精品解析：广东省深圳市高级中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题

深圳市高级中学2023-2024学年第二学期期中测试题 高二物理 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 自感现象也是电磁感应现象，自感电动势的方向总与原电流的方向相反 B. 微安表的表头在运输时要把两接线柱短接，其原理属于电磁驱动 C. 微安表的表头在运输时要把两接线柱短接，其原理属于电磁阻尼 D. 真空冶炼炉熔化金属利用的是冶炼炉励磁线圈中电流产生的热效应 2. 如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一螺线管，右边套有一金属圆环，圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，下列说法正确的是（　　） A. 拨至M端，螺线管内部产生的磁场方向向右 B. 拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 C. 拨至M端稳定后，螺线管中的磁通量为零 D. 拨至M端或N端，圆环都向右运动 3. 在匀强磁场中一匝数n=10的矩形金属线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A. t=1s时，线圈中的磁通量最大 B. t=1.5s时，线圈在中性面的位置 C. t=2s时，线圈中磁通量的变化率最大 D. 穿过线圈磁通量的最大值为Wb 4. 如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速后进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。（不计带电粒子的重力）下列表述正确的是（　　） A. 图示质谱仪中粒子带负电 B. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 C. 选择器中的磁场方向垂直纸面向外 D. 电量相同的粒子打在胶片上的位置越远离狭缝P，质量越小 5. 劳伦斯制成第一台回旋加速器，获诺贝尔奖，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒构成，其间留有小空隙。D形盒放在匀强磁场中，磁感应强度B不变。粒子从D形盒圆心飘入加速电场，加速器接电压为U的高频交流电。下列说法正确的是（　　） A. 随粒子速度增大，其在磁场中回旋的周期减小 B. 所加高频交流电的周期与粒子在磁场中回旋的周期相同 C. 仅增大缝隙间加速电压U，粒子获得的最大动能增大 D. 仅增大磁感应强度B，粒子在磁场中运动的总时间不变 6. 如图，实验室有一台手摇交流发电机，内阻r=1.0Ω，外接R=9.0Ω电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势（V），则（　　） A. 该交流电的频率为10Hz B. 电阻R两端电压的有效值为V C. 电路中理想交流电流表A的示数为A D. 外接电阻R所消耗的电功率为9W 7. 如图，在光滑的水平面上，宽为2L的有界匀强磁场左侧放置一边长为l的正方形导电线圈，线圈在水平外力作用下向右匀加速穿过该磁场，则在线圈穿过磁场的过程中，拉力F随位移x的变化图像、热功率P随位移x的变化图像、线圈中感应电流I（顺时针方向为正）随位移x的变化图像正确的是（　　） A B. C. D. 二、多选题：本大题共4小题，共24分。 8. 如图所示，长直导线P、Q分别通以大小相同的电流，AB连线长度是CD连线长度的二倍，两者互为中垂线，P、Q分别为AO、BO的中点，则（ ） A. O点的磁感应强度为零 B. C点的磁场方向垂直于CD连线向右 C. A、B两点的磁感应强度相同 D. C、D两点的磁感应强度相同 9. 图甲为一放置在垂直纸面向里的匀强磁场中的正方形金属线圈，磁场的磁感应强度随时间的变化的图象如图乙所示，则以下说法正确的是（ ） A. 在2～3s的时间内，线圈中有恒定的感应电流 B. 在前2s内线圈中的感应电流方向为逆时针 C. 在前2s内和3～5s内这两个时间段内，线圈中的感应电流方向相同 D. 在前2s内和3～5s内这两个时间段内，通过线圈导线某一截面积的电量值相等 10. 如图所示，足够长的竖直绝缘墙壁右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、带电量为-q的绝缘物块与绝缘墙壁之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。现将小物块紧贴竖直墙壁由静止释放，小物块沿绝缘墙壁下滑，墙壁足够长，下列说法正确的是（ ） A. 小物块受磁场力方向向右 B. 小物块运动过程中的最大加速度为g C. 小物块所受的摩擦力与速度成正比 D. 小物块的最大速度 11. 如图，一平行金属导轨静置于水平桌面上，空间中有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，粗糙平行导轨间距为L，导轨和阻值为R的定值电阻相连，质量为m的导体棒和导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为r，导体棒以初速度v0向右运动，运动距离x后停止，此过程中电阻R产生的焦耳热为Q，导轨电阻不计，重力加速度为g，则（　　） A. 通过电阻R的电荷量为 B. 导体棒克服安培力做的功为 C. 导体棒与导轨因摩擦产生的热量为 D. 导体棒与导轨间的动摩擦因数 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 12. 某实验小组做“探究影响感应电流方向的因素”实验的装置如图所示。 （1）闭合开关的瞬间，发现电流表G指针向左偏转。电路稳定后，将线圈A快速从线圈B中抽出，电流表指针将向________偏转。将图中滑动变阻器的可动触头向右侧移动，电流表指针将向_________偏转。（填“左”或“右”） （2）实验准备过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈_________中导线的绕制方向。（填“A”或“B”或“A和B”） （3）将电源的正负极性对调，电路其他部分不变，再次闭合开关的瞬间，发现电流表G指针将向________偏转。（填“左”或“右”） 13. 如图所示，请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。 （1）根据实验测得数据做出U-I图像如图，由图像可确定：该电源的电动势为________，电源的内电阻为________Ω（结果均保留到小数点后两位）。 （2）因实验中所使用电压表阻值不是无穷大，电流表内阻也不为零，实验中会存在误差，该图中________（填“电压”或“电流”）表的测量存在误差。实验测得的电动势和内电阻的值与真实值相比，E测_______E真，r测__________r真；（填“”或“”或“”）。 四、计算题：本大题共3小题，共32分，其中第14题7分，第15题10分，第16题15分。 14. 如图，M、N两金属圆筒是直线加速器的一部分，M与N的电势差为U；底面半径为L的圆柱体区域其内有竖直向上的匀强磁场。一质量为m，电量为+q的粒子，从圆筒M右侧静止释放，粒子在两筒间做匀加速直线运动，在N筒内做匀速直线运动。粒子自圆筒N出来后，正对着磁场区域的中心轴线垂直进入磁场区域，在磁场中偏转了60°后射出磁场区域，忽略粒子受到的重力。求： （1）粒子进入磁场区域时的速率； （2）磁感应强度的大小。 15. 某同学设计了简易“电磁秤”如图，两平行金属导轨CD、EF间距为L=0.1m，与电动势为E0=9V内阻不计的电源、量程为0～3A的电流表、开关、滑动变阻器R（阻值范围为0～100Ω相连。质量为M=0.05kg、电阻为R0=2Ω的金属棒MN垂直于导轨放置，导轨平面与水平面成θ=30°角。垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后接有秤盘，施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=5T。在秤盘中放入待测物体，闭合开关，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体时，使金属棒静止时电流表读数为I0=0.1A。其余电阻、摩擦及轻绳质量不计，g=10m/s2，则： （1）秤盘的质量m0是多少？ （2）求此“电磁秤”的称量物体的最大质量及此时滑动变阻器接入电路的阻值。 16. 电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型汽车悬架系统。如图为电磁阻尼减震器模拟实验简化原理的俯视图。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形单匝线圈组成。绝缘滑动杆及线圈的总质量为m，矩形线圈abcd电阻值为R，ab边长为L，bc边长为，该减震器在光滑水平面上以初速度v向右进入磁感应强度的大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。求： （1）第一个线圈刚进入磁场时线圈ab受到的安培力的大小； （2）第一个线圈进入磁场过程中，通过线圈导线截面积的电量； （3）每个线圈总电阻值R=1Ω，ab边长L=0.2m，滑动杆及线圈的总质量m=1kg，匀强磁场的磁感应强度大小B=10T。若减震器的初速度=5.0m/s，则滑动杆上需安装多少个线圈才能使其完全停下来？（不考虑线圈个数变化对减震器总质量的影响） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 深圳市高级中学2023-2024学年第二学期期中测试题 高二物理 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 自感现象也是电磁感应现象，自感电动势的方向总与原电流的方向相反 B. 微安表的表头在运输时要把两接线柱短接，其原理属于电磁驱动 C. 微安表的表头在运输时要把两接线柱短接，其原理属于电磁阻尼 D. 真空冶炼炉熔化金属利用的是冶炼炉励磁线圈中电流产生的热效应 【答案】C 【解析】 【详解】A．自感现象是特殊的电磁感应现象，自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反，当电流减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同，故A错误； BC．微安表两接线柱连接后由于电磁阻尼变得极大，运输时线圈不再容易摆动，可以防止指针打坏，故B错误，C正确； D．真空冶炼炉熔化金属利用的是高频交流电产生高频交变磁场，因电磁感应使金属产生涡流，由于电流的热效应，从而炼化金属，故D错误。 故选C。 2. 如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一螺线管，右边套有一金属圆环，圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，下列说法正确的是（　　） A. 拨至M端，螺线管内部产生的磁场方向向右 B. 拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 C. 拨至M端稳定后，螺线管中的磁通量为零 D. 拨至M端或N端，圆环都向右运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．拨至M端，根据右手螺旋定则可知，螺线管内部产生的磁场方向向左，故A错误； BD．无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动，故B错误，D正确； C．拨至M端稳定后，螺线管中的磁通量保持不变，不为零，故C错误。 故选D。 3. 在匀强磁场中一匝数n=10的矩形金属线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A. t=1s时，线圈中的磁通量最大 B. t=1.5s时，线圈在中性面的位置 C. t=2s时，线圈中磁通量的变化率最大 D. 穿过线圈磁通量的最大值为Wb 【答案】A 【解析】 【详解】A．t=1s时，感应电动势为零，则磁通量最大，故A正确； B．t=1.5s时，感应电动势最大，磁通量为零，线圈处于垂直中性面的位置，故B错误； C．t=2s时，感应电动势为零，磁通量的变化率为零，故C错误； D．穿过线圈磁通量的最大值为 故D错误。 故选A。 4. 如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速后进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。（不计带电粒子的重力）下列表述正确的是（　　） A. 图示质谱仪中的粒子带负电 B. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 C. 选择器中的磁场方向垂直纸面向外 D. 电量相同的粒子打在胶片上的位置越远离狭缝P，质量越小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，当粒子经过速度选择器后进入偏转磁场中受到向左的洛伦兹力，根据左手定则可知，粒子带正电，故A错误； C．带正电荷的粒子进入速度选择器，所受静电力向右，则洛伦兹力向左，根据左手定则可判断速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故C正确； B．能通过狭缝P的带电粒子在速度选择器中做直线运动，则 所以 故B错误； D．粒子进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则 解得 由此可知，对于电量相同的粒子打在胶片上的位置越远离狭缝P，即r越大，则质量越大，故D错误。 故选C。 5. 劳伦斯制成第一台回旋加速器，获诺贝尔奖，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒构成，其间留有小空隙。D形盒放在匀强磁场中，磁感应强度B不变。粒子从D形盒圆心飘入加速电场，加速器接电压为U的高频交流电。下列说法正确的是（　　） A. 随粒子速度的增大，其在磁场中回旋的周期减小 B. 所加高频交流电的周期与粒子在磁场中回旋的周期相同 C. 仅增大缝隙间的加速电压U，粒子获得的最大动能增大 D. 仅增大磁感应强度B，粒子在磁场中运动的总时间不变 【答案】B 【解析】 【详解】AB．回旋加速器是利用电场加速，磁场偏转来加速粒子，且粒子在磁场中运动的周期与交流电压的周期相同，粒子速度增大，其在磁场中回旋的周期不变，故A错误，B正确； C．当粒子离开回旋加速器时，速度最大，则 所以粒子获得的最大动能为 由此可知，粒子获得的最大动能与交流电压的大小无关，故C错误； D．粒子在磁场中运动的周期为 若增大磁感应强度B，则粒子在磁场中运动的周期减小，总时间减小，故D错误。 故选B。 6. 如图，实验室有一台手摇交流发电机，内阻r=1.0Ω，外接R=9.0Ω的电阻。闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势（V），则（　　） A. 该交流电的频率为10Hz B. 电阻R两端电压的有效值为V C. 电路中理想交流电流表A的示数为A D. 外接电阻R所消耗的电功率为9W 【答案】D 【解析】 【详解】A．该交变电流频率为 故A错误； B．电阻R两端电压的有效值为 故B错误； C．电路中理想交流电流表A的示数为 故C错误； D．外接电阻R所消耗的电功率为 故D正确。 故选D。 7. 如图，在光滑的水平面上，宽为2L的有界匀强磁场左侧放置一边长为l的正方形导电线圈，线圈在水平外力作用下向右匀加速穿过该磁场，则在线圈穿过磁场的过程中，拉力F随位移x的变化图像、热功率P随位移x的变化图像、线圈中感应电流I（顺时针方向为正）随位移x的变化图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．线圈在水平外力作用下向右匀加速穿过该磁场，在的过程中 解得 AB错误； D．线圈中的感应电流为 和对应图像应为同一曲线的两段，D错误； C．线圈中的功率 C正确。 故选C。 二、多选题：本大题共4小题，共24分。 8. 如图所示，长直导线P、Q分别通以大小相同的电流，AB连线长度是CD连线长度的二倍，两者互为中垂线，P、Q分别为AO、BO的中点，则（ ） A. O点磁感应强度为零 B. C点的磁场方向垂直于CD连线向右 C. A、B两点的磁感应强度相同 D. C、D两点的磁感应强度相同 【答案】CD 【解析】 【详解】A．设直导线P在O点的磁感应强度大小为B，竖直向下，同理可知，直导线Q在O点的磁感应强度大小也为B，竖直向下，故O点处的磁感应强度为2B，方向竖直向下，A错误； B．直导线P在C点的磁感应强度方向垂直PC方向斜向右下方，直导线Q在C点的磁感应强度方向垂直QC方向斜向左下方，且因为，所以P、Q在C点产生的场强大小相等，故合场强方向竖直向下，B错误； C．P处导线在A、B两点处产生的磁场方向分别是竖直向上和竖直向下，Q处导线在A、B两点处产生的磁场方向分别是竖直向下和竖直向上，根据磁场的叠加原理及对称性可知，则A、B两点的磁感应强度相同，C正确； D．直导线P在D点的磁感应强度方向垂直PC方向斜向左下方，直导线Q在D点的磁感应强度方向垂直QC方向斜向右下方，且因为，所以P、Q在D点产生的场强大小相等，故合场强方向竖直向下。故由对称性可知C、D两点的磁感应强度相同，D正确。 故选CD。 9. 图甲为一放置在垂直纸面向里的匀强磁场中的正方形金属线圈，磁场的磁感应强度随时间的变化的图象如图乙所示，则以下说法正确的是（ ） A. 在2～3s的时间内，线圈中有恒定的感应电流 B. 在前2s内线圈中的感应电流方向为逆时针 C. 在前2s内和3～5s内这两个时间段内，线圈中的感应电流方向相同 D. 在前2s内和3～5s内这两个时间段内，通过线圈导线某一截面积的电量值相等 【答案】BD 【解析】 【详解】A．在2～3s的时间内，磁感应强度不变，磁通量不变，线圈中没有感应电流，A错误； B．在前2s内，磁感应强度增加，磁通量增加，由楞次定律可知线圈中的感应电流方向为逆时针，B正确； C．在3～5s时间段内，磁感应强度减小，磁通量减小，由楞次定律可知线圈中的感应电流方向为顺时针，与前2s内感应电流方向相反，C错误； D．由 ，， 可得 在前2s内和3～5s内这两个时间段内，磁通量变化量相等，故通过线圈导线某一截面积的电量值相等，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，足够长的竖直绝缘墙壁右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、带电量为-q的绝缘物块与绝缘墙壁之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。现将小物块紧贴竖直墙壁由静止释放，小物块沿绝缘墙壁下滑，墙壁足够长，下列说法正确的是（ ） A. 小物块受磁场力方向向右 B. 小物块运动过程中的最大加速度为g C. 小物块所受的摩擦力与速度成正比 D. 小物块的最大速度 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，小物块受磁场力方向向左，A错误； B．小物块运动过程中的加速度 物块由静止释放时有最大加速度 B正确； C．根据平衡条件得 小物块所受的摩擦力 与速度成正比，C正确； D．物块向下做加速运动，物块受到重力、墙壁对其支持力、竖直向上的摩擦力和洛伦磁力，当物块受到的重力与摩擦力相等时，物块达到最大速度后匀速运动。故小物块不会离开墙壁。根据平衡条件得 解得小物块能达到的最大速度为 D错误。 故选BC。 11. 如图，一平行金属导轨静置于水平桌面上，空间中有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，粗糙平行导轨间距为L，导轨和阻值为R的定值电阻相连，质量为m的导体棒和导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为r，导体棒以初速度v0向右运动，运动距离x后停止，此过程中电阻R产生的焦耳热为Q，导轨电阻不计，重力加速度为g，则（　　） A. 通过电阻R的电荷量为 B. 导体棒克服安培力做的功为 C. 导体棒与导轨因摩擦产生的热量为 D. 导体棒与导轨间的动摩擦因数 【答案】AD 【解析】 【详解】A．通过电阻R的电荷量为 故A正确； B．由功能关系可知，导体棒克服安培力做的功等于回路中产生的热量，由于R上产生的热量为Q，根据串联电路中焦耳热按电阻分配可知 故B错误； C．由能量守恒可知 所以导体棒与导轨间产生的摩擦热为 故C错误； D．导体棒与导轨间的动摩擦因数 故D正确。 故选AD。 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 12. 某实验小组做“探究影响感应电流方向的因素”实验的装置如图所示。 （1）闭合开关的瞬间，发现电流表G指针向左偏转。电路稳定后，将线圈A快速从线圈B中抽出，电流表指针将向________偏转。将图中滑动变阻器的可动触头向右侧移动，电流表指针将向_________偏转。（填“左”或“右”） （2）实验准备过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈_________中导线的绕制方向。（填“A”或“B”或“A和B”） （3）将电源的正负极性对调，电路其他部分不变，再次闭合开关的瞬间，发现电流表G指针将向________偏转。（填“左”或“右”） 【答案】（1） ①. 右 ②. 左 （2）A和B （3）右 【解析】 【小问1详解】 闭合开关的瞬间，此时穿过线圈B的磁通量增加，发现电流表G指针向左偏转。 [1]电路稳定后，将线圈A快速从线圈B中抽出，此时穿过线圈B的磁通量增减少，电流表指针将向右偏转； [2]将图中滑动变阻器的可动触头向右侧移动，滑动变阻器接入电路阻值减小，线圈A的电流增大，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针将向左偏转。 小问2详解】 实验准备过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，需要知道线圈B的电流方向，则需要知道穿过线圈B磁通量方向，所以需要线圈A的电流方向，故还应查清线圈A和B中导线的绕制方向。 【小问3详解】 将电源的正负极性对调，电路其他部分不变，再次闭合开关的瞬间，则通过线圈A 电流方向反向，则磁感线反向穿过线圈B，线圈B产生的感应电流反向，发现电流表G指针将向右偏转。 13. 如图所示，请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。 （1）根据实验测得数据做出U-I图像如图，由图像可确定：该电源的电动势为________，电源的内电阻为________Ω（结果均保留到小数点后两位）。 （2）因实验中所使用电压表阻值不是无穷大，电流表内阻也不为零，实验中会存在误差，该图中________（填“电压”或“电流”）表的测量存在误差。实验测得的电动势和内电阻的值与真实值相比，E测_______E真，r测__________r真；（填“”或“”或“”）。 【答案】（1） ①. 1.40 ②. 0.57 （2） ①. 电流 ②. < ③. < 【解析】 【小问1详解】 [1]根据图示电路图由闭合电路的欧姆定律得 由图示U-I图像可知，图像纵轴截距 [2]图像斜率的绝对值 【小问2详解】 [1]图中电路误差来源于电压表的分流，导致电流表测量存在误差。 [2][3]闭合电路欧姆定律 整理可得 故纵截距为 斜率 四、计算题：本大题共3小题，共32分，其中第14题7分，第15题10分，第16题15分。 14. 如图，M、N两金属圆筒是直线加速器的一部分，M与N的电势差为U；底面半径为L的圆柱体区域其内有竖直向上的匀强磁场。一质量为m，电量为+q的粒子，从圆筒M右侧静止释放，粒子在两筒间做匀加速直线运动，在N筒内做匀速直线运动。粒子自圆筒N出来后，正对着磁场区域的中心轴线垂直进入磁场区域，在磁场中偏转了60°后射出磁场区域，忽略粒子受到的重力。求： （1）粒子进入磁场区域时的速率； （2）磁感应强度的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）粒子在电场中加速，有动能定理可知 解得 （2）根据题意以及“径向进，径向出”的规律，轨迹如图所示 分析可得在磁场中运动的轨道半径 在磁场中运动时洛伦兹力提供了向心力 解得 15. 某同学设计了简易“电磁秤”如图，两平行金属导轨CD、EF间距为L=0.1m，与电动势为E0=9V内阻不计的电源、量程为0～3A的电流表、开关、滑动变阻器R（阻值范围为0～100Ω相连。质量为M=0.05kg、电阻为R0=2Ω的金属棒MN垂直于导轨放置，导轨平面与水平面成θ=30°角。垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后接有秤盘，施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=5T。在秤盘中放入待测物体，闭合开关，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体时，使金属棒静止时电流表读数为I0=0.1A。其余电阻、摩擦及轻绳质量不计，g=10m/s2，则： （1）秤盘的质量m0是多少？ （2）求此“电磁秤”的称量物体的最大质量及此时滑动变阻器接入电路的阻值。 【答案】（1）0.03kg；（2）0.145kg，1Ω 【解析】 【详解】（1）秤盘中不放物体时，使金属棒静止时电流表读数为0.1A，对金属棒，根据平衡条件可得 解得 （2）当电路中的电流最大时，此电子秤称得的质量最大，电路中的最大电流为电流表的量程，即 解得 对金属棒以及重物、秤盘根据平衡条件可得 解得 16. 电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型汽车悬架系统。如图为电磁阻尼减震器模拟实验简化原理的俯视图。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形单匝线圈组成。绝缘滑动杆及线圈的总质量为m，矩形线圈abcd电阻值为R，ab边长为L，bc边长为，该减震器在光滑水平面上以初速度v向右进入磁感应强度的大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。求： （1）第一个线圈刚进入磁场时线圈ab受到的安培力的大小； （2）第一个线圈进入磁场过程中，通过线圈导线截面积的电量； （3）每个线圈总电阻值R=1Ω，ab边长L=0.2m，滑动杆及线圈的总质量m=1kg，匀强磁场的磁感应强度大小B=10T。若减震器的初速度=5.0m/s，则滑动杆上需安装多少个线圈才能使其完全停下来？（不考虑线圈个数变化对减震器总质量的影响） 【答案】（1）；（2）；（3）13个 【解析】 【详解】（1）减震器刚进入磁场时，线圈中产生的感应电动势 线圈中电流 线圈ab受到的安培力的大小 解得 （2）在第一个线圈进入过程中取一个极短时间△t 在第一个线圈进入全过程求和后可得电荷量 （3）设向右为正方向，第一个线圈恰好完全进入磁场时，减震器的速度为， 由动量定理得 电荷量 解得 每个线圈进入磁场过程中的速度减小量都相等 线圈的个数 个=12.5个 故需要13个线圈。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$