精品解析：四川省绵阳市北川中学2023-2024学年高二下学期第一次月考物理试题

2024年春季第一学月月考 2022级物理试卷 本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共6页。完卷时间：75分钟 满分：100分。 第Ⅰ卷（选择题，共48分） 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分；1-8题为单项选择题，9-12题为多项选择题） 1. 如图所示，长为的直导线折成边长相等、夹角为的形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为。当在导线中通以电流时，该形通电导线受到的安培力大小为（　　） A. B. C. D. 2. 水平桌面上固定一根绝缘长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线固定桌面上，如图甲所示。当长直导线中的电流按图乙的规律变化时（图甲所示电流方向为其正方向），则（　　） A. ，线框内电流的方向为abcda B. ，线框内电流的方向为abcda C. ，线框所受安培力方向一直向左 D. ，线框所受安培力方向一直向右 3. 如图所示，ABCD是长为L的矩形，内部存在垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、带电量为q的粒子从A点以速度垂直射入磁场，速度方向与AB的夹角为，粒子刚好从B点射出磁场，不计粒子的重力，则（ ） A. 粒子一定带负电 B. 匀强磁场的磁感应强度为 C. 粒子从A到B所需的时间为 D. 矩形磁场宽度的最小值为 4. 1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机，如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片、分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则（ ） A. 圆盘转动过程中电流沿b到a的方向流过电阻R B. 圆盘转动过程中Q点电势比Р点电势低 C. 若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则转动一周，R上的热功率变为原来的3倍 D. 圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径的平方成正比 5. 两个比荷相等的带电粒子、，以不同的速率、对准圆心沿着方向射入圆形匀强磁场区域，两粒子射出磁场时的速度偏转角分别为、，其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力，则下列说法正确的是（ ） A. 粒子带正电，粒子带负电 B. 粒子射入磁场中的速率 C. 粒子在磁场中的运动时间 D. 若将磁感应强度变为原来的倍，粒子在磁场中运动的时间将变为原来的 6. 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n匝，回路总电阻为R。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t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中（ ） A. 线圈中产生的平均感应电动势为 B. 线圈中的平均电流为 C. 线圈中感应电流方向为顺时针方向 D. 线圈有扩张的趋势 7. 如图所示，真空区域有边界为MN、PQ的匀强磁场，磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，MN、PQ的间距为。粒子和氢核先后从点沿着与MN夹角为 的方向射入磁场中，都刚好没能从PQ边界射出磁场。不计粒子重力，粒子在磁场中运动的时间和速度大小分别为和，氢核在磁场中运动的时间和速度大小分别为和，则（ ） A. ， B. ， C. 粒子在磁场中运动的半径为 D. 粒子在磁场中运动的半径为 8. 如图所示，空间存在着垂直向里的匀强磁场B和竖直向上的匀强电场E，两个质量不同电量均为q的带电小球a和b从同一位置先后以相同的速度从场区左边水平进入磁场，其中 a小球刚好做匀速圆周运动，b小球刚好沿直线向右运动。不计两小球之间库仑力的影响，重力加速度为则（ ） A. a球一定带正电，b球可能带负电 B. a小球的质量等于 C. b小球的质量等于 D. a小球圆周运动的半径为 9. 如图所示，在竖直面内有一长为、宽为L的矩形导线框，电阻为R，导线框正下方有宽度也为L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外，某时刻起由静止释放导线框，以导线框的下边恰与磁场的上边界重合时开始计时，随后导线框以速度匀速进入并通过磁场区域。规定导线框的速度v方向向下时为正，电流I沿顺时针方向时为正，磁感线垂直纸面向外时导线框中的磁通量Φ为正，a点电势高于b点时，两点间电势差U为正。则以下关于随时间变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子带正电 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D. 比荷越大的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P 11. 磁流体发电机如图所示，间距的平行金属板P、Q之间有磁感应强度大小的匀强磁场，将一束等离子体以大小的速度喷入磁场。已知磁流体发电机等效内阻，定值电阻，电压表为理想交流电表。闭合开关 ，小灯泡恰好正常发光时，电压表的示数为，不考虑温度对小灯泡电阻的影响。下列说法正确的是（ ） A. 金属板P带正电 B. 通过定值电阻的电流为0.8 A C. 小灯泡的电阻为 D. 小灯泡的额定功率为 12. 如图所示，一质量为的小灯泡通过双股柔软轻质导线与一质量为的正方形线框连接成闭合回路（图中用单股导线表示），已知线框匝数为匝，总电阻为，线框正下方处有一水平方向的有界匀强磁场，磁感应强度为，磁场宽度与线框边长均为，忽略所有摩擦阻力及导线电阻，现由静止释放线框，当线框下边进入磁场的瞬间，加速度恰好为零，且小灯泡正常发光，g取10m/s2，则（　　） A. 小灯泡的电阻 B. 线框下边进入磁场的瞬间，小灯泡的速度 C. 在线框进入磁场区域的过程中，通过小灯泡的电荷量 D. 在线框穿过磁场区域的过程中，小灯泡消耗的电能 第Ⅱ卷（非选择题，共52分） 二、填空题（每空2分，共16分） 13. 如图所示，一阴极射线管左侧不断有________射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现粒子的运动轨迹向下弯曲，则导线中的电流方向为________。（填“从A到B”或“从B到A”） 14. 如图所示，是面积为、匝的圆形金属线圈，其总电阻，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈中的磁通量在按图所示规律变化，线圈与阻值的电阻连接，不计电压表对电路的影响。则点电势____点电势（填“大于”或“小于”），电压表的示数为________。 15. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，用以下四幅草图记录了磁体运动以及产生的感应电流方向的实际情况。 （1）甲、乙两次实验记录表明，当磁体靠近线圈运动，即穿过线圈的磁通量__________（填“增大”或“减小”）时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__________（填“相同”或“相反”）； （2）丙、丁两次实验记录表明，当磁体远离线圈运动，即穿过线圈的磁通量_______（填“增大”或“减小”）时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向______________（填“相同”或“相反”）； 三、本大题3小题，共36分，要求写出必要的文字说明、主要的计算步骤和答案。 16. 在如图（a）所示的电路中，电阻R1=R2=2Ω，圆形金属线圈匝数n=1000，线圈电阻为r=1Ω，电容器的电容为C=50μF，线圈面积为S1=5×10-3m2，线圈内部面积为S2=4×10-3m2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图（b）所示，其中=4s，=2T，其余部分不计电阻。时闭合S，至时刻，电路中的电流已稳定，求： （1）线圈中产生的感应电动势的大小； （2）电路稳定后断开开关S，流过R1的总电荷量。 17. 如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m的足够长平行导轨，NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg，阻值为r=1Ω的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上且与导轨接触良好，导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s=2m。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求： （1）释放瞬间，金属棒ab的加速度是多大？ （2）金属棒达到的稳定速度是多大？ （3）金属棒滑行至cd的过程中R产生的焦耳热是多少？ 18. 如图所示，平面直角坐标系xOy中第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场E，第一、二、四象限内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从S点（-l，-l）由静止释放，然后进入磁场区域运动，恰好过x轴上P点（l，0），不计粒子重力。 （1）求匀强磁场的磁感应强度大小B； （2）粒子释放开始计时，求粒子第1次到达y轴正半轴的时间； （3）粒子第3次过y轴时的坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024年春季第一学月月考 2022级物理试卷 本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共6页。完卷时间：75分钟 满分：100分。 第Ⅰ卷（选择题，共48分） 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分；1-8题为单项选择题，9-12题为多项选择题） 1. 如图所示，长为的直导线折成边长相等、夹角为的形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为。当在导线中通以电流时，该形通电导线受到的安培力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意，由几何关系可得，导线折后的有效长度为 由公式可得，该形通电导线受到的安培力大小为 故选C。 2. 水平桌面上固定一根绝缘长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线固定桌面上，如图甲所示。当长直导线中的电流按图乙的规律变化时（图甲所示电流方向为其正方向），则（　　） A. ，线框内电流的方向为abcda B. ，线框内电流的方向为abcda C. ，线框所受安培力方向一直向左 D. ，线框所受安培力方向一直向右 【答案】B 【解析】 【详解】A．，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为adcba，选项A错误； B．，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为abcda，选项B正确； C．，穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，线框内电流的方向为abcda，根据左手定则，ad受安培力向右，bc受安培力向左，因ad边受安培力大于bc边受的安培力，可知线框所受安培力方向一直向右，选项C错误； D．，线框内电流的方向为abcda，根据左手定则，ad受安培力向左，bc受安培力向右，因ad边受安培力大于bc边受的安培力，可知线框所受安培力方向向左，可知，线框所受安培力方向先向左后向右，选项D错误。 故选B。 3. 如图所示，ABCD是长为L的矩形，内部存在垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、带电量为q的粒子从A点以速度垂直射入磁场，速度方向与AB的夹角为，粒子刚好从B点射出磁场，不计粒子的重力，则（ ） A. 粒子一定带负电 B. 匀强磁场的磁感应强度为 C. 粒子从A到B所需的时间为 D. 矩形磁场宽度的最小值为 【答案】B 【解析】 【详解】A．粒子进入磁场时所受洛伦兹力斜向右下方，由左手定则可知，粒子带正电，故A错误； B．粒子运动轨迹如图所示 由几何关系可得，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，即 解得，故B正确； C．由几何知识可知，粒子在磁场中转过的圆心角为，粒子在磁场中运动的时间为 又由 解得，故C错误； D．由几何知识可知，矩形磁场宽度的最小值为粒子运动轨迹最高点到的距离，即，故D错误。 故选B。 4. 1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机，如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片、分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则（ ） A. 圆盘转动过程中电流沿b到a的方向流过电阻R B. 圆盘转动过程中Q点电势比Р点电势低 C. 若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则转动一周，R上的热功率变为原来的3倍 D. 圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径的平方成正比 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】AB．根据右手定则，可判断点电势比点电势高，电流从到流过电阻，A、B错误； CD．设圆盘的半径为，由法拉第电磁感应定律 有，其中， 得，即圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径的平方成正比 设圆盘的电阻为，由闭合电路欧姆定律 有 由焦耳定律 有 综上得，若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则转动一周，R上的热功率不是原来的3倍，若不考虑圆盘的电阻，有，圆盘转动一周，R上的热功率变为原来的9倍，C错误，D正确。 故选D。 【点睛】 5. 两个比荷相等的带电粒子、，以不同的速率、对准圆心沿着方向射入圆形匀强磁场区域，两粒子射出磁场时的速度偏转角分别为、，其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力，则下列说法正确的是（ ） A. 粒子带正电，粒子带负电 B. 粒子射入磁场中的速率 C. 粒子在磁场中的运动时间 D. 若将磁感应强度变为原来的倍，粒子在磁场中运动的时间将变为原来的 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知磁场方向垂直纸面向里，粒子向右射入。根据左手定则，向上偏转的b粒子洛伦兹力向上，带正电；向下偏转的a粒子洛伦兹力向下，带负电，故A错误； B．作出a、b粒子运动的轨迹半径，如下图所示 设圆形磁场区域半径为，粒子偏转角为，由几何关系得粒子轨迹半径 偏转角 ，得 偏转角 ，得 粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 得， 两粒子比荷相等，因此 ，则 ，故B错误； C．粒子运动周期 两粒子比荷相等，相同，因此相同。运动时间 时间与偏转角成正比，则 ，故C正确； D．入射速率不变， ，新轨迹半径 由，解得新偏转角 由 ，可得时间比，故D错误。 故选C。 6. 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n匝，回路总电阻为R。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t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中（ ） A. 线圈中产生的平均感应电动势为 B. 线圈中的平均电流为 C. 线圈中感应电流方向为顺时针方向 D. 线圈有扩张的趋势 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势满足，故A正确； B．平均感应电流，故B错误； C．原磁场向里，磁感应强度增大，穿过线圈向里的磁通量增大。根据楞次定律，感应电流的磁场方向向外。由右手螺旋定则可知，感应电流为逆时针方向，故C错误； D．穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，线圈会通过缩小面积阻碍磁通量的增大，因此线圈有收缩趋势，故D错误。 故选A。 7. 如图所示，真空区域有边界为MN、PQ的匀强磁场，磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，MN、PQ的间距为。粒子和氢核先后从点沿着与MN夹角为 的方向射入磁场中，都刚好没能从PQ边界射出磁场。不计粒子重力，粒子在磁场中运动的时间和速度大小分别为和，氢核在磁场中运动的时间和速度大小分别为和，则（ ） A. ， B. ， C. 粒子在磁场中运动的半径为 D. 粒子在磁场中运动的半径为 【答案】D 【解析】 【详解】CD．作出粒子运动的轨迹图，如图 根据几何关系可知R+Rcosθ=l 解得，故C错误，D正确； AB．根据洛伦兹力提供向心力有 解得 周期为 运动时间为 由图可知圆心角相等，从而解得t1：t2=2：1，v1：v2=1：2，故AB错误。 故选D。 8. 如图所示，空间存在着垂直向里的匀强磁场B和竖直向上的匀强电场E，两个质量不同电量均为q的带电小球a和b从同一位置先后以相同的速度从场区左边水平进入磁场，其中 a小球刚好做匀速圆周运动，b小球刚好沿直线向右运动。不计两小球之间库仑力的影响，重力加速度为则（ ） A. a球一定带正电，b球可能带负电 B. a小球的质量等于 C. b小球的质量等于 D. a小球圆周运动的半径为 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．由题设条件，a小球刚好做匀速圆周运动，重力和电场力平衡，洛伦兹力提供向心力，所以Eq=mag 即 电场力方向竖直向上，则a球一定带正电。 b小球刚好沿直线向右运动，如果b球带负电，则其所受的电场力洛伦兹力均向下，重力也向下，不能平衡，无法做直线运动，所以b球带正电。 对b球有qvB+Eq=mbg b小球的质量等于，故ABC错误； D．a小球圆周运动的半径为 结合其质量关系解得，故D正确。 故选D。 9. 如图所示，在竖直面内有一长为、宽为L的矩形导线框，电阻为R，导线框正下方有宽度也为L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外，某时刻起由静止释放导线框，以导线框的下边恰与磁场的上边界重合时开始计时，随后导线框以速度匀速进入并通过磁场区域。规定导线框的速度v方向向下时为正，电流I沿顺时针方向时为正，磁感线垂直纸面向外时导线框中的磁通量Φ为正，a点电势高于b点时，两点间电势差U为正。则以下关于随时间变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】导线框匀速进入磁场，即导线框所受安培力 大小等于线框的重力，穿过导线框的磁通量方向向外且由零逐渐增加到，感应电流 方向沿顺时针；两点间电势差 当导线框穿出磁场过程时，穿过导线框的磁通量方向向外由逐渐减小到零，感应电流 方向沿逆时针；两点间电势差 导线框匀速穿出磁场后，只受重力作用，导线框做匀加速直线运动，故AC正确BD错误。 故选AC。 10. 如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子带正电 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D. 比荷越大的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．带电粒子进入磁场中向左偏转，所受洛伦兹力方向向左，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电，该粒子在速度选择器中，受到水平向右的电场力，则洛伦兹力方向必须水平向左，该粒子才能通过速度选择器，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，故A正确，B错误； C．粒子在速度选择器内做匀速直线运动，根据平衡条件有 解得 故C错误； D．根据洛伦兹力提供向心力 解得 由此可知，比荷越大，半径越小，粒子越靠近狭缝P，故D正确。 故选AD。 11. 磁流体发电机如图所示，间距的平行金属板P、Q之间有磁感应强度大小的匀强磁场，将一束等离子体以大小的速度喷入磁场。已知磁流体发电机等效内阻，定值电阻，电压表为理想交流电表。闭合开关 ，小灯泡恰好正常发光时，电压表的示数为，不考虑温度对小灯泡电阻的影响。下列说法正确的是（ ） A. 金属板P带正电 B. 通过定值电阻的电流为0.8 A C. 小灯泡的电阻为 D. 小灯泡的额定功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，等离子体中的正离子向下偏转，集聚到Q板，则Q板带正电，P带负电，故A错误； B．磁流体发电机电动势 则回路中的电流 故通过定值电阻的电流为，故B正确； C．小灯泡的电阻为 故C错误； D．小灯泡的额定功率为 故D正确。 故选BD。 12. 如图所示，一质量为的小灯泡通过双股柔软轻质导线与一质量为的正方形线框连接成闭合回路（图中用单股导线表示），已知线框匝数为匝，总电阻为，线框正下方处有一水平方向的有界匀强磁场，磁感应强度为，磁场宽度与线框边长均为，忽略所有摩擦阻力及导线电阻，现由静止释放线框，当线框下边进入磁场的瞬间，加速度恰好为零，且小灯泡正常发光，g取10m/s2，则（　　） A. 小灯泡的电阻 B. 线框下边进入磁场的瞬间，小灯泡的速度 C. 在线框进入磁场区域的过程中，通过小灯泡的电荷量 D. 在线框穿过磁场区域的过程中，小灯泡消耗的电能 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．线框进入磁场前，整个系统机械能守恒，由机械能守恒定律得 代入数据解得 线框匀速下落的过程中，产生的感应电动势为 线框受到的安培力 对线框，由平衡条件得 解得灯泡电阻为 故A正确，B错误； C．通过小灯泡的电荷量为 代入数据解得 故C正确； D．线框匀速下落的高度为2L，由能量守恒定律得系统消耗的电能为 消耗在小灯泡上的电能为 解得 故D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷（非选择题，共52分） 二、填空题（每空2分，共16分） 13. 如图所示，一阴极射线管左侧不断有________射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现粒子的运动轨迹向下弯曲，则导线中的电流方向为________。（填“从A到B”或“从B到A”） 【答案】 ①. 电子 ②. 从B到A 【解析】 【详解】[1]阴极射线管从阴极即电源的负极不断有电子射出，取名阴极射线； [2]电子受洛伦兹力向下而向下偏转，由左手定则可知磁场垂直纸面向里，由安培定则可知电流从B到A。 14. 如图所示，是面积为、匝的圆形金属线圈，其总电阻，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈中的磁通量在按图所示规律变化，线圈与阻值的电阻连接，不计电压表对电路的影响。则点电势____点电势（填“大于”或“小于”），电压表的示数为________。 【答案】 ①. 大于 ②. 40 【解析】 【详解】[1] 原磁场垂直线圈平面向里，且磁通量逐渐增大，根据楞次定律，感应电流的磁场向外，由右手螺旋定则可知，线圈中感应电流为逆时针方向。线圈相当于电源，电源内部电流从负极流向正极，因此端接电源正极，端接电源负极，故点电势大于点电势； [2] 根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势 由图线可知 故感应电动势 由闭合电路欧姆定律，电路电流 电压表测量外电阻两端电压，因此 15. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，用以下四幅草图记录了磁体运动以及产生的感应电流方向的实际情况。 （1）甲、乙两次实验记录表明，当磁体靠近线圈运动，即穿过线圈的磁通量__________（填“增大”或“减小”）时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__________（填“相同”或“相反”）； （2）丙、丁两次实验记录表明，当磁体远离线圈运动，即穿过线圈的磁通量_______（填“增大”或“减小”）时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向______________（填“相同”或“相反”）； 【答案】（1） ①. 增大 ②. 相反 （2） ①. 减小 ②. 相同 【解析】 【小问1详解】 [1]当磁体靠近线圈运动，穿过线圈的磁感线条数增加，即穿过线圈的磁通量增大。 [2]根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反。 【小问2详解】 [1]当磁体远离线圈运动，穿过线圈的磁感线条数减小，即穿过线圈的磁通量减小。 [2]根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同。 三、本大题3小题，共36分，要求写出必要的文字说明、主要的计算步骤和答案。 16. 在如图（a）所示的电路中，电阻R1=R2=2Ω，圆形金属线圈匝数n=1000，线圈电阻为r=1Ω，电容器的电容为C=50μF，线圈面积为S1=5×10-3m2，线圈内部面积为S2=4×10-3m2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图（b）所示，其中=4s，=2T，其余部分不计电阻。时闭合S，至时刻，电路中的电流已稳定，求： （1）线圈中产生的感应电动势的大小； （2）电路稳定后断开开关S，流过R1的总电荷量。 【答案】（1）2V （2）4×10-5C 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律 由图（b）得磁感应强度的变化率 联立解得 【小问2详解】 S闭合电路稳定后，电流恒定，总电阻为 电路电流 电容器与​并联，因此电容器两端电压等于两端电压 电容器充电后的带电量 断开S后，电容器全部电荷量通过放电，因此流过的总电荷量等于电容器带电量，为。 17. 如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m的足够长平行导轨，NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg，阻值为r=1Ω的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上且与导轨接触良好，导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s=2m。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求： （1）释放瞬间，金属棒ab的加速度是多大？ （2）金属棒达到的稳定速度是多大？ （3）金属棒滑行至cd的过程中R产生的焦耳热是多少？ 【答案】（1）2m/s2 （2）2m/s （3）0.08J 【解析】 【小问1详解】 释放瞬间金属棒速度为0，感应电流、安培力均为0，对金属棒沿斜面方向由牛顿第二定律得 解得 【小问2详解】 金属棒达到稳定速度时加速度为0，受力平衡。此时金属棒切割磁感线产生感应电动势 感应电流 安培力的大小为 沿斜面方向，由平衡条件得 解得 【小问3详解】 对金属棒下滑过程，由能量守恒得 解得总焦耳热 串联电路中焦耳热与电阻成正比，因此R上的焦耳热 18. 如图所示，平面直角坐标系xOy中第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场E，第一、二、四象限内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从S点（-l，-l）由静止释放，然后进入磁场区域运动，恰好过x轴上P点（l，0），不计粒子重力。 （1）求匀强磁场的磁感应强度大小B； （2）粒子释放开始计时，求粒子第1次到达y轴正半轴的时间； （3）粒子第3次过y轴时的坐标。 【答案】（1）；（2）；（3）（0，-2l） 【解析】 【详解】（1）带正电粒子从S点（-l，-l）由静止释放，则在电场中做匀加速直线运动，从（0，-l）位置进入磁场区域运动，恰好过x轴上P点（l，0），如图所示 根据洛伦兹力提供向心力 在电场中有 联立解得 （2）粒子在电场中做匀加速直线运动，则有 粒子第1次到达y轴正半轴时，在磁场中运动半周，则运动时间为 则总时间为 （3）粒子从（-l，0）位置进入第三象限的电场，则当粒子第3次过y轴时，如图所示 粒子做类平抛运动，则有 解得 即粒子第3次过y轴时的坐标（0，-2l）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $