精品解析：广东省东莞市石龙中学2024-2025学年高二下学期第一次月考物理试卷

石龙中学2024-2025学年度下学期高二年级第一次月考——物理 考试时间：75分钟； 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（每题3分，共18分） 1. 如图所示，两倾角为的光滑平行导轨，质量为m的导体棒垂直放在导轨上，整个空间存在竖直向上的匀强磁场。现导体棒中通有由a到b的恒定电流，使导体棒恰好保持静止。已知磁感应强度大小为B，导体棒中电流为I，重力加速度大小为g，忽略一切摩擦，则此时平行导轨间距为（　　） A. B. C. D. 2. 如图甲所示，螺线管匝数n=100，横截面积S=0.01m2，螺线管导线电阻r=1Ω，电阻R=9Ω。螺线管内部区域可视为存在水平方向的匀强磁场，以水平向右为正方向，磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 回路中感应电流逐渐增大 B. 0～2s内回路中的电流为0.06A C. C、D两点间的电势差为0.06V D. 0～2s内电阻R两端的电压为0.06V 3. 如图甲所示为某隐身试验舰，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海平面截面图如图乙所示，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使得M、N间海水内电流方向为M→N，此时加一定方向的磁场，可使得M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向右前进，则（　　） A. 所加磁场的方向应为水平向左 B. 所加磁场的方向应为垂直纸面向外 C. 所加磁场的方向应为垂直纸面向里 D. 互换电源正负极的同时把磁场反向，能实现舰艇减速 4. 图甲为某“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；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的有（　　） A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高 B. 若更快按下按钮，则P、Q两端的电势差更大 C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势 D. 按下和松开按钮过程，螺线管对磁铁的力方向相同 5. 如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。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。若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（ ） A. 杆OP产生的感应电动势恒定 B. 杆OP受到的安培力不变 C. 杆MN做匀加速直线运动 D. 杆MN中的电流不变 6. 如图，一根粗糙绝缘细杆固定在磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场中，杆和磁场垂直，与水平方向成角。杆上套一个质量为m、电荷量为的小球。小球与杆之间的动摩擦因数为。从A点开始由静止释放小球，使小球沿杆向下运动。设磁场区域足够大，杆足够长，重力加速度为g，则下列叙述中正确的是（ ） A. 小球先做加速度减小的加速运动，再做匀速直线运动 B. 小球的加速度先增大后减小 C. 小球运动的最大加速度等于 D. 小球的最大速度 二、多选题（每题6分，全对得6分，选错得0分，漏选得3分，共36分） 7. 下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中感应电流的说法正确的是（　　） A. 图甲中，当条形磁铁落向闭合线圈时，闭合线圈中有感应电流 B. 图乙中，水平放置的闭合导体圆环的一条直径正上方的水平直导线中通有交变电流，则圆环中有感应电流 C. 图丙中，绕轴O1O2旋转导体框，导体框中没有感应电流 D. 图丁中，将条形磁铁靠近不闭合的线圈，线圈中没有感应电流 8. 如图所示，台秤上放一光滑平板，其左端固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为。现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为，则以下说法正确的是（　　） A. 弹簧长度将变长 B. 弹簧长度将变短 C. D. 9. 如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距，左端接一电阻，磁感应强度的匀强磁场，其方向垂直于导轨平面向下，垂直放在导轨上长度也为、电阻为的导体棒，在外力作用下水平向右匀速滑动，导轨的电阻忽略不计，不计一切摩擦。当棒以的速度水平向右匀速滑动时，下列说法正确的是（　　） A. 棒中感应电动势的大小为 B. 导体棒两端的电压 C. 回路中感应电流的大小为 D. 外力的大小为 10. 如图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片，图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆形线圈，线圈通上励磁电流I后，在两线圈间可得到垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度的大小和Ⅰ成正比，I的大小可通过“励磁电流调节旋钮”调节；电子从被加热的灯丝逸出（初速不计），经加速电压U加速形成高速电子束，U的大小可通过“加速电压调节旋钮”调节。玻璃泡内充有稀薄气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。某次实验中，电子加速后向右飞出，垂直进入磁场，在磁场中逆时针运动形成一个完整的圆周轨迹。下列说法正确的是（　　） A. 所加励磁电流的方向为顺时针 B. 所加励磁电流的方向为逆时针 C. 要使圆周轨迹的半径变为原来的一半，可以只调节励磁电流Ⅰ变为2倍 D. 要使圆周轨迹的半径变为原来的一半，可以只调节加速电压U变为 11. 质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上，粒子重力不计。下列选项正确的是（　　） A. 粒子进入磁场时的速度 B. 粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径为 C. 由粒子打在底片上的圆周半径r，可算得粒子的比荷 D. 只有电荷量、质量均相同的粒子，才能打到照相底片上相同的地方 12. 我国建造的第一台回旋加速器的工作原理如图所示，其核心部分是两个D形盒（图甲），两盒中间接入交变电压（图乙）。粒子源置于形盒的圆心附近，现粒子源产生质子，在时刻质子进入“D”型盒的间隙，质子获得的最大动能为，已知粒子的初速度不计，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中引起的粒子质量变化。下列说法正确的是（　　） A. 质子第二次加速前后在磁场中运动的轨道半径之比为 B. 仅增大交变电压，质子在加速器中获得的最大动能将增大 C. 仅增大交变电压，质子在加速器中运动的时间将减小 D. 若仅将交流电源周期变为原来的两倍，则可使用该加速器对粒子加速，且粒子获得的最大动能等于 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（共8分） 13. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是______。 A. 必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B. 将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C. 将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D. 将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。 A. 插入铁芯 B. 拔出线圈A C. 将滑动变阻器的滑片向左移动 D. 将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）实验结束后，该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。在两条支路上将电流计换成电流传感器，接通电路稳定后，再断开电路，并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知： ①流过灯泡的电流是______（选填“”或“”） ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将______。（选填“变长”、“变短”或“不变”） 四、解答题 14. 在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。初速为零的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片（未画出）上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求： （1）能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v； （2）能通过N打到硅片上的离子的比荷，并判断该离子的带电性质。 （3）加速电场的电压U。 15. 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。 16. 如图(a)所示，在以O为圆心，内外半径分别为R1和R2的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U为常量，R1＝R0，R2＝3R0，一电量为＋q，质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域，不计重力． (1)已知粒子从外圆上以速度v1射出，求粒子在A点的初速度v0的大小． (2)若撤去电场，如图(b)，已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度v2射出，方向与OA延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间． (3)在图(b)中，若粒子从A点进入磁场，速度大小为v3，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 石龙中学2024-2025学年度下学期高二年级第一次月考——物理 考试时间：75分钟； 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（每题3分，共18分） 1. 如图所示，两倾角为的光滑平行导轨，质量为m的导体棒垂直放在导轨上，整个空间存在竖直向上的匀强磁场。现导体棒中通有由a到b的恒定电流，使导体棒恰好保持静止。已知磁感应强度大小为B，导体棒中电流为I，重力加速度大小为g，忽略一切摩擦，则此时平行导轨间距为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】磁场方向竖直向上，由左手定则可知，安培力水平向右，由力的平衡条件得 解得 故选C。 2. 如图甲所示，螺线管匝数n=100，横截面积S=0.01m2，螺线管导线电阻r=1Ω，电阻R=9Ω。螺线管内部区域可视为存在水平方向的匀强磁场，以水平向右为正方向，磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 回路中感应电流逐渐增大 B. 0～2s内回路中的电流为0.06A C. C、D两点间的电势差为0.06V D. 0～2s内电阻R两端的电压为0.06V 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于磁感应强度随时间均匀变化，根据 可知，回路中感应电动势保持不变，回路中感应电流保持不变，故A错误； BCD．根据法拉第电磁感应定律可得 C、D两点间的电势差等于电阻R两端的电压，均为 故B正确，CD错误。 故选B。 3. 如图甲所示为某隐身试验舰，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海平面截面图如图乙所示，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使得M、N间海水内电流方向为M→N，此时加一定方向的磁场，可使得M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向右前进，则（　　） A. 所加磁场的方向应为水平向左 B. 所加磁场的方向应为垂直纸面向外 C. 所加磁场的方向应为垂直纸面向里 D. 互换电源正负极的同时把磁场反向，能实现舰艇减速 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．海水中电流从M流向N，舰艇向右运动，则舰艇受到海水对舰艇的作用力向右，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向左，根据左手定则可知，磁场方向应为垂直纸面向外，故AC错误，B正确； D．互换电源正负极的同时把磁场反向，根据左手定则可知，海水所受的安培力方向不变，不能实现舰艇减速，故D错误。 故选B。 4. 图甲为某“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；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的有（　　） A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高 B. 若更快按下按钮，则P、Q两端的电势差更大 C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势 D. 按下和松开按钮过程，螺线管对磁铁的力方向相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．按下按钮过程中，穿过线圈内向左的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向右，此时螺线管Q端电势高，故A错误； B．根据法拉第电磁感应定律可知，产生的电动势的大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比，若更快按下按钮，穿过线圈的磁通量的变化率变大，则P、Q两端的电势差更大，故B正确； C．按住按钮不动，线圈内磁通量不变化，无感应电动势，故C错误； D．根据“来拒去留”可知，按下和松开按钮过程，螺线管对磁铁的力方向相反，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。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。若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（ ） A. 杆OP产生的感应电动势恒定 B. 杆OP受到的安培力不变 C. 杆MN做匀加速直线运动 D. 杆MN中的电流不变 【答案】A 【解析】 【详解】A．OP转动切割磁感线产生的感应电动势为，因为OP匀速转动，所以杆OP产生的感应电动势恒定，故A正确； BCD．杆OP匀速转动产生的感应电动势产生的感应电流由M到N通过MN棒，由左手定则可知，MN棒会向左运动，MN棒运动会切割磁感线，产生电动势与原来电流方向相反，让回路电流减小，MN棒所受合力为安培力，电流减小，安培力会减小，加速度减小，故BCD错误。 故选A。 6. 如图，一根粗糙绝缘细杆固定在磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场中，杆和磁场垂直，与水平方向成角。杆上套一个质量为m、电荷量为的小球。小球与杆之间的动摩擦因数为。从A点开始由静止释放小球，使小球沿杆向下运动。设磁场区域足够大，杆足够长，重力加速度为g，则下列叙述中正确的是（ ） A. 小球先做加速度减小的加速运动，再做匀速直线运动 B. 小球的加速度先增大后减小 C. 小球运动的最大加速度等于 D. 小球的最大速度 【答案】C 【解析】 【详解】AB．小球开始运动时，速度较小，洛伦兹力较小，对小球进行受力分析，小球受到重力、垂直于杆斜向上的洛伦兹力、垂直于杆斜向上的支持力与沿杆向上的滑动摩擦力，根据牛顿第二定律可得 解得 可知小球先做加速度增大的加速运动；当洛伦兹力大于重力垂直于杆的分力时，支持力方向变成垂直于杆斜向左下方，则有 解得 此时小球做加速度减小的加速运动；当加速度减为0时，小球开始做匀速直线运动，结合上述可知，小球先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动；则小球的加速度先增大后减小，最后减为0后保持不变，故AB错误； C．结合上述分析可知，当洛伦兹力大小等于重力垂直于杆的分力时，杆对小球的支持力为0，滑动摩擦力为0，此时加速度最大，则有 解得，故C正确； D．结合上述分析可知，速度最大时，加速度为0，则有 解得，故D错误。 故选C。 二、多选题（每题6分，全对得6分，选错得0分，漏选得3分，共36分） 7. 下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中感应电流的说法正确的是（　　） A. 图甲中，当条形磁铁落向闭合线圈时，闭合线圈中有感应电流 B. 图乙中，水平放置的闭合导体圆环的一条直径正上方的水平直导线中通有交变电流，则圆环中有感应电流 C. 图丙中，绕轴O1O2旋转导体框，导体框中没有感应电流 D. 图丁中，将条形磁铁靠近不闭合的线圈，线圈中没有感应电流 【答案】AD 【解析】 【详解】A．图甲中，当条形磁铁落向闭合线圈时，穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈中有感应电流，故A正确； B．通电直导线处于导体圆环的正上方，穿过圆环的磁通量始终为零，故不会产生感应电流，故B错误； C．图丙中，绕轴O1O2旋转导体框，穿过导体框的磁通量不断变化，则导体框中有感应电流产生，故C错误； D．图丁中，将条形磁铁靠近不闭合的线圈，线圈中磁通量变化，但回路不闭合，没有感应电流，故D正确。 故选AD。 8. 如图所示，台秤上放一光滑平板，其左端固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为。现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为，则以下说法正确的是（　　） A. 弹簧长度将变长 B. 弹簧长度将变短 C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】导体棒所处的磁场是由磁铁产生的，磁场方向指向右上方，如图甲 根据左手定则可知，导体棒受到的安培力方向指向右下方，根据牛顿第三定律知，磁铁受到导体棒的作用力指向左上方，设为，对条形磁铁受力分析，如图乙，由于有水平向左的分力和竖直向上的分力，可知弹簧长度变短，台秤对条形磁铁的支持力减小，故台秤示数 故AD错误 ，BC正确。 故选BC。 9. 如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距，左端接一电阻，磁感应强度的匀强磁场，其方向垂直于导轨平面向下，垂直放在导轨上长度也为、电阻为的导体棒，在外力作用下水平向右匀速滑动，导轨的电阻忽略不计，不计一切摩擦。当棒以的速度水平向右匀速滑动时，下列说法正确的是（　　） A. 棒中感应电动势的大小为 B. 导体棒两端的电压 C. 回路中感应电流的大小为 D. 外力的大小为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．ac棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小为 故A正确； C．根据闭合电路欧姆定律可知，回路中感应电流的大小为 故C正确； B．导体棒两端的电压为闭合电路的路端电压，大小为 故B错误； D．导体棒做匀速直线运动，受力平衡，可知 故D正确。 故选ACD。 10. 如图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片，图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆形线圈，线圈通上励磁电流I后，在两线圈间可得到垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度的大小和Ⅰ成正比，I的大小可通过“励磁电流调节旋钮”调节；电子从被加热的灯丝逸出（初速不计），经加速电压U加速形成高速电子束，U的大小可通过“加速电压调节旋钮”调节。玻璃泡内充有稀薄气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。某次实验中，电子加速后向右飞出，垂直进入磁场，在磁场中逆时针运动形成一个完整的圆周轨迹。下列说法正确的是（　　） A. 所加励磁电流的方向为顺时针 B. 所加励磁电流的方向为逆时针 C. 要使圆周轨迹的半径变为原来的一半，可以只调节励磁电流Ⅰ变为2倍 D. 要使圆周轨迹的半径变为原来的一半，可以只调节加速电压U变为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．根据电子的运动轨迹，结合左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，则由安培定则可知，所加励磁电流的方向为逆时针，选项A错误，B正确； CD．根据 根据 可得 可知要使圆周轨迹的半径变为原来的一半，则需要使磁感应强度变为原来的2倍，因磁感应强度的大小和Ⅰ成正比，则可以只调节励磁电流Ⅰ变为2倍，或者将加速电压调节为原来的，选项C正确，D错误。 故选BC。 11. 质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上，粒子重力不计。下列选项正确的是（　　） A. 粒子进入磁场时的速度 B. 粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径为 C. 由粒子打在底片上的圆周半径r，可算得粒子的比荷 D. 只有电荷量、质量均相同的粒子，才能打到照相底片上相同的地方 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由动能定理qU=mv2 解得粒子进入磁场时的速度 故A正确； BCD．由洛伦兹力提供向心力 解得粒子在磁场中的运动半径 由粒子打在底片上的圆周半径，结合半径表达式，可得粒子的比荷 即可由r计算比荷； 由半径表达式，可知比荷相等的粒子，半径相等，粒子的电荷量、质量不一定都相等，故BD错误，C正确。 故选AC。 12. 我国建造的第一台回旋加速器的工作原理如图所示，其核心部分是两个D形盒（图甲），两盒中间接入交变电压（图乙）。粒子源置于形盒的圆心附近，现粒子源产生质子，在时刻质子进入“D”型盒的间隙，质子获得的最大动能为，已知粒子的初速度不计，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中引起的粒子质量变化。下列说法正确的是（　　） A. 质子第二次加速前后在磁场中运动的轨道半径之比为 B. 仅增大交变电压，质子在加速器中获得的最大动能将增大 C. 仅增大交变电压，质子在加速器中运动的时间将减小 D. 若仅将交流电源周期变为原来的两倍，则可使用该加速器对粒子加速，且粒子获得的最大动能等于 【答案】CD 【解析】 【详解】A．粒子第一次加速后 第二次加速后 根据 可得 粒子第一次与第二次在磁场中运动的轨道半径之比为 故A错误； B．粒子在磁场中的最大轨道半径为形盒的半径，对应速度也最大，则有 最大动能为 所以粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小无关，故B错误； C．设粒子加速的次数为，则有 则粒子运动的时间 由 解得 所以仅增大交变电压，质子在加速其中偏转的次数减小，质子在加速器中运动的时间将减小，故C正确； D．粒子离开出口处的动能最大，为 由粒子的质量数为1，电荷数为1；粒子的质量数为4，电荷数为2，可知粒子的出口处的动能与相等，故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（共8分） 13. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是______。 A. 必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B. 将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C. 将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D. 将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。 A. 插入铁芯 B. 拔出线圈A C. 将滑动变阻器的滑片向左移动 D. 将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）实验结束后，该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。在两条支路上将电流计换成电流传感器，接通电路稳定后，再断开电路，并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知： ①流过灯泡的电流是______（选填“”或“”） ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将______。（选填“变长”、“变短”或“不变”） 【答案】（1）C （2）AC （3） ①. ②. 变短 【解析】 【小问1详解】 A．S极向下插入螺线管时，不需要保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针都会向右偏转，故A错误； B．将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越大，故B错误； C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，则螺线管的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由B到A，则电流从“+”接线柱流入电流表，电流表的指针向右偏转，故C正确； D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，则螺线管的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由A到B，则电流从“-”接线柱流入电流表，电流表的指针向左偏转，故D错误。 故选C。 【小问2详解】 将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏。 A．插入铁芯，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故A正确； B．拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故B错误； C．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故C正确； D．将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故D错误。 故选AC。 【小问3详解】 ①[1]由图可知，断电前，通过灯泡和线圈的电流均恒定，且通过线圈的电流大于通过灯泡的电流。断电瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小，而此时灯泡和线圈构成一回路，从而使通过灯泡的电流瞬间增大，且方向与原来电流方向相反。所以断电瞬间，灯泡中电流是i1。 ②[2]在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变弱，所以可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。 四、解答题 14. 在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。初速为零的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片（未画出）上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求： （1）能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v； （2）能通过N打到硅片上的离子的比荷，并判断该离子的带电性质。 （3）加速电场的电压U。 【答案】（1）；（2），带正电荷；（3） 【解析】 【详解】（1）离子通过速度选择器时，有 解得 （2）离子在磁分析器中，有 解得 对离子受力分析可知，离子受到洛伦兹力指向圆心O，根据左手定则可知离子带正电荷； （3）离子经加速电场，由动能定理可有 解得 15. 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 16. 如图(a)所示，在以O为圆心，内外半径分别为R1和R2的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U为常量，R1＝R0，R2＝3R0，一电量为＋q，质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域，不计重力． (1)已知粒子从外圆上以速度v1射出，求粒子在A点的初速度v0的大小． (2)若撤去电场，如图(b)，已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度v2射出，方向与OA延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间． (3)在图(b)中，若粒子从A点进入磁场，速度大小为v3，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？ 【答案】(1)(2) ;(3) 【解析】 【详解】试题分析：（1）由动能定理：Uq=mv12-mv02①得：v0=② （2）如右图：粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，则r2=2（）2③ B1qv2=m④ 由②③得：⑤T=⑥t=⑦ 由④⑤⑧ （3）由B2qv3=m 可知，B越小，R越大．与磁场边界相切的圆的最大半径为 R=⑨所以B2＜⑩ 考点：考查了带电粒子在有界磁场中的运动 【名师点睛】解决粒子做匀速圆周运动的步骤：定圆心、画圆弧、求半径．同时若粒子从A点进入磁场，速度大小一定而方向不定，要使粒子一定能够从外圆射出，求磁感应强度应最大值，则粒子在磁场内的运动半径应大于过A点的最小内切圆半径 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $