物理 北京市第十二中学2023-2024学年高二上学期12月统一练习物理试卷-A4答案卷尾

这是一份物理 北京市第十二中学2023-2024学年高二上学期12月统一练习物理试卷-A4答案卷尾，共24页。试卷主要包含了12，5V，内阻r=0，1Ω，电压表的内电阻约为3kΩ，3×0等内容，欢迎下载使用。

物理2023.12
本试卷共10页，满分100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题纸交回。
第一部分 选择题（共46分）
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．关于电场和磁场的概念，下列说法正确的是（ ）
A．试探电荷q置于某处所受电场力不为零，该处的电场强度有可能为零
B．试探电荷q置于某处电势能为零，该处的电势一定为零
C．电流元置于磁场中，所受的磁场力一定不为零
D．电流元置于某处所受的磁场力为F，该处的磁感应强度大小一定为
2．如图所示的电路中，当变阻器R3的滑动触头P向a端移动时（ ）
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电压表示数变小，电流表示数变大
C．电压表示数变大，电流表示数变大
D．电压表示数变小，电流表示数变小
3．某学习小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁静置在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场可忽略不计。垂直于磁场水平放置的直铜棒AB两端通过导线与一电源连接成闭合回路，直铜棒AB在磁场中的长度为L，AB的电阻为R，电源电动势为E，内电阻为r。在开关闭合前，电子测力计的示数为；开关闭合后，电子测力计的示数为。下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合后，铜棒所受安培力大小为
B．开关闭合后，铜棒所受安培力方向竖直向上
C．磁极间的磁感应强度大小为
D．磁极间的磁感应强度大小为
4．如图所示，在中有一垂直纸面向里匀强磁场，质量和电荷量都相等的带电粒子、、以不同的速率从点沿垂直于的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知是的中点，不计粒子重力，下列说法中正确的是（ ）
A．粒子带负电，粒子、带正电
B．粒子在磁场中运动的时间最短
C．粒子b在磁场中运动的周期最长
D．射入磁场时粒子c的速率最小
5．如图为简单欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=300μA，内阻Rg=100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，下列说法不正确的是（ ）
A．与接线柱A相连的是红表笔
B．按正确使用方法测量电阻Rx时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx=10kΩ
C．若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，但此表仍能调零，测量Rx的阻值时，则测量值比真实值大
D．测量电阻时，如果指针偏转角度过大，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
6．某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为，质子的质量为，其电量为e，那么这束质子流内单位体积的质子数是（ ）
A．B．
C．D．
7．一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点，其v-t图像如图所示。分析图像，下列说法正确的是（ ）
A．A处的电场强度大于C处的电场强度
B．B、D两点的电场强度和电势一定都为零
C．带正电粒子在A处的电势能大于在C处的电势能
D．A、C两点间的电势差大于B、D两点间的电势差
8．口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，对空气的过滤增加静电吸附功能。驻极处理装置如图所示，针状电极与平板电极分别接高压直流电源正负极，针尖附近的空气被电离后，带电粒子在电场力作用下运动，熔喷布捕获带电粒子带上静电。平板电极表面为等势面，熔喷布带电后对电场的影响可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．熔喷布上表面因捕获带电粒子将带正电
B．针状电极上，针尖附近的电场较弱
C．沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，其速度和加速度均不断增大
D．两电极相距越远，熔喷布捕获的带电粒子速度越大
9．如图所示的U-I图像中，直线A为电源的路端电压与电流的关系，直线B、C分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则 （ ）
A．两个电阻的电功率相等
B．R1接在电源上时，电源的输出功率较大
C．R2接在电源上时，电源内阻的热功率较大
D．两种情况下，电源中非静电力做功的功率相等
10．在现代研究受控热核反应的实验中，需要把的高温等离子体限制在一定空间区域内，这样的高温下几乎所有作为容器的固体材料都将熔化，磁约束就成了重要的技术。如图所示，科学家设计了一种中间弱两端强的磁场，该磁场由两侧通有等大同向电流的线圈产生。假定一带正电的粒子（不计重力）从左端附近以斜向纸内的速度进入该磁场，其运动轨迹为图示的螺旋线（未全部画出）。此后，该粒子将被约束在左右两端之间来回运动，就像光在两个镜子之间来回“反射”一样，不能逃脱。这种磁场被形象地称为磁瓶，磁场区域的两端被称为磁镜。根据信息并结合已有的知识，可以推断该粒子（ ）
A．从左端到右端运动过程中，其动能先增大后减小
B．从左端到右端的运动过程中，其动能先减小后增大
C．从左端到右端的运动过程中，沿磁瓶轴线方向的速度分量逐渐变小
D．从靠近磁镜处返回时，在垂直于磁瓶轴线平面内的速度分量为最大值
二、多项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对得4分，选对但不全得2分，错选得0分。）
11．如图所示，Q是真空中固定的点电荷，a、b、c是以Q所在位置为圆心、半径分别为r或2r球面上的三点，电量为的试探电荷在a点受到的库仑力方向指向Q，则（ ）
A．Q带正电B．b、c两点电场强度相同
C．a、b两点的电场强度大小之比为4：1D．b、c两点电势相等
12．在如图所示的电路中，定值电阻、、、，电容器的电容，电源的电动势，内阻不计。闭合开关、，电路稳定后，则（ ）
A．a、b两点的电势差
B．电容器所带电荷量为零
C．断开开关，电路再次稳定后电容器储存的电荷量为
D．断开开关，电路再次稳定后电容器储存的电能为
13．如图所示，在虚线所围的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，圆形区域半径为R。一个电子从A点沿半径方向以速度v垂直于磁感线射入磁场，从C点（C点未标出）射出时的速度方向偏转了，则关于电子在磁场中的运动过程，下列的说法中正确的是（ ）
A．电子在磁场中的运动时间为
B．若电子进入磁场的速度减小，电子在磁场中的运动周期将变长
C．若电子进入磁场的速度减小，电子在磁场中的运动时间将变长
D．若电子进入磁场的速度减小，射出磁场时速度方向偏转角将变大
14．角速度计可测量飞机、航天器等转动时的角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P刚好位于B点，当系统以角速度ω转动时（ ）
A．输出电压随角速度的增大而增大B．回路中电流随角速度的增大而增大
C．弹簧的伸长量为D．输出电压U与的函数式为
第二部分 非选择题（共54分）
三、实验题（本大题共2小题，共20分。）
15．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：
（1）实验仪器的使用。用螺旋测微器测量电阻丝的直径，示数如图所示。则该电阻丝的直径为 mm。
（2）实验仪器的选取。如图甲所示为用伏安法测量某合金丝电阻的实验电路。实验中分别用最大阻值是5Ω、50Ω、500Ω的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作出电流表读数I随（指滑片移动的距离x与滑片在变阻器上可移动的总长度L的比值）变化的关系曲线a、b、c，如图乙所示。则图乙中的图线a对应的滑动变阻器及最适合本实验的滑动变阻器是( )
A．最大阻值为5Ω的滑动变阻器；图线a对应的滑动变阻器
B．最大阻值为50Ω的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器
C．最大阻值为500Ω的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器
D．最大阻值为500Ω的滑动变阻器；图线c对应的滑动变阻器
（3）实验操作。一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约20kΩ电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为 （填各实验步骤前的字母）。
A．将选择开关置于“×1k”位置
B．将选择开关置于“OFF”位置
C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
（4）误差分析。用（2）图甲所示的电路测量一段金属丝的电阻。不考虑偶然误差，测量值与真实值相比较将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），误差主要是由 （选填“电流表”或“电压表”）的内阻引起的。
16．用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻（约为1Ω）。其中R为电阻箱，电流表的内电阻约为0.1Ω，电压表的内电阻约为3kΩ。
（1）利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r，所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻．若电流表内电阻用表示，请你用E、r和表示出 ， 。

（2）某同学利用图象分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中，实线是根据实验数据（图甲：，图乙：）描点作图得到的图象；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的图象（没有电表内电阻影响的理想情况）。在图3中对应图乙电路分析的图象是： 。
（3）综合上面所述的分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图1中的 （填“甲”或“乙”）。
（4）利用图4中的甲图电路测定一节旧干电池的电动势和内阻。通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在乙图中画出了图线。由图线可以得出此干电池的电动势 V，内阻 Ω；（均保留两位小数）
（5）根据实验测得的I、U数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线应是图丙中的 （选填“a”、“b”或“c”），其余两条图线分别是令和得出的。根据前面测量得到的电源电动势和内阻的值，推测图丙中A点的x、y坐标分别为 A、 W（均保留2位有效数字）。
四、解答题（本大题共4小题，共34分。在答题卡对应区域写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。）
17．如图所示，宽为l的光滑固定导轨与水平面成角，质量为m的金属杆ab（电阻不计）水平放置在导轨上，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。电源的内阻为r，当变阻器接入电路的阻值为R时，金属杆恰好能静止在导轨上。重力加速度用表示。求：
（1）画出沿b→a方向视角观察到的导体棒的受力图；
（2）金属杆静止时受到的安培力的大小；
（3）电源的电动势；
（4）若保持其它条件不变，仅改变匀强磁场的方向，求由静止释放的瞬间，金属杆可能具有的沿导轨向上的最大加速度a。
18．如图所示，是一个边长为L的正方形区域，内部存在着沿方向的匀强电场。位于边中点S处的粒子源，不断地沿着垂直边的方向发射质量为m、电量为q的带电粒子。粒子的初速度为v，经电场作用后恰好从c点射出。撤去电场，在该区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，带电粒子恰好从b点射出。带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略。
（1）求匀强电场的电场强度大小E；
（2）求匀强磁场的磁感应强度大小B。
19．经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同.由于恒定电场的作用，导体内自由电子定向移动的速率增加，而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速，因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化.金属电阻反映的是定向运动的自由电子与不动的粒子的碰撞.假设碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失，碰撞时间不计.
某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，带电量为e. 现取由该种金属制成的长为L，横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U，自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为t0.如图所示.
(1)求金属导体中自由电子定向运动受到的电场力大小；
(2)求金属导体中的电流I；
(3)电阻的定义式为，电阻定律是由实验得出的.事实上，不同途径认识的物理量之间存在着深刻的本质联系，请从电阻的定义式出发，推导金属导体的电阻定律，并分析影响电阻率ρ的因素.
20．如图甲所示，真空中有一长直细金属导线，与导线同轴放置一半径为的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。
(1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度：
a.在柱面和导线之间，只加恒定电压；
b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场。
当电压为或磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。
(2)撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为、长度为的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为，电子流对该金属片的压强为。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。
1．B
【详解】A. 试探电荷q置于某处所受电场力不为零，该处的电场强度一定不等于零，A错误；
B. 试探电荷q置于某处电势能为零，该处的电势一定为零，B正确；
C. 电流元置于磁场中，若电流与磁感线平行，电流所受的磁场力等于零，C错误；
D. 电流元置于某处所受的磁场力为F，只有垂直放入磁场时，该处的磁感应强度大小才等于，D错误。
故选B。
2．B
【详解】当滑片向a端滑动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，则由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，所以内电压增大；因此路端电压减小，故电压表示数减小；将R1等效为电源内阻，则可知并联部分电压一定减小，故流过R2的电流减小，因总电流增大，所以电流表示数增大。
故选B。
3．C
【详解】B．由左手定则可知，开关闭合后，铜棒所受安培力方向竖直向下，故B错误；
A．在开关闭合前，电子测力计的示数与磁铁的重力大小相等，开关闭合后，磁铁受铜棒的作用力竖直向上，电子测力计的示数为
所以开关闭合后，铜棒所受安培力大小为
故A错误；
CD．铜棒所受安培力，又，可得磁极间的磁感应强度大小为
故C正确，D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．根据左手定则可知a粒子带正电，b、c粒子带负电，故A错误；
BC．由洛伦兹力提供向心力


可知周期
即各粒子的周期一样，粒子c的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，故BC错误；
D．由洛伦兹力提供向心力
可知

可知射入磁场时粒子c的速率最小，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】A．根据电流从红表笔进，黑表笔出可知图中与接线柱A相连的是红表笔，故A正确；
B．根据题意可知，欧姆表的内阻
按正确使用方法测量电阻Rx时，指针指在刻度盘的正中央，即电流为，故有
解得
故B错误；
C．电池电动势变小，但此表仍能调零，由于电流表的满偏电流不变，由
可知欧姆表内阻应调小，由于待测电阻是通过电流表示数体现出来的，由
可知，当欧姆表内阻调小，I变小，指针跟原来位置相比偏左，则电阻测量值偏大，故C正确；
D．测量电阻时，如果指针偏转角度过大，说明电流太大，待测电阻阻值小，因指针偏转在中部较准确，则应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量，故D正确。
故选B。
6．D
【详解】质子加速过程有
根据电流的微观定义式有
解得
故选D。
7．A
【详解】A．因为v-t线的斜率等于物体的加速度，在A处的加速度大于C处的加速度，A处的电场强度大于C处的电场强度，A正确；
B．从B点到D点，根据动能定理得
解得
所以B、D两点的电势不可能都为零，B错误；
C．根据动能定理
因为电场力做负功，电势能增加，所以带正电粒子在A处的电势能小于在C处的电势能，C错误；
D．根据动能定理可知
由图线可知
则A、C两点的电势差小于B、D两点间的电势差，D错误。
故选A。
8．A
【详解】A．空气受电场影响被电离产生带电粒子，电场线方向从正极指向负极，正电荷沿电场线方向运动被熔喷布捕获带正电，故A正确；
BC．导体尖端的电荷特别密集，所以电场强度比较大，远离尖端的地方电场强度逐渐减小，电场力减小，加速度也减小，故BC错误；
D．带电粒子的运动速度由动能定理可知与合外力做功有关，即电场力做功，根据W=Uq可知，电场力做功只与电势差有关，和运动距离无关，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】AB．由两图线的交点读出，R1接在电源上时
U1=0.5U0
I1=0.5I0
电源的输出输出功率
P1=U1I1=0.25 U0I0
R2接在电源上时电压
U2=0.75U0
通过R2的电流
I2=0.25I0
则电源的输出功率
所以R1接在电源上时，电源的输出功率较大，故B正确，A错误；
C．由图可知，电源接R1时电路中的电流大，所以电源内阻的热功率较大，故C错误；
D．电源非静电力做功的功率为
所以电流大的，非静电力的功率大，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】AB．从左端到右端的运动过程中，粒子只受洛伦兹力作用，洛伦兹力对粒子不做功，故其动能不变，故AB错误；
C．从左端到右端的运动过程中，由于粒子只受洛伦兹力，故粒子的速度大小不变。由于粒子在两段之间来回运动，故沿磁瓶轴线方向的速度分量先变大后变小，故C错误；
D．从靠近磁镜处返回时，在垂直于磁瓶轴线平面内时，粒子的速度与轴线垂直，故沿磁瓶轴线方向的速度分量为零，又粒子的速度的大小不变，故此时垂直磁瓶轴线方向的速度分量最大，故D正确。
故选D。
11．ACD
【详解】A．电量为-q的试探电荷受到的库仑力指向Q，则Q带正电，故A正确；
B．根据点电荷的电场强度计算公式
可知，b、c两点的电场强度大小相等，方向不同，故B错误；
C．根据场强的计算公式可知
因为a、b两点与Q点的距离之比为1：2，所以电场强度之比为4：1，故C正确；
D．由图可知b、c两点到Q的距离相等，所以b、c两点的电势相等，故D正确。
故选ACD。
12．AC
【详解】A．根据串联分压原理，和两端电压分别为

设电源正极电势为，则

联立可得
故A正确；
B．电容器所带电荷量为
故B错误；
C．断开开关，电容器两端电势差等于电压，此时只有和串联。则此时电容器电势差为
电容器电荷量为
故C正确；
D．断开开关，电路再次稳定后电容器储存的电能为
故D错误。
故选AC。
13．CD
【详解】A．由几何关系可得电子在磁场中运动轨迹半径为
电子在磁场中运动的时间为
故A错误；
B．电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
则
运动周期为
电子在磁场中运动周期与速度无关，电子进入磁场的速度减小，电子在磁场中的运动周期不变，故B错误；
CD．由
可知电子进入磁场的速度减小，电子运动半径变小，电子偏转角变大，周期不变，在磁场中的运动时间将变长，故CD正确。
故选CD。
14．AD
【详解】AC．设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得
求得
可见，角速度越大，弹簧伸长量越大，则长度BP越大，又因为输出电压为
即角速度越大，输出电压越大，故A正确，C错误；
B．系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，电路的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，即回路中电流与角速度无关，故B错误；
D．由题意知，系统静止时滑片P刚好位于B点，所以当弹簧伸长量为x时
BP=x
则输出电压为
求得
故D正确。
故选AD。
15． 0.183 C ADCB 偏小 电压表
【详解】（1）[1] 螺旋测微器分度值为0.01mm，螺旋测微器读数为
0mm+18.3×0.01mm=0.183mm
（2）[2] 从图乙可以看出a曲线在滑片移动很小距离电流变化很大，说明该滑动变阻器阻值远大于被测量电阻阻值，所以a图对应500Ω滑动变阻器；通过乙图可知，a图象中滑动变阻器接入电路阻值较大时电流变化不太明显，c图象接入的是5Ω的滑动变阻器，电路电流变化不明显，而b图中，电流随电阻的移动自始至终变化都比较明显，所以最适合本实验的滑动变阻器是b。
故选C。
（3）[3] 正确的使用步骤如下：先将选择开关置于“×1k”位置，将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”，然后将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开，最后将选择开关置于“OFF”位置，故正确的操作顺序是ADCB。
（4）[4][5] 电压表测得的电压为待测电阻两端电压，但电流表测得的电流为通过电压表和电阻的总电流，即所测电流值偏大，根据
可知测量值与真实值相比较将偏小，这是由于电压表分流引起的。
16． E r+RA C 乙 1.45 1.30 c 1.1 1.6
【详解】（1）[1][2]图2中等效电源为电源的电动势，其等效电动势
E′=E
等效内阻为电源内阻与电流表内阻之和，其等效内阻为
r′=r+RA
（2）[3]甲图中实验误差来自于电流表的分压作用，电流为零时无误差，流过电流表的电流越大，其引起的分压误差
越大，实际上变阻箱R两端电压为，且实际测出的电阻为
r′＞r
U-I斜率绝对值表示电阻，图3中虚线表示修正后的曲线，故对应甲图分析的U-I图像是C，故选C。
（3）[4]电阻约为1Ω，而电流表内阻为0.1Ω，采用甲图时实际测量的是电源内阻与电流表内阻之和，电压表内阻为3kΩ，其与内阻相差多个数量级，由于电压表分流引起的误差较小，故应选用乙图。
（4）[5][6]由图示电源的U-I图象可知，电源的电动势为
E=1.45V
图象斜率的绝对值等于电源的内阻，内阻为
（5）[7]由题意可知，y=IU，由
P=UI
可知，纵坐标应为输出功率，根据电源的输出功率的性质可知，当内外电阻相等时电源的输出功率最大，故对应的图象应为c；
[8][9]由图可知，图a应为电源的总功率，b为电源内阻消耗的功率，A点时应为外电路短路的情况，故此时对应的电压为E，约为1.45V；电流
功率
P=EI=1.45×1.1=1.6W
17．（1）见解析；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）沿b→a方向视角，可知电流沿b→a方向，匀强磁场竖直向上，根据左手定则可判断安培力方向水平向右，导体棒受力如图所示
（2）由题意可知，金属杆所受安培力的方向水平向右，因为金属杆静止，所以合力为零，得到
（3）因为
且
得
（4）仅改变匀强磁场的方向时安培力大小不变，因此当安培力沿导轨向上的分量最大，即安培力沿导轨向上时，金属杆具有沿导轨向上的最大加速度，由
得最大加速度
18．（1）；（2）
【详解】（1）只加电场时，沿电场方向有
垂直电场方向有
联立解得
（2）只加磁场时，带电粒子做匀速圆周运动，设粒子圆周运动的半径为r，由几何知识有
解得
又根据
解得
19．(1) ；(2)；(3)
【详解】（1）恒定电场的场强
则自由电子所受电场力
（2）设电子在恒定电场中由静止加速的时间为t0时的速度为v，由动量定理
解得
电子定向移动的平均速率
金属导体中产生的电流
，I，I
解得I
（3）由电阻定义式
为定值，此定值即为电阻率ρ，所以
电阻率影响因素有：单位体积内自由电子的数目n，电子在恒定电场中由静止加速的平均时间t0．
20．（1）a.，b.；（2）
【详解】（1）a.在柱面和导线之间，只加恒定电压，粒子刚好没有电子到达柱面，此时速度为零，根据动能定理有
解得
b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场，磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面，设粒子的偏转半径为r，根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得
（2）撤去柱面，设单位时间单位长度射出的电子数为n，则单位时间打在金属片的粒子数
金属片上形成电流为
所以
根据动量定理得金属片上的压强为
解得
故总动能为