精品解析：山东省济宁市嘉祥县第一中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

高二物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（　　） A. 判断安培力和洛伦兹力方向都用右手定则 B. 运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用 C. 安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功 D. 一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零 2. 关于感应电流，下列说法正确的是（　　） A. 感应电流磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化 B. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 C. 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D. 当导体不垂直切割磁感线运动时，不能用右手定则确定感应电流的方向 3. 将一段通电直导线abc从中点b折成120°，分别放在图甲、乙所示的匀强磁场中，导线中电流大小保持不变。图甲中导线所在平面与磁场的磁感线平行，图乙中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中磁场的磁感应强度大小相等，则甲、乙两图中导线所受的安培力大小的比值为（　　） A. 1 B. C. D. 4. 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电荷量为的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（　　） A. 滑块受到的摩擦力不变 B. 滑块到达地面时的动能与B的大小有关 C. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向上 D. B很大时，滑块可能静止于斜面上 5. 如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形金属线框与导线在竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中不与导线碰撞，则关于线框内感应电流的方向说法正确的是（　　） A. 先逆时针后顺时针再逆时针 B. 先逆时针后顺时针再逆时针再顺时针 C. 先顺时针后逆时针再顺时针 D. 先顺时针后逆时针再顺时针再逆时针 6. 如图所示，在容器A中有同一种元素的两种同位素正粒子，它们的初速度几乎为0，粒子可从容器A下方的小孔S1飘入加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后第一种同位素粒子打到照相底片D上的M点，第二种同位素粒子打到照相底片D上的N点。不计同位素粒子重力。量出M点、N点到S3的距离分别为x1、x2，则第一种与第二种同位素粒子在磁场中运动的时间之比为（　　） A. B. C. D. 7. 当导体放在垂直于它的匀强磁场中，电流通过该导体时，在导体的某表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。如图所示，一块宽为a、长为c、厚为d的矩形金属块其导电粒子是电荷量为e的自由电子，放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，通入方向向右的电流时，则元件的（　　） A. 前表面的电势比后表面的高 B. 上表面的电势比下表面的高 C. 此元件的霍尔电压U与d成正比 D. 此元件的霍尔电压U与电荷移动速度无关 8. 如图所示，垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场分布在边长为L的正方形abcd区域内，O点是cd边的中点。一个质量为m、带电量为q的正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以与Od成37°角的方向，以不同的速率射入正方形内，下列说法中正确的是（　　） A. 所有从cd边射出磁场的该带电粒子入射速率都不大于 B. 若该带电粒子的速率为，则它将从bc边射出磁场 C. 若该带电粒子的速率为，则它将从ab边射出磁场 D. 若该带电粒子的速率为，则它将从ad边射出磁场 二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时( ) A. 磁铁对桌面的压力增大 B. 磁铁对桌面的压力减小 C. 磁铁受到向右的摩擦力作用 D. 磁铁受到向左的摩擦力作用 10. 如图所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，分别与高频交流电极连接，两个D形金属盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，下列说法中正确的是 A. 加速电压越大，粒子最终射出时获得的动能就越大 B. 粒子射出时的最大动能与加速电压无关，与D形金属盒的半径和磁感应强度有关 C. 若增大加速电压，粒子在金属盒间的加速次数将减少，在回旋加速器中运动的时间将减小 D. 粒子第5次被加速前、后的轨道半径之比为 11. 如图甲所示，闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。规定垂直纸面向外为磁场的正方向，顺时针为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向。关于线框中的感应电流i、ad边所受的安培力F随时间t变化的图像，下列选项正确的是（　　） A. B. C D. 12. 如图所示，在半径为R的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面（未画出）。一群比荷为的负离子以相同速率v0（较大）由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（不计重力）（　　） A. 离子飞出磁场时的动能一定相等 B. 离子在磁场中运动半径一定相等 C. 由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长 D. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大 13. 如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态，重力加速度为g，则圆环克服摩擦力做的功可能为（　　） A. 0 B. C. D. 三、非选择题：本题共5小题，共56分。 14. 甲、乙、丙三位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。 （1）如图a，甲同学在断开开关时发现电流计指针向左偏转，下列操作中也能使指针向左偏转的有________。 A. 闭合开关 B. 开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出 C. 开关闭合时，将滑动变阻器滑片向左滑动 （2）如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，如图c所示，时刻电流为0。下列说法正确的是（ ） A. 在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0 B. 在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度 C. 强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下 D. 在到时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加 （3）丙同学设计了如图d所示的实验装置，其中R为光敏电阻（其阻值与光照强度呈负相关），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，从右向左看，金属环A中电流方向为________（填“顺时针”或“逆时针”），A将会________（填“向左”或“向右”）运动。 15. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=1m，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内分布着磁感应强度B=5T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=3V，内阻的直流电源。现把一个质量m=0.4kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，g取，求： （1）导体棒受到的安培力大小； （2）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。 16. 如图所示，边长为L的正六边形abedef区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两个质量均为m、电荷量均为q的带电粒子1和2以不同速度从a点沿d方向射入磁场区域，粒子1恰好从b点离开磁场，粒子2恰好从c点开磁场，不计粒子重力。求： （1）粒子1进入磁场时的速度大小v； （2）粒子2在磁场区域内运动的时间t。 17. 如图所示，MN、PQ是两根足够长、电阻不计光滑平行金属导轨，导轨间距为d=0.5m，导轨所在平面与水平面成角，M、P间接阻值为R=4Ω的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B=2T。质量为m=2kg、阻值为r=1Ω、长度为0.5m的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的拉力作用下，以速度v=5m/s匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，重力加速度为。求： （1）金属棒产生的感应电动势E； （2）通过电阻R的电流I； （3）拉力F的大小。 18. 如图所示，在矩形区域ABCD内存在竖直向上的匀强电场，在BC右侧Ⅰ、Ⅱ两区域存在匀强磁场，、、是磁场的边界（BC与重合），宽度相同，方向如图所示，区域Ⅰ的磁感应强度大小为。一电荷量为+q、质量为m的粒子（重力不计）从AD边中点以初速度沿水平向右方向进入电场，粒子恰好从B点进入磁场，经区域Ⅰ后又恰好从与B点同一水平高度处进入区域Ⅱ。已知AB长度是BC长度的倍。已知， （1）求带电粒子到达B点时的速度大小； （2）求区域Ⅰ磁场的宽度L； （3）要使带电粒子在整个磁场中运动的时间最长，求区域Ⅱ的磁感应强度的最小值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（　　） A. 判断安培力和洛伦兹力的方向都用右手定则 B. 运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用 C. 安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功 D. 一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零 【答案】D 【解析】 【详解】A.判断安培力和洛伦兹力的方向都用左手定则，故A错误； B.电荷运动方向与磁场方向平行时不受洛伦兹力的作用，故B错误； C.洛伦兹力对运动电荷不做功，但安培力垂直于电流，与通电导体运动方向未必垂直，安培力可能做功，故C错误； D.若通电导体电流方向与磁场方向平行，通电导体受安培力为零，故D正确。 故选D。 2. 关于感应电流，下列说法正确的是（　　） A. 感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化 B. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 C. 感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D. 当导体不垂直切割磁感线运动时，不能用右手定则确定感应电流的方向 【答案】C 【解析】 【详解】A．感应电流磁场阻碍了引起感应电流的磁通量的变化，引起感应电流的磁通量仍然要变化，因此不能够说成阻止，故A错误； B．根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，而不是阻碍原磁场的变化，例如当导体切割磁感线运动时，回路中产生感应电流，穿过回路的磁通量发生变化，但原磁场不一定发生变化，故B错误； C．根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，故C正确； D．当导体不垂直切割磁感线运动时，依然可以用右手定则确定感应电流的方向，将速度分解后，拇指指向垂直于磁场的速度方向，故D错误。 故选C。 3. 将一段通电直导线abc从中点b折成120°，分别放在图甲、乙所示的匀强磁场中，导线中电流大小保持不变。图甲中导线所在平面与磁场的磁感线平行，图乙中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中磁场的磁感应强度大小相等，则甲、乙两图中导线所受的安培力大小的比值为（　　） A. 1 B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设导线的总长为，通过导线的电流为，图甲中导线受到的安培力大小为 图乙中导线受到的安培力的大小为 根据题意 则有 故选C。 4. 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电荷量为的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（　　） A. 滑块受到的摩擦力不变 B. 滑块到达地面时的动能与B的大小有关 C. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向上 D. B很大时，滑块可能静止于斜面上 【答案】B 【解析】 【详解】AC．根据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，故AC错误； B．B的大小不同，滑块受到的洛伦兹力大小不同，导致滑块受到的滑动摩擦力大小不同，根据动能定理，摩擦力所做的功不同，则滑块到达地面时的动能不同，故B正确； D．滑块之所以开始滑动，是因为重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，滑块一旦运动，就不会停止，B很大时，滑块最终做匀速直线运动（斜面足够长的情况下），故D错误。 故选B。 5. 如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形金属线框与导线在竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中不与导线碰撞，则关于线框内感应电流的方向说法正确的是（　　） A 先逆时针后顺时针再逆时针 B. 先逆时针后顺时针再逆时针再顺时针 C. 先顺时针后逆时针再顺时针 D. 先顺时针后逆时针再顺时针再逆时针 【答案】A 【解析】 【详解】穿过线框的磁通量先增大后减小，再增大后减小，根据右手定则可以判定，导线上侧的磁场方向向里，线框靠近导体时，磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向向外，产生逆时针方向的感应电流，线框越过导线时，磁通量减小，产生顺时针方向感应电流，线框一半越过导线后，磁通量逐渐增大，则产生感应电流为顺时针，当继续下落至线圈全部越过导线之后，磁通量逐渐减小，同理可知，感应电流方向为逆时针。 故选A。 6. 如图所示，在容器A中有同一种元素的两种同位素正粒子，它们的初速度几乎为0，粒子可从容器A下方的小孔S1飘入加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后第一种同位素粒子打到照相底片D上的M点，第二种同位素粒子打到照相底片D上的N点。不计同位素粒子重力。量出M点、N点到S3的距离分别为x1、x2，则第一种与第二种同位素粒子在磁场中运动的时间之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设加速电场的电压为U，磁场的磁感应强度为B，粒子电荷量为q、质量为m，在电场中加速过程有 在磁场中偏转有洛伦兹力提供向心力 带电粒子在磁场中运动的周期 带电粒子在磁场中运动时间均为半个周期，即 根据几何关系有 联立以上各式可解得 所以 故C正确，ABD错误。 故选C。 7. 当导体放在垂直于它的匀强磁场中，电流通过该导体时，在导体的某表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。如图所示，一块宽为a、长为c、厚为d的矩形金属块其导电粒子是电荷量为e的自由电子，放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，通入方向向右的电流时，则元件的（　　） A. 前表面的电势比后表面的高 B. 上表面的电势比下表面的高 C. 此元件的霍尔电压U与d成正比 D. 此元件的霍尔电压U与电荷移动速度无关 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据左手定则可知，电子向后表面偏转，因此前表面的电势比后表面的高，上下表面电势相等，故A正确，B错误； CD．电子在磁场中受到洛伦兹力作用，向上级板偏转，稳定后形成电场，处于平衡后有 解得霍尔电势差为 故CD错误； 故选A 8. 如图所示，垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场分布在边长为L的正方形abcd区域内，O点是cd边的中点。一个质量为m、带电量为q的正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以与Od成37°角的方向，以不同的速率射入正方形内，下列说法中正确的是（　　） A. 所有从cd边射出磁场的该带电粒子入射速率都不大于 B. 若该带电粒子的速率为，则它将从bc边射出磁场 C. 若该带电粒子的速率为，则它将从ab边射出磁场 D. 若该带电粒子的速率为，则它将从ad边射出磁场 【答案】B 【解析】 【详解】A．要让所有粒子都从cd离开的临界状态如图所示 则此时的最大半径为，由几何关系有，解得半径，再由有,所以,故A错误； B．要让粒子能从bc边离开的临界就是不让粒子从ab，cd边离开，则粒子刚好不从ab边离开的临界状态如图所示 则此临界状态的半径关系为，解得此时的半径为，此时的速度，所以让粒子能从bc离开速度应该满足，故B正确； CD．粒子刚好不从ad边离开的临界状态如图所示 由几何关系有，解得此时，此时速度。所以粒子要从ab离开，需要满足的速度范围为，而不在这个速度范围内；要让粒子从ad边离开，速度需要满足，而不在这个速度范围内，故CD错误。 故选B。 二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时( ) A. 磁铁对桌面的压力增大 B. 磁铁对桌面的压力减小 C. 磁铁受到向右的摩擦力作用 D. 磁铁受到向左的摩擦力作用 【答案】BC 【解析】 【详解】根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向（切线方向），再根据左手定则判断安培力方向，如下左图图；根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力向左上方，如下右图根据平衡条件，可知通电后支持力变小，静摩擦力变大，故磁铁对桌面的压力变小；而静摩擦力向右．故B、C正确，A、D错误．故选BC． 【点睛】本题主要考查了磁场对电流的作用、安培力、共点力作用下的平衡等综合应用．属于中等难度的题目．本题关键先对电流分析，得到其受力方向，先判断电流所在位置的磁场方向，然后根据左手定则判断安培力方向；再结合牛顿第三定律和平衡条件分析磁体的受力情况． 10. 如图所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，分别与高频交流电极连接，两个D形金属盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，下列说法中正确的是 A. 加速电压越大，粒子最终射出时获得的动能就越大 B. 粒子射出时的最大动能与加速电压无关，与D形金属盒的半径和磁感应强度有关 C. 若增大加速电压，粒子在金属盒间的加速次数将减少，在回旋加速器中运动的时间将减小 D. 粒子第5次被加速前、后的轨道半径之比为 【答案】BC 【解析】 【分析】回旋加速器运用电场加速磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子的最大速度，从而求出最大动能.在加速粒子的过程中，电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等. 【详解】AB．粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得：，解得：，粒子做圆周运动的周期：，粒子获得的最大动能为：，粒子获得的最大速度与加速电压无关，与D型盒的半径R和磁感应强度B有关，故A错误，B正确； C．对粒子由动能定理得：，加速次数：，增大加速电压U，粒子在金属盒间的加速次数将减少，粒子在回旋加速器中运动的时间：将减小，故C正确； D．对粒子，由动能定理得：，解得，粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得：，解得：，粒子第5次被加速前、后的轨道半径之比为：，故D错误； 故选BC. 【点睛】解决本题的关键知道回旋加速器运用电场加速，磁场偏转来加速带电粒子，但要注意粒子射出的速度与加速电压无关，与磁感应强度的大小和D型盒半径有关. 11. 如图甲所示，闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。规定垂直纸面向外为磁场的正方向，顺时针为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向。关于线框中的感应电流i、ad边所受的安培力F随时间t变化的图像，下列选项正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．由题图乙所示B­-t图像可知，0～1s时间内，B增大，增大，由楞次定律可知，线框中感应电流沿顺时针方向，为正值；1～2s磁通量不变，无感应电流；2～3s，B的方向垂直纸面向外，B减小，减小，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为负值；3～4s内，B的方向垂直纸面向里，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为负值，由于图像斜率大小相等，则电流大小相等，故B正确，A错误； CD．由左手定则可知，在0～1s和3~4s内，ad受到安培力方向水平向右，是正值，1～2s无感应电流，没有安培力，2～3s时间内，安培力水平向左，是负值；安培力大小为F＝BIL，I、L不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，不是定值，故D错误，C正确。 故选BC。 12. 如图所示，在半径为R的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面（未画出）。一群比荷为的负离子以相同速率v0（较大）由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（不计重力）（　　） A. 离子飞出磁场时的动能一定相等 B. 离子在磁场中运动半径一定相等 C. 由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长 D. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．射入磁场的离子比荷相等，但质量不一定相等，故射入时初动能可能不等，又因为洛伦兹力对离子不做功，故这些离子从射入到射出动能不变，故飞出磁场时的动能可能不等，A错误。 B．离子在磁场中偏转的半径为 由于比荷和速度都相等，磁感应强度B为定值，故所有离子的偏转半径都相等，B正确。 C．各离子在磁场中做圆周运动的周期 T＝ 也相等，根据几何知识，在半径相同的圆内，较长的弦对应较大的圆心角，所以从Q点射出的离子偏转角最大，在磁场内运动的时间最长，C正确。 D．沿PQ方向射入的离子不可能从Q点射出，故偏转角不是最大，D错误。 故选BC。 13. 如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态，重力加速度为g，则圆环克服摩擦力做的功可能为（　　） A. 0 B. C. D. 【答案】ABD 【解析】 【详解】圆环克服摩擦力做的功，在数量上等于圆环的动能变化量，所以： ①当圆环以初速度v0向右运动时，洛仑兹力的大小恰好等于圆环的重力，则圆环将不受摩擦力的作用，圆环克服摩擦力做的功为零，故A正确； ②当圆环以初速度v0向右运动时，洛仑兹力的大小小于圆环的重力，则圆环在摩擦力作用下做减速运动，最终完全停止，处于平衡状态，此过程中损失的动能为，故B正确； ③当圆环以初速度v0向右运动时，洛仑兹力的大小大于圆环的重力，则圆环在摩擦力作用下做减速运动，当速度减小到某一值时，洛仑兹力与重力等大反向，则圆环将保持此时的速度匀速运动下去，设此时的速度为v，则 解得 所以圆环损失的动能为 故C错误，D正确。 故选ABD。 三、非选择题：本题共5小题，共56分。 14. 甲、乙、丙三位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。 （1）如图a，甲同学在断开开关时发现电流计指针向左偏转，下列操作中也能使指针向左偏转的有________。 A. 闭合开关 B. 开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出 C. 开关闭合时，将滑动变阻器滑片向左滑动 （2）如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，如图c所示，时刻电流为0。下列说法正确的是（ ） A. 在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0 B. 在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度 C. 强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下 D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加 （3）丙同学设计了如图d所示的实验装置，其中R为光敏电阻（其阻值与光照强度呈负相关），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，从右向左看，金属环A中电流方向为________（填“顺时针”或“逆时针”），A将会________（填“向左”或“向右”）运动。 【答案】（1）B （2）AB （3） ①. 顺时针 ②. 向左 【解析】 【小问1详解】 断开开关时，A线圈中电流迅速减小，则B线圈中磁通量减小，出现感应电流，使灵敏电流计指针向左偏转；为了同样使指针向左偏转，应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量。 A．闭合开关，A线圈中的电流突然增大，则B线圈中的磁通量增大，故A错误； B．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，则B线圈中的磁通量减小，故B正确； C．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，A线圈中的电流增大，则B线圈中的磁通量增大，故C错误。 故选B。 【小问2详解】 A．时刻电流为0，说明感应电动势为零，由可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确； B．由“来拒去留”可知在到时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段有F小于重力，由可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B正确； C．由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误； D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈产生的内能，故D错误。 故选AB。 【小问3详解】 根据安培定则，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，回路电流增大，金属环的磁通量增大，根据增反减同，感应电流的磁场向左，根据安培定则，从右向左看，金属环A中电流方向为顺时针；金属环A是顺时针电流，螺线管是逆时针的电流，反向电流相互排斥，金属环将向左运动。 15. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=1m，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内分布着磁感应强度B=5T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=3V，内阻的直流电源。现把一个质量m=0.4kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，g取，求： （1）导体棒受到的安培力大小； （2）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。 【答案】（1）5N （2）3N；摩擦力的方向沿导轨平面向下 【解析】 【小问1详解】 根据闭合电路的欧姆定律，有 导体棒受到的安培力： 【小问2详解】 导体棒受力分析如图所示，根据平衡条件： 代入数据解得： 摩擦力的方向沿导轨平面向下。 16. 如图所示，边长为L的正六边形abedef区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两个质量均为m、电荷量均为q的带电粒子1和2以不同速度从a点沿d方向射入磁场区域，粒子1恰好从b点离开磁场，粒子2恰好从c点开磁场，不计粒子重力。求： （1）粒子1进入磁场时的速度大小v； （2）粒子2在磁场区域内运动的时间t。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，由几何知识有 即 由洛伦兹力提供向心力有 解得 【小问2详解】 粒子在磁场中的运动周期 设粒子由a运动到b的时间为t，由几何关系可得ab弧所对的圆心角为 则 解得 17. 如图所示，MN、PQ是两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨，导轨间距为d=0.5m，导轨所在平面与水平面成角，M、P间接阻值为R=4Ω的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B=2T。质量为m=2kg、阻值为r=1Ω、长度为0.5m的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的拉力作用下，以速度v=5m/s匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，重力加速度为。求： （1）金属棒产生的感应电动势E； （2）通过电阻R的电流I； （3）拉力F的大小。 【答案】（1）5V （2）1A （3）11N 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律得 【小问2详解】 根据闭合电路欧姆定律得 【小问3详解】 导体棒的受力情况如图所示 根据受力平衡有 又因 所以 18. 如图所示，在矩形区域ABCD内存在竖直向上的匀强电场，在BC右侧Ⅰ、Ⅱ两区域存在匀强磁场，、、是磁场的边界（BC与重合），宽度相同，方向如图所示，区域Ⅰ的磁感应强度大小为。一电荷量为+q、质量为m的粒子（重力不计）从AD边中点以初速度沿水平向右方向进入电场，粒子恰好从B点进入磁场，经区域Ⅰ后又恰好从与B点同一水平高度处进入区域Ⅱ。已知AB长度是BC长度的倍。已知， （1）求带电粒子到达B点时的速度大小； （2）求区域Ⅰ磁场的宽度L； （3）要使带电粒子在整个磁场中运动的时间最长，求区域Ⅱ的磁感应强度的最小值。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设带电粒子进入磁场时的速度大小为v，与水平方向成θ角，粒子在匀强电场中做类平抛运动，由类平抛运动的速度方向与位移方向的关系有、 竖直方向的速度为 根据速度的分解有 解得 根据速度关系有： 【小问2详解】 设带电粒子在区域Ⅰ中的轨道半径为，轨迹如图甲所示： 由牛顿第二定律得： 由几何关系得： 解得 【小问3详解】 当带电粒子不从区域Ⅱ右边界离开磁场时，在磁场中运动的时间最长。设区域Ⅱ中最小磁感应强度为，此时粒子恰好不从区域Ⅱ右边界离开磁场，对应的轨迹半径为，轨迹如图乙所示： 同理得： 根据几何关系有： 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$