精品解析：上海市曹杨中学2023-2024学年高二下学期5月月考物理（等级考）试卷

上海市曹杨中学2023-2024学年高二下学期5月月考物理试卷 材料一：磁场的应用 物理学基础理论的重大进展往往能促进科学技术的发展，中国的科学家和工程师近年来对强磁场技术进行了广泛的研究和开发，在强磁场技术发展和进步的过程中自主研发了高强度磁共振成像技术，用于诊断心脑血管疾病和发现肿瘤等。 1. 下列叙述中不符合物理学史实的有（　　） A. 麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并通过实验证实了电磁波的存在 B. 法拉第提出用电场线描绘电场的分布，极大促进了人们对电磁现象的研究 C. 安培提出的“分子电流假说”，揭示了磁现象的电本质 D. 库仑设计了“扭秤”，得到电荷间作用力与距离二次方成反比的规律 2. 如图所示，a、b和c三个完全相同的矩形绝缘线框与通电直导线在同一平面内，其中a关于直导线左右对称，b和c的右侧平行于直导线且在一直线上，通过a、b和c三个线框的磁通量分别为、和，则（　　） A. B. C. D. 3. 磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E-t关系如图所示。如果只将刷卡速度改为，线圈中的E-t关系图可能是（　　） A. B. C. D. 4. 图（a）是扬声器的内部结构示意图，线圈两端加有与声音频率相同的电压。 图（b）是动圈式话筒结构示意图，当有人在话筒前说话时，声音使膜片振动带动磁场内的线圈发生相应的振动。扬声器和动圈式话筒工作原理分别是（1）__________（2）__________ A．电流的磁效应 B．磁场对通电导体的作用 C．电磁感应 （3）直流电动机中换向器的作用是__________。 （4）甲图中是某交流电发电机的示意图，线圈所在位置__________（均选填“是”或“否”）为中性面；某时刻，从中性面位置开始计时，线圈产生的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示。在0~0.03s时间内闭合线圈中的感应电动势表达式为__________ V。 5. 四根电阻均匀分布电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中点。当大小为I的电流从a点流入d点流出时，ad边在O点产生的磁场方向为__________（选填“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”）。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，若ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则整个线框在O点产生的磁场磁感应强度大小为__________。 材料二：无线充电宝 无线充电宝是一种无线移动电源，在发送端（充电宝）和接收端 （手机）各有一个线圈。工作时，发送端的线圈中通有高频变化的电流，两者彼此靠近时，就可以将充电宝中的电能传送到被充电的手机里。 6. 第五代移动通信技术简称5G，5G应用3300MHz~5000MHz频段的无线电波传送信号，5G将帮助世界开启万物互联新时代。下列关于电磁波谱的说法正确的是（　　） A. 红外线的波长比无线电波的波长更长 B. 遥控器是利用无线电波工作的 C. X 射线的频率比射线的频率小 D. 医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 7. （1）理论上，只要电路中有振荡电路，就能向外辐射无线电波，但是直接利用LC 回路向外辐射电磁波效率是很低的，因此我们可以采用开放电路、______等方法有效地将电磁波发射出去；传输无线电波的方式有三种，其中依靠电离层反射来传播的叫______； （2）可见光的波长范围是4×10-7m∼7×10-7m，其频率的数量级是______ Hz；列举光和超声波的区别______、______。 （3）如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关 S，LC 回路中将产生电磁振荡。从开关 S 断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是______ A.LC 振荡电路的周期为2×10-3s B.在1×10-3s时，电容器右极板带正电 C.1×10-3s~2×10-3s间内，电流在减小 D.1×10-3s~2×10-3s时间内，自感电动势在增加 8. 某同学利用同一充电宝的无线充电与有线充电分别给同款手机充电。手机两次电量均从 1%充到93%，充电电压视为恒定，记录的充电量与充电时间如图所示。由图线可知（　　） A. 无线充电的平均电流更大 B. 有线充电的电能更多 C. 无线充电与有线充电平均功率的比值约为3:5 D. 无线充电与有线充电平均功率的比值约为9:25 9. 某款无线充电宝具有磁吸功能，将手机倒吸在充电宝上也不会脱落，如图所示，则充电宝对手机产生______个力的作用，增大手机屏幕与水平方向的夹角α，充电宝对手机的合力______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 10. 如图所示，两个相同的灯泡L1、L2，分别与定值电阻R 和自感线圈L串联，自感线圈的自感系数很大，电阻值与R相同，闭合电键S，电路稳定后两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 闭合电键S 后，灯泡L2逐渐变亮 B. 闭合电键S后， 灯泡L1、L2同时变亮 C. 断开电键S后， 灯泡 L1、L2都逐渐变暗 D. 断开电键S后，灯泡L1逐渐变暗，L2立即熄灭 11. 发电厂发出交变电流通过变压器进入家庭电路。如图的电路中也包含理想变压器，电流表和电压表均为理想电表， 电阻R1、R2和R3的阻值分别为1Ω、2Ω和6Ω， 在a、b 两端接电压有效值为 U的交流电源，开关 S 由断开变为闭合时，连接在副线圈的负载电阻消耗的电功率不变。则（　　） A. 电流表示数变小 B. 电压表示数变大 C. 整个电路消耗的功率变小 D. 变压器原、副线圈匝数比为1:2 材料三 带电粒子在磁场中的运动 12. 图为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹，a和b 是轨迹上的两点。云室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直，粒子（　　） A. 由b点运动到a点，带正电 B. 由b点运动到a点，带负电 C. 由a 点运动到b点，带负电 D. 由a点运动到b点，带正电 13. 如图所示，有一对平行金属板，两板相距d，电压为U，两板之间匀强磁场磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。平行金属板右侧圆形区域内也存在匀强磁场，圆心为O，半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。一正离子沿平行于金属板面，从A 点垂直于磁场的方向射入平行金属板间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出。已知OF 与OD夹角θ=60°，不计离子重力。求： （1）离子速度v的大小； （2）离子的比荷； （3）离子在圆形磁场区域中运动时间t。 材料四：电磁阻尼和电磁驱动 14. 楞次定律是__________定律的必然结果，在条形磁铁插入或抽出线圈时感应电流的磁场总是__________条形磁铁的运动，将其他形式的能转化为电能。 15. 如图，三个相同金属圆环a、b、c紧套在绝缘圆柱体上，圆环中通有相同大小的电流，其中a、b电流方向相反，a、c电流方向相同。已知环a对环c的安培力大小为F1，环b对环c的安培力大小为F2，则环c受到安培力的合力（　　） A. 大小|F1+F2|，方向向左 B. 大小为|F1+F2|，方向向右 C. 大小为|F1-F2|，方向向左 D. 大小为|F1-F2|，方向向右 16. 如图所示是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。回答下列问题： （1）当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现小磁铁向下运动，则小磁铁的上端为__________ A． N极 B． S极 （2）通入充气泵的电流方向应该是__________ A．变化的 B．不变的 （3）为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场，仍保留剩磁；软磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场，基本不保留剩磁。这种电磁铁的铁芯应该采用__________ A．软磁性材料 B．硬磁性材料 17. 2022年4月16日上午，被称为“感觉良好”乘组的神舟十三号结束太空出差，顺利回到地球。为了能更安全着陆，现设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分：（1）缓冲滑块，外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd；（2）返回舱，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ，缓冲轨道内存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与返回舱中的磁场相互作用，直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为v0，4台电磁缓冲装置结构相同，如图所示，为其中一台电磁缓冲装置的结构简图，线圈的电阻为R，ab边长为L，返回舱质量为m，磁感应强度大小为B，重力加速度为g ，一切摩擦阻力不计。 （1）返回舱下降过程中ab杆两端__________端的电势高，ab两端电势差为__________。 （2）下列关于电磁阻尼缓冲装置分析中正确的是__________ A．磁场方向反向后不能起到阻尼的作用 B．只增加导轨长度，可能使缓冲弹簧接触地面前速度为零 C．只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 D．只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 （3）缓冲滑块着地时，求返回舱的加速度a。__________ （4）假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，试分析返回舱的运动情况及最终软着陆的速度v。__________ （5）若返回舱的速度大小从v0减到v的过程中，经历的时间为t，求该过程中返回舱下落的高度h和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。（结果保留v）__________ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 上海市曹杨中学2023-2024学年高二下学期5月月考物理试卷 材料一：磁场的应用 物理学基础理论的重大进展往往能促进科学技术的发展，中国的科学家和工程师近年来对强磁场技术进行了广泛的研究和开发，在强磁场技术发展和进步的过程中自主研发了高强度磁共振成像技术，用于诊断心脑血管疾病和发现肿瘤等。 1. 下列叙述中不符合物理学史实的有（　　） A. 麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并通过实验证实了电磁波的存在 B. 法拉第提出用电场线描绘电场的分布，极大促进了人们对电磁现象的研究 C. 安培提出的“分子电流假说”，揭示了磁现象的电本质 D. 库仑设计了“扭秤”，得到电荷间作用力与距离二次方成反比的规律 2. 如图所示，a、b和c三个完全相同的矩形绝缘线框与通电直导线在同一平面内，其中a关于直导线左右对称，b和c的右侧平行于直导线且在一直线上，通过a、b和c三个线框的磁通量分别为、和，则（　　） A. B. C. D. 3. 磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E-t关系如图所示。如果只将刷卡速度改为，线圈中的E-t关系图可能是（　　） A. B. C. D. 4. 图（a）是扬声器的内部结构示意图，线圈两端加有与声音频率相同的电压。 图（b）是动圈式话筒结构示意图，当有人在话筒前说话时，声音使膜片振动带动磁场内的线圈发生相应的振动。扬声器和动圈式话筒工作原理分别是（1）__________（2）__________ A．电流的磁效应 B．磁场对通电导体的作用 C．电磁感应 （3）直流电动机中换向器的作用是__________。 （4）甲图中是某交流电发电机的示意图，线圈所在位置__________（均选填“是”或“否”）为中性面；某时刻，从中性面位置开始计时，线圈产生的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示。在0~0.03s时间内闭合线圈中的感应电动势表达式为__________ V。 5. 四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中点。当大小为I的电流从a点流入d点流出时，ad边在O点产生的磁场方向为__________（选填“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”）。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，若ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则整个线框在O点产生的磁场磁感应强度大小为__________。 【答案】1. A 2. B 3. D 4. ①. B ②. C ③. 改变线圈中的电流方向 ④. 否 ⑤. 5. ①. 垂直于纸面向外 ②. 0 【解析】 【1题详解】 A．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．法拉第提出用电场线描绘电场的分布，极大促进了人们对电磁现象的研究，故B正确； C．安培提出的“分子电流假说”，揭示了磁现象的电本质，故C正确； D．库仑设计了“扭秤”，得到电荷间作用力与距离二次方成反比的规律，故D正确。 本题选错误的，故选A。 【2题详解】 根据安培定则可知，电流左侧的磁场的方向向外，右侧的磁场的方向向里，图中位置a关于直导线左右对称，向里穿过线框的磁通量与向外穿过线框的磁通量大小相等，方向相反，总磁通量为0，由于离导线越近，磁场越强，所以穿过c的磁通量要大于穿过b的磁通量，故 故选B 【3题详解】 AB．刷卡速度改为原来一半时，磁卡通过检测线圈的时间即有感应电动势产生的时间就变为原来的2倍，故图AB不符合题意； CD．感应电动势为 刷卡速度改为原来一半时，磁卡与检测线圈在相同的相对位置处速度较小，产生的感应电动势减小，故图C不符合题意，图D符合题意。 故选D。 【4题详解】 （1）[1]扬声器线圈两端加有与声音频率相同的电压，线圈会在磁场中受力运动，其工作原理是磁场对通电导体的作用。 故选B。 （2）[2]线圈在磁场中的振动，实际上是线圈在做切割磁感线运动，从而产生感应电流，我们就能通过扬声器听到说话的声音，这种话筒原理是电磁感应。 故选C。 （3）[3]换向器的作用是：当线圈刚转过平衡位置时自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈持续转动。 （4）[4]线圈所在位置磁通量为零，不是中性面。 [5]由图可知线圈转动周期为，在0~0.03s时间内闭合线圈中的感应电动势表达式为 【5题详解】 （1）[1]根据右手定则，当大小为I的电流从a点流入d点流出时，ad边在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向外。 （2）[2]电流在正方形线框的几何中心O点处产生的磁感应强度大小为B，四根通电导线到点的距离相等，结合题意，设，则 由公式 可得、、在点产生的磁感应强度大小分别为、、。由安培定则可知，导线在中心O点产生的磁感应强度方向为垂直于纸面向里，导线在中心O点产生的磁感应强度方向为垂直于纸面向里，导线在中心点产生的磁感应强度方向为垂直于纸面向里。根据矢量的合成法则可知，、、三根导线在点产生的合磁感应强度大小为 方向为垂直于纸面向里。而在点产生的磁感应强度大小为B，方向为垂直于纸面向外，故点处实际的磁感应强度大小为0。 材料二：无线充电宝 无线充电宝是一种无线移动电源，在发送端（充电宝）和接收端 （手机）各有一个线圈。工作时，发送端的线圈中通有高频变化的电流，两者彼此靠近时，就可以将充电宝中的电能传送到被充电的手机里。 6. 第五代移动通信技术简称5G，5G应用3300MHz~5000MHz频段的无线电波传送信号，5G将帮助世界开启万物互联新时代。下列关于电磁波谱的说法正确的是（　　） A. 红外线的波长比无线电波的波长更长 B. 遥控器是利用无线电波工作的 C. X 射线的频率比射线的频率小 D. 医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 7. （1）理论上，只要电路中有振荡电路，就能向外辐射无线电波，但是直接利用LC 回路向外辐射电磁波的效率是很低的，因此我们可以采用开放电路、______等方法有效地将电磁波发射出去；传输无线电波的方式有三种，其中依靠电离层反射来传播的叫______； （2）可见光的波长范围是4×10-7m∼7×10-7m，其频率的数量级是______ Hz；列举光和超声波的区别______、______。 （3）如图甲所示，线圈L的直流电阻不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关 S，LC 回路中将产生电磁振荡。从开关 S 断开计时，线圈中的磁场能EB随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是______ A.LC 振荡电路的周期为2×10-3s B.在1×10-3s时，电容器右极板带正电 C.1×10-3s~2×10-3s间内，电流在减小 D.1×10-3s~2×10-3s时间内，自感电动势在增加 8. 某同学利用同一充电宝的无线充电与有线充电分别给同款手机充电。手机两次电量均从 1%充到93%，充电电压视为恒定，记录的充电量与充电时间如图所示。由图线可知（　　） A. 无线充电的平均电流更大 B. 有线充电的电能更多 C. 无线充电与有线充电平均功率的比值约为3:5 D. 无线充电与有线充电平均功率的比值约为9:25 9. 某款无线充电宝具有磁吸功能，将手机倒吸在充电宝上也不会脱落，如图所示，则充电宝对手机产生______个力的作用，增大手机屏幕与水平方向的夹角α，充电宝对手机的合力______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 10. 如图所示，两个相同的灯泡L1、L2，分别与定值电阻R 和自感线圈L串联，自感线圈的自感系数很大，电阻值与R相同，闭合电键S，电路稳定后两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 闭合电键S 后，灯泡L2逐渐变亮 B. 闭合电键S后， 灯泡L1、L2同时变亮 C. 断开电键S后， 灯泡 L1、L2都逐渐变暗 D. 断开电键S后，灯泡L1逐渐变暗，L2立即熄灭 11. 发电厂发出的交变电流通过变压器进入家庭电路。如图的电路中也包含理想变压器，电流表和电压表均为理想电表， 电阻R1、R2和R3的阻值分别为1Ω、2Ω和6Ω， 在a、b 两端接电压有效值为 U的交流电源，开关 S 由断开变为闭合时，连接在副线圈的负载电阻消耗的电功率不变。则（　　） A. 电流表示数变小 B. 电压表示数变大 C. 整个电路消耗的功率变小 D. 变压器原、副线圈匝数比为1:2 【答案】6. C 7. ①. 提高振荡频率 ②. 天波 ③. ④. 光是电磁波 ⑤. 超声波是机械波 ⑥. B 8. C 9. ①. 3 ②. 不变 10. C 11. D 【解析】 【6题详解】 A．红外线的波长比无线电波的波长短，故A错误； B．遥控器是利用红外线工作的，故B错误； C．根据光谱分布规律可知，X 射线的频率比射线的频率小，故C正确； D．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，故D错误。 故选C。 【7题详解】 [1][2]理论上，只要电路中有振荡电路，就能向外辐射无线电波，但是直接利用LC 回路向外辐射电磁波的效率是很低的，因此我们可以采用开放电路、提高振荡频率等方法有效地将电磁波发射出去；传输无线电波的方式有三种，其中依靠电离层反射来传播的叫天波； [3]可见光的波长范围是4×10-7m∼7×10-7m，根据 解得 可知，其频率的数量级是Hz [4][5]光和超声波的区别有光是电磁波、超声波是机械波。 [6]A．磁场能是标量，有大小，没有方向，其变化的周期等于振荡电路周期的一半，即振荡电路的周期为 故A错误； B．线圈L的直流电阻不计，稳定时相当于一根导线，即开关闭合稳定时，线圈中电流向右，电容器极板不带电，开关断开时，电容器充电，电容器右极板带正电，在1×10-3s时，磁场能减为0，电场能达到最大值，电容器右极板带正电，且带电量达到最大，故B正确； C．根据图像可知，1×10-3s~2×10-3s间内，磁场能增大，则电场能减小，电容器处于放电过程，电流在增大，故C错误； D．结合上述可知，1×10-3s~2×10-3s时间内，回路中的电流在增大，电流也呈现正弦式变化，根据 结合电流的正弦式波形，可知，电流在增大过程中，电流的变化率大小在逐渐减小，即线圈的自感电动势在减小，故D错误。 故选B。 【8题详解】 A．根据电流的定义式有 由于手机两次电量均从 1%充到93%，即通过回路的电荷量相等，根据图像可知，有线充电所需时间短，则有线充电的平均电流更大，故A错误； B．结合上述可知，手机两次电量均从 1%充到93%，充电电压视为恒定，即通过回路的电荷量相等，根据 可知，两次充电的电能相等，故B错误； C．根据电功率的关系式有 结合上述可知，通过回路的电荷量相等，充电电压视为恒定，则无线充电与有线充电平均功率的比值等于充电时间的反比，即比值约为 故C正确，D错误。 故选C。 【9题详解】 [1]对手机进行分析，手机受到重力、充电宝对手机有垂直于接触面向下的弹力与垂直于接触面向上的磁吸引力、沿接触面向上的静摩擦力，可知，充电宝对手机产生3个力的作用； [2]根据平衡条件，手机处于平衡状态，所受外力的合力为0，充电宝对手机的合力与手机的重力始终等大反向，即增大手机屏幕与水平方向的夹角α，充电宝对手机的合力不变。 【10题详解】 AB．自感线圈的自感系数很大，闭合电键S 后，由于线圈的自感，导致线圈中的电流由0逐渐增大到稳定值，观察到的现象是，灯泡L1逐渐变亮，而灯泡L2立即变亮，故AB错误； CD．断开电键S后，由于线圈的自感，线圈就相当于一个新的电源，线圈中的电流在回路中由先前的稳定值逐渐减为0，可知，灯泡 L1、L2都逐渐变暗，故C正确，D错误。 故选C。 【11题详解】 AB．将变压器与负载等效为一个电阻，则有 当开关 S 由断开变为闭合时，负载电阻减小，等效电阻减小，根据 可知，原线圈中的电流增大，电阻R1两端电压增大，则原线圈两端电压减小，即电压表示数变小，故B错误； A．结合上述可知，原线圈中的电流增大，根据电流与匝数比的关系可知，副线圈电流增大，即电流表示数变大，故A错误； C．整个电路消耗的功率为 结合上可知，原线圈中的电流增大，则整个电路消耗的功率变大，故C错误； D．结合上述有 ，，， 由于开关 S 由断开变为闭合时，连接在副线圈的负载电阻消耗的电功率不变，则有 解得 故D正确。 故选D。 材料三 带电粒子在磁场中的运动 12. 图为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹，a和b 是轨迹上的两点。云室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直，粒子（　　） A. 由b点运动到a点，带正电 B. 由b点运动到a点，带负电 C. 由a 点运动到b点，带负电 D. 由a点运动到b点，带正电 13. 如图所示，有一对平行金属板，两板相距d，电压为U，两板之间匀强磁场的磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。平行金属板右侧圆形区域内也存在匀强磁场，圆心为O，半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。一正离子沿平行于金属板面，从A 点垂直于磁场的方向射入平行金属板间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出。已知OF 与OD夹角θ=60°，不计离子重力。求： （1）离子速度v的大小； （2）离子的比荷； （3）离子圆形磁场区域中运动时间t。 【答案】12 A 13. （1）；（2）；（3） 【解析】 【12题详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 解得 由于粒子穿过铅板P过程有动能损耗，即穿过铅板后速度减小，即穿过铅板后在磁场中运动的轨道半径减小，可知，由b点运动到a点，根据左手定则可知，粒子运动方向与四指所指方向相同，即粒子带正电。 故选A。 【13题详解】 （1）沿直线射出平行金属板之间的区域，表明粒子做匀速直线运动，则有 根据电场强度与电势差的关系有 解得 （2）粒子在圆形磁场区域做匀速圆周运动，沿磁场半径方向入射，则粒子一定沿半径方向射出，根据几何关系有 粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 结合上述解得 （3）结合上述，根据几何关系，粒子圆周运动对应的圆心角为 θ=60° 粒子运动的周期 粒子在圆形磁场中运动的时间 结合上述解得 材料四：电磁阻尼和电磁驱动 14. 楞次定律是__________定律的必然结果，在条形磁铁插入或抽出线圈时感应电流的磁场总是__________条形磁铁的运动，将其他形式的能转化为电能。 15. 如图，三个相同金属圆环a、b、c紧套在绝缘圆柱体上，圆环中通有相同大小的电流，其中a、b电流方向相反，a、c电流方向相同。已知环a对环c的安培力大小为F1，环b对环c的安培力大小为F2，则环c受到安培力的合力（　　） A. 大小为|F1+F2|，方向向左 B. 大小为|F1+F2|，方向向右 C. 大小为|F1-F2|，方向向左 D. 大小为|F1-F2|，方向向右 16. 如图所示是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。回答下列问题： （1）当电流从电磁铁接线柱a流入时，发现小磁铁向下运动，则小磁铁的上端为__________ A． N极 B． S极 （2）通入充气泵的电流方向应该是__________ A．变化的 B．不变的 （3）为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场，仍保留剩磁；软磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场，基本不保留剩磁。这种电磁铁的铁芯应该采用__________ A．软磁性材料 B．硬磁性材料 17. 2022年4月16日上午，被称为“感觉良好”乘组的神舟十三号结束太空出差，顺利回到地球。为了能更安全着陆，现设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分：（1）缓冲滑块，外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd；（2）返回舱，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ，缓冲轨道内存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与返回舱中的磁场相互作用，直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为v0，4台电磁缓冲装置结构相同，如图所示，为其中一台电磁缓冲装置的结构简图，线圈的电阻为R，ab边长为L，返回舱质量为m，磁感应强度大小为B，重力加速度为g ，一切摩擦阻力不计。 （1）返回舱下降过程中ab杆两端__________端电势高，ab两端电势差为__________。 （2）下列关于电磁阻尼缓冲装置分析中正确的是__________ A．磁场方向反向后不能起到阻尼的作用 B．只增加导轨长度，可能使缓冲弹簧接触地面前速度为零 C．只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 D．只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 （3）缓冲滑块着地时，求返回舱的加速度a。__________ （4）假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，试分析返回舱的运动情况及最终软着陆的速度v。__________ （5）若返回舱的速度大小从v0减到v的过程中，经历的时间为t，求该过程中返回舱下落的高度h和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。（结果保留v）__________ 【答案】14. ①. 能量守恒 ②. 阻碍 15. D 16. ①. B ②. A ③. A 17. ①. a ②. ③. C ④. ⑤. 见解析， ⑥. ， 【解析】 【14题详解】 [1][2]楞次定律是能量守恒定律的必然结果，在条形磁铁插入或抽出线圈时感应电流的磁场总是阻碍条形磁铁的运动，将其他形式的能转化为电能。 【15题详解】 a、c电流方向相同，环a对环c的安培力方向向左，b、c电流方向相反，环b对环c的安培力方向向右，由于环b距离环c较近，则环b对环c的安培力较大，所以环c受到安培力的合力大小为|F1-F2|，方向向右。 故选D。 【16题详解】 （1）[1]当电流从电磁铁的接线柱a流入时，根据安培定则，小磁铁的上端为S极。 故选B。 （2）[2]小磁铁磁场方向一定，通过电磁铁的电流方向不同，电磁铁的磁场方向不同，弹性金属片带动连杆向上运动，橡皮碗体积不断变化，从而充气，所以通入充气泵的电流方向应该是变化的。 故选A。 （3）[3]为了电磁铁磁场方向能够及时变化，这种电磁铁的铁芯应该采用软磁性材料。 故选A。 【17题详解】 （1）[1][2]磁场向下运动，线框相对磁场向上运动，由右手定则可知电流方向从b到a，ab杆切割磁感线，相对于电源，其中电源内部电流从负极流向正极，则ab边杆两端a端电势高；感应电动势 ab两端电势差即外电路的电压 （2）[3]A．磁场方向反向，即磁感线方向垂直纸面向外，磁场向下运动，线框相对磁场向上运动，ab边产生的感应电流方向从a到b，磁场对ab边的安培力向下，根据牛顿第三定律，ab边对超导线圈的力向上，故可以起到缓冲作用，故A错误； B．线圈ab边切割磁感线，线圈回路磁通量变化，形成感应电流，磁场对ab边的安培力向下，根据牛顿第三定律，ab边对返回舱的力向上，对返回舱 当缓冲滑块着地后，返回舱开始做加速度减小的减速运动，当导轨足够长，船舱主体可能达到收尾速度，之后匀速下降到地面，故B错误； CD．当船舱主体所受安培力等于重力时，有 可见：只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小（收尾速度越小）；只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度增大，故C正确，D错误。 故选C。 （3）[4]刚落地时产生的感应电动势为 回路电流为 所受安培力为 根据牛顿第二定律可得 解得 （4）[5]返回舱向下做减速运动，受向上的安培力和向下的重力，随速度的减小，安培力减小，直到安培力减到与重力大小相等时，速度达到最小，此后匀速运动，即达到软着落速度v，有 解得 （5）[6]返回舱的速度大小从v0减到v的过程中，由动量定理得 解得 由能量守恒 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$