精品解析：山东省德州市乐陵第一中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

2023级高二下学期3月月考 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 下列符合物理学史实的是（　　） A. 奥斯特发现了电磁感应现象，梦圆磁生电 B. 楞次通过大量的实验，得到了判定感应电流方向的方法 C. 法拉第发现了电流的磁效应 D. 法拉第最先发现决定感应电动势大小的规律，即法拉第电磁感应定律 2. 关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A. 图甲是速度选择器示意图，由图可以判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 B. 图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A极板是发电机的正极，且增大磁感应强度可以增大电路中的电流 C. 图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大 D. 图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U 3. 如图所示，一根可以自由转动的直导线ab平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的正上方，则直导线ab通以由a到b的电流后，运动情况为（　　） A. 从上向下看顺时针转动并远离螺线管 B. 从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 C. 从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D. 从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 4. 如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将有感应电流产生（　　） A. 向右做匀速运动 B. 向右做加速运动 C. 静止不动 D. 向左做匀速运动 5. 如图，灯泡的灯丝电阻为2Ω，电池电动势为2V，内阻不计，线圈的自感系数很大，先合上开关K，稳定后突然断开K，则下列说法正确的是（　　） A. 若线圈电阻可以忽略，灯泡会突然亮一下再逐渐熄灭 B. 若线圈电阻可以忽略，灯泡会逐渐熄灭 C. 若线圈电阻为2Ω，灯泡会闪亮一下再逐渐熄灭，且灯泡中电流方向与K断开前方向相反 D. 若线圈电阻为2Ω，灯泡会逐渐熄灭，且灯泡中电流方向与K断开前方向相同 6. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于圆面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，AC、DE是圆的两条互相垂直的直径，在A点有一个粒子源，沿与AC成45°斜向上垂直磁场的方向射出各种不同速率的粒子，粒子的质量均为m，电荷量均为q，所有粒子均从CD段四分之一圆弧射出磁场，不计粒子的重力，则从A点射出的粒子速率满足的条件是（　　） A. ＞v＞ B. ＞v＞ C. ＞v＞ D. ＞v＞ 7. 如图所示，两根相距为L的光滑平行导轨水平放置，R为固定电阻，金属杆MN垂直于导轨放置，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨和金属杆的电阻忽略不计。时刻对金属杆施加一水平外力F，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动。下列关于通过R的电流i、外力F、回路产生的焦耳热Q、克服安培力做功的功率P随时间t变化的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 8. 如图甲所示，一个圆形线圈用绝缘杆固定在天花板上，线圈的匝数为n，半径为r，总电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且下面一半处在磁场中，t＝0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 在0~2t0的时间间隔内线圈内感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向 B. 在0~2t0的时间间隔内线圈受到的安培力先向上后向下 C. 在0~t0的时间间隔内线圈中感应电流的大小为 D. 在t0时线圈受到的安培力的大小为 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 当线圈中的电流随时间变化时，线圈产生的磁场也会变化，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。下列关于涡流的应用说法正确的是（　　） A. 图1中当线圈中通以周期性变化的电流时，金属中产生涡流使金属熔化 B. 图2中铁质锅换成陶瓷锅，其加热效果与铁质锅一样 C. 图3中探雷器遇见金属时，金属中涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警 D. 图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们都同时从铝管下端管口落出 10. 如图所示，甲、乙是两个完全相同的闭合导线线框，a、b是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域，只是a区域到地面的高度比b高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方距地面相同高度处同时由静止释放，穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法正确的是（　　） A. 甲乙两框同时落地 B. 乙框比甲框先落地 C. 落地时甲乙两框速度相同 D. 穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量小于乙线框 11. 如图所示，一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，套在一根固定的足够长的水平粗糙绝缘直杆上，环直径略大于杆直径。直杆处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，圆环以初速度使其向右运动，最终圆环处于平衡状态，已知重力加速度为g，则（　　） A. 圆环向右运动过程中受到竖直向下的洛伦兹力 B. 圆环运动过程中可能不受摩擦力 C. 圆环最终可能会停下来 D. 圆环克服摩擦力做的功可能为 12. 如图，在磁感应强度大小为B的匀强磁场区域内，与磁场方向垂直的水平面内有两根固定的足够长的平行金属导轨，导轨间的距离为L，导轨上平行放置两根导体棒和，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，其他电阻忽略不计，导体棒均可沿导轨无摩擦滑行。初始时刻棒静止，给棒一个向右的初速度。两导体棒在运动中始终不接触。下列说法中正确的是（　　） A. 棒开始运动时，棒中电流方向为，大小为 B. 当棒速度减为时，棒的加速度大小为 C. 从开始运动到最终稳定，电路中产生的电能为 D. 棒的最终速度为 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 在第三次工业革命的今天，新材料的发现和运用尤为重要．我国某科研机构发现一种新型的半导体材料，目前已经知道这种半导体材料的载流子（参与导电的“带电粒子”）的电荷量的值是e（电子电量的绝对值），但不知道它的电性和载流子的数密度n（单位体积中载流子的数量）．为了测定这种材料中的载流子是带正电还是带负电，以及载流子的数密度，科学家把这种材料先加工成一块偏平的六面体样品，这块样品的长、宽和厚度分别为a、b、d（如图中所示）．现将这块样品接入电路中，且把靠外的偏平面标记为M，靠里的偏平面标记为N，然后在垂直于大平面的方向加上一个磁感应强度大小为B的匀强磁场．接通电键S，调节可变电阻R．使电路中产生合适的电流．然后用电压表判定M、N两个面的电势高低并测定M、N间的电压（也叫霍耳电压），从而得到这种半导体材料载流子的电性和数密度． （1）当M的电势比N的电势低时，材料中的载流子带___电（填“正”或“负”）； （2）为了测定载流子的数密度n，除题目中已给出的数据外，还需要测定的物理量有（写出物理量的含义并设定相应的符号）_______________________； （3）根据题设条件和你测定的物理量，写出载流子的数密度的表达式__________． 14. 在“研究电磁感应现象”的实验中。 （1）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。 （2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将________；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________。（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”） （3）在图乙中，某同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端慢慢滑到左端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________（选填“大”或“小”）。 15. 如图甲所示，单匝圆形线框置于水平桌面上，线框半径，质量，电阻，与桌面间的动摩擦因数。线框左侧半圆空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。设线框与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，取。求线框： （1）在时刻所受安培力的大小； （2）滑动前所产生的焦耳热。 16. 如图所示，倾角、宽度的光滑导轨，处于竖直向下的匀强磁场中。电源的电动势、内阻，电动机两端所加的电压、消耗的电功率、其线圈的电阻，质量的导体棒与导轨垂直且处于静止状态。重力加速度g取，。 （1）求磁场的磁感应强度B的大小； （2）仅改变磁场，仍使导体棒处于静止状态，求磁感应强度的最小值和方向。 17. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨、相距为d，导轨平面与水平面夹角为，金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B，金属导轨的上端与开关S、定值电阻和电阻箱相连，不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g，现闭合开关S，将金属棒由静止释放. （1）判断金属棒中电流的方向； （2）若电阻箱接入电阻的阻值为，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热； （3）当，，时，金属棒能达到的最大速度随电阻箱阻值的变化关系如图乙所示，取，，，求定值电阻的阻值和金属棒的质量m. 18. 如图所示,在xoy平面内,在范围内以x轴为电场和磁场的边界,在范围内以第Ⅲ象限内的直线OM为电场与磁场的边界,OM与x轴负方向成角,在边界的下方空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.1T,在边界的上方有沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E=32N/C;在y轴上的P点有一个不计重力的带电微粒,以沿x轴负方向的初速度射出,已知,微粒所带电荷量,质量,求: (1)带电微粒第一次进入电场时的位置坐标; (2)带电微粒从P点出发到第三次经过电磁场边界经历的总时间; (3)带电微粒第四次经过电磁场边界时的速度大小. 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023级高二下学期3月月考 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 下列符合物理学史实的是（　　） A. 奥斯特发现了电磁感应现象，梦圆磁生电 B. 楞次通过大量的实验，得到了判定感应电流方向的方法 C. 法拉第发现了电流的磁效应 D. 法拉第最先发现决定感应电动势大小的规律，即法拉第电磁感应定律 【答案】B 【解析】 【详解】A．法拉第梦圆磁生电，终于发现了电磁感应现象，故A错误； B．德国科学家楞次通过分析大量实验结果，发表了确定感应电流方向的楞次定律，故B正确； C．奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误； D．纽曼和韦伯总结出了法拉第电磁感应定律，故D错误。 故选B。 2. 关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A. 图甲是速度选择器示意图，由图可以判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 B. 图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A极板是发电机的正极，且增大磁感应强度可以增大电路中的电流 C. 图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大 D. 图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲是速度选择器示意图，由图无法判断出带电粒子的电性，粒子做匀速直线运动，列平衡方程，则有 所以 A错误； B．根据左手定则可知，正电荷向下偏转，负电荷向上偏转，所以下极板带正电，A板是电源的负极，B板是电源的正极，B错误。 C．粒子先经历加速电场，则有 粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，则有 所以 所以越靠近狭缝半径越小，比荷越大，C正确。 D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，则有 故 所以速度与电压无关，最大动能与加速电压无关，D错误。 故选C。 3. 如图所示，一根可以自由转动的直导线ab平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的正上方，则直导线ab通以由a到b的电流后，运动情况为（　　） A. 从上向下看顺时针转动并远离螺线管 B. 从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 C. 从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D. 从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 【答案】D 【解析】 【详解】 把直线电流等效为 aO、OO' 、O'b三段其中OO` 段极短，由于 OO' 段电流方向与该处的磁场方向相同，所以不受安培力作用；aO段电流所在处的磁场方向斜向上，由左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面向外；O'b段电流所在处的磁场方向斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里。再用特殊位置法分析：当导线转过与纸面垂直时，判断导线所受安培力方向向下，综上可知导线将以 OO'段为轴逆时针转动（从上向下看）并靠近通电螺线管 。 故选D。 4. 如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将有感应电流产生（　　） A. 向右做匀速运动 B. 向右做加速运动 C. 静止不动 D. 向左做匀速运动 【答案】B 【解析】 【详解】要使线圈c中有感应电流产生，必须使穿过线圈c的磁通量发生变化。当导体棒ab做匀速运动或静止时，穿过线圈c的磁通量均不变，故线圈 c中均不能产生感应电流；当导体棒ab做变速运动时，切割磁感线产生的感应电流大小发生了变化，使得穿过线圈c的磁通量发生变化，因此能够产生感应电流。 故选B。 5. 如图，灯泡的灯丝电阻为2Ω，电池电动势为2V，内阻不计，线圈的自感系数很大，先合上开关K，稳定后突然断开K，则下列说法正确的是（　　） A. 若线圈电阻可以忽略，灯泡会突然亮一下再逐渐熄灭 B. 若线圈电阻可以忽略，灯泡会逐渐熄灭 C. 若线圈电阻为2Ω，灯泡会闪亮一下再逐渐熄灭，且灯泡中电流方向与K断开前方向相反 D. 若线圈电阻为2Ω，灯泡会逐渐熄灭，且灯泡中电流方向与K断开前方向相同 【答案】A 【解析】 【详解】AB．突然断开K，线圈将产生自感现象，且与灯泡构成一闭合回路，此时通过灯泡的电流向上，与断开K前的电流方向相反；若线圈电阻可以忽略，断开K前通过线圈的电流大于通过灯泡的电流，则稳定后突然断开K，灯泡会突然比原来亮一下再熄灭，故A正确， B错误； CD．若线圈直流电阻为，与灯泡的电阻一样大，可知断开K前通过线圈的电流等于通过灯泡的电流，则稳定后突然断开K，灯泡会逐渐熄灭，且灯泡中电流方向与K断开前方向相反，故CD错误。 故选A。 6. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于圆面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，AC、DE是圆的两条互相垂直的直径，在A点有一个粒子源，沿与AC成45°斜向上垂直磁场的方向射出各种不同速率的粒子，粒子的质量均为m，电荷量均为q，所有粒子均从CD段四分之一圆弧射出磁场，不计粒子的重力，则从A点射出的粒子速率满足的条件是（　　） A. ＞v＞ B. ＞v＞ C. ＞v＞ D. ＞v＞ 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】当粒子恰好从C点出射，由题知，圆心刚好在D点，如图所示 根据几何关系可得运动半径为 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 当粒子恰好从D点出射，圆心恰在AD的中点，如图所示 根据几何关系可得运动半径为 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 故要所有粒子均从CD段四分之一圆弧射出磁场，则从A点射出的粒子速率满足的条件是 ＞v＞ 故选C。 7. 如图所示，两根相距为L的光滑平行导轨水平放置，R为固定电阻，金属杆MN垂直于导轨放置，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨和金属杆的电阻忽略不计。时刻对金属杆施加一水平外力F，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动。下列关于通过R的电流i、外力F、回路产生的焦耳热Q、克服安培力做功的功率P随时间t变化的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．根据 电流是一条过原点的倾斜的直线，A错误； B．根据牛顿第二定律 解得 外力F是一条不通过原点的倾斜直线，B正确； C．根据焦耳定律 ，因为回路的电流随时间变化，所以热量Q与时间t一定不成正比，C错误； D．因为 因为安培力F安随时间变化，所以安培力的功率与时间一定不成正比，D错误。 故选B。 8. 如图甲所示，一个圆形线圈用绝缘杆固定在天花板上，线圈的匝数为n，半径为r，总电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且下面一半处在磁场中，t＝0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 在0~2t0的时间间隔内线圈内感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向 B. 在0~2t0的时间间隔内线圈受到的安培力先向上后向下 C. 在0~t0的时间间隔内线圈中感应电流的大小为 D. 在t0时线圈受到的安培力的大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由楞次定律可知，在0~2t0的时间间隔内线圈内感应电流始终沿顺时针方向，故A错误； B．感应电流始终沿顺时针方向，由左手定则可知，在0~2t0的时间间隔内线圈受到的安培力先向下后向上，故B错误； C．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势 由欧姆定律可知，在0~t0的时间间隔内线圈中感应电流的大小 故C正确； D．由题图乙所示图像可知，在时磁感应强度大小线圈所受安培力大小 故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 当线圈中的电流随时间变化时，线圈产生的磁场也会变化，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。下列关于涡流的应用说法正确的是（　　） A. 图1中当线圈中通以周期性变化的电流时，金属中产生涡流使金属熔化 B. 图2中铁质锅换成陶瓷锅，其加热效果与铁质锅一样 C. 图3中探雷器遇见金属时，金属中涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警 D. 图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们都同时从铝管下端管口落出 【答案】AC 【解析】 【详解】A．图1中当线圈中通以周期性变化的电流，使金属中产生涡流，利用涡流生热使金属熔化，故 A正确； B．图2中若把铁质锅换成陶瓷锅，这种材料不能产生涡流，不具有加热效果，故B错误； C．图3中探雷器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警，故C正确； D．小圆柱在无缝铝管中下落时，产生电磁感应，阻力很大，阻碍磁体与导体间的相对运动；小圆柱在有竖直裂缝的铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对小圆柱产生向上的阻力较小，所以小圆柱穿越无缝管的时间比穿越有缝管的时间长，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，甲、乙是两个完全相同的闭合导线线框，a、b是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域，只是a区域到地面的高度比b高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方距地面相同高度处同时由静止释放，穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法正确的是（　　） A. 甲乙两框同时落地 B. 乙框比甲框先落地 C. 落地时甲乙两框速度相同 D. 穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量小于乙线框 【答案】B 【解析】 【详解】C．根据 可得乙线框进入磁场时的速度比甲线框进入磁场时速度大，线框所受的安培力为 F=BIL 电动势为 E=BLv 电流为 联立可得 分析可知乙在进入线圈过程中受到的安培力较大，因为两个线圈完全相同，所以故安培力对乙做的负功多，产生的热量多，重力做的功一部分转化为导线框的动能，一部分转化为导线框穿过磁场产生的热量，根据动能定理可知，甲落地速度比乙落地速度大，C错误； D．根据电流定义式得 穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量等于乙线框，D错误； AB．下落过程中分析线框，根据动量定理得 线框穿过磁场时，安培力的冲量为 线框穿过磁场中通过的电荷量相等，故甲乙两过程安培力的冲量相等，又因为甲落地时间的速度大于乙落地时的速度，说明甲重力作用的时间更长，则乙先落地，故B正确，A错误。 故选B。 11. 如图所示，一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，套在一根固定的足够长的水平粗糙绝缘直杆上，环直径略大于杆直径。直杆处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，圆环以初速度使其向右运动，最终圆环处于平衡状态，已知重力加速度为g，则（　　） A. 圆环向右运动过程中受到竖直向下的洛伦兹力 B. 圆环运动过程中可能不受摩擦力 C. 圆环最终可能会停下来 D. 圆环克服摩擦力做的功可能为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知圆环向右运动过程中受到竖直向上的洛伦磁力，故A错误； B．根据平衡条件可知，当圆环的初速度时，圆环运动过程中不受摩擦力，故B正确； C．当圆环的初速度时，圆环运动过程中将始终受到摩擦力作用，最终会停下来，故C正确； D．当圆环的初速度时，圆环先做减速运动，当速度减小至时，圆环不再受摩擦力作用，将一直匀速运动下去，圆环减速过程中克服摩擦力做的功为 故D正确。 故选BCD。 12. 如图，在磁感应强度大小为B的匀强磁场区域内，与磁场方向垂直的水平面内有两根固定的足够长的平行金属导轨，导轨间的距离为L，导轨上平行放置两根导体棒和，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，其他电阻忽略不计，导体棒均可沿导轨无摩擦滑行。初始时刻棒静止，给棒一个向右的初速度。两导体棒在运动中始终不接触。下列说法中正确的是（　　） A. 棒开始运动时，棒中电流方向为，大小为 B. 当棒速度减为时，棒的加速度大小为 C. 从开始运动到最终稳定，电路中产生的电能为 D. 棒的最终速度为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，回路电流为逆时针方向，棒中电流方向为，cd棒产生的感应电动势为BLv0，ab棒中的电流，故A错误； B．cd棒速度减为v1=0.8v0时，设ab棒的速度大小为v2，对两根导体棒ab和cd构成的系统，取向右为正方向，根据动量守恒定律有mv0=mv1+mv2 解得v2=0.2v0 此时回路的感应电动势E1= BL（v1-v2） 感应电流 根据牛顿第二定律可得BI1L=ma1 解得ab棒的加速度大小为，故B正确； CD．对两根导体棒ab和cd构成的系统，所受外力的合力为0，取向右为正方向，根据动量守恒定律有mv0=2mv 解得最终稳定时ab棒的速度为v=0.5v0 从开始运动到最终稳定，电路中产生的电能 故C正确，D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 在第三次工业革命的今天，新材料的发现和运用尤为重要．我国某科研机构发现一种新型的半导体材料，目前已经知道这种半导体材料的载流子（参与导电的“带电粒子”）的电荷量的值是e（电子电量的绝对值），但不知道它的电性和载流子的数密度n（单位体积中载流子的数量）．为了测定这种材料中的载流子是带正电还是带负电，以及载流子的数密度，科学家把这种材料先加工成一块偏平的六面体样品，这块样品的长、宽和厚度分别为a、b、d（如图中所示）．现将这块样品接入电路中，且把靠外的偏平面标记为M，靠里的偏平面标记为N，然后在垂直于大平面的方向加上一个磁感应强度大小为B的匀强磁场．接通电键S，调节可变电阻R．使电路中产生合适的电流．然后用电压表判定M、N两个面的电势高低并测定M、N间的电压（也叫霍耳电压），从而得到这种半导体材料载流子的电性和数密度． （1）当M的电势比N的电势低时，材料中的载流子带___电（填“正”或“负”）； （2）为了测定载流子的数密度n，除题目中已给出的数据外，还需要测定的物理量有（写出物理量的含义并设定相应的符号）_______________________； （3）根据题设条件和你测定的物理量，写出载流子的数密度的表达式__________． 【答案】 ①. 负 ②. 电路中的电流强度，间的电压 ③. 【解析】 【详解】（1）[1]根据左手定则，载流子如果是正电荷，M板将带正电，是高电势，因此材料中的载流子带负电； （2）（3）[2][3]载流子的洛伦兹力与电场力平衡，即 即 可得 根据电流微观表达式，有 联立解得 根据电阻定律，结合闭合电路欧姆定律，确定洛伦兹力与电场力的关系，还需要测量间的电压与通过的电流。 14. 在“研究电磁感应现象”的实验中。 （1）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。 （2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将________；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________。（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”） （3）在图乙中，某同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端慢慢滑到左端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________（选填“大”或“小”）。 【答案】 ①. 顺时针 ②. 向左偏 ③. 向右偏 ④. 大 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，电流计指针向左偏转，说明电流从左端流入电流计，由安培定则可知，俯视线圈，其绕向为沿顺时针方向由a端开始绕至b端。 （2）[2][3]如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明B中磁通量增加时电流计指针向右偏转；合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，穿过B线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏转；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，A线圈中的电流增大，穿过B线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转。 （3）[4]第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，A线圈的电流变化快，电流产生的磁场变化快，穿过B线圈的磁通量变化快，B线圈中的感应电动势大，感应电流大，电流计的指针摆动的幅度大；同理可知，第二次电流计的指针摆动的幅度小，故第一次比第二次指针摆动幅度大。 15. 如图甲所示，单匝圆形线框置于水平桌面上，线框半径，质量，电阻，与桌面间的动摩擦因数。线框左侧半圆空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。设线框与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，取。求线框： （1）在时刻所受安培力的大小； （2）滑动前所产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据图像，感应电动势为 感应电流为 根据图像可知，时刻的大小磁感应强度 在时刻所受安培力的大小 （2）若线框恰好滑动，则有 解得 根据图像可知，此时刻为2s，则滑动前所产生的焦耳热 16. 如图所示，倾角、宽度的光滑导轨，处于竖直向下的匀强磁场中。电源的电动势、内阻，电动机两端所加的电压、消耗的电功率、其线圈的电阻，质量的导体棒与导轨垂直且处于静止状态。重力加速度g取，。 （1）求磁场的磁感应强度B的大小； （2）仅改变磁场，仍使导体棒处于静止状态，求磁感应强度的最小值和方向。 【答案】（1） （2），磁场方向垂直导轨平面向下 【解析】 【小问1详解】 导体棒与导轨垂直且处于静止状态，根据平衡条件 其中安培力的大小 根据闭合电路的欧姆定律可得， 联立解得：， 【小问2详解】 当磁场方向垂直导轨平面向下时，安培力沿导轨向上，此时磁感应强度最小，根据平衡条件可得 代入数据解得：，磁场方向垂直导轨平面向下。 17. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨、相距为d，导轨平面与水平面夹角为，金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B，金属导轨的上端与开关S、定值电阻和电阻箱相连，不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g，现闭合开关S，将金属棒由静止释放. （1）判断金属棒中电流的方向； （2）若电阻箱接入电阻的阻值为，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热； （3）当，，时，金属棒能达到的最大速度随电阻箱阻值的变化关系如图乙所示，取，，，求定值电阻的阻值和金属棒的质量m. 【答案】（1）电流的方向由b到a； （2） （3）R1=2.0Ω，m=0.004kg 【解析】 【小问1详解】 由右手定则可知，金属棒中电流的方向由b到a； 【小问2详解】 由能量守恒知，金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热之和，则得mgh=mv2+Q 解得Q=mgh-mv2 两电阻串联，通过它们的电流相等，且R2=3R1，则它们产生的焦耳热之比  又Q1+Q2=Q 则 【小问3详解】 设最大速度为vm，切割磁感线产生的感应电动势E=Bdvm 由闭合电路的欧姆定律得 根据题意可知，金属棒达到最大速度时满足mgsinα-BId=0 由以上三式得 由图象可知：斜率为k==15m/(s•Ω)，纵截距为 v0=30m/s 得到， 解得R1=2.0Ω，m=0.004kg 18. 如图所示,在xoy平面内,在范围内以x轴为电场和磁场的边界,在范围内以第Ⅲ象限内的直线OM为电场与磁场的边界,OM与x轴负方向成角,在边界的下方空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.1T,在边界的上方有沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E=32N/C;在y轴上的P点有一个不计重力的带电微粒,以沿x轴负方向的初速度射出,已知,微粒所带电荷量,质量,求: (1)带电微粒第一次进入电场时的位置坐标; (2)带电微粒从P点出发到第三次经过电磁场边界经历的总时间; (3)带电微粒第四次经过电磁场边界时的速度大小. 【答案】(1)(2)(3) 【解析】 【详解】(1) 带电微粒从P点开始在磁场中做匀速圆周运动,运动轨迹如图所示, 第一次经过磁场边界上的A点,由半径公式有： 因为OP=0.8cm，匀速圆周运动的圆心在OP的中点C,由几何关系可以知道以,A点位置的坐标为 ； (2) 带电微粒在磁场中做匀速圆周运动的周期为 由图可以知道,微粒运动四分之一个圆周后竖直向上进入电场,故 微粒在电场中先做匀减速直线运动到速度为零,然后反向做匀加速直线运动,微粒运动的加速度为: 故在电场中运动的时间为: 代入数据计算得出: 微粒再次进入磁场后又做四分之一圆周运动,故有: 所以微粒从P点出发到第三次经过电磁场边界的时间为: ； (3) 微粒从B点第三次经过电磁场边界水平向左进入电场后做类平抛运动,则加速度为: 则第四次到达电磁场边界时有: 解得：． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $