山西省晋城市部分学校2024-2025学年高二下学期2月开学考试物理试题（原卷版+解析版）

这是一份山西省晋城市部分学校2024-2025学年高二下学期2月开学考试物理试题（原卷版+解析版），共27页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，答题前，考生务必用直径0，本卷命题范围，5m/sB等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：人教版必修第三册（30%），选择性必修第一册第一章（20%），选择性必修第二册第一章（50%）。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8-10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
B. 安培力的方向一定与通电导线垂直，但与磁场方向不一定垂直
C. 磁场与通电导线垂直时，磁场对通电导线的作用力最大
D. 洛伦兹力可以做正功，不能做负功
2. 如图所示，半圆形导线通以恒定电流，放置在匀强磁场中、已知磁感应强度大小为，导线长为，直径与磁场方向夹角为。该导线受到的安培力大小为（ ）
A. B. C. D.
3. 如图所示，水平虚线上方存在垂直纸面向里的磁场，沿水平方向的磁感应强度恒定，沿竖直向上的方向磁感应强度大小逐渐减弱，矩形导线框ABCD垂直磁场方向放置。下列说法正确的是（ ）
A. 导线框向上平移的过程中，导线框中不能产生感应电流
B. 使线框绕AB轴转动的过程中，导线框中能产生感应电流
C. 导线框向右平移的过程中，导线框中能产生感应电流
D. 使导线框绕过C点垂直纸面的轴在纸面内转动的过程中，导线框中不能产生感应电流
4. 如图所示，某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度水平向右跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是100kg，速度是0.4m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上，不计水和空气的阻力，以向右为正方向，人停在船上时，小船的速度为（ ）
A 0.5m/sB. m/sC. 1.0m/sD. m/s
5. 煤气灶打火装置的原理是尖端放电，打火时放电端与灶体间的电场线如图所示，其中a、b、c为同一直线电场线上的三点，cd垂直电场线abc，已知ab=bc。下列说法正确的是（ ）
A. 放电端O接电源的负极
B. d点的电势比c点的电势低
C. a点的电场强度比d点的电场强度小
D. ab间的电势差等于bc间的电势差
6. 如图所示为回旋加速器，两半径为R的D形盒间接有周期为T的交流电压，前电压为，后电压为，在垂直于D形盒所在平面加竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小未知，比荷为k的带电粒子由D形盒边缘的O点静止释放，经过一段时间，粒子从回旋加速器的小孔引出，忽略粒子在狭缝间的运动时间以及电场变化产生的磁场。下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子在磁场中的运动周期为
B. 粒子的最大速度为
C. 若电压加倍，则粒子离开回旋加速器时的动能加倍
D. 若电压加倍，粒子在回旋加速器中运动的总时间不变
7. 为测试某新车的性能，试验员驾驶该车在某实验路面上匀速行驶，运动过程中，前方空气（初速度近似为0）与车作用后迅速与车共速，产生空气阻力。已知该车的迎风面积为S，空气密度为，在某次实验时，该车匀速运动时功率为P，若忽略地面的阻力，则实验条件下空气阻力的表达式为（ ）
A. B.
C. D.
8. 通常用质谱仪来分析同位素，如图所示为一质谱仪，该质谱仪由加速电场和一半圆形的匀强磁场构成，磁场的圆心为O。两个电荷量相同、质量不同的带电粒子经同一电场加速后，由O点垂直ab方向进入磁场，经过一段时间粒子1、2分别到达竖直接收屏的c、d两点。已知粒子到达接收屏时粒子1的速度与接收屏垂直，粒子2的速度与接收屏的夹角为60°。忽略粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向垂直纸面向里B. 粒子1、2做圆周运动的半径比为
C. 粒子1、2的质量比为1：2D. 粒子1、2在磁场中运动的时间比为3：4
9. 如图所示电路中，电表均为理想电表，电源的内阻为，已知，当滑动变阻器的滑动触头向左移动少许的过程，两电流表示数变化量的绝对值分别为，流过定值电阻的电流变化量的绝对值为。下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数增加，电流表的示数减小B.
C. D. 电源的输出功率增加
10. 如图甲所示，一个半径为的绝缘圆柱面，有12根等长直导线均匀地紧紧贴在其表面且通有向上的电流，大小均为，其俯视图如图乙所示。已知通有电流的长直导线在距其距离为处产生的磁感应强度大小为（其中为一常数）。则（ ）
A. 第1和第11根直导线在圆心处产生的磁感应强度大小相等，方向相反
B. 第1和第11根直导线对第12根导线的安培力的合力小于第5和第6根直导线对第12根导线的安培力的合力
C. 第1和第11根直导线对第12根导线安培力的合力大小等于第1和第11根直导线对第6根导线的安培力的合力大小
D. 第12根导线受到其他11根导线对它的安培力的合力方向沿指向12的方向
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 某实验小组的同学在探究电容器的充、放电时，设计了如图甲所示的电路，实验时进行了如下的操作∶
①将单刀双掷开关接a，并稳定一段时间。
②将单刀双掷开关接b，描绘出电流表示数随时间的变化规律，如图丙所示。
（1）根据电路图甲用笔划线代替导线将图乙中的实物图连线____；
（2）下列现象正确的是
A. 操作①中，电容器的上极板带正电
B. 操作②中，流过电流计的电流向上
C. 操作②中，两极板之间的电场强度逐渐减小
（3）若I-t图线与坐标轴围成的面积表示电荷量，电源的电压为U=2V，电容器的电容约为 C=_____F（结果保留两位有效数字）；如果操作①、②中，仅将电阻箱的阻值调小，则图丙中，电容器的放电时t_________（填“变大”“变小”或“不变”）。
12. 某同学设计了如图甲所示的电路完成了电源的电动势和内阻的测量，已知电流表的量程为、内阻为，电压表的量程为、内阻为，电源的电动势约为3V、内阻约为。
（1）请按照电路图甲将图乙中的实物图连线______；
（2）开关S闭合之前，滑动变阻器的滑动触头应位于______（选填“最左端”或“最右端”）；
（3）为了完成测量应将电流表量程扩大到0.6A，则电阻箱的阻值应为______，电压表的量程应扩大到3V，则电阻箱的阻值应为______；
（4）通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到了多组电流表和电压表的示数，并利用得到的实验数据描绘了如图丙所示的伏安特性曲线，由图像可知电源的电动势为______V，电源的内阻为______（结果均保留两位有效数字）。
三、计算题（本题共3小题，共计38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L = 0.6 m，金属导轨所在的平面与水平面的夹角θ = 30°，空间中存在磁感应强度大小B = 0.50 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E = 9 V、内阻r = 1 Ω的直流电源。现把一个质量m = 0.1 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R = 3.5 Ω，金属导轨电阻不计，取重力加速度大小g = 10 m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
（1）导体棒受到的安培力的大小FA；
（2）导体棒与导轨间的动摩擦因数的最小值μ0。
14. 如图所示，质量均为m的木块A、B并排放在光滑水平面上，木块A上固定一竖直轻杆（质量不计），轻杆上端的O点系一长为l的细线，细线另一端系一质量为2m的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，重力加速度为g，小球和木块均可视为质点。求：
（1）C球从释放到最低点过程中，木块A移动的距离；
（2）A、B两木块分离时，A的速度大小；
（3）小球C第一次到达轻杆左侧能上升的最大高度（相对小球的最低点）。
15. 如图所示的坐标系中，y轴与虚线MN间存在竖直向下的匀强电场，y轴的右侧存在一圆形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里（图中未画出），磁场与y轴相切于P点，一比荷为k的带正电粒子由虚线与x轴的交点S处沿x轴的正方向以速度v0射入电场，粒子由P点进入圆形磁场，经过一段时间粒子由y轴的处垂直y轴再次进入电场，已知、，粒子的重力可忽略不计。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）圆形磁场的半径R以及磁感应强度B的大小；
（3）粒子再次回到虚线MN时到S点的距离以及由S点开始出发到再次回到虚线MN的总时间t。
2024~2025学年高二2月开学收心考试
物理
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：人教版必修第三册（30%），选择性必修第一册第一章（20%），选择性必修第二册第一章（50%）。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8-10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 下列说法正确是（ ）
A. 一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
B. 安培力的方向一定与通电导线垂直，但与磁场方向不一定垂直
C. 磁场与通电导线垂直时，磁场对通电导线的作用力最大
D. 洛伦兹力可以做正功，不能做负功
【答案】C
【解析】
【详解】A．当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，其不受磁场力的作用，所以一运动电荷在某处不受磁场力的作用，该处的磁感应强度不一定为零，A错误；
B．由左手定则可知，安培力的方向与通电导线及磁场均垂直，B错误；
C．根据安培力大小公式（为B与I之间的夹角），当磁场与通电导线垂直时，磁场对通电导线的作用力最大， C正确；
D．洛伦兹力方向与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，D错误。
故选C。
2. 如图所示，半圆形导线通以恒定电流，放置在匀强磁场中、已知磁感应强度大小为，导线长为，直径与磁场方向夹角为。该导线受到的安培力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】该导线受到的安培力
故选C。
3. 如图所示，水平虚线上方存在垂直纸面向里的磁场，沿水平方向的磁感应强度恒定，沿竖直向上的方向磁感应强度大小逐渐减弱，矩形导线框ABCD垂直磁场方向放置。下列说法正确的是（ ）
A. 导线框向上平移的过程中，导线框中不能产生感应电流
B. 使线框绕AB轴转动的过程中，导线框中能产生感应电流
C. 导线框向右平移的过程中，导线框中能产生感应电流
D. 使导线框绕过C点垂直纸面的轴在纸面内转动的过程中，导线框中不能产生感应电流
【答案】B
【解析】
【详解】A．导线框中能产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生改变。根据磁通量Φ = BS可知，导线框向上平移的过程中，磁感应强度减小，穿过导线框的磁通量逐渐减小，则导线框中能产生感应电流，A错误；
B．使线框绕AB轴转动的过程中，穿过导线框的磁通量在发生改变，则导线框中能产生感应电流，B正确；
C．导线框向右平移的过程中，穿过导线框的磁通量不变，则导线框中不能产生感应电流，C错误；
D．使导线框绕过C点垂直纸面的轴在纸面内转动的过程中，穿过导线框的磁通量在发生改变，则导线框中能产生感应电流，D错误。
故选 B。
4. 如图所示，某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度水平向右跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是100kg，速度是0.4m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上，不计水和空气的阻力，以向右为正方向，人停在船上时，小船的速度为（ ）
A. 0.5m/sB. m/sC. 1.0m/sD. m/s
【答案】A
【解析】
【详解】把人和船作为一个系统，由于不计水和空气的阻力，则该系统动量守恒，设最终速度为v，规定向右为正方向，则有
代入数据解得
故选A。
5. 煤气灶打火装置的原理是尖端放电，打火时放电端与灶体间的电场线如图所示，其中a、b、c为同一直线电场线上的三点，cd垂直电场线abc，已知ab=bc。下列说法正确的是（ ）
A. 放电端O接电源的负极
B. d点的电势比c点的电势低
C. a点的电场强度比d点的电场强度小
D. ab间的电势差等于bc间的电势差
【答案】A
【解析】
【详解】A．由电场线的分布可知，放电端O应接电源的负极，故A正确；
B．等势线与电场线垂直，过c、d两点作出等势线，如图所示
电场线由高等势面指向低等势面，所以d点的电势比c点的电势高，故B错误；
C．又电场线的疏密程度反应电场强度的大小，电场线越密集，电场强度越大，所以a点的电场强度大于d点的电场强度，故C错误；
D．由电场线的分布情况可知，ab段的平均电场强度要大于bc段的电场强度，根据定性分析可得ab间的电势差大于bc间的电势差，故D错误。
故选A。
6. 如图所示为回旋加速器，两半径为R的D形盒间接有周期为T的交流电压，前电压为，后电压为，在垂直于D形盒所在平面加竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小未知，比荷为k的带电粒子由D形盒边缘的O点静止释放，经过一段时间，粒子从回旋加速器的小孔引出，忽略粒子在狭缝间的运动时间以及电场变化产生的磁场。下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子在磁场中的运动周期为
B. 粒子的最大速度为
C. 若电压加倍，则粒子离开回旋加速器时的动能加倍
D. 若电压加倍，粒子在回旋加速器中运动的总时间不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．忽略粒子在电场中加速时间，则交变电场变化周期等于粒子在磁场中圆周运动周期，即带电粒子在磁场中的运动周期为T。故A错误；
B．粒子在磁场中匀速圆周运动
可知速度最大时圆周半径达到最大，等于D形盒半径R，则粒子被加速的最大速度为
故B正确；
C．由
可知，粒子获得的最大动能与加速电压无关。故C错误。
D．粒子每被加速一次，动能增加qU0，所以粒子被加速的次数为
若电压加倍，则粒子被加速的次数会减半，粒子在回旋加速器中运动的总时间也会减半。故D错误。
故选B。
7. 为测试某新车的性能，试验员驾驶该车在某实验路面上匀速行驶，运动过程中，前方空气（初速度近似为0）与车作用后迅速与车共速，产生空气阻力。已知该车的迎风面积为S，空气密度为，在某次实验时，该车匀速运动时功率为P，若忽略地面的阻力，则实验条件下空气阻力的表达式为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】车在做匀速直线运动，忽略地面阻力，则牵引力与空气阻力平衡，则有
该车匀速运动时功率为P，则有
在极短时间内与车的迎风面发生作用的空气的质量
对上述空气进行分析，根据动量定理有
根据牛顿第三定律有
解得
故选A。
8. 通常用质谱仪来分析同位素，如图所示为一质谱仪，该质谱仪由加速电场和一半圆形的匀强磁场构成，磁场的圆心为O。两个电荷量相同、质量不同的带电粒子经同一电场加速后，由O点垂直ab方向进入磁场，经过一段时间粒子1、2分别到达竖直接收屏的c、d两点。已知粒子到达接收屏时粒子1的速度与接收屏垂直，粒子2的速度与接收屏的夹角为60°。忽略粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向垂直纸面向里B. 粒子1、2做圆周运动的半径比为
C. 粒子1、2的质量比为1：2D. 粒子1、2在磁场中运动的时间比为3：4
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由于带电粒子可由加速电场加速后进入磁场，则可得粒子带正电，粒子进入磁场后向左偏转，则由左手定则可得，磁场方向垂直纸面向外，故A错误；
B．分别做粒子进出磁场速度方向的垂线，交点可确定圆心位置分别为O1、O2，作图如下
设两轨迹圆半径分别为R1、R2，磁场圆半径为R，则由几何关系可得
解得
由几何关系可得O2与a重合，则可得
R2=R
则粒子1、2做圆周运动的半径比为
故B错误；
C．粒子由电场加速可得
进入磁场做圆周运动可得
化简可得
可知质量与轨迹圆半径的平方成正比，则
设粒子在磁场中运动时圆心角为，粒子在磁场中运动时间可表示为
由几何关系可得，两次圆心角分别为、，则可得时间之比为
故CD正确。
故选CD。
9. 如图所示电路中，电表均为理想电表，电源的内阻为，已知，当滑动变阻器的滑动触头向左移动少许的过程，两电流表示数变化量的绝对值分别为，流过定值电阻的电流变化量的绝对值为。下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数增加，电流表的示数减小B.
C. D. 电源的输出功率增加
【答案】AB
【解析】
【详解】A．滑动变阻器的滑动触头向左移动少许，滑动变阻器接入电路的电阻值减小，电路总电阻减小，由闭合回路欧姆定律可知，电流表的示数增加，内电压增大，则路端电压减小，由
可知电流表减小，故A正确；
B．对定值电阻由欧姆定律得
则有
又由闭合电路欧姆定律得
则有
由于，所以
故B正确；
C．由并联电路的特点得
可知流过定值电阻的电流增加，则
故C错误；
D．由于电源的内阻与外电路总电阻的关系未知，所以该过程电源输出功率如何变化不能确定，故D错误。
故选AB。
10. 如图甲所示，一个半径为的绝缘圆柱面，有12根等长直导线均匀地紧紧贴在其表面且通有向上的电流，大小均为，其俯视图如图乙所示。已知通有电流的长直导线在距其距离为处产生的磁感应强度大小为（其中为一常数）。则（ ）
A. 第1和第11根直导线在圆心处的产生的磁感应强度大小相等，方向相反
B. 第1和第11根直导线对第12根导线的安培力的合力小于第5和第6根直导线对第12根导线的安培力的合力
C. 第1和第11根直导线对第12根导线的安培力的合力大小等于第1和第11根直导线对第6根导线的安培力的合力大小
D. 第12根导线受到其他11根导线对它的安培力的合力方向沿指向12的方向
【答案】BC
【解析】
详解】A．
分析图知，第1和第11根直导线在圆心处的产生的磁感应强度大小相等，方向成，故A错误；
BC．如图所示，任意导线（以5号线举例）对12号导线安培力的水平分量可表示为
其中正比于，而
因此取值与角度无关，由力的合成规律可得第1和第11根直导线对第12根导线的安培力小于第5和第6根直导线对第12根导线的安培力，C项同理，故BC正确；
D．第12根导线受到其他11根导线对它的安培力的合力方向沿12指向的方向，故D错误。
故选BC。
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 某实验小组的同学在探究电容器的充、放电时，设计了如图甲所示的电路，实验时进行了如下的操作∶
①将单刀双掷开关接a，并稳定一段时间。
②将单刀双掷开关接b，描绘出电流表的示数随时间的变化规律，如图丙所示。
（1）根据电路图甲用笔划线代替导线将图乙中实物图连线____；
（2）下列现象正确的是
A. 操作①中，电容器的上极板带正电
B. 操作②中，流过电流计的电流向上
C. 操作②中，两极板之间的电场强度逐渐减小
（3）若I-t图线与坐标轴围成的面积表示电荷量，电源的电压为U=2V，电容器的电容约为 C=_____F（结果保留两位有效数字）；如果操作①、②中，仅将电阻箱的阻值调小，则图丙中，电容器的放电时t_________（填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】（1） （2）AC
（3） ①. ②. 变小
【解析】
【小问1详解】
由电路图甲将图乙中的实物图依次连线，如图所示
【小问2详解】
A．操作①中，电源对电容器充电，回路中的电流沿逆时针方向，则电容器的上极板带正电，故A正确；
B．操作②中，电容器放电，由于上极板带正电，则该过程中流过电流计的电流向下，故B错误；
C．电容器放电的过程中，电容器所带电荷量逐渐减小，则两极板间的电压逐渐减小，根据可知场强不断变小，故C正确；
故选AC。
【小问3详解】
[1]图像中，图像与横坐标轴围成的面积表示电荷量，根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10-5C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图像所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为
q =8×10-5 C×38=3.04×10-3 C
根据电容器的电容可得
[2]电容器放电过程的平均电流为
又
所以电阻箱的阻值R越小，越大，t越短。
12. 某同学设计了如图甲所示的电路完成了电源的电动势和内阻的测量，已知电流表的量程为、内阻为，电压表的量程为、内阻为，电源的电动势约为3V、内阻约为。
（1）请按照电路图甲将图乙中的实物图连线______；
（2）开关S闭合之前，滑动变阻器的滑动触头应位于______（选填“最左端”或“最右端”）；
（3）为了完成测量应将电流表量程扩大到0.6A，则电阻箱的阻值应为______，电压表的量程应扩大到3V，则电阻箱的阻值应为______；
（4）通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到了多组电流表和电压表的示数，并利用得到的实验数据描绘了如图丙所示的伏安特性曲线，由图像可知电源的电动势为______V，电源的内阻为______（结果均保留两位有效数字）。
【答案】（1） （2）最左端
（3） ①. 2 ②. 2000
（4） ①. 3.0 ②. 4.2
【解析】
【小问1详解】
根据电路图甲将图乙中的实物图连线，如图所示。
【小问2详解】
为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，根据电路图可知，应置于最左端。
【小问3详解】
由电流表的改装原理可知
解得
由电压表的改装原理可知
解得
【小问4详解】
根据电路图，由闭合电路的欧姆定律可得
变形得
结合图像可知
解得
三、计算题（本题共3小题，共计38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L = 0.6 m，金属导轨所在的平面与水平面的夹角θ = 30°，空间中存在磁感应强度大小B = 0.50 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E = 9 V、内阻r = 1 Ω的直流电源。现把一个质量m = 0.1 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R = 3.5 Ω，金属导轨电阻不计，取重力加速度大小g = 10 m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
（1）导体棒受到的安培力的大小FA；
（2）导体棒与导轨间的动摩擦因数的最小值μ0。
【答案】（1）0.6 N
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据闭合电路欧姆定律可知，通过导体棒的电流
导体棒受到的安培力大小为
解得
【小问2详解】
对导体棒受力分析，根据受力平衡有
根据题意有
解得
14. 如图所示，质量均为m的木块A、B并排放在光滑水平面上，木块A上固定一竖直轻杆（质量不计），轻杆上端的O点系一长为l的细线，细线另一端系一质量为2m的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，重力加速度为g，小球和木块均可视为质点。求：
（1）C球从释放到最低点过程中，木块A移动的距离；
（2）A、B两木块分离时，A的速度大小；
（3）小球C第一次到达轻杆左侧能上升的最大高度（相对小球的最低点）。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
C球从释放到最低点过程中，A、B、C构成的系统，水平方向动量守恒。根据动量守恒定律水平方向的位移表达式有
其中
解得
【小问2详解】
当C球运动到最低点时，A、B开始分离，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
【小问3详解】
A、B分离后，对C与A构成的系统，在水平方向动量守恒，当小球C第一次到达轻杆左侧能上升的最大高度时，则有
令小球C第一次到达轻杆左侧能上升的最大高度为h，则有
解得
15. 如图所示的坐标系中，y轴与虚线MN间存在竖直向下的匀强电场，y轴的右侧存在一圆形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里（图中未画出），磁场与y轴相切于P点，一比荷为k的带正电粒子由虚线与x轴的交点S处沿x轴的正方向以速度v0射入电场，粒子由P点进入圆形磁场，经过一段时间粒子由y轴的处垂直y轴再次进入电场，已知、，粒子的重力可忽略不计。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）圆形磁场的半径R以及磁感应强度B的大小；
（3）粒子再次回到虚线MN时到S点的距离以及由S点开始出发到再次回到虚线MN的总时间t。
【答案】（1）；（2），；（3）0，
【解析】
【详解】（1）粒子从S点射出后，粒子在电场中做类平抛运动，沿x轴方向有
沿y轴方向有
解得
根据牛顿第二定律得
解得
（2）粒子经过P点时沿y轴方向的速度大小为
结合上述解得
粒子经过P点的速度大小为
令粒子在P点时速度方向与水平方向的夹角为，则有
解得
设粒子由Q点射出磁场，然后由T点垂直y轴进入电场，粒子在磁场中运动的轨道半径为r，作出粒子运动轨迹如图所示
根据几何关系得
，
解得
，
粒子在磁场中做圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
（3）粒子由T点回到电场后做类平抛运动，则粒子运动到虚线MN的时间为
沿y轴方向的位移为
解得
可知，粒子由S点经过MN，即到S点距离为0，又由几何关系可知，粒子在磁场中偏转的角度为
粒子在磁场中运动的时间为
粒子在磁场中的运动周期为
解得
粒子由Q到T做匀速直线运动，位移为
粒子匀速的时间为
所以总时间为