重庆市万州二中2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（Word版附答案）

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12.向外 m0gNIL kgNL
13.(1)感应电动势最大值Em=nBωS=300V
从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值的表达式i=Imsin ωt=EmR+rsin ωt=30090+10sin 300t(A)=3sin 300t(A)
(2)电流有效值I=Im 2=3 2A
线圈转动 1min 过程中外力F做的功等于回路产生的总热量Q=IEt=27000J
(3)线圈从中性面位置转过 90∘ 的过程中，通过电阻R的电荷量q=IΔt=ER+rΔt=nΔΦR+r=nBSR+r=100×0.1×0.190+10C=0.01C
14.(1)当 t=2s 时，速度为 v=3m/s ，此时
感应电动势为E=BLv
感应电流I=ER+r
安培力 F安=BIL
根据受力平衡可得F=F安+mgsinθ
联立解得B=1T；
(2)前 2 s 内，根据动量定理有F−mgsinθΔt−BILΔt=mv−0，I−=E−R+r
设前 2 s 内金属杆通过的位移为 x，E=BLxΔt
联立解得x=4.2 m；
(3) 2∼4s 内金属杆通过的位移为x′=vt=6m
前 4s 内对棒由动能定理Fx+x′−mgx+x′sinθ+W安=12mv2
电路中产生的总热量 Q=−W安
电阻 R 产生的热量为QR=RR+rQ
联立解得QR=6.2J。
15.(1)根据洛伦兹力提供向心力 qvB1=mv2r
解得 v=rqB1m
可得粒子做匀速圆周运动的轨迹半径越小则它的速度就越小，粒子源到 B2 区域最近的点为SO与 B2 区域的交点，则当粒子竖直向下发射，其轨迹刚好与 B2 区域相切时，满足能到达 B2 区域的最小发射速度，如图由几何关系得 rmin=d−R2= 3−1m
则该粒子的发射速度为： vmin=500 3−1m/s
(2)根据洛伦兹力提供向心力有 qvB1=mv2r
解得 r=mvqB1=2m
当粒子的运动轨迹恰好与圆相切时区域的临界情况，如图，根据几何关系可知 d2+r2=2r2
故当粒子恰好向左或向右射出时．能够刚好进入 B2 区域，因此能够进入 B2 区域的粒子数与发射的粒子总数之比为 12 。
(3)利用反向思维可知，若离子能平行于SO射出．其必然经过圆形轨道最低点，轨迹如图，则其在 B1 区域运动的时间为 t1=πmqB
在 B2 区域运动的时间为 t2=πm3qB
故总时间为 t=t1+t2=4πm3qB=8π3×10−3s。