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- 2021-04-16 发布
江苏省西亭高级中学2019-2020（上）第一次阶段性检测
高二物理（选修）
一、选择题
1.下列说法正确的是
A. 安培提出了分子电流假说 B. 法拉第发现了电流磁效应
C. 楞次发现了电流热效应 D. 奥斯特发现了电磁感应定律
【答案】A
【解析】
【详解】安培提出了分子电流假说，说明了一切磁现象都是由电流产生的，故A正确；奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系，故B错误；焦耳发现了电流热效应；故C错误；法拉第发现了电磁感应定律，故D错误．故A正确，BCD错误．
2.关于磁感强度B，下列说法中正确的是
A. 磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关
B. 磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致
C. 在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零
D. 在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况及安培力大小无关，磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向垂直，不一致，故AB错误；
C.当通电导线与磁场平行放置时，没有安培力，但不能肯定此处没有磁感应强度，故C错误；
D.磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，故D正确；
故选：D；
3.―通电直导线用细线悬挂于匀强磁场中，磁场及电流方向如图所示．通电导线所受安培力的方向是
A. 水平向左 B. 水平向右
C. 竖直向上 D. 竖直向下
【答案】D
【解析】
【详解】通电导线在磁场中所受安培力方向可以通过左手定则判断，根据左手定则可知ABC项说法错误、D项说法正确，应选D．
【点睛】通电导线在磁场中所受安培力的方向可以通过左手定则判断，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．
4.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( )
A. 1∶1 B. 1∶2
C. 1∶4 D. 4∶1
【答案】A
【解析】
根据磁通量的定义，当B垂直于S时，穿过线圈的磁通量为Ф=BS，其中S为有磁感线穿过区域的面积，所以图中a、b两线圈的磁通量相等，所以A正确；BCD错误．
【名师点睛】本题主要注意磁通量的计算公式中S的含义，它指的是有磁感线穿过区域的垂直面积．
5.如图所示，已知电流从电流表的右侧接线柱流入，其指针向右偏转．当条形磁铁竖直向下落入线圈时，空气阻力不计．则
A. 电流表指针向右偏转 B. 电流表指针向左偏转
C. 磁铁加速度大于重力加速度 D. 磁铁加速度等于重力加速度
【答案】B
【解析】
【分析】
根据磁通量的变化，运用楞次定律判断出感应电流的方向，从而确定电流表指针的偏转方向；根据楞次定律“来拒去留”确定磁铁的受力情况．
【详解】当磁铁向下插入线圈时，磁通量向下增大，根据楞次定律知，线圈中感应电流由上端流入，下端流出，故感应电流的方向从电流表的左接线柱流入，则电流表指针向左偏转．故A错误，B正确；根据楞次定律可知，磁铁受到向上的阻力，故加速度小于重力加速度，故CD错误．故选B．
【点睛】本题考查楞次定律的应用，楞次定律是高考的热点问题，解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向和受力情况．
6.带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛仑兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将（ ）
A. 可能做直线运动 B. 可能做匀减速运动
C. 可能做匀速圆周运动 D. 一定做曲线运动
【答案】D
【解析】
【详解】在图示时刻，质点所受合力方向与质点速度方向相反，质点做减速运动，质点速度减小，由f=qvB可知，质点受到的洛伦兹力减小，则质点所受重力与洛伦兹力的合力与速度方向不再在同一直线上，即质点的速度方向与所受合力方向不在同一直线上，质点将做曲线运动；由于合力与速度不垂直，粒子不可能做匀速圆周运动；故选D.
【点睛】此题是对洛伦兹力及曲线运动的考查；要注意质点所受洛伦兹力随速度的变化而变化，质点所受合力随之变化，当质点所受的合力与速度不共线时，质点做曲线运动．做匀速圆周的的条件是质点受到大小不变的，方向总与速度垂直的合力作用.
7.如图所示，一带负电的滑块从绝缘粗糙斜面的顶端滑至底端时的速度为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速度
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 条件不足，无法判断
【答案】B
【解析】
【详解】未加磁场时，根据动能定理，有：，
加磁场后，多了洛伦兹力，洛伦兹力不做功。根据左手定则，带负电的物块受到的洛伦兹力的方向向下，所以物体对斜面的压力增大，所以摩擦力变大，摩擦力做的功变大，根据动能定理有：，，所以，
故B正确，A、C、D错误；故选：B；
二、多项选择题
8.如图(a)所示，金属圆环处在匀强磁场中，磁场大小随时间的变化关系如图(b)所示．在0-2T内，关于金属圆环中的感应电流，下列说法中正确的是（ ）
A. 方向先顺时针后逆时针 B. 方向先逆时针后顺时针
C. 大小先增大后减小 D. 大小一直保持不变
【答案】AD
【解析】
【详解】由图可知，在0-T时间内由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针方向；在T-2T时间内由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，故A正确，B错误；由图可知，0-T和T-2T时刻线圈中磁通量的变化率相同，根据法拉第电磁感应定律得：，故感应电动势的大小不变，根据闭合电路的欧姆定律得：，可知感应电流的大小不变，故C错误，D正确；故选AD．
【点睛】由右图可知磁感应强度的变化，则可得出磁通量的变化情况，由楞次定律可知电流的方向；由法拉第电磁感应定律可知电动势的大小，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中电流的变化情况．
9.如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，板间场强为E，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里．从两板左侧中点c处射入一束粒子(不计重力), 这些粒子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成两束，且运动半径不同，则下列判断正确的是( )
A. 这束粒子中一定有两种不同速度的粒子
B. 这束粒子中一定有正负两种粒子
C. 这束粒子中一定有两种不同比荷的粒子
D. a、b两板间的匀强电场方向一定由b指向a
【答案】BC
【解析】
【分析】粒子在平行金属板间沿直线运动，说明洛伦兹力和电场力平衡，由此得出两种粒子的速度大小相等，射出小孔后，偏转方向及半径不同，结合左手定则及半径公式可知电性和比荷关系，由正负粒子的 板间匀速直线，通过受力分析得出电场方向；
【详解】A、粒子在速度选择器中沿直线运动，说明，粒子速度，粒子的速度一定相同，故A错误；
B、粒子从小孔射出后，分成两束，偏转方向不同，根据左手定则知，两种带电粒子电性相反，即这束粒子中一定有正负两种粒子，故B正确；
C、粒子射出小孔后，进入右侧磁场中做匀速圆周运动，根据，得半径，半径不同，则不同，所以这束粒子中一定有两种不同比荷粒子，故C正确；
D、正负两种粒子从左侧向右侧沿直线运动，对于带正电粒子，洛伦兹力向上，电场力向下，所以电场方向一定由a指向b，故D错误；
故选BC．
【点睛】关键是知道速度选择器是利用电场力等于洛伦兹力的原理进行工作的，故速度选择器只能选择速度而不能选择电性．
10.如下图所示，工厂里通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形判断，下列说法正确的有
A. 若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动
B. 若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动
C. 从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈
D. 从图中可以看出，第4个线圈是不合格线圈
【答案】AC
【解析】
【详解】A.若线圈闭合，进入磁场时，线圈中出现感应电流，受到安培力使线圈相对传送带向后滑动，故A正确；
B.若线圈不闭合，进入磁场时，线圈中没有感应电流，则相对传送带位置不变，故B错误；
C.从图中可以看出，第3个线圈是不合格，若是闭合的，则在安培力作用下，会向后滑动，故C正确；
D.从图中可以看出，第4个、5个及6个线圈均是合格的，其位置均匀。故D错误；
故选：AC；
11.如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，正方形单匝线框从左边界由静止开始匀加速穿过磁场区域，线圈的边长和磁场的宽度相等．从线框cd边刚进磁场开始计时，逆时针方向为电流的正方向，线框中的感应电流i、电功率P随时间t的变化图象可能正确的是
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】线框的速度：，感应电动势：，电功率：，故A正确，B错误；感应电流：，由右手定则碰撞，线框进入磁场过程电流沿逆时针方向，是正的，线框离开磁场过程，感应电流沿顺时针方向，是负的，故C错误，D正确．所以AD正确，BC错误．
三、计算题
12.如图所示，匝数n＝100匝、截面积S＝0.2 m2、电阻r＝0.5 Ω的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按B＝0.6＋0.02t(T)的规律变化．处于磁场外的电阻R1＝3.5 Ω，R2＝6 Ω，电容C＝30 μF，开关S始终闭合．求：
（1）线圈两端M、N两点间的电压U；
（2）电容器所带的电荷量Q．
【答案】（1）0.38V（2）
【解析】
【详解】（1）由题给条件可知磁感应强度的变化率为：
，
故回路产生的电动势为：
，
感应电流， 由闭合电路欧姆定律有：
，
故：
，
（2）S合时：
，
充电电量：
，
S开时：R2放电，放电的电量：
；
即为S断开后通过R2的电荷量；
13.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源，现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨 电阻不计，g取10m/s2（已知sin37°=0.60，cos37°=0.80）．求：
（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力．
【答案】（1）1.5A（2）0.30N（3）0.06N
【解析】
【详解】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：
；
（2）导体棒受到的安培力：
；
（3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力
，
由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f，根据共点力平衡条件
，
解得：
，
方向沿斜面向下；
14.回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的狭缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R．忽略粒子在电场中运动的时间．求：
（1）所加交变电流的频率f；
（2）粒子离开加速器时的最大速度v；
（3）若加速的电压为U，求粒子达到最大速度被加速的次数n．
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流频率要等于粒子回旋频率，因为
，
回旋频率
；
（2）由牛顿第二定律
，
解得
；
（3）获得的能量来源于电场的加速，故：
，
解得
；
15.如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为l，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接，右端接一个阻值为R的定值电阻．平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止．已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好．重力加速度为g，在金属棒穿过磁场区域的过程中．求：
（1）电阻R上的最大电流；
（2）通过金属棒的电荷量；
（3）金属棒产生的焦耳热．
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）金属棒下滑过程中,机械能守恒,由机械能守恒定律得：
，
金属棒到达水平面时的速度
，
金属棒到达水平面后做减速运动,刚到达水平面时的速度最大,最大感应电动势：
，
则最大感应电流：
；
（2）感应电荷量
；
（3）金属棒在磁场中运动过程中，由动能定理得：
，
克服安培力做功转化焦耳热
，
电阻与导体棒电阻相等,通过它们的电流相等,则金属棒产生的焦耳热
，
解得
；
16.如图所示，二块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上．两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴．调节电源电压至U，墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动，进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的M点．
（1）判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量；
（2）求磁感应强度B的值；
（3）现保持喷口方向不变，使其竖直下移到两板中间位置．为了使墨滴仍能到达下板M点应将磁感应强度调至B'，则B'的大小为多少？
【答案】（1）墨滴带负电（2）（3）
【解析】（1）墨滴在电场区域做匀速直线运动，有：①
由①式得，q=． ②
由于电场方向向下，电荷所受的电场力方向向上，可知墨滴带负电荷． ③
（2）墨滴垂直进入电磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有：
④
考虑墨滴进入磁场和撞板的几何关系，可知墨滴在该区域恰好完成四分之一圆周运动，则半径R=d ⑤
由②④⑤式得，B=．⑥
（3）根据题设，墨滴运动轨迹如图，设圆周运动的半径为R′，有：
⑦
由图示可得，⑧
得，⑨
联立②⑦⑨式可得，．
答：（1）墨滴带负电，电量为．
（2）磁感应强度B=．
（3）B’的大小为．
【点睛】本题考查粒子在复合场中运动，知道粒子在电场和重力场区域做匀速直线运动，进入电场、磁场和重力场区域，做匀速圆周运动．结合牛顿第二定律和共点力平衡进行求解．