物理卷·2018届河南省三门峡市灵宝一高高二上学期第二次月考物理试卷 （解析版）

物理卷·2018届河南省三门峡市灵宝一高高二上学期第二次月考物理试卷 （解析版）

‎2016-2017学年河南省三门峡市灵宝一高高二（上）第二次月考物理试卷 ‎　‎ 一、选择题（本题共12道小题，每小题4分，共48分；1-8小题每题只有一个选项是正确的，9-12小题为不定项选择题，不选或错选的得0分，选不全的得2分）‎ ‎1．下列关于磁感应强度的说法中，正确的是（　　）‎ A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导线放在该处时所受磁场力的方向 B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 C．把长度为L、电流为I的一小段电流元放入磁场中的A点，电流元在A点受到的磁场力为F，则A点的磁感应强度为B=F/IL D．由B=F/IL可知，磁场中某点的磁感应强度B一定与电流元所受磁场力F成正比 ‎2．如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线a和b，通有等值电流．在纸面上距a、b等远处有一点P，若P点合磁感应强度B的方向水平向左，则导线a、b中的电流方向是（　　）‎ A．a中向纸里，b中向纸外 B．a中向纸外，b中向纸里 C．a、b中均向纸外 D．a、b中均向纸里 ‎3．如图所示，A为电磁铁，C为胶木称盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳OO′上拉力F的大小为（　　）‎ A．F=Mg B．mg＜F＜（M+m）g C．F=（M+m）g D．F＞（M+m）g ‎4．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（　　）‎ A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地点，稍向东偏转 C．在南半球，相对于预定地点，稍向西偏转 D．在北半球，相对于预定地点，稍向北偏转 ‎5．如图所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上，有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则（　　）‎ A．断开电键k，ab中有感应电流 B．闭合电键k，ab中有感应电流 C．无论断开还是闭合电键k，ab中都有感应电流 D．无论断开还是闭合电键k，ab中都没有感应电流 ‎6．如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）‎ A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B．穿过线圈a的磁通量变小 C．线圈a有扩张的趋势 D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大 ‎7．如图所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随x按B=B0+kx（x＞0，B0‎ ‎、k为常量）的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速转动．若规定电流沿a→b→c→d→a的方向为正方向，则从t=0到t=t1的时间间隔内，图中关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象正确的是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎8．如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场．当圆环运动到图示位置（∠aOb=90°）时，a、b两点的电势差为（　　）‎ A． BRv B． BRv C． BRv D． BRv ‎9．如图所示为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下．若一飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上会有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处的电势为φ2，则下列说法正确的是（　　）‎ A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高 B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高 C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高 D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高 ‎10．如图所示，电灯A和B与固定电阻的电阻均为R，L是自感系数很大线圈．当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1‎ 断开，下列说法正确的是（　　）‎ A．B立即熄灭 B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭 C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为a→b ‎11．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B．将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g．下列选项正确的是（　　）‎ A．P=3mgvsinθ B．P=2mgvsinθ C．当导体棒速度达到时加速度大小为sinθ D．在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功 ‎12．如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道于平面向上．质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端．若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计．则下列说法正确的是（　　）‎ A．金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电量一样多 B．金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于mv02‎ C．金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等 D．金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦尔热 ‎　‎ 二、实验探究题（每空2分，共8分）‎ ‎13．某兴趣小组的一同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的原线圈A、副线圈B、电流计及开关按图示方式连接来研究电磁感应现象．‎ ‎（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向　　（选填“相同”或“相反”）．‎ ‎（2）该同学发现：在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通的瞬间电流计指针向右偏转，则开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，电流计指针将　　（选填“左偏”、“右偏”或“不偏”）．‎ ‎（3）若要看到电流计的指针向右偏转，请你说出两种具体做法：‎ ‎①　　‎ ‎②　　．‎ ‎　‎ 三、解答题（本题共4小题，第14题8分，；第15题14分、第16题10分、第17题12分，共44分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和运算过程，有数值计算的题结果必须写出数值和单位．）‎ ‎14．如图所示，在同一水平面内的两导轨ab、cd相互平行，相距2m并在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6kg、有效长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8A时，金属棒能获得2m/s2的加速度．则磁场的磁感应强度大小为多少？‎ ‎15．在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求 ‎（1）M、N两点间的电势差UMN； ‎ ‎（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；‎ ‎（3）粒子从M点运动到P点的总时间t．‎ ‎16．如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．导轨和金属杆的电阻可忽略．让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后，金属杆达到最大速度vm，在这个过程中，电阻R上产生的热量为Q．导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g．求：‎ ‎（1）金属杆达到最大速度时安培力的大小；‎ ‎（2）磁感应强度的大小；‎ ‎（3）金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度．‎ ‎17．如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在统一水平面内，导轨间距L=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻．一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=16m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后闭合回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=3：1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．‎ 求：（1）棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量q ‎（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2‎ ‎（3）外力做的功WF．‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年河南省三门峡市灵宝一高高二（上）第二次月考物理试卷 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题（本题共12道小题，每小题4分，共48分；1-8小题每题只有一个选项是正确的，9-12小题为不定项选择题，不选或错选的得0分，选不全的得2分）‎ ‎1．下列关于磁感应强度的说法中，正确的是（　　）‎ A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导线放在该处时所受磁场力的方向 B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 C．把长度为L、电流为I的一小段电流元放入磁场中的A点，电流元在A点受到的磁场力为F，则A点的磁感应强度为B=F/IL D．由B=F/IL可知，磁场中某点的磁感应强度B一定与电流元所受磁场力F成正比 ‎【考点】磁感应强度．‎ ‎【分析】磁感应强度的方向就是磁场的方向，是小磁针静止的时候N极所指的方向，也是小磁针的N极所受力的方向；‎ 明确采用B=公式定义B的条件以及采用的比值定义法的意义．‎ ‎【解答】解：A、根据左手定则，某处磁感应强度的方向与一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向垂直．故A错误；‎ B、磁场中某点的小磁针，静止时北极的指向就是该点磁感应强度方向．故B正确；‎ C、当一长度为L的电流I在磁场中某一位置所受磁场力为F，当B与I垂直的时候可以利用公式B=求出磁感应强度的大小，若B与I不垂直，则不能用此公式计算，故C错误；‎ D、由磁场本身决定，是反应磁场本身性质的物理量，与定义式B=里面的量F，I，L无关，故D错误．‎ 故选：B ‎　‎ ‎2．如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线a和b，通有等值电流．在纸面上距a、b等远处有一点P，若P点合磁感应强度B的方向水平向左，则导线a、b中的电流方向是（　　）‎ A．a中向纸里，b中向纸外 B．a中向纸外，b中向纸里 C．a、b中均向纸外 D．a、b中均向纸里 ‎【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．‎ ‎【分析】P点的磁场是由两个直导线a、b中电流产生的磁场叠加，根据安培定则和平行四边形定则进行分析．‎ ‎【解答】解：A、若a中向纸里，b中向纸外，根据安培定则判断可知：a在p处产生的磁场Ba方向垂直于ap连线向下，如图所示．b在p处产生的磁场Bb方向，如图所示，‎ 根据平行四边形定则进行合成，则得P点的磁感应强度方向水平向左．符合题意．故A正确．‎ B、若a中向纸外，b中向纸里，同理可知，P点的磁感应强度方向水平向右．故B错误．‎ C、若a、b中均向纸外，同理可知，P点的磁感应强度方向竖直向上．故C错误．‎ D、若a、b中均向纸里，同理可知，P点的磁感应强度方向竖直向下．故D错误．‎ 故选：A．‎ ‎　‎ ‎3．如图所示，A为电磁铁，C为胶木称盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳OO′上拉力F的大小为（　　）‎ A．F=Mg B．mg＜F＜（M+m）g C．F=（M+m）g D．F＞（M+m）g ‎【考点】安培力；牛顿运动定律的应用-超重和失重．‎ ‎【分析】通电后，铁片被吸引上升．常识告诉我们，铁片被吸引，向电磁体运动靠近，其运动情况是变加速运动，即越靠近电磁铁，吸力越大，加速度越大，根据F=ma可知，此过程中超重．‎ ‎【解答】解：当电磁铁通电前，绳的拉力应为（M+m）g；当电磁铁通电后，铁片被吸引上升．常识告诉我们，铁片被吸引，向电磁体运动靠近，其运动情况是变加速运动，即越靠近电磁铁，吸力越大，加速度越大．根据F=ma可知，此过程中超重，吸引力大于铁片重力．由于磁力，将整个电磁铁装置与铁片联系到一起．因为电磁铁吸引铁片的吸引力大于铁片的重力，则根据作用力与反作用力原理，铁片吸引电磁铁的力F'为F的反作用力，大小相等、方向相反，且作用在两个不同的物体上．所以，绳的拉力大于（M+m）g．所以选项D正确，ABC错误．‎ 故选：D ‎　‎ ‎4．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（　　）‎ A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地点，稍向东偏转 C．在南半球，相对于预定地点，稍向西偏转 D．在北半球，相对于预定地点，稍向北偏转 ‎【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；洛仑兹力．‎ ‎【分析】质子带正电荷，进入地球周围空间后受到地磁场的作用力而偏转，地磁场的方向是由地理南极指向地理北极，结合左手定则可判断偏转方向．‎ ‎【解答】解：A：质子流受到地磁场作用力而偏转，故A错误；‎ BCD：地磁场由南到北，质子带正电荷，由左手定则判断得质子将相对于预定点稍向东偏转，故CD错误，B正确．‎ 故选：B ‎　‎ ‎5．如图所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上，有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则（　　）‎ A．断开电键k，ab中有感应电流 B．闭合电键k，ab中有感应电流 C．无论断开还是闭合电键k，ab中都有感应电流 D．无论断开还是闭合电键k，ab中都没有感应电流 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】断开电键，abcd构成一回路，判断回路磁通量是否变化，从而确定有无感应电流．闭合电键，两棒切割磁感线，相对于两电源并联．‎ ‎【解答】解：断开电键，abcd构成一回路，两棒以相同的速度匀速运动，穿过闭合回路的磁通量不变，所以棒中无感应电流．‎ 闭合电键，两棒切割磁感线时，相当于两电源并联，棒中有感应电流．故B正确，A、C、D错误．‎ 故选B．‎ ‎　‎ ‎6．如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）‎ A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B．穿过线圈a的磁通量变小 C．线圈a有扩张的趋势 D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大 ‎【考点】楞次定律．‎ ‎【分析】此题的关键首先明确滑动触头向下滑动时通过判断出线圈b中的电流增大，然后根据楞次定律判断出线圈a中感应电流的方向．本题利用“楞次定律的第二描述”求解将更为简便．‎ ‎【解答】解：A、B：当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，从而判断出穿过线圈a的磁通量增加方向向下，所以B错误；根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，A错误．‎ C、再根据微元法将线圈a无线分割根据左手定则不难判断出线圈a应有收缩的趋势，或直接根据楞次定律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a应有收缩的趋势，C错误；‎ D、开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看做两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁的N极相对，互相排斥，故线圈a对水平桌面的压力将增大，所以D正确．‎ 故选D．‎ ‎　‎ ‎7．如图所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随x按B=B0+kx（x＞0，B0、k为常量）的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速转动．若规定电流沿a→b→c→d→a的方向为正方向，则从t=0到t=t1的时间间隔内，图中关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象正确的是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】根据法拉第电磁感应定律E=BLv，结合闭合电路欧姆定律I=，及运动学公式x=vt，即可求解．‎ ‎【解答】解：由题意可知，ad、bc两边均在切割磁感线，产生感应电动势的方向相反，大小相减，‎ 根据题意，bc、ad两边的磁场之差为：△B=B0+k（L+x）﹣B0﹣kx=kL 根据法拉第电磁感应定律E=BLv，则有：E=△BLv=Lv•kL；‎ 而感应电流i==，是定值，故A正确，BCD错误；‎ 故选：A ‎　‎ ‎8．如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场．当圆环运动到图示位置（∠aOb=90°）时，a、b两点的电势差为（　　）‎ A． BRv B． BRv C． BRv D． BRv ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电势差．‎ ‎【分析】根据感应电动势公式E=BLv求出感应电动势的大小E，ab边切割磁感线，相当于电源，ab间的电压是路端电压，根据欧姆定律求解．‎ ‎【解答】解：当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为l；‎ 线框刚进入磁场时ab边产生的感应电动势为：E=Blv； ‎ 线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差由欧姆定律得：Uab=E﹣I•rab=Blv﹣=Blv；‎ 故选：D ‎　‎ ‎9．如图所示为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下．若一飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上会有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处的电势为φ2，则下列说法正确的是（　　）‎ A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高 B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高 C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高 D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势．‎ ‎【分析】‎ 由于地磁场的存在，当飞机在北半球水平飞行时，两机翼的两端点之间会有一定的电势差，相当于金属棒在切割磁感线一样．由右手定则可判定电势的高低．‎ ‎【解答】解：当飞机在北半球飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，由于感应电动势的方向与感应电流的方向是相同的，由低电势指向高电势，由右手定则可判知，在北半球，不论沿何方向水平飞行，都是飞机的左方机翼电势高，右方机翼电势低，即总有φ1比φ2高．故BD错误，AC正确．‎ 故选：AC ‎　‎ ‎10．如图所示，电灯A和B与固定电阻的电阻均为R，L是自感系数很大线圈．当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法正确的是（　　）‎ A．B立即熄灭 B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭 C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为a→b ‎【考点】自感现象和自感系数．‎ ‎【分析】在开关闭合瞬间，线圈阻碍电流的增加，断开S1瞬间产生一自感电动势相当于电源，与A组成闭合回路．‎ ‎【解答】解：A、S1闭合、S2断开且电路稳定时两灯亮度相同，说明L的直流电阻亦为R．闭合S2后，L与A灯并联，R与B灯并联，它们的电流均相等．当断开后，L将阻碍自身电流的减小，即该电流还会维持一段时间，在这段时间里，因S2闭合，电流不可能经过B灯和R，只能通过A灯形成c→L→a→b的电流，所以AD正确C错误；‎ B、由于自感形成的电流是在L原来电流的基础上逐渐减小的，并没有超过A灯原来电流，故A灯虽推迟一会熄灭，但不会比原来更亮，故B错误．‎ 故选：AD ‎　‎ ‎11．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B．将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g．下列选项正确的是（　　）‎ A．P=3mgvsinθ B．P=2mgvsinθ C．当导体棒速度达到时加速度大小为sinθ D．在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率；焦耳定律．‎ ‎【分析】导体棒最终匀速运动受力平衡可求拉力F，由P=Fv可求功率，由牛顿第二定律求加速度，由能量守恒推断能之间的相互转化．‎ ‎【解答】解：AB、当导体棒以v匀速运动时受力平衡，则有：mgsinθ=BIl=，‎ 当导体棒以2v匀速运动时受力平衡，则有：F+mgsinθ=BIl=2×，‎ 故有：F=mgsinθ，拉力的功率为：P=Fv=2mgvsinθ，故A错误，B正确；‎ C、当导体棒速度达到时，由牛顿第二定律得：mgsinθ﹣×=ma，‎ 解得：a=，故C正确；‎ D、由能量守恒，当速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力及重力所做的功，故D错误．‎ 故选：AC ‎　‎ ‎12．如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道于平面向上．质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端．若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计．则下列说法正确的是（　　）‎ A．金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电量一样多 B．金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于mv02‎ C．金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等 D．金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦尔热 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】体棒的受力分析知道，上滑的过程做变减速直线运动，下滑的过程做变加速直线运动，抓住位移相等，平均速度不同，比较运动的时间，根据q=比较出电量的大小，根据Q=EIt比较上滑和下滑过程中产生的热量．‎ ‎【解答】解：A、根据感应电量经验公式q=知，上滑过程和下滑过程磁通量的变化量相等，则通过电阻R的电量相等，故A正确．‎ B、金属杆ab上滑过程中重力、安培力、摩擦力都做功负功，根据动能定理得知：ab棒克服重力、安培力与摩擦力所做功之和等于mv02，故B错误．‎ C、克服摩擦力做功转换为内能，上滑过程与下滑过程摩擦力大小相等、位移相等，因此克服摩擦力做功相等，则金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相，故C正确．‎ D、金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热与克服摩擦力做功产生的热量之和，故D错误；‎ 故选：AC．‎ ‎　‎ 二、实验探究题（每空2分，共8分）‎ ‎13．某兴趣小组的一同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的原线圈A、副线圈B、电流计及开关按图示方式连接来研究电磁感应现象．‎ ‎（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向　相反　（选填“相同”或“相反”）．‎ ‎（2）该同学发现：在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通的瞬间电流计指针向右偏转，则开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，电流计指针将　右偏　（选填“左偏”、“右偏”或“不偏”）．‎ ‎（3）若要看到电流计的指针向右偏转，请你说出两种具体做法：‎ ‎①　滑动变阻器滑片向右滑动　‎ ‎②　闭合开关瞬间　．‎ ‎【考点】研究电磁感应现象．‎ ‎【分析】（1）根据楞次定律分析答题；‎ ‎（2）由题意可知线圈B中产生使电流表指针向右偏转的条件，任何分析分析答题；‎ ‎（3）依据开关接通的瞬间电流计指针向右偏转，根据左手定则的内容，确定磁通量的变化情况，从而即可求解．‎ ‎【解答】解：（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，穿过副线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向相反．‎ ‎（2）在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通时，通过副线圈的磁通量增大，接通开关的瞬间电流计指针向右偏转，这说明通过副线圈的磁通量增大时，线圈产生的感应电流使电流表指针向右偏转；‎ 当开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，线圈A中电流增大，产生的磁场增大，穿过副线圈的磁通量增大，电流计指针将右偏．‎ ‎（3）要使电流计指针向右偏，穿过副线圈的磁通量应增大，由电路图可知，此时应该：滑动变阻器滑片向右滑动，或闭合开关瞬间．‎ 故答案为：（1）相反，（2）右偏，（3）①滑动变阻器滑片向右滑动，②闭合开关瞬间．‎ ‎　‎ 三、解答题（本题共4小题，第14题8分，；第15题14分、第16题10分、第17题12分，共44分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和运算过程，有数值计算的题结果必须写出数值和单位．）‎ ‎14．如图所示，在同一水平面内的两导轨ab、cd相互平行，相距2m并在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6kg、有效长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8A时，金属棒能获得2m/s2的加速度．则磁场的磁感应强度大小为多少？‎ ‎【考点】安培力．‎ ‎【分析】先根据金属棒匀速运动求出所受摩擦力的大小，然后结合牛顿第二定律对加速运动时列方程 ‎【解答】解：当金属棒匀速运动时有：Ff=BI1L 当金属棒中电流为8A时，根据牛顿第二定律：BI2L﹣Ff=ma 联立以上方程代入数据解得：B=1.2T 答：磁场的磁感应强度大小为1.2T．‎ ‎　‎ ‎15．在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求 ‎（1）M、N两点间的电势差UMN； ‎ ‎（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；‎ ‎（3）粒子从M点运动到P点的总时间t．‎ ‎【考点】带电粒子在混合场中的运动；牛顿第二定律；动能定理的应用；带电粒子在匀强电场中的运动；带电粒子在匀强磁场中的运动．‎ ‎【分析】（1）粒子垂直于电场进入第一象限，粒子做类平抛运动，由到达N的速度方向可利用速度的合成与分解得知此时的速度，在应用动能定理即可求得电场中MN两点间的电势差．‎ ‎（2）粒子以此速度进入第四象限，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，先画出轨迹图，找出半径；利用洛伦兹力提供向心力的公式，可求出在磁场中运动的半径．‎ ‎（3）粒子的运动分为两部分，一是在第一象限内做类平抛运动，二是在第四象限内做匀速圆周运动，分段求出时间，相加可得总时间．‎ ‎【解答】解：（1）粒子在第一象限内做类平抛运动，进入第四象限做匀速圆周运动．设粒子过N点的速度为v，有 得：v=2v0‎ 粒子从M点到N点的过程，由动能定理有：‎ 解得：‎ ‎（2）粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动（如图所示），半径为O′N，有：‎ 解得：‎ ‎（3）由几何关系得：‎ ON=rsinθ 设粒子在电场中运动的时间为t1，则有：‎ ON=v0t1‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为：‎ 设粒子在磁场中运动的时间为t2，有：‎ 得：‎ 运动的总时间为：‎ t=t1+t2‎ 即：‎ 答：（1）M、N两点间的电势差；‎ ‎（2）粒子在磁场中运动的轨道半径为；‎ ‎（3）粒子从M点运动到P点的总时间为．‎ ‎　‎ ‎16．如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．导轨和金属杆的电阻可忽略．让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后，金属杆达到最大速度vm，在这个过程中，电阻R上产生的热量为Q．导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g．求：‎ ‎（1）金属杆达到最大速度时安培力的大小；‎ ‎（2）磁感应强度的大小；‎ ‎（3）金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度．‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；能量守恒定律；闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】（1）当金属杆达到最大速度时，杆受力平衡，根据平均条件列式即可求解；‎ ‎（2）根据Em=BLVm求出当杆达到最大速度时的感应电动势，根据欧姆定律求出最大电流，再结合安培力公式即可求解B；‎ ‎（3）设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h，由能量守恒定律列式即可求解．‎ ‎【解答】解：（1）设金属杆受安培力FA，当金属杆达到最大速度时，杆受力平衡FAm=mgsinθ ‎（2）当杆达到最大速度时，感应电动势为Em，感应电流为 Im Em=BLVm 根据欧姆定律得：‎ 由 FAm=BImL ‎ 解得 ‎ ‎（3）设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h 由能量守恒 ‎ 得 ‎ 答：（1）金属杆达到最大速度时安培力的大小为mgsinθ；‎ ‎（2）磁感应强度的大小为；‎ ‎（3）金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度为．‎ ‎　‎ ‎17．如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在统一水平面内，导轨间距L=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻．一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=16m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后闭合回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=3：1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．‎ 求：（1）棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量q ‎（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2‎ ‎（3）外力做的功WF．‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；焦耳定律．‎ ‎【分析】（1）根据运动学公式求出时间，根据电量的公式求解通过电阻R的电荷量q．‎ ‎（2）撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少．‎ ‎（3）根据动能定理求解外力做的功WF．‎ ‎【解答】解：（1）棒匀加速运动所用时间为t，有： at2=x，得：‎ ‎ t==s=4s ‎ 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求电路中产生的平均电流为：‎ ‎====A=2A 通过电阻R的电荷量：q=t=2×4C=8C ‎（2）撤去外力前棒做匀加速运动，撤去外力瞬时棒的速度为：‎ ‎ v=at=2×4m/s=8m/s 撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，‎ 再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少．‎ Q2=△EK=mv2==3.2J ‎（3）根据题意在撤去外力前的焦耳热为：‎ ‎ Q1=3Q2=3×3.2J=9.6J 撤去外力前拉力做正功、安培力做负功（其大小等于焦耳热Q1）、重力不做功共同使棒的动能增大，‎ 根据动能定理有：△EK=WF﹣Q1‎ 则：WF=△EK+Q1=3.2+9.6=12.8（J）‎ 答：（1）棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量q为8C．（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2为3.2J．（3）外力做的功WF为12.8J．‎ ‎　‎