1、浙江省慈溪市、余姚市2015届高三上学期期中联考物理试题【试卷综析】本试卷是考查了力、电、磁等物理知识点，它包容知识点广，覆盖面大，题目设置是推陈出新，看似常规，但有一定的新意，选择题的选项设计科学，隐含题隐没在巧妙，让人很难挖掘，也达到了考查学生思考能力的要求。更有独到之处的是计算题的排列是从易到难，别有一定的风味，一问一问的设置考查多个知识点，做到了考查丰富，思维问题要求开阔发散，由题中的求解就能看出学生在复习过程中掌握物理知识的程度。本试卷分第I卷和第卷两部分，共100分，考试时间100分钟。第I卷选择题（共55分）一单项选择题（本题共9小题，每小题3分，共27分。在每小题给出的四个选项
2、中，只有一项符合题目要求） 【题文】1在超高压带电作业中，电工所穿的高压工作服是用铜丝编织的，则下列说法正确的是A铜丝编织的衣服不易拉破B铜丝电阻小，对人体起到保护作用C电工被铜丝衣服所包裹，使体内场强为零D电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零【知识点】静电平衡问题。2【答案解析】C.由处于静电平衡的导体的特点是：表面是一个等势面，导体是一个等势体，内部电场强度为零。依此就可知道，只有答案正确。故选答案。【思路点拨】本题只要理解了题意，掌握导体处于静电平衡的特点，就不难选择答案。【题文】2如图1所示是一道闪电划破夜空击中北京中央电视塔。假设发生闪电的云层带负电，则在闪电瞬间，电视塔受到地磁场的
3、在水平方向的作用力方向是A向东 B向南 C向西 D向北图1【知识点】运动电荷在磁场中的受力问题分析。2【答案解析】C.由北京的地理位置来判断该处的磁场方向，运用左手定则判定可知受力方向是向西，故选择答案。【思路点拨】该题是物理知识的实际应用题，只要我们知道地球磁场的分布，再由运动电荷在磁场中的运动，根据左手定则就可很快判断出答案。【题文】3下列选项中的各1/4圆环大小相同，所带电荷量已在图2中标出，且电荷均匀分布，各1/4圆环间彼此绝缘。 坐标原点处电场强度最大的是ABCD图2【知识点】电场强度叠加考查题。1【答案解析】B。将本题分布的电荷看成模拟成点电荷模型思考，利用点电荷的电场强度表达式进
4、行将各处电荷在点的电场强度合成就可得到题中的答案。由和电荷的对称分布就可知道只有图电场强度最大。故本题选择答案。【思路点拨】求解本题是要识别物理模型将弧形分布的电荷模拟成点电荷模型再由叠加合成比较各图在点的电场强度大小来选择答案。【题文】4如图3甲所示的电路，电电动势E=8V，电阻R与一个电流传感器相连，传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上，先将S接2给电容器C充电，再将S接1，结果在计算机屏幕上得到如图3乙所示的曲线，将该曲线描绘在坐标纸上(坐标纸上的小方格图中未画出)，电流坐标轴每小格表示0.1mA，时间坐标轴每小格表示0.1s，曲线与AOB所围成的面积约为80个小方
5、格。则下列说法正确的是A充电电流由a极板穿过电容器内部流向b极板B放电电流方向如甲图i所示方向C电容器充电完毕时，所带电荷约为810-4CD电容器的电容约为0.1Fiab甲乙图3【知识点】电容器、闭合电路欧姆定律应用考查题。3、2.【答案解析】C。由图可知，电流强度是减小，电容器是放电过程，是通过电阻和传感器到达，是不能穿过电容器内部的，错；由图中所标放电电流方向是画反了，应是相反的，错；当电容器放电完毕时，开始充电完毕时所带的电荷量为：由，依此答案正确；答案错误；故选择答案。【思路点拨】本题要根据图线的物理意义，由和图像中所围面积表示电荷器放电量。再根据可求出电容量。它是依图来求解选项中的各
6、答案，求解的关键是理解图像的物理意义，知道是电容器的放电过程，从而正确选择答案。【题文】5如图4，边长为L均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd自磁场上方h高度处自由下落，刚进入磁场时恰好做匀速直线运动。现减小下落的高度h也能使线框在刚进入磁场时就做匀速直线运动，则可行的方案是A用同种规格的导线，做成边长为2L的单匝线框B用同种规格的导线，做成边长仍为L的双匝线框C用同种材料但粗一些的导线，做成边长仍为L的单匝线框D用密度相同但电阻率较小的导线，做成边长为2L的单匝线框hdabcB图4【知识点】电磁感应线框切割磁感线受力分析考查题。3【答案解析】D。先求解原来状态的高度在选项中变为2，是改变
7、了线框的质量、总长度、总电阻，则有：，高度不变，不能满足作匀速运动，错；在选项中也是改变了线框的质量和总长度和总电阻，通过推算高度也不变，错；在选项中是改变了线框的电阻和质量，但长度不变，依规律可推得：设半径是原来的2倍，则有：质量为：，由此计算可知答案也不对；在选项中电阻率变小为原来的一半，长度增长，质量增大，电阻发生变化，则有：，满足题目要求，故答案正确，选择答案。【思路点拨】本题先根据机械能守恒求刚进入磁场中的速度，再根据法拉弟电磁感应定律求出感应电动势，由闭合电路欧姆定律求回路电流强度，然后依据线框平衡列方程进行求解选择答案，但最重要的是根据各选项变化因素列表达式进行比较，这是本题的一
8、个难点，也是出题人的闪光点。【题文】6电动自行车是生活中重要的交通工具，某品牌电动自行车的铭牌如下：车型：电池规格：20寸(车轮直径：508 mm)36 V12Ah(蓄电池)整车质量：40 kg额定转速：210 r/min(转/分)外形尺寸：L1 800 mmW650 mmH1 100 mm充电时间：2h8h电机：后轮驱动、直流永磁式电机额定工作电压/电流：36V/5A当蓄电池充满电量后，根据此铭牌中的有关数据，下列说法不正确的是A该车的额定功率约为4.32102WB该车的额定时速约为20km/hC该车约能行驶2.4小时D该车一次充满电所储存的电能约为1.56106J【知识点】恒定电流部分信息
9、给予考查实际应用题。3【答案解析】答案：A.解析：（1）车轮的半径为，则有：，设车速为有：，正确；蓄电池的存容量为：，正确； 额定功率为：，错；设车行驶的时间为，由：，依此计算正确；故本题选择不正确答案为。【思路点拨】本题考查了自行车行驶的功率、速度、时间、电能问题，求速度要利用线速度与转速的关系求解，求蓄电量要用电能的表达式求解，额定功率要利用表中额定值依功率表达式求解，求行驶时间是根据电能表达式反推出时间。它是一道信息给予题，要读懂题意，依规律求解。【题文】7电磁泵在目前的生产科技中得到了广泛应用。如图5所示是电磁泵的原理图，泵体是一个长方体，ab边长为L，两侧端面是边长为a的正方形；流经
10、泵体内的液体密度为，在进口处接入电导率为(电阻率的倒数)的导电液，泵体所在处有方向垂直向外的磁场B，泵体的上下两表面接在电压恒为U的电上。则A泵体上表面应接电负极 B通过泵体的电流I = UL/ C增大磁感应强度每秒被抽液体的质量就越大D增大导电液，电磁驱动力所产生的附加压强越小导电液进口B电源abcd图5【知识点】电阻定律、运动电荷在磁场受力情况分析。1、2.【答案解析】C。：当泵体上表面应接电源正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体，因此A错误；泵体电阻，因此流过泵体的电流，B错误；增大磁感应强度B，受到的磁场力变大，因此可获得更大的抽液高度，本题的高度是一个定值
11、，则每秒被抽液体的质量就越大，正确；增大导电液，通过回路的电流强度增大，所受磁场力增大，则附加压力增大，即附加压强越大，错；从而本题选择答案。【思路点拨】本题是一道实际应用考查题，它要理解电阻定律中的长度、横截面积的边长关系，依电阻定律求出电阻，然后用欧姆定律求通过的电流强度由此确定磁场力的大小和方向，再依题意选择各个选项。它主要考查了电阻定律和洛伦兹力大小的实际应用。【题文】8在如图6所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，各电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和U3表示。下列判断正确的是A|U1|
12、+|U2|U3 |B|U1|+|U2| =|U3 |C|不变，变小D|变大，不变图6【知识点】恒定电流部分仪表读数变化题型闭合欧姆定律的应用。2【答案解析】D.。当滑动触头向下滑动时，的电阻值增大，回路电流强度减小，电压表1测两端的电压，电压表2测两端的电压，由可知回路路端电压增大，电压表3测量的是路端电压，电源内部电压是减小，因为电源电动势不变，则有增加值等于减小值，即有：R1是定值电阻，根据欧姆定律得知： 故当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，、均不变，而变大（的值在变大），错；滑动触头P向下滑动时， =R2，变大根据闭合电路欧姆定律得：U2=E-I（R1+r），则有=R1+r，不变，答案
13、正确；根据电路变化分析有：由此结果可知、两选项错误；故本题选择答案。【思路点拨】由题意知：R1是定值电阻，根据欧姆定律得知变阻器是可变电阻，根据闭合电路欧姆定律研究、与电源内阻的关系，还要会找等效电路，是将（R1+r）当作等效的内电路考虑，容易找到变化关系，由此就容易分析各个选项，就很好地选择正确答案。本题的实质就是电路中动态分析问题和闭合电路欧姆定律应用的综合，是从局部电阻的变化分析各部分电压的变化。【题文】9如图7所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U1的电场加速后，射入水平放置、电势差为U2的两块导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向
14、射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1或U2的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)A仅增大U1，d将增大 B仅增大U1，d将减小C仅增大U2，d将增大 D仅增大U2，d将减小图7【知识点】带电粒子在混合场（复合场）中的运动。4【答案解析】答案：A。解析：在加速电场中作直线加速运动，到达偏转电场时的速度为：，在偏转电场中作类平抛运动，可将射出电场时的速度分解为初速度方向和加速度方向，设出射速度方向与初速度方向的夹角为，则有：，带电粒子进入磁场中作匀速圆周运动，设运动对应的半径为R，由几何关系有：半径与直线MN之间夹角正好等于，也有：，由在磁场中作匀速
15、圆周运动，根据牛顿第二定律可推得：。依此有：，增大，也增大，A正确，B错；增大，是不变的，它与偏转电场所加电压无关，C、D都错，故选择A答案。【思路点拨】本题先用动能定理求出加速电场时的速度，然后求出偏转电场时速度方向与初速度方向的夹角，再画出带电粒子在磁场中的运动轨迹。依轨迹根据几何知识求出与的关系表达式，最后根据题中选项选择正确答案。它是带电粒子在磁场中的运动类题目关键在于确定圆心和半径，然后由向心力公式即可确定半径公式，由几何关系即可求解二、不定项选择题（本小题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分
16、）【题文】10下列对日常生活中应用的电器设备的物理原理说法正确的是A煤气灶电子点火一般是利用感应圈产生高压电火花完成的B家用电饭煲加热食物主要利用了电流的磁效应C为了消除静电现象，有金属外壳的家用电器要采用带保护接地的三孔插座D电磁炉是应用电磁感应原理进行加热工作的【知识点】热现象、电磁感应部分实际应用考查题。3【答案解析】AD. 它是由于感应圈中产生感应电流而形成火花，所以煤气灶电子点火一般是利用感应圈产生高压电火花完成的。对；家用电饭煲加热食物主要利用了电流的热效应，错；在中金属外壳的家用电器要采用带保护接地的三孔插座是防止家用电器带电，插入三孔插座，防止用电器漏电和触电事故的发生。不是消
17、除静电现象，错；电磁炉是应用电磁感应原理进行加热工作的。正确；故本题选择答案。【思路点拨】它是与生活知识相关的电器设备，主要要求我们搞清它们的工作原理，平时多关注这些电器设备的说明书，读懂它的工作原理，就不难选择这类题型。【题文】11如图8是位于x轴上某点的电荷在直线PQ右侧的电势随x变化的图线，a、b是x轴上的两点，过P点垂直于x轴的直线PQ和x轴是该曲线的渐近线，则以下说法正确的是A可以判断出OP间的各点电势均为零B负检验电荷在a点的电势能小于在b点的电势能C可以判断出P点左侧与右侧的电场方向均为x轴正方向D正检验电荷从a点移到b点，电场力一直做正功QOabxP图8【知识点】电势与位移的曲
18、线，考查电势与电势能的关系，电场强度与方向。1、2.【答案解析】BD。由图可知：不能判断出OP间的各点电势均为零（它是大于零），错；当负电荷从由图可知道是从电势高到低，电场力作负功，电势能增大，即a点的电势能小于在b点的电势能，正确；因不知电荷放在轴上的何位置，所以不能判定出P点左侧与右侧的电场方向均为x轴正方向，错；因点电势高于点的电势，所以正检验电荷从a点移到b点，电场力一直做正功，正确；故选择答案。【思路点拨】由图看斜率可知，沿轴正方向电场强度在减小。也可从曲线看出电势的高低，就可判断正、负电荷从作功情况来确定电势能的变化，依此规律选择正确答案。【题文】12如果人或牲畜站在距离电线的落地
19、点810 m以内或雷雨天的大树附近，就可能发生触电事故，这种触电叫作跨步电压触电。如图9所示为跨步电压的示意图，若站在湿地上的某人两脚间的距离为0.5 m，一只脚的电阻是300 ，人体躯干内部的电阻为1000 ，湿地每米的电阻为100 ，并假设通过人体和湿地的总电流不变。则A若通过躯干的电流为0.1 A时，跨步电压为135VB若通过躯干的电流为0.1 A时，通过人体和湿地的总电流有3.3AC若人的两脚之间的距离增大到1.0 m，跨步电压为170VD若人的两脚之间的距离增大到1.0 m，通过人体的电流将增大到0. 3A图9【知识点】电路部分实际考查题。3【答案解析】B.。若通过躯干的电流为0.1
20、时，有：把人体和湿地分别看成一个电阻，则两电阻并联，人体的电阻为：，当两脚之间距离为0.5 m时，湿地电阻为：，跨步电压为：，错；两个电阻并联的总阻值为：，其回路中通过的电流为：，正确；若人的两脚之间的距离增大到1.0 m时，两脚湿地的电阻为：，两脚间的总电阻为：。跨步电压为：。由此计算可知错；通过人体的电流为：。错；故本题选择答案。【思路点拨】本题是输电网络中安全知识应用的实例考查题，关键搞清人体电阻和湿地电阻的连接方式和其阻值大小，由连接方式根据电路特点求总电阻，再根据欧姆定律求电流和跨步电压，从而选择正确答案。【题文】13如图10所示，将一个近似超导的圆环水平置于非匀强磁场中，圆环恰好能
21、处于静态平衡。则以下分析正确的是A俯视圆环，圆环中的电流方向为顺时针方向B若给圆环一个向下的扰动，俯视圆环，电流将变为逆时针方向C若增大圆环的微小阻值，圆环将缓慢下降D若增大磁场的磁感应强度，圆环将向下加速运动NS图10【知识点】电磁感应部分考查题。1【答案解析】AC.。这里的“置于非匀强磁场中”，应该理解为从正上方放下，当将环靠近磁铁时，由于越靠近磁铁，其磁场就越强，磁感线就越密，所以在靠近过程中环会切割磁感线运动，即在该环中会产生感应电流；由于发生了超导，即没有电阻，所以此时环中的电流不会变小；同时据焦耳定律能看出，由于没有电阻，所以在B环上不会产生电热。在选项中有：根据楞次定律，感应电流
22、的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，原磁通量向上增加，所以感应出顺时针方向（俯视）的电流以阻碍之，正确；在选项中有：向下扰动使原磁通量继续向上增加，电流方向依然不变，错；在选项中有：如果存在电阻，那么环中电流会不断减少，这样，安培力减小，不足以平衡重力时，环就会下降（可以联想下现实中存在电阻的环的说，即正确；若增大磁场的磁感应强度，则安培力增加，会排斥圆环即圆环向上运动。错；故选择答案。【思路点拨】本题引入了超导体材料在电磁感应中的应用，主要抓住回路磁通量的变化，就产生感应电流，由于是超导体，无电阻，电流大小不变思考问题，要采用楞次定律右手螺旋定则判定方向，其它就迎刃而解了。【题文】14
23、如图11甲电路所示，电阻R两端的电压U与通过该电阻的电流I的变化关系如图11乙所示，电电动势为7.0 V，内阻不计。电阻R11000 ，且阻值不随温度变化。若改变R2，使AB与BC间的电压相等，则此时AR的阻值为1000 BR的阻值为400C通过R的电流为2.5 mAD通过R的电流为2.0 mAI/mAU/V012341234甲乙图11【知识点】恒定电流图线考查题。3【答案解析】BC。由于与间的电压相等，即为3.5，由图可知当两端的电压为3.5时，设为零，则回路电流强度为3.5，当中通过2.5时，它两端电压为1，则两端电压为2.5，恰好满足此条件，即正确，错；由欧姆定律得：。由此计算可知对，错
24、；故选择答案。【思路点拨】本题抓住与间的电压相等，即为3.5，再从图线可知不可能为零，回路电流小于3.5，又由图分析出，当两端电压为1时，回路电流为2.5，依此分析根据欧姆定律计算的大小，满足此要求，从而正确选出本题答案。【题文】15如图所示，MNPQ为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E，ACB为光滑固定的半圆形轨道，圆轨道半径为R，A、B为圆水平直径的两个端点，ACB为圆弧。一个质量为m、电荷量为-q的带电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道。不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是A小球一定能从B点离开轨道B小球在AC部分可能做匀
25、速圆周运动C小球再次到达C点的速度可能为零D当小球从B点离开时，上升的高度一定等于HABCOEOHMNPQ图12【知识点】圆周运动、机械能守恒、电场力做功综合选择题。4、3、1、2.【答案解析】BD。若电场力大于重力，则有可能不从B点离开轨道，A错。若电场力等于重力，物体做匀速圆周运动，B正确；因为从到电场力做功代数和为零，系统只有重力做功，到达点后仍能上升，正确；由圆周运动知识可知若小球到达C点的速度为零，则在此之前就已脱轨了，错；故本题选择答案。【思路点拨】本题要求考生有发散思维是电场力大于重力或等于重力来判断答案的正确与否，再就要从整体出发分析系统有哪些力作功来确定能飞出点上升的高度。由
26、本题的检测看学生分析物理问题的能力。【题文】16如图13所示是选择密度相同、大小不同纳米粒子的一种装置。待选粒子带正电且电量与表面积成正比。待选粒子从O1进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域的板间电压为U，粒子通过小孔O2射入正交的匀强电场磁场区域，其中磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为d。区域出口小孔O3与O1、O2在同一竖直线上。若半径为r0，质量为m0、电量为q0的纳米粒子刚好能沿直线通过，不计纳米粒子重力，则A区域的电场与磁场的强度比值为B区域左右两极板的电势差U1=C若纳米粒子的半径rr0，则刚进入区域的粒子仍将沿直线通过D若纳米粒子的半径rr0，仍沿直线通过，则区域的电场
27、与原电场强度之比为+-O1O2O3+q图13【知识点】力电磁综合选择题。属于偏难选择题。6、4.【答案解析】AD。在区域内，根据动能定理得出在点和速度，依动能定理得：，在区域内是匀速通过，有：，由此计算可知选项正确；在区域内有：，由此可知错误；若纳米粒子的半径rr0，则刚进入区域，设半径为的粒子的电荷量为，质量为，被加速后的速度为，则有：，根据动能定理有：，故洛仑兹力变小，粒子带正电，粒子向左偏，错；若纳米粒子的半径，它仍沿直线运动，区域的电场要发生变化，由于，故洛仑兹力与原来值之比为：，当电场力与洛伦兹力平衡时，也有：，故答案正确，从而本题选择答案。【思路点拨】本题是考查运用动能定理求带电粒
28、子在电场中加速后的速度大小，再用洛伦兹力与电场力大小关系比较看是否沿直线运动还是偏转。并要注意依据题意密度相同及电荷量与其表面积成正比的关系来列式进行比较求解，得到本题的正确答案。求解时一定要注意半径不同，它的质量和电荷量都不同，且射出区域的速度不同，导致在磁场中所受的洛伦兹力不同，由此思路依题意列方程比较就不难选择答案了。第卷非选择题（共45分）三、本题共3小题，共45分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，解答中必须明确写出数值和单位。【题文】17(12分)如图14所示，在绝缘水平面O点固定一正电荷，电量为Q，在离O点高度为r0的A处由
29、静止释放某带同种电荷、电量为q的液珠，开始运动瞬间的加速度大小恰好为重力加速度g。已知静电常量为k，两电荷均可看成点电荷，不计空气阻力。则：(1)液珠开始运动瞬间所受库仑力的大小和方向；(2)液珠运动速度最大时离O点的距离h；(3)已知该液珠运动的最大高度B点离O点的距离为2r0，则当电量为的液珠仍从A 处静止释放时，问能否运动到原的最大高度B点？若能，则此时经过B点的速度为多大？AOr0图14【知识点】力电综合应用库仑定律、牛顿第二定律、动能定理应用。2、2、1.【答案解析】(1)；（2分）方向竖直向上（1分）(2)开始运动瞬间： （1分）； 速度最大时： （1分）即= （1分） 所以（1分
30、）(3)能回到B点。（1分）液珠q从A处到B处由动能定律的得： （1分）液珠从A处到B处由动能定律的得： （1分）其中， （1分） （1分）【思路点拨】本题是力电综合应用型考查库仑定律、动能定律规律的应用。先要分析带电液滴的受力情况，根据库仑定律求出库仑力和方向。根据牛顿第二定律求出库仑力和重力的关系，再当带电液滴速度最大时是此时的库仑力和重力等大反向，则求出它离地面的高度。判断是否能回到点，要依据动能定理判断和求解即可。【题文】18(15分) 电磁驱动是现代产业中的重要技术。如图15是磁悬浮机车的电磁驱动模型：机车轨道沿x轴方向，轨道区域内固定一系列电阻为r=0.5的独立线圈，每线圈通以I0
31、=10A的电流后使其产生如图所示的磁场，磁感应强度大小均为B=1T，相邻区域磁场方向相反。固定在机车底端的金属框abcd可视为一矩形线圈，电阻为R=0.01，ab边宽度为d，与磁场的宽度相同，bc边长为L=0.5m，平行于y轴，金属框ad、bc两边总处于方向相反的磁场中。驱动机车时，固定在轨道上的独立线圈依次通电，等效于金属框所在区域的磁场以v0=12m/s匀速向x轴正方向移动，驱使机车前进，若机车所受阻力恒为f=200N。 (提示：当线圈与磁场存在相对速度v相，动生电动势E=BLv相。)求：(1)模型机车启动时刻，金属框中感应电流的方向和大小；(2)模型机车所能达到的最大速率；(3)当模型机
32、车以恒定速率匀速行驶时，整个系统驱动机车的效率为多大？xyMNPQabcdv0图15【知识点】电磁感应综合应用机车模型。5【答案解析】(1)电流方向adcba（2分）（2分）代入数据得I=1.2103A（1分）(2)当模型机车达到的最大速率时；（1分）, （2分） （1分） 代入数据得 =10m/s（1分）(3) ; （1分）;（2分）% （1分） 代入数据得（1分）【思路点拨】本题是一道实际应用电磁驱动磁悬浮机车现代科技考查题。首先要识别物理模型线框在磁场中切割产生感应电流（方向用右手定则判定）通电线框在磁场中受力安培力驱动力，再运用机车功率问题和推出最大速度表达式（要注意速度是线框相对磁场
33、的速度列式求解）；最后运用机械效率表达式计算整个系统驱动机车的效率。【题文】19(18分)如图16所示，为一磁约束装置的原理图，圆心为原点O、半径为R0的圆形区域内有方向垂直xoy平面向里的匀强磁场。一束质量为m、电量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(0、R0)的A点沿y负方向射入磁场区域，粒子全部经过x轴上的P点，方向沿x轴正方向。当在环形区域加上方向垂直于xoy平面的匀强磁场时，上述粒子仍从A点沿y轴负方向射入区域，粒子经过区域后从Q点第2次射入区域，已知OQ与x轴正方向成600。不计重力和粒子间的相互作用。求： (1)区域中磁感应强度B1的大小；(2)若要使所有的粒子均约束在区域内，
34、则环形区域中B2的大小、方向及环形半径R至少为大；(3)粒子从A点沿y轴负方向射入后至再次以相同的速度经过A点的运动周期。图16AyR0OxPQRB1B2600【知识点】带电粒子在磁场中运动应用考查题。2、4.【答案解析】(1)设在区域内轨迹圆半径为 = R0; （1分） （1分） （1分）（1分）(2)设粒子在区域中的轨迹圆半径为，部分轨迹如图，有几何关系知： （2分）， ，（1分），（1分）方向与相反，即垂直xoy平面向外（1分）由几何关系得，（2分） 即（1分）(3)轨迹从A点到Q点对应圆心角，要仍从A点沿y轴负方向射入，需满足; ,即取最小整数m=5，n=12 （3分）,其中（2分）代入数据得（1分）图16AyR0OxPQRB1B2600【思路点拨】求解本题的关键是画好运动轨迹图，从图中根据题中条件一步一步的求解。首先依据洛伦兹力提供向心力写出半径表达式改写含动能的半径表达式确定的大小。在第2问中要依轨迹图求出和之间的关系，由此推出关系表达式。又依据几何知识求出环形半径的大小。在求第3问时，要把相关角度在轨迹图中找出来，然后要推广到或者项，并注意它们的取值，从而推出的取值表达式。本题属于中等难度要求。