精品解析：江苏省苏州市昆山中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

江苏省昆山中学2024-2025学年第二学期高二模块测试一物理试卷 一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。 1. 在长直通电螺线管中通入变化的电流i（如图所示电流的方向周期性改变），并沿着其中心轴线的方向射入一颗速度为v的电子，则此电子在螺线管内部空间的运动情况是（　　） A. 变速直线运动 B. 来回往复运动 C. 匀速直线运动 D. 曲线运动 2. 用图1所示的洛伦兹力演示仪演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在匀强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图2所示的情景来讨论：在空间存在平行于x轴的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成α角的方向，射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为△x，则下列说法中正确的是（　　） A. 匀强磁场的方向为沿x轴负方向 B. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距△x不变 C. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距△x将减小 D. 若仅增大α角（），则直径D增大，而螺距△x将减小，且当时“轨迹”为闭合整圆 3. 利用霍尔元件可进行微小位移测量。如图所示，两块相同磁铁，同极正对放置，将霍尔元件垂直磁场放入中间位置，通图示方向电流，则当元件向右偏离初始位置微小距离，下列关于这个位移传感器说法正确的是（　　） A. 该传感器将位移量转化为磁学量输出 B. 该传感器输出为电压，电压值应区分正负 C. 该传感器的精度可以减小通入电流来提高 D. 仅将右边磁铁的极性对调仍能测出元件位置变化 4. 如图所示，质谱仪的容器A中有质量分别为和的两种同位素离子，它们从静止开始先经电压为的电场加速，然后垂直射入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打在照相底片上。由于实际加速电压的大小在范围内有微小变化，这两种离子在底片上可能发生重叠，不计离子重力。下列说法正确的是（　　） A. 两种粒子均带负电 B. 打在处的粒子质量较大 C. 若一定，越大越容易发生重叠 D. 若一定，越大越容易发生重叠 5. 空间存在垂直纸面向外的匀强磁场（未画出），A、B、C、D、E为磁场中的五个点，，C为BD中点，AB平行于DE，如图所示。一束带正电的同种粒子垂直AB由A点沿纸面向上射入磁场，各粒子速度大小不同，经过一段时间后第一次到达虚线位置。用、、、分别表示第一次到达B、C、D、E四点的粒子所经历的时间，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 我国某地一次消防演练中，一直升机利用四根相同的绝缘绳索将金属线框吊起，线框始终保持水平。地磁场的竖直分量，随距离地面高度h的增大而减小，当飞机带动线框匀速上升时（ ） A. 穿过线框的磁通量增大 B. 线框中感应电流方向为 C. 线框的四条边有向内收缩的趋势 D. 绳索对线框的作用力小于线框的重力 7. 如图所示，用相同导线绕成的两个单匝线圈、的半径分别为和，圆形匀强磁场的边缘恰好与线圈重合，若磁场的磁感应强度均匀增大，开始时的磁感应强度不为，则（ ） A. 任意时刻，穿过、两线圈的磁通量之比均为 B. 、两线圈中产生的感应电动势之比为 C. 、两线圈中产生的感应电流之比为 D. 相同时间内、两线圈产生的热量之比为 8. 如图如示，横截面积为S、长度为l的导体棒CD，在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，以大小为v的速度做切割磁感线运动。棒中自由电荷带电量为-q，单位体积内自由电荷数为n，不考虑自由电荷的热运动。下列说法正确的是（　　） A. 由于自由电荷的堆积，导体棒 C端的电势较低 B. 由于随棒运动的速度v，棒中每个自由电荷所受洛伦兹力大小为 nSlqvB C. 非静电力将一个自由电荷从导体棒的一端搬到另一端所做的功W非=qvBl D. 根据，可得导体棒两端电动势 E大小为 nlvB 9. 如图所示，水平金属圆环的半径为L，匀质导体棒OP的长度为2L，导体棒OP、电阻R1、电阻R2的阻值都为R0，电路中的其他电阻不计。导体棒OP绕着它的一个端点O以大小为ω的角速度匀速转动，O点恰好为金属圆环的圆心，转动平面内还有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导体棒OP转动过程中始终与金属圆环接触良好。对金属棒OP转动一周的过程，下列说法正确的是（　　） A. 电阻R1两端的电压为 B. 电阻R1上产生的焦耳热为 C. 通过电阻R1的电荷量为 D. 导体棒两端的电势差为 10. 如图甲，MN、PQ两平行金属光滑导轨固定在绝缘水平面上，其左端接一电容为C的电容器，导轨范围内存在竖直向下的匀强磁场，导体棒ab垂直MN放在导轨上，在水平拉力的作用下从静止开始向右运动.电容器的带电量Q随时间t变化的图像如图乙，不计导体棒及导轨电阻，下列关于电容器两极板间的电势差U、导体棒ab的速度v、受到的外力F以及回路中的电流i随时间t变化的图像一定错误的是（ ） A. B. C. D. 二、非选择题：本题共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。 11. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”。 ①将条形磁铁按如图甲方式S极向上匀速抽离螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。 ②楞次定律指出：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向_______（填“相同”或“相反”）。 ③关于该实验，下列说法正确的是________。 A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C.将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D.将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图1所示器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。（ ） ②将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是_________。 A.向下拔出线圈A B.向上拔出线圈A C.将滑动变阻器的滑片向左移动 D.将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）小齐设计了一种延时继电器：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为_________（填写“a到b或“b到a”）。 12. 某同学在学习了磁场对电流作用后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图（a）所示两平行金属导轨间距为，与电动势为内阻不计的电源、电流表（量程）、开关S、滑动变阻器（阻值范围为）相连，质量为，电阻为的金属棒垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，在秤盘中放入待测物体，闭合开关S，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。与的图像如图（b）所示，其余电阻，摩擦以及轻绳质量均不计，重力加速度取，求： （1）求秤盘的质量； （2）求此“电磁秤”的称量物体的最大质量。 13. 磁悬浮列车是高速低耗交通工具，实验室模拟磁悬浮列车设计了如图所示的装置，正方形金属线框的边长为，匝数为匝，质量，总电阻。水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为，方向交互相反，边长均为的正方形组合匀强磁场，线框运动过程中所受阻力大小恒为10N，开始时线框静止，如图所示，当磁场以速度匀速向右移动时： （1）试求线框能达到的最大速度； （2）线框达到最大速度后，磁场保持静止，发现线框经过0.1s后停止运动，求此过程中线框滑行的距离大小。 14. 如图，光滑金属导轨，，其中为半径为的圆弧导轨，是间距为3L且足够长的水平导轨，是间距为2L且足够长的水平导轨。金属导体棒M、N质量均为m，接入电路中的电阻均为R，导体棒N静置在间，水平导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现将导体棒M自圆弧导轨的最高点处由静止释放，两导体棒在运动过程中均与导轨垂直且始终接触良好，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。求： （1）导体棒M运动到处时，对导轨的压力； （2）导体棒M由静止释放至达到稳定状态的过程中，通过其横截面的电荷量； （3）在上述过程中导体棒N产生的焦耳热。 15. 如图所示，在直角坐标系平面内，有一离子源沿轴正方向发射出大量速率均为的同种正离子，这些离子均匀分布在离轴距离为的范围内，离子的质量为，电荷量为。在离子源右侧有一圆形磁场区域Ⅰ，其圆心的坐标为，半径为，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为（未知）。在无限大区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场II，磁感应强度大小为（未知），已知。为离子收集板，点位置坐标为，且平行于轴。若离子群经过磁场Ⅰ后均从点进入磁场Ⅱ，其中从离子源最上方射出的离子经过磁场Ⅰ偏转后恰好从点沿轴负方向射入磁场Ⅱ，离子打到收集板上即刻被吸收，不考虑离子从磁场Ⅱ出去后的运动，不计收集板和离子间的作用。 （1）求的大小； （2）若从点射出的离子恰好全部被收集板右侧吸收，求收集板的长度； （3）若收集板的长度为，则被板右侧收集的离子数与所有射入磁场的离子数的比值为多大？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省昆山中学2024-2025学年第二学期高二模块测试一物理试卷 一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。 1. 在长直通电螺线管中通入变化的电流i（如图所示电流的方向周期性改变），并沿着其中心轴线的方向射入一颗速度为v的电子，则此电子在螺线管内部空间的运动情况是（　　） A. 变速直线运动 B. 来回往复运动 C. 匀速直线运动 D. 曲线运动 【答案】C 【解析】 【详解】电流周期性变化，所产生的磁场周期性变化，根据右手螺旋定则，可知螺线管内的磁场与电子运动方向平行，电子不受洛伦兹力，因此电子做匀速直线运动。 故选C。 2. 用图1所示的洛伦兹力演示仪演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在匀强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图2所示的情景来讨论：在空间存在平行于x轴的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成α角的方向，射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为△x，则下列说法中正确的是（　　） A. 匀强磁场的方向为沿x轴负方向 B. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距△x不变 C. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距△x将减小 D. 若仅增大α角（），则直径D增大，而螺距△x将减小，且当时“轨迹”为闭合的整圆 【答案】D 【解析】 【详解】A．将电子的初速度沿x轴及y轴方向分解，沿x方向速度与磁场方向平行，做匀速直线运动且 x=v0cosα·t 沿y轴方向，速度与磁场方向垂直，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由左手定则可知，磁场方向沿x轴正方向，故A错误； B．根据 且 解得 所以 所以，若仅增大磁感应强度B，则D、△x均减小，故B错误； C．若仅增大，则D、△x皆按比例增大，故C错误； D．若仅增大α，则D增大而△x减小，且°时 故D正确。 故选D。 3. 利用霍尔元件可进行微小位移的测量。如图所示，两块相同磁铁，同极正对放置，将霍尔元件垂直磁场放入中间位置，通图示方向电流，则当元件向右偏离初始位置微小距离，下列关于这个位移传感器说法正确的是（　　） A. 该传感器将位移量转化磁学量输出 B. 该传感器输出为电压，电压值应区分正负 C. 该传感器的精度可以减小通入电流来提高 D. 仅将右边磁铁的极性对调仍能测出元件位置变化 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速度为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，导体板横截面积为S，霍尔元件沿z轴厚度为a，霍尔元件上下宽度为b，则电流的微观表达式为 I=nqSv=nqabv 载流子在磁场中受到洛伦兹力为 F洛=qvB 载流子在洛伦兹力作用向上或向下移动，上下表面出现电势差，则载流子受到的电场力为 当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，联立得出 可知，UH与B成正比，而B与z轴位置有关，故UH与坐标z是有关的；在Δz＜0区域（霍尔元件距离左侧的N极较近），所处的B方向沿z轴正方向，在Δz>0区域（霍尔元件距离右侧的N极较近），所处的B方向沿z轴负方向，用左手定则可判断载流子偏转方向相反，则霍尔电压符号相反，即该传感器是将位移量转化为电压且随着位置在中心点的左右不同输出电压正负不同，选项A错误，B正确； C．由表达式可知，电流越小，输出电压越小，越不精确，选项C错误； D．若将右侧磁铁N、S极对调，则磁场方向变为都向右，则输出电压将没有正负之分，选项D错误。 故选B。 4. 如图所示，质谱仪的容器A中有质量分别为和的两种同位素离子，它们从静止开始先经电压为的电场加速，然后垂直射入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打在照相底片上。由于实际加速电压的大小在范围内有微小变化，这两种离子在底片上可能发生重叠，不计离子重力。下列说法正确的是（　　） A. 两种粒子均带负电 B. 打在处的粒子质量较大 C. 若一定，越大越容易发生重叠 D. 若一定，越大越容易发生重叠 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则及图中带电粒子的偏转方向可知，两种粒子均带正电，故A错误； B．粒子经过加速电场加速时，有 进入电场后有 联立解得 即质量小的粒子半径也较小，打在M处的粒子质量较小，故B错误； CD．假设的质量大，则的最大半径为 的最小半径为 两种粒子的轨迹不发生重叠，则有 解得 当U一定时，越大，越不容易满足上式，越容易发生重叠；当一定时，U越小，越不容易满足上式，越容易发生重叠，故D正确，C错误。 故选D。 5. 空间存在垂直纸面向外的匀强磁场（未画出），A、B、C、D、E为磁场中的五个点，，C为BD中点，AB平行于DE，如图所示。一束带正电的同种粒子垂直AB由A点沿纸面向上射入磁场，各粒子速度大小不同，经过一段时间后第一次到达虚线位置。用、、、分别表示第一次到达B、C、D、E四点的粒子所经历的时间，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】粒子通过B、C、D、E各点的轨迹如图 由几何关系可知：从A到B，粒子运动轨迹对应的圆心角为；从A到C和A到E，粒子运动轨迹对应的圆心角小于，且相等；A到D，粒子运动轨迹对应的圆心角最小；带电粒子垂直进入匀强磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即 则 运动周期 周期与速度无关，是粒子从A点沿纸面向上射入磁场，运动轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长；所以 故选B。 6. 我国某地一次消防演练中，一直升机利用四根相同的绝缘绳索将金属线框吊起，线框始终保持水平。地磁场的竖直分量，随距离地面高度h的增大而减小，当飞机带动线框匀速上升时（ ） A. 穿过线框的磁通量增大 B. 线框中感应电流方向为 C. 线框的四条边有向内收缩的趋势 D. 绳索对线框的作用力小于线框的重力 【答案】B 【解析】 【详解】A．地磁场的竖直分量随距离地面高度h的增大而减小，故穿过线框的磁通量减小，故A错误； B．根据楞次定律，向下的磁通量减小，感应电流的磁场向下，线框中线框中感应电流方向为，故B正确； C．由广义楞次定律，穿过线框的磁通量减小，线框的四条边有向外扩张的趋势，故C错误； D．线框受到的安培力的合力为零，当飞机带动线框匀速上升时，绳索对线框的作用力等于线框的重力，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，用相同导线绕成的两个单匝线圈、的半径分别为和，圆形匀强磁场的边缘恰好与线圈重合，若磁场的磁感应强度均匀增大，开始时的磁感应强度不为，则（ ） A. 任意时刻，穿过、两线圈的磁通量之比均为 B. 、两线圈中产生的感应电动势之比为 C. 、两线圈中产生的感应电流之比为 D. 相同时间内、两线圈产生的热量之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．任意时刻，穿过a、b两线圈的磁感线条数，磁通量相等，磁通量之比为1：1．故A错误． B．根据法拉第电磁感应定律得 E=S S=πr2 则S相等，也相等，所以感应电动势相等，感应电动势之比为1：1，故B错误． C．线圈a、b的半径分别为r和2r，周长之比为1：2，电阻之比为1：2，根据欧姆定律知 得a、b两线圈中产生的感应电流之比为2：1．故C错误． D．根据焦耳定律得 Q=t 得相同时间内a、b两线圈产生的热量之比为2：1，故D正确． 故选D。 8. 如图如示，横截面积为S、长度为l的导体棒CD，在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，以大小为v的速度做切割磁感线运动。棒中自由电荷带电量为-q，单位体积内自由电荷数为n，不考虑自由电荷的热运动。下列说法正确的是（　　） A. 由于自由电荷的堆积，导体棒 C端的电势较低 B. 由于随棒运动的速度v，棒中每个自由电荷所受洛伦兹力大小为 nSlqvB C. 非静电力将一个自由电荷从导体棒的一端搬到另一端所做的功W非=qvBl D. 根据，可得导体棒两端电动势 E的大小为 nlvB 【答案】C 【解析】 【详解】A．棒中自由电荷受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，洛伦兹力指向D端，故D端的电势较低，故A错误； B．由于随棒运动的速度v，棒中每个自由电荷所受洛伦兹力大小为 故B错误； C．非静电力（洛伦兹力的分力）将一个自由电荷从一端搬到另一端，做功等于洛伦兹力沿棒方向的分力乘以棒长：W非=qvBl，故C正确； D．根据，可得导体棒两端电动势 E的大小为 故D错误 故选C。 9. 如图所示，水平金属圆环的半径为L，匀质导体棒OP的长度为2L，导体棒OP、电阻R1、电阻R2的阻值都为R0，电路中的其他电阻不计。导体棒OP绕着它的一个端点O以大小为ω的角速度匀速转动，O点恰好为金属圆环的圆心，转动平面内还有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导体棒OP转动过程中始终与金属圆环接触良好。对金属棒OP转动一周的过程，下列说法正确的是（　　） A. 电阻R1两端的电压为 B. 电阻R1上产生的焦耳热为 C. 通过电阻R1的电荷量为 D. 导体棒两端的电势差为 【答案】D 【解析】 【详解】A．导体棒接入电路部分产生的电动势为 回路的总电阻为 回路中的总电流为 电阻R1两端的电压为 故A错误； B．电阻R1产生的焦耳热为 故B错误； C．通过R1电阻的电荷量为 故C错误； D．导体棒两端的电势差为 故D正确。 故选D。 10. 如图甲，MN、PQ两平行金属光滑导轨固定在绝缘水平面上，其左端接一电容为C的电容器，导轨范围内存在竖直向下的匀强磁场，导体棒ab垂直MN放在导轨上，在水平拉力的作用下从静止开始向右运动.电容器的带电量Q随时间t变化的图像如图乙，不计导体棒及导轨电阻，下列关于电容器两极板间的电势差U、导体棒ab的速度v、受到的外力F以及回路中的电流i随时间t变化的图像一定错误的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由图乙所示图象可知：Q与t成正比，设比例系数为k，则 Q=kt AB．根据电容的定义式可知 感应电动势与电容器两极板间的电势差相等，即 U=BLv 解得 则U与t成正比，v与t成正比，其图象是过原点的倾斜直线，故AB正确； CD．导体棒速度为 则导体棒做匀加速直线运动，其加速度 电流 其图像是平行于t轴的直线，由牛顿第二定律得 F-BIL=ma 解得 其图像是平行于t轴的直线，故C错误，D正确。 本题选择错误选项； 故选C。 二、非选择题：本题共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。 11. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”。 ①将条形磁铁按如图甲方式S极向上匀速抽离螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。 ②楞次定律指出：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向_______（填“相同”或“相反”）。 ③关于该实验，下列说法正确的是________。 A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C.将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D.将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图1所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。（ ） ②将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是_________。 A.向下拔出线圈A B.向上拔出线圈A C.将滑动变阻器的滑片向左移动 D.将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）小齐设计了一种延时继电器：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接，线圈B与直导线ab构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线ab中电流方向为_________（填写“a到b或“b到a”）。 【答案】（1） ①. 相反 ②. D （2） ①. ②. C （3）b到a 【解析】 【小问1详解】 [1]当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向相反； [2]A．S极向下插入螺线管时，不需要保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针都会向右偏转，故A错误； B．将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越大，故B错误； C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，则螺线管的磁通量向下减小，电流表的指针向左偏转，故C错误； D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，则螺线管的磁通量向下增大，电流表的指针向右偏转，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 [1]电池、滑动变阻器、开关、螺线管组成一个闭合回路、另外一个螺线管和电流表组成一个闭合回路，完整的实验电路如图所示 [2]AB．将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏；若向上、向下拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故AB错误； C．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故C正确； D．将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故D错误。 故选C。 【小问3详解】 断开瞬间，延时功能启动，此时穿过线圈B的磁通量向上减小，根据楞次定律可知，线圈B中感应电流产生的磁场方向向上，则此时直导线ab中电流方向为b到a。 12. 某同学在学习了磁场对电流的作用后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图（a）所示两平行金属导轨间距为，与电动势为内阻不计的电源、电流表（量程）、开关S、滑动变阻器（阻值范围为）相连，质量为，电阻为的金属棒垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，在秤盘中放入待测物体，闭合开关S，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。与的图像如图（b）所示，其余电阻，摩擦以及轻绳质量均不计，重力加速度取，求： （1）求秤盘的质量； （2）求此“电磁秤”的称量物体的最大质量。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 电流方向，根据左手定则，金属棒所受安培力方向沿导轨向下，对金属棒与秤盘和盘上的待测物体进行分析，根据平衡条件有 结合题中数据，解得 结合图像有 联立解得 【小问2详解】 结合上述，根据图像有 解得 结合上述可知，当滑动变阻器接入电阻为0时，回路中电流最大达到，超电流表量程，故电流最大值 此时金属棒所受安培力最大，结合上述可知，此时待测物体质量最大 解得物体的最大质量 13. 磁悬浮列车是高速低耗交通工具，实验室模拟磁悬浮列车设计了如图所示的装置，正方形金属线框的边长为，匝数为匝，质量，总电阻。水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为，方向交互相反，边长均为的正方形组合匀强磁场，线框运动过程中所受阻力大小恒为10N，开始时线框静止，如图所示，当磁场以速度匀速向右移动时： （1）试求线框能达到的最大速度； （2）线框达到最大速度后，磁场保持静止，发现线框经过0.1s后停止运动，求此过程中线框滑行的距离大小。 【答案】（1） （2）0.008m 【解析】 【小问1详解】 根据右手定则，感应电流的方向为顺时针，开始时，根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 代入数据解得 当时，速度最大，此时 由 可得 代入数据解得最大速度 【小问2详解】 磁场保持静止后，对线框由动量定理得 安培力的平均值为 由 根据法拉第电磁感应定律 再由位移公式 联立解得 14. 如图，光滑金属导轨，，其中为半径为的圆弧导轨，是间距为3L且足够长的水平导轨，是间距为2L且足够长的水平导轨。金属导体棒M、N质量均为m，接入电路中的电阻均为R，导体棒N静置在间，水平导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现将导体棒M自圆弧导轨的最高点处由静止释放，两导体棒在运动过程中均与导轨垂直且始终接触良好，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。求： （1）导体棒M运动到处时，对导轨的压力； （2）导体棒M由静止释放至达到稳定状态的过程中，通过其横截面的电荷量； （3）在上述过程中导体棒N产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）M棒从圆弧导轨滑下过程，根据动能定理可得 运动到处时，根据牛顿第二定律可得 联立解得 由牛顿第三定律可知，导体棒M运动到处时，对导轨的压力。 （2）两金属棒最终分别做匀速直线运动，则有 ， 又有 解得 分别对M、N应用动量定理，对M有 对N有 又有 解得 ，， （3）全过程系统能量守恒 又有 联立解得 15. 如图所示，在直角坐标系平面内，有一离子源沿轴正方向发射出大量速率均为的同种正离子，这些离子均匀分布在离轴距离为的范围内，离子的质量为，电荷量为。在离子源右侧有一圆形磁场区域Ⅰ，其圆心的坐标为，半径为，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为（未知）。在无限大区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场II，磁感应强度大小为（未知），已知。为离子收集板，点位置坐标为，且平行于轴。若离子群经过磁场Ⅰ后均从点进入磁场Ⅱ，其中从离子源最上方射出的离子经过磁场Ⅰ偏转后恰好从点沿轴负方向射入磁场Ⅱ，离子打到收集板上即刻被吸收，不考虑离子从磁场Ⅱ出去后的运动，不计收集板和离子间的作用。 （1）求的大小； （2）若从点射出的离子恰好全部被收集板右侧吸收，求收集板的长度； （3）若收集板的长度为，则被板右侧收集的离子数与所有射入磁场的离子数的比值为多大？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由从离子源最上方射出的离子经过磁场Ⅰ偏转后恰好从点沿轴负方向射入磁场Ⅱ可知，粒子在磁场Ⅰ中运动的半径为 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 （2）因为，所以离子在磁场Ⅱ中运动的半径为 离子在磁场中运动轨迹如图 ①从离子源最上方射出经O点沿y轴负方向的离子，打在收集板的位置离x轴的距离最近，为 可知恰好打在C点。 ②与x轴成角的离子到达CD板最远处的D点，则D点离x轴距离为 所以离子恰好全部被收集板右侧吸收时，收集板的长度为 （3）若收集板的长度为，则打在收集板下端的离子做圆周运动的轨迹如图所示： 从O点射出沿y轴负方向的离子在磁场Ⅱ中偏转后恰好经过C点，设从O点射出与x轴正方向夹角为的离子刚好经过D点，则 因，则C点为经过D点离子轨迹的圆心。 由 可得 若从离子源最下方射出的离子经O点也能被磁场Ⅱ作用，则打在收集板的位置离x轴的距离为 可知恰好打在收集板（长度为）的下端D点。 分析可知从O点射出与x轴正方向夹角为之间的离子能被CD板收集，如图所示： 从O点射出与x轴正方向夹角为的离子进入圆形磁场Ⅰ时与x轴的距离为PQ，则 从O点射出沿y轴负方向射入磁场Ⅱ的离子进入圆形磁场Ⅰ时与x轴的距离为，则被板右侧收集的离子对应离子源的宽度为 则被板右侧收集的离子数与所有射入磁场的离子数的比值为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $