精品解析：重庆市万州第二高级中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

万州二中高2023级高二下期3月月考物理试题 考试时间：75分钟 满分：100分 一、选择题（共43分，1-7小题为单项选择，每小题4分；8-10小题为多项选择，每小题5分，没有选全得3分，选错不得分，选全得5分。） 1. 下列与电磁感应有关的现象中说法不正确的是（　　） A. 图甲：摇动手柄使蹄形磁体转动，则铝框会以相同的速度同向转动 B. 图乙：铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速减小 C. 图丙：搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是为了减弱指针摆动 D. 图丁：安检门利用涡流可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据电磁驱动原理，图中当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢，故A错误； B．铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，由于电磁感应，铜盘中会产生感应电流，这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍铜盘的转动，使铜盘的转速减小，故B正确； C．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起，是为了形成一个闭合回路。当电流表受到震动时，指针的摆动会带动连接指针的线圈摆动，线圈在磁场中切割磁感线产生感应电流，会受到安培力作用，安培力阻碍线圈的摆动，从而起到减弱指针摆动的作用，故C正确； D．安检门利用涡流可以检测金属物品。当携带金属物品经过安检门时，金属物品会在交变磁场中产生涡流，这个涡流又会产生交变磁场，被安检门检测到，从而触发报警，故D正确。 本题选不正确的，故选A。 【点睛】根据电磁感应的基本原理以及其在各种场景中的应用逐一分析各个选项。本题主要是考查电磁驱动和电磁阻尼，关键是弄清楚各仪器的工作原理，掌握电磁驱动和电磁阻尼的原理。 2. 如图，甲为磁流体发电机原理示意图，乙为速度选择器原理示意图，丙为质谱仪原理示意图，丁为回旋加速器原理示意图，不计粒子的重力。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中将等离子体喷入磁场，A、B之间产生电势差，A板是发电机的正极 B. 图乙中粒子沿着图示虚线路径通过速度选择器时，粒子速度大小为 C. 图丙中质量为m电荷量为q的粒子在磁场中轨道半径为 D. 图丁中仅增大加速电压U，粒子的最大速率增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲中将等离子体喷入磁场，根据左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力向下，负离子受到的洛伦兹力向上，则A板是发电机的负极，B板是发电机的正极，故A错误； B．图乙中粒子沿着图示虚线路径通过速度选择器时，则有 解得粒子速度大小为 故B错误； C．图丙中，粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得 在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得 联立解得粒子在磁场中轨道半径为 故C正确； D．图丁中，当粒子在磁场中的轨道半径等于D形盒半径时，粒子速度最大，则有 解得 可知仅增大加速电压U，粒子的最大速率不变，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，光滑金属导轨与水平面成角，金属杆ab垂直放置在导轨上，导轨处于匀强磁场中。接通电路后，当磁场方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为时，ab被释放后保持静止；当磁场方向竖直向上、磁感应强度大小为时，ab被释放后也能保持静止。则为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】磁场方向垂直导轨平面向上，安培力方向沿斜面向上，有 当磁场方向竖直向上、磁感应强度大小为时，安培力方向水平向右，有 联立解得 故选B。 4. 如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（N极朝下），当条形磁铁下落时，可以判定（　　） A. 环中将产生俯视顺时针的感应电流 B. 环对桌面的压力将增大 C. 环有面积增大的趋势 D. 磁铁将受到竖直向下的电磁作用力 【答案】B 【解析】 【详解】A．当条形磁铁N极朝下下落时，穿过线圈的磁通量向下的增加，由楞次定律，环中将产生俯视逆时针的感应电流。故A错误； BD．条形磁铁下落时磁通量增大，故在金属圆环中会产生与条形磁铁磁场方向相反的磁场，二者互相排斥，故环对桌面的压力将增大，同时磁铁受到向上的作用力，也就是“来拒去留”。B正确，D错误； C．因为磁通量在增大，根据楞次定律，圆环需要缩小面积才能阻碍磁通量的增大，也就是“增缩减扩”，C错误。 故选B。 5. 如图所示，图甲为一台小型发电机构造示意图，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接电阻为，则下列说法中正确的是（　　） A. 通过电阻的电流方向1秒钟改变50次 B. 在0.01s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 C. 电压表的示数为20V D. 线圈每转一周电阻R上产生的焦耳热为0.88J 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，交变电流的频率为 一个周期内电流方向改变2次，则通过电阻的电流方向1秒钟改变100次，故A错误； B．在0.01s时刻，感应电动势的瞬时值最小，则穿过线圈的磁通量变化率最小，故B错误； C．感应电动势的有效值为22V，则电压表的示数为 故C正确； D．线圈每转一周电阻R上产生的焦耳热 故D错误。 故选C。 6. 如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框ab边平行磁场边界，线框以垂直于速度匀速地完全进入磁场，线框上产生的热量为，通过线框导体横截面的电荷量为。现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍，线框上产生的热量为，通过线框导体横截面的电荷量为，则有（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设ab边长为L，ad边长为，则电动势E=BLv 感应电流为 产生的热量为 热量Q与速度成正比，故有 通过导体横截面电荷量为 即电荷量与速度无关，即 故选B。 7. 如图所示，一根足够长的粗糙绝缘细直杆，固定在竖直平面内，与水平面的夹角为，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场充满直杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带负电小环（可视为质点）套在直杆上，与直杆之间有一个极小的空隙，小环与直杆之间动摩擦因数，将小环从直杆上的P点由静止释放，下降高度为h之前速度已达到最大值。已知小环和直杆之间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小环的电荷量为，重力加速度大小为g，不计空气阻力，取，下列说法中正确的是（ ） A. 小环释放后，一直做加速度减小的加速运动 B. 小环释放后，小环的速度先增大后减小 C. 小环释放后，加速度的最大值为0.6g，速度的最大值为 D. 小环下降高度h的过程中，因摩擦产生的热量为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．刚开始阶段，小环受到重力、支持力沿斜面向上的摩擦力作用，下滑后，由于小环速度逐渐增大，所以还会受到洛伦兹力作用 根据力的合成与分解，垂直于杆方向，有 沿杆方向，有 随着小环速度增大，支持力逐渐减小，摩擦力减小，所以加速度增大，故小环会做加速度增大的加速运动，之后洛伦兹力大于重力垂直于杆的分力，支持力垂直于杆向下，根据 ， 小环做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动，故AB错误； C．小环释放后，支持力为零，洛伦兹力等于重力垂直于斜面的分力，加速度最大，根据牛顿第二定律，有 即 当合力为零时，速度最大，根据共点力平衡，有 解得 故C正确； D．因为下降高度为h之前速度已达到最大值，小环下降高度h的过程中，根据能量守恒，有 解得 故D错误。 故选C。 8. 如图甲所示，圆形线圈电阻r=1Ω，匝数n=100，线圈内部存在垂直纸面向外的磁场，磁场面积为S=0.2m2，有一个阻值为R=2Ω的电阻两端分别与线圈两端a、b相连，电阻的一端b接地。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，不考虑圆形线圈缺口对感应电动势的影响，下列说法正确的是（ ） A. 在0-4s时间内，a点电势高于b点电势 B. 在0-4s时间内，通过电阻R的电荷量大小为4C C. 当t=4s时穿过线圈的磁通量为12Wb D. 在0-4s时间内，a、b两点间电压大小为2V 【答案】BD 【解析】 【详解】A．在0-4s时间内，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，通过电阻R的电流从b流向a，b点为电源的正极，则b点电势高于a点电势，故A错误； B．在0-4s时间内，感应电动势为 感应电流为 在0-4s时间内，通过电阻R的电荷量大小为 故B正确； C．当t=4s时穿过线圈的磁通量为 故C错误； D．在0-4s时间内，a、b两点间电压大小为 故D正确。 故选BD。 9. 如图为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，右边紧邻磁场边界，线框所在平面与磁场方向垂直。现用外力F使线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定磁感线垂直纸面向里时磁通量的方向为正，电流沿逆时针方向时为正，外力F向右为正。则以下关于线框中的磁通量、感应电流I、外力F和导体线框的发热功率P随时间变化的图像正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】AB 【解析】 【详解】A．线框进入磁场时磁通量随时间的变化率为 线框经过两磁场交界处时磁通量随时间的变化率为 线框出磁场时磁通量随时间的变化率为 故A正确； B．线框进入磁场时感应电流 线框经过两磁场交界处时感应电流 线框出磁场时磁通量随时间的变化率为 故B正确； CD．经过两磁场交界处时，回路中的电流为刚进入磁场时的2倍，并且左右两边都受到向左的安培力，因此在中间时，安培力是在两端时的4倍，导体线框的发热功率P也是在两端时的4倍，故CD错误。 故选AB。 10. 如图所示，半径为的圆形区域内有一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，点是圆心，是磁场边界上的最低点。大量质量均为、电荷量为的带电粒子，以相同的速率从点沿纸面内的各个方向射入磁场区域。已知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为圆形区域水平直径的两个端点，粒子的重力、空气阻力和粒子间的相互作用均不计，则下列说法正确的是（　　） A. 若，则粒子在磁场中运动的最长时间为 B. 若，则从点有沿水平方向射出磁场的粒子 C. 若，则圆周上有一半区域有粒子射出 D. 若，则与连线成角偏右侧进入磁场的粒子在磁场中经历的时间为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据洛伦兹力提供向心力有 要使带电粒子在圆形磁场中的运动时间最长，则粒子圆周运动的轨迹应以磁场圆直径为弦，则粒子的运动轨迹如图 由几何关系知，此轨迹在磁场中的偏转角为60°，所以最长时间为 故A正确； B．若粒子能从A点水平射出磁场，则在A点作速度方向的垂线，再作AP两点的中垂线，交点即为圆心，此时圆周运动的半径r≠2R，如图所示 故B错误； C．若r=R，以P为圆心，R为半径画圆，通过几何关系可知，粒子只能从圆弧AMC（M为PO延长线与磁场边界的交点）射出，即圆周上有一半区域有粒子射出，故C正确； D．若r=R，与OP连线成30°角偏右侧进入磁场的粒子，其轨迹所对的圆心角为120°，运动时间 故D错误。 故选AC。 二、实验题（11题每空2分，12题每空3分，共15分） 11. 在学习了自感的知识以后，某物理兴趣小组的同学在学校的探究实验室用以下的器材进行了探究：直流电阻不计的线圈，规格相同的灯泡和，规格为、的滑动变阻器。他们按图所示连接好实验电路，滑动变阻器的滑片移到中间。 （1）当开关闭合时，他们可以观察到的实验现象是___________先亮起来，稳定后___________更亮。（填灯泡代号） （2）当开关断开前后，灯泡A2中的电流随时间的变化图像可能正确的是___________。 A. B. C. D. 【答案】（1） ①. ②. （2）D 【解析】 【小问1详解】 [1][2]合上开关S接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大。最后由于线圈L的电阻不计，则流过A1的电流比较大，A1比较亮；所以A2比A1先亮起来，最终A1比A2亮； 【小问2详解】 断开开关S切断电路时，通过A2的原来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，由于流过A1的电流比较大，所以A2的电流比原来的大，且电流方向相反，进而逐渐减小。 故选D。 12. 某物理兴趣小组的同学设计了一个利用天平测定磁感应强度的实验方案，实验原理如图所示，天平的右臂下面挂一个宽为L的矩形线圈，线圈的下部悬在方向垂直于纸面的匀强磁场中。天平左右悬点关于支点对称，线圈共N匝，当地重力加速度大小为g，实验步骤如下： （1）未通电流时，在天平左盘内放入质量为M的砝码，使天平平衡；当给线圈通以逆时针方向、大小为I的电流（如图所示）时，需要在砝码盘中再加入质量为的砝码，天平才重新平衡。分析可知磁场方向垂直于纸面______（填“向里”或“向外”），磁感应强度大小______。（用题中所给物理量符号表示） （2）只改变通入线圈电流I的大小，砝码盘中放入砝码使天平平衡，读出砝码盘中砝码的总质量m，得到多组m和I数据后，作出了图像，若该图像是一条斜率为k的直线，则匀强磁场的磁感应强度大小______。（用g、k、L和N表示） 【答案】（1） ①. 向外 ②. （2） 【解析】 【小问1详解】 [1]由题意可知，线圈受到向下的安培力，根据左手定则，可知磁场方向垂直于纸面向外； [2]根据平衡条件，有 解得 【小问2详解】 根据平衡条件，有 化简可得 则图像的斜率 解得 三、计算题（本大题共3小题，共42分） 13. 如图所示，某小型交流发电机内的矩形金属线圈的面积，匝数，线圈的总电阻，线圈所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小。线圈通过滑环和电刷与阻值的定值电阻连接。现使线圈绕轴匀速转动，角速度为。 （1）从中性面开始计时，写出线圈中电流瞬时值的表达式； （2）求维持线圈匀速转动过程中所需外力做的功； （3）求线圈从中性面位置转过的过程中，通过电阻的电荷量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 感应电动势最大值 从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值的表达式 【小问2详解】 电流有效值 线圈转动过程中外力做的功等于回路产生的总热量 【小问3详解】 线圈从中性面位置转过的过程中，通过电阻的电荷量 14. 如图1所示，两根间距为、电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角，导轨底端接入一阻值为的定值电阻，所在区域内存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上，在导轨上垂直于导轨放置一质量为、电阻为的金属杆，开始时使金属杆保持静止，某时刻开始给金属杆一个沿斜面向上的恒力，金属杆由静止开始运动，图2为运动过程的图像，重力加速度。则在金属杆向上运动的过程中，求： （1）匀强磁场的磁感应强度； （2）前内金属杆通过的位移大小； （3）前 内电阻 产生的热量。 【答案】（1）1T （2）4.2m （3）6.2J 【解析】 【小问1详解】 当 时，速度为 ，此时 感应电动势为 感应电流 安培力 根据受力平衡可得 联立解得 【小问2详解】 前 内，根据动量定理有 设前 内金属杆通过的位移为 联立解得 【小问3详解】 内金属杆通过的位移为 前 内对棒由动能定理 电路中产生的总热量 电阻产生的热量为 联立解得 15. 如图所示，空间有垂直于纸面的匀强磁场和，磁感应强度大小均为0.1T，分布在半径的圆形区域内，MN为过其圆心O的竖直线，分布在MN左侧的半圆形区域外．磁场中有粒子源S，S与O的距离，且，某时刻粒子源S沿着纸面一次性向各个方向均匀射出一群相同的带正电粒子，每个粒子的质量、电量．不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，求： （1）若有粒子能到达区域，求发射速度的最小值； （2）若所有粒子的发射速率均为，求能进入圆形区域的粒子所占的比率； （3）若从S点发射速率为的某粒子最终平行SO方向射出圆形区域，求粒子在磁场中运动的总时间． 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据洛伦兹力提供向心力 解得 可得粒子做匀速圆周运动的轨迹半径越小则它的速度就越小，粒子源到区域最近的点为SO与区域的交点，则当粒子竖直向下发射，其轨迹刚好与区域相切时，满足能到达区域的最小发射速度，如图由几何得 则该粒子的发射速度为： 【小问2详解】 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 当粒子的运动轨迹恰好与圆相切时区域的临界情况，如图，根据几何关系可知 故当粒子恰好向左或向右射出时．能够刚好进入区域，因此能够进入区域的粒子数与发射的粒子总数之比为。 【小问3详解】 利用反向思维可知，若离子能平行于SO射出．其必然经过圆形轨道最低点，轨迹如图，则其在区域运动的时间为 在区域运动的时间为 故总时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 万州二中高2023级高二下期3月月考物理试题 考试时间：75分钟 满分：100分 一、选择题（共43分，1-7小题为单项选择，每小题4分；8-10小题为多项选择，每小题5分，没有选全得3分，选错不得分，选全得5分。） 1. 下列与电磁感应有关的现象中说法不正确的是（　　） A. 图甲：摇动手柄使蹄形磁体转动，则铝框会以相同的速度同向转动 B. 图乙：铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速减小 C. 图丙：搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是为了减弱指针摆动 D. 图丁：安检门利用涡流可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警 2. 如图，甲为磁流体发电机原理示意图，乙为速度选择器原理示意图，丙为质谱仪原理示意图，丁为回旋加速器原理示意图，不计粒子的重力。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中将等离子体喷入磁场，A、B之间产生电势差，A板是发电机的正极 B. 图乙中粒子沿着图示虚线路径通过速度选择器时，粒子速度大小为 C. 图丙中质量为m电荷量为q的粒子在磁场中轨道半径为 D. 图丁中仅增大加速电压U，粒子的最大速率增大 3. 如图所示，光滑金属导轨与水平面成角，金属杆ab垂直放置在导轨上，导轨处于匀强磁场中。接通电路后，当磁场方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为时，ab被释放后保持静止；当磁场方向竖直向上、磁感应强度大小为时，ab被释放后也能保持静止。则为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（N极朝下），当条形磁铁下落时，可以判定（　　） A. 环中将产生俯视顺时针的感应电流 B. 环对桌面的压力将增大 C. 环有面积增大的趋势 D. 磁铁将受到竖直向下的电磁作用力 5. 如图所示，图甲为一台小型发电机构造示意图，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接电阻为，则下列说法中正确的是（　　） A. 通过电阻的电流方向1秒钟改变50次 B. 在0.01s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大 C. 电压表的示数为20V D. 线圈每转一周电阻R上产生的焦耳热为0.88J 6. 如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框ab边平行磁场边界，线框以垂直于速度匀速地完全进入磁场，线框上产生的热量为，通过线框导体横截面的电荷量为。现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍，线框上产生的热量为，通过线框导体横截面的电荷量为，则有（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，一根足够长的粗糙绝缘细直杆，固定在竖直平面内，与水平面的夹角为，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场充满直杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带负电小环（可视为质点）套在直杆上，与直杆之间有一个极小的空隙，小环与直杆之间动摩擦因数，将小环从直杆上的P点由静止释放，下降高度为h之前速度已达到最大值。已知小环和直杆之间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小环的电荷量为，重力加速度大小为g，不计空气阻力，取，下列说法中正确的是（ ） A. 小环释放后，一直做加速度减小的加速运动 B. 小环释放后，小环的速度先增大后减小 C. 小环释放后，加速度的最大值为0.6g，速度的最大值为 D. 小环下降高度h的过程中，因摩擦产生的热量为 8. 如图甲所示，圆形线圈电阻r=1Ω，匝数n=100，线圈内部存在垂直纸面向外的磁场，磁场面积为S=0.2m2，有一个阻值为R=2Ω的电阻两端分别与线圈两端a、b相连，电阻的一端b接地。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，不考虑圆形线圈缺口对感应电动势的影响，下列说法正确的是（ ） A. 在0-4s时间内，a点电势高于b点电势 B. 在0-4s时间内，通过电阻R的电荷量大小为4C C. 当t=4s时穿过线圈的磁通量为12Wb D. 在0-4s时间内，a、b两点间电压大小为2V 9. 如图为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，右边紧邻磁场边界，线框所在平面与磁场方向垂直。现用外力F使线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定磁感线垂直纸面向里时磁通量的方向为正，电流沿逆时针方向时为正，外力F向右为正。则以下关于线框中的磁通量、感应电流I、外力F和导体线框的发热功率P随时间变化的图像正确的是（ ） A. B. C. D. 10. 如图所示，半径为的圆形区域内有一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，点是圆心，是磁场边界上的最低点。大量质量均为、电荷量为的带电粒子，以相同的速率从点沿纸面内的各个方向射入磁场区域。已知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为圆形区域水平直径的两个端点，粒子的重力、空气阻力和粒子间的相互作用均不计，则下列说法正确的是（　　） A. 若，则粒子在磁场中运动的最长时间为 B. 若，则从点有沿水平方向射出磁场的粒子 C. 若，则圆周上有一半区域有粒子射出 D. 若，则与连线成角偏右侧进入磁场的粒子在磁场中经历的时间为 二、实验题（11题每空2分，12题每空3分，共15分） 11. 在学习了自感的知识以后，某物理兴趣小组的同学在学校的探究实验室用以下的器材进行了探究：直流电阻不计的线圈，规格相同的灯泡和，规格为、的滑动变阻器。他们按图所示连接好实验电路，滑动变阻器的滑片移到中间。 （1）当开关闭合时，他们可以观察到的实验现象是___________先亮起来，稳定后___________更亮。（填灯泡代号） （2）当开关断开前后，灯泡A2中的电流随时间的变化图像可能正确的是___________。 A. B. C. D. 12. 某物理兴趣小组的同学设计了一个利用天平测定磁感应强度的实验方案，实验原理如图所示，天平的右臂下面挂一个宽为L的矩形线圈，线圈的下部悬在方向垂直于纸面的匀强磁场中。天平左右悬点关于支点对称，线圈共N匝，当地重力加速度大小为g，实验步骤如下： （1）未通电流时，在天平左盘内放入质量为M的砝码，使天平平衡；当给线圈通以逆时针方向、大小为I的电流（如图所示）时，需要在砝码盘中再加入质量为的砝码，天平才重新平衡。分析可知磁场方向垂直于纸面______（填“向里”或“向外”），磁感应强度大小______。（用题中所给物理量符号表示） （2）只改变通入线圈电流I的大小，砝码盘中放入砝码使天平平衡，读出砝码盘中砝码的总质量m，得到多组m和I数据后，作出了图像，若该图像是一条斜率为k的直线，则匀强磁场的磁感应强度大小______。（用g、k、L和N表示） 三、计算题（本大题共3小题，共42分） 13. 如图所示，某小型交流发电机内的矩形金属线圈的面积，匝数，线圈的总电阻，线圈所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小。线圈通过滑环和电刷与阻值的定值电阻连接。现使线圈绕轴匀速转动，角速度为。 （1）从中性面开始计时，写出线圈中电流瞬时值的表达式； （2）求维持线圈匀速转动过程中所需外力做的功； （3）求线圈从中性面位置转过的过程中，通过电阻的电荷量。 14. 如图1所示，两根间距为、电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角，导轨底端接入一阻值为的定值电阻，所在区域内存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上，在导轨上垂直于导轨放置一质量为、电阻为的金属杆，开始时使金属杆保持静止，某时刻开始给金属杆一个沿斜面向上的恒力，金属杆由静止开始运动，图2为运动过程的图像，重力加速度。则在金属杆向上运动的过程中，求： （1）匀强磁场的磁感应强度； （2）前内金属杆通过的位移大小； （3）前 内电阻 产生的热量。 15. 如图所示，空间有垂直于纸面的匀强磁场和，磁感应强度大小均为0.1T，分布在半径的圆形区域内，MN为过其圆心O的竖直线，分布在MN左侧的半圆形区域外．磁场中有粒子源S，S与O的距离，且，某时刻粒子源S沿着纸面一次性向各个方向均匀射出一群相同的带正电粒子，每个粒子的质量、电量．不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，求： （1）若有粒子能到达区域，求发射速度的最小值； （2）若所有粒子的发射速率均为，求能进入圆形区域的粒子所占的比率； （3）若从S点发射速率为的某粒子最终平行SO方向射出圆形区域，求粒子在磁场中运动的总时间． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $