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北京市房山区2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（Word版附解析）
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这是一份北京市房山区2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（Word版附解析），文件包含北京市房山区2023-2024学年高二下学期期中物理试卷Word版含解析docx、北京市房山区2023-2024学年高二下学期期中物理试卷Word版无答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共30页， 欢迎下载使用。
本试卷共8页，满分100分，考试时长90分钟。
考生务必将答案填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题（共14小题，每小题3分，共42分。）
1. 在下列物理量中，属于标量的是（ ）
A. 磁感应强度B. 磁通量C. 冲量D. 动量
2. 随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波和乙波，下列说法正确的是（ ）
A. 甲波的波长比乙波的短
B. 甲波和乙波的频率都比可见光的频率大
C. 真空中，甲波的传播速度比乙波的传播速度大
D. 甲波和乙波的传播，靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递
3. 金属探测器常用于安检，探测器内线圈通有交变电流，能产生迅速变化的磁场。当探测器靠近金属材料物体时，报警器就会发出警报，靠近非金属物体时则不发出警报。关于探测器工作原理，下列说法正确的是（ ）
A. 利用静电感应现象工作
B. 利用磁场对金属的吸引作用工作
C. 利用发射和接收电磁波工作
D. 利用金属中形成涡流，引起探测器线圈中电流变化工作
4. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是（ ）
A. 磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变
B. 磁铁靠近线圈时，线圈有收缩的趋势
C. 磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力
D. 磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能守恒
5. 某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，通过交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像，则（ ）
A. t=0时刻，线圈处于中性面位置
B. t1时刻，电流表示数最大
C. t2时刻，线圈中电流方向发生改变
D. t3时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零
6. 在断电自感的演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈和定值电阻等元件组成了如图甲所示的电路。闭合开关待电路稳定后，两支路中的电流分别为和。断开开关前、后的一小段时间内，电路中的电流随时间变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 断开开关前，定值电阻中的电流为
B. 断开开关前，灯泡的电阻小于定值电阻和电感线圈的总电阻
C. 断开开关后，小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭
D. 断开开关后，小灯泡所在支路中的电流如曲线所示
7. 图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为5V
B. 若没有转换器则变压器副线圈输出的是直流电
C. 该变压器通过放大电流从而点燃气体
D. 若，则可以实现燃气灶点火
8. 图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1、A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是
A 该带电粒子带负电
B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在胶片上位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大
9. 数据表明，在电动车事故中，佩戴头盔可抵挡85%的头部伤害，使受伤比例下降70%，则下列说法正确的是（ ）
A. 头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率
B. 头盔延长了撞击的作用时间，从而使得动量变化更小
C. 头盔减小了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量
D. 事故中头盔对头部冲量大于头部对头盔的冲量
10. LC振荡电路是一种简单且常见电路，在测量、自动控制、无线电通信及遥控等许多领域有着广泛的应用。如图甲所示，规定回路中顺时针方向的电流为正，电流i随时间t变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A. t1时刻，电容器中向下的电场最强
B. t2时刻，电容器极板不带电
C. 在t1~t2时间内，电容器正在充电
D. 在t2~t3时间内，振荡电路中磁场能正在向电场能转化
11. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（ ）
A. 线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向
B. 线框出磁场的过程中做匀减速直线运动
C. 线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等
D. 线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等
12. 洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等组成，结构示意图如图所示。励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流I，两线圈之间将产生垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度与I成正比，比例系数为k，方向垂直纸面向里，电子在电子枪中经加速电压U加速形成高速电子束，若电子束垂直磁场方向，可看到电子束径迹呈圆形，直径为D，下列说法正确的是（ ）
A. 励磁线圈中电流方向为逆时针
B. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹半径变大
C. 仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹半径变大
D. 电子比荷
13. 如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。天平的右臂下面挂有一个电阻为R的矩形线圈，线圈宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当线圈中通有电流I时，细线在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。若在此时剪断细线，矩形线圈将由静止下落，经一段时间，线圈的上边离开磁感应强度为B的匀强磁场前瞬间的速度为v，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. B大小为
B. B大小为
C. 天平第一次平衡时，线圈中的电流方向为逆时针方向
D. 线圈离开磁场前瞬间，感应电流的电功率
14. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为（k为一定值）。下列说法中正确的是（ ）
A. 电子受到的感生电场力提供圆周运动的向心力
B. 为使电子加速，感生电场的方向应该沿逆时针方向
C. 为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流应该增大
D. 电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做的功为2keπr
二、实验题（每空2分，共18分。）
15. 某同学在做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验时，用图所示学生电源给乙所示变压器原线圈供电，电压为4V，用多用电表交流10V挡测量副线圈电压，示数如图丙所示。
（1）若原线圈连接的是0和200接线柱，则副线圈连接0和___________接线柱。
（2）关于本实验，下列说法正确的是
A. 为了减少变压器的能量损失，应采用整块硅钢铁芯
B. 若仅增加原线圈匝数，电压表示数增大
C. 若仅增加副线圈匝数，电压表示数增大
D. 若该变压器为只有一个原线圈和一个副线圈的降压变压器，则副线圈应使用较粗的导线
（3）理想变压器是一种理想化模型，请分析说明该模型应忽略哪些次要因素____。
16. 用如图所示的装置来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平地面。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，在白纸上留下各自落点的痕迹。
（1）实验中，入射小球质量为m1与被碰小球质量m2应满足的大小关系为___。实验记录如图所示，小球2被碰后做平抛运动的水平位移是图中的______（选填“OM”“OP”或“ON”）。
（2）关于该实验，下列说法正确的是 。
A. 实验中需要用到的器材有天平、停表、刻度尺
B. 实验时需要测量斜槽末端到水平地面的高度
C. 用半径尽量小的圆把落点圈起来，圆心可视为落点的平均位置
D. 小球1滚下过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结论无影响
（3）若实验所测物理量满足表达式__________，则可判定两个小球相碰前后动量守恒。
（4）验证动量守恒的实验也可以在如图所示的水平气垫导轨上完成，实验时静止的两滑块用细线连接，中间有一个压缩的轻质弹簧，烧断细线后，两滑块分别向两边运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略。实验测得滑块A的总质量为m1，滑块B的总质量为m2，两滑块遮光片的宽度相同且为d，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，即验证了烧断细线前后两滑块组成的系统动量守恒。烧断细线前弹簧的弹性势能为_____（以上两空均用测量的物理量表示）。
三、计算论证题（本题共4小题，共40分。）
解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
17. 如图甲所示，线圈的匝数N=200（图中只画了2匝），线圈面积S=0.2m2，线圈电阻r=2Ω。其两端与一个R=8Ω的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场。线圈中的磁感应强度按图乙所示规律变化。
（1）判断通过电阻R电流方向。
（2）求线圈中产生的感应电动势大小E。
（3）求电阻R两端的电压U。
18. 如图所示，把一个质量m=0.2kg的小球放在高度h=5.0m的直杆的顶端。一颗质量m'=0.01kg的子弹以v0=500m/s的速度沿水平方向击中小球，并以v'=100m/s的速度穿出小球。取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求：
（1）小球沿水平飞出时的速度大小v。
（2）小球落地处离杆的水平距离s。
（3）子弹穿过小球过程中系统损失机械能。
19. 加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用，回旋加速器是其中的一种。图甲为回旋加速器的工作原理图。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面。位于D1盒圆心附近的A处有一个粒子源，产生质量为m、电荷量为+q的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间，加速过程中不考虑相对论效应。
（1）求所加交流电源的周期T。
（2）若已知半圆金属盒的半径为R，请计算粒子离开加速器时获得的最大动能Ekm。
（3）某同学在分析带电粒子运动轨迹时，画出了如图乙所示的轨迹图，他认为相邻轨迹间距是相等的，请你通过计算说明该轨迹是否合理。
20. 如图甲所示，相距为L的平行金属导轨置于水平面内，导轨间接有阻值为R的定值电阻。质量为m的金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。t=0时刻，对金属棒ab施加一与导轨平行的恒定拉力F，使其由静止开始做加速直线运动。不计金属棒与导轨的电阻及金属棒与导轨间的摩擦。
（1）从t=0时刻开始计时，在图乙所示的坐标系中定性画出金属棒ab的速度大小v随时间t变化的图像；并求出金属棒ab的最大速度大小vm。
（2）若在金属棒ab的速度达到最大之后某时刻撤去拉力，金属棒开始做减速运动，并最终停在导轨上，求撤去拉力之后金属棒运动的最大距离x。
（3）撤去拉力后，结合图丙所示情境，分析说明当金属棒ab以速度v向右运动时，自由电子所受洛伦兹力在能量转化过程中所起的作用。
左侧光电门
右侧光电门
挡光时间
T1
T2
本试卷共8页，满分100分，考试时长90分钟。
考生务必将答案填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题（共14小题，每小题3分，共42分。）
1. 在下列物理量中，属于标量的是（ ）
A. 磁感应强度B. 磁通量C. 冲量D. 动量
2. 随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波和乙波，下列说法正确的是（ ）
A. 甲波的波长比乙波的短
B. 甲波和乙波的频率都比可见光的频率大
C. 真空中，甲波的传播速度比乙波的传播速度大
D. 甲波和乙波的传播，靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递
3. 金属探测器常用于安检，探测器内线圈通有交变电流，能产生迅速变化的磁场。当探测器靠近金属材料物体时，报警器就会发出警报，靠近非金属物体时则不发出警报。关于探测器工作原理，下列说法正确的是（ ）
A. 利用静电感应现象工作
B. 利用磁场对金属的吸引作用工作
C. 利用发射和接收电磁波工作
D. 利用金属中形成涡流，引起探测器线圈中电流变化工作
4. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是（ ）
A. 磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变
B. 磁铁靠近线圈时，线圈有收缩的趋势
C. 磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力
D. 磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能守恒
5. 某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，通过交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像，则（ ）
A. t=0时刻，线圈处于中性面位置
B. t1时刻，电流表示数最大
C. t2时刻，线圈中电流方向发生改变
D. t3时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零
6. 在断电自感的演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈和定值电阻等元件组成了如图甲所示的电路。闭合开关待电路稳定后，两支路中的电流分别为和。断开开关前、后的一小段时间内，电路中的电流随时间变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 断开开关前，定值电阻中的电流为
B. 断开开关前，灯泡的电阻小于定值电阻和电感线圈的总电阻
C. 断开开关后，小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭
D. 断开开关后，小灯泡所在支路中的电流如曲线所示
7. 图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为5V
B. 若没有转换器则变压器副线圈输出的是直流电
C. 该变压器通过放大电流从而点燃气体
D. 若，则可以实现燃气灶点火
8. 图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1、A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是
A 该带电粒子带负电
B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在胶片上位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大
9. 数据表明，在电动车事故中，佩戴头盔可抵挡85%的头部伤害，使受伤比例下降70%，则下列说法正确的是（ ）
A. 头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率
B. 头盔延长了撞击的作用时间，从而使得动量变化更小
C. 头盔减小了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量
D. 事故中头盔对头部冲量大于头部对头盔的冲量
10. LC振荡电路是一种简单且常见电路，在测量、自动控制、无线电通信及遥控等许多领域有着广泛的应用。如图甲所示，规定回路中顺时针方向的电流为正，电流i随时间t变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A. t1时刻，电容器中向下的电场最强
B. t2时刻，电容器极板不带电
C. 在t1~t2时间内，电容器正在充电
D. 在t2~t3时间内，振荡电路中磁场能正在向电场能转化
11. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（ ）
A. 线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向
B. 线框出磁场的过程中做匀减速直线运动
C. 线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等
D. 线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等
12. 洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等组成，结构示意图如图所示。励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流I，两线圈之间将产生垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度与I成正比，比例系数为k，方向垂直纸面向里，电子在电子枪中经加速电压U加速形成高速电子束，若电子束垂直磁场方向，可看到电子束径迹呈圆形，直径为D，下列说法正确的是（ ）
A. 励磁线圈中电流方向为逆时针
B. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹半径变大
C. 仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹半径变大
D. 电子比荷
13. 如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。天平的右臂下面挂有一个电阻为R的矩形线圈，线圈宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当线圈中通有电流I时，细线在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。若在此时剪断细线，矩形线圈将由静止下落，经一段时间，线圈的上边离开磁感应强度为B的匀强磁场前瞬间的速度为v，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. B大小为
B. B大小为
C. 天平第一次平衡时，线圈中的电流方向为逆时针方向
D. 线圈离开磁场前瞬间，感应电流的电功率
14. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为（k为一定值）。下列说法中正确的是（ ）
A. 电子受到的感生电场力提供圆周运动的向心力
B. 为使电子加速，感生电场的方向应该沿逆时针方向
C. 为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流应该增大
D. 电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做的功为2keπr
二、实验题（每空2分，共18分。）
15. 某同学在做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验时，用图所示学生电源给乙所示变压器原线圈供电，电压为4V，用多用电表交流10V挡测量副线圈电压，示数如图丙所示。
（1）若原线圈连接的是0和200接线柱，则副线圈连接0和___________接线柱。
（2）关于本实验，下列说法正确的是
A. 为了减少变压器的能量损失，应采用整块硅钢铁芯
B. 若仅增加原线圈匝数，电压表示数增大
C. 若仅增加副线圈匝数，电压表示数增大
D. 若该变压器为只有一个原线圈和一个副线圈的降压变压器，则副线圈应使用较粗的导线
（3）理想变压器是一种理想化模型，请分析说明该模型应忽略哪些次要因素____。
16. 用如图所示的装置来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平地面。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，在白纸上留下各自落点的痕迹。
（1）实验中，入射小球质量为m1与被碰小球质量m2应满足的大小关系为___。实验记录如图所示，小球2被碰后做平抛运动的水平位移是图中的______（选填“OM”“OP”或“ON”）。
（2）关于该实验，下列说法正确的是 。
A. 实验中需要用到的器材有天平、停表、刻度尺
B. 实验时需要测量斜槽末端到水平地面的高度
C. 用半径尽量小的圆把落点圈起来，圆心可视为落点的平均位置
D. 小球1滚下过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结论无影响
（3）若实验所测物理量满足表达式__________，则可判定两个小球相碰前后动量守恒。
（4）验证动量守恒的实验也可以在如图所示的水平气垫导轨上完成，实验时静止的两滑块用细线连接，中间有一个压缩的轻质弹簧，烧断细线后，两滑块分别向两边运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略。实验测得滑块A的总质量为m1，滑块B的总质量为m2，两滑块遮光片的宽度相同且为d，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，即验证了烧断细线前后两滑块组成的系统动量守恒。烧断细线前弹簧的弹性势能为_____（以上两空均用测量的物理量表示）。
三、计算论证题（本题共4小题，共40分。）
解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位。
17. 如图甲所示，线圈的匝数N=200（图中只画了2匝），线圈面积S=0.2m2，线圈电阻r=2Ω。其两端与一个R=8Ω的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场。线圈中的磁感应强度按图乙所示规律变化。
（1）判断通过电阻R电流方向。
（2）求线圈中产生的感应电动势大小E。
（3）求电阻R两端的电压U。
18. 如图所示，把一个质量m=0.2kg的小球放在高度h=5.0m的直杆的顶端。一颗质量m'=0.01kg的子弹以v0=500m/s的速度沿水平方向击中小球，并以v'=100m/s的速度穿出小球。取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求：
（1）小球沿水平飞出时的速度大小v。
（2）小球落地处离杆的水平距离s。
（3）子弹穿过小球过程中系统损失机械能。
19. 加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用，回旋加速器是其中的一种。图甲为回旋加速器的工作原理图。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面。位于D1盒圆心附近的A处有一个粒子源，产生质量为m、电荷量为+q的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间，加速过程中不考虑相对论效应。
（1）求所加交流电源的周期T。
（2）若已知半圆金属盒的半径为R，请计算粒子离开加速器时获得的最大动能Ekm。
（3）某同学在分析带电粒子运动轨迹时，画出了如图乙所示的轨迹图，他认为相邻轨迹间距是相等的，请你通过计算说明该轨迹是否合理。
20. 如图甲所示，相距为L的平行金属导轨置于水平面内，导轨间接有阻值为R的定值电阻。质量为m的金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。t=0时刻，对金属棒ab施加一与导轨平行的恒定拉力F，使其由静止开始做加速直线运动。不计金属棒与导轨的电阻及金属棒与导轨间的摩擦。
（1）从t=0时刻开始计时，在图乙所示的坐标系中定性画出金属棒ab的速度大小v随时间t变化的图像；并求出金属棒ab的最大速度大小vm。
（2）若在金属棒ab的速度达到最大之后某时刻撤去拉力，金属棒开始做减速运动，并最终停在导轨上，求撤去拉力之后金属棒运动的最大距离x。
（3）撤去拉力后，结合图丙所示情境，分析说明当金属棒ab以速度v向右运动时，自由电子所受洛伦兹力在能量转化过程中所起的作用。
左侧光电门
右侧光电门
挡光时间
T1
T2
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