精品解析：陕西省西安市第八十五中学2024-2025学年高二上学期12月月考物理试题

西安市第八十五中学高二年级第一学期第二次月考 物理学科试题 考试时间：75分钟 一、选择题（共10小题，共48分。1—6题为单项选择题，每小题4分；7—10题为多项选择题，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得6分，对而不全得4分，有选错的得0分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动 B. 图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，圆环中有感应电动势，无感应电流 C. 丙图可以判断出只有带正电的粒子才能沿直线穿过速度选择器，带负电的粒子不行 D. 图丁中灵敏电流表在运输过程时总要用导体将两个接线柱连接起来，利用了电磁驱动的原理 2. 电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示．两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上．当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零．下列说法正确的是（ ） A. 当天平示数为负时，两线圈电流方向相同 B. 当天平示数为正时，两线圈电流方向相同 C. 线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力 D. 线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力 3. 一个电子以某速度从a点出发，通过两个方向垂直纸面的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ到达b点，路径如图所示，电子在每个区域内的轨迹都是半圆。下列说法正确的是（　　） A. 两个磁场的方向相同 B. 电子在区域Ⅰ中运动的时间较短 C. 电子以相同的速度大小从b点反向出发可返回a点 D. 质子以与电子大小相同的动量从b点反向出发可到达a点 4. 如图所示，圆心为O、半径为R的圆内有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN为竖直方向的直径，CD为水平方向的直径，比荷相同、带正电的粒子，从圆形磁场边界上的A点以大小不同的速度沿水平方向射入磁场，粒子1射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，粒子2恰好从N点射出。已知∠AON=120°，不计粒子的重力和粒子间的 相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 粒子1与粒子2的速度大小之比为1∶2 B. 粒子1与粒子2的速度大小之比为1∶3 C. 粒子1与粒子2在磁场中的运动时间之比为2∶3 D. 粒子1与粒子2在磁场中的运动时间之比为3∶1 5. 拓扑结构在现代物理学中具有广泛的应用。现有一条绝缘纸带，两条平行长边镶有铜丝，将纸带一端扭转180°，与另一端连接，形成拓扑结构的莫比乌斯环，如图所示。连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为R的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r的圆（r < R）。若磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B = kt（k为常量），则回路中产生的感应电动势大小为（　　） A. 0 B. kπR2 C. 2kπr2 D. 2kπR2 6. 竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图所示，磁感应强度大小为B＝0.5T，导体ab及cd长均为0.2m，电阻均为0.1Ω，重均为0.1N，现用力向上推动导体ab，使之匀速上升（与导轨接触良好），此时cd恰好静止不动，那么ab上升时，下列说法正确的是（　　） A. ab受到的推力大小为0.4N B. ab向上的速度为4m/s C. 在2s内，推力做功转化的电能是0.6J D. 在2s内，推力做功为0.8J 7. 图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡。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，与的电阻相等 B. 图甲中，闭合开关，电路稳定后，通过的电流小于通过的电流 C. 图乙中，变阻器接入电路的电阻与的电阻相等 D. 图乙中，闭合开关瞬间，中电流与变阻器中电流相等 8. 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形盒中运动总时间为 9. 在水平光滑绝缘桌面上有一边长为L正方形金属线框，被限制在沿方向的水平长直轨道自由滑动。边右侧有一直角三角形匀强磁场区域，直角边等于L，边稍小于L，边与边在同一直线上，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示。线框在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右的拉力为正，磁场穿过线框向里时磁通量为正。则感应电流i、外力F、间的电势差、穿过线框的磁通量随位移x变化的图像正确的是（　　） A. B. C D. 10. 如图所示，足够长光滑金属导轨abc和de置于同一水平面内，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心的半径为r的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，a、d间接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP电阻均为R，其余部分电阻不计。若杆OP绕O点在匀强磁场区内以角速度从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 杆OP产生的感应电动势恒为 B. 电容器所带电荷量先增大后保持不变 C. 杆MN中电流逐渐减小 D. 杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为 第II卷（非选择题共52分） 二、实验题（每空2分，共14分） 11. 某同学想应用楞次定律判断线圈缠绕方向，设计的实验装置原理图如图甲所示。选用的器材有：一个磁性很强的条形磁铁，两个发光二极管（电压在1.5V至5V都可发光且保证安全），一只多用电表，导线若干。操作步骤如下： ①用多用电表的欧姆挡测出二极管的正、负极； ②把二极管、线圈按如图甲所示电路用导线连接成实验电路； ③把条形磁铁插入线圈时，二极管B发光；拔出时，二极管A发光； ④根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向。 请回答下列问题： （1）线圈缠绕方向如图乙中的_______（填“A”或“B”）。 （2）条形磁铁运动越快，二极管发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____的增大而增大（填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）。 （3）为进一步研究，该小组又做了以下实验：磁体从靠近线圈的上方静止下落。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像应该是图中的____。 A．B．C．D． 12. 某研究性学习小组的同学，为检测某工厂排放污水的情况，制作了一个简易的电磁流量计，如图甲所示。该装置为中空的长方形管道，长、宽、高分别为a=20cm，b=c=10cm，左右两端开口，与排污管道连接。流量计的上下底面为绝缘体，前后两个侧面为导体，并分别固定两个电极M、N。在垂直于底面的方向加一竖直向下的匀强磁场，已知磁感应强度为B=0.8 T。当含有正负离子的污水从左向右流经该装置时，M、N两电极间将产生电势差U。 （1）若使用多用电表的电压挡测量M、N电极间的电势差，则与图甲中M相连的应是多用电表的___________色表笔（选填“红”或“黑”）。 （2）某次测量时，使用了多用电表250mV量程的直流电压挡，表盘示数如图乙所示，则M、N电极间的电势差U=___________ mV。 （3）若多用电表使用直流电压挡时，可近似视为理想电压表，则根据（2）中测得的电压值，可估算出污水的速度为___________ m/s（结果保留2位有效数字）。 （4）现把多用电表的换挡开关旋至量程适当的直流电流挡，把红、黑表笔正确接至M、N两个电极，测得电流值为I=50μA，并已知此时多用电表的内阻为r=200Ω。假定污水的流速恒定并且充满流量计的长方形管道，由此可估算出污水的电阻率ρ=___________Ω·m。 三、计算题（第13题8分，第14题12分，第15题18分，共38分，解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题答案必须明确写出数值和单位。） 13. 如图甲所示，固定的两光滑导体圆环相距1 m．在两圆环上放一导体棒，圆环通过导线与电源相连，电源的电动势为3 V，内阻为0.2 Ω.导体棒质量为60 g，接入电路的电阻为1.3 Ω，圆环电阻不计，匀强磁场竖直向上．开关S闭合后，棒可以静止在圆环上某位置，该位置对应的半径与水平方向的夹角为θ＝37°，如图乙所示，(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求： (1)棒静止时受到的安培力的大小； (2)匀强磁场的磁感应强度的大小． 14. 如图所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一绝缘水平面上，导轨上停放一质量的金属杆ab，两导轨间距，两导轨的左端接入电阻的定值电阻，位于两导轨之间的金属杆ab的电阻，导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度大小的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用一外力F水平向右拉金属杆ab，使之由静止开始向右做匀加速直线运动，在整个运动过程中金属杆ab始终与导轨垂直并接触良好，金属杆ab开始运动经时，定值电阻两端的电压U=1.2V，此时，求： （1）金属杆ab的速率； （2）外力F的大小； （3）在0~10s内经过金属杆ab的电荷量Q。 15. 如图所示的平行板电容器中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，电场强度大小为为板间中线。紧靠平行板右侧边缘的坐标系的第一象限内，边界与轴的夹角，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，边界线的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为。一带电荷量为、质量为的正离子从点射入平行板间，沿中线做直线运动，穿出平行板后从轴上坐标为的点垂直轴射入磁场区，多次穿越边界线。不计离子重力，求： （1）离子在平行板间运动的速度大小； （2）离子从经过点到第二次穿越边界线所用的时间； （3）离子第四次穿越边界线时的速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 西安市第八十五中学高二年级第一学期第二次月考 物理学科试题 考试时间：75分钟 一、选择题（共10小题，共48分。1—6题为单项选择题，每小题4分；7—10题为多项选择题，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得6分，对而不全得4分，有选错的得0分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动 B. 图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，圆环中有感应电动势，无感应电流 C. 丙图可以判断出只有带正电的粒子才能沿直线穿过速度选择器，带负电的粒子不行 D. 图丁中灵敏电流表在运输过程时总要用导体将两个接线柱连接起来，利用了电磁驱动的原理 【答案】B 【解析】 【详解】A．由安培定则可知，图甲中通电导线下方产生的磁场方向垂直于纸面向里，小磁针的N极将垂直于纸面向里转动，故A错误； B．图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，穿过圆环的磁通量发生变化，产生感应电动势，由于圆环不闭合，没有感应电流，故B正确； C．粒子从左侧射入磁场与电场区域，由左手定则可知，带正电的粒子与带负电的粒子所受电场力与洛伦兹力方向都相反，带正电的粒子与带负电的粒子都可以沿直线通过，故C错误； D．图丁中灵敏电流表在运输过程时总要用导体将两个接线柱连接起来，利用了电磁阻尼，故D错误。 故选B。 2. 电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示．两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上．当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零．下列说法正确的是（ ） A. 当天平示数为负时，两线圈电流方向相同 B. 当天平示数为正时，两线圈电流方向相同 C. 线圈Ⅰ对线圈Ⅱ作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力 D. 线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力 【答案】A 【解析】 【详解】当两线圈电流相同时，表现为相互吸引，电流方向相反时，表现为相互排斥，故当天平示数为正时，两者相互排斥，电流方向相反，当天平示数为负时，两者相互吸引，电流方向相同，A正确B错误；线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力是一对相互作用力，等大反向，C错误；静止时，线圈II平衡，线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对平衡力，D错误． 【点睛】本题的原理是两通电直导线间的相互作用规律：两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用． ①电流方向相同时，将会吸引； ②电流方向相反时，将会排斥． 3. 一个电子以某速度从a点出发，通过两个方向垂直纸面的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ到达b点，路径如图所示，电子在每个区域内的轨迹都是半圆。下列说法正确的是（　　） A. 两个磁场的方向相同 B. 电子在区域Ⅰ中运动的时间较短 C. 电子以相同的速度大小从b点反向出发可返回a点 D. 质子以与电子大小相同的动量从b点反向出发可到达a点 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由左手定则知区域Ⅰ磁场方向垂直纸面向里，区域Ⅱ磁场方向垂直纸面向外，故A错误； B．电子在两磁场运动速度大小相等，根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力有 解得 由图可知，电子在区域Ⅰ磁场的半径较小，则区域Ⅰ磁场磁感应强度较大，又有 可知电子在区域Ⅰ磁场运动的周期较小，因为电子在两磁场区域都是运动半圆，所以时间都为，可知电子在区域Ⅰ磁场运动的时间较短，故B正确； C．电子以相同的速度大小从b点反向出发，经过区域Ⅱ时由左手定则知受到的洛伦兹力向下，所以电子不能返回a点，故C错误； D．质子与电子的电荷量相等，若质子以与电子大小相同的动量进入磁场，由 可知它们在磁场运动的半径相等，所以质子从b点反向出发可到达a点，故D正确。 故选BD。 4. 如图所示，圆心为O、半径为R的圆内有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN为竖直方向的直径，CD为水平方向的直径，比荷相同、带正电的粒子，从圆形磁场边界上的A点以大小不同的速度沿水平方向射入磁场，粒子1射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，粒子2恰好从N点射出。已知∠AON=120°，不计粒子的重力和粒子间的 相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 粒子1与粒子2的速度大小之比为1∶2 B. 粒子1与粒子2速度大小之比为1∶3 C. 粒子1与粒子2在磁场中的运动时间之比为2∶3 D. 粒子1与粒子2在磁场中的运动时间之比为3∶1 【答案】A 【解析】 【详解】AB．粒子1射出磁场时的速度方向恰好与其入射方向相反，如图 根据几何关系可得 根据洛伦兹力提供向心力有 粒子2从圆形磁场边界上的A点以一定的速度沿水平方向射入磁场，恰好从N点射出，如图 根据几何关系可得 根据洛伦兹力提供向心力有 所以 故A正确，B错误； CD．粒子在磁场中运动的时间为 所以 故CD错误。 故选A。 5. 拓扑结构在现代物理学中具有广泛的应用。现有一条绝缘纸带，两条平行长边镶有铜丝，将纸带一端扭转180°，与另一端连接，形成拓扑结构的莫比乌斯环，如图所示。连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为R的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r的圆（r < R）。若磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B = kt（k为常量），则回路中产生的感应电动势大小为（　　） A. 0 B. kπR2 C. 2kπr2 D. 2kπR2 【答案】C 【解析】 【详解】由题意可知，铜丝构成的“莫比乌斯环”形成了两匝（n = 2）线圈串联的闭合回路，穿过回路的磁场有效面积为 根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应电动势大小为 故选C。 6. 竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图所示，磁感应强度大小为B＝0.5T，导体ab及cd长均为0.2m，电阻均为0.1Ω，重均为0.1N，现用力向上推动导体ab，使之匀速上升（与导轨接触良好），此时cd恰好静止不动，那么ab上升时，下列说法正确的是（　　） A. ab受到的推力大小为0.4N B. ab向上的速度为4m/s C. 在2s内，推力做功转化的电能是0.6J D. 在2s内，推力做功为0.8J 【答案】D 【解析】 【详解】A．导体棒ab匀速上升，受力平衡，cd棒静止，受力也平衡，对于两棒组成的整体，合外力为零，根据平衡条件可得ab棒受到的推力F=2mg=0.2N，故A错误； B．对cd棒，受到向下的重力G和向上的安培力F安，由平衡条件得F安=G 即BIL=G 又 联立得，故B错误； C．在2s内，电路产生的电能，故C错误； D．在2s内推力做的功为W=Fv×t=0.2×2×2J=0.8J，故D正确。 故选D。 7. 图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡。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，与的电阻相等 B. 图甲中，闭合开关，电路稳定后，通过的电流小于通过的电流 C. 图乙中，变阻器接入电路的电阻与的电阻相等 D. 图乙中，闭合开关瞬间，中电流与变阻器中电流相等 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．断开开关瞬间，灯突然闪亮，由于线圈的自感，通过的电流逐渐减小，且断开瞬间自感电流大于原来通过的电流，说明闭合，电路稳定时，通过的电流小于通过的电流，的电阻小于的电阻，故A错误，B正确； C．闭合，电路稳定时，与的亮度相同，说明两支路的电流相同，由欧姆定律可知变阻器接入电路的电阻与的电阻相等，故C正确； D．闭合开关，逐渐变亮，而立即变亮，说明中电流与变阻器中电流不相等，故D错误。 故选BC。 8. 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】AB 【解析】 【详解】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 解得α粒子最后从D形盒被引出的速度大小为，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，则由 有 由上式可知，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，则由，可知交流电源频率应变为原来的2倍，故B正确； C．根据洛伦兹力提供向心力 根据动能定理可得第一次满足 第二次满足 解得 所以，故C错误； D．根据动能定理可得 又有 α粒子在D形盒中运动的总时间为，故D错误。 故选AB。 9. 在水平光滑绝缘桌面上有一边长为L的正方形金属线框，被限制在沿方向的水平长直轨道自由滑动。边右侧有一直角三角形匀强磁场区域，直角边等于L，边稍小于L，边与边在同一直线上，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示。线框在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右的拉力为正，磁场穿过线框向里时磁通量为正。则感应电流i、外力F、间的电势差、穿过线框的磁通量随位移x变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】B．设线框电阻为R，在的过程中，由右手定则可知，线框中感应电流的方向是逆时针，为正方向，电动势 电流 电势差为边电阻的电势降落且大于零 线框匀速运动，外力大小等于安培力大小为 方向向右始终为正，安培力与x的关系图线为抛物线，故B错误； D．磁通量 一直为正，与x的关系为抛物线，故D错误。 A．在的过程中，由右手定则可知，线框中感应电流的方向为顺时针，为负方向，电动势大小为 电流随位移的关系式为 故A正确； C．电势差为三条边电阻的电势降落且大于零，故 故C正确； 故选AC。 10. 如图所示，足够长的光滑金属导轨abc和de置于同一水平面内，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心的半径为r的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，a、d间接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP电阻均为R，其余部分电阻不计。若杆OP绕O点在匀强磁场区内以角速度从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 杆OP产生的感应电动势恒为 B. 电容器所带电荷量先增大后保持不变 C. 杆MN中的电流逐渐减小 D. 杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．杆OP绕O点匀速转动切割磁感线时产生的感应电动势恒为 故A正确； BC．由右手定则知杆OP中的电流方向为由O到P，则杆MN中电流方向为由M到N，由左手定则知杆MN受到向左的安培力，杆MN向左做加速运动，也产生感应电动势，与杆OP产生的感应电动势方向相反，则有 随着杆MN的速度增加，回路中的总电动势逐渐减小，回路中的电流减小，根据 可知P、O间电势差增大，则电容器两极板间的电压增大，电容器所带电荷量增大；由于回路中始终有电流，则有 电容器所带电荷量 故B错误，C正确； D．回路中电流逐渐减小，杆MN受到的安培力逐渐减小，则杆MN向左做加速度逐渐减小的加速直线运动，故D错误。 故选AC 第II卷（非选择题共52分） 二、实验题（每空2分，共14分） 11. 某同学想应用楞次定律判断线圈缠绕方向，设计的实验装置原理图如图甲所示。选用的器材有：一个磁性很强的条形磁铁，两个发光二极管（电压在1.5V至5V都可发光且保证安全），一只多用电表，导线若干。操作步骤如下： ①用多用电表的欧姆挡测出二极管的正、负极； ②把二极管、线圈按如图甲所示电路用导线连接成实验电路； ③把条形磁铁插入线圈时，二极管B发光；拔出时，二极管A发光； ④根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向。 请回答下列问题： （1）线圈缠绕方向如图乙中的_______（填“A”或“B”）。 （2）条形磁铁运动越快，二极管发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____的增大而增大（填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）。 （3）为进一步研究，该小组又做了以下实验：磁体从靠近线圈的上方静止下落。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像应该是图中的____。 A．B．C．D． 【答案】 ①. A ②. 磁通量变化率 ③. A 【解析】 【详解】（1）[1]把条形磁铁插入线圈时，穿过线圈的磁通量向上，且大小增大，则线圈产生的感应电流的磁场方向向下，由发光二极管B发光，可知流经二极管B的电流方向向下，则线圈缠绕方向如图乙中A所示。 （2）[2]条形磁铁从初始到完全插入，磁通量变化量相同，磁铁运动速度越快，磁通量变化越快，发光二极管的亮度就越大，说明感应电动势随磁通量的变化率的增大而增大。 （3）[3]磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体进入线圈的过程，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向向下，当磁体离开线圈的过程，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向向上，所以磁体进入和穿出线圈时感应电流方向相反；当磁体完全进入线圈时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，磁体会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁体刚进入线圈时，依据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知到达底部的感应电流较大，故A正确，B、C、D错误。 12. 某研究性学习小组的同学，为检测某工厂排放污水的情况，制作了一个简易的电磁流量计，如图甲所示。该装置为中空的长方形管道，长、宽、高分别为a=20cm，b=c=10cm，左右两端开口，与排污管道连接。流量计的上下底面为绝缘体，前后两个侧面为导体，并分别固定两个电极M、N。在垂直于底面的方向加一竖直向下的匀强磁场，已知磁感应强度为B=0.8 T。当含有正负离子的污水从左向右流经该装置时，M、N两电极间将产生电势差U。 （1）若使用多用电表的电压挡测量M、N电极间的电势差，则与图甲中M相连的应是多用电表的___________色表笔（选填“红”或“黑”）。 （2）某次测量时，使用了多用电表250mV量程的直流电压挡，表盘示数如图乙所示，则M、N电极间的电势差U=___________ mV。 （3）若多用电表使用直流电压挡时，可近似视为理想电压表，则根据（2）中测得的电压值，可估算出污水的速度为___________ m/s（结果保留2位有效数字）。 （4）现把多用电表的换挡开关旋至量程适当的直流电流挡，把红、黑表笔正确接至M、N两个电极，测得电流值为I=50μA，并已知此时多用电表的内阻为r=200Ω。假定污水的流速恒定并且充满流量计的长方形管道，由此可估算出污水的电阻率ρ=___________Ω·m。 【答案】 ①. 黑 ②. 145 ③. 1.8 ④. 540 【解析】 【详解】(1)根据左手定则，N端聚集正电荷，电势较高；M端聚集负电荷，电势较低，故M端接黑表笔。 (2)由题图可知，250 mV挡，每小格为5 mV，故读数为145 mV。 (3)根据 解得 (4)根据 解得 ρ=540 Ω·m 三、计算题（第13题8分，第14题12分，第15题18分，共38分，解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题答案必须明确写出数值和单位。） 13. 如图甲所示，固定的两光滑导体圆环相距1 m．在两圆环上放一导体棒，圆环通过导线与电源相连，电源的电动势为3 V，内阻为0.2 Ω.导体棒质量为60 g，接入电路的电阻为1.3 Ω，圆环电阻不计，匀强磁场竖直向上．开关S闭合后，棒可以静止在圆环上某位置，该位置对应的半径与水平方向的夹角为θ＝37°，如图乙所示，(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求： (1)棒静止时受到的安培力的大小； (2)匀强磁场的磁感应强度的大小． 【答案】（1）0.8N（2）0.4T 【解析】 【分析】对导体棒进行受力分析，由平衡条件解得安培力的大小，由闭合电路欧姆定律求出电流，由安培力的公式匀强磁场的磁感应强度的大小． 【详解】(1)对导体棒进行受力分析，如图所示 有 解得F=0.8N (2)由闭合电路欧姆定律，得 解得 由安培力的公式，得 解得B=0.4T 14. 如图所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一绝缘水平面上，导轨上停放一质量的金属杆ab，两导轨间距，两导轨的左端接入电阻的定值电阻，位于两导轨之间的金属杆ab的电阻，导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度大小的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用一外力F水平向右拉金属杆ab，使之由静止开始向右做匀加速直线运动，在整个运动过程中金属杆ab始终与导轨垂直并接触良好，金属杆ab开始运动经时，定值电阻两端的电压U=1.2V，此时，求： （1）金属杆ab的速率； （2）外力F的大小； （3）在0~10s内经过金属杆ab的电荷量Q。 【答案】（1）14m/s （2）0.48N （3）10C 【解析】 【小问1详解】 通过金属杆ab的电流 金属杆ab产生的感应电动势 所以金属杆ab的速度大小 【小问2详解】 金属杆ab运动的加速度 金属杆ab受到的安培力大小 10s末时，对金属杆ab，根据牛顿第二定律有 解得 【小问3详解】 根据法拉第电磁感应定律可得 经过金属杆ab的电荷量为 联立解得 15. 如图所示的平行板电容器中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，电场强度大小为为板间中线。紧靠平行板右侧边缘的坐标系的第一象限内，边界与轴的夹角，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，边界线的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为。一带电荷量为、质量为的正离子从点射入平行板间，沿中线做直线运动，穿出平行板后从轴上坐标为的点垂直轴射入磁场区，多次穿越边界线。不计离子重力，求： （1）离子在平行板间运动的速度大小； （2）离子从经过点到第二次穿越边界线所用的时间； （3）离子第四次穿越边界线时的速度大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 离子沿着做匀速直线运动，则根据平衡条件有 解得 【小问2详解】 离子进入磁场区域后在洛伦兹力的作用下做圆周运动，设其做圆周运动的半径为，则根据洛伦兹力充当向心力有 可得 由于点的纵坐标 可知离子沿轴负方向第一次穿越，做出离子在磁场中运动的轨迹如图所示。 离子在磁场中做圆周运动的周期 可知离子从点到第一次穿越所用的时间 解得 离子穿越后进入电场做匀减速直线运动直至速度减为零，然后反向加速，以第一次穿过的速度大小反向穿过，设离子在电场中运动的时间为，则根据速度时间关系可得 解得 则离子从经过点到第二次穿越边界线所用的时间 【小问3详解】 离子第二次穿越后在磁场中做圆周运动，第三次穿越时速度大小仍为，方向沿轴正方向，进入电场后的运动，可分解为沿轴方向的匀速直线运动、沿轴方向的匀加速直线运动，其位移的偏转角等于，则有 速度偏转角 解得 则离子第四次穿过时的速度大小为 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $