2024版高中同步新教材選擇性必修第二冊(cè)人教物理備課資源01-第一章　安培力與洛倫茲力

2024版高中同步新教材選擇性必修第二冊(cè)人教物理備課資源第一章安培力與洛倫茲力滿分100分,限時(shí)90分鐘一、單項(xiàng)選擇題(本大題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)符合題目要求)1.教學(xué)中常用如圖1所示的裝置演示通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的情況。現(xiàn)將圖中的蹄形磁鐵改用圖2所示的電磁鐵代替,則合上開關(guān)時(shí),以下判斷正確的是()A.電磁鐵上端為N極,下端為S極,導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)B.電磁鐵上端為N極,下端為S極,導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng)C.電磁鐵上端為S極,下端為N極,導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)D.電磁鐵上端為S極,下端為N極,導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng)2.在某勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一條長(zhǎng)0.2m的直導(dǎo)線,通以3A的恒定電流,與磁場(chǎng)垂直放置時(shí),導(dǎo)線受到的安培力是6×10-2N,則()A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1×10-3TB.安培力方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同C.如果該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小為原來的一半,則該導(dǎo)線受到的安培力大小變?yōu)?.5×10-2ND.如果將該導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行放置,安培力為零,此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度也是零3.如圖為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖,等離子體束(含有正、負(fù)離子)以某一速度垂直噴射入由一對(duì)磁極C、D產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,A、B是一對(duì)平行于磁場(chǎng)放置的金屬板。穩(wěn)定后電流表中的電流從“+”接線柱流向“-”接線柱,由此可知()A.D磁極為N極B.正離子向B板偏轉(zhuǎn)C.負(fù)離子向D磁極偏轉(zhuǎn)D.離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)過程洛倫茲力對(duì)其做正功4.如圖所示,彎折導(dǎo)線ABC中通有圖示方向的電流,∠C=30°,∠B=90°,置于與導(dǎo)線ABC所在平面平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,此時(shí)導(dǎo)線ABC所受安培力最大,大小為2N,現(xiàn)將整段導(dǎo)線以過B點(diǎn)且垂直于ABC所在平面的直線為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)30°角,此時(shí)導(dǎo)線受到的安培力大小為()A.3NB.32NC.1ND.15.如圖所示,豎直放置的光滑絕緣斜面處于方向垂直豎直平面(紙面)向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一帶電荷量為q(q>0)的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))自a點(diǎn)由靜止沿斜面滑下,下降高度為h時(shí)到達(dá)b點(diǎn),滑塊恰好對(duì)斜面無壓力。不計(jì)空氣阻力,關(guān)于滑塊自a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程,下列說法正確的是(重力加速度大小為g)()A.滑塊在a點(diǎn)受重力、支持力和洛倫茲力作用B.滑塊在b點(diǎn)受到的洛倫茲力大小為qB2C.洛倫茲力做正功D.滑塊的機(jī)械能增大6.如圖,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于圓平面向里(未畫出)。一群比荷為qm的負(fù)離子以相同速率v0(較大),由P點(diǎn)在紙平面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng)中,發(fā)生偏轉(zhuǎn)后又飛出磁場(chǎng),則下列說法正確的是()A.各離子飛出磁場(chǎng)的速度一定相同B.沿PQ方向射入的離子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑最長(zhǎng)C.沿PQ方向射入的離子飛出時(shí)偏轉(zhuǎn)角最大D.在Q點(diǎn)飛出的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)7.應(yīng)用質(zhì)譜儀測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的方法稱為質(zhì)譜法,先在離子化室A中將有機(jī)物氣體分子碎裂成兩種帶正電的離子,離子從下方的小孔S飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng),其初速度幾乎為0,然后經(jīng)過S1沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,最后打到照相底片D上,形成a、b兩條質(zhì)譜線,則()A.打到a處的離子的比荷小B.兩種離子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度相同C.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶顳.兩種離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等8.如圖所示,虛線兩側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ均垂直紙面向里,磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從虛線上P點(diǎn)沿與虛線成30°角的方向,以速度v0垂直射入磁場(chǎng)Ⅰ,從虛線上的Q點(diǎn)第一次進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ;一段時(shí)間后粒子再次經(jīng)過Q點(diǎn),P點(diǎn)和Q點(diǎn)的距離為L(zhǎng),不計(jì)粒子的重力,則磁場(chǎng)Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和粒子兩次經(jīng)過Q點(diǎn)的時(shí)間間隔分別為()A.mv0qL,14πLvC.3mv0qL,143二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分)9.回旋加速器的工作原理如圖所示。D形盒半徑為R,盒內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)氘核的電荷量為q,質(zhì)量為m,不考慮相對(duì)論效應(yīng),下列說法正確的是()A.氘核從磁場(chǎng)中獲得能量B.交變電源的周期為2πC.氘核加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓無關(guān)D.氘核在回旋加速器內(nèi)的加速次數(shù)與加速電壓有關(guān)10.如圖所示,已知一帶電小球在光滑絕緣的水平面上從靜止開始經(jīng)電壓U加速后,水平進(jìn)入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B已知),小球在此區(qū)域的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,則()A.小球可能帶正電B.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r=1C.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=2πD.若電壓U增大,則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期增大11.如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,圖中虛線為磁場(chǎng)的邊界,其中bc段是半徑為R的四分之一圓弧,ab、cd的延長(zhǎng)線通過圓弧的圓心,Ob長(zhǎng)為R。大量質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子,在紙面內(nèi)以不同的速率從O點(diǎn)垂直ab射入磁場(chǎng),已知所有粒子均從四分之一圓弧邊界射出,且四分之一圓弧邊界上均有粒子射出,其中M、N是圓弧邊界上的兩點(diǎn),M點(diǎn)在N點(diǎn)右側(cè),不計(jì)粒子間的相互作用和重力。則下列分析中正確的是()A.粒子帶正電B.從M點(diǎn)射出粒子的速率一定大于從N點(diǎn)射出粒子的速率C.從M點(diǎn)射出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定小于從N點(diǎn)射出粒子所用時(shí)間D.所有粒子所用最短時(shí)間為2π12.如圖所示,在直角坐標(biāo)系的第一象限中有一半徑為R的扇形POQ無場(chǎng)區(qū)域,第一象限剩余區(qū)域(含PQ圓弧邊界)及第四象限均存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。大量質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電粒子從圓弧PQ上各點(diǎn)沿y軸正方向以相同速度v(大小未知)射入磁場(chǎng),且所有粒子軌跡均交于Q點(diǎn)并被粒子收集盒(圖中未畫)吸收。不計(jì)粒子間的相互作用和重力,則()A.磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B.粒子速度大小為qBRC.粒子運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的最短時(shí)間為3πD.粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至Q點(diǎn)的過程中離Q的最遠(yuǎn)距離為2R三、非選擇題(本大題共6小題,共60分)13.(6分)某學(xué)校興趣小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)的知識(shí)后設(shè)計(jì)了一個(gè)利用天平測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方案。天平的左臂下面掛一個(gè)矩形線圈,寬為L(zhǎng),共N匝,線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①未通電流時(shí),在天平右盤內(nèi)放入質(zhì)量為m1的砝碼,使天平平衡;②當(dāng)給線圈通以大小為I的順時(shí)針方向電流(如圖所示)時(shí),需在天平右盤更換質(zhì)量為m2的砝碼后,天平才能重新平衡。(1)若m1>m2,此時(shí)矩形線圈的底邊所受的安培力方向?yàn)?選填“豎直向上”或“豎直向下”),磁場(chǎng)方向垂直于紙面(選填“向里”或“向外”)。

(2)若m1<m2,用所測(cè)量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B=。

14.(8分)某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué),為檢測(cè)某工廠排放污水的情況,制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的電磁流量計(jì),如圖甲所示。該裝置為中空的長(zhǎng)方體管道,長(zhǎng)、寬、高分別為a=20cm、b=c=10cm,左右兩端開口,與排污管道連通。流量計(jì)的上下底面為絕緣體,前后兩個(gè)側(cè)面為導(dǎo)體,并分別固定兩個(gè)電極M、N。在垂直于底面的方向加一豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.8T。當(dāng)含有正、負(fù)離子的污水從左向右流經(jīng)該裝置時(shí),M、N兩電極間將產(chǎn)生電勢(shì)差U。(1)若使用多用電表的電壓擋測(cè)量M、N電極間的電勢(shì)差大小,則與圖甲中M相連的應(yīng)是多用電表的表筆(選填“紅”或“黑”)。

(2)某次測(cè)量時(shí),使用了多用電表250mV量程的直流電壓擋,表盤示數(shù)如圖乙所示,則M、N電極間的電勢(shì)差大小U=mV。

(3)若多用電表使用直流電壓擋時(shí),可近似視為理想電壓表,則根據(jù)(2)中測(cè)得的電壓值,可估算出污水流動(dòng)的速度為m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(4)現(xiàn)把多用電表的換擋開關(guān)旋至量程適當(dāng)?shù)闹绷麟娏鲹?把紅、黑表筆正確接至M、N兩個(gè)電極,測(cè)得電流值為I=50μA,并已知此時(shí)多用電表的內(nèi)阻為r=200Ω。假定污水的流速恒定并且充滿流量計(jì)的長(zhǎng)方體管道,由此可估算出污水的電阻率ρ=Ω·m。

15.(6分)電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷性武器,如圖甲為電磁炮工作原理示意圖,可簡(jiǎn)化為圖乙模型。某電磁炮導(dǎo)軌長(zhǎng)10m,兩導(dǎo)軌之間的距離為0.5m。導(dǎo)軌間磁場(chǎng)可認(rèn)為是方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.5T,電流方向如圖所示。質(zhì)量為10kg的炮彈受安培力作用從導(dǎo)軌最右端由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)最左端離開導(dǎo)軌時(shí)的速度大小為2.4×103m/s。整個(gè)導(dǎo)軌固定在水平面上,忽略炮彈與導(dǎo)軌間的摩擦力。求:(1)炮彈在導(dǎo)軌中加速時(shí)的加速度大小;(2)導(dǎo)軌中的電流大小。

16.(10分)如圖為半導(dǎo)體離子注入工藝原理示意圖。初速度為0的離子P3+(質(zhì)量為m、帶電荷量為+3e),經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后,垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,轉(zhuǎn)過一定角度后從磁場(chǎng)射出,并注入半導(dǎo)體工件內(nèi)部達(dá)到摻雜的目的。已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為mU6ed2(1)離子P3+進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小;(2)離子P3+在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的角度θ與偏轉(zhuǎn)的距離s。17.(14分)如圖為一電流表的原理示意圖,質(zhì)量為m=100g的均勻細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處與勁度系數(shù)為k=200N/m的豎直彈簧相連,矩形區(qū)域abfe內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其中ab=20cm,ae=2cm。當(dāng)MN中沒有電流通過時(shí),MN與矩形區(qū)域的中線cd重合,與MN連接的絕緣輕指針指在標(biāo)尺上的0位置,當(dāng)MN中有電流通過時(shí),指針示數(shù)可反映出電流大小及電流方向。(1)當(dāng)MN中的電流I=2.5A時(shí),指針指在-0.50cm處,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。(2)求該電流表可以測(cè)量的電流范圍。18.(16分)如圖所示,O-xyz坐標(biāo)系中y軸的正方向豎直向上,在yOz平面左側(cè)-2l<x<-l區(qū)域內(nèi)存在著沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),-l<x<0區(qū)域內(nèi)存在著沿z軸負(fù)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在yOz平面右側(cè)區(qū)域同時(shí)存在著沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別與yOz平面左側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,電場(chǎng)、磁場(chǎng)均具有理想邊界。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子從M(-2l,l2,0)點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向射入電場(chǎng),經(jīng)N(-l,0,0)點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,然后從O點(diǎn)進(jìn)入到平面yOz右側(cè)區(qū)域,粒子從離開O點(diǎn)開始多次經(jīng)過x軸,不計(jì)粒子重力。求(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E;(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;(3)粒子從離開O點(diǎn)開始,第n(n=1,2,3,…)次到達(dá)x軸時(shí)距O點(diǎn)的距離s。

答案與解析1.A2.C3.A4.A5.B6.D7.A8.B9.BCD10.BC11.AD12.BCD1.A對(duì)于電磁鐵,根據(jù)電池正負(fù)極判斷線圈中電流的方向,運(yùn)用安培定則可判斷電磁鐵上端為N極,下端為S極,故C、D錯(cuò)誤。對(duì)于導(dǎo)體棒,根據(jù)電源正負(fù)極判斷電流方向,根據(jù)電磁鐵上端為N極,下端為S極,可判斷導(dǎo)體棒所在處磁場(chǎng)方向向下,根據(jù)左手定則,導(dǎo)體棒所受安培力向右,故導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤,A正確。故選A。2.C勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=FIL=6×10?23×0.2T=0.1T,A錯(cuò)誤;安培力方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,B錯(cuò)誤;如果該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小為原來的一半,則該導(dǎo)線受到的安培力大小變?yōu)镕1=B×12I×12L=14F=1.5×10-2N,C正確;磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身的屬性3.A根據(jù)電流的方向知,A板帶正電,B板帶負(fù)電,等離子體中的正離子向A板偏轉(zhuǎn),負(fù)離子向B板偏轉(zhuǎn)。根據(jù)左手定則,D極為N極,C極為S極,A正確,B、C錯(cuò)誤;因?yàn)槁鍌惼澚Φ姆较蚺c速度方向垂直,所以洛倫茲力不做功,D錯(cuò)誤。故選A。4.A導(dǎo)線ABC所受的安培力,可等效成“導(dǎo)線AC”所受的安培力,最初導(dǎo)線ABC所受安培力最大,可知磁場(chǎng)方向與AC垂直,設(shè)AC長(zhǎng)度為L(zhǎng),則此時(shí)的安培力大小為F安=BIL,由幾何關(guān)系可知,BC長(zhǎng)度為32L,當(dāng)整段導(dǎo)線以過B點(diǎn)且垂直于ABC所在平面的直線為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)30°角后,BC邊恰好與磁場(chǎng)方向垂直,AB邊與磁場(chǎng)方向平行,則F安'=BI·32L,由以上分析可得此時(shí)導(dǎo)線受到的安培力大小為3N,5.B滑塊自a點(diǎn)由靜止沿斜面滑下,在a點(diǎn)不受洛倫茲力作用,A錯(cuò)誤;滑塊自a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中,洛倫茲力不做功,支持力不做功,滑塊機(jī)械能守恒,由mgh=12mv2,得滑塊在b點(diǎn)時(shí)的速度v=2g?,滑塊在b點(diǎn)受到的洛倫茲力為F=qBv=qB2g?,B正確,C、D6.D各離子飛出磁場(chǎng)的速度大小相等,但方向不同,A錯(cuò)誤;由洛倫茲力提供向心力得qv0B=mv02r,解得r=mv0qB,由于所有離子的比荷相同,速度大小相等,因此所有離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相等,B錯(cuò)誤;所有離子中,從Q點(diǎn)飛出的離子運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)最大,對(duì)應(yīng)的圓心角最大,離子飛出時(shí)偏轉(zhuǎn)角最大,而沿PQ方向射入的離子并不能從Q點(diǎn)飛出,C錯(cuò)誤;比荷相同的粒子在相同磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同,為T=2πmqB,離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=θ2πT=θ2π·2πmqB=θmqB,在7.A離子在加速電場(chǎng)中加速時(shí),由動(dòng)能定理有Uq=12mv2,解得v=2qUm,由于兩種帶正電的離子比荷不同,所以進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度不同,B錯(cuò)誤;離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)有qvB=mv2R,解得R=mvqB=2mqUqB=1B2mUq,所以,比荷大的偏轉(zhuǎn)半徑小,打到a處的離子的比荷小,A正確;離子帶正電,根據(jù)左手定則,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外,C錯(cuò)誤;離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2πm8.B粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示:由幾何關(guān)系,粒子在磁場(chǎng)Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的半徑為r1=L,由洛倫茲力提供向心力得qv0B1=mv02r1,解得B1=mv0qL,C、D錯(cuò)誤;由Bqv=mv2r,得r=mvBq,由于磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)Ⅰ磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍,所以粒子在磁場(chǎng)Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的半徑為r2=12r1=12L,粒子在磁場(chǎng)Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的周期為T1=2πr1v0=2πLv0,粒子在磁場(chǎng)Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的周期為T2=2πr29.BCD氘核在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力方向始終與速度方向垂直,洛倫茲力不做功,氘核不從磁場(chǎng)中獲得能量,它是從電場(chǎng)中獲得能量,A錯(cuò)誤;回旋加速器要實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子的加速,交變電源的周期要等于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期,根據(jù)qvB=mv2r得r=mvqB,氘核在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2πrv=2πmqB,所以交變電源的周期為2πmqB,B正確;氘核離開回旋加速器時(shí)獲得的最大速度滿足qvmB=mvm2R,解得vm=qBRm,所以氘核加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓無關(guān),C正確;氘核最大動(dòng)能Ek=12mvm2=q2B2R22m,氘核在回旋加速器中每加速一次,增加的動(dòng)能為qU,設(shè)加速次數(shù)為10.BC小球在該區(qū)域的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則小球受到的電場(chǎng)力和重力大小相等、方向相反,小球所受電場(chǎng)力的方向和場(chǎng)強(qiáng)方向相反,則小球帶負(fù)電,A錯(cuò)誤;小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供,由牛頓第二定律可得Bqv=mv2r,由動(dòng)能定理有Uq=12mv2,且有mg=qE,聯(lián)立可得小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=1B2UEg,故B正確;由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得T=2πrv,聯(lián)立可得T=2πEBg11.AD粒子沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)左手定則,可知粒子帶正電,A正確;根據(jù)qvB=mv2r,得v=qBrm,從M點(diǎn)射出的粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑更小,則粒子的速度更小,B錯(cuò)誤;由t=θ2πT=θ2π×2πmqB,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期相等,轉(zhuǎn)過的圓心角越大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng),由幾何關(guān)系可知,弦切角等于圓心角的一半,則弦切角越小,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短,如圖所示,當(dāng)弦與bc圓弧邊界相切時(shí),弦切角最小,又因?yàn)镺b等于R,由幾何關(guān)系,此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為120°,則最短時(shí)間為tmin=120°360°×2πmqB=2πm3qB,M、N12.BCD帶正電粒子的軌跡均交于Q點(diǎn),可知粒子向右偏轉(zhuǎn),根據(jù)左手定則,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,A錯(cuò)誤;由P點(diǎn)射入磁場(chǎng)的粒子軌跡如圖所示:根據(jù)幾何知識(shí),粒子的軌跡半徑為R,根據(jù)洛倫茲力提供向心力得Bqv=mv2R,粒子速度為v=qBRm,B正確;粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2πmBq,粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=θ2πT,θ為軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角,圓心角越小,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短,由幾何知識(shí)可知,由P點(diǎn)射入的粒子在磁場(chǎng)中軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角最小,最短時(shí)間為t=34T=34×2πmBq=3πm2Bq,C正確;粒子的軌跡半徑都為R,粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至Q點(diǎn)的過程中離Q13.答案(1)豎直向上(2分)向外(2分)(2)(m2?m解析(1)若m1>m2,說明通電后天平平衡時(shí)天平左臂的拉力小于矩形線圈的重力,矩形線圈的底邊所受的安培力方向?yàn)樨Q直向上,根據(jù)左手定則,磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲狻?2)對(duì)矩形線圈,根據(jù)平衡條件有m1g+NBIL=m2g,解得B=(m14.答案(1)黑(2分)(2)145(2分)(3)1.8(2分)(4)540(2分)解析(1)根據(jù)左手定則,N端聚集正電荷,電勢(shì)較高;M端聚集負(fù)電荷,電勢(shì)較低,與M相連的應(yīng)是多用電表的黑表筆。(2)250mV擋,每小格為5mV,表盤讀數(shù)為145mV。(3)M、N間電壓穩(wěn)定時(shí),根據(jù)qUb=qvB得U=Bbv,解得v≈1.8m/s(4)根據(jù)I=UR+r,R=ρLS解得ρ=540Ω·m。15.答案(1)2.88×105m/s2(2)3.84×106A解析(1)設(shè)加速度大小為a由v2=2ax(2分)得a=2.88×105m/s2(1分)(2)根據(jù)牛頓第二定律得IlB=ma(2分)得I=3.84×106A(1分)16.答案(1)6eUm(2)30°(2-3解析(1)離子經(jīng)過加速電場(chǎng),由動(dòng)能定理有3eU=12mv2(2分)解得離子離開電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v=6eUm(1分(2)離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由洛倫茲力提供向心力,有3evB=mv2R(2分將B=mU6ed2代入,聯(lián)立解得R=2d(由幾何關(guān)系有Rsinθ=d,解得sinθ=12,即偏轉(zhuǎn)的角度θ=30°(1分)偏轉(zhuǎn)距離s=R(1-cosθ)(2分)解得s=(2-3)d(1分)17.答案(1)2T(2)[-5A,5A],其中“-”表示電流方向由N指向M解析(1)設(shè)沒有電流通過時(shí),彈簧彈力為FN1,電流I=2.5A時(shí)彈簧彈力為FN2。沒有電流通過時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x1,電流I=2.5A時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x2=x1+0.005m(1分)FN1=mg=kx1(1分)FN2=mg+F安=kx2(1分)F安=BILab(1分)解得B=2T(1分)(2)當(dāng)金屬棒到達(dá)ab位置時(shí),mg+BIMLab=k(x1+ΔxM)(1分)解得IM=5A,由左手定則,電流方向由M指向N,設(shè)為電流正方向(2分)當(dāng)金屬棒到達(dá)ef位置時(shí),mg-BIM'Lab=k(x1-ΔxM)(2分)解得IM'=5A,由左手定則,電流方向由N指向M(2分)則該電流表可以測(cè)量的電流范圍為[-5A,5A],其中“-”表示電流方向由N指向M(2分)18.答案(1)mv02ql(2)2mv0ql(3)πnl(2+解析(1)根據(jù)題意,粒子在yOz平面左側(cè)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示:粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),有l(wèi)=v0t1(1分)12l=12at12(由牛頓第二定律得Eq=ma(1分)解得E=mv02ql((2)在N點(diǎn),設(shè)粒子速度v的方向與x軸間的夾角為θ,沿y軸負(fù)方向的分速度大小為vy,有tanθ=vyv0,vy=at1,v=v0cos解得vy=v0,v=2v0,θ=45°由對(duì)稱性,粒子在O點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸間的夾角也為θ(1分)根據(jù)幾何關(guān)系,粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑為R=ON2sinθ=l2sinθ=2由牛頓第二定律得qvB=mv2R(1解得B=mvqR=2mv0ql(3)將粒子在O點(diǎn)的速度分解,沿x軸方向的分速度大小為vx=vcosθ=v0,沿y軸方向的分速度大小為vy=vsinθ=v0(2分)因同時(shí)存在電場(chǎng)、磁場(chǎng),粒子以vy在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),同時(shí)粒子以初速度vx=v0沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動(dòng),粒子離開O點(diǎn)后,每轉(zhuǎn)一周到達(dá)一次x軸,第n次到達(dá)x軸時(shí),粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=nT,T=2πmqB=πl(wèi)v0到達(dá)x軸時(shí)距O點(diǎn)的距離s=v0t+12at2(1分)解得s=πnl(2+nπ)2(n=1,2,3,…)(1分滿分100分,限時(shí)90分鐘一、單項(xiàng)選擇題(本大題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)符合題目要求)1.下列現(xiàn)象中利用的原理不是電磁感應(yīng)的是()A.如圖甲所示,真空冶煉爐外有線圈,線圈中通入高頻交流電,爐內(nèi)的金屬能迅速熔化B.如圖乙所示,安檢門可以檢測(cè)金屬物品,如攜帶金屬刀具經(jīng)過時(shí),會(huì)觸發(fā)報(bào)警C.如圖丙所示,放在磁場(chǎng)中的玻璃皿內(nèi)盛有導(dǎo)電液體,其中心放一圓柱形電極,邊緣內(nèi)壁放一環(huán)形電極,通電后液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來D.如圖丁所示,用一蹄形磁鐵接近正在旋轉(zhuǎn)的銅盤,銅盤很快靜止下來2.一架飛機(jī)在廣州上空勻速巡航,機(jī)翼保持水平,飛行高度不變,由于受地磁場(chǎng)的作用,金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差,設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ1,右方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ2,則下列說法正確的是()A.若飛機(jī)從東往西飛,φ1比φ2高B.若飛機(jī)從南往北飛,φ1比φ2低C.若飛機(jī)從北往南飛,φ1比φ2低D.由于飛機(jī)勻速飛行,則φ1等于φ23.如圖所示,若套在條形磁鐵上的彈性金屬導(dǎo)線圈Ⅰ突然縮小為線圈Ⅱ,關(guān)于線圈的感應(yīng)電流及其方向(從上往下看),說法正確的是()A.有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.先有逆時(shí)針后有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流D.無感應(yīng)電流4.如圖所示,一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一個(gè)三角形閉合導(dǎo)線框由位置1(左)沿紙面勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)。取線框剛到達(dá)磁場(chǎng)邊界的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(t=0),規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?則下圖中能正確反映線框中電流與時(shí)間關(guān)系的是()5.如圖所示,地面上方有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),在磁場(chǎng)內(nèi)水平靜止釋放一根不帶電的金屬棒MN,不考慮空氣阻力,下列說法正確的是()A.N端先落地,M端后落地B.M、N兩端同時(shí)落地C.金屬棒做自由落體運(yùn)動(dòng)D.金屬棒先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)6.如圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,間距為L(zhǎng)的水平U形導(dǎo)體框左端連接一阻值為R的電阻,質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)體框上。不計(jì)導(dǎo)體框的電阻和導(dǎo)體棒與框間的摩擦。ab以水平向右的初速度v0開始運(yùn)動(dòng),最終停在導(dǎo)體框上。在此過程中,下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒中電流保持不變B.導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向?yàn)閎→a,a、b間電勢(shì)差為BLv0C.導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于12mD.導(dǎo)體棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)克服安培力做功的瞬時(shí)功率為B7.如圖所示,虛線左側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于紙面向里。有一正方形金屬框abcd,其邊長(zhǎng)為L(zhǎng),電阻為R,初始ad邊與磁場(chǎng)邊界重合,現(xiàn)將其繞a點(diǎn)以角速度ω順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在金屬框轉(zhuǎn)動(dòng)45°的過程中()A.金屬框中產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.金屬框經(jīng)過虛線位置時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為BωL2C.金屬框受到的安培力逐漸增大,方向不斷變化D.流過金屬框某一橫截面的電荷量為28.如圖所示,y軸正方向豎直向下,足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌OM、ON固定在豎直平面內(nèi),電阻不計(jì),兩導(dǎo)軌與豎直方向夾角均為30°?？臻g存在垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒在豎直向上的拉力F作用下,從O點(diǎn)開始沿y軸向下以大小為v的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),棒始終與y軸垂直且關(guān)于y軸對(duì)稱,與導(dǎo)軌接觸良好。單位長(zhǎng)度的導(dǎo)體棒電阻值為r,重力加速度為g。則在導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到離開導(dǎo)軌的過程中,下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電流逐漸增大B.導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中減少的機(jī)械能等于導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱C.通過導(dǎo)軌O點(diǎn)處橫截面的電荷量為3D.導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力F與y的關(guān)系為F=mg-3v二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分)9.如圖,半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞O軸以角速度ω沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則通過電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤及導(dǎo)線的電阻不計(jì))()A.電阻R上電流方向由c到dB.電阻R上電流方向由d到cC.通過R的電流I=BD.通過R的電流I=B10.圖1中表示電流傳感器,在用圖1的電路研究自感現(xiàn)象時(shí),電流傳感器顯示各時(shí)刻通過線圈L(直流電阻為0)的電流如圖2所示。已知燈泡的電阻與定值電阻R相同且不隨電流變化,可以判定()A.閉合S時(shí)燈泡緩慢變亮,斷開S時(shí)燈泡緩慢熄滅B.1.0×10-3s前后,S由閉合變?yōu)閿嚅_C.1.2×10-3s時(shí),通過燈泡的電流方向?yàn)閺挠蚁蜃驞.1.1×10-3s時(shí),燈泡的功率約為5.0×10-4s時(shí)的二分之一11.如圖,在水平面內(nèi)固定有兩根相互平行的無限長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌,其間距為L(zhǎng),電阻不計(jì)。在虛線l1的左側(cè)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在虛線l2的右側(cè)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩部分磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。與導(dǎo)軌垂直的金屬棒ad、bc的電阻均為R,質(zhì)量分別為m、2m,分別靜止于兩磁場(chǎng)中?，F(xiàn)突然給ad棒一個(gè)水平向左的初速度v0,下列說法正確的是()A.兩金屬棒組成的系統(tǒng)的動(dòng)量守恒B.兩金屬棒始終受到水平向右的安培力C.兩棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度大小均為13vD.ad棒向左運(yùn)動(dòng)的過程中,ad棒產(chǎn)生的焦耳熱為16m12.如圖甲所示,兩根間距L=1m的平行光滑金屬導(dǎo)軌放置在水平面內(nèi),左端與R=1Ω的定值電阻相連。導(dǎo)軌間在坐標(biāo)軸x>0一側(cè)存在著沿x方向磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B與x的關(guān)系如圖乙所示。在外力F作用下,一質(zhì)量m=1kg的金屬棒從A1位置運(yùn)動(dòng)到A2位置的過程中,通過電阻R的電流始終恒定為1A。金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,A1、A2對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)分別為x1=1m、x2=3m,不計(jì)導(dǎo)軌與金屬棒電阻,下列說法正確的是()A.從A1到A2的過程中,金屬棒做減速運(yùn)動(dòng)B.金屬棒在A2處的動(dòng)能為0.25JC.從A1到A2的過程回路中拉力做的功為2.625JD.從A1到A2的過程中通過金屬棒橫截面的電荷量為4C三、非選擇題(本大題共6小題,共60分)13.(6分)在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實(shí)驗(yàn)中:(1)請(qǐng)將實(shí)物電路圖補(bǔ)充完整。(2)將線圈E插入線圈F中,閉合開關(guān)時(shí),線圈F中感應(yīng)電流的方向與線圈E中電流的繞行方向(選填“相同”或“相反”)。

(3)在開關(guān)處于閉合狀態(tài)將線圈E拔出時(shí),線圈F中的感應(yīng)電流的方向與線圈E中電流的繞行方向(選填“相同”或“相反”)。

14.(9分)某學(xué)習(xí)小組在“研究回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與磁通量變化快慢的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中采用了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)中用螺旋測(cè)微器測(cè)量擋光片的寬度Δd時(shí),示數(shù)如圖乙所示,則Δd=mm。

(2)在實(shí)驗(yàn)中,讓小車以不同速度靠近螺線管,記錄下光電門擋光時(shí)間Δt內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值E,改變速度多次實(shí)驗(yàn),得到多組數(shù)據(jù)。這樣實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)滿足了物理實(shí)驗(yàn)中常用的“控制變量法”,你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)過程中不變的量是:在Δt時(shí)間內(nèi)。

(3)得到多組Δt與E的數(shù)據(jù)之后,若以E為縱坐標(biāo)、以Δt為橫坐標(biāo)作出E-Δt圖像,發(fā)現(xiàn)圖像是一條曲線,不容易得出清晰的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,為了使畫出的圖像為一條直線,最簡(jiǎn)單的改進(jìn)辦法是以為橫坐標(biāo)。

15.(8分)如圖所示,間距為L(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌立在豎直平面內(nèi),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ與導(dǎo)軌接觸良好。電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r。當(dāng)開關(guān)K撥向a時(shí),導(dǎo)體棒PQ恰能靜止。重力加速度為g,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求:(1)導(dǎo)體棒的電阻;(2)當(dāng)K撥向b后,導(dǎo)體棒由靜止開始向下運(yùn)動(dòng),最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度為多大。16.(9分)如圖甲所示,一不可伸長(zhǎng)的輕繩上端固定,下端系一個(gè)半徑為r=0.1m的圓形單匝金屬框,金屬框的水平直徑ab上方有垂直于金屬框所在平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知金屬框的電阻R=5Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,求:(1)金屬框中的感應(yīng)電流大小和方向;(2)t=0.02s時(shí)金屬框所受安培力的大小和方向。17.(12分)如圖所示,在豎直平面內(nèi)的xOy坐標(biāo)系中有水平向里的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小沿x軸方向均相同,沿y軸正方向以By=ky(k>0)的規(guī)律均勻增大。一正方形線框abcd的a點(diǎn)與原點(diǎn)O重合,并沿x軸正方向水平拋出,下降高度h后線框開始做勻速運(yùn)動(dòng)。已知線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m,電阻為R,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。求:(1)線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)沿y軸方向的速度大小vy;(2)線框下落高度h的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。18.(16分)如圖所示,MN和PQ是電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌,間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌彎曲部分與平直部分平滑連接,頂端接一個(gè)阻值為R的定值電阻,從導(dǎo)軌彎曲部分與平直部分連接處向右寬度為d的區(qū)域內(nèi)有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一電阻為r、長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒從導(dǎo)軌AA'處由靜止釋放,經(jīng)過磁場(chǎng)右邊界繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)并從桌邊水平飛出,已知AA'離桌面高度為h,桌面離地高度為H,金屬棒落地點(diǎn)與桌面邊緣的水平距離為s,重力加速度為g,由此可求出金屬棒穿過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中:(1)流過金屬棒的最小電流;(2)通過金屬棒的電荷量;(3)金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱。

答案與解析1.C2.A3.A4.C5.A6.C7.B8.C9.BC10.BC11.CD12.AC1.C真空冶煉爐外的線圈中通有高頻交流電,由于電磁感應(yīng),爐內(nèi)金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流,使得金屬達(dá)到很高的溫度從而熔化,利用了電磁感應(yīng)的原理,故A不符合題意;安檢門利用渦流探測(cè)人身上攜帶的金屬物品,原理是:線圈中交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),會(huì)在金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流,而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,引起線圈中交變電流發(fā)生變化,從而被探測(cè)到,即利用了電磁感應(yīng)的原理來工作,故B不符合題意;放在磁場(chǎng)中的玻璃皿內(nèi)盛有導(dǎo)電液體,其中心放一圓柱形電極,邊緣內(nèi)壁放一環(huán)形電極,從而使得圓柱形電極與邊緣形成電流,電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),不是利用電磁感應(yīng)的原理,故C符合題意;用一蹄形磁鐵接近正在旋轉(zhuǎn)的銅盤,銅盤內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生渦流,在安培力的作用下銅盤會(huì)很快靜止下來,利用了電磁感應(yīng)的原理,故D不符合題意。2.A我國廣州位于地球的北半球,地磁場(chǎng)的豎直分量向下。當(dāng)飛機(jī)水平勻速飛行時(shí),切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與感應(yīng)電流的方向是相同的,由低電勢(shì)指向高電勢(shì)。由右手定則可判斷飛機(jī)飛行時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)情況如圖所示,可知飛機(jī)不論沿何方向水平飛行,都是飛機(jī)的左方機(jī)翼電勢(shì)高,右方機(jī)翼電勢(shì)低,即總有φ1比φ2高。故選項(xiàng)A正確。3.A關(guān)鍵點(diǎn)撥有關(guān)磁通量變化的判定:磁感線是閉合曲線,在磁鐵外部,磁感線從N極出發(fā)回到S極;在磁鐵內(nèi)部,磁感線從S極指向N極。圖中,磁鐵內(nèi)部穿過線圈的磁感線方向向上,磁鐵外部,穿過線圈的磁感線方向向下,與內(nèi)部的磁通量抵消一部分,根據(jù)線圈面積大小、抵消多少來分析磁通量變化情況。磁感線是閉合曲線,磁鐵內(nèi)部磁感線的條數(shù)等于外部所有磁感線的總和,且二者方向相反,可知通過金屬導(dǎo)線圈Ⅱ的磁通量比Ⅰ的大,即當(dāng)彈性金屬導(dǎo)線圈Ⅰ突然縮小為線圈Ⅱ時(shí),磁通量變大,且磁場(chǎng)方向向上,根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可知線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流。4.C線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程,磁通量向里增加,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向外,由安培定則可知感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,即沿正方向,線框有效切割長(zhǎng)度先均勻增大后均勻減小,由E=BLv可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先均勻增大后均勻減小,感應(yīng)電流先均勻增大后均勻減小。線框完全在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過程,穿過線框的磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。線框穿出磁場(chǎng)的過程,磁通量向里減小,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向里,由安培定則可知感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,即沿負(fù)方向,線框有效切割長(zhǎng)度先均勻增大后均勻減小,由E=BLv可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先均勻增大后均勻減小,感應(yīng)電流先均勻增大后均勻減小。綜上可知A、B、D錯(cuò)誤,C正確。5.A根據(jù)題意可知,金屬棒MN向下運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁感線,由右手定則可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向由N→M,即M端相當(dāng)于電源的正極帶正電,N端相當(dāng)于電源的負(fù)極帶負(fù)電,在電場(chǎng)中,M端受向上的電場(chǎng)力,N端受向下的電場(chǎng)力,金屬棒MN向下運(yùn)動(dòng)過程中,發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng),N端先落地,M端后落地。故選A。6.C導(dǎo)體棒ab以向右的初速度v0切割磁感線瞬間,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=BLv0,根據(jù)右手定則,導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,感應(yīng)電流大小I0=ER+r=BLv0R+r,導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源,a、b間電勢(shì)差為路端電壓,即Uab=BLv0R+r·R,根據(jù)左手定則,導(dǎo)體棒ab受到的安培力向左,速度會(huì)減小,a、b間電勢(shì)差會(huì)減小,導(dǎo)體棒中電流減小,A、B錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒最終停在導(dǎo)體框上,根據(jù)功能關(guān)系,導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于導(dǎo)體棒動(dòng)能的減少量,即12mv02,C正確;導(dǎo)體棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),安培力F安=BI0L7.B由楞次定律,金屬框中產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤;金屬框經(jīng)過虛線位置時(shí),切割磁感線的有效長(zhǎng)度等于ac的長(zhǎng)度,瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=12BL有效vc=12B·2L·ω·2L=BωL2,B正確;在金屬框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)45°的過程中,切割磁感線的有效長(zhǎng)度逐漸變大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸變大,感應(yīng)電流逐漸變大,由F=BIL可知,金屬框受到的安培力逐漸增大,且方向不變總是垂直于磁場(chǎng)邊界向左,C錯(cuò)誤;流過金屬框某一橫截面的電荷量為q=IΔt=ERΔt=ΔΦR=B8.C設(shè)導(dǎo)體棒在兩導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度為l,導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,根據(jù)閉合電路歐姆定律,導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電流I=Elr=Bvr,因?yàn)関、r、B恒定,則I恒定,A錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中,除了重力做功,還有拉力F、安培力做負(fù)功,減少的機(jī)械能等于克服拉力F做功與克服安培力做功之和,其中克服安培力做的功等于導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱,B錯(cuò)誤;通過導(dǎo)軌O點(diǎn)處橫截面的電荷量q=It=Bvr·32Lv=3BL2r,C正確;導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒受到重力、拉力F和安培力而平衡,有F+BIl=mg,其中l(wèi)=2ytan30°,解得拉力F=9.BC根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,金屬圓盤切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Brv=12Br·rω=12Br2ω,根據(jù)歐姆定律,通過電阻R的電流為I=ER=Br2ω2R,由右手定則,圓盤相當(dāng)于電源,電流方向從邊緣指向圓心,電阻中的電流方向?yàn)閺?0.BC閉合S時(shí),流過燈泡的電流瞬間增大,所以燈泡瞬間變亮,A錯(cuò)誤;閉合S時(shí),由于線圈的自感作用使得流過電阻R的電流由0逐漸增大,穩(wěn)定后,自感現(xiàn)象消失,電流保持不變,斷開S時(shí),線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,與定值電阻R、電流傳感器和燈泡組成回路,線圈L中的感應(yīng)電流方向與斷開S前的電流方向相同,回路電流方向是逆時(shí)針方向,通過燈泡的電流方向?yàn)閺挠蚁蜃?所以題圖2中,0~1.0×10-3s是閉合S后的穩(wěn)定時(shí)間,1.0×10-3s前后,S由閉合變?yōu)閿嚅_,B、C正確;由題圖2可知,t1=1.1×10-3s時(shí),電流約為I1=0.9A,t2=5.0×10-4s時(shí),電流為I2=1.5A,根據(jù)功率的計(jì)算公式P=I2R,可得P1P2=0.921.52=0.11.CDad棒向左運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,ad棒受到向右的安培力,bc棒也受到向右的安培力,所以兩金屬棒組成的系統(tǒng)合外力不為零,系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;ad棒向左做減速運(yùn)動(dòng),bc棒向右做加速運(yùn)動(dòng),兩棒速度大小相等時(shí),穿過回路的磁通量不變,不再產(chǎn)生感應(yīng)電流,兩棒不受安培力,均做勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)速度大小為v,根據(jù)動(dòng)量定理,對(duì)ad棒有-F安t=mv-mv0,對(duì)bc棒有F安t=2mv-0,聯(lián)立解得v=13v0,即最終兩金屬棒的速度大小都是13v0,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;由能量關(guān)系可知總的焦耳熱Q=12mv02-12mv2-12×2mv2,ad棒產(chǎn)生的焦耳熱為Qad=112.AC從A1到A2的過程中,回路中電流恒為I=1A,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=IR=1V,由E=BLv得,v=EBL,因?yàn)镋、L為定值,所以v與B成反比,由題圖乙可知,從A1到A2的過程中,x增大,B增大,則v減小,所以金屬棒做減速運(yùn)動(dòng),A正確;由題圖乙可得B=(0.5+0.5x)T,在A1即x=1m處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,設(shè)金屬棒在A1處的速度為v1,可得E=BLv1,解得v1=1m/s,在A2即x=3m處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,設(shè)金屬棒在A2處的速度為v2,可得E=BLv2,解得v2=0.5m/s,金屬棒在A2處的動(dòng)能Ek2=12mv22=0.125J,B錯(cuò)誤;金屬棒受到的安培力大小為F安=BIL=(0.5+0.5x)×1×1N=(0.5+0.5x)N,在A1即x=1m處受到的安培力大小為F1=1N,在A2即x=3m處受到的安培力大小為F2=2N,由于安培力隨位移均勻變化,整個(gè)過程中克服安培力所做的功為W克安=F1+F22x=3J,即回路產(chǎn)生的焦耳熱Q=3J,由焦耳定律Q=I2Rt,解得t=3s,金屬棒從A1到A2的過程中通過其橫截面的電荷量為q=It=3C,D錯(cuò)誤;金屬棒從A1到A2的過程中,對(duì)金屬棒,由動(dòng)能定理有W-W克安=12mv22-12mv13.答案(1)圖見解析(2分)(2)相反(2分)(3)相同(2分)解析(1)實(shí)物電路如圖所示:(2)將線圈E插入線圈F中,閉合開關(guān)時(shí),通過線圈F的磁通量增大,由楞次定律,線圈F中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的增加,即線圈F中感應(yīng)電流的繞行方向與線圈E中電流的繞行方向相反。(3)在開關(guān)