精品解析：江苏省天一中学2024-2025学年高二上学期期末考试物理（强化班）试题

江苏省天一中学2024-2025学年第一学期期末考试 高二物理（强化班） 一、单项选择题（本题共11小题，每小题4分，共计44分。每小题只有一个选项符合题意） 1. 重庆某地区地磁场的磁感应强度的竖直分量By方向为竖直向下，大小随距离地面高度h的变化关系如图所示，该地区一直升机将一始终保持水平的闭合金属导线框竖直向上吊起过程中，线框中的感应电流方向（从上往下看）为（　　） A. 顺时针方向 B. 逆时针方向 C. 先逆时针后顺时针 D. 先顺时针后逆时针 2. 如图甲所示，金属圆环和金属线框相互靠近且固定在水平面上，金属棒放在金属线框上，圆环、端接如图乙所示的正弦交变电流，金属棒始终保持静止。以图甲中的电流方向为正方向，则下列说法正确的是（　　） A. 内，金属棒中的感应电流方向为 B. 内，金属棒受到水平向左的静摩擦力 C. 时刻，金属棒受到的安培力最大 D. 内，金属棒中的感应电流先减小后增大 3. 如图，三条长平行线间有匀强磁场，间磁场感应强度方向垂直于纸面向外，间磁感应强度垂直于纸面向里，磁感应强度大小相等。一带正电的粒子垂直于边界进入磁场，仅在磁场力的作用下到达线上的点（图中未标出）时速度方向竖直向下，且已知线段垂直于线。则线与线间距的比值为（　　） A. 0.5 B. C. D. 4. 空间中有垂直于纸面的匀强磁场。场中有三角形，其中，。某时刻，两个不计重力，电荷量绝对值相等、质量为的粒子和质量为的粒子分别从、两点开始运动。其中粒子的速率为，速度垂直于向上。粒子速度未知。两粒子恰好在各自第一次到达点时相遇。则粒子的速率为（　　） A. B. C. D. 5. 如下图所示，边长为2L的等边三角形abc区域内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，a为x轴的坐标原点。一个长为L，宽为L的矩形线框置于x轴上，t=0时刻线框D点在坐标原点，线框以恒定的速度v穿过磁场。用i表示线框中的电流（逆时针为正），F表示线框所受的安培力的大小，P表示安培力的功率，Φ表示线框中的磁通量，下列图像正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示为长度相同、平行硬通电直导线a、b的截面图，a导线固定在O点正下方的地面上，b导线通过绝缘细线悬挂于O点，已知，a导线通以垂直纸面向里的恒定电流，b导线通过细软导线与电源相连（忽略b与细软导线之间的相互作用力）。开始时，b导线静止于实线位置，Ob与竖直方向夹角为，将b中的电流缓慢增加，b缓慢移动到虚线位置再次静止，虚线与Ob夹角为（）。通电直导线的粗细可忽略不计，b导线移动过程中两导线始终保持平行。已知通电长直导线周围的磁感应强度大小的计算公式为，式中I为导线上的电流大小，r为某点距导线的距离，k是常数。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. b中的电流方向为垂直纸面向里 B. b在实线位置时和在虚线位置时，其电流强度之比为1：4 C. b缓慢移动的过程中，细线对b的拉力逐渐变大 D. 若在虚线位置将b中电路突然切断，则该瞬间b的加速度为 7. 如图所示，导线圆环总电阻为2R，半径为d，垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触。以下说法正确的是（ ） A. 图示位置处杆O点电势高于b点电势 B. a、b两点的电势差 C. 转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比2：1 D. 杆转动一圈时段内通过杆的电荷量为 8. 如图为两形状完全相同的金属环A、B平行竖直的固定在绝缘水平面上，且两圆环的圆心Ol、O2的连线为一条水平线，其中M、N、P为该连线上的三点，相邻两点间的距离满足MOl=O1N=NO2 =O2P．当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时，经测量可得M点的磁感应强度大小为B1、N点的磁感应强度大小为B2，如果将右侧的金属环B取走，P点的磁感应强度大小应为 A. B. C. D. 9. 如图，平面内有大量电子（质量为、电荷量为）从原点连续以相同速率向各个方向发射，右侧远处放置与平面垂直且足够大的荧光屏。现在各象限施加面积最小的垂直于该平面、磁感应强度大小为的匀强磁场，使第1、4象限的电子最终平行于轴并沿轴正向运动，第2、3象限的电子最终平行于轴并沿轴负向运动。忽略电子间的相互作用，则（　　） A. 第1、4象限磁场方向垂直平面向外 B. 整场的最小总面积为 C. 电子在磁场中运动最长时间为 D. 电子在光屏上形成的光斑长度为 10. 如图，在间距为d的水平固定平行金属导轨上，放置质量分别为2m0、m0的金属杆M、N。N的中点系着一条跨过定滑轮的细绳，细绳下端悬挂重物，滑轮左侧细绳与导轨平行。两导轨间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。当重物质量m取不同值时，系统最终稳定的状态不同。设稳定时M杆的加速度大小为a，回路中电动势为E、电流为I、热功率为P。已知重力加速度大小为g，两杆接入回路的总电阻为R，导轨足够长且电阻不计，忽略一切摩擦，两杆始终与导轨垂直且接触良好。则下列关系图像合理的是（　　） A. B. C. D. 11. 如图所示，间距为L=1m的足够长光滑平行金属导轨间存在垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T。导轨左侧有两个开关S1、S2，S1与一个电容C=1F的电容器串联，S2与一个阻值R=2Ω的定值电阻串联。一质量为m=1kg电阻不计的导体棒垂直导轨放置，闭合开关S1断开S2，导体棒在恒力F的作用下由静止开始运动，t=2s时导体棒速度v0=4m/s，此时断开开关S1、闭合S2，并撤去F。下列说法正确的是（　　） A. 恒力F的大小为2N B. t=2s时，电容器极板所带电荷量为2C C. t=2s至导体棒停下的过程中，电阻R上的电流方向为b→a D. 从0时刻起至导体棒最终停下，导体棒运动的总位移为12m 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题不～第16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，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现现象是_________ A.灯泡A、B均不发光 B.灯泡A、B交替短暂发光 C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体_________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，请用实线完成其余部分电路的连接_________ （4）若图c电路连接正确，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移至最_________（选填“左”或“右”）端 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针_________ A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 13. 如图甲所示，水平粗糙绝缘地面上方虚线内有方向垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为。一个质量为、电荷量为的物块（可视为质点）在纸面内向磁场运动。物块在时刻沿地面垂直磁场方向进入磁场，之后的运动中物块的动能与时间的关系图像如图乙所示，图像中点为曲线切线斜率绝对值最大的位置，整个运动过程物块始终未离开地面。已知重力加速度为，物块与地面间的动摩擦因数为，试分析： （1）物块是从左侧还是右侧进入磁场？ （2）图中点对应的速度大小和此时摩擦力的功率？ 14. 平行长直倾斜导轨与水平面的夹角，这两条导轨之间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，导轨间距和并联在导轨上端的电阻，且，导体棒垂直导轨放置，其质量，各处导轨和导体棒之间的动摩擦因数均相同，如图。从导体棒静止释放开始计时，刚释放时导体棒的加速度大小为，当导体棒下滑的距离为时，其速度达到了最大值，之后它以这个速度匀速下滑。除以外，其余部分的电阻均不计，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，滑动过程中导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好。求： （1）导体棒运动过程中受到的摩擦力大小； （2）导轨之间磁场磁感应强度大小； （3）导体棒达到最大速度时，导体棒中的电流大小； （4）在导体棒的位移从0增大至过程中，电路中产生的焦耳热。 15. 如图所示，正方形线框边长，质量，电阻，水平放置在粗糙绝缘水平面上，开始时线框边紧靠匀强磁场左边界，平行边界与之间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁场宽度为，磁感应强度大小，现对线框施加一水平向右的拉力，使线框以的加速度由静止开始匀加速进入匀强磁场，当线框边到达磁场左边界时，撤去拉力，当线框边到达磁场右边界时，线框速度恰好减为零。已知重力加速度取，线框与水平面间的动摩擦因数，求： （1）整个过程中线框中感应电流的最大值； （2）线框进入磁场过程中拉力的功率与时间的函数关系式； （3）线框从边刚离开边界到边抵达边界经历的时间。 16. 如图，cd边界与x轴垂直，在其右方竖直平面内，第一、二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，第三、四象限存在垂直纸面向内的匀强磁场，磁场区域覆盖有竖直向上的外加匀强电场。在xOy平面内，某质量为m、电荷量为q带正电的绝缘小球从P点与cd边界成角以速度射入，小球到坐标原点O时恰好以速度竖直向下运动，此时去掉外加的匀强电场。重力加速度大小为g，已知磁感应强度大小均为。求： （1）电场强度的大小和P点距y轴的距离； （2）小球第一次到达最低点时速度的大小； （3）小球从过坐标原点时到第一次到达最低点时所用时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省天一中学2024-2025学年第一学期期末考试 高二物理（强化班） 一、单项选择题（本题共11小题，每小题4分，共计44分。每小题只有一个选项符合题意） 1. 重庆某地区地磁场的磁感应强度的竖直分量By方向为竖直向下，大小随距离地面高度h的变化关系如图所示，该地区一直升机将一始终保持水平的闭合金属导线框竖直向上吊起过程中，线框中的感应电流方向（从上往下看）为（　　） A. 顺时针方向 B. 逆时针方向 C. 先逆时针后顺时针 D. 先顺时针后逆时针 【答案】A 【解析】 【详解】由题知，穿过线框的磁场向下，且减小，根据楞次定律判断得线框中感应电流的方向，从上向下看为顺时针。 故选A。 2. 如图甲所示，金属圆环和金属线框相互靠近且固定在水平面上，金属棒放在金属线框上，圆环、端接如图乙所示的正弦交变电流，金属棒始终保持静止。以图甲中的电流方向为正方向，则下列说法正确的是（　　） A. 内，金属棒中的感应电流方向为 B. 内，金属棒受到水平向左的静摩擦力 C. 时刻，金属棒受到的安培力最大 D. 内，金属棒中的感应电流先减小后增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．内，右侧闭合回路中穿过纸面向外的磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知，金属棒中的感应电流方向为，故A错误； B．内，右侧闭合回路中穿过纸面向外的磁通量减小，根据楞次定律可知金属棒有向右运动的趋势，金属棒受到水平向左的静摩擦力，故B正确； C．时刻，圆环中电流的变化率为零，则穿过闭合回路的磁通量变化率为零，感应电流为零，则金属棒受到的安培力也为零，故C错误； D．内，由图乙可知，电流的变化率先增大后减小，则右侧闭合回路中的磁通量的变化率也先增大后减小，根据法拉第电磁感应定律，可知金属棒中的感应电流先增大后减小，故D错误。 故选B。 3. 如图，三条长平行线间有匀强磁场，间磁场感应强度方向垂直于纸面向外，间磁感应强度垂直于纸面向里，磁感应强度大小相等。一带正电的粒子垂直于边界进入磁场，仅在磁场力的作用下到达线上的点（图中未标出）时速度方向竖直向下，且已知线段垂直于线。则线与线间距的比值为（　　） A. 0.5 B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由题可知，由于磁感应强度大小相等，故粒子在磁场中圆周运动的轨道半径相等，设圆周运动的半径为r，，因为在磁场力的作用下粒子到达c线时的速度竖直向下，且已知PQ垂直于abc线，其运动轨迹如图所示 其中A为b线左侧圆周运动的圆心，B为b线右侧圆周运动的圆心，由几何知识可知 故有 ab线的宽度 bc线的宽度 联立解得 故选C。 4. 空间中有垂直于纸面的匀强磁场。场中有三角形，其中，。某时刻，两个不计重力，电荷量绝对值相等、质量为的粒子和质量为的粒子分别从、两点开始运动。其中粒子的速率为，速度垂直于向上。粒子速度未知。两粒子恰好在各自第一次到达点时相遇。则粒子的速率为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】对a粒子运到到P点时，MP是粒子圆周运动的弦长，故其中垂线和在M点的速度垂线交与MN的中点A，即为a粒子的圆周运动的圆心，几何关系可知，a粒子扫过的圆心角为120o，设NP边长L，故ra=L，由 所以a粒子在磁场中运动时间 因为b粒子运动时间和a相同，设b粒子扫过的圆心角为，则其在磁场中运动时间 可得 故b粒子的轨迹如图，圆心在PN的中点B 几何关系可知 由洛伦兹力提供向心力可得 得 联立解得 故C正确，ABD错误； 故选C 。 5. 如下图所示，边长为2L的等边三角形abc区域内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，a为x轴的坐标原点。一个长为L，宽为L的矩形线框置于x轴上，t=0时刻线框D点在坐标原点，线框以恒定的速度v穿过磁场。用i表示线框中的电流（逆时针为正），F表示线框所受的安培力的大小，P表示安培力的功率，Φ表示线框中的磁通量，下列图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．由公式 可知当线框进入磁场后，磁通量不断增大，当线框BD边运动到时，线框在磁场内的面积最大，此时磁通量达到最大值，之后减小，当线框BD边运动到时磁通量为零，故A正确； BCD．线框以速度v向右移动，在时，切割磁感线的有效长度呈线性增加，当时，切割磁感线的有效长度达到最大值，由于线框中的电流 因此电流也是线性增加，而线框所受的安培力的大小为 因此安培力也是随切割磁感线的有效长度的增加而增加，安培力的功率为 也是随切割磁感线的有效长度的增加而增加。当时，AB、CD边都切割磁感线，所以有效长度为AB和CD边切割磁感线有效长度之差，当时，AB和CD边切割磁感线有效长度相等，感应电动势相互抵消，此时线框中无感应电流，安培力、安培力功率都应为零，故BCD错误。 故选A。 6. 如图所示为长度相同、平行硬通电直导线a、b的截面图，a导线固定在O点正下方的地面上，b导线通过绝缘细线悬挂于O点，已知，a导线通以垂直纸面向里的恒定电流，b导线通过细软导线与电源相连（忽略b与细软导线之间的相互作用力）。开始时，b导线静止于实线位置，Ob与竖直方向夹角为，将b中的电流缓慢增加，b缓慢移动到虚线位置再次静止，虚线与Ob夹角为（）。通电直导线的粗细可忽略不计，b导线移动过程中两导线始终保持平行。已知通电长直导线周围的磁感应强度大小的计算公式为，式中I为导线上的电流大小，r为某点距导线的距离，k是常数。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. b中电流方向为垂直纸面向里 B. b在实线位置时和在虚线位置时，其电流强度之比为1：4 C. b缓慢移动的过程中，细线对b的拉力逐渐变大 D. 若在虚线位置将b中电路突然切断，则该瞬间b的加速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．对导线b受力分析，a、b导线间为斥力时b导线才能平衡，根据“同向电流吸引，反向电流排斥” ，可知b中的电流方向为垂直纸面向外，故A错误； C．b导线受力分析如图1所示，与力的矢量三角形相似，有 不变，而Ob长度也不变，所以拉力T不变，故C错误； B．ab长度变长，也得变大，但是到达虚线位置后，由题目可知，a导线在处、b处产生的磁感应强度大小之比为 又 则 整理得到 故B错误； D．若在虚线位置将电路断开，使b中无电流，b受到的安培力变为零，b受重力和细线的拉力开始做圆周运动，受力分析如图2所示，沿半径方向 沿切线方向 所以加速度 故D正确。 故选D。 7. 如图所示，导线圆环总电阻为2R，半径为d，垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触。以下说法正确的是（ ） A. 图示位置处杆O点电势高于b点电势 B. a、b两点的电势差 C. 转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比2：1 D. 杆转动一圈时段内通过杆的电荷量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，图示位置直金属棒部分充当电源，电源内部电流方向为，则在外电路电流方向为，则杆O点电势低于b点电势，故A错误； B．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势 根据等效电路可知，圆环部分电阻为 整个电路的总电阻为 干路电流为 a、b两点的电势差大小 故B错误； C．转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率分别为 故转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比为 故C正确； D．杆转动一圈时段内通过杆的电荷量为 故D错误。 故选C。 8. 如图为两形状完全相同的金属环A、B平行竖直的固定在绝缘水平面上，且两圆环的圆心Ol、O2的连线为一条水平线，其中M、N、P为该连线上的三点，相邻两点间的距离满足MOl=O1N=NO2 =O2P．当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时，经测量可得M点的磁感应强度大小为B1、N点的磁感应强度大小为B2，如果将右侧的金属环B取走，P点的磁感应强度大小应为 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】对于图中单个环形电流，根据安培定则，其在轴线上的磁场方向均是向左，故P点的磁场方向也是向左的.设，设单个环形电流在距离中点l位置的磁感应强度为，在距离中点3l位置的磁感应强度为，故M点磁感应强度，N点磁感应强度，当拿走金属环B后，P点磁感应强度，B正确；故选B. 【点睛】本题研究矢量的叠加合成(力的合成，加速度，速度，位移，电场强度，磁感应强度等)，满足平行四边形定则；掌握特殊的方法（对称法、微元法、补偿法等）． 9. 如图，平面内有大量电子（质量为、电荷量为）从原点连续以相同速率向各个方向发射，右侧远处放置与平面垂直且足够大的荧光屏。现在各象限施加面积最小的垂直于该平面、磁感应强度大小为的匀强磁场，使第1、4象限的电子最终平行于轴并沿轴正向运动，第2、3象限的电子最终平行于轴并沿轴负向运动。忽略电子间的相互作用，则（　　） A. 第1、4象限磁场方向垂直平面向外 B. 整场的最小总面积为 C. 电子在磁场中运动的最长时间为 D. 电子在光屏上形成的光斑长度为 【答案】B 【解析】 【详解】A．第1、4象限的电子最终平行于x轴并沿x轴正向运动，根据左手定则可知第1象限磁场方向垂直平面向里，第4象限磁场方向垂直平面向外，故A错误； B．电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为 在由O点射入第I象限的所有电子中，沿y轴正方向射出的电子转过圆周，速度变为沿x轴正方向，这条轨迹为磁场区域的上边界，设某电子做匀速圆周运动的圆心与O点的连线与y轴正方向夹角为，如图所示 若离开磁场时电子速度变为沿x轴正方向，其射出点（也就是轨迹与磁场边界的交点）的坐标为（x，y）。由图中几何关系可得 消去参数可知磁场区域的下边界满足的方程为（x>0，y>0） 这是一个圆的方程，圆心在（0，R）处，磁场区域为图中两条圆弧所围成的面积，磁场的最小面积为 根据对称性可知，整场的最小总面积为 故B正确； C．电子在磁场中运动最长时间对应的圆心角为90°，时间为 故C错误； D．几何关系可知，电子在光屏上形成的光斑长度为电子运动半径之和，即 故D错误。 故选 B。 10. 如图，在间距为d的水平固定平行金属导轨上，放置质量分别为2m0、m0的金属杆M、N。N的中点系着一条跨过定滑轮的细绳，细绳下端悬挂重物，滑轮左侧细绳与导轨平行。两导轨间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。当重物质量m取不同值时，系统最终稳定的状态不同。设稳定时M杆的加速度大小为a，回路中电动势为E、电流为I、热功率为P。已知重力加速度大小为g，两杆接入回路的总电阻为R，导轨足够长且电阻不计，忽略一切摩擦，两杆始终与导轨垂直且接触良好。则下列关系图像合理的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据牛顿第二定律，对N棒，有 对重物，有 所以 对M棒，有 根据闭合电路欧姆定律可得，回路中的电流为 经过Δt时间的电流为 当系统最终稳定时电流不变，即 所以 即稳定时，棒与重物的加速度相同，一起做匀加速直线运动，所以 则 由此可知，a与m的变化规律不是过原点的倾斜直线，故A错误； B．根据以上分析可知 当m趋近于无穷大时，E达到最大，此时 故B错误； C．回路中电流为 所以 故C错误； D．回路中的热功率为 所以 故D正确。 故选D。 11. 如图所示，间距为L=1m的足够长光滑平行金属导轨间存在垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T。导轨左侧有两个开关S1、S2，S1与一个电容C=1F的电容器串联，S2与一个阻值R=2Ω的定值电阻串联。一质量为m=1kg电阻不计的导体棒垂直导轨放置，闭合开关S1断开S2，导体棒在恒力F的作用下由静止开始运动，t=2s时导体棒速度v0=4m/s，此时断开开关S1、闭合S2，并撤去F。下列说法正确的是（　　） A. 恒力F的大小为2N B. t=2s时，电容器极板所带电荷量为2C C. t=2s至导体棒停下过程中，电阻R上的电流方向为b→a D. 从0时刻起至导体棒最终停下，导体棒运动的总位移为12m 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题知 对导体棒由牛顿第二定律有 而 由法拉第电磁感应定律有 又 ， 联立解得 故 选项A错误； B．时，电容器上两端电荷量 选项B错误； C．t=2s至导体棒停下的过程中，根据右手定则，可知电阻R上的电流方向为，选项C错误； D．内，导体棒位移 后，根据动量定理有 可知 因此总位移 选项D正确。 故选D。 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题不～第16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，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是_________ A.灯泡A、B均不发光 B.灯泡A、B交替短暂发光 C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体_________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，请用实线完成其余部分电路的连接_________ （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前，滑动变阻器滑片应移至最_________（选填“左”或“右”）端 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针_________ A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 【答案】 ①. B ②. 向上 ③. ④. 左 ⑤. C 【解析】 【详解】（1）[1]条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光，ACD错误，B正确。 故选B。 （2）[2]当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。 （3）[3]根据感应电流产生的条件可知，要想进一步探究影响感应电流方向的因素，需要组成一个闭合回路，还需要一个含有电源的电路形成一个电磁铁，电路连接如图所示 （4）[4]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 （5）[5]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。故AB错误，C正确。 故选C。 13. 如图甲所示，水平粗糙绝缘地面上方虚线内有方向垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为。一个质量为、电荷量为的物块（可视为质点）在纸面内向磁场运动。物块在时刻沿地面垂直磁场方向进入磁场，之后的运动中物块的动能与时间的关系图像如图乙所示，图像中点为曲线切线斜率绝对值最大的位置，整个运动过程物块始终未离开地面。已知重力加速度为，物块与地面间的动摩擦因数为，试分析： （1）物块是从左侧还是右侧进入磁场？ （2）图中点对应的速度大小和此时摩擦力的功率？ 【答案】（1）物块从左侧进入磁场 （2）， 【解析】 【小问1详解】 根据题意分析可知，物体的合力为摩擦力，图像斜率绝对值为 由图乙可知，一开始图像斜率绝对值在增大，速度在减小，所以受到的摩擦力增大，洛伦兹力减小，所以洛伦兹力向上，根据左手定则可知物体的速度向右，即物块从左侧进入磁场。 【小问2详解】 设物体在磁场中运动时速度为，结合以上分析，物体受到的摩擦力大小为 所以斜率绝对值为 根据基本不等式可知，当 斜率绝对值最大，可得图中点对应的速度大小为 此时摩擦力的功率为 14. 平行长直倾斜导轨与水平面的夹角，这两条导轨之间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，导轨间距和并联在导轨上端的电阻，且，导体棒垂直导轨放置，其质量，各处导轨和导体棒之间的动摩擦因数均相同，如图。从导体棒静止释放开始计时，刚释放时导体棒的加速度大小为，当导体棒下滑的距离为时，其速度达到了最大值，之后它以这个速度匀速下滑。除以外，其余部分的电阻均不计，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，滑动过程中导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好。求： （1）导体棒运动过程中受到的摩擦力大小； （2）导轨之间磁场的磁感应强度大小； （3）导体棒达到最大速度时，导体棒中的电流大小； （4）在导体棒的位移从0增大至过程中，电路中产生的焦耳热。 【答案】（1）4.75N （2）1T （3）0.25A （4）4.5J 【解析】 【小问1详解】 题意知刚释放时导体棒的加速度大小为，对导体棒，由牛顿第二定律得 代入题中数据解得摩擦力 【小问2详解】 最终导体棒做匀速运动，速度，设此时受到的安培力为F，对导体棒，由平衡条件得 又因为 而总电阻 联立以上解得， 【小问3详解】 以上分析可知，导体棒达到最大速度时，安培力 解得 【小问4详解】 导体棒位移为时，对导体棒，由能量守恒有 联立解得电路中产生的焦耳热 15. 如图所示，正方形线框边长，质量，电阻，水平放置在粗糙绝缘水平面上，开始时线框边紧靠匀强磁场左边界，平行的边界与之间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁场宽度为，磁感应强度大小，现对线框施加一水平向右的拉力，使线框以的加速度由静止开始匀加速进入匀强磁场，当线框边到达磁场左边界时，撤去拉力，当线框边到达磁场右边界时，线框速度恰好减为零。已知重力加速度取，线框与水平面间的动摩擦因数，求： （1）整个过程中线框中感应电流的最大值； （2）线框进入磁场过程中拉力的功率与时间的函数关系式； （3）线框从边刚离开边界到边抵达边界经历的时间。 【答案】（1） （2） （3）0.9s 【解析】 【小问1详解】 题意可知线框先以加速，撤去拉力后，线框减速运动，则在撤去拉力时线框速度最大，设最大速度读为，由运动学公式得 解得 则最大电流为 联立以上解得 【小问2详解】 由运动学速度公式 对线框，由牛顿第二定律得 又因为 联立解得 则拉力功率 联立以上解得 【小问3详解】 在撤去拉力后到ab边刚到达PQ的过程中，由动能定理得 解得ab边刚到PQ时得速度为 设线框从边刚离开边界到边抵达边界时间为t，规定向右为正方向，对线框，由动量定理得 又因为电磁感应中，通过回路的电荷量 联立以上解得 16. 如图，cd边界与x轴垂直，在其右方竖直平面内，第一、二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，第三、四象限存在垂直纸面向内的匀强磁场，磁场区域覆盖有竖直向上的外加匀强电场。在xOy平面内，某质量为m、电荷量为q带正电的绝缘小球从P点与cd边界成角以速度射入，小球到坐标原点O时恰好以速度竖直向下运动，此时去掉外加的匀强电场。重力加速度大小为g，已知磁感应强度大小均为。求： （1）电场强度的大小和P点距y轴的距离； （2）小球第一次到达最低点时速度的大小； （3）小球从过坐标原点时到第一次到达最低点时所用时间。 【答案】（1）； （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 依题意，小球从P点运动到坐标原点O，速率没有改变，即动能变化为零，由动能定理可知合力功为零，电场力与重力等大反向，可得 解得 可知小球洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图 根据 解得 由几何关系，可得 联立，解得 【小问2详解】 把小球在坐标原点的速度分解为沿x轴正方向的和与x轴负方向成45°的，如图 其中沿x轴正方向的对应的洛伦兹力恰好与小球重力平衡，即 小球沿x轴正方向做匀速直线运动，与x轴负方向成45°的对应的洛伦兹力提供小球做逆时针匀速圆周运动的向心力，可知小球第一次到达最低点时速度的大小为 【小问3详解】 由第二问分析可知小球在撤去电场后做匀速圆周运动的分运动轨迹如图所示 根据 又 由几何关系，可得小球从过坐标原点时到第一次到达最低点时圆弧轨迹对应的圆心角为135°，则所用时间为 联立，解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $