精品解析：湖南省邵阳市邵东市创新高级中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题

创新高级中学2025年上学期高二期中考试物理试题 考试时间：75分钟；卷面分值：100分 第Ⅰ卷（选择题：共44分） 一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生 B. 方向不变、大小随时间变化的电流是交变电流 C. 我国电网中交变电流的周期是0.02s，1s内电流方向改变100次 D. 理想变压器原、副线圈中通过的交变电流的频率之比等于原、副线圈的匝数之比 2. 下列说法中不正确的是（　　） A. 甲图中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面里转动 B. 如图乙所示，如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F，则可测出该处磁感应强度必为 C. 如图丙所示，绕虚线轴转动的线圈平面S转到图示位置时，穿过线圈平面的磁通量为0 D. 如图丁所示，闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动，由于穿过闭合线圈的磁通量并未发生变化，故不会产生感应电流 3. 如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则（　　） A. 导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a B. 导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a C. 导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右 D. 导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左 4. 如图所示，是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电动势的图像，根据图像可知（　　） A. 此交变电动势的瞬时表达式为 B. 此交变电动势的瞬时表达式为 C. 时，穿过线圈的磁通量为零 D. 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 5. 如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值r′的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数无法表示浓度c的变化 B. 电压表的示数越大，表示浓度c越小 C. 酒精气体传感器把电信息转化成非电信息 D. 当醉酒人员对传感器呼气时，电压表示数变大 6. 如图为远距离输电示意图，其变压器均为理想变压器，输电线总电阻r=50 Ω。用户可等效为图中滑动变阻器。已知，n3：n4=50：1，用户额定电压为220 V，正常情况下用户消耗的总功率为110kW。下列说法正确的是（　　） A. 变压器T1的输入功率为125 kW B. 升压变压器匝数比n1：n2=2：115 C. 当滑动变阻器触头向下滑动时，输电线损失电压减小 D. 当滑动变阻器触头向上滑动时，输电效率降低 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 7. 如图所示质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔垂直进入匀强磁场，带电粒子仅受洛伦兹力的作用，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（ ） A. M带正电，N带负电 B. M的速率大于N的速率 C. 洛伦兹力对M、N做正功 D. M、N在磁场中的运动时间相等 8. 如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中M点的电流随时间变化规律的图线，假设回路中电流顺时针方向为正。则下列说法正确的是（　　） A. 在第末到第末的过程中电容器正在向外电路放电 B. 在第末到第末的过程中电容器的下极板带负电 C. 在第末到第末的过程中M点的电势比N点的电势低 D. 在第末到第末的过程中电路中电场能正在逐渐减小 9. 下列四幅图是带电粒子在匀强磁场中运动的实例应用示意图，关于四幅图的分析正确的是（ ） A. 图甲是回旋加速器的结构示意图，若要增大粒子的最大动能，可增加电压 B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，负离子进入后会偏向A板，故A板电势低于B板电势 C. 图丙是速度选择器的结构示意图，带电粒子（不计重力）能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器的条件是 D. 图丁是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置距离狭缝越远，说明粒子的比荷越小 10. 如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点，一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场，现设法使该带电粒子从O点沿纸面与Od成30°的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是（ ） A. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从cd边射出磁场 B. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从ad边射出磁场 C. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从bc边射出磁场 D. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从ab边射出磁场 第Ⅱ卷非选择题（共56分） 二、非选择题。 11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；（填字母） A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”） （3）以下给出的器材中，本实验需要用到的是___________；（填字母） A． B． C． D． （4）实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为___________；（填字母） A．1.5V B．6.0V C．9.0V 12. （1）小明同学在探究通电直导线受到的安培力F和电流强度I的关系的过程中，设计了如图1所示的实验装置。将匝数为N、底边长度为L1的线圈与电流表、电源和滑动变阻器及开关组成一闭合回路，把线圈用轻细绳挂在力传感器的下端，使线圈处在由磁铁产生的磁场中，保持线框底边与磁场方向垂直，磁铁磁极与线框平面平行方向的宽度为L2，且L1> L2，接通电路，适当调节滑动变阻器，当电流表的示数为I时，观察并记录力传感器此时的读数F。经多次重复上述操作，可测出在滑动变阻器接入电路的不同阻值下所对应的多组I和F的数据，用描点法画出F-I图象如图2所示，其中的F0、F1和I1均为已知量。由图象可以判定线框所受安培力方向___________（选填“竖直向上”或者“竖直向下”）；线框所受重力的大小为___________；若认为两磁极间的磁场为匀强磁场，且在两磁极之间正对位置以外区域的磁场可忽略不计，则此匀强磁场的磁感应强度为___________。 （2）如果小刚同学也用了同样的方法进行实验，只是所使用的器材不完全相同。他将据所测数据画出的F-I图象与小明的图象进行对比，发现在同一坐标系下两图线并不重合，如图3所示，小刚的图象的纵轴截距为F0′，两图线在A点相交，图中的F0、F0′、F1和I1均为已知量。对两人的实验器材进行比较，根据图象可知___________。（选填选项前面的字母） A. 所使用线圈的质量一定不同 B. 所使用的磁铁一定不同 C. 所使用电源的电动势一定不同 D. 所使用线圈的匝数一定不同 13. 如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN、PQ为磁场的边界，磁场区域宽度为d。一束电荷量为q的带电粒子以速度v垂直磁场边界射入磁场中，穿出磁场时速度方向与磁场右边界夹角为45°。不考虑电荷之间的相互作用力，求： （1）粒子的电性； （2）穿越磁场时的轨道半径； （3）穿越磁场的时间。 14. 如图所示，边长为L的单匝正方形金属线框，它的质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘。金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律如图乙所示，求： （1）线框上产生的电流大小和方向； （2）时间内线框的热功率； （3）若时刻绳子刚好被拉断，求绳子所能承受的最大拉力。 15. 如图所示，间距为且足够长的光滑平行金属导轨与，由倾斜与水平两部分平滑连接组成。倾角的倾斜导轨间区域Ⅰ有垂直导轨平面斜向，上的匀强磁场，磁感应强度。水平导轨间区域Ⅱ有一个长度、竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。质量、阻值的金属棒a从倾斜导轨某位置由静止开始释放，穿过前已做匀速直线运动，以大小不变的速度进入水平导轨，穿出水平磁场区域Ⅱ与另一根质量、阻值的静止金属棒b发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，金属导轨电阻不计，求： （1）金属棒a到达斜面底端时的速度的大小； （2）金属棒a第一次穿过区域Ⅱ的过程中，电路中产生的总焦耳热Q； （3）金属棒a最终停在距区域Ⅱ右边界距离x。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 创新高级中学2025年上学期高二期中考试物理试题 考试时间：75分钟；卷面分值：100分 第Ⅰ卷（选择题：共44分） 一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生 B. 方向不变、大小随时间变化的电流是交变电流 C. 我国电网中交变电流的周期是0.02s，1s内电流方向改变100次 D. 理想变压器原、副线圈中通过的交变电流的频率之比等于原、副线圈的匝数之比 【答案】C 【解析】 【详解】A．闭合电路内只要有磁通量，如果磁通量不发生变化，则无感应电流产生，故A错误； B．方向随时间变化的电流是交变电流，故B错误； C．交流电的周期为0.02s，则1s内有50个周期；在一个周期内交流电的方向改变两次，故1s内电流的方向改变100次，故C正确； D．变压器改变的是电压的大小，不改变电流的频率，故D错误。 故选C。 2. 下列说法中不正确的是（　　） A. 甲图中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面里转动 B. 如图乙所示，如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F，则可测出该处磁感应强度必为 C. 如图丙所示，绕虚线轴转动的线圈平面S转到图示位置时，穿过线圈平面的磁通量为0 D. 如图丁所示，闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动，由于穿过闭合线圈的磁通量并未发生变化，故不会产生感应电流 【答案】B 【解析】 【详解】A．由安培定则知，通电导线在其下方产生的磁场方向为垂直纸面向里，所以下方小磁针N极受到向里的磁场力而向纸面里转动，故A正确； B．由于通电导线不一定是垂直于磁场方向放置的，所以公式 不一定成立，故B错误； C．图中线圈平面与磁感线平行，没有磁感线穿过线圈平面，所以磁通量为零，故C正确； D．闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动中，通过线圈的磁通量没有改变，故不会产生感应电流，故D正确。 本题选不正确的，故选B。 3. 如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则（　　） A. 导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a B. 导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a C. 导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右 D. 导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左 【答案】D 【解析】 【详解】AD．导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b→a，这时由左手定则可判断cd边受到的安培力方向水平向左，A错误，D正确； BC．在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，这时安培力的方向仍然水平向左，BC错误。 故选D。 4. 如图所示，是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电动势的图像，根据图像可知（　　） A. 此交变电动势的瞬时表达式为 B. 此交变电动势的瞬时表达式为 C. 时，穿过线圈的磁通量为零 D. 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由图像知，周期 则 则电动势瞬时表达式为 故A错误，B正确； C．t=0.01s时，感应电动势为零，知处于中性面位置，磁通量最大。故C错误； D．在t=0.02s时，感应电动势为零，知磁通量的变化率为零。故D错误。 故选B。 5. 如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值r′的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数无法表示浓度c的变化 B. 电压表的示数越大，表示浓度c越小 C. 酒精气体传感器把电信息转化成非电信息 D. 当醉酒人员对传感器呼气时，电压表示数变大 【答案】D 【解析】 【详解】A．酒精浓度变化会引起变化，进而改变电路总电阻、总电流，最终改变电压表示数，因此电压表示数可以表示的变化，故A错误； B．电压表示数 示数越大说明电路总电流越大，总电阻越小，即越小，对应越大，故B错误； C．酒精气体传感器将酒精浓度这个非电信息，转化为电阻、电压这类电信息，是把非电信息转化为电信息，故C错误； D．醉酒人员呼气时，酒精浓度变大，变小，总电阻变小，总电流变大，因此两端电压（电压表示数）变大，故D正确； 故选D。 6. 如图为远距离输电示意图，其变压器均为理想变压器，输电线总电阻r=50 Ω。用户可等效为图中滑动变阻器。已知，n3：n4=50：1，用户额定电压为220 V，正常情况下用户消耗的总功率为110kW。下列说法正确的是（　　） A. 变压器T1的输入功率为125 kW B. 升压变压器匝数比n1：n2=2：115 C. 当滑动变阻器触头向下滑动时，输电线损失电压减小 D. 当滑动变阻器触头向上滑动时，输电效率降低 【答案】B 【解析】 【详解】A．当用户端正常用电消耗的总功率为时，降压变压器副线圈中的电流为 由理想变压器的工作原理可知 解得 输电线上的损失功率为 则变压器T1的输入功率为 A错误； B．由 可得，升压变压器原线圈两端电压为 则升压变压器原线圈中的电流为 则升压变压器原、副线圈的匝数之比 B正确； C．滑动变阻器触头向下滑动时，R减小，输出电流增大，增大，输电线损失电压增大， C错误； D．远距离输电效率为 当滑动变阻器触头向上滑动时，R增大，输出电流减小，减小，则输电效率增加，D错误。 故选B。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 7. 如图所示质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔垂直进入匀强磁场，带电粒子仅受洛伦兹力的作用，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（ ） A. M带正电，N带负电 B. M的速率大于N的速率 C. 洛伦兹力对M、N做正功 D. M、N在磁场中的运动时间相等 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据左手定则，磁场垂直纸面向里，粒子速度向上，正电荷受到的洛伦兹力向左，会向左偏转；负电荷洛伦兹力向右，向右偏转。图中向左偏、向右偏，因此带正电，带负电，故A错误； B．带电粒子在匀强磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 整理得半径公式  已知两粒子质量、电荷量大小、磁感应强度都相等，因此轨迹半径与速率成正比。由图可知的轨迹半径更大，因此的速率大于的速率，故B正确； C．洛伦兹力的方向始终与粒子速度方向垂直，力与位移方向始终垂直，因此洛伦兹力永远不做功，故C错误； D．圆周运动周期公式  可知周期与速率无关，仅由决定。两粒子都运动了半个圆周轨迹，运动时间，都相等，因此二者运动时间相等，故D正确； 故选BD。 8. 如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中M点的电流随时间变化规律的图线，假设回路中电流顺时针方向为正。则下列说法正确的是（　　） A. 在第末到第末的过程中电容器正在向外电路放电 B. 在第末到第末的过程中电容器的下极板带负电 C. 在第末到第末的过程中M点的电势比N点的电势低 D. 在第末到第末的过程中电路中电场能正在逐渐减小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．在第末到第末的过程中，电流增大，电容器正在向外电路放电，故A正确； B．在第1s末到第2s末的过程中，电流减小，电容器正在充电，充电电流是由上极板经L流向下极板，则下极板带正电，故B错误； C．在第2s末到第3s末的过程中，电流增大，振荡电流是放电电流，放电电流是由下极板经L流向上极板，则M点的电势比N点的电势低，故C正确； D．在第末到第末的过程中，电流减小，电容器正在充电，电场能正在逐渐减大，故D错误。 故选AC。 9. 下列四幅图是带电粒子在匀强磁场中运动的实例应用示意图，关于四幅图的分析正确的是（ ） A. 图甲是回旋加速器的结构示意图，若要增大粒子的最大动能，可增加电压 B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，负离子进入后会偏向A板，故A板电势低于B板电势 C. 图丙是速度选择器的结构示意图，带电粒子（不计重力）能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器的条件是 D. 图丁是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置距离狭缝越远，说明粒子的比荷越小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图甲是回旋加速器的结构示意图，设D形盒半径为R，由 解得粒子最大速度大小 故最大动能 所以最大动能与加速电压无关，故A错误； B．由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电，负离子进入后会偏向A板，A板是电源的负极，B板是电源的正极，故A板电势低于B板电势，故B正确； C．带负电粒子（不计重力）沿直线从右侧进入速度选择器，所受电场力向上，洛伦兹力也向上，不能匀速通过速度选择器；带正电的粒子所受电场力和洛伦兹力都向下，也不能匀速通过速度选择器，故C错误； D．由带电粒子在电场中加速 在磁场中做匀速圆周运动 解得 粒子打在底片上的位置距离狭缝越远，说明粒子在磁场中运动的半径大，粒子的比荷越小，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点，一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场，现设法使该带电粒子从O点沿纸面与Od成30°的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是（ ） A. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从cd边射出磁场 B. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从ad边射出磁场 C. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从bc边射出磁场 D. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从ab边射出磁场 【答案】AC 【解析】 【详解】由题，带电粒子以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场，则知带电粒子的运动周期为T=2t0。 A．若该带电粒子在磁场中经历的时间是 ，则粒子轨迹的圆心角为，速度的偏向角也为 ，根据几何知识得知，粒子射出磁场时与磁场边界的夹角为30°，必定从cd射出磁场。故A正确； B．当带电粒子的轨迹与ad边相切时，轨迹的圆心角为60°，粒子运动的时间为，在所有从ad边射出的粒子中最长时间为，故若该带电粒子在磁场中经历的时间是，一定不是从ad边射出磁场；故B错误； C．若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则得到轨迹的圆心角为，由于，则它一定从bc边射出磁场，故C正确。 D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则得到轨迹的圆心角为π，而粒子从ab边射出磁场时最大的偏向角等于，故不一定从ab边射出磁场。故D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷非选择题（共56分） 二、非选择题。 11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；（填字母） A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”） （3）以下给出的器材中，本实验需要用到的是___________；（填字母） A． B． C． D． （4）实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为___________；（填字母） A．1.5V B．6.0V C．9.0V 【答案】 ①. D ②. 少 ③. BD ④. C 【解析】 【详解】(1)[1] 观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成。故D正确。 故选D。 (2)[2] 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据 ， 可得 可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。 (3)[3] 实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表。故BD正确，AC错误。 故选BD。 (4)[4] 若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系 若变压器的原线圈接“0“和”8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为2：1，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为 考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V，可能为9.0V。故C正确。 故选C。 12. （1）小明同学在探究通电直导线受到的安培力F和电流强度I的关系的过程中，设计了如图1所示的实验装置。将匝数为N、底边长度为L1的线圈与电流表、电源和滑动变阻器及开关组成一闭合回路，把线圈用轻细绳挂在力传感器的下端，使线圈处在由磁铁产生的磁场中，保持线框底边与磁场方向垂直，磁铁磁极与线框平面平行方向的宽度为L2，且L1> L2，接通电路，适当调节滑动变阻器，当电流表的示数为I时，观察并记录力传感器此时的读数F。经多次重复上述操作，可测出在滑动变阻器接入电路的不同阻值下所对应的多组I和F的数据，用描点法画出F-I图象如图2所示，其中的F0、F1和I1均为已知量。由图象可以判定线框所受安培力方向___________（选填“竖直向上”或者“竖直向下”）；线框所受重力的大小为___________；若认为两磁极间的磁场为匀强磁场，且在两磁极之间正对位置以外区域的磁场可忽略不计，则此匀强磁场的磁感应强度为___________。 （2）如果小刚同学也用了同样的方法进行实验，只是所使用的器材不完全相同。他将据所测数据画出的F-I图象与小明的图象进行对比，发现在同一坐标系下两图线并不重合，如图3所示，小刚的图象的纵轴截距为F0′，两图线在A点相交，图中的F0、F0′、F1和I1均为已知量。对两人的实验器材进行比较，根据图象可知___________。（选填选项前面的字母） A. 所使用线圈的质量一定不同 B. 所使用的磁铁一定不同 C. 所使用电源的电动势一定不同 D. 所使用线圈的匝数一定不同 【答案】（1） ①. 竖直向下 ②. F0 ③. （2）A 【解析】 【小问1详解】 [1]随电流的增大，根据F=BIL可知，通电线框产生的安培力增大，绳子上的拉力增大，对线框分析可知，安培力竖直向下; [2][3]由图2可知，当电流为零时，线框内的安培力为零，此时绳子的拉力为线框的重力，故为，当电流为I1时，对线框受力分析可知 解得 【小问2详解】 由图象可知当电流为零时，绳子的拉力等于线框的重力，重力不同，而其它条件无法判断，故A正确，BCD错误。 故选A。 13. 如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN、PQ为磁场的边界，磁场区域宽度为d。一束电荷量为q的带电粒子以速度v垂直磁场边界射入磁场中，穿出磁场时速度方向与磁场右边界夹角为45°。不考虑电荷之间的相互作用力，求： （1）粒子的电性； （2）穿越磁场时的轨道半径； （3）穿越磁场的时间。 【答案】（1）负电 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由左手定则知，该粒子带负电。 【小问2详解】 设电子做匀速圆周运动的半径为r，由几何关系可得 【小问3详解】 由几何关系可得粒子做圆周运动的圆心角为 则粒子穿越磁场的时间 14. 如图所示，边长为L的单匝正方形金属线框，它的质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘。金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律如图乙所示，求： （1）线框上产生的电流大小和方向； （2）时间内线框的热功率； （3）若时刻绳子刚好被拉断，求绳子所能承受的最大拉力。 【答案】（1），方向为逆时针 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律可得 线框上的感应电流大小为 由楞次定律可知电流方向为逆时针。 【小问2详解】 时间内线框的热功率为 【小问3详解】 绳刚好拉断时由平衡条件有 安培力为 联立解得 15. 如图所示，间距为且足够长的光滑平行金属导轨与，由倾斜与水平两部分平滑连接组成。倾角的倾斜导轨间区域Ⅰ有垂直导轨平面斜向，上的匀强磁场，磁感应强度。水平导轨间区域Ⅱ有一个长度、竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。质量、阻值的金属棒a从倾斜导轨某位置由静止开始释放，穿过前已做匀速直线运动，以大小不变的速度进入水平导轨，穿出水平磁场区域Ⅱ与另一根质量、阻值的静止金属棒b发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，金属导轨电阻不计，求： （1）金属棒a到达斜面底端时的速度的大小； （2）金属棒a第一次穿过区域Ⅱ的过程中，电路中产生的总焦耳热Q； （3）金属棒a最终停在距区域Ⅱ右边界距离x。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）导体棒a匀速穿过，由受力平衡得 （2）规定向右为正方向，对金属棒a，根据动量定理得 金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中，电路中产生的总热量等于金属棒a机械能的减少量即 联立并带入数据得 （3）规定向右为正方向，两金属棒碰撞过程根据动量守恒和机械能守恒得 联立并带入数据解得金属棒a反弹的速度为 设金属棒a最终停在距磁场右边界x处，规定向右为正方向，对金属棒a，根据动量定理得 联立并带入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $