精品解析：山东省菏泽市曹县第一中学2024-2025学年高二下学期第一次测试物理试题

2025年3月2日高中物理 一、单选题 1. 如图所示，在竖直绝缘平台上，一个带负电的小球以水平速度抛出，不计空气阻力，球落在地面上的A点，速度大小为v，若只加一垂直纸面向外的匀强磁场，下列说法正确的是（　　） A. 小球的落点仍在A点 B. 小球的落点在A点左侧 C. 速度大小仍为v D. 速度大小大于v 2. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高 B. 松开按钮后，穿过螺线管的磁通量为零 C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势 D. 若按下和松开按钮的时间相同，螺线管产生大小相同的感应电动势 3. 如图所示，平行长直金属导轨AB、CD水平放置，间距为d，电阻不计。左侧接电动势为E、内阻r的电源。导体棒静止放在导轨上，与轨道CD间的夹角θ=30°，MN两点间电阻为R且与轨道接触良好。导轨所在区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。则导体棒所受安培力的大小为（　　） A. B. C. D. 4. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构示意图如图1所示。两对永磁铁间存在磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场永磁铁可随发动机一起上下振动，边长为的正方形线圈竖直固定在减震装置上，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。图2为侧视图（从右向左看）。下列说法正确的是（　　） A. 图2中穿过线圈的磁通量为 B. 永磁铁位置相对线圈位置下降时，线圈中一定产生逆时针方向感应电流 C. 永磁铁相对线圈位置变化越大，线圈中感应电动势越大，回收能量越多 D. 永磁铁相对线圈位置变化越快，线圈中感应电动势越大，回收能量越多 5. 如图为利用霍尔元件进行微小位移测量实验装置。在两块完全相同、同极相对放置的磁体缝隙中放入金属材料制成的霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时磁感应强度为0，霍尔电压（霍尔元件前后两表面的电势差）也为0，将该点作为直角坐标系的原点。已知沿轴方向磁感应强度大小（为常数，且），霍尔元件中通以沿轴正方向的恒定电流，当霍尔元件沿轴移动时，即有霍尔电压输出，下列说法正确的是（　　） A. 霍尔元件有轴正方向位移时，前表面的电势高于后表面的电势 B. 大小与元件在水平方向位移的大小成正比 C. 霍尔元件的位移一定时，只增大方向恒定电流的大小，的大小不变 D. 霍尔元件的位移一定时，只增大元件垂直磁场方向的面积，的大小增大 6. 如图所示，光滑绝缘的水平面上有甲、乙两个绝缘小球，乙球静止在垂直纸面向里的磁场内，甲球静止在磁场外，甲、乙两球质量分别为、，甲球不带电，乙球带有的正电荷。某时刻给甲球一个大小为的初速度，甲球进入磁场后与乙球发生正碰，碰后乙球电荷量不变，向右运动过程中刚好对水平面没有压力，已知匀强磁场的磁感应强度大小为0.5T，重力加速度g取，下列说法正确的是（　　） A. 碰撞后甲球运动速度大小为 B. 碰撞后乙球运动速度大小为 C. 碰撞过程乙球对甲球的冲量大小为 D. 甲对乙所做的功与乙对甲所做的功绝对值相等 7. 如图所示，一根固定的足够长的光滑绝缘细杆与水平面成角，质量为、电荷量为的带电小球套在细杆上，小球始终处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向垂直细杆所在的竖直平面，不计空气阻力。若小球以初速度沿细杆向上运动，经过一定的时间又回到出发点，则该过程中小球（　　） A. 机械能减小 B. 上滑时间大于下滑时间 C. 向上滑动的最大位移为 D. 向下滑动时受到细杆的弹力大小一定先减小后增大 8. 如图所示，固定的足够长金属框架MON与导体棒CD构成回路，回路平面处在匀强磁场中且与磁场垂直，框架OM与ON的夹角为37°，导体棒CD始终与框架ON边垂直。当t=0时，导体棒CD与O点相距l0，此时磁感应强度大小为B0，导体棒CD向右以v0的速度匀速运动，且此后闭合回路中没有感应电流产生，sin37°=0.6，则磁感应强度大小B随时间t变化的表达式为（　　） A. B. C. D. 二、多选题 9. 一架直升机在某地上空飞行，该地地磁场的竖直分量方向向下，金属螺旋桨在旋转时会切割磁感线。设螺旋桨的长度为d，旋转角速度为ω，如图所示，下列选项中正确的是（ ） A. 螺旋桨外侧电势较高 B. 螺旋桨旋转轴电势较高 C. 每片桨叶切割磁感线所产生的电动势与ω成正比 D. 每片桨叶切割磁感线所产生的电动势与d成正比 10. 阿尔法磁谱仪（AMS）主要用于探测宇宙中的奇异物质，其中最关键的永磁体系统是由中国科研团队研制成功的，解决了不能将强磁场送入外层空间运行的世界性难题。永磁体系统核心部分可简化为半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，从P点沿直径方向射入速度相同的粒子，P、a、b、c、d、e为圆周上的等分点。忽略粒子的重力和粒子间的相互作用，不考虑粒子反弹。以下说法正确的是（　　） A. 打在a处的粒子带负电，打在d处的粒子带正电 B. 打在a处的粒子的比荷是打在d处的3倍 C. 打在b处的粒子的比荷与打在e处的相等 D. 打在e处的粒子在磁场中运动的时间是打在d处的2倍 11. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒的平均速度大小为 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上消耗的电能为 12. 如图所示，质量为m、边长为L、电阻为R金属线框abcd静止在光滑水平面上，平行边界P、Q间有垂直于水平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，用大小等于mg的水平恒力F拉线框，使线框从静止开始运动，线框运动过程中ab边始终与磁场边界平行，ab边刚进磁场时线框的加速度为零，线框出磁场的过程中，当cd边刚要出磁场时的加速度恰好为0，磁场边界P、Q间的距离为d，则下列判断正确的是（ ） A. 开始时ab边与边界P间的距离为 B. 线框进磁场过程中，通过线框截面的电量为 C. 从线框cd边刚进磁场到cd边刚好出磁场过程中，线框运动的时间为 D. 线框穿过磁场过程中，拉力F的冲量大于 三、实验题 13. 小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的甲、乙两个装置 （1）为了探究电磁感应现象，小华应选用_____装置进行实验。 （2）小明选用甲装置探究有关知识时，进行了如下的操作，其中不能使电流表指针发生偏转的是___（填序号） ①让导线ab在磁场中斜向上运动； ②让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动 ③让导线ab沿竖直方向上下运动 （3）如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现直导线ab向左运动，若要使导线ab向右运动，你采取的措施是____________； （4）甲、乙两图的原理分别用于制造____和____。（选填“电动机”或“发电机”）。 14. （1）在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央），则在图乙中，磁体N极插入线圈A过程中，通过线圈的磁通量______（填“增大”或“减小”），电流表的指针将______（填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；在图丙中，导体棒ab向左移动过程中，电流表的指针将______（填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。 （2）在图丁中，R为光敏电阻（光照强度变大，电阻变小），轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环A中电流方向为______（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将______（填“向左”或“向右”）运动。 四、解答题 15. 如图所示，两平行金属导轨弯折成角的两部分，导轨接有电动势，内阻的电源，定值电阻，导轨间距，导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒，在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场（图中仅画出了一根磁感线），金属棒质量，电阻不计。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），已知重力加速度，，。求： （1）通过金属棒的电流大小； （2）要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大； （3）若将竖直向上的匀强磁场以金属棒为轴，逆时针转动至与竖直方向成（此过程保证金属棒静止且与导轨接触良好），此时金属棒恰好处于静止状态，则磁感应强度可能为多大。 16. 如图所示，水平面内的光滑导轨平行放置，左端与电路相连，右端垂直放置导体ab，处在竖直向下的匀强磁场中。已知磁感应强度，导轨间距，导体ab的质量，电源电动势，内阻，，电容。开关S先接1，稳定后再接到2，导体ab水平飞出，电容器还残留电荷。求： （1）开关S接1稳定时电容器上的电荷量Q； （2）导体ab飞出时的速度v。 17. 如图所示，左侧圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场（含左半圆边界），磁感应强度大小为，圆形区域半径为且恰好与相切，紧邻右侧有一平行板电容器，其间存在向下的匀强电场，极板长为，板间距离为（），电容器中轴线过磁场区域中心。圆形磁场最下端S处有一粒子源可以沿纸面任意方向均匀地向磁场区域发射速度大小为的带正电粒子，恰好有一半粒子能够离开电场，粒子的比荷为，不计粒子重力及粒子间的相互作用，忽略边缘效应。求： （1）匀强电场电场强度大小； （2）所有粒子中从S运动到离开匀强电场用时最长的粒子所用的时间。 18. 利用电场和磁场实现粒子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图1所示，平面左侧存在沿y轴负方向的匀强电场，右侧存在沿x轴正方向的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从点以初速度、沿着x轴正方向射入电场，恰好从O点进入磁场，再次从点通过x轴，不计粒子的重力。 （1）求匀强电场的电场强度大小E和匀强磁场的磁感应强度大小B； （2）从O点进入磁场运动时间为时，求粒子的位置坐标； （3）如图2所示，若在平面左侧再加垂直平面向里的匀强磁场，将上述带正电粒子从点以初速度、沿着x轴正方向射入电磁场，运动轨迹恰好与x轴负半轴相切。求所加匀强磁场的磁感应强度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年3月2日高中物理 一、单选题 1. 如图所示，在竖直绝缘平台上，一个带负电的小球以水平速度抛出，不计空气阻力，球落在地面上的A点，速度大小为v，若只加一垂直纸面向外的匀强磁场，下列说法正确的是（　　） A. 小球的落点仍在A点 B. 小球的落点在A点左侧 C. 速度大小仍为v D. 速度大小大于v 【答案】C 【解析】 【详解】AB．洛伦兹力不做功，但洛伦兹力可以改变小球的运动状态，即改变速度的方向，小球做曲线运动，在运动中任一位置受力分析，如图所示 小球受到斜向右上方的洛伦兹力作用，小球在竖直方向的加速度 可知，加匀强磁场后，小球运动的时间将增加，小球在水平方向上有 水平方向上小球做初速度为的加速运动，没有加匀强磁场时小球做平抛运动，水平方向为匀速直线运动，可知，与没有加匀强磁场时相比，小球将落在A点的右侧，故AB错误； CD．由于洛伦兹力不做功，根据动能定理可知，小球落地时速度大小仍然为v，故C正确，D错误。 故选C。 2. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高 B. 松开按钮后，穿过螺线管的磁通量为零 C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势 D. 若按下和松开按钮的时间相同，螺线管产生大小相同的感应电动势 【答案】D 【解析】 【详解】A．按下按钮过程，通过螺线管的磁通量想左增大，根据楞次定律增反减同结合右手螺旋定则，可知电流从端流出，则螺线管端电势较高，故A错误； B．松开按钮后，穿过螺线管的磁通量变小，但不为零，故B错误； C．住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，故C错误； D．按下和松开按钮过程，若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中磁通量的变化率相同，故螺线管产生的感应电动势大小相同，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，平行长直金属导轨AB、CD水平放置，间距为d，电阻不计。左侧接电动势为E、内阻r的电源。导体棒静止放在导轨上，与轨道CD间的夹角θ=30°，MN两点间电阻为R且与轨道接触良好。导轨所在区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。则导体棒所受安培力的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】导体棒连入电路的实际阻值为R，由闭合电路欧姆定律可知电路中电流 导体棒MN的长度 故导体棒所受安培力 故选C。 4. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构示意图如图1所示。两对永磁铁间存在磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场永磁铁可随发动机一起上下振动，边长为的正方形线圈竖直固定在减震装置上，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。图2为侧视图（从右向左看）。下列说法正确的是（　　） A. 图2中穿过线圈的磁通量为 B. 永磁铁位置相对线圈位置下降时，线圈中一定产生逆时针方向的感应电流 C. 永磁铁相对线圈位置变化越大，线圈中感应电动势越大，回收能量越多 D. 永磁铁相对线圈位置变化越快，线圈中感应电动势越大，回收能量越多 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于分界线上下侧磁感应强度的方向相反，穿过线圈的磁通量大小为 故A错误； B．永磁铁位置相对线圈位置下降时，线圈相对于磁场向上运动，当线圈全部处于垂直于纸面向外的磁场中，或者线圈全部处于垂直于纸面向里的磁场中时，根据右手定则可知，线圈上下两边产生的感应电动势大小相等，方向相反，总的感应电动势为0，此时，线圈中没有感应电流，故B错误； C．结合上述，当永磁铁相对线圈位置变化非常大时，线圈全部处于垂直于纸面向外的磁场中，或者线圈全部处于垂直于纸面向里的磁场中，此时线圈总的感应电动势为0，此时，线圈中没有感应电流，回收能量越少，故C错误； D．结合上述，当线圈上部分位于垂直于纸面向外的磁场中，线圈下部分位于垂直于纸面向里的磁场中时，根据右手定则可知，线圈总电动势等于上下两边产生的电动势之和，线圈中有感应电流，根据法律的电磁感应定律可知，永磁铁相对线圈位置变化越快，线圈中感应电动势越大，线圈中的感应电流越大，回收能量越多，故D正确。 故选D。 5. 如图为利用霍尔元件进行微小位移测量的实验装置。在两块完全相同、同极相对放置的磁体缝隙中放入金属材料制成的霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时磁感应强度为0，霍尔电压（霍尔元件前后两表面的电势差）也为0，将该点作为直角坐标系的原点。已知沿轴方向磁感应强度大小（为常数，且），霍尔元件中通以沿轴正方向的恒定电流，当霍尔元件沿轴移动时，即有霍尔电压输出，下列说法正确的是（　　） A. 霍尔元件有轴正方向位移时，前表面的电势高于后表面的电势 B. 的大小与元件在水平方向位移的大小成正比 C. 霍尔元件的位移一定时，只增大方向恒定电流的大小，的大小不变 D. 霍尔元件的位移一定时，只增大元件垂直磁场方向的面积，的大小增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．霍尔元件有轴正方向位移时，磁场方向沿轴负方向，根据左手定则可知，霍尔元件中的自由电子受到洛伦兹力的作用而向前表面运动，所以前表面的电势低于后表面的电势，故A错误； B．霍尔元件中的自由电子受到的电场力等于洛伦兹力 又， 整理得 因为、、、、为定值，所以的大小与元件在水平方向位移的大小成正比，故B正确； CD．由B选项分析可知 霍尔元件的位移一定时，只增大方向恒定电流的大小，的大小变大；只增大元件垂直磁场方向的面积，的大小不变，故CD错误。 故选B。 6. 如图所示，光滑绝缘的水平面上有甲、乙两个绝缘小球，乙球静止在垂直纸面向里的磁场内，甲球静止在磁场外，甲、乙两球质量分别为、，甲球不带电，乙球带有的正电荷。某时刻给甲球一个大小为的初速度，甲球进入磁场后与乙球发生正碰，碰后乙球电荷量不变，向右运动过程中刚好对水平面没有压力，已知匀强磁场的磁感应强度大小为0.5T，重力加速度g取，下列说法正确的是（　　） A. 碰撞后甲球运动速度大小为 B. 碰撞后乙球运动速度大小为 C. 碰撞过程乙球对甲球的冲量大小为 D. 甲对乙所做的功与乙对甲所做的功绝对值相等 【答案】B 【解析】 【详解】AB．碰撞过程，根据动量守恒定律有 碰后乙球电荷量不变，向右运动过程中刚好对水平面没有压力，则有 解得 ， 故A错误，B正确； C．结合上述可知，碰撞过程乙球对甲球的冲量大小为 故C错误； D．乙对甲所做的功的大小 甲对乙所做的功的大小 即甲对乙所做的功与乙对甲所做的功绝对值不相等，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，一根固定的足够长的光滑绝缘细杆与水平面成角，质量为、电荷量为的带电小球套在细杆上，小球始终处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向垂直细杆所在的竖直平面，不计空气阻力。若小球以初速度沿细杆向上运动，经过一定的时间又回到出发点，则该过程中小球（　　） A. 机械能减小 B. 上滑时间大于下滑时间 C. 向上滑动的最大位移为 D. 向下滑动时受到细杆的弹力大小一定先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球运动过程中，只受到竖直向下的重力、与杆垂直的洛伦兹力和弹力，由于洛伦兹力和弹力不做功，所以小球的机械能守恒，故A错误； B．小球上滑时，根据牛顿第二定律 下滑时，根据牛顿第二定律 所以 根据可知，上滑时间等于下滑时间，故B错误； C．小球向上滑动的最大位移为 故C正确； D．小球向下滑动时受到竖直向下的重力、垂直杆向上的洛伦兹力、与杆垂直的弹力，小球向下加速时，根据可知，小球受到的洛伦兹力增大，若小球回到出发点加速到时，小球受到的洛伦兹力仍小于小球垂直杆方向的分力，则根据平衡条件可知，杆对小球的弹力一直垂直杆向上减小，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，固定足够长金属框架MON与导体棒CD构成回路，回路平面处在匀强磁场中且与磁场垂直，框架OM与ON的夹角为37°，导体棒CD始终与框架ON边垂直。当t=0时，导体棒CD与O点相距l0，此时磁感应强度大小为B0，导体棒CD向右以v0的速度匀速运动，且此后闭合回路中没有感应电流产生，sin37°=0.6，则磁感应强度大小B随时间t变化的表达式为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】闭合回路中没有感应电流产生，则磁通量的变化量为零，则 整理可得 故选D。 二、多选题 9. 一架直升机在某地上空飞行，该地地磁场的竖直分量方向向下，金属螺旋桨在旋转时会切割磁感线。设螺旋桨的长度为d，旋转角速度为ω，如图所示，下列选项中正确的是（ ） A. 螺旋桨外侧电势较高 B. 螺旋桨旋转轴电势较高 C. 每片桨叶切割磁感线所产生的电动势与ω成正比 D. 每片桨叶切割磁感线所产生的电动势与d成正比 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．已知该地地磁场的竖直分量方向向下，金属螺旋桨在旋转时切割磁感线。根据右手定则可知，若有感应电流产生，其方向是从旋转轴指向螺旋桨外侧，那么螺旋桨外侧电势较高，故A 正确，B错误； CD．每片桨叶切割磁感线所产生的电动势 从公式可以看出，电动势E与成正比，与成正比，故C正确，D错误。 故选 AC。 10. 阿尔法磁谱仪（AMS）主要用于探测宇宙中的奇异物质，其中最关键的永磁体系统是由中国科研团队研制成功的，解决了不能将强磁场送入外层空间运行的世界性难题。永磁体系统核心部分可简化为半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，从P点沿直径方向射入速度相同的粒子，P、a、b、c、d、e为圆周上的等分点。忽略粒子的重力和粒子间的相互作用，不考虑粒子反弹。以下说法正确的是（　　） A. 打在a处的粒子带负电，打在d处的粒子带正电 B. 打在a处的粒子的比荷是打在d处的3倍 C. 打在b处的粒子的比荷与打在e处的相等 D. 打在e处的粒子在磁场中运动的时间是打在d处的2倍 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，打在a处的粒子带负电，打在d处的粒子带正电，故A正确； B．在a点，粒子转过的圆心角 根据几何关系得 同理d处转过的圆心角 由可知，打在a处的粒子比荷是打在d处的3倍，故B正确； C．由于 可得 故打在b处和e处的粒子半径不同，故比荷不相等，故C错误； D．由于 所以 因为打在e处与d处的粒子的轨迹半径之比为，圆心角度之比为，故打在两处的粒子在磁场中的运动时间之比为，故D错误。 故选AB 11. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒的平均速度大小为 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上消耗的电能为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为，故A正确； B．若导体棒是做初速度为零的匀加速直线运动，则这段时间的平均速度大小为；而实际对导体棒受力分析，可知导体棒，受到水平向右的恒力F和水平向左的安培力，根据牛顿第二定律有 又， 联立解得 可知随着速度的增大，导体棒做加速度不断减少的加速运动。作出初速度为零的匀加速直线运动的v-t图像（图中实线）和初速度为零且加速度不断减少的变加速直线运动的v-t图像（图中虚线），如图所示 由图可知，在相同的时间内虚线与时间轴围成的面积大于实线与时间轴围成的面积，故该运动在时间t内的平均速度大于，故B错误； C．对导体棒，根据动量定理有 又电量为 联立解得 故C正确； D．由题意分析，可知整过程电流是由零逐渐增大，当速度为v时，回路中的电流为，为这段时间的最大值，并不是整个过程的电流，根据焦耳定律 可知，公式中的I为整个过程的电流，故不能这个公式来计算R产生的热量，故D错误。 故选AC。 12. 如图所示，质量为m、边长为L、电阻为R的金属线框abcd静止在光滑水平面上，平行边界P、Q间有垂直于水平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，用大小等于mg的水平恒力F拉线框，使线框从静止开始运动，线框运动过程中ab边始终与磁场边界平行，ab边刚进磁场时线框的加速度为零，线框出磁场的过程中，当cd边刚要出磁场时的加速度恰好为0，磁场边界P、Q间的距离为d，则下列判断正确的是（ ） A. 开始时ab边与边界P间的距离为 B. 线框进磁场过程中，通过线框截面的电量为 C. 从线框cd边刚进磁场到cd边刚好出磁场过程中，线框运动的时间为 D. 线框穿过磁场过程中，拉力F的冲量大于 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由题意，设ab边刚进磁场时的速度大小为v1，根据动能定理 解得 ab边刚进磁场时线框的加速度为零，则 解得 故A错误； B．ab边刚进磁场时线框的加速度为零，则线框进入磁场的过程中做匀速直线运动，线框进磁场过程中，通过线框截面的电量为 故B正确； CD．ab边刚进磁场时线框的加速度为零，则线框进入磁场的过程中做匀速直线运动，线框进入磁场的过程中 线框进入磁场后到ab边刚好出磁场过程中 线框ab边刚好出磁场到线框离开磁场的过程中 其中 当cd边刚要出磁场时的加速度恰好为零，则 即 联立可得从线框cd边刚进磁场到cd边刚好出磁场过程中，线框运动的时间 线框穿过磁场过程中，拉力F的冲量 故C正确，D错误。 故选BC。 三、实验题 13. 小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的甲、乙两个装置 （1）为了探究电磁感应现象，小华应选用_____装置进行实验。 （2）小明选用甲装置探究有关知识时，进行了如下的操作，其中不能使电流表指针发生偏转的是___（填序号） ①让导线ab在磁场中斜向上运动； ②让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动 ③让导线ab沿竖直方向上下运动 （3）如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现直导线ab向左运动，若要使导线ab向右运动，你采取的措施是____________； （4）甲、乙两图的原理分别用于制造____和____。（选填“电动机”或“发电机”）。 【答案】 ①. 甲 ②. ③ ③. 将磁铁N、S极对调（或将连接电源两极的导线对调） ④. 发电机 ⑤. 电动机 【解析】 【详解】（1）[1]电磁感应现象是研究磁生电的现象，甲图是研究导体棒切割磁感线产生感应电流，乙图是研究电流的磁效应，故选甲图。 （2）[2]对甲图，要产生感应电流，导体棒需切割磁感线。让导线ab在磁场中斜向上运动以及让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动，都切割了磁感线，都能产生感应电流，都能使电流表指针发生偏转；让导线ab沿竖直方向上下运动，导体棒没有切割磁感线，故不会产生感应电流，不能使电流表指针发生偏转，故选③。 （3）[3]如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现直导线ab向左运动，是由于直导线ab受到安培力作用，若要使导线ab向右运动，只需要改变电流的方向或磁场的方向即可，可以采取的措施如下：将磁铁N、S极对调（或将连接电源两极的导线对调）。 （4）[4][5]甲图是导体棒切割磁感线产生感应电流，是制造发电机原理；乙图是通电导体棒在磁场中受安培力作用发生运动，是制造电动机原理。 14. （1）在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央），则在图乙中，磁体N极插入线圈A过程中，通过线圈的磁通量______（填“增大”或“减小”），电流表的指针将______（填“向左”“向右”或“不发生”）偏转；在图丙中，导体棒ab向左移动过程中，电流表的指针将______（填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。 （2）在图丁中，R为光敏电阻（光照强度变大，电阻变小），轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环A中电流方向为______（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将______（填“向左”或“向右”）运动。 【答案】（1） ①. 增大 ②. 向左 ③. 向右 （2） ①. 逆时针 ②. 向左 【解析】 【小问1详解】 [1][2]在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，说明电流从负接线柱流入时，电流表指针向左偏。在图乙中，磁体N极插入线圈A过程中，线圈A中磁通量向下增大，根据楞次定律可知感应电流将从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向左偏转； [3]在图丙中，导体棒ab向左移动过程中，根据右手定则可知感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。 【小问2详解】 [1]当光照增强时，热敏电阻的阻值减小，回路电流增大，螺线管产生的磁场增大，穿过金属环A的磁通量向右增大，根据楞次定律可知，从左向右看，金属环A中电流方向为逆时针； [2]金属环A电流方向为逆时针，而螺线管电流方向为顺时针，根据反向电流相互排斥，可知金属环将向左运动。 四、解答题 15. 如图所示，两平行金属导轨弯折成角的两部分，导轨接有电动势，内阻的电源，定值电阻，导轨间距，导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒，在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场（图中仅画出了一根磁感线），金属棒质量，电阻不计。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），已知重力加速度，，。求： （1）通过金属棒的电流大小； （2）要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大； （3）若将竖直向上的匀强磁场以金属棒为轴，逆时针转动至与竖直方向成（此过程保证金属棒静止且与导轨接触良好），此时金属棒恰好处于静止状态，则磁感应强度可能为多大。 【答案】（1）1A （2）2T （3）1T或5T 【解析】 【小问1详解】 根据闭合电路欧姆定律可知，通过金属棒电流大小 【小问2详解】 金属棒恰好能处于静止状态时磁感应强度最小，设，由平衡条件有 代入题中数据，解得 故则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少为2T； 【小问3详解】 逆时针转动至与竖直方向成，几何关系可知，此时安培力方向与竖直方向成，设磁感应强度为时金属棒恰好不下滑，由平衡条件有 又因为 联立以上解得 设磁感应强度为时金属棒恰好不上滑，由平衡条件有 又因为 联立以上解得 所以磁感应强度可能为1T或5T。 16. 如图所示，水平面内的光滑导轨平行放置，左端与电路相连，右端垂直放置导体ab，处在竖直向下的匀强磁场中。已知磁感应强度，导轨间距，导体ab的质量，电源电动势，内阻，，电容。开关S先接1，稳定后再接到2，导体ab水平飞出，电容器还残留电荷。求： （1）开关S接1稳定时电容器上的电荷量Q； （2）导体ab飞出时的速度v。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意，由闭合回路欧姆定律可得，开关S接1稳定时电路中电路为 则电容器两端电压为 开关S接1稳定时电容器上的电荷量 （2）根据题意，设开关接2时，导体中的平均电流为，时间为，则由动量定理有 又有 联立代入数据解得 17. 如图所示，左侧圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场（含左半圆边界），磁感应强度大小为，圆形区域半径为且恰好与相切，紧邻右侧有一平行板电容器，其间存在向下的匀强电场，极板长为，板间距离为（），电容器中轴线过磁场区域中心。圆形磁场最下端S处有一粒子源可以沿纸面任意方向均匀地向磁场区域发射速度大小为的带正电粒子，恰好有一半粒子能够离开电场，粒子的比荷为，不计粒子重力及粒子间的相互作用，忽略边缘效应。求： （1）匀强电场的电场强度大小； （2）所有粒子中从S运动到离开匀强电场用时最长的粒子所用的时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由于恰好有一半粒子能够离开电场，可知，从S点沿半径方向入射的粒子从MN与圆切点位置沿半径射出磁场后恰好落在平行板电容器的下极板的右侧边缘，粒子在电场中做类平抛运动，则有， 解得 【小问2详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有， 解得， 结合上述可知，粒子从S位置沿磁场圆切线方向向左射入磁场，沿磁场圆周运动半个圆周射出磁场做匀速直线运动，之后再进入电场做类平抛运动，该粒子运动时间最长，在磁场中经历时间 匀速直线运动经历时间 类平抛经历时间 则从S运动到离开匀强电场用时最长的粒子所用的时间 解得 18. 利用电场和磁场实现粒子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图1所示，平面左侧存在沿y轴负方向的匀强电场，右侧存在沿x轴正方向的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从点以初速度、沿着x轴正方向射入电场，恰好从O点进入磁场，再次从点通过x轴，不计粒子的重力。 （1）求匀强电场的电场强度大小E和匀强磁场的磁感应强度大小B； （2）从O点进入磁场运动时间为时，求粒子的位置坐标； （3）如图2所示，若在平面左侧再加垂直平面向里的匀强磁场，将上述带正电粒子从点以初速度、沿着x轴正方向射入电磁场，运动轨迹恰好与x轴负半轴相切。求所加匀强磁场的磁感应强度大小。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在电场中做类平抛运动，则有 ， 解得 粒子从O点进入磁场时水平方向的分速度为，竖直方向的分速度为 结合上述解得 粒子接入右侧磁场后做螺旋运动，水平向右速度为的匀速直线运动，平面方向速度为的匀速圆周运动，则有 ，， 解得 ， 【小问2详解】 粒子在磁场中水平向右速度为的匀速直线运动，结合上述可知 由于 表明平面方向速度为的匀速圆周运动对应圆心角为，根据几何关系有 ， 解得 ， 即粒子的位置坐标为。 小问3详解】 将速度分解为水平向右的和水平向左的，且有 ， 此时将粒子的运动分解为水平向右的速度为的匀速直线运动与速度为的匀速圆周运动，则有 由于粒子轨迹恰好与x轴负半轴相切，则有 结合上述解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$