1、20202020 年浙江省高三年浙江省高三 7 7 月选考月选考( (高考高考) ) 物理试题物理试题 一、选择题一、选择题（本题共（本题共 13 小题，每小题小题，每小题 3 分，共分，共 39 分。每小题列出的四个备选项中只有一个分。每小题列出的四个备选项中只有一个 是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1.国际单位制中电荷量的单位符号是 C，如果用国际单位制基本单位的符号来表示，正确的是（ ） A. F V B. A s C. J/V D. N m/V 【答案】B 【详解】根据电荷量公式 q=It 可知，电流 I的单位是 A，时间 t的
2、单位是 s，故用国际单位制的基本单位表 示电量的单位为 As，故 B正确，ACD错误。 故选 B。 2.如图所示，底部均有 4个轮子的行李箱 a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周有一定空间。当公交车 （ ） A. 缓慢起动时，两只行李箱一定相对车子向后运动 B. 急刹车时，行李箱 a一定相对车子向前运动 C. 缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动 D. 急转弯时，行李箱 b 一定相对车子向内侧运动 【答案】B 【详解】A有题意可知当公交车缓慢启动时，两只箱子与公交车之间的有可能存在静摩擦使箱子与公交车 一起运动，故 A错误； B急刹车时，由于惯性，行李箱 a一定相对车子向前运动，故
3、B 正确； C当公交车缓慢转弯时，两只箱子与车之间的摩擦力可能提供向心力，与车保持相对静止，故 C错误； D当公交车急转弯时，由于需要向心力大，行李箱一定相对车子向外侧运动，故 D 错误。 故选 B。 3.矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼 20隐形战斗机以速度 v斜 向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力 G、发动机推力 1 F、与速度方向垂直的升 力 2 F和与速度方向相反的空气阻力 f F。下列受力分析示意图可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【详解】由题意可知所受重力 G竖直向下，空气阻力 Ff与速度方向相反，升力
4、 F2与速度方向垂直，对比图 中选项可知只有 A 选项符合题意。 故选 A。 4.在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 当体温超过 37.3时人体才辐射红外线 B. 当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线 C. 红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的 D. 红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的 【答案】D 【详解】AB凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故 A 错误， B错误； CD人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温 度越
5、低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体 温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故 C错误，D正确。 故选 D。 5.下列说法正确的是（ ） A. 质子的德布罗意波长与其动能成正比 B. 天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线 C. 光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 【答案】D 【详解】A由公式 2 k hh pmE 可知质子的德布罗意波长 1 p ， 1 k E ，故 A 错误； B天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故 B 错误； C由 k EhW 当 0 hW，可知截止
6、频率与入射光频率无关，由材料决定，故 C错误； D电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故 D正确。 故选 D。 6.如图所示，一质量为 m、电荷量为q（0q ）的粒子以速度 0 v从MN连线上的 P点水平向右射入大小为 E、方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成 45 角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达MN连 线上的某点时（ ） A. 所用时间为 0 mv qE B. 速度大小为 0 3v C. 与 P点的距离为 2 0 2 2mv qE D. 速度方向与竖直方向的夹角为 30 【答案】C 【详解】A粒子在电场中做类平抛运动，水平方向 0 xv t 竖直方向 2 1 2 Eq
7、 yt m 由 tan45 y x 可得 0 2mv t Eq 故 A 错误； B由于 0 2 y Eq vtv m 故粒子速度大小为 22 00 5 y vvvv 故 B 错误； C由几何关系可知，到 p点的距离为 2 0 0 2 2 2 mv Lv t Eq 故 C 正确； D由于平抛推论可知，tan 2tan ，可知速度正切 tan2tan452 o 故 D 错误。 故选 C。 7.火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公 转轨道半径与地球公转轨道半径之比为 32，则火星与地球绕太阳运动的（ ） A. 轨道周长之比为 23 B. 线速度
8、大小之比为 3:2 C. 角速度大小之比为2 2:3 3 D. 向心加速度大小之比为 94 【答案】C 【详解】A由周长公式可得 2Cr 地地 2Cr 火火 则火星公转轨道与地球公转轨道周长之比为 2 3 22 Cr Cr 火火 地地 A 错误； BCD由万有引力提供向心力，可得 2 2 2 Mmv Gmammr rr 则有 2 GM a r GM v r 3 GM r 即 2 2 4 9 ar ar 火地 地火 2 3 rv v r 地火 地 火 3 3 2 2 3 3 r r 地火 地 火 BD 错误，C正确。 故选 C。 8.空间 P、Q 两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中 Q 点
9、处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线 分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的 5 个点，设无穷远处电势为 0，则（ ） A. e点的电势大于 0 B. a点和 b点的电场强度相同 C. b点的电势低于 d点的电势 D. 负电荷从 a 点移动到 c点时电势能增加 【答案】D 【详解】A根据电场线与等势面垂直关系，可判断 P 点处为负电荷，无穷远处电势为 0，e 点在 PQ 连线 的中垂线上，则0 e ，A错误； Ba、b 两点电场强度大小相同，方向不同，则 a、b两点电场强度不同，B错误； C从 Q到 P 电势逐渐降低，则 bd ，C错误； D由 ac ，负电荷从 a到 c电场力做负功，电
10、势能增加，D 正确。 故选 D。 9.特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同 的电流 1 I和 2 I， 12 II。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b 点位于两根导线间的中点，a、c两 点与 b 点距离相等，d点位于 b点正下方。不考虑地磁场的影响，则（ ） A. b点处的磁感应强度大小为 0 B. d点处的磁感应强度大小为 0 C. a点处的磁感应强度方向竖直向下 D. c点处磁感应强度方向竖直向下 【答案】C 【详解】A通电直导线周围产生磁场方向由安培定判断，如图所示 1 I在 b点产生的磁场方向向上， 2 I在 b点产生的磁
11、场方向向下，因为 12 II 即 12 BB 则在 b 点的磁感应强度不为零，A错误； BCD如图所示，d 点处的磁感应强度不为零，a点处的磁感应强度竖直向下，c 点处的磁感应强度竖直向 上，BD 错误，C正确。 故选 C。 10.如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为 m的工作 人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小 为 5 6 mg、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人 员（ ） A. 受到的重力大小为 1 6 mg B. 受到的合力大小为 1
12、 6 mg C. 对球面的压力大小为 1 6 mg D. 对球面的作用力大小为 1 6 mg 【答案】D 【详解】A工作人员的质量为m，则工作人员受到的重力 Gmg A 错误； B工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为 0，B 错误； C工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于 1 6 mg，C错误； D由平衡条件可得球面对工作人员的作用力F满足 51 66 Fmgmgmg 再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为 1 6 Fmg D 正确。 故选 D。 11.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率100kWP ，发电机的电压 1 250VU ，经变压器升压后 向远处
13、输电，输电线总电阻 8R 线 ，在用户端用降压变压器把电压降为 4 220VU 。已知输电线上损失 的功率 5kWP 线 ，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ） A. 发电机输出的电流 1 40AI B. 输电线上的电流 625AI 线 C. 降压变压器的匝数比 34 :190:11nn D. 用户得到的电流 4 455AI 【答案】C 【详解】A根据电功率公式 PUI 发电机输出电流 1 1 400A P I U A 错误； B输电线上损失功率5kW，由 2 PI R 损线线 可得 =25A P I R 损 线 线 故 B 错误； C根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可
14、得 4 43 5000W 11 8 95000W 190 220V In In 线 C正确； D用户得到的功率为95kW，用户得到的电流 4 95000W 432A 220V I D 错误。 故选 C。 12.如图所示，固定在水平面上的半径为 r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为 B的匀强磁 场。长为 l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴 OO 上，随轴以角速度匀速转 动。在圆环的 A点和电刷间接有阻值为 R的电阻和电容为 C、板间距为 d的平行板电容器，有一带电微粒 在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为 g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
15、A. 棒产生的电动势为 2 1 2 Bl B. 微粒的电荷量与质量之比为 2 2gd Br C. 电阻消耗的电功率为 24 2 B r R D. 电容器所带的电荷量为 2 CBr 【答案】B 【详解】A如图所示，金属棒绕 OO 轴切割磁感线转动，棒产生的电动势 2 1 = 22 r EBrBr A 错误； B电容器两极板间电压等于电源电动势E，带电微粒在两极板间处于静止状态，则 E qmg d 即 2 2 2 1 2 qdgdgdg mEBr Br B正确； C电阻消耗的功率 2242 4 EB r P RR C错误； D电容器所带的电荷量 2 2 CBr QCE D 错误。 故选 B。 13
16、.如图所示，圆心为 O、半径为 R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从 P 点垂直界面入射后，恰好在 玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角60时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知 真空中的光速为 c，则（ ） A. 玻璃砖折射率为 1.5 B. OP之间的距离为 2 2 R C. 光在玻璃砖内的传播速度为 3 3 c D. 光从玻璃到空气的临界角为 30 【答案】C 【详解】AB作出两种情况下的光路图，如图所示 设OPx，在 A 处发生全反射故有 1 sin x C nR 由于出射光平行可知，在 B 处射出，故 sin60 sin n OBP o 由于 22 sin x OBP
17、 xR 联立可得3n ， 3 3 xR，故 AB错误； C由 c v n 可得 3 3 vc，故 C正确； D由于 13 sin 3 C n 所以临界角不为 30 ，故 D错误。 故选 C。 二、选择题二、选择题（本题共（本题共 3 小题，每小题小题，每小题 2 分，共分，共 6 分。每小题列出的四个备选项中至少有一个分。每小题列出的四个备选项中至少有一个 是符合题目要求的。全部选对的得是符合题目要求的。全部选对的得 2 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 1 分，有选错的得分，有选错的得 0 分）分） 14.太阳辐射的总功率约为 26 4 10 W，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中
18、，一个质量为 2 1876.1MeV / c（c为真空中的光速）的氘核（ 2 1H）和一个质量为 2 2809.5MeV/ c的氚核（ 3 1H）结合 为一个质量为 2 3728.4MeV / c的氦核（ 4 2He） ，并放出一个 X 粒子，同时释放大约17.6MeV的能量。下 列说法正确的是（ ） A. X 粒子是质子 B. X 粒子的质量为 2 939.6MeV / c C. 太阳每秒因为辐射损失的质量约为 9 4. 4 10 kg D. 太阳每秒因为辐射损失的质量约为 2 17.6MeV / c 【答案】BC 【详解】A由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为 1，电荷数为 0，则 X
19、为中子，选项 A错误； B根据能量关系可知 2 1876.12809.53728.4 17.6 n m c 解得 2 939.6MeV/ n mc，选项 B 正确； C太阳每秒放出的能量 26 4 10 JEPt 损失的质量 26 9 28 4 10 kg4.4 10 kg (3 10 ) E m c 选项 C正确； D因为 26 264539 19 4 10 4 10 J=eV2.5 10 eV=2.5 10 MeV 1.6 10 E 则太阳每秒因为辐射损失的质量为 392 2 2.5 10 MeV/c E m c 选项 D错误。 故选 BC。 15.如图所示，x轴上2m、12m处有两个振动
20、周期均为4s、振幅均为1cm的相同的波源 1 S、 2 S，0t 时 刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为4m沿 x 轴传播的简谐横波。P、M、Q分别是 x轴上2m、5m和 8.5m的三个点，下列说法正确的是（ ） A. 6.0s时 P、M、Q三点均已振动 B. 8.0s后 M 点的位移始终是2cm C. 10.0s后 P点的位移始终是 0 D. 10.5s时 Q 点的振动方向竖直向下 【答案】CD 【详解】A波速为 4 m/s=1m/s 4 v T 在 6s内两列波传播了 6m，则此时 PQ 两质点已振动，但是 M 点还未振动，A错误； B因 M点到两个振源的距离相等，则 M 是振动加强点，
21、振幅为 2cm，但不是位移始终为 2cm，B错误； CP点到两振源的距离只差为 6cm，为半波长的 3倍，则该点为振动减弱点，振幅为零，即 10.0s 后 P点 的位移始终为零，C正确； DS1波源的振动传到 Q点的时间为10.5=10.5s 1 s，则 10.5s 时 Q点由 S1引起的振动为竖直向下；S2波源的 振动传到 Q点的时间为 3.5 s=3.5s 1 ，则 10.5s时 Q 点由 S2引起的振动已经振动了 7s，此时在最高点，速度 为零，则 10.5s时刻 Q点的振动速度为竖直向下，D正确。 故选 CD。 16.如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电
22、动机带动。现有质量为 20kg、额定功率为5kW的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过200s到达100m高处后悬停并进 行工作。 已知直流电源供电电压为400V， 若不计电缆的质量和电阻， 忽略电缆对无人机的拉力， 则 （ ） A. 空气对无人机的作用力始终大于或等于200N B. 直流电源对无人机供电的额定电流为12.5A C. 无人机上升过程中消耗平均功率为100W D. 无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功 【答案】BD 【详解】A无人机先向上加速后减速，最后悬停，则空气对无人机的作用力先大于 200N 后小于 200N，最 后等于 200N，选项 A错误； B直流电源对无
23、人机供电的额定电流 5000 A=12.5A 400 P I U 选项 B正确； C若空气对无人机的作用力为 F=mg=200N 则无人机上升过程中消耗的平均功率 200 100 100W 200 Fh P t 但是由于空气对无人机向上的作用力不是一直为 200N，则选项 C错误； D无人机上升及悬停时，螺旋桨会使周围空气产生流动，则会有部分功率用于对空气做功，选项 D正确。 故选 BD。 三、非选三、非选择题（本题共择题（本题共 6 小题，共小题，共 55分）分） 17.做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作 步骤如下： （）挂上托盘和砝码
24、，改变木板的倾角，使质量为 M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； （）取下托盘和砝码，测出其总质量为 m，让小车沿木板下滑，测出加速度 a； （）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到aF的关系。 实验获得如图所示的纸带，计数点 a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打 d点时小车的速度大 小 d v _m/s（保留两位有效数字） ； 需要满足条件Mm的方案是_（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”） ；在作aF图象时，把mg 作为 F值的是_（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”） 。 【答案】 (1). 0.180.19 (2). 甲 (3). 甲和乙 【详解】1打点计时器打点周期 0.
25、1sT 由匀加速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，在打 d 点时小车的速度 2 (38.1030.70) 10 m/s0.19m/s 44 0.1 d bf v T 23在图甲的实验方案中，由托盘和砝码的重力提供拉力，让小车做匀加速直线运动，由牛顿第二 定律可得 ()mgMm a 则 m ag mM 则绳子对小车的拉力 M FMamg mM 当Mm时，绳子拉力近似等于托盘和砝码的重力。 故甲需要满足Mm。 在图乙的实验方案中，挂上托盘和砝码，小车匀速下滑，设斜面的倾斜角为，斜面和纸带对小车的摩擦 力或阻力总和为 f，则有 sinMgfmg 取下托盘和砝码，小车做匀加速直线运动，由
26、牛顿第二定律可得 sinMgfMa 即 mgMa 故乙方案中，不需要满足Mm 在甲乙方案中，均用托盘和砝码的重力 mg 作为小车匀加速的直线运动的合力及 F。 18.某同学用单摆测量重力加速度， 为了减少测量误差，下列做法正确的是_（多选） ； A摆的振幅越大越好 B摆球质量大些、体积小些 C摆线尽量细些、长些、伸缩性小些 D计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处 改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图象如图所示，所得结果与当地重力加速度值相符， 但发现其延长线没有过原点，其原因可能是_。 A测周期时多数了一个周期 B测周期时少数了一个周期 C测摆长时直接将摆线的长度作为摆长 D测摆长
27、时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长 【答案】 (1). BC (2). C 【详解】1A单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不能超过 5， 否则单摆将不做简谐振动，故 A做法错误； B实验尽量选择质量大的、体积小的小球，减小空气阻力，减小实验误差，故 B 做法正确； C为了减小实验误差，摆线应轻且不易伸长的细线，实验选择细一些的、长度适当、伸缩性小的绳子，故 C做法正确； D物体再平衡位置（最低点）速度最大，计时更准确，故 D做法错误。 2单摆的周期 2 l T g 即 2 2 4 Tl g 但是实验所得 2 Tl没过原点，测得重力加速度与当地结果相符，则斜率仍为 2
28、 4 g ；则 2 2 0 4 ()Tll g 故实验可能是测量是直接将摆线的长度作为摆长了。 19.某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。 (1)在答题纸相应的方框中画出图乙的电路图_； (2)某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流I _A，电压U _V； (3)实验得到如图所示的两条直线，图中直线对应电路是图 1_（选填“甲”或“乙”） ； (4)该电池的电动势E _V（保留三位有效数字） ，内阻r _（保留两位有效数字） 。 【答案】 (1). (2). 0.390.41 (3). 1.291.31 (4). 乙 (5). 1.511.54 (6). 0.5
29、20.54 【详解】(1)1图乙中，电流表内接和变阻器串联接在电源两端，电压表测路段电压，则图乙对应的电路图 为 (2)23一节干电池的电动势一般约为 1.5V，故电压表量程选择 03V，电流表量程选择 00.6A，所以量表 的读数分别为 1.30V（1.291.31V均可） ，0.40A（0.390.41A均可） (3)4由闭合电路欧姆定律可得 UEIr 可得 U-I 图象的纵轴截距为电源电动势，斜率为电源内阻。图甲中电流表外接，则实验测得的电源内阻 A =+rrr 测内 测量值偏大；图乙中电路 = V V r rr rr 测内 内 测量值偏小，但是由于 V Rr真，故图乙实验测出的内阻误差
30、更小，故图线对应图乙，图线对应的图 甲。 (4)5图线与纵轴的交点为电源的电动势 E=1.52V ； 6在图线与横轴的交点为短路电流 I=2.86A 由 1.52V 0.53 2.86A E r I ，此实验原理无误差。 20.如图 1所示，有一质量 200kgm 的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定 位置。 当加速运动到总位移的 1 4 时开始计时， 测得电机的牵引力随时间变化的Ft图线如图2所示，34st 末速度减为 0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力，求物件： (1)做匀减速运动的加速度大小和方向； (2)匀速运动的速度大小； (3)总位移的大小。
31、【答案】(1) 2 0.125m/s，竖直向下；(2)1m/s；(3)40m 【详解】(1)由图 2 可知 026s 内物体匀速运动，26s34s 物体减速运动，在减速运动过程根据牛顿第二定律 有 T mgFma 根据图 2得此时 FT=1975N，则有 T 2 0.125m/s F ag m 方向竖直向下。 (2)结合图 2根据运动学公式有 2 0.1253426 m/s=1m/svat (3)根据图像可知匀速上升的位移 11 =1 26m=26mh vt 匀减速上升的位移 22 1 =8m=4m 22 = v ht 匀加速上升的位移为总位移的 1 4 ，则匀速上升和减速上升的位移为总位移的
32、 3 4 ，则有 12 3 4 hhh 所以总位移为 h=40m 21.小明将如图所示的装置放在水平地面上， 该装置由弧形轨道、 竖直圆轨道、 水平直轨道AB和倾角37 的斜轨道BC平滑连接而成。质量 0.1kgm 的小滑块从弧形轨道离地高1.0mH 处静止释放。已知 0.2mR ， ABBC 1.0mLL，滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数均为0.25，弧形轨道和圆轨道 均可视为光滑，忽略空气阻力。 (1)求滑块运动到与圆心 O等高的 D 点时对轨道的压力； (2)通过计算判断滑块能否冲出斜轨道的末端 C点； (3)若滑下的滑块与静止在水平直轨道上距 A 点 x 处的质量为2m的小滑块相碰，
33、碰后一起运动，动摩擦因 数仍为 0.25，求它们在轨道BC上到达的高度 h与 x之间的关系。 （碰撞时间不计，sin370.6， cos370.8） 【答案】(1)8N，方向水平向左；(2)不会冲出；(3) 15 648 hx（ 5 m1m 8 x） ；0h（ 5 0m 8 x） 【详解】(1)机械能守恒定律 2 D 1 2 mgHmgRmv 牛顿第二定律 2 D N 8N mv F R 牛顿第三定律 NN 8NFF 方向水平向左 (2)能在斜轨道上到达的最高点为 C 点，功能关系 ABBCBC cossinmgHmgLmgLmgL 得 BC 15 m1.0m 16 L 故不会冲出 (3)滑块
34、运动到距 A点 x处的速度为 v，动能定理 2 1 2 mgHmgxmv 碰撞后的速度为 v ，动量守恒定律 3mvmv 设碰撞后滑块滑到斜轨道的高度为 h，动能定理 2 AB 1 3330(3 ) tan2 h mg Lxmgmghm v 得 155 m1m 648 8 hxx 5 0 0m 8 hx 剟 22.如图 1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以 O为原点、水平向右为正方向建立 x轴，在01.0mx区域 内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长0.5mL、电阻0.25R 的正方形线框abcd，当平 行于磁场边界的cd边进入磁场时， 在沿 x 方向的外力 F 作用下以1.0m/sv的速
35、度做匀速运动， 直到ab边 进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点，在01.0st 内磁感应强度 B的大小与时间 t 的关系如图 2所示，在01.3st 内线框始终做匀速运动。 (1)求外力 F 的大小； (2)在1.0s1.3st 内存在连续变化的磁场，求磁感应强度 B的大小与时间 t的关系； (3)求在01.3st 内流过导线横截面的电荷量 q。 【答案】(1)0.0625N；(2) 1 64 B t ；(3)0.5C 【详解】(1)由图 2 可知 00 0,0.25TtB，则回路电流 0 B Lv I R 安培力 22 0 A B L Fv R 所以外力 0.0625N A
36、 FF (2)匀速出磁场，电流为 0，磁通量不变 1 ， 1 1.0st 时， 1 0.5TB ，磁通量 2 11 B L ，则 t时刻， 磁通量 1 BL Lv tt 解得 1 64 B t (3)00.5st 电荷量 2 0 1 0.25C B L q R 0.5s1.0st 电荷量 22 10 2 0.25C B LB L q R 总电荷量 12 0.5Cqqq 23.某种离子诊断测量简化装置如图所示。竖直平面内存在边界为矩形EFGH、方向垂直纸面向外、磁感应 强度大小为 B 的匀强磁场，探测板CD平行于HG水平放置，能沿竖直方向缓慢移动且接地。a、b、c三束 宽度不计、间距相等的离子束
37、中的离子均以相同速度持续从边界EH水平射入磁场，b 束中的离子在磁场中 沿半径为 R的四分之一圆弧运动后从下边界HG竖直向下射出，并打在探测板的右边缘 D 点。已知每束每 秒射入磁场的离子数均为 N，离子束间的距离均为0.6R，探测板CD的宽度为0.5R，离子质量均为 m、 电荷量均为 q，不计重力及离子间的相互作用。 (1)求离子速度 v的大小及 c 束中的离子射出磁场边界HG时与 H点的距离 s； (2)求探测到三束离子时探测板与边界HG的最大距离 max L； (3)若打到探测板上的离子被全部吸收，求离子束对探测板的平均作用力的竖直分量 F 与板到HG距离 L 的 关系。 【答案】(1)
38、 qBR v m ，0.8R；(2) max 4 15 LR；(3)当 4 0 15 LR 时： 1 2.6FNqBR；当 4 0.4 15 RLR 时： 2 1.8FNqBR；当0.4LR时： 3 FNqBR 【详解】(1)离子在磁场中做圆周运动 2 mv qvB R 得粒子的速度大小 qBR v m 令 c束中的离子运动轨迹对应的圆心为 O，从磁场边界HG边的 Q点射出，则由几何关系可得 0.6OHR， 22 (0.6 )0.8sHQRRR (2)a 束中的离子运动轨迹对应的圆心为 O，从磁场边界HG边射出时距离 H 点的距离为 x，由几何关系可 得 0.6HOaHRR 22 0.8xRH
39、OR 即 a、c 束中的离子从同一点 Q 射出，离开磁场的速度分别于竖直方向的夹角为 、，由几何关系可得 探测到三束离子，则 c束中离子恰好达到探测板的 D点时，探测板与边界HG的距离最大， max tan RsOH Ls 则 max 4 15 LR (3)a 或 c 束中每个离子动量的竖直分量 z cos0.8ppqBR 当 4 0 15 LR 时所有离子都打在探测板上，故单位时间内离子束对探测板的平均作用力 1z 22.6FNpNpNqBR 当 4 0.4 15 RLR 时， 只有 b 和 c 束中离子打在探测板上，则单位时间内离子束对探测板的平均作用力为 z2 1.8FNpNpNqBR 当0.4LR时， 只有 b束中离子打在探测板上，则单位时间内离子束对探测板的平均作用力为 3 FNpNqBR
