乙带正电荷，用等长的绝缘细线悬挂在水平天花板下，两根细线都恰好与天花板垂直. 匀强电场的方向可能是

A. 水平向右 B. 水平向左
C. 竖直向上 D. 竖直向下
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】甲带负电荷，乙带正电荷，二者之间的相互作用为吸引力，所以乙对甲的吸引力水平向右，要使甲处于竖直方向平衡，就要加一个水平向右的电场，使甲受到的向左电场力等于乙球对甲的吸引力．
A. 水平向右，与结论相符，选项A正确；
B. 水平向左，与结论不相符，选项B错误；
C. 竖直向上，与结论不相符，选项C错误；
D. 竖直向下，与结论不相符，选项D错误；
5. 无线充电技术已经广泛应用于日常生活中，如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，某段时间内线圈N产生的磁场平行于圆轴线向上穿过线圈M。下列说法正确是（　　）

A. 当线圈M中磁感应强度B不变时，能为电动汽车充电
B 当线圈N接入恒定电流时，线圈M两端产生恒定电压
C. 当线圈M中的磁感应强度B增加时，线圈M两端产生电压可能变大
D. 若这段时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M中产生的电动势为
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．当送电线圈N接入恒定电流，则产生的磁场不变化，受电线圈M中的磁通量没有发生变化，故无法产生感应电流，不能为电动汽车充电，故A错误；
B． 当线圈N接入恒定电流时，受电线圈M中的磁通量不变，故M两端不能产生感应电动势，线圈M两端无电压，故B错误；
C．穿过线圈M的磁感应强度增加，根据法拉第电磁感应定律，如果磁感应强度增加的越来越快，则产生增大的感应电动势，线圈M两端产生的电压就可能变大，故C正确；
D．根据法拉第电磁感应定律，有

故D错误；
故选C。
6. 四根平行的长直导体棒分别放置于竖直平面内的正方形的四个顶点，导体棒均垂直于正方形平面，均通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，则正方形中心处O点的磁感应强度方向是（　　）

A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
如图由右手定则，2、4导体棒的合磁场指向1，1、3导体棒的合磁场指向4，由对称性可知正方形中心处O点的磁感应强度方向水平向左，所以C正确；ABD错误；
故选C。
7. 如图所示，“U”型导线框abcd固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，ab垂直bc，bc垂直cd，已知，，导线通入恒定电流I时，导线框abcd受到的安培力大小为F，则（　　）

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】因ab边和cd边受安培力等大反向，则导线框abcd受到的安培力大小等于bc边受安培力大小，即
F=1.5BIl
故选B。
8. 手机长时间充电容易引发安全事故，许多学校为了安全和规范管理，禁止学生将手机带入校园，更不允许学生夜间在教室对手机进行充电。如图所示为某款手机充电器对手机充电的原理图，用输出电压为5.0V的充电器对内阻的手机锂电池充电，若充电过程充电器输出功率为5.0W，则关于充电过程说法正确的是（ ）

A. 电能转化为化学能的功率为5.0W B. 充电器输出电流为1.0A
C. 手机锂电池的充电电压为4.9V D. 手机锂电池的发热功率为1.0W
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB．输出电流为

充电过程电能转化为化学能的功率

A错误，B正确；
C．手机锂电池的充电电压为

C错误；
D．手机锂电池的发热功率为

D错误。
故选B。
9. 如图所示，在x轴上相距为4R的两点固定两个电荷量分别为、的带正电的点电荷，虚线是以电荷量为的点电荷所在点为圆心、R为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是（　　）

A. c点处电场强度为零 B. b、d两点处的电场强度相同
C. b、d两点处的电势相同 D. a、c两点处的电势相同
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．由点电荷场强公式 可知两个电荷量分别为、的带正电的点电荷在C点的场强大小相等方向相反，所以c点处电场强度为零，则A正确；
B．b、d两点处的电场强度方向不同，所以B错误；
C．b、d两点在点电荷Q的同一等势面上，并且也恰好在点电荷9Q的同一等势面上，所以b、d两点处的电势相同，则C正确；
D．a、c两点在点电荷Q的同一等势面上，但不在点电荷9Q的同一等势面上，所以a、c两点处的电势不相同，则D错误；
故选AC。
10. 磁流体发电机工作原理如图所示，磁场中A、C两平行金属板的横截面积为S、间距为L，与两极板相连电阻的阻值为R。将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒）连续以速度v垂直于磁场方向喷射入磁感应强度为B的匀强磁等场中，等离子体稳定时在两极板间均匀分布，电阻率子为，忽略边缘效应及离子的重力，则下列说法正确的是（　　）

A. A极板的电势比C极板的电势高
B. 该发电机电动势为BLv
C. 当开关S闭合时，通过电阻R电流方向向上
D. 当开关S闭合时，通过电阻R的电流为
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】AC．等离子体喷射入磁场后，在洛伦兹力

的作用下正离子向上偏，负离子向下偏，则上板是电源的正极，下板是电源的负极，所以A极板的电势比C极板的电势高当开关S闭合时，通过电阻R的电流方向向下.故A正确C错误;
B．两板间形成向下的电场，正负离子将受到电场力

阻碍其偏转，假设外电路断路，则

即

故B正确;
D．电源内阻为

由闭合电路欧姆定律得

故D正确。
故选ABD。
11. 如图所示，一带电粒子（不计重力）以某一初速度沿圆的直径方向射入磁感应强度为B的圆形边界匀强磁场，粒子飞出磁场时速度方向偏转了，经历时间为，则可求出的物理量有（　　）

A. 带电粒子的比荷 B. 带电粒子的初速度
C. 带电粒子在磁场中运动的半径 D. 带电粒子在磁场中运动的周期
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】AD．带电粒子沿半径方向入射，经过磁场偏转60°后又沿半径方向出射，从而画出圆弧对应的弦，确定圆弧的圆心，算出圆心角θ=60°．再根据运动的时间及周期公式

可算出带电粒子在磁场中运动的周期

和荷质比

故AD正确；
BC．由于不知圆形磁场的半径，则无法求出轨道圆弧的半径，也无法求解带电粒子的初速度。故BC错误；
故选AD。
12. 目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同。传感器给所有的电容器充电，达到某一电压值，电容器放电电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是（　　）

A. 在峪处形成电容器电容较大 B. 在峪处形成的电容器放电较快
C. 在嵴处形成的电容器电容较大 D. 在嵴处形成的电容器放电较快
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AC．根据电容的计算公式

可得，极板与指纹峪（凹下部分）距离d大，构成的电容器电容小，同理，在嵴处形成的电容器电容较大，选项C正确，A错误；
BD． 由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据

可知，极板与指纹峪（凹的部分，d大，电容小）构成的电容器充上的电荷较少，在放电过程中放电时间短，放电较快；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，B正确，D错误；
故选BC。
二、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分）
13. 用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：

①旋动部件___________，使指针对准电流挡的“0”刻线，进行机械调零。
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
③将插入“+”、“-”插孔的表笔短接，旋动部件___________，使指针对准电阻挡的“0”刻度线，进行欧姆调零。
④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按___________的顺序进行操作。
A．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
C.将两表笔的金属部分分别接在被测电阻的两根引线，记下读数
D.将选择开关拨至交流电压最高挡或OFF挡
E.将两表笔短接，进行欧姆调零
【答案】 (1). S (2). T (3). BECD
【解析】
【分析】
【详解】①[1]旋动部件S，使指针对准电流挡的“0”刻线，进行机械调零。
③[2]将插入“+”、“-”插孔的表笔短接，旋动部件T，使指针对准电阻挡的“0”刻度线，进行欧姆调零。
④[3]将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，说明倍率档选择过低，应该选用“×1k”档。正确的实验顺序是：先将倍率档调到“×1k”档，然后欧姆调零，再进行测量、读数，最后将选择开关拨至交流电压最高挡或OFF挡；则正确的步骤是：BECD。
14. 小明在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，实验室提供的仪器有：
电源E（电动势5V，内阻）
小灯泡L（4.0V，1.6W）
电流表（量程0.6A，内阻约2Ω）
电流表（量程为3A，内阻约0.5Ω）
电压表V（量程5V，内阻约15kΩ）
滑动变阻器（最大阻值10Ω）
滑动变阻器（最大阻值200Ω）
开关S，导线若干

(1)实验中滑动变阻器须选用___________（填“”或“”），电流表须选用___________（填“”或“”）；
(2)在实物图1中用笔画线代替导线将电路图补充完整___________，描绘的小灯泡伏安特性曲线如图2所示；
(3)如果将该灯泡与的定值电阻串联接在电动势，内阻电源上，如图所示，则灯泡消耗的实际功率为___________W（结果保留两位有效数字）。

【答案】 (1). R1 (2). A1 (3). (4). 0.59(0.54~0.60)
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]描绘小灯泡的伏安特性曲线需要滑动变阻器的分压式，而总阻值较小的便于方便调节，则滑动变阻器选择R1；
[2]小灯泡的额定电流为

故电流表选择量程为0.6A 的A1；
(2)[3]描绘小灯泡的伏安特性曲线的电路，滑动变阻器为分压式，因小灯泡是小电阻，则采用电流表的外接法可减小系统误差，实物连线如图所示

(3)[4]小灯泡和等效电源连入电路，其中
，
作出电源的图像，交点构成工作点，如图所示

则灯泡的实际功率为
(0.54~0.60)
三、计算题（本题共4小题，共38分。第15、16题各8分，第17题10分，第18题12分）
15. 如图所示，电阻不计、间距的两平行金属导轨所在的平面与水平面夹角，导轨的一端接有电动势为、内阻的直流电源。导轨所在空间内分布着磁感应强度为、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一质量、电阻的导体棒ab垂直放在金属导轨上，接触良好，且导体棒处于静止状态，重力加速度。（，）求：
(1)导体棒ab受到的安培力；
(2)导体棒ab受到的摩擦力。

【答案】(1)1.5N方向沿导轨斜面向上；(2)0.9N方向沿导轨斜面向上
【解析】
【分析】
【详解】(1)由闭合电路欧姆定律得

导体棒受到安培力的大小

安培力的方向：沿导轨斜面向上
(2)导体棒所受重力沿斜面向下的分力

由于F1大于安培力，故导体棒有沿斜面向上的摩擦力f，由共点力平衡条件得

解得：f=0.9N
摩擦力的方向：沿导轨斜面向上
16. 如图所示的电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为10Ω，平行板电容器的两金属板A、B水平放置，两板间的距离。闭合开关S，调节滑动变阻器阻值，待电路稳定后，两极板间的电场可看成匀强电场，一质量、电荷量大小的带电小球恰好静止于两板之间，重力加速度，求：
(1)此时两板间的电压；
(2)若要使滑动变阻器消耗的功率最大，则接入电路的阻值应为多少，并求此功率的最大值。

【答案】(1)4V；(2)6Ω，6W
【解析】
【分析】
【详解】(1)由题意可知，对小球受力分析，由平衡条件得

解得

(2)由闭合电路欧姆定律得：电路中的电流

滑动变阻器消耗功率

当

时滑动变阻器消耗功率最大
功率的最大值

17. 如图所示，在某竖直平面内建立直角坐标系，x轴正方向沿着绝缘粗糙水平面向右，y轴正方向竖直向上。已知该空间充满沿轴正方向、电场强度大小的匀强电场。时刻，一质量、电荷量大小的带负电的物块（可作为质点），从点开始以初速度沿着x轴正方向运动，物块与水平面间动摩擦因数，重力加速度。
(1)求带电物块在3.0s内电势能的变化量；
(2)若在3.0s末突然将匀强电场的方向变为沿y轴负方向，大小变为，求再经过1.0s该物块的位置坐标。

【答案】(1)-0.5J；(2)（-8.5m，5.0m）
【解析】
【分析】
【详解】(1)设带电物块向右做匀减速直线运动过程中，加速度大小为a1，时间为t1，通过的
位移为x1，由牛顿第二定律得
Eq+μmg=ma1

解得
a1=7.0 m/s2，t1=1.0 s，x1=3.5m
t1=1.0 s之后，带电物块向左做匀加速直线运动，设加速度大小为a2，时间为t2，通过的位移为x2，则
Eq-μmg=ma2
t2=t-t1
解得
a2=3.0m/s2，x2=6.0m
则3.0s内的位移大小
x′=x2-x1=2.5m，方向水平向左
设3.0s内电场力做功为W1，则
W1=Eqx′
根据电场力做功与电势能的变化量之间的关系得
∆E = -W1 = -Eqx′
解得
∆E = -0.5J
(2)设3.0s后物块受到竖直向上的电场力为F，则
F=E1q=0.8N>mg=0.4N
带电物块开始做类平抛运动，即在水平方向向左做匀速直线运动，竖直向上做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a3，在竖直方向的位移为y，在水平方向的位移为x3，则
x3=v3t3
其中
v3=a2t2 ，t3 =1.0s
又有
F-mg=ma3

解得
x3=6.0m，y=5.0m
故带电物块在x轴的位置坐标
x= -(x′+x3)= -8.5m
即带电物块的位置坐标（-8.5m，5.0m）。
18. 在直角坐标系平面内，第一、四象限存在方向如图所示的匀强磁场区域Ⅰ（磁感强度大小未知），第三象限存在方向如图所示的匀强磁场Ⅱ（磁感强度大小未知），在第二象限内存在平行于平面的匀强电场（电场强度E的大小和方向未知）。一质量为m、电荷量大小为、不计重力的带负电粒子从点以速度大小为，方向与y轴负方向成射入磁场区域Ⅰ，经N（0，-3d）点进入磁场区域Ⅱ，再从x轴上的P点（图中未画出）垂直x轴向上射入匀强电场区域，最后垂直于轴向右经过M点。（，）求：
(1)区域Ⅰ内磁感应强度的大小；
(2)带电粒子从M点经过N点再到P点的运动时间t；
(3)匀强电场的电场强度E。

【答案】(1)；(2)；(3) 方向与水平向左成斜向左上方，
【解析】
【分析】
【详解】(1)带电粒子在匀强磁场Ⅰ区域，匀速圆周运动的半径为R1，由洛伦兹力提供向心力得

(2)带电粒子在匀强磁场Ⅰ中运动时间为t1、周期为T1；在匀强磁场Ⅱ中运动的半径为R2、时间为t2、周期为T2

带电粒子从M点经过N点再到P点的运动时间

(3)带电粒子在匀强电场中运动的时间为t3，在水平方向的加速度大小为ax，方向水平向右，在竖直方向的加速度大小为ay，方向竖直向下

带电粒子在匀强电场中运动的加速度a与ax的夹角为

则

电场强度E的方向与水平向左成斜向左上方，