精品解析：江苏省南京市六校联合体2024-2025学年高二下学期3月联合调研物理试题

2024-2025学年第二学期六校联合体3月调研测试 高二物理 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项符合题意，错选、多选、未选均不得分。 1. 在地球赤道上空，有一束电子流，自东向西运动，由于受地球磁场的影响，电子流将（　　） A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向南偏转 D. 向北偏转 【答案】A 【解析】 【详解】在地球赤道上空，地磁场方向由地理南极指向北极，电子流自东向西运动，根据左手定则，电子流将向上偏转。 故选A。 2. 下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是（　　） 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，铜盘的转速增大 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：安检门利用电流的磁效应可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警 【答案】C 【解析】 【详解】A．摇动手柄使蹄形磁体转动时，铝框切割磁感线产生感应电流，根据楞次定律，感应电流会阻碍相对运动，铝框会跟随磁体转动，但由于存在相对运动才能产生感应电流维持转动，因此铝框的转速一定小于磁体的转速，不会以相同速度同向转动，故A错误； B．铜盘转动时，若手持蹄形磁体靠近，穿过铜盘的磁通量变化，铜盘中会产生涡流。根据楞次定律，涡流会阻碍铜盘与磁体间的相对运动，即会阻碍铜盘的转动，导致铜盘转速减小而非增大，故B错误； C．电流表的指针与线圈相连，搬运时指针晃动会切割磁感线产生感应电流。将正负接线柱用导线连在一起，线圈构成闭合回路，感应电流受安培力作用阻碍线圈的摆动（阻尼作用），从而减弱指针摆动，故C正确； D．安检门的工作原理是：门内线圈通交变电流产生交变磁场，当金属物品通过时，金属中产生涡流（电磁感应现象），涡流产生的磁场反过来影响原线圈，从而被检测到。其利用的是电磁感应而非电流的磁效应，故D错误。 故选C。 3. 对于下列所示的装置，说法不正确的是（　　） A. 甲图中，奥斯特利用该实验装置发现了电流的磁效应 B. 乙图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过磁场发生相互作用的 C. 丙图中，回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压无关 D. 丁图中，不改变质谱仪各区域的电场磁场，击中底片同一位置的粒子一定是同种粒子 【答案】D 【解析】 【详解】A．甲图中，奥斯特利用该实验装置发现了电流的磁效应，故A正确，不满足题意要求； B．乙图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过磁场发生相互作用的，故B正确，不满足题意要求； C．丙图中，回旋加速器中带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，射出回旋加速器时有 可得 则带电粒子的最大速度与D形盒的半径有关，与加速电压无关，带电粒子的最大动能与D形盒的半径有关，与加速电压无关，故C正确，不满足题意要求； D．丁图中，粒子先加速，设加速电压为，则有 在速度选择器中，有 在偏转磁场中，有 联立解得 可知不改变质谱仪各区域的电场磁场，击中底片同一位置的粒子比荷相同，但不一定是同种粒子，故D错误，满足题意要求。 故选D。 4. 空间某区域内磁场的磁感线分布如图所示，磁感线穿过大小不变的闭合圆形金属线圈。线圈由位置Ⅰ水平向右平移到位置Ⅱ的过程中（　　） A. 线圈有缩小的趋势 B. 穿过线圈的磁通量变大 C. 若线圈不闭合，线圈中有感应电动势 D. 若线圈匀速移动，线圈中没有感应电流 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据楞次定律中“增缩减扩”的原理可知，线圈由位置I水平向右平移到位置II的过程中，磁通量减小，线圈有扩张的趋势，故AB错误； C．线圈不闭合，穿过线圈的磁通量依然发生改变，根据楞次定律可知，线圈中会产生感应电动势，但由于不是闭合回路，线圈中没有感应电流，故C正确； D．若线圈匀速移动，线圈的磁通量会发生改变，根据楞次定律可知，线圈中产生感应电动势，线圈是闭合的回路，有感应电流，故D错误。 故选C。 5. 如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为S，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（　　） A. 线框中磁通量变化量为 B. 线框中产生逆时针方向的感应电流 C. 线框中感应电动势大小为 D. 边所受安培力方向向左 【答案】D 【解析】 【详解】A．已知磁感应强度由0均匀增大到，则磁通量变化量 与线圈匝数无关，故A错误； B．根据楞次定律，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。已知原磁场方向向外且磁通量增大，那么感应电流产生的磁场要阻碍原磁通量的增大，即感应磁场方向向里。由安培定则（右手螺旋定则），感应电流方向为顺时针，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势，故C错误； D．由前面分析可知感应电流方向为顺时针，则AB边的电流方向由A到B，根据左手定则，AB边所受安培力方向向左，故D正确。 故选D。 6. 平行金属导轨间距为L，甲、乙水平放置，丙倾斜放置。三种情况下闭合回路电流均为I，导轨区域内匀强磁场磁感应强度大小均为B，方向如图。金属杆均垂直于导轨且处于静止状态，下列说法不正确的是（　　） A. 甲图中受到的安培力方向水平向右 B. 乙图中受到的安培力方向垂直于磁场斜向下，大小为 C. 丙图中可能不受摩擦力 D. 三幅图中，受到的安培力大小均相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，磁场垂直纸面向外，电流方向从到，四指指向电流方向，磁感线穿掌心，拇指指向水平向右，因此安培力方向水平向右，故A正确； B．乙图中，磁场方向与导轨平面成θ角，电流方向沿导轨平面从到，根据左手定则，安培力方向垂直于磁场斜向下；磁场方向与金属杆垂直，根据公式安培力大小，故B错误； C．丙图中金属杆静止，受力平衡。由左手定则，安培力方向沿斜面向上，当安培力大小等于重力沿斜面向下的分力时，即 此时摩擦力为零，因此可能不受摩擦力，故C正确； D．三幅图中I、L、B均相同，磁场与金属杆均垂直，因此安培力大小均相等，都为ILB，故D正确。 故选B。 7. 如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R。已知该电场的电场强度为E，方向竖直向下；该磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。不计空气阻力，设重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A. 液滴带负电荷 B. 液滴比荷 C. 液滴沿逆时针方向运动 D. 液滴运动速度大小 【答案】A 【解析】 【详解】A．液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场的复合场中做匀速圆周运动，可知液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反，故液滴带负电，故A正确； B．根据电场力和重力平衡可得 解得，故B错误； C．磁场方向垂直纸面向里，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断液滴沿顺时针方向运动，故C错误； D．由洛伦兹力提供向心力可得 解得液滴的速度大小为 故D错误。 故选A。 8. 图中的MN上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框垂直于线框平面的轴O 以角速度匀速转动，扇形导线框半径为，电阻为，线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】ABCD．线框以角速度ω匀速转动，根据线框与磁场的相对位置，可将转动一周分为以下四个阶段： 第一阶段0到，线框完全在磁场外，感应电动势； 第二阶段到，线框开始转入磁场，线框半径转动切割磁感线，此阶段感应电动势（顺时针方向）； 第三阶段到，线框完全转入磁场，磁通量变化率为 0，感应电动势； 第四阶段到，线框开始转出磁场，线框半径转动切割磁感线，此阶段感应电动势（逆时针方向）； 线框电阻为，一个周期内产生的热量Q等于有电动势阶段产生的热量之和为 代入数据得 根据有效值公式 联立得，故ABC错误，D正确。 故选D。 9. 如图所示，A、B、C是三只完全相同的灯泡，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S瞬间，A、B、C均逐渐变亮 B. 闭合开关S瞬间，A和C立即亮、B逐渐变亮 C. 断开开关S瞬间，C立即熄灭 D. 断开开关S瞬间，A闪亮后逐渐熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由于自感线圈L阻碍电流增大，所以闭合开关S瞬间，A先亮，B、C逐渐变亮，稳定后三个灯泡一样亮，故AB错误； CD．断开开关S瞬间，自感线圈、A、B、C组成闭合回路，自感线圈阻碍电流减小，所以B、C逐渐熄灭，流过A的电流等于流过B、C电流之和，比断开开关前电流大，所以A闪亮后逐渐熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 10. 如图所示，空间区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小，为磁场的右边界。磁场内一匝数的正方形闭合金属导线框平行于纸面放置，线框的边长，其右边与磁场边界重合。时刻线框从图示位置开始逆时针（俯视）绕以角速度匀速转动，此过程中感应电动势E随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】线圈产生的电动势最大值为 线圈转动的周期为 在内，即时间内，线圈产生的电动势为 在内，即时间内，线圈处于磁场外部，产生的电动势一直为0，在，即时间内，线圈产生的电动势为 故C正确，ABD错误。 故选C。 11. 如图所示，足够长水平导轨处于竖直向下的匀强磁场中，导体棒垂直于导轨静置。开关S闭合后，导体棒沿导轨无摩擦运动，不计导轨电阻。关于该棒的速度、加速度、通过的电流及穿过回路中的磁通量随时间变化的图像，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AB．开关S闭合后，导体棒在安培力的作用下向右运动，当导体棒的速度为v时，电路的电动势为 回路的感应电流为 根据牛顿第二定律，有 导体棒的加速度大小为 由于 利用微积分原理可解出 从而可得加速度 故A错误，B正确； CD．由法拉第电磁感应定律 开关S闭合后，导体棒由静止开始运动，此时导体棒将做加速运动，其速度越来越大，回路的感应电流将越来越小，加速度将越来越小，将越来越大，即-t图像的斜率将越来越大，根据 可知a-t图像的斜率将越来越小，故CD错误。 故选B。 二、非选择题：共5题，共56分，其中第1316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. 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁电传感器，如图甲所示，有一矩形金属薄片（载流子为电子）的霍尔元件，在P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N两侧面间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某校物理学习小组对霍尔现象进行了如下研究，请完成下列填空： （1）用螺旋测微器测出薄片厚度如图乙所示，则__________mm。 （2）已知金属薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子电荷量为e，则霍尔系数_____。 （3）在如图甲所示的磁场中，金属薄片M面的电势_______（填“高”或“低”）于N面的电势；若小组成员在进行霍尔电压测量时，测量点相比较于测量点N更靠近P端，则利用M、测量出的霍尔电压的绝对值将相比真实值偏________（填“大”或“小”）。 （4）有同学认为代表了霍尔元件的电阻，这种观点是________（填“正确”或“错误”）的。 【答案】（1）0.560##0.559##0.561 （2） （3） ①. 低 ②. 大 （4）错误 【解析】 【小问1详解】 螺旋测微器的精度为，故读数为 【小问2详解】 根据电流微观表达式可得 设M、N两侧面间的距离为，则 由电场力与洛伦兹力平衡可得 联立解得 和比较可得 【小问3详解】 [1]金属薄片中的自由电荷为电子，由左手定则判断，电子会偏向M端，使其电势低，同时相对的N端电势高，故M端的电势低于N端的电势。 [2]若小组成员在进行霍尔电压测量时，测量点相比较于测量点N更靠近P端，则由于沿电流方向存在电势差，所以电势大于N的电势，则利用M、测量出的霍尔电压的绝对值将相比真实值偏大。 【小问4详解】 是外电压，代表了外电阻，霍尔元件的电阻为内电阻，电流I是外部电流，不是产生的，故不能代表霍尔元件的电阻，该同学观点是错误的。 13. 如图所示，某小型交流发电机内的矩形金属线圈ABCD的面积，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝10Ω，线圈所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B＝1T。线圈通过滑环和电刷与阻值R＝90Ω的定值电阻连接。现使线圈绕轴OO'匀速转动，角速度ω＝30rad/s： （1）若从图中所示位置开始计时，且规定B流向A为电流正方向，请写出线圈中电流随时间的表达式； （2）求线圈从图中所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。 【答案】（1） （2）0.1C 【解析】 【小问1详解】 感应电动势最大值 解得 从中性面开始计时，线圈中电流瞬时值的表达式为 其中 解得 则线圈中电流瞬时值的表达式 【小问2详解】 线圈从中性面位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量 又， ， 联立得 代入数据解得 14. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，甲区域为粒子加速器，加速电压为U0；乙区域为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d，两板间电压为；丙区域为偏转分离器，磁感应强度为。今有一群比荷不同的正粒子（不计重力），从静止开始经甲区域后，有部分粒子恰能沿直线通过乙区域，且粒子进入丙区域后做匀速圆周运动： （1）求能沿直线通过乙区域的这部分粒子的比荷； （2）该部分粒子在丙区域中做匀速圆周运动的半径R的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 粒子先经过加速，电压为，速度大小为，根据动能定理有 粒子恰能沿直线通过速度选择器，有 联立可得， 【小问2详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动，有 解得 15. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场B0中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为，电阻为。现将金属棒从紧靠NQ处由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为x =24m时，速度已达到最大值。（重力加速度g取），求： （1）匀强磁场的磁感应强度B0的大小； （2）金属棒从开始下滑到达到最大速度过程中，金属棒cd上产生的焦耳热Qcd； （3）从导体棒下滑x =24m时，磁场B开始变化，使得cd棒能以5m/s2的加速度沿斜面匀加速下滑，求B随时间的变化规律（以B开始变化瞬间记为t=0时刻）。 【答案】（1）4T （2）14J （3） 【解析】 【小问1详解】 当所受合外力为零时，下滑的速度达到最大，受力平衡，金属棒受力分析如图所示 根据平衡条件可得 根据闭合电路欧姆定律有 联立解得 【小问2详解】 根据能量守恒定律有 解得Q =56J 则棒cd产生的热量为 【小问3详解】 金属棒中不产生感应电流时不受安培力，做匀加速运动，设金属棒的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有 解得 由题知，当时磁感应强度为，设当时间为t时磁感应强度为B 根据回路中磁通量不变，则有 联立解得 16. 如图所示，足够长的光滑等宽金属导轨，固定在一水平面内，导轨宽度为L。有垂直导轨平面向下的匀强磁场布满导轨，磁感应强度为B。甲、乙、丙三个金属棒，依次跨放在导轨上，棒与轨道垂直、质量均为m，金属棒接入电路的阻值分别为、、。其中乙、丙棒由绝缘轻杆连接。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属棒和轻杆的可能形变和轻杆的质量，金属棒与导轨始终接触良好。初始时，乙、丙静止，现让金属棒甲在棒乙左侧以v0开始运动： （1）求开始运动瞬间，流过甲棒的电流大小； （2）甲棒开始运动一段时间后，某时刻乙棒速度为，求这一过程中整个回路产生的总热量Q； （3）为避免甲、乙相撞，求初始时，甲棒距离乙棒的距离最小值。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 甲棒以速度运动瞬间，产生的电动势为 回路总电阻为 根据闭合电路欧姆定律可知，流过甲棒的电流大小为 联立解得 【小问2详解】 由于通过甲棒的电流等于通过乙、丙两棒的电流之和，可知甲棒受到的安培力与乙、丙两棒受到的安培力之和大小相等，方向相反，则甲、乙、丙三棒组成的系统满足动量守恒，规定向右为正方向，则有 根据能量守恒可得 解得 【小问3详解】 当甲、乙、丙共速时距离有最小值，此时由动量守恒有 解得 对甲，由动量定理有 又， 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年第二学期六校联合体3月调研测试 高二物理 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项符合题意，错选、多选、未选均不得分。 1. 在地球赤道上空，有一束电子流，自东向西运动，由于受地球磁场的影响，电子流将（　　） A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向南偏转 D. 向北偏转 2. 下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是（　　） 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，铜盘的转速增大 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：安检门利用电流的磁效应可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警 3. 对于下列所示的装置，说法不正确的是（　　） A. 甲图中，奥斯特利用该实验装置发现了电流的磁效应 B. 乙图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过磁场发生相互作用的 C. 丙图中，回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压无关 D. 丁图中，不改变质谱仪各区域的电场磁场，击中底片同一位置的粒子一定是同种粒子 4. 空间某区域内磁场的磁感线分布如图所示，磁感线穿过大小不变的闭合圆形金属线圈。线圈由位置Ⅰ水平向右平移到位置Ⅱ的过程中（　　） A. 线圈有缩小的趋势 B. 穿过线圈的磁通量变大 C. 若线圈不闭合，线圈中有感应电动势 D. 若线圈匀速移动，线圈中没有感应电流 5. 如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为S，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（　　） A. 线框中磁通量变化量为 B. 线框中产生逆时针方向的感应电流 C. 线框中感应电动势大小为 D. 边所受安培力方向向左 6. 平行金属导轨间距为L，甲、乙水平放置，丙倾斜放置。三种情况下闭合回路电流均为I，导轨区域内匀强磁场磁感应强度大小均为B，方向如图。金属杆均垂直于导轨且处于静止状态，下列说法不正确的是（　　） A. 甲图中受到的安培力方向水平向右 B. 乙图中受到的安培力方向垂直于磁场斜向下，大小为 C. 丙图中可能不受摩擦力 D. 三幅图中，受到的安培力大小均相等 7. 如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R。已知该电场的电场强度为E，方向竖直向下；该磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。不计空气阻力，设重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A. 液滴带负电荷 B. 液滴比荷 C. 液滴沿逆时针方向运动 D. 液滴运动速度大小 8. 图中的MN上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框垂直于线框平面的轴O 以角速度匀速转动，扇形导线框半径为，电阻为，线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是（　　） A. B. C. D. 9. 如图所示，A、B、C是三只完全相同的灯泡，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关S瞬间，A、B、C均逐渐变亮 B. 闭合开关S瞬间，A和C立即亮、B逐渐变亮 C. 断开开关S瞬间，C立即熄灭 D. 断开开关S瞬间，A闪亮后逐渐熄灭 10. 如图所示，空间区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小，为磁场的右边界。磁场内一匝数的正方形闭合金属导线框平行于纸面放置，线框的边长，其右边与磁场边界重合。时刻线框从图示位置开始逆时针（俯视）绕以角速度匀速转动，此过程中感应电动势E随时间t变化的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 11. 如图所示，足够长水平导轨处于竖直向下的匀强磁场中，导体棒垂直于导轨静置。开关S闭合后，导体棒沿导轨无摩擦运动，不计导轨电阻。关于该棒的速度、加速度、通过的电流及穿过回路中的磁通量随时间变化的图像，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、非选择题：共5题，共56分，其中第1316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. 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁电传感器，如图甲所示，有一矩形金属薄片（载流子为电子）的霍尔元件，在P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N两侧面间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某校物理学习小组对霍尔现象进行了如下研究，请完成下列填空： （1）用螺旋测微器测出薄片厚度如图乙所示，则__________mm。 （2）已知金属薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子电荷量为e，则霍尔系数_____。 （3）在如图甲所示的磁场中，金属薄片M面的电势_______（填“高”或“低”）于N面的电势；若小组成员在进行霍尔电压测量时，测量点相比较于测量点N更靠近P端，则利用M、测量出的霍尔电压的绝对值将相比真实值偏________（填“大”或“小”）。 （4）有同学认为代表了霍尔元件的电阻，这种观点是________（填“正确”或“错误”）的。 13. 如图所示，某小型交流发电机内的矩形金属线圈ABCD的面积，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝10Ω，线圈所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B＝1T。线圈通过滑环和电刷与阻值R＝90Ω的定值电阻连接。现使线圈绕轴OO'匀速转动，角速度ω＝30rad/s： （1）若从图中所示位置开始计时，且规定B流向A为电流正方向，请写出线圈中电流随时间的表达式； （2）求线圈从图中所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。 14. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，甲区域为粒子加速器，加速电压为U0；乙区域为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d，两板间电压为；丙区域为偏转分离器，磁感应强度为。今有一群比荷不同的正粒子（不计重力），从静止开始经甲区域后，有部分粒子恰能沿直线通过乙区域，且粒子进入丙区域后做匀速圆周运动： （1）求能沿直线通过乙区域的这部分粒子的比荷； （2）该部分粒子在丙区域中做匀速圆周运动的半径R的大小。 15. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场B0中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为，电阻为。现将金属棒从紧靠NQ处由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为x =24m时，速度已达到最大值。（重力加速度g取），求： （1）匀强磁场的磁感应强度B0的大小； （2）金属棒从开始下滑到达到最大速度过程中，金属棒cd上产生的焦耳热Qcd； （3）从导体棒下滑x =24m时，磁场B开始变化，使得cd棒能以5m/s2的加速度沿斜面匀加速下滑，求B随时间的变化规律（以B开始变化瞬间记为t=0时刻）。 16. 如图所示，足够长的光滑等宽金属导轨，固定在一水平面内，导轨宽度为L。有垂直导轨平面向下的匀强磁场布满导轨，磁感应强度为B。甲、乙、丙三个金属棒，依次跨放在导轨上，棒与轨道垂直、质量均为m，金属棒接入电路的阻值分别为、、。其中乙、丙棒由绝缘轻杆连接。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属棒和轻杆的可能形变和轻杆的质量，金属棒与导轨始终接触良好。初始时，乙、丙静止，现让金属棒甲在棒乙左侧以v0开始运动： （1）求开始运动瞬间，流过甲棒的电流大小； （2）甲棒开始运动一段时间后，某时刻乙棒速度为，求这一过程中整个回路产生的总热量Q； （3）为避免甲、乙相撞，求初始时，甲棒距离乙棒的距离最小值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $