2024汕尾高二下学期7月期末考试物理含解析

这是一份2024汕尾高二下学期7月期末考试物理含解析，共24页。试卷主要包含了 如图是小魔术“浮沉子”模型等内容，欢迎下载使用。

本试题共 6 页， 考试时间 75 分钟， 满分 100 分
注意事项：
1. 答题前， 考生先将自己的信息填写清楚、准确， 将条形码准确粘贴在条形码粘贴处。
2. 请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答， 超出答题区域书写的答案无效。
3. 答题时请按要求用笔， 保持卡面清洁， 不要折叠， 不要弄破、弄皱， 不得使用涂改液、修正带、刮纸刀。考试结束后，请将本试题及答题卡一并交回。
一、单项选择题： 本题共 7 小题， 每小题 4 分， 共 28 分。在每小题给出的四个选项中， 只有一项是符合题目要求的。
1. 利用光电效应， 可以实现光信号与电信号间的相互转换。 在如图所示的电路中， 当光照射到光电管上时， 灵敏电流计的指针发生偏转，下列说法正确的是（ ）
A. 电流方向是从下到上流过灵敏电流计的
B. 只增加光照时间可以增大光电流
C. 只增大入射光的频率可以增大光电流
D. 只增大入射光的强度可以增大光电流
2. 2023年4月12日，中国“人造太阳” ——全超导托卡马克实验装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒， 创造了新的世界纪录， 其内部发生的核反应方程为 则（ ）
A. 为质子B. 该反应为衰变
C. 该反应为核聚变D. 该反应在常温下就可以进行
3. 如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一个水平放置的金属棒以某一水平速度被抛出，并始终保持水平。不计空气阻力，在金属棒的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒中不能产生感应电动势
B. 端的电势高于端的电势
C. 产生的感应电动势的方向会变
D. 产生的感应电动势的大小不变
4. 如图所示， 两根绝缘细线吊着一根铜棒， 空间中存在垂直于纸面的匀强磁场， 铜棒中通有向右的电流时两线上的拉力大小均为。 若将铜棒中的电流大小变为原来的 3 倍，两线上的拉力大小均变为 ，则（ ）
A. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向里
B. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向里
C. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向外
D. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向外
5. 磁流体发电是一项新兴技术， 它可以把物体的内能直接转化为电能，其原理如图所示。平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（含有大量带正、负电的粒子）射入磁场，两板间便产生电压，如果把板和用电器连接，板相当于一个直流电源的两个电极。不计重力、空气阻力和粒子间的相互影响，则下列说法正确的是（ ）
A. 图中板是发电机的正极
B. 等离子体在运动过程中只受洛仑兹力的作用
C. 只减小等离子体的速率，电路中的电流不变
D. 只减小板的间距，电路中的电流增大
6. 如图是小魔术“浮沉子”模型。在密封的矿泉水瓶中，一开口向下的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气，可看作理想气体。现用手缓慢挤压矿泉水瓶，小瓶慢慢下沉， 瓶内气体的温度保持不变，则下沉过程中，小瓶内的气体（ ）
A. 放出热量
B. 体积不变， 内能不变
C. 体积减小， 内能增大
D. 单位时间内与单位面积的瓶壁碰撞的气体分子数减小
7. 图甲是燃气灶点火装置的电路图，变压器原、副线圈的匝数分别为 。 闭合开关，已知电压表的示数为 ，变压器副线圈电压的最大瞬时值可达到 ，且此时钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。 图乙是闭合开关后原线圈中的磁感应强度大小 随时间 变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表测量电压是瞬时值
B. 原、副线圈的匝数比为
C. 闭合开关后每秒钟可点火 100 次
D. 在 时间内， 时刻最容易成功打火
二、多项选择题： 本题共 3 小题， 每小题 6 分， 共 18 分。在每小题给出的四个选项中， 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。
8. 随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 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、乙波， 则以下说法正确的是（ ）
A. 甲、乙波的频率都比可见光的频率小
B. 真空中， 甲波的传播速度比乙波的快
C. 甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播
D. 甲波与乙波有可能发生干涉现象
9. 如图为远距离输电的原理图，电路中的变压器 和 都认为是理想变压器，发电厂的输出电压恒定，输电线上的电阻 不变。 若用户接入的用电器增多， 下列说法正确的有（ ）
A. 为升压变压器， 为降压变压器
B. 输电线损失功率减小
C. 升压变压器的输出电压变小
D. 加在用户两端的电压变小
10. 如图所示，两平行、光滑金属导轨水平放置相距为，空间中存在竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度大小为。 质量均为、电阻均为的两导体棒和静止置于金属导轨上，它们之间的距离也为，现给导体棒一向右的初速度，金属导轨足够长，在它们之后的运动过程中， 以下说法正确的是（ ）
A. 导体棒和在运动过程中系统动量不守恒
B. 导体棒获得的最大速度为
C. 导体棒上产生的焦耳热为
D. 最终导体棒和之间距离为
三、非选择题： 本题共 5 小题， 共 54 分。
11. 在利用 “插针法” 测定玻璃砖的折射率实验中， 如图甲所示， 实验时， 先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，贴着玻璃砖前后两个面在纸上描点后画出直线 和 ，然后在白纸上竖直插上两枚大头针 。
（1）准备插第三枚大头针时，应在______（选填 “ ” 或 “ ”）侧观察；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针______；
A. 挡住 的像即可
B. 挡住 的像即可
C. 应同时挡住 和 的像
（3）插完所需的大头针，补全光路。 图乙为光路的一部分， 均为光路上的点，分别过 作直线 的垂线，垂足分别为 ，测得 ， ，则玻璃砖的折射率 ______
12. 在 “用传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系” 的实验中， 某小组使用如图甲所示的实验装置，正确操作实验获得多组注射器内封闭气体的体积 和压强 的测量值，并通过计算机拟合得到相应的图像，分析得出结论。
（1）在本实验操作的过程中，下列措施正确的是_________。
A. 实验前检查实验装置， 保证气密性良好
B. 改变气体体积时应快速推拉柱塞
C. 不要用手直接握在注射器上
（2）在本实验操作的过程中，_________（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。
（3）实验中测得多组空气柱的压强 和体积 的数据后，为了能最直观地判断二者间的函数关系，应作出_________ （选填 “ ” 或 “ ” ） 图像。 对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条_________，就说明一定质量的气体在温度不变时， 其压强与体积成反比。
（4）若该小组绘出的是 图像，结果如图乙所示，则出现该图像的原因可能是_________。
A. 实验过程中有漏气现象
B. 实验过程中气体温度降低
C. 实验过程中气体温度升高
D. 漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积
13. 从冰箱中拿出罐头难以打开， 有些人会给罐头适当加热或撬动瓶盖使空气进入， 这样就很容易打开了。 为了方便分析， 罐头的简化模型如图所示， 瓶内气体体积 ，放入 的冰箱时瓶内气体压强 ，瓶内气体可近似当作理想气体。
（1）从冰箱拿出罐头后，等瓶内气体达到常温 时，求瓶内气体压强 （液体体积视为不变）。
（2）在常温 下，撬动瓶盖使空气进入，当瓶内气体压强变为 时， 求进入的气体质量与原来气体质量之比 （此过程瓶内气体温度保持不变）。
14. 如图甲所示，用绝缘轻杆将一个 匝的矩形线圈固定在竖直平面内，悬点 为边的中点。 矩形线圈水平边，竖直边分别为 边和 边的中点，在下方有一个范围足够大、方向垂直于纸面的匀强磁场。 矩形线圈的质量，总电阻，取垂直于纸面向外为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。 重力加速度取，求：
（1）时线圈的磁通量大小；
（2）时线圈中的感应电流的大小和方向；
（3）时轻杆对线圈的作用力大小。
15. 如图，在空间直角坐标系O-xyz中，界面I与yOz平面重叠，界面I、II、III相互平行，且相邻界面的间距均为L，与x轴的交点分别为O、O1、O2；在界面I、II间有平行于y轴方向的匀强电场E，在界面II、III间有沿z轴负方向的匀强磁场B。一质量为m、电荷量为+q的粒子，以速率v0自y轴的P点沿x轴正方向射入电场区域，该粒子刚好从点O1进入磁场区域。粒子经过O1点时与x轴正方向的夹角θ=30°，忽略粒子的重力。
（1）求电场强度E的大小和方向；
（2）要让粒子恰好不从界面III飞出，求磁感应强度B的大小；
（3）在满足第（2）问的条件下，求粒子从P点恰好运动至界面III的总时间。
汕尾市 2023—2024 学年度第二学期高中二年级教学质量监测
物 理
本试题共 6 页， 考试时间 75 分钟， 满分 100 分
注意事项：
1. 答题前， 考生先将自己的信息填写清楚、准确， 将条形码准确粘贴在条形码粘贴处。
2. 请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答， 超出答题区域书写的答案无效。
3. 答题时请按要求用笔， 保持卡面清洁， 不要折叠， 不要弄破、弄皱， 不得使用涂改液、修正带、刮纸刀。考试结束后，请将本试题及答题卡一并交回。
一、单项选择题： 本题共 7 小题， 每小题 4 分， 共 28 分。在每小题给出的四个选项中， 只有一项是符合题目要求的。
1. 利用光电效应， 可以实现光信号与电信号间的相互转换。 在如图所示的电路中， 当光照射到光电管上时， 灵敏电流计的指针发生偏转，下列说法正确的是（ ）
A. 电流方向是从下到上流过灵敏电流计的
B. 只增加光照时间可以增大光电流
C. 只增大入射光的频率可以增大光电流
D. 只增大入射光的强度可以增大光电流
【答案】D
【解析】
【详解】A．光电子溢出后，回路中电子的运动方向从下到上流过灵敏电流计，电流方向是从上到下流过灵敏电流计的，故A错误；
BCD．光电流大小和照射时间和入射光的频率无关，只和照射光的强度有关，故BC错误，D正确。
故选D。
2. 2023年4月12日，中国“人造太阳” ——全超导托卡马克实验装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒， 创造了新的世界纪录， 其内部发生的核反应方程为 则（ ）
A. 为质子B. 该反应为衰变
C. 该反应为核聚变D. 该反应在常温下就可以进行
【答案】C
【解析】
【详解】A．由反应式的质量数和电荷数守恒可得
为中子，故A错误；
BC．该反应为核聚变反应，故B错误，C正确；
D．该反应在必须在高温下才可以进行，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一个水平放置的金属棒以某一水平速度被抛出，并始终保持水平。不计空气阻力，在金属棒的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒中不能产生感应电动势
B. 端的电势高于端的电势
C. 产生的感应电动势的方向会变
D. 产生的感应电动势的大小不变
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．将一水平放置的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，但在竖直方向切割磁感线，金属棒中能产生感应电动势，由右手定则可知a端电势高于b端电势，且感应电动势方向不变，故AC错误，B正确；
D．金属棒在竖直方向切割磁感线，由
知竖直方向速度大小是变化的，则产生的感应电动势的大小变化，故D错误。
故选B。
4. 如图所示， 两根绝缘细线吊着一根铜棒， 空间中存在垂直于纸面的匀强磁场， 铜棒中通有向右的电流时两线上的拉力大小均为。 若将铜棒中的电流大小变为原来的 3 倍，两线上的拉力大小均变为 ，则（ ）
A. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向里
B. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向里
C. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向外
D. 磁感应强度的大小为 ，方向垂直于纸面向外
【答案】C
【解析】
【详解】铜棒中的电流大小变为原来的3倍，安培力变为原来的3倍，两线上的拉力大小均变为，则安培力方向竖直向下。通有向右的电流时，由平衡条件可得
①
通有向右的电流时，由平衡条件可得
②
由①②得
由左手定则，电流方向向右，安培力竖直向下，则磁场方向垂直于纸面向外。
故选C。
5. 磁流体发电是一项新兴技术， 它可以把物体的内能直接转化为电能，其原理如图所示。平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（含有大量带正、负电的粒子）射入磁场，两板间便产生电压，如果把板和用电器连接，板相当于一个直流电源的两个电极。不计重力、空气阻力和粒子间的相互影响，则下列说法正确的是（ ）
A. 图中板是发电机的正极
B. 等离子体在运动过程中只受洛仑兹力的作用
C. 只减小等离子体的速率，电路中的电流不变
D. 只减小板的间距，电路中的电流增大
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据题意，由左手定则可知，正离子受指向B板的洛伦兹力，向B板偏转，B金属板相当于电源的正极，同理A板相当于电源的负极，这时等离子体将受到电场力的作用，故A正确，B错误；
CD．最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有
解得
则当只减小等离子体的速率和只减小板的间距时，感应电动势减小，由
知电路中的电流减小，故CD错误。
故选A。
6. 如图是小魔术“浮沉子”的模型。在密封的矿泉水瓶中，一开口向下的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气，可看作理想气体。现用手缓慢挤压矿泉水瓶，小瓶慢慢下沉， 瓶内气体的温度保持不变，则下沉过程中，小瓶内的气体（ ）
A. 放出热量
B. 体积不变， 内能不变
C. 体积减小， 内能增大
D. 单位时间内与单位面积的瓶壁碰撞的气体分子数减小
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．小瓶下沉过程中，瓶内气体压强增大，温度不变，由玻意耳定律公式
可知，气体的体积减小，则外界对气体做功。由热力学第一定律公式
其中由于温度不变，所以内能不变，即
又
所以
气体放出热量。故A正确，BC错误；
D．因为压强增大，温度不变，所以气体单位时间内与单位面积的瓶壁碰撞的气体分子数增大。故D错误。
故选A。
7. 图甲是燃气灶点火装置的电路图，变压器原、副线圈的匝数分别为 。 闭合开关，已知电压表的示数为 ，变压器副线圈电压的最大瞬时值可达到 ，且此时钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。 图乙是闭合开关后原线圈中的磁感应强度大小 随时间 变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表测量的电压是瞬时值
B. 原、副线圈的匝数比为
C. 闭合开关后每秒钟可点火 100 次
D. 在 时间内， 时刻最容易成功打火
【答案】C
【解析】
【详解】A．电压表测量的电压是有效值，故A错误；
B．变压器副线圈电压的有效值
原、副线圈匝数比为
故B错误；
C．由图甲可知周期
频率
在一个周期内电流有两次达到最大值，可以点火两次，所以每秒点火100次，故C正确；
D．根据法拉第电磁感应定律，磁感应强度变化最快时，产生的感应电动势最大，所以在 0∼时间内，0和时刻最容易打火成功，故D错误。
故选C。
二、多项选择题： 本题共 3 小题， 每小题 6 分， 共 18 分。在每小题给出的四个选项中， 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。
8. 随着科技的发展， 越来越多的手机用户选择使用蓝牙耳机， 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、乙波， 则以下说法正确的是（ ）
A. 甲、乙波的频率都比可见光的频率小
B. 真空中， 甲波的传播速度比乙波的快
C. 甲、乙波都是横波， 都能在真空中传播
D. 甲波与乙波有可能发生干涉现象
【答案】AC
【解析】
【详解】A．甲、乙波的波长比可见光大，根据 ，波长越大频率越小，所以甲、乙波的频率都比可见光的频率小，A正确；
B．真空中， 甲波的传播速度等于乙波的传播速度，都等于3.0×108m/s，B错误；
C．甲、乙波都是电磁波，电磁波都是横波， 都能在真空中传播，C正确；
D．甲波与乙波的频率不相同，不能发生干涉现象，D错误。
故选AC。
9. 如图为远距离输电的原理图，电路中的变压器 和 都认为是理想变压器，发电厂的输出电压恒定，输电线上的电阻 不变。 若用户接入的用电器增多， 下列说法正确的有（ ）
A. 升压变压器， 为降压变压器
B. 输电线损失的功率减小
C. 升压变压器的输出电压变小
D. 加在用户两端的电压变小
【答案】AD
【解析】
【详解】A． 为升压变压器， 为降压变压器，选项A正确；
C．升压变压器的输出电压由输入电压和匝数比决定，则升压变压器的输出电压不变，选项C错误；
BD．若用户接入的用电器增多，则用户消耗的功率变大，输电线上的电流会变大，根据P线=I2R线，可知输电线损失的功率增加，输电线上损失的电压变大，则降压变压器的初级电压减小，则用户得到的电压减小，选项B错误，D正确；
故选AD。
10. 如图所示，两平行、光滑金属导轨水平放置相距为，空间中存在竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度大小为。 质量均为、电阻均为的两导体棒和静止置于金属导轨上，它们之间的距离也为，现给导体棒一向右的初速度，金属导轨足够长，在它们之后的运动过程中， 以下说法正确的是（ ）
A. 导体棒和在运动过程中系统动量不守恒
B. 导体棒获得的最大速度为
C. 导体棒上产生的焦耳热为
D. 最终导体棒和之间的距离为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．导体棒 和 作为一个系统，系统所受合力为零，故系统动量守恒，故A错误；
B．棒ab和cd在运动过程中始终受到等大反向的安培力，系统动量守恒，以向右的方向为正方向，当两者共速时，导体棒获得的最大速度，则有
解得
故B正确；
C．导体棒达到最大速度的过程中，由能量守恒可得
解得回路产生的焦耳热为
导体棒ab杆上产生的焦耳热为
故C正确；
D．整个过程中对ab棒，由动量定理得
流过导体棒的电荷量为
又
联立可得
最终导体棒和之间的距离为
故D错误。
故选BC。
三、非选择题： 本题共 5 小题， 共 54 分。
11. 在利用 “插针法” 测定玻璃砖的折射率实验中， 如图甲所示， 实验时， 先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，贴着玻璃砖前后两个面在纸上描点后画出直线 和 ，然后在白纸上竖直插上两枚大头针 。
（1）准备插第三枚大头针时，应在______（选填 “ ” 或 “ ”）侧观察；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针______；
A. 挡住 像即可
B. 挡住 的像即可
C. 应同时挡住 和 的像
（3）插完所需的大头针，补全光路。 图乙为光路的一部分， 均为光路上的点，分别过 作直线 的垂线，垂足分别为 ，测得 ， ，则玻璃砖的折射率 ______
【答案】（1）
（2）C （3）1.43
【解析】
【小问1详解】
先在白纸上放上玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，准备插第三枚大头针时，应在；
【小问2详解】
插第三枚大头针时，这枚大头针应同时挡住 和 的像。
故选C。
【小问3详解】
根据折射率
12. 在 “用传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系” 的实验中， 某小组使用如图甲所示的实验装置，正确操作实验获得多组注射器内封闭气体的体积 和压强 的测量值，并通过计算机拟合得到相应的图像，分析得出结论。
（1）在本实验操作过程中，下列措施正确的是_________。
A. 实验前检查实验装置， 保证气密性良好
B. 改变气体体积时应快速推拉柱塞
C. 不要用手直接握在注射器上
（2）在本实验操作的过程中，_________（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。
（3）实验中测得多组空气柱的压强 和体积 的数据后，为了能最直观地判断二者间的函数关系，应作出_________ （选填 “ ” 或 “ ” ） 图像。 对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条_________，就说明一定质量的气体在温度不变时， 其压强与体积成反比。
（4）若该小组绘出的是 图像，结果如图乙所示，则出现该图像的原因可能是_________。
A. 实验过程中有漏气现象
B. 实验过程中气体温度降低
C. 实验过程中气体温度升高
D. 漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积
【答案】（1）AC （2）不需要
（3） ①. ②. 过原点的倾斜直线
（4）D
【解析】
【小问1详解】
A．实验应保证气体质量不变，因此保证气密性良好，故A正确；
B．实验时为防止气体温度变化，应慢慢推拉柱塞，故B错误；
C．实验时为防止温度发生变化，则不能用手握注射器推拉柱塞，故C正确。
故选AC。
【小问2详解】
由于横截面积不变，只要知道空气柱长度之间的关系，就可以得到体积之间的关系，从而找到体积与压强之间的关系，因此不需要测出空气柱的横截面积，故填“不需要”。
【小问3详解】
[1]一定质量的气体在温度不变的情况下，为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，压强p与体积的倒数成正比，故应作出“”图像。
[2]若图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。
【小问4详解】
ABC．根据
可得
若实验过程中有漏气现象、气体温度降低或气体温度升高，图像会发生弯曲，故ABC错误；
D．图像整体下移，可知体积偏小，即漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积，故D正确。
故选D。
13. 从冰箱中拿出的罐头难以打开， 有些人会给罐头适当加热或撬动瓶盖使空气进入， 这样就很容易打开了。 为了方便分析， 罐头的简化模型如图所示， 瓶内气体体积 ，放入 的冰箱时瓶内气体压强 ，瓶内气体可近似当作理想气体。
（1）从冰箱拿出罐头后，等瓶内气体达到常温 时，求瓶内气体压强 （液体体积视为不变）。
（2）在常温 下，撬动瓶盖使空气进入，当瓶内气体压强变为 时， 求进入的气体质量与原来气体质量之比 （此过程瓶内气体温度保持不变）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）罐头放在冰箱里时，瓶内气体的温度
从冰箱拿出罐头一段时间后，瓶内气体达到常温
设此时瓶内气体压强为P2， 根据查理定律得
代人数据解得
（2）温度不变，设瓶里气体压强由变为时，体积为，由玻意耳定律得
解得
进入的气体质量与原来气体质量之比为
14. 如图甲所示，用绝缘轻杆将一个 匝的矩形线圈固定在竖直平面内，悬点 为边的中点。 矩形线圈水平边，竖直边分别为 边和 边的中点，在下方有一个范围足够大、方向垂直于纸面的匀强磁场。 矩形线圈的质量，总电阻，取垂直于纸面向外为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。 重力加速度取，求：
（1）时线圈的磁通量大小；
（2）时线圈中的感应电流的大小和方向；
（3）时轻杆对线圈的作用力大小。
【答案】（1）；（2）顺时针，；（3）
【解析】
【详解】（1）时磁感应强度
穿过线圈的磁场面积
线圈的磁通量
（2）根据楞次定律可知，t=2s时线圈中的感应电流方向为顺时针方向。由图像得
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律
（3）t=2s时磁感应强度
线圈受到的安培力
对线圈，假设杆的作用力方向竖直向下。由平衡条件得
解得轻杆对线圈的作用力
方向与假设的方向相同，即竖直向下。
15. 如图，在空间直角坐标系O-xyz中，界面I与yOz平面重叠，界面I、II、III相互平行，且相邻界面的间距均为L，与x轴的交点分别为O、O1、O2；在界面I、II间有平行于y轴方向的匀强电场E，在界面II、III间有沿z轴负方向的匀强磁场B。一质量为m、电荷量为+q的粒子，以速率v0自y轴的P点沿x轴正方向射入电场区域，该粒子刚好从点O1进入磁场区域。粒子经过O1点时与x轴正方向的夹角θ=30°，忽略粒子的重力。
（1）求电场强度E的大小和方向；
（2）要让粒子恰好不从界面III飞出，求磁感应强度B的大小；
（3）在满足第（2）问的条件下，求粒子从P点恰好运动至界面III的总时间。
【答案】（1），沿у轴负方向；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，匀强电场的方向沿y轴负方向，粒子在电场中做类平抛运动，设电场中粒子的加速度为a，沿z轴负方向看，粒子的运动轨迹如图所示
由牛顿第二定律可得
粒子从O1点进入磁场区域，根据类平抛运动规律可得
在O1点，根据几何关系可得
联立解得
（2）设粒子到O1点的速度大小为v，则有
在磁场区域，粒子做匀速圆周运动，粒子刚好不从界面III飞出，其轨迹恰好与界面III相切，设粒子的运动半径为R，由几何关系可得
所以
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（3）粒子在电场中运动时间为
粒子从O1运动到界面III切点Q的时间为
所以粒子从P点运动到Q点的总时间为