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2025年步步高精准讲练物理选择性必修第二册
注：目前有些书本章节名称可能整理的还不是很完善，但都是按照顺序排列的，请同学们按照顺序仔细查找。练习册 2025年步步高精准讲练物理选择性必修第二册 答案主要是用来给同学们做完题方便对答案用的，请勿直接抄袭。
6. (2024·宁波市高二期中)如图甲所示,水平放置的平行极板A、B间加如图乙所示的交变电场,$t=0$时刻,O处粒子源水平向右发射速度相同的a、b两粒子,穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,a粒子恰好不从磁场右边界飞出,a、b两粒子的运动轨迹交于C点,且在C处时a、b速度方向垂直,C到左右磁场边界的距离相等,不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是
A.a、b在电场中运动的时间一定相同
B.a、b穿过极板的时间可能为$T_{0}$的奇数倍
C.a、b粒子的比荷为$1:\sqrt {3}$
D.a、b穿过极板竖直方向上的位移大小之比为$1:2$
A.a、b在电场中运动的时间一定相同
B.a、b穿过极板的时间可能为$T_{0}$的奇数倍
C.a、b粒子的比荷为$1:\sqrt {3}$
D.a、b穿过极板竖直方向上的位移大小之比为$1:2$
答案：
6.AC [因为a、b粒子都是以相同的速度垂直进入电场，在电场中，沿初速度方向不受力，做匀速直线运动，由$L = v_{0}t$可得，a、b在电场中运动的时间一定相同;又因为两粒子穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场，则两粒子在离开电场时，竖直方向速度为零，根据题图乙可知，a、b穿过极板的时间为$T_{0}$的偶数倍，A正确，B错误;由题图可知$\sin\theta=\frac{\frac{R_{a}}{2}}{R_{a}}=\frac{1}{2}$，可得$\theta = 30^{\circ}$，由几何关系可知$\tan\theta=\frac{R_{b}}{R_{a}}=\frac{\sqrt{3}}{3}$，在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可知$qvB = m\frac{v^{2}}{R}$，可得粒子的比荷为$\frac{q}{m}=\frac{v}{BR}$，两粒子进入磁场时的速度大小相等，则$\frac{q}{m}\propto\frac{1}{R}$，所以粒子的比荷之比为$\frac{\frac{q_{a}}{m_{a}}}{\frac{q_{b}}{m_{b}}}=\frac{R_{b}}{R_{a}}=\frac{\sqrt{3}}{3}=\frac{1}{\sqrt{3}}$，C正确;在电场中，竖直方向，a、b粒子先加速再减速(或重复以上运动)，由运动学公式得$y=\frac{1}{2}at^{2}=\frac{1}{2}·\frac{Eq}{m}· t^{2}$，因为a、b粒子在电场中运动时间相等，电场强度E相等，则$y\propto\frac{q}{m}$，所以，a、b粒子穿过极板竖直方向上的位移大小与两粒子的比荷成正比，则$\frac{y_{a}}{y_{b}}=\frac{\frac{q_{a}}{m_{a}}}{\frac{q_{b}}{m_{b}}}=\frac{1}{\sqrt{3}}$，D错误。]
6.AC [因为a、b粒子都是以相同的速度垂直进入电场，在电场中，沿初速度方向不受力，做匀速直线运动，由$L = v_{0}t$可得，a、b在电场中运动的时间一定相同;又因为两粒子穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场，则两粒子在离开电场时，竖直方向速度为零，根据题图乙可知，a、b穿过极板的时间为$T_{0}$的偶数倍，A正确，B错误;由题图可知$\sin\theta=\frac{\frac{R_{a}}{2}}{R_{a}}=\frac{1}{2}$，可得$\theta = 30^{\circ}$，由几何关系可知$\tan\theta=\frac{R_{b}}{R_{a}}=\frac{\sqrt{3}}{3}$，在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可知$qvB = m\frac{v^{2}}{R}$，可得粒子的比荷为$\frac{q}{m}=\frac{v}{BR}$，两粒子进入磁场时的速度大小相等，则$\frac{q}{m}\propto\frac{1}{R}$，所以粒子的比荷之比为$\frac{\frac{q_{a}}{m_{a}}}{\frac{q_{b}}{m_{b}}}=\frac{R_{b}}{R_{a}}=\frac{\sqrt{3}}{3}=\frac{1}{\sqrt{3}}$，C正确;在电场中，竖直方向，a、b粒子先加速再减速(或重复以上运动)，由运动学公式得$y=\frac{1}{2}at^{2}=\frac{1}{2}·\frac{Eq}{m}· t^{2}$，因为a、b粒子在电场中运动时间相等，电场强度E相等，则$y\propto\frac{q}{m}$，所以，a、b粒子穿过极板竖直方向上的位移大小与两粒子的比荷成正比，则$\frac{y_{a}}{y_{b}}=\frac{\frac{q_{a}}{m_{a}}}{\frac{q_{b}}{m_{b}}}=\frac{1}{\sqrt{3}}$，D错误。]
7. (9分)霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数,霍尔电压U(3、4接线端的电压)、电流I和磁感应强度大小B的关系为$U=K\frac {IB}{d}$,式中的比例系数K称为霍尔系数。若构成霍尔元件的材料“甲”的导电物质带正电,材料“乙”的导电物质带负电。
(1)(3分)霍尔元件通过如图所示电流I时,接线端4点的电势高于接线端3点,则该材料是__________(填“甲”或“乙”)。
(2)(6分)已知霍尔元件的厚度为d,宽度为b,磁感应强度大小为B,自由电荷带电荷量为q,单位体积内自由电荷的个数为n,自由电荷的平均定向移动速率为v,已知电流满足$I=nqvS$,S为电流流过的横截面积,则金属板上、下两面之间的电势差的绝对值(霍尔电压)$U=$__________,则霍尔系数$K=$__________。
(1)
(2)
(1)(3分)霍尔元件通过如图所示电流I时,接线端4点的电势高于接线端3点,则该材料是__________(填“甲”或“乙”)。
(2)(6分)已知霍尔元件的厚度为d,宽度为b,磁感应强度大小为B,自由电荷带电荷量为q,单位体积内自由电荷的个数为n,自由电荷的平均定向移动速率为v,已知电流满足$I=nqvS$,S为电流流过的横截面积,则金属板上、下两面之间的电势差的绝对值(霍尔电压)$U=$__________,则霍尔系数$K=$__________。
(1)
乙
(2)
Bbv
$\frac{1}{nq}$
答案：
7.
(1)乙
(2)$Bbv\frac{1}{nq}$
(1)乙
(2)$Bbv\frac{1}{nq}$
8. (11分)如图,倾斜平行导轨MN、PQ与水平面的夹角都为$θ=37^{\circ }$,N、Q之间接有$E=6V,r=1Ω$的电源,在导轨上放置金属棒ab,质量为$m=200g$,长度刚好为两导轨的间距$L=0.5m$,电阻为$R=5Ω$,与两导轨间的动摩擦因数都为$\mu =0.5$(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),ab棒与导轨垂直且接触良好。外加匀强磁场的磁感应强度$B=2T$,方向为垂直导轨平面向上。在ab棒的中点用一平行导轨MN的细线通过定滑轮挂一质量为$m_{0}$的物块。不计导轨和连接导线的电阻,不计滑轮的摩擦,$sin37^{\circ }=0.6,cos37^{\circ }=0.8$,g取$10m/s^{2}$。要使ab棒始终保持静止,求所挂物块质量$m_{0}$的取值范围。
答案：
8.$140g\leq m_{0}\leq300g$
解析 根据闭合电路欧姆定律可得回路中电流为$I=\frac{E}{R + r}=1A$，根据左手定则ab棒所受安培力方向平行导轨平面向下，大小为$F_{安}=BIL = 1N$，当ab棒受到的静摩擦力最大且方向沿导轨平面向下时有$m_{0max}g = mg\sin37^{\circ}+\mu mg\cos37^{\circ}+F_{安}$解得$m_{0max}=300g$，当ab棒受到的静摩擦力最大且方向沿导轨平面向上时有$m_{0min}g+\mu mg\cos37^{\circ}=mg\sin37^{\circ}+F_{安}$解得$m_{0min}=140g$，可得所挂物块质量$m_{0}$的取值范围为$140g\leq m_{0}\leq300g$。
解析 根据闭合电路欧姆定律可得回路中电流为$I=\frac{E}{R + r}=1A$，根据左手定则ab棒所受安培力方向平行导轨平面向下，大小为$F_{安}=BIL = 1N$，当ab棒受到的静摩擦力最大且方向沿导轨平面向下时有$m_{0max}g = mg\sin37^{\circ}+\mu mg\cos37^{\circ}+F_{安}$解得$m_{0max}=300g$，当ab棒受到的静摩擦力最大且方向沿导轨平面向上时有$m_{0min}g+\mu mg\cos37^{\circ}=mg\sin37^{\circ}+F_{安}$解得$m_{0min}=140g$，可得所挂物块质量$m_{0}$的取值范围为$140g\leq m_{0}\leq300g$。
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