精品解析：福建省厦门外国语2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题

2024年3月外国语高二试卷 一、单选题（4×4） 1. 如图所示，螺线管匝数匝，横截面积，螺线管导线电阻，电阻，管内磁场的磁感应强度B的图像如图所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（　　） A. 通过电阻R的电流方向是从A到C B. 感应电动势的大小为 C. 电阻R两端的电压为 D. 感应电流的大小为 2. 如图所示，水平地面（平面）下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，平行于y轴，平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有（　　） A. N点与M点的磁感应强度不同 B. 线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变 C. 线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流 D. 线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等 3. 如图所示，在直角坐标系的第一象限中，有一等腰直角，区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，点在轴上，点在轴上，各点间距离。边长也为的正方形导线框的边在轴上，时刻，该导线框恰好位于图中所示位置（边与轴重合），此后导线框在外力的作用下沿轴正方向以恒定的速度通过磁场区域。若规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则导线框通过磁场区域的过程中，导线框中的感应电流、外力沿轴方向的分量随导线框的位移变化的图像（图中曲线均为抛物线的一部分）中正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连，套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，导轨上有一根金属棒ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法正确的是（　　） A. 圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动 B. 圆盘逆时针减速转动时，ab棒将向右运动 C. 圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动 D. 圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向右运动 二、多选题（4×6） 5. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子（氢核）时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电的频率为f，质子质量为m，电荷量为e。则下列说法正确的是（　　） A. 质子被加速后的最大动能Ek不可能超过 B. 高频交流电频率应为f= C. 加速电压越大，质子在回旋加速器运动的总时间越短 D. 不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子（即氦核） 6. 如图为交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按图示方向匀速转动，转动角速度，线圈的匝数、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端与阻值的电阻相连，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈与磁感线平行。则（　　） A. 图示位置，线圈中的电流最大，电流方向为adcba B. 从图示位置开始计时，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系式为 C. 电路中交流电压表的示数为90V D. 线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 7. 如图所示，足够长的荧屏板MN的上方分布了水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。距荧屏板d处有一粒子源S，能够在纸面内不断均匀地向各个方向发射速度大小为，电荷量为q、质量为m的带正电粒子，不计粒子的重力，已知粒子源发射粒子的总个数为n，则（ ） A. 粒子能打到板上的区域长度为 B. 打到板上的粒子数为 C. 从粒子源出发到板的最短时间为 D. 同一时刻发射的粒子打到荧光板上的最大时间差为 8. 如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFGH矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在t=t1时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为v0；一段时间后，流经a棒的电流为0，此时t=t2，b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b由相同材料制成，长度均为L，电阻分别为R和2R，a棒的质量为m。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰，则（　　） A. t1时刻a棒加速度大小为 B. t2时刻b棒的速度大小为 C. t1~t2时间内，通过a棒横截面的电荷量是b棒的2倍 D. t1~t2时间内，a棒产生的焦耳热为 三、非选择题：共60分 9. 如图所示，线圈L与灯泡A并联，先闭合开关S稳定后线圈L的电阻为，小灯泡的电阻为，然后断开开关，则通过小灯泡的电流方向____（填“向左”或“向右”）若实验中发现小灯泡闪亮一下再熄灭，这说明________（填“”、“”或“”）。 10. 汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。制动过程中导体的转速越快，导体获得的制动力________（填“越大”或“越小”）。改变线圈中的电流方向，汽车_______（填“能”或“不能”）继续制动。 11. 质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具，其工作原理示意图如图所示。现利用质谱仪对氢元素进行分析，让氢的三种同位素（氕、氘、氚）的离子流从容器A下方的小孔S1无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后经小孔S3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，氕、氘、氚电荷量之比为1∶1∶1，质量之比为1：2：3，最后打在照相底片D上，形成a，b，c三条“质谱线”，不计离子的重力和离子间的相互作用，氚对应的质谱线为_____（填“a”“b”“c”），三种同位素进入磁场时速度v氕：v氘：v氚=_____ 12. 小宁同学用如图所示的器材探究感应电流的方向。 （1）在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路___________。 （2）将线圈插入线圈中，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F B. 拔出线圈 C. 使变阻器阻值R变大 D. 使变阻器阻值R变小 （3）滑动变阻器滑片向左移动后，再次闭合开关S，发现电流表偏转幅度比原来___________（选填“大”或“小”） 13. 霍尔效应是电磁基本现象之一，由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路以及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称为霍尔传感器，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。图甲为使用霍尔元件来探测检测电流是否发生变化的装置示意图，铁芯竖直放置，霍尔元件放在铁芯右侧，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流强度成正比，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，测量原理如乙图所示，霍尔元件长为a，宽为b，厚度为h，前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路。 （1）霍尔元件所处位置的磁场方向为________（选填“竖直向下”、“竖直向上”、“水平向左”或“水平向右”）； （2）霍尔元件的前后两表面间形成电势差，电势的高低如图乙所示，则材料中的载流子带________电（选填“正”或“负”）； （3）已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，霍尔元件的厚度为h，流过霍尔元件左右表面的电流为I，霍尔电势差为U，则霍尔元件所处区域的磁感应强度B的表达式为________； （4）当霍尔元件尺寸一定时，霍尔电势差增大，说明检测电流________（选填“增大”“减小”）。 14. 如图所示在的空间中存在匀强电场，场强沿轴负方向；在的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直平面（纸面）向外。一电量为、质量为的带正电的运动粒子，经过轴上处的点时速率为，方向沿轴正方向；然后经过轴上处的点进入磁场，并经过轴上的点，点速度方向沿轴负方向。不计重力。求： (1)电场强度E的大小； (2)粒子到达时速度的大小和方向； (3)磁感应强度B的大小。 15. 如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，其通过电阻R上的电荷量q与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求： （1）磁感应强度B的大小和金属杆的最大速度； （2）金属杆ab从开始运动的内所通过的位移； （3）从开始运动到电阻R产生热量时，金属杆ab所通过的位移。 16. 霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。 （1）求电场强度的大小E； （2）若电子入射速度为，求运动到速度为时位置的纵坐标y1； （3）若电子入射速度在0 < v < v0范围内均匀分布，求能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的百分比。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024年3月外国语高二试卷 一、单选题（4×4） 1. 如图所示，螺线管匝数匝，横截面积，螺线管导线电阻，电阻，管内磁场的磁感应强度B的图像如图所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（　　） A. 通过电阻R的电流方向是从A到C B. 感应电动势的大小为 C. 电阻R两端的电压为 D. 感应电流的大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．穿过螺线管的磁场方向不变，但大小增大，导致磁通量增加，根据楞次定律可知，螺线管中感应电流的磁场方向向左，根据安培定则可知，电流从C流过R到A，故A错误； BCD．根据法拉第电磁感应定律有 感应电流大小为 电阻R两端的电压为，故BC错误，D正确。 故选D。 2. 如图所示，水平地面（平面）下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，平行于y轴，平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有（　　） A. N点与M点的磁感应强度不同 B. 线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变 C. 线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流 D. 线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．依题意，M、N两点连线与长直导线平行、两点与长直导线的距离相同，根据右手螺旋定则可知，通电长直导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故A错误； B．根据右手螺旋定则，线圈在P点时，磁感线穿进与穿出在线圈中对称，磁通量为零；在向N点平移过程中，磁感线穿进与穿出线圈不再对称，线圈的磁通量会发生变化，故B错误； C．根据右手螺旋定则，线圈从P点竖直向上运动过程中，磁感线穿进与穿出线圈对称，线圈的磁通量始终为零，没有发生变化，线圈无感应电流，故C正确； D．线圈从P点到M点与从P点到N点，线圈的磁通量变化量相同，依题意P点到M点所用时间较从P点到N点时间长，根据法拉第电磁感应定律，则两次的感应电动势不相等，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，在直角坐标系的第一象限中，有一等腰直角，区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，点在轴上，点在轴上，各点间距离。边长也为的正方形导线框的边在轴上，时刻，该导线框恰好位于图中所示位置（边与轴重合），此后导线框在外力的作用下沿轴正方向以恒定的速度通过磁场区域。若规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则导线框通过磁场区域的过程中，导线框中的感应电流、外力沿轴方向的分量随导线框的位移变化的图像（图中曲线均为抛物线的一部分）中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】AB．导线框匀速穿过图示的等腰直角三角形磁场区域，进入的过程中，由楞次定律可知感应电流沿逆时针方向，为正值，由几何关系知导线框边切割磁感线的有效长度等于进入磁场的距离，则感应电流的大小为 导线框离开磁场的过程，由楞次定律可知感应电流沿顺时针方向，为负值，由几何关系知导线框边切割的有效长度等于离开磁场的距离，同理可得感应电流大小为 故A正确，B错误； CD．导线框做匀速运动，外力沿轴方向的分量与导线框边所受安培力等大反向，由左手定则可知安培力方向始终向左，则外力沿轴方向的分量方向始终向右，则 故CD错误。 故选A。 4. 如图所示，置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连，套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，导轨上有一根金属棒ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法正确的是（　　） A. 圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动 B. 圆盘逆时针减速转动时，ab棒将向右运动 C. 圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动 D. 圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向右运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．由右手定则可知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强。由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由a→b，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向左运动，选项A错误； B．若圆盘逆时针减速转动时，感应电流从边缘流向圆心，线圈A中产生的磁场方向向上且磁场减小。由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由a→b，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向左运动，选项B错误； C．当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒没有感应电流，则将不会运动，选项C错误； D．由右手定则可知，圆盘逆时针加速转动时，感应电流从边缘流向中心，线圈A中产生的磁场方向向上且磁场增强，由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由b→a，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向右，ab棒将向右运动，选项D正确。 故选D。 二、多选题（4×6） 5. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子（氢核）时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电的频率为f，质子质量为m，电荷量为e。则下列说法正确的是（　　） A. 质子被加速后的最大动能Ek不可能超过 B. 高频交流电频率应为f= C. 加速电压越大，质子在回旋加速器运动的总时间越短 D. 不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子（即氦核） 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由 得 当r=R时，v最大，则 质子的最大动能，故A正确； B．高频交流电的周期应与质子做圆周运动的周期相同，即 则高频交流电频率，故B错误； C．加速电压越大，质子加速度越大，在回旋加速器中运动的总时间越短，故C正确； D．此加速器加速质子时加速电场的周期 加速α粒子时加速电场的周期 两个加速电场的周期不同，不能直接用来加速α粒子，故D错误。 故选AC。 6. 如图为交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按图示方向匀速转动，转动角速度，线圈的匝数、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端与阻值的电阻相连，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈与磁感线平行。则（　　） A. 图示位置，线圈中的电流最大，电流方向为adcba B. 从图示位置开始计时，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系式为 C. 电路中交流电压表的示数为90V D. 线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图示位置磁通量为零，电动势最大，电流最大，根据右手定则可知，线圈中电流方向为，故A错误； B．磁通量与匝数无关，从图示位置开始计时，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的关系式为，故B正确； C．线圈旋转切割产生的电动势最大值 则电动势的有效值 由闭合电路欧姆定律，可得电路中交流电压表的示数，故C错误； D．线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量，故D正确。 故选BD。 7. 如图所示，足够长的荧屏板MN的上方分布了水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。距荧屏板d处有一粒子源S，能够在纸面内不断均匀地向各个方向发射速度大小为，电荷量为q、质量为m的带正电粒子，不计粒子的重力，已知粒子源发射粒子的总个数为n，则（ ） A. 粒子能打到板上的区域长度为 B. 打到板上的粒子数为 C. 从粒子源出发到板的最短时间为 D. 同一时刻发射的粒子打到荧光板上的最大时间差为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．粒子受到的洛伦兹力充当向心力，粒子运动的半径 粒子运动到绝缘板的两种临界情况如图 设SC垂直于MN于C点，由几何关系可知，左侧最远处与S之间的距离恰好是圆的直径，则左侧最远处A离C距离为，右侧离C最远处为B，距离为d，所以粒子能打在板上的区域长度是，A错误； B．根据以上分析可知有一半的粒子能达到极板上，粒子源发射粒子的总个数为n，则打到板上的粒子数为，B正确； CD．在磁场中运动时间最长和最短的粒子运动轨迹示意图如下 粒子做整个圆周运动的周期 由几何关系可知最短时间 如图所示粒子在磁场中最长时间 所以 C错误，D正确。 故选BD。 8. 如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFGH矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在t=t1时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为v0；一段时间后，流经a棒的电流为0，此时t=t2，b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b由相同材料制成，长度均为L，电阻分别为R和2R，a棒的质量为m。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰，则（　　） A. t1时刻a棒加速度大小为 B. t2时刻b棒的速度大小为 C. t1~t2时间内，通过a棒横截面的电荷量是b棒的2倍 D. t1~t2时间内，a棒产生的焦耳热为 【答案】AB 【解析】 【详解】A．在时刻，a进入磁场的速度方向向右，b进入磁场的速度方向向左，根据右手定则可知，a产生的感应电动势方向由E到F，b产生的感应电动势方向由H到G，则流过a、b的感应电流 感应电流方向从上往下看为逆时针方向，对a进行分析，根据牛顿第二定律有 解得，故A正确； B．金属棒a、b由相同材料制成，长度均为L，电阻分别为和，根据电阻定律有， 解得 已知a的质量为m，设b的质量为，则有， 解得 根据左手定则可知，a受到的安培力向左，b受到的安培力向右，由于流过a、b的电流一直相等，故两个力大小相等，方向相反，a与b组成的系统动量守恒，时刻流过a的电流为零时，表明a、b在时刻达到了共同速度，设为，根据系统动量守恒有 解得，故B正确； C．在时间内，根据 由于通过两棒的电流相等，所用时间相同，故通过两棒横截面的电荷量相等，故C错误； D．在时间内，对a、b组成的系统，根据能量守恒有 解得回路中产生的总热量为 由于流过a、b的电流一直相等，所用时间相同，故a、b产生的热量与电阻成正比，则有，故D错误。 故选AB。 三、非选择题：共60分 9. 如图所示，线圈L与灯泡A并联，先闭合开关S稳定后线圈L的电阻为，小灯泡的电阻为，然后断开开关，则通过小灯泡的电流方向____（填“向左”或“向右”）若实验中发现小灯泡闪亮一下再熄灭，这说明________（填“”、“”或“”）。 【答案】 ①. 向左 ②. 【解析】 【详解】[1]断开开关后，线圈中将产生自感电动势，线圈中的电流不会发生突变，通过线圈的电流方向不变；而灯泡的电路中没有自感，所以电流可以发生突变。因为灯泡与线圈构成回路，所以断开开关前后，通过小灯泡的电流方向相反。 [2]小灯泡闪亮说明断开开关后，流过灯泡的瞬时电流大于原来灯泡的工作电流。稳定并联时，两支路电压相等，线圈和灯泡的电流分别为， 断开开关S，这时线圈相当于电源，闪亮说明 故 10. 汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。制动过程中导体的转速越快，导体获得的制动力________（填“越大”或“越小”）。改变线圈中的电流方向，汽车_______（填“能”或“不能”）继续制动。 【答案】 ①. 越大 ②. 能 【解析】 【详解】[1]导体运动速度越大，穿过导体中回路的磁通量的变化率越大，产生的涡流越大，则所受安培力，即制动力越大； [2]根据楞次定律可知，原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动，即改变线圈中的电流方向，导体受到的安培力仍然为阻力。 11. 质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具，其工作原理示意图如图所示。现利用质谱仪对氢元素进行分析，让氢的三种同位素（氕、氘、氚）的离子流从容器A下方的小孔S1无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后经小孔S3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，氕、氘、氚电荷量之比为1∶1∶1，质量之比为1：2：3，最后打在照相底片D上，形成a，b，c三条“质谱线”，不计离子的重力和离子间的相互作用，氚对应的质谱线为_____（填“a”“b”“c”），三种同位素进入磁场时速度v氕：v氘：v氚=_____ 【答案】 ①. a ②. 【解析】 【详解】[1]根据动能定理得 解得 在磁场中，根据牛顿第二定律得 解得 三种离子的电荷量相同，质量越大的离子轨道半径越大，所以a、b、c三条“质谱线”依次对应的是氚、氘、氕； [2]根据，氕、氘、氚进入磁场瞬间速率之比为 12. 小宁同学用如图所示的器材探究感应电流的方向。 （1）在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路___________。 （2）将线圈插入线圈中，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F B. 拔出线圈 C. 使变阻器阻值R变大 D. 使变阻器阻值R变小 （3）滑动变阻器滑片向左移动后，再次闭合开关S，发现电流表偏转幅度比原来___________（选填“大”或“小”） 【答案】（1） （2）AD （3）大 【解析】 【小问1详解】 本实验有两个独立回路，在供电回路中，将电源、开关S、滑动变阻器R、线圈​串联，滑动变阻器的上端接线柱接​的空余接线端。在检测回路中，将线圈的空余接线端接灵敏电流计的空余接线端，形成完整的实验电路，如图所示 【小问2详解】 A．闭合开关瞬间，穿过​的磁通量从无到有增加，电流计右偏，可知当穿过​的磁通量增加时，电流计右偏。插入铁芯会增强磁场，使穿过的磁通量增加，电流计右偏，故A正确； B．拔出线圈，穿过的磁通量减少，电流计左偏，故B错误； C．滑动变阻器变大，原线圈电流减小，磁场减弱，穿过的磁通量减少，电流计左偏，故C错误； D．滑动变阻器变小，原线圈电流增大，磁场增强，穿过的磁通量增加，电流计右偏，故D正确。 故选AD。 【小问3详解】 滑动变阻器接左下接线柱，将滑片向左移动后，接入电路的电阻变小，回路电流更大，闭合开关瞬间，穿过的磁通量变化率更大，感应电动势更大，感应电流更大，因此电流表偏转幅度比原来大。 13. 霍尔效应是电磁基本现象之一，由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路以及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称为霍尔传感器，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。图甲为使用霍尔元件来探测检测电流是否发生变化的装置示意图，铁芯竖直放置，霍尔元件放在铁芯右侧，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流强度成正比，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，测量原理如乙图所示，霍尔元件长为a，宽为b，厚度为h，前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路。 （1）霍尔元件所处位置的磁场方向为________（选填“竖直向下”、“竖直向上”、“水平向左”或“水平向右”）； （2）霍尔元件的前后两表面间形成电势差，电势的高低如图乙所示，则材料中的载流子带________电（选填“正”或“负”）； （3）已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，霍尔元件的厚度为h，流过霍尔元件左右表面的电流为I，霍尔电势差为U，则霍尔元件所处区域的磁感应强度B的表达式为________； （4）当霍尔元件尺寸一定时，霍尔电势差增大，说明检测电流________（选填“增大”“减小”）。 【答案】 ①. 竖直向上 ②. 正 ③. ④. 增大 【解析】 【详解】（1）[1]根据右手安培定则可知霍尔元件所处位置的磁场方向为竖直向上； （2）[2]因为后表面的电势高于前表面的电势，根据左手定则，粒子在洛伦兹力的作用下偏向后表面，所以材料中的载流子带正电； （3）[3]前后表面的距离为b，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有 根据电流微观表达式，有 联立解得 （4）[4]根据 可知 霍尔电势差增大，说明检测电流增大。 14. 如图所示在的空间中存在匀强电场，场强沿轴负方向；在的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直平面（纸面）向外。一电量为、质量为的带正电的运动粒子，经过轴上处的点时速率为，方向沿轴正方向；然后经过轴上处的点进入磁场，并经过轴上的点，点速度方向沿轴负方向。不计重力。求： (1)电场强度E的大小； (2)粒子到达时速度的大小和方向； (3)磁感应强度B的大小。 【答案】(1)；(2)；；(3) 【解析】 【详解】(1)粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示 设粒子从到的时间为，电场强度的大小为，粒子在电场中的加速度为，由牛顿第二定律及运动学公式有 ，， 联立解得 (2)粒子到达时速度沿方向的分量仍为，以表示速度沿方向分量的大小，表示速度的大小，表示速度和轴的夹角，则有 且有 ， 联立得 ，， (3)设磁场的磁感应强度为，在洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律 由几何关系得 联立得 15. 如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，其通过电阻R上的电荷量q与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求： （1）磁感应强度B的大小和金属杆的最大速度； （2）金属杆ab从开始运动的内所通过的位移； （3）从开始运动到电阻R产生热量时，金属杆ab所通过的位移。 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）过程电流稳定金属棒速度达到最大值，通过导体棒电流 得 导体棒匀速，对导体棒 导体棒匀速时，导体棒电动势 欧姆定律 解得 （2）过程中由动量定理得 即 解得 （3）过程中由动能定理得 过程产生总热量 电阻R产生热量 解得 后匀速阶段电阻R热量 解得 16. 霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。 （1）求电场强度的大小E； （2）若电子入射速度为，求运动到速度为时位置的纵坐标y1； （3）若电子入射速度在0 < v < v0范围内均匀分布，求能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的百分比。 【答案】（1）v0B；（2）；（3）90% 【解析】 【详解】（1）由题知，入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动则有 Ee = ev0B 解得 E = v0B （2）电子在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场的复合场中，由于洛伦兹力不做功，且由于电子入射速度为，则电子受到的电场力大于洛伦兹力，则电子向上偏转，根据动能定理有 解得 （3）若电子以v入射时，设电子能达到的最高点位置的纵坐标为y，则根据动能定理有 由于电子在最高点与在最低点所受的合力大小相等，则在最高点有 F合 = evmB－eE 在最低点有 F合 = eE－evB 联立有 要让电子达纵坐标位置，即 y ≥ y2 解得 则若电子入射速度在0 < v < v0范围内均匀分布，能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的90%。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $