如图，竖直平面内放着两根间距L=1m，电阻不计的足够长平行金属板M，N，两板间接一阻值R=2Ω的电阻，N板上有一小孔Q，在金属板M，N及CD上方有垂直纸面向里的磁感应强度B0=1T的有界匀强磁场，N板右侧区域KL上，下部分分别充满方向垂直纸面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B1=3T和B2=2T，有一质量M=0.2kg，电阻r=1Ω的金属棒搭在MN之间并与MN良好接触，用输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动，当金属棒到达最大速度时，在与Q等高并靠近M板的P点静止释放一个比荷
=1×104C/kg的正离子，经电场加速后，以v=200m/s的速度从Q点垂直于N板边界射入右侧区域，不计离子重力，忽略电流产生的磁场，取g=10m/s2，求：
（1）金属棒达最大速度时，电阻R两端电压U；
（2）电动机的输出功率P；
（3）离子从Q点进入右侧磁场后恰好不会回到N板，Q点距离分界线高h等于多少．
考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；导体切割磁感线时的感应电动势．
专题：带电粒子在磁场中的运动专题．
分析：（1）粒子从P到Q是直线加速，根据动能定理求解板间电压，即为R两端电压；
（2）根据欧姆定律求解电流，根据安培力公式求解安培力，根据平衡条件求解拉力，最后结合切割公式和功率公式列式，联立求解即可；
（3）粒子在y轴右侧做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求解轨道半径；轨迹恰好与y轴相切，根据几何关系求解Q点距离分界线高h．
解答： 解：（1）离子从P运动到Q，由动能定理：
①
解得R两端电压：U=2V ②
（2）电路的电流：
③
安培力：F安=B0IL ④
受力平衡：F=Mg+F安 ⑤
由闭合电路欧姆定律：E=I（R+r） ⑥
感应电动势：E=B0Lvm ⑦
功率：P=Fvm ⑧
联立②﹣⑧式解得：电动机功率P=9W ⑨
（3）如图所示，设离子恰好不会回到N板时，对应的离子在上、下区域的运动半径分别为r1和r2，圆心的连线与N板的夹角为φ．
在磁场B1中，由
⑩
解得运动半径为
在磁场B2中，由
解得运动半径为
由几何关系得：
（r1+r2）sinφ=r2
r1+r1cosφ=h
联立解得：
h=1.2×10﹣2m
答：（1）金属棒达最大速度时，电阻R两端电压U为2V；
（2）电动机的输出功率P为9W；
（3）离子从Q点进入右侧磁场后恰好不会回到N板，Q点距离分界线高h等于1.2×10﹣2m．
点评：本题是力电综合问题，物体多、过程多、规律多，关键是明确电路结构和粒子的运动规律，结合闭合电路欧姆定律、功率、牛顿第二定律等规律列式求解，要能画出粒子运动轨迹，结合几何关系分析．
期末冲刺100分创新金卷完全试卷系列答案科目：高中物理 来源： 题型：
如图所示为氢原子的能级示意图。现用能量介于10～12.9 eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是
A．照射光中只有1种频率的光子被吸收
B．照射光中有3种频率的光子可能被吸收
C．观测到氢原子发射出3种不同波长的光
D．观测到氢原子发射出6种不同波长的光
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科目：高中物理 来源： 题型：
如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm．如果取g=10m/s2，那么，
（1）闪光的时间间隔是 s；
（2）小球做平抛运动的初速度的大小是 m/s；
（3）小球经过B点时的速度大小是 m/s．
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科目：高中物理 来源： 题型：
翼型飞行器有很好的飞行性能．其原理是通过对降落伞的调节，使空气升力和空气阻力都受到影响．同时通过控制动力的大小而改变飞行器的飞行状态．已知：飞行器的动力F始终与飞行方向相同，空气升力F1与飞行方向垂直，大小与速度的平方成正比，即F1=C1v2；空气阻力F2与飞行方向相反，大小与速度的平方成正比，即F2=C2v2．其中C1、C2相互影响，可由运动员调节，满足如图1所示的关系．飞行员和装备的总质量为90kg．（重力加速度取g=10m/s2）
（1）若飞行员使飞行器以v1=10
m/s速度在空中沿水平方向匀速飞行，如图2（a）所示．则飞行器受到动力F大小为多少？
（2）若飞行员关闭飞行器的动力，使飞行器匀速滑行，且滑行速度v2与地平线的夹角θ=30°，如图2（b）所示，则速度v2的大小为多少？（结果可用根式表示）
（3）若飞行员使飞行器在空中的某一水平面内做匀速圆周运动，如图2（c）所示，在此过程中C2只能在1.75～2.5N s2/m2之间调节，且C1、C2的大小与飞行器的倾斜程度无关．则飞行器绕行一周动力F做功的最小值为多少？（结果可保留π）
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科目：高中物理 来源： 题型：
如图为某种电磁泵模型，泵体是长为L1，宽与高均为L2的长方体．泵体处在方向垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体的上下表面接电压为U的电源（内阻不计），理想电流表示数为I，若电磁泵和水面高度差为h，液体的电阻率为ρ，在t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，取重力加速度为g．则( )
A．泵体上表面应接电源负极
B．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1
C．电源提供的电功率为
D．质量为m的液体离开泵时的动能为UIt﹣mgh﹣I2
t
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科目：高中物理 来源： 题型：
处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圈周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( )
A．与粒子电荷量成正比 B．与粒子速率成正比
C．与粒子质量成正比 D．与磁感应强度成正比
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科目：高中物理 来源： 题型：
在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图甲为该电表的电路原理图．其中选用的电流表满偏电流Ig=10mA，当选择开关接3时为量程250V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度不均勻且对应数据没有标 出，C为中间刻度．
（1）若指针在图乙所示位置，选择开关接1时，其读数为 ；选择开关接3时，其读数为 V
（2）为了测选择开关接2时欧姆表的内阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到 了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；
②将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指中间刻度位置C处，此 时电阻箱的示数如图丙，则C处刻度应为 Ω．
③计算得到表内电池的电动势为 V．（保留两位有效数字）
（3）调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电 阻的阻值为 Ω．（保留两位有效数字）
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科目：高中物理 来源： 题型：
如图所示，光滑杆AB长为L，其B端固定一根劲度系数为k=100N/m，原长为l0=0.4m的轻质弹簧，质量为m=1kg的小球套在光滑杆上并与弹簧的上端连接；OO′为过B点的竖直轴，杆与水平面间的夹角始终为θ=37°（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）当杆保持静止状态，在弹簧处于原长时，静止释放小球，求小球速度最大时弹簧的压缩量△l1；
（2）当球随杆一起绕OO′轴以角速度ω0=
匀速转动时，小球恰好能稳定在杆上的某一位置P处（图中未画出）．保持ω0不变，小球受轻微扰动后沿杆上滑，到最高点A时其沿杆对其所做的功W．（结果用m、g、vy、θ、L表示）
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如图所示，EF是边长为l的等边三角形ABC的中位线，在E、F点分别放置电荷量均为Q的正、负点电荷．下列说法正确的是( )
A．A点的电场强度大小为
B．A的电势高于C点的电势
C．电势差UEB大于电势差UEA
D．正电荷在B点的电势能等于在C点的电势能
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