高二物理上学期期末模拟卷01（教科版）

期末模拟卷01 一、单选题 1．如图所示，A中条形磁铁插入或拔出线圈时；B中闭合线圈竖直向下平动时；C中线圈在匀强磁场中，保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时；D中线圈以速度v远离磁体的过程中。其中能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 2．正电子是电子的反粒子，正电子与电子的质量相等，带的电荷量也相等，与电子不同的是正电子带正电。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场（方向未画出），从P点先后发出两个电子和一个正电子，三个粒子的运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A．轨迹1对应的粒子初速度最大 B．磁场方向垂直于纸面向里 C．轨迹3对应的粒子运动速度越来越大 D．轨迹2对应的粒子做匀速圆周运动的周期最大 3．实验室经常使用的电流计是磁电式电流计。这种电流计的构造如图甲所示。U形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中的电流如图乙所示，则下列说法中不正确的是（    ） A．磁电式电流表的工作原理是电流的磁效应 B．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行 C．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 D．当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 4．图为微量振荡天平测量大气颗粒物质量的原理简图。气流穿过滤膜后，颗粒物附着在滤膜上增加锥形振荡管的质量，从而改变其固有频率。起振器从低到高改变振动频率，记录霍尔元件a、b端输出的电信号，从而推测出滤膜上颗粒物质量。已知霍尔元件宽度为d，下列说法正确的是（　　） A．起振器振动频率增大，锥形振荡管的振幅一定增大 B．起振器振动频率增大，锥形振荡管的振动频率不变 C．锥形振荡管左右振动时，霍尔元件的a、b端输出交流信号 D．霍尔元件的宽度d增加，霍尔电压的最大值减小 5．如图所示，两根平行长直导线分别水平固定在正方形CEDF的E、F两个顶点处，分别通有大小相等方向相反的电流，E处的电流向里，F处的电流向外。已知C点处的磁感应强度大小为B，则关于D点处的磁感应强度大小和方向，下列说法正确的是（　　） A．大小为，方向竖直向下 B．大小为B，方向竖直向下 C．大小为，方向水平向右 D．大小为B，方向水平向右 6．如图所示，在磁感应强度为的水平匀强磁场中有两半径为0.2m的金属圆环竖直放置且相互平行，金属环的间距为1m，一根长为1m，电阻为1Ω的金属棒在圆环内侧以角速度10πrad/s匀速转动，金属棒与圆环始终接触良好，图示金属棒在圆环最高点，电路中的电阻，其余电阻不计，电压表为交流电压表，则（　　） A．金属棒从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电流先从a流向b，后从b流向a B．电压表的示数为0.2V C．电阻R的功率为0.64W D．金属棒在转动过程中，通过电路的磁通量变化率最大值为2Wb/s 7．空间中有垂直于纸面的匀强磁场。场中有三角形，其中，。某时刻，两个不计重力，电荷量绝对值相等、质量为的粒子和质量为的粒子分别从、两点开始运动。其中粒子的速率为，速度垂直于向上。粒子速度未知。两粒子恰好在各自第一次到达点时相遇。则粒子的速率为（　　） A． B． C． D． 8．如图所示为地球磁场分布示意图，下列与地磁场相关的说法正确的是（　　） A．射向地球的宇宙粒子在两极地区受到磁场的作用较强，容易形成极光现象 B．地球的磁场与条形磁铁的磁场分布比较相似，可以将地磁场类比成一个带负电荷的天体自转形成的 C．若有一架杭州飞往广州的客机，途经金华上空时右侧机翼的电势较高 D．赤道包围面积的磁通量比同步卫星轨道包围面积的磁通量小 二、多选题 9．如图所示，边长为的等边三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。底边中点处有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向均匀发射同种带正电的粒子，粒子质量均为，电荷量均为，速度大小均为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（    ） A．带电粒子可能垂直边出射 B．带电粒子不可能垂直边出射 C．从边出射的粒子占总粒子数的 D．从边出射的粒子占总粒子数的 10．如图所示，粗糙木板MN竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。t＝0时，一个质量为m、电荷量为q的带正电物块沿MN以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的v－t图像可能是（　　） A． B． C． D． 11．如图甲所示的平行金属极板MN之间存在交替出现的匀强磁场和匀强电场，取垂直纸面向外为磁场正方向，磁感应强度随时间周期性变化的规律如图乙所示，取垂直极板向上为电场正方向，电场强度随时间周期性变化的规律如图丙所示。时，一不计重力、带正电的粒子从极板左端以速度沿板间中线平行极板射入板间，最终平行于极板中线射出，已知粒子在时速度为零，且整个运动过程中始终未与两极板接触，则下列说法正确的是（    ） A．粒子可能在时刻射出极板 B．极板间距不小于 C．极板长度为 D． 12．直流电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到安培力的作用而运动．如图所示为使用直流电动机提升重物的示意图，间距为L的平行导轨固定在水平面内，导轨左端接有电动势为E、内阻为r的直流电源，导轨电阻不计；质量为、长为L的导体棒垂直导轨放置，导体棒电阻不计，其中心通过绝缘细线绕过固定光滑定滑轮后与静止在地面上的质量为m的重物相连，此时细线恰好伸直且无拉力，导体棒与滑轮间的细线水平．整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中．已知导体棒距离导轨左端足够远，重物上升过程中不会碰到定滑轮，重力加速度为g，不计一切摩擦．闭合开关S后，下列说法正确的是（    ） A．闭合开关S瞬间，重物的加速度大小为 B．导体棒最终的速度大小为 C．要使导体棒匀速运动时直流电源的输出功率最大，则重物的质量应为 D．重物从静止出发到刚好做匀速运动的过程中，安培力对导体棒所做的功等于系统增加的机械能与回路产生的焦耳热之和 三、实验题 13．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。 (1)实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度Δd，如图乙所示，则Δd= mm。 (2)在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是： 。 (3)得到多组Δt与E数据之后，若以E为纵坐标、以Δt为横坐标作出E—Δt图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以 为横坐标。 (4)根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内， 。 14．实验小组设计了一款简易电子秤，其主要结构如图，一根带有指针的轻弹簧下端固定，弹簧处于自由状态时指针指在O点，然后在弹簧上端固定带有支架的矩形线框abcd，线框中金属线圈匝数为n，，静止时线框平面在水平面内，线框上再放上托盘未画出。以线框中心线ef为界，空间中，在ef左、右两侧分别加上水平向左、向右的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B、方向垂直于ef，重力加速度大小为g。 (1)给线圈通入电流，ab边受到的安培力大小为 ，要使指针重新指在O位置，从上往下看，给线圈通入电流的方向应为 选填“顺时针”或“逆时针”。 (2)当线圈中通入大小为的电流时，指针重新指在O位置，则线框和托盘的总质量 用给出的物理量符号表示。 (3)在第（2）问的条件下，在托盘上放入被称量物体，同时改变线圈中电流的大小，当电流大小为I时，指针重新指在O位置，则被称量物体的质量为 用给出的物理量符号表示。 四、解答题 15．安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，下边一段长为，它与垂直。当线圈的导线中通有电流时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向（大小不变），这时需要在一臂上加质量为的砝码，才能使两臂再次达到平衡状态。重力加速度为，求磁感应强度的大小。 16．如图甲所示，电阻，平行于斜面底边CD的导体棒AB电阻，放在倾角足够长的光滑平行导轨上，导体棒AB的长度等于导轨宽度为，PQCD区域内有垂直于导轨的匀强磁场，该区域面积，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。导体棒AB在时由静止释放，在时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，重力加速度g取，，不计空气阻力，求： (1)导体棒AB释放处与PQ的距离以及导体棒AB进入磁场时的感应电动势； (2)在前1.5s内电路中产生的内能。 17．如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为，在的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小未知CD是关于x轴对称的光滑绝缘圆弧轨道，该圆弧轨道与y轴相切于O点，圆心角，一个质量为m、电荷量为的粒子从y轴上半轴的A点垂直y轴射入第一象限且恰好无碰撞地从C点进入圆弧轨道，随后经匀强磁场Ⅱ偏转一次后再次回到A点，圆弧轨道的半径为R，取，，不计带电粒子所受的重力。求： (1)带电粒子射入磁场的速度大小v； (2)带电粒子运动到O点时，圆弧轨道对带电粒子的弹力大小； (3)匀强磁场Ⅱ的磁感应强度大小B； (4)带电粒子从A点出发到再次回到A点的过程中，在匀强磁场Ⅰ和匀强磁场Ⅱ中的运动时间之比。 18．如图所示，平面直角坐标系xOy的轴上方有平行于轴的匀强电场，在第四象限内有磁感应强度大小为、方向垂直于坐标平面向内的直线边界匀强磁场，直线边界过点且与轴垂直，第三象限内有垂直于坐标平面向内的矩形有界匀强磁场（未画出），一电子从点以速度垂直于轴进入第一象限，并从点进入第四象限，经过第四、三象限的磁场偏转后，进入第二象限的电场，回到点后重复上述过程的运动。已知电子的质量为、电荷量为，不计电子重力。求： (1)电子运动到点时的速度大小和方向； (2)电子从点到离开第四象限时经过的时间； (3)第三象限内磁场的磁场感应强度大小。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 期末模拟卷01 一、单选题 1．如图所示，A中条形磁铁插入或拔出线圈时；B中闭合线圈竖直向下平动时；C中线圈在匀强磁场中，保持线圈平面始终与磁感线垂直左右运动时；D中线圈以速度v远离磁体的过程中。其中能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】产生感应电流的条件是闭合线圈中的磁通量发生变化。 A．A中条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中的磁通量会改变，则能够产生感应电流，故A正确； B．B中闭合线圈竖直向下平动时，穿过线圈平面的磁感线条数不发生变化，磁通量不变，不能产生感应电流，故B错误； C．C中线圈在匀强磁场中平动，穿过线圈平面的磁感线条数不发生变化，磁通量不变，不能产生感应电流，故C错误； D．D中线圈平面与磁场磁感线平行，则穿过线圈的磁通量始终为0，故D错误。 故选A。 2．正电子是电子的反粒子，正电子与电子的质量相等，带的电荷量也相等，与电子不同的是正电子带正电。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场（方向未画出），从P点先后发出两个电子和一个正电子，三个粒子的运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A．轨迹1对应的粒子初速度最大 B．磁场方向垂直于纸面向里 C．轨迹3对应的粒子运动速度越来越大 D．轨迹2对应的粒子做匀速圆周运动的周期最大 【答案】B 【解析】B．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故B正确； C．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，但粒子受到云室内填充物质的阻力作用，所有粒子的速度越来越小，故C错误； A．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，则有 解得半径为 根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径最大，速度最大，故A错误； D．根据周期表达式有 可知三个粒子的周期相同，故D错误。 故选B。 3．实验室经常使用的电流计是磁电式电流计。这种电流计的构造如图甲所示。U形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的。若线圈中的电流如图乙所示，则下列说法中不正确的是（    ） A．磁电式电流表的工作原理是电流的磁效应 B．在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线平行 C．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 D．当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 【答案】A 【解析】A．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用，故A错误，满足题意要求； B．在量程内指针转到任一角度，线圈一定处于磁场之中，由于线圈与铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故B正确，不满足题意要求； C．电流计的调零使得当指针处于零刻度线时，螺旋弹簧处于自然状态，所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故C正确，不满足题意要求； D．当线圈在如图乙所示的位置时，由左手定则知，b端受到的安培力方向向下，a端受到的安培力方向向上，安培力的作用将使线圈沿顺时针方向转动，故D正确，不满足题意要求。 故选A。 4．图为微量振荡天平测量大气颗粒物质量的原理简图。气流穿过滤膜后，颗粒物附着在滤膜上增加锥形振荡管的质量，从而改变其固有频率。起振器从低到高改变振动频率，记录霍尔元件a、b端输出的电信号，从而推测出滤膜上颗粒物质量。已知霍尔元件宽度为d，下列说法正确的是（　　） A．起振器振动频率增大，锥形振荡管的振幅一定增大 B．起振器振动频率增大，锥形振荡管的振动频率不变 C．锥形振荡管左右振动时，霍尔元件的a、b端输出交流信号 D．霍尔元件的宽度d增加，霍尔电压的最大值减小 【答案】D 【解析】A．起振器振动频率与固有频率的大小关系未知，则随着起振器振动频率增大，锥形振荡管的振幅不一定增大，故A错误； B．锥形振荡管的振动频率等于起振器振动频率，所以起振器振动频率增大，锥形振荡管的振动频率增大，故B错误； C．锥形振荡管左右振动时，霍尔元件的a、b端输出的电流方向不会改变，则会输出直流信号，故C错误； D． 霍尔元件中粒子根据平衡条件 可得 设电源电动势为，霍尔元件长度为，高度为h，其电阻 电流微观表达式 可得 联立、可得 当d增大时，减小，故D正确。 故选D。 5．如图所示，两根平行长直导线分别水平固定在正方形CEDF的E、F两个顶点处，分别通有大小相等方向相反的电流，E处的电流向里，F处的电流向外。已知C点处的磁感应强度大小为B，则关于D点处的磁感应强度大小和方向，下列说法正确的是（　　） A．大小为，方向竖直向下 B．大小为B，方向竖直向下 C．大小为，方向水平向右 D．大小为B，方向水平向右 【答案】B 【解析】由于两通电导线中电流大小相等，且C、D两点到两通电导线距离相等，则通电导线在C、D两点产生的磁感应强度大小相等，方向如图所示 由图可知，C点处的磁感应强度大小为B，即 D点处的磁感应强度大小为 方向竖直向下。 故选B。 6．如图所示，在磁感应强度为的水平匀强磁场中有两半径为0.2m的金属圆环竖直放置且相互平行，金属环的间距为1m，一根长为1m，电阻为1Ω的金属棒在圆环内侧以角速度10πrad/s匀速转动，金属棒与圆环始终接触良好，图示金属棒在圆环最高点，电路中的电阻，其余电阻不计，电压表为交流电压表，则（　　） A．金属棒从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电流先从a流向b，后从b流向a B．电压表的示数为0.2V C．电阻R的功率为0.64W D．金属棒在转动过程中，通过电路的磁通量变化率最大值为2Wb/s 【答案】D 【解析】A．根据右手定则可知，若金属棒顺时针转动，金属棒从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电流从a流向b，若金属棒逆时针转动，金属棒从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电流从b流向a，故A错误； B．若经历时间t，金属棒转过夹角为θ，则有 感应电动势的瞬时值为 则电动势的有效值 根据闭合电路欧姆定律有 解得 故B错误； C．回路中的感应电流 电阻R的功率 结合上述解得 P=0.32W 故C错误； D．结合上述可知，当金属棒转过90°，感应电动势的最大值为 即金属棒在转动过程中，通过电路的磁通量变化率最大值为2Wb/s，故D正确。 故选D。 7．空间中有垂直于纸面的匀强磁场。场中有三角形，其中，。某时刻，两个不计重力，电荷量绝对值相等、质量为的粒子和质量为的粒子分别从、两点开始运动。其中粒子的速率为，速度垂直于向上。粒子速度未知。两粒子恰好在各自第一次到达点时相遇。则粒子的速率为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】对a粒子运到到P点时，MP是粒子圆周运动的弦长，故其中垂线和在M点的速度垂线交与MN的中点A，即为a粒子的圆周运动的圆心，几何关系可知，a粒子扫过的圆心角为120o，设NP边长L，故ra=L，由 所以a粒子在磁场中运动时间 因为b粒子运动时间和a相同，设b粒子扫过的圆心角为，则其在磁场中运动时间 可得 故b粒子的轨迹如图，圆心在PN的中点B 几何关系可知 由洛伦兹力提供向心力可得 得 联立解得 故C正确，ABD错误； 故选C 。 8．如图所示为地球磁场分布示意图，下列与地磁场相关的说法正确的是（　　） A．射向地球的宇宙粒子在两极地区受到磁场的作用较强，容易形成极光现象 B．地球的磁场与条形磁铁的磁场分布比较相似，可以将地磁场类比成一个带负电荷的天体自转形成的 C．若有一架杭州飞往广州的客机，途经金华上空时右侧机翼的电势较高 D．赤道包围面积的磁通量比同步卫星轨道包围面积的磁通量小 【答案】B 【解析】A．极光的形成是由于射向地面的宇宙粒子在洛伦兹力的作用下向两极偏转形成的，A错误； B．由于地球的磁场与条形磁铁的磁场分布比较相似，条形磁铁的磁场与通电螺线管周围的磁场相同，根据分子电流假说，也可以将地磁场类比成一个带负电荷的天体自转形成的，B正确； C．北半球地磁场为斜向下，一架杭州飞往广州的客机，向西南方向运动，根据右手定则可以判断，飞行员左侧机翼电势较高，C错误； D．由于地球内部磁场方向由北极指向南极，地球外部磁场方向由南极指向北极，所以赤道包围面积的磁通量比同步卫星轨道包围面积的磁通量大，D错误。 故选B。 二、多选题 9．如图所示，边长为的等边三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。底边中点处有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向均匀发射同种带正电的粒子，粒子质量均为，电荷量均为，速度大小均为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（    ） A．带电粒子可能垂直边出射 B．带电粒子不可能垂直边出射 C．从边出射的粒子占总粒子数的 D．从边出射的粒子占总粒子数的 【答案】ABD 【解析】AB．正电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有 解得 根据几何关系可知，带电粒子可能垂直边出射，此时粒子竖直向上射入，同理带电粒子不可能垂直边出射，故AB正确； CD．根据几何关系可知粒子可以从Q点射出，设此时粒子与QR边的夹角为，根据几何关系可知 解得 则从边出射的粒子占总粒子数的，故C错误，D正确； 故选ABD。 10．如图所示，粗糙木板MN竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。t＝0时，一个质量为m、电荷量为q的带正电物块沿MN以某一初速度竖直向下滑动，则物块运动的v－t图像可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】ACD 【解析】A．设初速度为v0，则 FN＝Bqv0 若满足 mg＝Ff＝μFN 即 mg＝μBqv0 物块向下做匀速运动，故A正确； BD．若mg>μBqv0，则物块开始有向下的加速度，由 可知，随着速度增大，加速度减小，即物块先做加速度减小的加速运动，最后达到匀速状态，故D正确，B错误； C．若mg<μBqv0，则物块开始有向上的加速度，物块做减速运动，由 可知，随着速度减小，加速度减小，即物块先做加速度减小的减速运动，最后达到匀速状态，故C正确。 故选ACD。 11．如图甲所示的平行金属极板MN之间存在交替出现的匀强磁场和匀强电场，取垂直纸面向外为磁场正方向，磁感应强度随时间周期性变化的规律如图乙所示，取垂直极板向上为电场正方向，电场强度随时间周期性变化的规律如图丙所示。时，一不计重力、带正电的粒子从极板左端以速度沿板间中线平行极板射入板间，最终平行于极板中线射出，已知粒子在时速度为零，且整个运动过程中始终未与两极板接触，则下列说法正确的是（    ） A．粒子可能在时刻射出极板 B．极板间距不小于 C．极板长度为 D． 【答案】BD 【解析】根据题意可知，在内，粒子在磁场中做匀速圆周运动，且转了周，在内，粒子在电场中向下做减速运动到速度为零，在内，粒子在电场中向上做加速运动到速度为，在内，粒子在磁场中做匀速圆周运动，转了周，粒子回到极板中线，速度平行于极板中线，接下来粒子周期性地重复以上运动，粒子在一个运动周期内的轨迹如图所示 A．粒子一个运动周期为 故粒子射出极板的时刻可能为 显然，粒子不可能在时刻射出极板，故A错误； B．粒子在磁场中运动时，设粒子的轨迹半径为，则有 解得 粒子在电场向下减速的位移为 故极板间距应满足 故B正确； C．极板长度可能为 故C错误； D．粒子在磁场中运动时，有 可得 在电场中运动时，有 可得 则 故D正确。 故选BD。 12．直流电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到安培力的作用而运动．如图所示为使用直流电动机提升重物的示意图，间距为L的平行导轨固定在水平面内，导轨左端接有电动势为E、内阻为r的直流电源，导轨电阻不计；质量为、长为L的导体棒垂直导轨放置，导体棒电阻不计，其中心通过绝缘细线绕过固定光滑定滑轮后与静止在地面上的质量为m的重物相连，此时细线恰好伸直且无拉力，导体棒与滑轮间的细线水平．整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中．已知导体棒距离导轨左端足够远，重物上升过程中不会碰到定滑轮，重力加速度为g，不计一切摩擦．闭合开关S后，下列说法正确的是（    ） A．闭合开关S瞬间，重物的加速度大小为 B．导体棒最终的速度大小为 C．要使导体棒匀速运动时直流电源的输出功率最大，则重物的质量应为 D．重物从静止出发到刚好做匀速运动的过程中，安培力对导体棒所做的功等于系统增加的机械能与回路产生的焦耳热之和 【答案】AB 【解析】A．闭合开关S瞬间，回路中的电流为 导体棒所受安培力 对导体棒和重物整体受力分析，由 解得 A正确； B．导体棒向左运动时会产生与直流电源相反的感应电动势，初始，导体棒向左加速运动，随着导体棒速度的增大，回路中的电流减小，根据牛顿第二定律可知，导体棒向左做加速度减小的加速运动，最终达到匀速，设稳定时导体棒的速度大小为v，则回路中的电流 由 解得 B正确； C．直流电源的输出功率 则当 时，直流电源的输出功率最大，根据 解得 C错误； D．重物从静止出发到刚好做匀速运动的过程中，对导体棒和重物组成的整体，只有安培力和重物的重力做功，由功能关系可知，安培力对导体棒所做的功等于导体棒和重物组成的整体增加的机械能，D错误。 故选AB。 三、实验题 13．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。 (1)实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度Δd，如图乙所示，则Δd= mm。 (2)在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是： 。 (3)得到多组Δt与E数据之后，若以E为纵坐标、以Δt为横坐标作出E—Δt图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以 为横坐标。 (4)根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内， 。 【答案】(1)4.800 (2)穿过线圈磁通量的变化量 (3) (4)感应电动势与磁通量变化率成正比 【解析】（1）根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 （2）光电门挡光时间Δt内，强磁铁的始末位置始终不变，可知，小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是穿过线圈磁通量的变化量。 （3）根据法律的电磁感应定律有 根据上述可知，磁通量的变化量不变，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以为横坐标。 （4）根据上述，磁通量的变化量一定，感应电动势与成线性关系，即根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内，感应电动势与磁通量变化率成正比。 14．实验小组设计了一款简易电子秤，其主要结构如图，一根带有指针的轻弹簧下端固定，弹簧处于自由状态时指针指在O点，然后在弹簧上端固定带有支架的矩形线框abcd，线框中金属线圈匝数为n，，静止时线框平面在水平面内，线框上再放上托盘未画出。以线框中心线ef为界，空间中，在ef左、右两侧分别加上水平向左、向右的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B、方向垂直于ef，重力加速度大小为g。 (1)给线圈通入电流，ab边受到的安培力大小为 ，要使指针重新指在O位置，从上往下看，给线圈通入电流的方向应为 选填“顺时针”或“逆时针”。 (2)当线圈中通入大小为的电流时，指针重新指在O位置，则线框和托盘的总质量 用给出的物理量符号表示。 (3)在第（2）问的条件下，在托盘上放入被称量物体，同时改变线圈中电流的大小，当电流大小为I时，指针重新指在O位置，则被称量物体的质量为 用给出的物理量符号表示。 【答案】(1) 零 顺时针 (2)； (3) 【解析】（1）[1][2]由于ab边与磁场方向平行，给线圈通入电流，ab边受到的安培力为零，由题意知，要使指针重新指在O位置，线框ad、bc边受到的安培力必须向上，根据左手定则可得从上往下看，给线圈通入电流的方向应为顺时针方向； （2）由平衡条件有 解得 （3）由平衡条件有 结合 解得 四、解答题 15．安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，下边一段长为，它与垂直。当线圈的导线中通有电流时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向（大小不变），这时需要在一臂上加质量为的砝码，才能使两臂再次达到平衡状态。重力加速度为，求磁感应强度的大小。 【答案】 【解析】前后电流方向发生改变，线圈受力方向也发生改变。设开始时线圈受安培力方向竖直向上，大小为，此时左、右两盘中砝码质量分别为和，则有 电流反向后，线圈受力方向竖直向下，此时需要在左盘中增加质量为的砝码才能再次达到两臂平衡，则 联立解得 而 所以 16．如图甲所示，电阻，平行于斜面底边CD的导体棒AB电阻，放在倾角足够长的光滑平行导轨上，导体棒AB的长度等于导轨宽度为，PQCD区域内有垂直于导轨的匀强磁场，该区域面积，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。导体棒AB在时由静止释放，在时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，重力加速度g取，，不计空气阻力，求： (1)导体棒AB释放处与PQ的距离以及导体棒AB进入磁场时的感应电动势； (2)在前1.5s内电路中产生的内能。 【答案】(1)3m，1.2V (2)0.09J 【解析】（1）AB未进入磁场时，不受安培力作用，其下滑的加速度为 下滑的时间为1s，则下滑位移为 即AB释放处与PQ的距离为3m；AB进入磁场时速度为 AB进入磁场时感应电动势为 （2）第1s内电路中的感应电动势 产生的热量 第1~1.5s内产生的热量 前1.5s内电路中产生的内能为 17．如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为，在的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小未知CD是关于x轴对称的光滑绝缘圆弧轨道，该圆弧轨道与y轴相切于O点，圆心角，一个质量为m、电荷量为的粒子从y轴上半轴的A点垂直y轴射入第一象限且恰好无碰撞地从C点进入圆弧轨道，随后经匀强磁场Ⅱ偏转一次后再次回到A点，圆弧轨道的半径为R，取，，不计带电粒子所受的重力。求： (1)带电粒子射入磁场的速度大小v； (2)带电粒子运动到O点时，圆弧轨道对带电粒子的弹力大小； (3)匀强磁场Ⅱ的磁感应强度大小B； (4)带电粒子从A点出发到再次回到A点的过程中，在匀强磁场Ⅰ和匀强磁场Ⅱ中的运动时间之比。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【解析】（1）带电粒子从A点运动到C点的过程中，设小球做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系有 根据牛顿第二定律有 联立解得 （2）带电粒子运动到O点时，根据牛顿第二定律有 解得 （3）设带电粒子在匀强磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系有 根据牛顿第二定律有 联立解得 （4）设带电粒子在匀强磁场Ⅰ中的运动时间为，在匀强磁场Ⅱ中的运动时间为，则有 ， 解得 18．如图所示，平面直角坐标系xOy的轴上方有平行于轴的匀强电场，在第四象限内有磁感应强度大小为、方向垂直于坐标平面向内的直线边界匀强磁场，直线边界过点且与轴垂直，第三象限内有垂直于坐标平面向内的矩形有界匀强磁场（未画出），一电子从点以速度垂直于轴进入第一象限，并从点进入第四象限，经过第四、三象限的磁场偏转后，进入第二象限的电场，回到点后重复上述过程的运动。已知电子的质量为、电荷量为，不计电子重力。求： (1)电子运动到点时的速度大小和方向； (2)电子从点到离开第四象限时经过的时间； (3)第三象限内磁场的磁场感应强度大小。 【答案】(1)；与x轴正方向夹角为 (2) (3) 【解析】（1）依题意，电子在第一象限做类平抛运动，可得 ， 又 解得 电子运动到点时的速度大小 设与x轴正方向夹角为，则有 解得电子运动到点时的速度与x轴正方向夹角为 （2）电子在第四象限的运动分为三个过程，进入磁场前的匀速直线运动，在磁场中的匀速圆周运动，离开磁场后到y轴之前的匀速直线运动，轨迹如图。 电子在磁场中，洛伦兹力提供向心力，有 又 联立，解得 由几何关系，可知 电子为进入磁场和离开磁场后到达y轴之前，均做匀速直线运动，结合几何关系，可知 联立，解得 电子从点到离开第四象限时经过的时间 （3）依题意，电子轨迹如图。 由对称性可知，，根据第二问分析可知 又 联立，解得 根据 联立，解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 $$