河南省各地 2020-2021 学年高二下学期 期末物理试题分类选编：解答题 1．（2021·河南安阳·高二期末）如图 1 所示，单匝矩形导轨的两侧分别接有电阻 R1  3 和 R2  6 ，矩 2 形导轨中央虚线区域磁场的有效面积 S  1m ，磁感应强度 B 随时间 t 的变化如图 2 所示。不计其他一切 电阻，求： （1）回路中电流的有效值是多少（可用根式表示）； （2）一个周期内整个回路中产生的热量为多大（可用分式表示）。 2．（2021·河南焦作·高二期末）空间存在一方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为 B。质量为 m、长度 L 为 L 的导体棒 P P 用两根长度均为 的绝缘细绳悬挂在水平天花板上同一点，两细绳的夹角为 60°。导体 2 1 2 3mg 棒水平，通有 P 指向 P 的恒定电流 I  4 BL ，开始时，两细绳与导体棒在同一竖直平面内，导体棒从静止 2 1 开始释放，重力加速度为 g。求： （1）导体棒开始运动时，两细绳拉力大小； （2）导体棒运动过程中，最大速度以及此时两细绳的拉力大小。 3．（2021·河南·舞阳县第一高级中学高二期末）如图所示，两足够长的平行导轨 MN、PQ 倾斜放置，导 轨平面与水平面的夹角为  ，导轨间距为 d，导轨上端连接有阻值为 R 的定值电阻，导轨处在垂直于导轨 平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 B。将质量为 m、电阻为 r、长也为 d 的导体棒 AC 垂 直放在导轨上并由静止释放。已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直并且接触良好，导轨电阻不计，不 计一切摩擦，重力加速度大小为 g：求： （1）导体棒下滑过程中的最大加速度 （2）导体棒的最大速度 vm am ； 。 4．（2021·河南濮阳·高二期末）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 abcd，每边长为 L，总电阻为 R。将 其置于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场上方 h 处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖 直平面内，且 cd 边始终与水平的磁场边界平行。当 cd 边刚进入磁场时： （1）求线框中产生的感应电动势大小； （2）求 c、d 两点间的电势差大小； （3）若此时线框加速度恰好为零，已知重力加速度为 g，求线框总质量 m。 5．（2021·河南安阳·高二期末）如图所示，在光滑绝缘水平面上的直线 a、b 两侧分别存在大小相等、方 向不同、沿水平方向的匀强电场（未画出），直线 ab 右侧还存在竖直向下的匀强磁场。M 为直线 ab 上一 点，P、Q 分别为 ab 左侧和右侧的点（Q 点未画出），PM 连线与 ab 的夹角为   60� ，PM 距离为 2L。 一个带正电小球质量为 m，带电荷量为 q，从 P 点由静止释放沿直线运动，从 M 点以大小为 v0 的速度进入 ab 右侧仍沿直线运动，一段时间后到达 Q 点时撤去电场，之后小球一直在 ab 右侧运动，求： （1）匀强电场的电场强度大小和匀强磁场的磁感应强度大小； （2）撤去电场前小球运动的最短时间。 6．（2021·河南·驻马店市第二高级中学高二期末）如图，质量为 m，边长为 L 的正方形均匀线框，在有界 匀强磁场上方 h 高处由静止自由下落，线框的总电阻为 2R ，磁感应强度为 B 的匀强磁场宽度为 2L 。线框 下落过程中，ab 边始终与磁场边界平行且处于水平方向。已知 ab 边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动。 求： v2 v1 （1）线框 ab 边刚进入磁场时刻的速度 和 ab 边刚穿出磁场时的速度 ． （2）线框穿过磁场的过程中，ab 边产生的焦耳热。 7．（2021·河南·西华三高高二期末）如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为 37°，宽度为 0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为 1Ω。质量为 0.2kg 的导体棒 MN 垂直于导轨放置，距 离顶端 1m，接入电路的电阻为 1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为 0.5，在导轨间存在 着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。先固定导体棒 MN，2s 后 让 MN 由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光。重力加速度 g 取 10m/s2，sin37°=0.6。求： （1）1s 时流过小灯泡的电流大小和方向； （2）小灯泡稳定发光时消耗的电功率； （3）小灯泡稳定发光时导体棒 MN 运动的速度。 8．（2021·河南·范县第一中学高二期末）一边长为 L 的 N 匝正方形金属线框 abcd，其总电阻为 r，线框在 磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中以转速 n 做匀速圆周运动。金属线框外接电阻为 R 的电热器，如图甲 所示，V 为理想交流电压表。 （1）求电压表的示数 U； （2）若在电刷与电压表间接入一理想变压器，如图乙所示，要使电阻 R 消耗的电功率最大，求变压器原、 副线圈的匝数比 k 及电压表的示数 U′。 9．（2021·河南新乡·高二期末）如图所示，在 y  0 的区域存在匀强电场，电场强度大小为 E 、方向沿 y 轴负方向；在 y  0 区域存在匀强磁场，磁场方向垂直 xOy 平面向向外。一带正电的离子，经过 y 轴上 P1  0, a  时速率为 P3  0, 2a  v0 ，方向沿 x 轴正方向；然后经过 x 轴上的 P2  2a , 0  y 进入磁场，并经过 轴上的 。不计离子所受重力。求： q （1）离子的比荷 m ； （2）匀强磁场的磁感应强度大小 B ； （3）离子从 P1 x t 到第二次经过 轴所用的时间 。 10．（2021·河南·内黄县第四高级中学高二期末）宽度为 L 的区域内左边一半有垂直纸面向里的匀强磁场， 右边一半是场强方向与纸面平行的匀强电场（未画出），电场与磁场分界线与 ab 边平行。一质量为 m 、 电荷量为  q 、不计重力的粒子从 a 点以初速度 v 沿 ab 方向射入到磁场中，若磁感应强度大小为 粒子离开磁场进入电场后沿直线运动且恰好能够到达区域的右边界线。 （1）求粒子通过磁场所用的时间（用 v 、 L 表示）； （2）确定电场的方向并求电场强度的大小。 B mv Lq ， 11．（2021·河南·许昌市普通教育教学研究室高二期末）如图所示的空间，存在一个上下具有一定宽度、 磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面水平向里。将边长为 L 、质量为 m 、电阻为 R 的正方形 导线框 abcd ，从距磁场下边界高度为 h  h  L 的位置，以速度大小为 v0 竖直向上抛出。已知导线框向上 能够穿过磁场。当导线框竖直向下又运动到初始位置时，其速度大小为 v 。整个运动过程中导线框不发生 转动，空气阻力不计，重力加速度大小为 g 。求： （1）线框从开始运动到又回到初始位置的过程中，导线框中产生的焦耳热； （2）线框在下降阶段，当 ab 边离开磁场前的瞬间，导线框中的电流大小。 12．（2021·河南·驻马店市基础教学研究室高二期末）如图甲所示，固定在水平面上的平行金属导轨间距 为 d，左端跨接一个定值电阻，阻值为 R，一根金属棒 MN 垂直放置在导轨上，与导轨围成的闭合回路面 积为 S。导轨所在区域存在匀强磁场，其方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小 B 随时间 t 变化的图像 如图乙所示。金属棒质量为 m，与导轨间的动摩擦因数为  ，金属棒、导轨电阻均不计，棒与导轨始终 保持良好接触。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g。 （1） t  t0 时金属棒未动，求此时金属棒受到的摩擦力多大？ （2）t 为多大时，金属棒将开始移动？ 13．（2021·河南·内黄县第四高级中学高二期末）如图所示，在水平面内有间距为 L 、足够长的平行光滑 金属导轨 P 和 Q ，导轨电阻不计。在导轨上有垂直导轨放置的直导体棒 ab 和 cd ，质量均为 m ，有效电阻 均为 R 且与导轨接触良好。竖直方向的匀强磁场 B 垂直穿过导轨平面，在 ab 上作用一与导轨平行的水平 恒力 F ，使 ab 由静止开始运动，经过一段时间， cd 开始做匀加速运动。 （1）当 cd 做匀加速运动时，求 ab 做什么性质的运动； （2）求 cd 做匀加速运动的加速度大小； （3）若 cd 做匀加速运动时某刻的速度大小为 v ，求该时刻 ab 的瞬时速度大小。 14．（2021·河南·新蔡县第一高级中学高二开学考试）如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同 一水平面内，导轨间的距离为 L，导轨上横放着两根导体棒 ab 和 cd。设两根导体棒的质量皆为 m，电阻 皆为 R，导轨光滑且电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为 B。开始时 ab 和 cd 两导体棒有方向相反的水平初速，初速大小分别为 v0 和 2v0，求： （1）从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热； （2）当 ab 棒向右运动，速度大小变为 v0 时，回路中消耗的电功率的值。 4 15．（2021·河南郑州·高二期末）如图所示，电源电动势 E0＝15 V，内阻 r0＝1 Ω，电阻 R1＝30 Ω，R2＝ 60 Ω，间距 d＝0.4 m 的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度 B＝1 T 的匀强 磁场．闭合开关 S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度 v＝0.1 m/s 沿两板间中线水平射 入板间．设滑动变阻器接入电路的阻值为 Rx，忽略空气对小球的作用，取 g＝10 m/s2。 （1）当 Rx＝29 Ω 时，电阻 R2 消耗的电功率是多大？ （2）若小球进入板间，在板间恰好做了半个圆周运动 则两平行金属板间的电压是多大？ 16．（2021·河南·鄢陵县职业教育中心高二期末）将长度为 20cm、通有 0.1A 电流的直导线放入一匀强磁 场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为 1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和 方向。 17．（2021·河南·夏邑第一高级中学高二期末）为做好疫情防控供电准备，供电部门为医院设计的供电系 统输电电路简图如图所示，发电机的矩形线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B 2 T 10 的水平匀强磁场中， 线框面积 S＝0.25m2，匝数 n＝100 匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴 OO′以一定的角速度匀速转动， 并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈匝数之比为 1：20，降压变压器的副线圈接入到医 院供电，两变压器间的输电线等效电阻 R  60Ω ，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率 P  5 �10 4 W 时，