2019届北京市海淀区高三上学期期末考试物理试卷（解析版）

2018-2019学年北京市海淀区高三（上）期末物理试卷
一、单选题（本大题共4小题，共12.0分）
1. 图画出了某静电场的一条电场线，线上有A、B两点。设A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为ϕA、ϕB，则下列判断正确的是（　　）
A. B. C. D.
2. 如图所示，理想变压器的原线圈接在μ=220sn100πt（V）的交流电源上，则线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为4：1，电流表，电压表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A. 原线圈的输入功率为 B. 电流表的读数为
C. 电压表的读数为 D. 副线圈输出交流电的周期为50s
3. 手机充电器又名电源适配器。手机常用锂离子电池的充电器采用的是恒流限压充电，充电器上所标注的输出参数如图所示，充电的锂离子电池标识如图所示。对于电源适配器与锂电池，下列说法正确的是（　　）

A. 手机电池标识的mAh是电功的单位
B. 电源适配器输出的电压是6V交流电
C. 如果工作电流是200mA，手机电池能连续工作约8个小时
D. 手机充电时会微微发热，所以手机充电器主要是把电能转化成热能的装置
4. 如图显示了在外加匀强电场E0的情况下，无穷大导体板中静电平衡的建立过程。下列说法正确的是（）


A. 图甲、图乙显示：导体内部带负电的电子在电场力作用下运动，而带正电的离子不受电场力作用
B. 图丙中，导体内部场强处处为零，但电势不一定是零
C. 图丙中，导体AB表面的电势低于CD表面的电势
D. 图丙中，导体AB表面感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场，大小也为
二、多选题（本大题共6小题，共18.0分）
5. 如图所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为θ的导轨上，导轨和杆间不光滑，有电流时，杆静止在导轨上，图是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为0的是（　　）


A. B. C. D.
6. 如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上，把线圈A放进线圈B的里面。下列说法正确的是（）

A. 开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电计指针偏转
B. 线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C. 线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针向相反的方向偏转
D. 开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才会偏转
7. 如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过△t时间从C点射出磁场，∠AOC为1200．现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A沿直径射入磁场，不计重力，则（　　）
A. 运动半径为 B. 运动半径为
C. 粒子在磁场中运动时间变为 D. 粒子在磁场中运动时间变为
8. 如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。下列说法正确的是（　　）
A. 滑片向右滑动，油滴仍然保持静止
B. 滑片向右滑动，灯泡亮度变暗
C. 滑片向下滑动，灯泡亮度变亮
D. 增大电容器两极板间距离，油滴仍然保持静止
9. 半导体内导电的粒子-“载流子”有两种：自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子），以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体，以空穴导电为主的半导体叫P型半导体。图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会在与z轴垂直的两个侧面之间产生霍尔电势差UH，霍尔电势差大小满足关系，其中k为材料的霍尔系数。若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法中正确的是（　　）
A. 如果上表面电势高，则该半导体为P型半导体
B. 霍尔系数越大的材料，其内部单位体积内的载流子数目越多
C. 若将磁场方向改为沿z轴正方向，则在垂直y轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变小
D. 若将电流方向改为沿z轴正方向，则在垂直x轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变大。
10. 两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上，其中Q1在Q2左侧。两电荷所形成的电场，其电势随位置变化的曲线如图所示，其中x0是电势为零的点的坐标，x1是电势为极值的点的坐标。取无穷远处的电势为零。由图象可知（　　）
A. 点电荷位于坐标原点，并且一定带正电
B. 的绝对值一定小于的绝对值
C. 其中一定有一个电荷位于x轴正半轴
D. 将一个电子在处由静止释放，电子将沿x轴正方向一直运动到无穷远处
三、实验题探究题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 利用如图所示电路测量电压表内电阻RV，该电压表量程为500mV，内电阻约为100Ω．某同学设计的实验过程如下：
a．按电路图正确连接好电路，将滑动变阻器R1的滑动头移到左端
b．闭合开关S1和S2并调节R1，使电压表的指针指到满刻度
c．保持开关S1闭合以及滑动变阻器R1的滑动头位置不变，断开S2，调整电阻箱R2的阻值，使电压表的指针指到满刻度的一半
d．读出此时电阻箱R2的阻值R测，即为电压表内电阻的测量值
①在备选的实验器材中，有两个滑动变阻器可供选择，它们的铭牌上分别标有：
A．“500Ω，1A”B．“10Ω，2A”
（1）在保证各实验器材均能正常工作的前提下，为尽可能提高测量精度且便于调节，滑动变阻器R1应选用______。（选填“A”或“B”）
（2）用上述方法得到的电压表内电阻的测量值R测______电压表内电阻的真实值R真．（选填“大于”、“等于”或“小于”）
（3）若实验中测得的结果R测=100Ω，要将这个电压表改装成量程为5V的电压表，则应串联一个阻值为R串=______Ω的定值电阻
12. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
（1）应该选择的实验电路是图中的______（选项“甲”或“乙”）。

（2）现有开关和导线若干，以及以下器材：
A．电流表A1：量程0～0.6A，内阻约0.125Ω
B．电压表V1：量程0～3V，内阻约3kΩ
C．电压表V2：量程0～15V，内阻约15kΩ
D．滑动变阻器0～50Ω
E．滑动变阻器0～500Ω
实验中电压表应选用______；滑动变阻器应选用______；（选填相应器材前的字母）
（3）某位同学记录的6组数据如表所示，其中5组数据的对应点已经标在图的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线（如图丙）______。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U（V）
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I（A）
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E=______V，内电阻r=______Ω
（5）甲电路中，产生误差的主要原因是______；
流经电压表所在支路的最大电流数量级约为______；
（6）若采用甲电路图，实验过程中存在系统误差。在如图丁图所绘图象中，虚线代表没有误差情况下，电压表两端电压的真实值与通过电源电流真实值关系的图象，实线是根据测量数据绘出的图象，则图中能正确表示二者关系的是______（选填选项下面的字母）。

（7）上述（6）中的实线是根据测量数据绘出的图象，其中U、I分别表示电压表和电流表的示数。若字母RV、RA分别表示电压表和电流表的内阻，E、r分别表示电池的电动势和内阻的真实值。那么，上述图象中的实线图象与U轴的截距为______，斜率为______。
四、计算题（本大题共6小题，共60.0分）
13. 如图所示，在光滑水平面上有一边长为L的N匝正方形闭合导体线框abcd，处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的右边界重合。线框由同种粗细均匀的导线制成，它的总电阻为R．现将线框以恒定速度v水平向右匀速拉出磁场。此过程中保持线框平面与磁场方向垂直，拉力在线框平面内切与ab边垂直，且bc边始终与磁场的右边界保持垂直。求在线框被拉出磁场的过程中：
（1）线框内的电流大小；
（2）ab两端的电压；
（3）线框中产生的热量。







14. 如图所示，水平光滑绝缘轨道MN处于水平向右的匀强电场中，一个质量为m、电荷量为-q的滑块（可视为质点），从轨道上的A点以水平初速度v0滑出，滑块向右做直线运动，当第一次到达B点时速度为v1设滑块在运动过程中，电荷量始终保持不变。
（1）求滑块从A点运动到B点的过程中，静电力所做的功W；
（2）求电势差UAB；
（3）若规定A点电势为φA，求滑块运动到B点时的电势能EPB。







15. 如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈总电阻为R，转动的角速度为ω．图中线圈平面与磁场方向平行。
（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的感应电动势随时间变化的函数关系式；
（2）求经过时间t，线圈电阻产生的热量；
（3）从线圈经过图示位置开始计时，求线圈转过300角时间内通过线圈导线某截面的电荷量。







16. 如图所示，一对平行金属极板a、b水平正对放置，极板长度为L，板间距为d，极板间电压为U，且板间存在垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出）。一带电粒子以一定的水平速度从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间，恰好做匀速直线运动，打到距离金属极板右端L处的荧光屏MN上的O点。若撤去磁场，粒子仍能从极板间射出，且打到荧光屏MN上的P点。已知粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力及空气阻力。
（1）求带电粒子刚进入极板左侧时的速度大小v；
（2）求粒子打到荧光屏P点时动能大小；
（3）求荧光屏上P点与o点间距离。








17. 如图为某质谱仪工作原理图，离子从电离室A中的小孔S1逸出（初速度不计），经电压为U的加速电场加速后，通过小孔S2和S3，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B匀强磁场中，运动半个圆周后打在接收底版D上并被吸收。对于同一种元素，若有几种同位素时，就会在D上的不同位置出现按质量大小分布的谱线，经过分析谱线的条数、强度（单位时间内打在底版D上某处的粒子动能）就可以分析该种元素的同位素组成。
（1）若从小孔S1逸出的粒子质量是m，电荷量为q，求该粒子进入磁场后运动的轨道半径；
（2）若测得某种元素的三种同位素a、b、c打在底版D上位置距离小孔S3的距离分别为L1、L2、L3，强度分别为P1、P2、P3，求：
①三种同位素a、b、c的粒子质量之比m1：m2：m3；
②三种同位素a、b、c分别形成的环形电流大小之比I1：I2：I3。







18. 麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变化的磁场产生感生电场，该感生电场是涡旋电场；变化的电场也可以产生感生磁场，该感生磁场是涡旋磁场。如图所示，在半径为r的水平虚线边界内有一竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=kt（k＞0且为常量）。将一半径也为r的细金属圆环（图中未画出）与虚线边界同心放置。

（1）若金属圆环的电阻为R，求金属圆环的热功率大小。
（2）在图中以圆心O为坐标原点，向右建立一维x坐标轴，推导在x轴上各处电场强度的大小E与x之间的函数表达式，并定性画出E-x图象；
（3）图丙为乙的俯视图，去掉导体环，在磁场圆形边界上有M、N两点，MN之间所夹的小圆弧恰为整个圆周的；将一个带电量为+q的带电小球沿着圆弧分别顺时针、逆时针从M移动到N，求涡旋电场力分别所做的功。在此基础上，对比涡旋电场和静电场，说明涡旋电场中为什么不存在电势的概念。







答案和解析
1.【答案】D
【解析】
解：由于A、B两点所在的电场线是直线，A、B两点电场强度方向相同。电场线的大小由电场线的疏密表示，一条电场线无法判断疏密，就无法确定A、B两处场强的大小；但顺着电场线电势降低，故ϕA＞ϕB；故D正确，ABC错误。
故选：D。
明确电场线的性质，知道电场线的疏密表示电场的强弱；而沿着电场线方向电势降低。
电场线的大小由电场线的疏密表示，一条电场线无法判断疏密，就无法确定A、B两处场强的大小；顺着电场线电势降低，则ϕA＞ϕB，选项ABC错误，D正确；故选D。
2.【答案】B
【解析】
解：ABC、由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为55V，电压表的示数为55V，
再由输入功率和输出功率相等可得220I1=，所以原线圈的电流的大小为0.25A，则原线圈的输入功率为P=U1I1=55W；故AC错误、B正确；
D、变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为T==0.02s，故D错误。
故选：B。
根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，即可求得结论
本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。
3.【答案】C
【解析】
解：A、根据q=It，手机电池标识的mAh是电量的单位，故A错误；
B、电源适配器输出的是6V直流电，DC表示直流，AC表示交流，故B错误；
C、如果工作电流是200mA，手机电池最多能连续工作时间：，故C正确；
D、手机充电时会微微发热，说明有很小部分电能被手机充电器转化为内能，故D错误；
故选：C。
从手机电池的铭牌可以读出充电电压、输出电压和电容量，而电容量根据公式q=It求解。
本题关键是明确电池的三个参数：电动势、电容量和内阻，注意电容量q=It，基础题目。
4.【答案】B
【解析】
【分析】
金属导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布。因此在金属导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，只有叠加后电场为零时，电荷才不会移动。
本题应明确静电平衡的现象，知道处于静电感应现象的导体，内部电场强度处处为零，电荷全部分布在表面。且导体是等势体。
【解答】
A、图甲、图乙显示：导体内部带负电的电子在电场力作用下向左运动，而带正电的离子受电场力作用向右，故A错误；
BCD、图丙中导体AB表面和CD表面的感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场E'，大小也为E0，静电平衡时导体内部感应电荷的电场E'与原电场E0相抵消，从而导致内部场强处处为零，导体是等势体，电势处处相等，导体AB表面的电势等于CD表面的电势，且电势不为零，故B正确，CD错误；
故选：B。
5.【答案】AB
【解析】
解：A、图中杆子受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力。故A正确；
B、图中杆子受重力，竖直向上的安培力，若重力与安培力相等，则二力平衡，不受摩擦力。故B正确；
C、图中杆子受重力、竖直向下的安培力、支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力。故C错误；
D、图中杆子受重力、水平向左的安培力，支持力，要想处于平衡，一定受摩擦力。故D错误。
故选：AB。
根据磁场的方向和电流的方向，利用左手定则可确定安培力的受力方向，同时通过对杆ab受力分析，根据共点力平衡判断杆子是否受摩擦力。
解决本题的关键掌握安培力的方向判定，以及能正确地进行受力分析，根据受力平衡判断杆子是否受摩擦力。
6.【答案】AC
【解析】
【分析】
产生感应电流的条件是闭合电路的磁通量发生变化，指针偏转时说明电路中产生了感应电流，将产生感应电流的情况与螺线管中磁场的变化情况联系在一起即可得到答案。
闭合线圈中的磁通量发生变化有几种方式：可以线圈面积的变化，也可以磁场的变化，也可以线圈与磁场的位置变化。
【解答】
解：A、开关闭合后，线圈A插入或拔出时穿过B的磁通量会发生变化，产生感应电流，都会引起电计指针偏转，故A正确；
B、线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过B的磁通量会发生变化，产生感应电流，电流计指针会偏转，故B错误；
C、线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，穿过B的磁通量分别会发生增加和减小，磁通量的方向相同，会产生相反方向的感应电流，电流计指针向相反的方向偏转，故C正确；
D、开关闭合后，滑动变阻器的滑片P无论如何滑动，电路中电流都会变化，穿过B的磁通量会发生变化产生感应电流，电流计指针会偏转，故D错误；
故选：AC。
7.【答案】BD
【解析】
解：圆形磁场区域的半径是r，以速度v射入时，半径r1=，

根据几何关系可知，=tan60°，所以r1=r，运动时间；
以速度射入时，半径r2=，所以r2=r，设第二次射入时的圆心角为θ，根据几何关系可知：，所以θ′=120°，则第二次运动的时间为：，故BD正确AC错误。
故选：BD。
由于粒子在匀强磁场是做匀速圆周运动，运动周期T=，与粒子速度大小无关，可见，要计算粒子在磁场中运动的时间，只要求得它在磁场中运动轨迹对应的圆心角，就可得到所用的时间。
带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为：定圆心、画轨迹、求半径，同时还利用圆弧的几何关系来帮助解题。
8.【答案】AC
【解析】
解：AB、R1的阻值的变化对电路无影响，R1滑片向右滑动时，电容器两端的电压不变，油滴仍然保持静止，通过灯泡的电流不变，则亮度不变，故A正确，B错误；
C、R2滑片向下滑动阻值变小，电路中的总电阻变小，电流变大，则灯泡亮度变亮，故C正确；
D、增大电容器两极板间距离，根据E=可知，两板间场强减小，则油滴向下运动，故D错误；
故选：AC。
液滴静止处于平衡状态，根据电路变化情况判断极板间电场强度如何变化，然后分析液滴受力情况如何变化，再分析液滴的运动状态。
本题考查了判断液滴运动状态问题，分析清楚电路结构，分析清楚极板间场强如何变化、判断出液滴受力如何变化是解题的关键。
9.【答案】AC
【解析】
解：A、电流向右，磁场垂直向内，若上表面电势高，即带正电，故粒子受到的洛伦兹力向上，故载流子是带正电的“空穴”，是P型半导体，故A正确；
B、最终洛伦兹力和电场力平衡，有：evB=e；电流的微观表达式为：I=nevS；且霍尔电势差大小满足关系UH=k，联立解得：，单位体积内的载流子数目，随着霍尔系数越大，而越小，故B错误；
CD、若将磁场方向改为沿z轴正方向，则平衡时：evB=e，解得U=Bdv，则d由原来的b变为c，减小，此时的电势差产生在前表面和后表面，则在垂直y轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变小，故C正确，D错误。
故选：AC。
根据左手定则判断带电粒子的电性，根据最终洛伦兹力和电场力平衡列式，再根据电流的微观表达式列式，最后联立求解即可。
本题关键是明确霍尔效应的原理，知道左手定则中四指指向电流方向，注意单位体积内的载流子数目表达式的各物理量的含义。
10.【答案】AB
【解析】
解：A、由图知，当x→0时，电势能φ→∞；说明了x=0处一定是正电荷；φ-x图象的斜率k等于场强，则知x1点场强为零，两个点电荷的合场强为0，说明两个点电荷一定是一正一负，且左侧电荷较大，则点电荷Q2位于坐标原点，并且一定带正电，且Q2的绝对值一定小于Q1的绝对值，故AB正确；
C、点电荷Q2位于坐标原点，Q1在Q2左侧，则Q1位于x轴负半轴，故C错误；
D、将一个电子在x0处由静止释放，则由于在0到x1区间内的场强向右，受力向左，故电子在x0处由静止释放不会沿x轴正方向运动到无穷远处，故D错误；
故选：AB。
明确图象的性质，知道φ-x图象的斜率k等于场强，根据图象的分布情况判断两电荷的电性和位置关系。
本题考查要φ-x的性质，关键抓住φ-x图象的斜率k等于场强，从而分析场强的变化，同时明确负电荷受力与电场线的方向相反。
11.【答案】B   大于   900
【解析】
解：（1）由图示实验电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择B。
（2）从实验原理分析可知，当再闭合开关S2，调整电阻箱R2的阻值，从而使得滑动变阻器两端电压变大，即使电压表示数为一半，而电阻箱R2的电压偏大，导致所测电阻也偏大，所以电压表内阻测量值大于真实值。
（3）电压表量程为500mV=0.5V，内阻为100Ω，改装后电压表量程为5V，串联分压电阻分压为5-0.5=4.5V，是电压表分压的9倍，则串联电阻阻值：R串=9R测=9×100=900Ω；
故答案为：（1）B；（2）大于；（3）900。
（1）为方便实验操作，在保证安全的前提下应选择最大阻值较小的滑动变阻器。
（2）根据实验原理与实验步骤分析实验误差。
（3）应用串联电路特点与欧姆定律求出电阻阻值。
本题考查半偏法测电阻，其实电压表就是能读出电压的电阻，通过电压半偏法来测量电阻的阻值，明确会测量过程中的误差，会分析误差原因以及误差结果。
12.【答案】甲   B   D     1.5   0.83   电压表的分流   10-4   A    
【解析】
解：（1）干电池内阻较小，为减小实验误差，应选题甲所示电路图；
（2）一节干电池电动势约为1.5V，则电压表应选B，为方便实验操作，滑动变阻器应选D；
（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的U-I图象如图所示：

（4）由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.5，则电源电动势为：E=1.5V，电源内阻为：；
（5）根据欧姆定律和串并联规律可知，采用甲电路时由于电压表A的分流作用，导致电流表的测量值小于流经电源的电流；流经电压表所在支路的最大电流约为，数量级10-4；
（6）本实验采用相对电源的电流表外接法，由于电压表不是理想电表，故存在分流现象，导致电流表示数偏小；而当外电路短路时，电压表的分流可以忽略，故真实图象和测量图象在横轴上的交点相同，故A正确，BCD错误；故选A。
（7）将电压表内阻RV等效为电源的内阻，则由等效电路可知当外电路断开时有：，等效内阻相当与RV和r的并联，则有：；即图象中的实线图象与U轴的截距为，斜率为。
故答案为：（1）甲；（2）B；D；（3） （4）1.5；0.83； （5）电压表的分流；10-4； （6）A；（7）；。
（1）当待测电源内阻很小时，为减小实验误差，相对于电源应采用电流表外接法（相对于电压表采用内接法）。
（2）根据电源电动势选择电压表，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器。
（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象。
（4）电源U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻，根据图示图象求出电源电动势与内阻。
（5）根据电路的结构分析误差原因。
（6）明确实验误差原因，根据测量值和真实值之间的关系确定正确的图象。
（7）将电压表内阻RV等效为电源的内阻，可求解等效电源的电动势和内阻。
本题考查了实验电路选择、实验器材选择、作图象、求电源电动势与内阻等问题，要知道实验原理，要掌握应用图象法处理实验数据的方法；电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势图象斜率的绝对值是电源内阻。
13.【答案】解：（1）由于cd边切割磁感线产生的电动势为E=NBLv，所以通过线框的电流为
I=
（2）由串联电阻的分压规律得
Uab==
（3）线框被拉出磁场所需时间t=
线框中产生的焦耳热Q=I2Rt=
答：（1）线框内的电流大小为
（2）ab两端的电压为
（3）线框中产生的热量为
【解析】

（1）根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势，根据闭合电路的欧姆定律求解通过线框的电流；
（2）由串联电阻的分压规律可得ab两端的电压；
（3）根据Q=I2Rt求解焦耳热。
本题考查电磁感应与电路结合的问题，要注意明确ab边切割磁感线产生电动势，故ab边视为电源，其他部分视为外电路进行分析。
14.【答案】解：（1）根据动能定理，静电力所做的功为：
（2）根据电势差的定义式，有：
（3）根据电势差与电势的关系有：UAB=φA-φB
可得：φB=φA-
根据电势的定义式可得：EPB=qφB
则有：EPB=qφA-
答：（1）滑块从A点运动到B点的过程中，静电力所做的功-；
（2）电势差UAB是；
（3）若规定A点电势为φA，滑块运动到B点时的电势能是qφA-+。
【解析】

（1）根据动能定理，求解静电力所做的功；
（2）根据电势差的定义式求解电势差；
（3）根据电势差与电势的关系，结合电势能的概念求解滑块运动到B点时的电势能。
本题考查动能定理、电势差、电势能定义式的应用，是要注意电势、电势能、电荷的正负。
15.【答案】解：（1）从线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电动势随时间变化的函数关系式为：e=nBl1l2ωcosωt（V）
（2）线圈转动过程中电流的有效值为：
电阻产生的热量为：P=I2Rt=t
（3）线框从此位置转过六分之一周期的过程中，
平均感应电动势为：
平均感应电流为：
通过线圈截面的电荷量为：
答：（1）从线圈经过图示位置开始计时，线圈内的感应电动势随时间变化的函数关系式为e=nBl1l2ωcosωt（V）；
（2）经过时间t，线圈电阻产生的热量为；
（3）线圈转过300角时间内通过线圈导线某截面的电荷量为。
【解析】

（1）从线圈经过图示位置开始计时，根据法拉第电磁感应定律求解线圈内的电动势随时间变化的函数关系式；
（2）根据交流电的有效值求解电阻产生的热量；
（3）根据交流的平均值求解线圈转过300角时间内通过线圈导线某截面的电荷量。
本题研究交变电流的产生规律，实质上是电磁感应知识的具体应用，是法拉第电磁感应定律、电功率等知识的综合应用；注意求解热量要用交流电的有效值，求解电量要用交流电的平均值。
16.【答案】解：（1）带电粒子受力平衡，有qvB=q
粒子进入极板时的速度v=
（2）带电粒子在两极板间运动时间t1=，加速度
带电粒子从极板右端射出时沿竖直方向的速度vy=
粒子出偏转场时动能大小为；
（3）带电粒子穿过电场时的侧移量
带电粒子离开两极板间后做匀速直线运动的时间t2=
带电粒子离开两极板间后在竖直方向的位移
P点与O点距离h=y1+y2=。
答：（1）带电粒子刚进入极板左侧时的速度大小v为；
（2）粒子打到荧光屏P点时动能大小为；
（3）荧光屏上P点与o点间距离。
【解析】

（1）带电粒子受力平衡，洛伦兹力等于电场力，从而求解粒子进入极板时的速度；
（2，3）只有电场时，粒子在电场中做类平抛运动，结合运动公式求解粒子打到荧光屏P点时动能大小以及荧光屏上P点与O点间距离。
本题考查带电粒子电场和复合场中的运动分析，要注意明确粒子在复合场中做直线运动，由洛伦兹力的性质其运动一定是匀速直线运动。
17.【答案】解：（1）粒子经加速电场加速，由动能定理得，解得：①
粒子进入匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得，粒子在磁场中运动轨道半径②
（2）①粒子打在底板上的位置距离S3的距离L=2r，解得粒子的质量③
则a、b、c的粒子质量之比为：m1：m2：m3=L12：L22：L32
②单位时间内比荷为的粒子射到底板上的强度为P，粒子数为N，则
P=④
由①④得：⑤
形成的环形电流三种同位素a、b、c形成的环形电流之比为：I1：I2：I3=P1：P2：P3
答：（1）该粒子进入磁场后运动的轨道半径为；
（2）①三种同位素a、b、c的粒子质量之比m1：m2：m3为；
②三种同位素a、b、c分别形成的环形电流大小之比I1：I2：I3为P1：P2：P3；
【解析】

（1）离子在电场中加速，由动能定理可以求出离子进入磁场时的速度。离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出离子的轨道半径。
（2）①求解粒子质量的表达式，从而求解三种同位素a、b、c的粒子质量之比；②根据单位时间内粒子射到底板上的强度P，结合电流的定义式求解三种同位素a、b、c分别形成的环形电流大小之比；
考查动能定理与牛顿第二定律的应用，掌握洛伦兹力与向心力表达式，理解同位素的概念。
18.【答案】解：（1）根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为：
根据电功率的计算公式可得金属圆环的热功率为：；
（2）求x处的涡旋电场场强，可认为放一个半径为x的导体环（圆心和磁场区域圆心相同）
当x＜r时：
电场强度的大小E与x之间的函数表达式有：
当x≥r时：
电场强度的大小E与x之间的函数表达式：
则图象如图；

（3）根据可知，+q受力沿着电场线（顺时针）顺时针移动时电场力做的功为：；
逆时针移动时电场力做的功为：
因为：沿不同路径从M移动到N点，W1≠W2，即涡旋电场力做功与路径有关，所以不存在电势能EP的概念，根据可知不存在电势的概念。
答：（1）若金属圆环的电阻为R，金属圆环的热功率大小为。
（2）当x＜r时，电场强度的大小E与x之间的函数表达式为Ex=，当x≥r时，电场强度的大小E与x之间的函数表达式为Ex=，图象见解析；
（3）沿不同路径从M移动到N点，W1≠W2，即涡旋电场力做功与路径有关，所以不存在电势能EP的概念。
【解析】

（1）根据法拉第电磁感应定律求得感应电动势，从而金属圆环的热功率；
（2）根据法拉第电磁感应定律结合场强的关系式求解在x轴上各处电场强度的大小E与x之间的函数表达式，并定性画出E-x图象；
（3）可证明沿不同路径从M移动到N点，电场力的功不同，即涡旋电场力做功与路径有关。
本题主要是考查法拉第电磁感应定律、涡流、电场强度、电场力做功等知识，根据题干给出的信息，结合法拉第电磁感应定律、电功率的计算、电场力做功的计算公式以及电势的计算公式进行解答，难度较大。