高二物理上学期期末模拟卷02（教科版）

期末模拟卷02 一、单选题 1．关于磁场，下列说法正确的是（　　） A．一小段通电直导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零 B．由知，一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 C．磁感应强度的方向，就是一小段通电导线在该处受磁场力的方向 D．地理南、北极与地磁场的南、北极重合 【答案】A 【解析】A．由知，一小段通电直导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零，故A正确； B．一小段通电导线在某处不受磁场力，可能是导线与磁场平行，而该处的磁感应强度不一定为零，故B错误； C．磁感应强度的方向，与一小段通电导线在该处受磁场力的方向垂直，故C错误； D．地理的南极、北极与地磁场的北极、南极并不重合，有磁偏角，故D错误。 故选A。 2．如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为cd的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则（　　） A．O点的磁感应强度方向由O指向c B．O点的磁感应强度为0 C．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向 D．e点的磁感应强度方向沿x轴负方向 【答案】A 【解析】AB．由题知，四条导线中的电流大小相等，且到O点的距离相等，故四条导线在O点的磁感应强度大小相等，根据右手螺旋定则可知，四条导线中在O点产生的磁感应强度方向，如图所示 由图可知，Bb与Bc相互抵消，Ba与Bd合成，根据平行四边形定则，可知O点的磁感应强度方向由O指向c，其大小不为零，故A正确，B错误； CD．由题知，四条导线中的电流大小相等，a、b到e点的距离相等，故a、b在e点的磁感应强度大小相等，c、d到e点的距离相等，故c、d在e点的磁感应强度大小相等，根据右手螺旋定则可知，四条导线中在e点产生的磁感应强度方向，如图所示 由图可知Bc与Bd大小相等，方向相反，互相抵消；而Bb与Ba大小相等，方向如图所示，根据平行四边形定则，可知两个磁感应强度的合磁感应强度沿y轴负方向，故CD错误。 故选A。 3．如图所示，磁感应强度大小为B、方向水平向左的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒静止在水平导轨上，电流方向垂直纸面向里。现把磁场方向沿图示位置顺时针缓慢转到竖直向上，磁感应强度大小不变，金属棒长为L，整个过程金属棒始终保持静止状态，则（　　） A．图示时刻金属棒受到的安培力水平向左 B．整个过程中安培力的大小均为 C．磁场方向竖直向上时，金属棒受到的摩擦力水平向右 D．磁场转到与水平导轨成45°时，金属棒受到安培力的大小为 【答案】B 【解析】A．由左手定则可知图示时刻金属棒受到的安培力竖直向上，A错误； B．金属棒始终与磁场垂直，则金属棒所受的安培力大小始终为 B正确； C．磁场竖直向上时，根据左手定则可知，安培力水平向右，金属棒始终静止，故此时金属棒受到地面给的水平向左的摩擦力，C错误； D．金属棒始终与磁场垂直，则金属棒所受的安培力大小始终为，D错误。 故选B。 4．如图所示，足够长的粗糙细杆CD水平置于空中，且处在垂直向里的水平永强磁场中。一质量为m、电荷量为的小圆环套在细杆CD上。现给小圆环向右的初速度，圆环运动的图像不可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，若满足重力与洛伦兹力相等，即圆环做匀速直线运动，则图像如选项A所示，故A正确，不符合题意； C．若重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，做减速运动，竖直方向有 水平方向上有 随着速度的减小，支持力增大，摩擦力增大，圆环将做加速度逐渐增大的减速运动，直至速度为零，则图像如选项C所示，故C正确，不符合题意； D．若洛伦兹力大于重力，圆环受到摩擦力的作用，做减速运动，竖直方向有 水平方向上有 随着速度的减小，支持力减小，摩擦力减小，圆环做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与洛伦兹力相等时，做匀速直线运动，则图像如选项D所示，故D正确，不符合题意； B．圆环不可能做匀加速直线运动， B选项所示图像不存在，故B错误，符合题意。 故选B。 5．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形区域内有一垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。M、N点在圆周上且MON为其竖直直径。现将两个比荷k相同的带电粒子P、Q分别从M点沿MN方向射入匀强磁场，粒子P的入射速度为v1=v，粒子Q的入射速度为，已知P粒子在磁场中的运动轨迹恰为圆弧，不计粒子的重力，不计粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．粒子P带正电，粒子Q带负电 B．粒子P的周期小于粒子Q的周期 C．粒子Q的轨道半径为 D．粒子P和粒子Q在磁场中的运动时间之比为 【答案】C 【解析】A．两粒子进入磁场时所受洛伦兹力均向左，由左手定则可知，粒子P、Q均带正电，故A错误； B．根据周期公式 两粒子比荷相同，故粒子P和粒子Q的运动周期相同，故B错误； C．根据洛伦兹力提供向心力 可得 则粒子的半径与速度成正比，故 故C正确； D．作出两粒子的运动轨迹如图所示 由几何关系得P粒子的轨道半径为 由以上分析可知，粒子的轨道半径与线速度成正比，故Q粒子的轨道半径为 则 可知粒子Q的圆心角为60°，粒子P的圆心角为90°，由于两粒子周期相同，运动时间与圆心角成正比，则粒子P和粒子Q在磁场中的运动时间之比为，故D错误。 故选C。 6．如图所示，无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD在同一平面内，线圈的AB边与直导线平行。现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB边与直导线平行，在AB边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是（　　） A．线圈内产生的感应电流方向是ABCDA B．直导线对AB边和CD边的安培力等大反向 C．直导线对AD边和BC边的安培力等大同向 D．直导线在线圈内部产生的磁场方向为垂直于线圈所在平面向外 【答案】A 【解析】AD．根据右手定则，直导线在右手边的磁场方向垂直纸面向里，在AB边靠近直导线的过程中，线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，线圈内产生的感应电流方向是ABCDA，所以A正确，D错误； B．直导线周围的磁场的磁感应强度，离直导线越近磁感应强度越大，则对AB边和CD边的安培力不等大但是方向是相反的，所以B错误； C．由对称性可知，直导线对AD边和BC边的安培力等大反向，所以C错误。 故选A。 7．如图所示，在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，有一个半径r=0.5m的金属圆环。圆环所在的平面与磁感线垂直，OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20rad/s的角速度绕圆心O匀速转动。A端始终与圆环相接触，OA棒的电阻R=0.1Ω，图中定值电阻R1=100Ω，R2=4.9Ω，电容器的电容C=100pF，圆环和导线的电阻忽略不计，则（　　） A．电容器下极板带正电 B．电路消耗的电功率是4.9W C．电容器的带电荷量是5×10-10C D．若金属棒在转动过程中突然停止不动，则此后通过R2的电量是9.8×10-12C 【答案】D 【解析】A．根据右手定则可知，A端电势高于O端电势，所以电容器上极板带正电，故A错误； B．金属棒OA产生的电动势为 由闭合电路欧姆定律可知 电路消耗的电功率为 故B错误； C．金属棒OA两端的电压为 电容器的带电荷量 故C错误； D．若金属棒在转动过程中突然停止不动，则此后通过R2的电量 故D正确。 故选D。 8．图甲和乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，与的电阻值相同 B．图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流 C．图乙中，变阻器R与的电阻值相同 D．图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流大小相等 【答案】C 【解析】AB．图甲中，断开开关瞬间，突然闪亮，说明流经的电流瞬间增大，所以闭合，电路稳定后，中的电流变小，无法判断与中的电流大小关系，由并联电路特点可知，无法判断的电阻值和的电阻值关系，选项AB错误； C．图乙中，闭合开关后，灯逐渐变亮，立即变亮，说明闭合瞬间与中的电流不相等，那么与R中的电流也不相等，最终与亮度相同，说明流经与的电流相同，由并联电路的特点可知，R与的电阻值相等，选项C正确D错误。 故选C。 二、多选题 9．1931年建成了第一个回旋加速器，如图所示，它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒（D形盒）隔开相对放置，D形盒上加交变电压，交变电压大小为U、周期为T，D形盒的半径为R，磁感应强度的大小为B，该回旋加速器为α粒子加速器，不计粒子的初速度，已知α粒子的质量为m，电荷量为q。粒子在D形盒间隙运动的时间很短，一般可忽略，下列说法正确的是（　　） A．α粒子最后从D形盒被引出的速度大小为 B．若将α粒子换成电荷量为、质量为的粒子，则交流电源频率应变为原来的2倍 C．α粒子第一次与第二次在磁场中运动的轨道半径之比为1:3 D．α粒子在D形盒中运动的总时间为 【答案】ABD 【解析】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，粒子飞出加速器后的最大半径等于加速度的半径，则有 所以 故A正确； B．粒子在磁场中做匀速圆周运动，回旋加速器正常工作时，粒子在磁场中圆周运动的周期等于交变电压的周期，则有 若将α粒子换成电荷量为、质量为的粒子，周期变为原来的倍，则频率变为原来的2倍，故B正确； C．根据洛伦兹力提供向心力 根据动能定理可得 可得 ，， 所以 故C错误； D．根据动能定理可得 α粒子在D形盒中运动的总时间为 故D正确。 故选ABD。 10．如图所示，在竖直平面内的MM'和NN'之间存在垂直平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，MM'和NN'之间的距离为h，在MM'上方高h处一长度为2L、宽度为L的矩形导体线框从静止开始下落。已知h>L，线框的质量为m，电阻为R，线框下落过程中ab边始终保持水平，不考虑空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．线框进入磁场的过程中线框中电流方向是a→b→c→d→a B．线框在完全进入匀强磁场后有可能做匀速直线运动 C．若线框刚进入匀强磁场区域时做匀速直线运动，则线框中电流的功率为 D．线框进入磁场的过程中通过导线截面的电荷量为 【答案】CD 【解析】A．线框在进入磁场的过程中，线框内的磁通量增大，根据楞次定律，线框中产生的感应电流方向为逆时针方向，即a→d→c→b→a，故A错误； B．在线框完全进入匀强磁场后，线框中的磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力作用，只受重力作用，线框做加速度为g的加速运动，故B错误； C．若线框刚进入匀强磁场区域时做匀速直线运动，则有线框dc边所受安培力大小等于重力，即 解得 线框中电流的功率 故C正确； D．根据法拉第电磁感应定律有 又有 ， 联立解得 故D正确。 故选CD。 11．如图所示，边长为3L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场，三角形内磁场方向垂直纸面向外，两磁场的磁感应强度大小均为B。顶点A处有一粒子源，粒子源能沿的角平分线发射不同速率的粒子，粒子质量均为m、电荷量均为+q不计粒子重力及粒子间的相互作用力，则发射速度v0为哪些值时粒子能通过B点（　　） A． B． C． D． 【答案】AC 【解析】粒子可能的轨迹如图所示 由几何关系得 （n=1,2,3） 由牛顿第二定律得 解得 （n=1,2,3） n=1时 n=3时 粒子可以通过B点，故AC符合题意，BD不符合题意。 故选AC。 12．如图所示，BD左侧空间有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，BD右侧有竖直向下的匀强电场。AB为水平轨道，BCD为半圆形的轨道，半径为R，与轨道AB在B点平滑相切。一物块（可视为质点）质量为m，带电荷量为+q，从A点由静止释放沿水平轨道运动到B点，此后恰好能到达C点。OC与竖直方向夹角α为37°。两匀强电场的电场强度大小均为，不计一切摩擦，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。则（　　） A．物块到达C点的速度大小为0 B．物块通过B点时的速度大小为 C．A、B两点间的水平距离为 D．匀强磁场的磁感应强度大小不能大于 【答案】BCD 【解析】A．题意知物块恰好到达C点，此时物块与轨道间的作用力为零，由重力与电场力的合力指向圆心方向的分量提供向心力，由于物块带正电，所受电场力方向竖直向下，则有 可得 故A错误； B．物块由B点运动到C点的过程中，由动能定理有 解得 故B正确； C．物块由A点运动到B点的过程中，所受洛伦兹力垂直于运动方向，故只有电场力做功，根据动能定理有 可得 故C正确； D．物块在水平轨道运动时受到竖直向上的洛伦兹力，由于物块能到达B点，即运动过程中不离开轨道，则物块在轨道AB上运动且速度最大时所受洛伦兹力不能大于重力，即 可得 故D正确。 故选BCD。 三、实验题 13．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了一个实验来测量带电物体所带电量。如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块A靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块A相连，请结合下列操作步骤回答问题。 （1）为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块A，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹均匀，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。 （2）如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与不带电物块B相连，绳与滑轮的摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A的带电量不变。下列关于纸带上点迹的分析正确的是( ) A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零 B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值 C． 纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变 D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变 （3）为了测定物块A所带电量，除倾角，磁感应强度，物块B的质量外，本实验还必须测量的物理量有 （写出物理量的名称及对应的符号）； （4）用重力加速度、磁感应强度，倾角和所测得的物理量，可得出的表达式为 。 【答案】 D 两物块最终的速度 【解析】（2）[1]设A的质量为，B的质量为，没有磁场时，由平衡条件可得 ， 可得 当存在磁场时，以A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律可得 由此式可知和是变量，其他都是不变的量，所以A、B一起做加速度减小的加速运动，直到加速度减为零后做匀速运动，即速度在增大，加速度在减小，最后速度不变。所以纸带上的点迹间距逐渐增加，说明速度增大；由于加速度减小，根据逐差公式，可知相邻两点间的距离之差逐渐减少；匀速运动时，间距不变。 故选D。 （3）[2]根据 当加速度减为零时，速度最大，设最大速度为，则有 可得 把代入，得 可知为了测定物块A所带电量，除倾角，磁感应强度，物块B的质量外，本实验还必须测量的物理量有：两物块最终的速度。 （4）[3]根据（3）问分析可知，的表达式为 14．某同学用如图所示装置探究感应电流的方向与引起感应电流的磁场的关系，已知电流从a接线柱流入电流表时，电流表指针右偏。 (1)若无论快速插入还是拔出磁铁，均不能看到电流表指针有明显偏转，经检查电路没有断路，则原因可能是 。 (2)解决上述问题后，该同学进行了4次实验，并把磁铁下方磁场方向、磁铁运动情况、电流表指针偏转情况及线圈中感应电流的磁场方向都记录在下表中： 实验序号 磁铁磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向 1 向下 插入 右偏 2 向下 拔出 左偏 3 向上 插入 左偏 4 向上 拔出 右偏 在实验1、4中，线圈中感应电流的磁场方向为 （填“向上”或“向下”）。 (3)由实验1、3得出的结论是穿过闭合电路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 （填“相同”或“相反”）。 (4)由实验2、4得出的结论是穿过闭合电路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 （填“相同”或“相反”）。 (5)由实验1、2、3、4得出的结论是感应电流的磁场总是要 引起感应电流的磁通量的变化。 【答案】(1)电流表量程过大或线圈匝数过少或磁铁磁性太弱 (2)向上 (3)相反 (4)相同 (5)阻碍 【解析】（1）电路没有断路而电流表没有明显示数，可能是电流表量程过大或线圈匝数过少或磁铁磁性太弱所致。 （2）电流从a接线柱流入电流表指针向右偏转，根据右手螺旋定则可知感应电流的磁场方向向上。 （3）由表中信息可知，在实验1、3中，磁铁插入线圈，穿过线圈的磁通量增加，穿过线圈的磁场方向相反，感应电流方向相反，但感应电流产生的磁场方向均与原磁场方向相反，由此可知穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反。 （4）由表中实验信息可知，在实验2、4中，穿过线圈的磁通量减小，穿过线圈的磁场方向相反，感应电流方向相反，但感应电流产生的磁场方向均与原磁场方向相同，由此可知穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。 （5）综合分析4次实验可知感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 四、解答题 15．如图所示，在匀强磁场中磁感应强度、方向与导轨平面垂直且向下，导轨与水平面成角，垂直导轨放置一个可自由移动的金属杆。已知接在导轨中的电源电动势，内阻。ab杆长，质量，杆与滑轨间的动摩擦因数，导轨与ab杆的电阻忽略不计。要使杆在导轨上保持静止，（g取，，，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求： (1)ab棒受到的最大安培力和最小安培力； (2)滑动变阻器R有效电阻的取值范围。 【答案】(1)2N，0.4N (2) 【解析】（1）ab棒受到的最大静摩擦力为 根据左手定则可知，ab棒受到的安培力沿斜面向上，当安培力最大时，根据平衡条件可知 当安培力最小时 （2）根据闭合电路欧姆定律 安培力 将最大最小安培力代入解得滑动变阻器R有效电阻的取值范围为 16．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 17．如图所示，在平面直角坐标系第一象限内存在一理想边界，边界和x轴之间存在垂直纸面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），边界与y轴之间存在沿x轴负方向、电场强度大小为E的匀强电场。在第四象限内存在平行于y轴向下的匀强电场，在y轴正半轴上有可移动的粒子源能无初速释放电荷量大小为e、质量为m的电子，电子从静止被电场加速后进入磁场区域均能垂直穿过x轴，图中A点坐标为，不计电子受到的重力，求： (1)磁场的方向； (2)边界曲线的方程； (3)能经过A点的电子释放点的纵坐标应满足的条件。 【答案】(1)垂直纸面向里 (2) (3) 【解析】（1）电子能垂直x轴进入第四象限，由左手定则可判定磁场垂直纸面向里。 （2）设电子由静止释放的纵坐标为y，到达边界时的速度大小为v，对应边界上点的坐标为，则有 ， 解得 （3）能经过A点的粒子轨迹如图所示， 设释放点纵坐标为y，则有 即满足 时电子能经过A点。 18．如图，水平平面内固定两平行的光滑导轨，左边两导轨间的距离为2L，右边两导轨间的距离为L，左右部分用导轨材料连接，两导轨间都存在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。ab、cd两均匀的导体棒分别垂直放在左边和右边导轨间，ab棒的质量为2m，电阻为2r，cd棒的质量为m，电阻为r，其它部分电阻不计。原来两棒均处于静止状态，cd棒在沿导轨向右的水平恒力F作用下开始运动，设两导轨足够长，两棒都不会滑出各自的轨道。 (1)试分析两棒最终达到何种稳定状态？此状态下两棒的加速度各多大？ (2)在达到稳定状态时ab棒产生的热功率多大？ 【答案】(1)见解析，， (2) 【解析】（1） cd棒由静止开始向右运动，产生如图所示的感应电流，设感应电流大小为I，cd和ab棒分别受到的安培力为F1、F2，速度分别为v1、v2，加速度分别为a1、a2，则       ①        ②              ③ 开始阶段安培力小，有，cd棒比ab棒加速快得多，随着的增大，F1、F2增大，减小、增大。当时，不变，F1、F2也不变，两棒以不同的加速度匀加速运动。将③式代入可得两棒最终作匀加速运动加速度                      ④ （2）两棒最终处于匀加速运动状态时，代入③式得     ⑤ 此时ab棒产生的热功率为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！16 学科网（北京）股份有限公司 $$ 期末模拟卷02 一、单选题 1．关于磁场，下列说法正确的是（　　） A．一小段通电直导线放在磁感应强度为零处，它所受磁场力一定为零 B．由知，一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 C．磁感应强度的方向，就是一小段通电导线在该处受磁场力的方向 D．地理南、北极与地磁场的南、北极重合 2．如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为cd的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则（　　） A．O点的磁感应强度方向由O指向c B．O点的磁感应强度为0 C．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向 D．e点的磁感应强度方向沿x轴负方向 3．如图所示，磁感应强度大小为B、方向水平向左的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒静止在水平导轨上，电流方向垂直纸面向里。现把磁场方向沿图示位置顺时针缓慢转到竖直向上，磁感应强度大小不变，金属棒长为L，整个过程金属棒始终保持静止状态，则（　　） A．图示时刻金属棒受到的安培力水平向左 B．整个过程中安培力的大小均为 C．磁场方向竖直向上时，金属棒受到的摩擦力水平向右 D．磁场转到与水平导轨成45°时，金属棒受到安培力的大小为 4．如图所示，足够长的粗糙细杆CD水平置于空中，且处在垂直向里的水平永强磁场中。一质量为m、电荷量为的小圆环套在细杆CD上。现给小圆环向右的初速度，圆环运动的图像不可能是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形区域内有一垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。M、N点在圆周上且MON为其竖直直径。现将两个比荷k相同的带电粒子P、Q分别从M点沿MN方向射入匀强磁场，粒子P的入射速度为v1=v，粒子Q的入射速度为，已知P粒子在磁场中的运动轨迹恰为圆弧，不计粒子的重力，不计粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．粒子P带正电，粒子Q带负电 B．粒子P的周期小于粒子Q的周期 C．粒子Q的轨道半径为 D．粒子P和粒子Q在磁场中的运动时间之比为 6．如图所示，无限长通电直导线与右侧的矩形导线圈ABCD在同一平面内，线圈的AB边与直导线平行。现用外力使线圈向直导线靠近且始终保持AB边与直导线平行，在AB边靠近直导线的过程中，下列说法正确的是（　　） A．线圈内产生的感应电流方向是ABCDA B．直导线对AB边和CD边的安培力等大反向 C．直导线对AD边和BC边的安培力等大同向 D．直导线在线圈内部产生的磁场方向为垂直于线圈所在平面向外 7．如图所示，在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，有一个半径r=0.5m的金属圆环。圆环所在的平面与磁感线垂直，OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20rad/s的角速度绕圆心O匀速转动。A端始终与圆环相接触，OA棒的电阻R=0.1Ω，图中定值电阻R1=100Ω，R2=4.9Ω，电容器的电容C=100pF，圆环和导线的电阻忽略不计，则（　　） A．电容器下极板带正电 B．电路消耗的电功率是4.9W C．电容器的带电荷量是5×10-10C D．若金属棒在转动过程中突然停止不动，则此后通过R2的电量是9.8×10-12C 8．图甲和乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，与的电阻值相同 B．图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流 C．图乙中，变阻器R与的电阻值相同 D．图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流大小相等 二、多选题 9．1931年建成了第一个回旋加速器，如图所示，它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒（D形盒）隔开相对放置，D形盒上加交变电压，交变电压大小为U、周期为T，D形盒的半径为R，磁感应强度的大小为B，该回旋加速器为α粒子加速器，不计粒子的初速度，已知α粒子的质量为m，电荷量为q。粒子在D形盒间隙运动的时间很短，一般可忽略，下列说法正确的是（　　） A．α粒子最后从D形盒被引出的速度大小为 B．若将α粒子换成电荷量为、质量为的粒子，则交流电源频率应变为原来的2倍 C．α粒子第一次与第二次在磁场中运动的轨道半径之比为1:3 D．α粒子在D形盒中运动的总时间为 10．如图所示，在竖直平面内的MM'和NN'之间存在垂直平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，MM'和NN'之间的距离为h，在MM'上方高h处一长度为2L、宽度为L的矩形导体线框从静止开始下落。已知h>L，线框的质量为m，电阻为R，线框下落过程中ab边始终保持水平，不考虑空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．线框进入磁场的过程中线框中电流方向是a→b→c→d→a B．线框在完全进入匀强磁场后有可能做匀速直线运动 C．若线框刚进入匀强磁场区域时做匀速直线运动，则线框中电流的功率为 D．线框进入磁场的过程中通过导线截面的电荷量为 11．如图所示，边长为3L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场，三角形内磁场方向垂直纸面向外，两磁场的磁感应强度大小均为B。顶点A处有一粒子源，粒子源能沿的角平分线发射不同速率的粒子，粒子质量均为m、电荷量均为+q不计粒子重力及粒子间的相互作用力，则发射速度v0为哪些值时粒子能通过B点（　　） A． B． C． D． 12．如图所示，BD左侧空间有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，BD右侧有竖直向下的匀强电场。AB为水平轨道，BCD为半圆形的轨道，半径为R，与轨道AB在B点平滑相切。一物块（可视为质点）质量为m，带电荷量为+q，从A点由静止释放沿水平轨道运动到B点，此后恰好能到达C点。OC与竖直方向夹角α为37°。两匀强电场的电场强度大小均为，不计一切摩擦，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。则（　　） A．物块到达C点的速度大小为0 B．物块通过B点时的速度大小为 C．A、B两点间的水平距离为 D．匀强磁场的磁感应强度大小不能大于 三、实验题 13．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了一个实验来测量带电物体所带电量。如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块A靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块A相连，请结合下列操作步骤回答问题。 （1）为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块A，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹均匀，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。 （2）如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与不带电物块B相连，绳与滑轮的摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A的带电量不变。下列关于纸带上点迹的分析正确的是( ) A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零 B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值 C． 纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变 D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变 （3）为了测定物块A所带电量，除倾角，磁感应强度，物块B的质量外，本实验还必须测量的物理量有 （写出物理量的名称及对应的符号）； （4）用重力加速度、磁感应强度，倾角和所测得的物理量，可得出的表达式为 。 14．某同学用如图所示装置探究感应电流的方向与引起感应电流的磁场的关系，已知电流从a接线柱流入电流表时，电流表指针右偏。 (1)若无论快速插入还是拔出磁铁，均不能看到电流表指针有明显偏转，经检查电路没有断路，则原因可能是 。 (2)解决上述问题后，该同学进行了4次实验，并把磁铁下方磁场方向、磁铁运动情况、电流表指针偏转情况及线圈中感应电流的磁场方向都记录在下表中： 实验序号 磁铁磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向 1 向下 插入 右偏 2 向下 拔出 左偏 3 向上 插入 左偏 4 向上 拔出 右偏 在实验1、4中，线圈中感应电流的磁场方向为 （填“向上”或“向下”）。 (3)由实验1、3得出的结论是穿过闭合电路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 （填“相同”或“相反”）。 (4)由实验2、4得出的结论是穿过闭合电路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 （填“相同”或“相反”）。 (5)由实验1、2、3、4得出的结论是感应电流的磁场总是要 引起感应电流的磁通量的变化。 四、解答题 15．如图所示，在匀强磁场中磁感应强度、方向与导轨平面垂直且向下，导轨与水平面成角，垂直导轨放置一个可自由移动的金属杆。已知接在导轨中的电源电动势，内阻。ab杆长，质量，杆与滑轨间的动摩擦因数，导轨与ab杆的电阻忽略不计。要使杆在导轨上保持静止，（g取，，，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求： (1)ab棒受到的最大安培力和最小安培力； (2)滑动变阻器R有效电阻的取值范围。 16．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。 17．如图所示，在平面直角坐标系第一象限内存在一理想边界，边界和x轴之间存在垂直纸面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），边界与y轴之间存在沿x轴负方向、电场强度大小为E的匀强电场。在第四象限内存在平行于y轴向下的匀强电场，在y轴正半轴上有可移动的粒子源能无初速释放电荷量大小为e、质量为m的电子，电子从静止被电场加速后进入磁场区域均能垂直穿过x轴，图中A点坐标为，不计电子受到的重力，求： (1)磁场的方向； (2)边界曲线的方程； (3)能经过A点的电子释放点的纵坐标应满足的条件。 18．如图，水平平面内固定两平行的光滑导轨，左边两导轨间的距离为2L，右边两导轨间的距离为L，左右部分用导轨材料连接，两导轨间都存在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。ab、cd两均匀的导体棒分别垂直放在左边和右边导轨间，ab棒的质量为2m，电阻为2r，cd棒的质量为m，电阻为r，其它部分电阻不计。原来两棒均处于静止状态，cd棒在沿导轨向右的水平恒力F作用下开始运动，设两导轨足够长，两棒都不会滑出各自的轨道。 (1)试分析两棒最终达到何种稳定状态？此状态下两棒的加速度各多大？ (2)在达到稳定状态时ab棒产生的热功率多大？ 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 $$