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2024青岛二中高二上学期12月月考试题物理含解析
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这是一份2024青岛二中高二上学期12月月考试题物理含解析，共29页。试卷主要包含了 图甲为一家用变压装置的原理图，75V等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将答题卡交回，试卷和草稿纸不必交回。
一、单项选择题：（本题共8小题，每题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 如图所示，圆心为O、半径为的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为的直导体棒OA置于圆导轨上面，金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小，直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻、和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻，，，电容器的电容，不计金属圆形导轨电阻，下列说法中正确的是（ ）
A. 通过导体棒的电流为
B. M板带负电
C. 外力做功的功率为
D. 电容器极板的带电荷量
2. 如图所示的电路中，A、B、C是三个相同的灯泡，L是自感线圈，其电阻与灯泡电阻相等，当闭合开关S电路稳定后再断开开关S，下列说法正确的是（ ）
A. S闭合后，A逐渐变亮而B、C立即亮
B. S闭合后，A立即亮而B、C逐渐变亮
C. S断开后，A闪亮一下然后逐渐变暗
D. S断开后，B、C先闪亮一下然后逐渐变暗
3. 如图为LC振荡电路在时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为0.4H，电容器的电容为，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈中的自感电动势在减小
B. 时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小
C. 时，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小
D. 时，电场方向向下，电路中电流正在减小
4. 从地面上以一定初速度竖直向上抛出一质量为m的小球，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。小球落地时的动能为，且落地前小球已经做匀速运动。重力加速度为g，则小球在整个运动过程中（ ）
A. 最大的加速度为4g
B. 从最高点下降落回到地面所用时间小于
C. 球上升阶段阻力的冲量等于下落阶段阻力的冲量
D. 球上升阶段动量变化的大小小于下落阶段动量变化的大小
5. 图甲为一家用变压装置的原理图。将图乙所示的正弦式交流电压加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数比，电表均为理想交流电表。已知变压器副线圈侧的保险丝的熔断电流为1A，阻值为，滑动变阻器R最大阻值为8Ω，现滑片P从b端缓慢移动至a端，则此过程中（ ）
A. 电流表的示数逐渐减小
B. 当滑片P位于ab中点时，电压表读数为0.75V
C. 要求相同时间内滑动变阻器R产生的热量最多，应将滑片P置于滑动变阻器中点
D. 保险丝即将熔断时，原线圈消耗功率为
6. 如图，足够长的两平行光滑金属导轨MN、水平放置，间距，导轨中间分布有磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，其中单个磁场区域与交线。一粗细均匀的导体棒由A点开始以20m/s的速度向右匀速滑动，定值电阻R的阻值为1Ω，导体棒接入电路的电阻也为1Ω，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A. 理想电压表示数为10V
B. 导体棒运动到图示位置时，有电流流过电阻R
C. 电阻R两端的电压瞬时值
D. 导体棒上热功率为25W
7. 春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率为，所有变压器均为理想变压器。下列说法不正确的是（ ）
A. 发电机的输出电流为2400AB. 升压变压器的匝数比
C. 输送给储能站的功率为555kWD. 输电线上损失的功率为1kW
8. 如图所示，三根相互平行的固定长直导线、和垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为a的正方形的四个点上， 与中的电流均为I，方向均垂直于纸面向外， 中的电流为2I，方向垂直纸面向里（已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度（其中k为常数）．某时刻有一质子（电量为e）正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O，速度大小为v，则质子此时所受磁场力为( )
A. 方向垂直纸面向里，大小为
B. 方向垂直纸面向外，大小为
C. 方向垂直纸面向里，大小为
D. 方向垂直纸面向外，大小为
二、多项选择题：（本题共4小题，每题6分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分。）
9. 如图甲所示，水平面内的粗糙导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度，导轨间距，导轨左右两侧各接有阻值的定值电阻。一质量为，电阻值的金属棒在外界拉力的作用下，从MN处由静止开始沿导轨向右加速运动，运动过程中流过金属棒的感应电流的大小随金属棒的位移变化的图像如图乙所示。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，重力加速度g取，导轨电阻不计，则金属棒从位置MN处开始运动位移的过程中（ ）
A. 金属棒中产生的焦耳热是0.25JB. 整个装置中产生的总热量为0.5J
C. 外界拉力做功为2.0JD. 金属棒在1m处的动能为0.25J
10. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨间有方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量均为m、有效电阻均为R的金属棒和垂直于导轨放置，均处于静止状态，现给棒一个方向水平向左、大小为的初速度，下列说法正确的是（ ）
A. 从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
B. 从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
C. 最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
D. 最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
11. 如图所示，PQ、MN是固定在竖直平面内的光滑金属导轨，导轨间距离为L。一长度也为L、质量为m、电阻为r的导体棒GH，与导轨良好接触。一原长为L0，劲度系数为k的轻弹簧一端连接在导体棒的中点，另一端固定于水平地面。导体棒处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面水平向里的匀强磁场中。图中直流电源的电动势为E、内阻不计，电容器的电容为C，R1、R2为定值电阻，重力加速度为g，弹簧一直处于弹性限度内。初始时，开关断开，导体棒处于水平静止状态。现闭合开关，待电路重新稳定后（导体棒始终处于水平状态）。下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒中电流为
B. 轻弹簧的长度为
C. 电容器所带的电荷量为
D. 导体棒重力势能减小了
12. 洛伦兹力演示仪电子束在匀强磁场中的运动轨迹可以呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图所示的情景来讨论：在空间存在平行于某个坐标轴方向的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（ ）
A. 匀强磁场的方向一定沿x轴正方向
B. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小
C. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距不变
D. 若仅增大角，则直径D增大，而螺距将减小
三、非选择题：本题共4小题，共44分。
13. 某同学对教材中断电自感实验做了如下改动。在两条支路上分别串联电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：
（1）断电瞬间，灯泡电流瞬间___________；（选填“增大”，“减小”或“不变”）
（2）断电瞬间，灯泡中电流与断开前方向___________；（选填“相同”或“相反”）
（3）在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将___________。（选填“变长”，“变短”或“不变”）
14. 磁场如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B足够大的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的正电荷，以速度从点O射入磁场中，速度v的方向可以与MN成任意角，不计重力。
（1）画出粒子在磁场中可以到达的区域的边缘线；
（2）求粒子以30°向右上方进入磁场时在场中运动时间；
（3）求粒子在磁场中可以到达的区域的面积。
15. 如图所示，用粗细均匀的同种导线制成的正方形导线框，边长，质量，总电阻，从距离宽度的匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，线框开始做匀速运动。（g取）求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压U大小；
（3）线框在穿越匀强磁场过程中产生焦耳热Q；
（4）全过程导线截面通过的电量q。
青岛二中2023-2024学年第一学期12月份阶段练习—高二物理试题
考试时间：60分钟；满分100分
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将答题卡交回，试卷和草稿纸不必交回。
一、单项选择题：（本题共8小题，每题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 如图所示，圆心为O、半径为的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为的直导体棒OA置于圆导轨上面，金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小，直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻、和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻，，，电容器的电容，不计金属圆形导轨电阻，下列说法中正确的是（ ）
A. 通过导体棒的电流为
B M板带负电
C. 外力做功的功率为
D. 电容器极板的带电荷量
【答案】D
【解析】
【详解】A．由导体切割磁感线产生电动势可知
由闭合电路欧姆定律有
故A错误；
B．由右手定则可以判断，导体棒中的电流方向为O到A，所以电容器M板带正电，故B错误；
C．回路消耗的总电功率
由能量转化与守恒可知外力做功的功率等于回路消耗的总功率，即
故C错误；
D．由欧姆定律可知电容器两端的电压
所以电容器的带电量
故D正确。
故选D。
2. 如图所示的电路中，A、B、C是三个相同的灯泡，L是自感线圈，其电阻与灯泡电阻相等，当闭合开关S电路稳定后再断开开关S，下列说法正确的是（ ）
A. S闭合后，A逐渐变亮而B、C立即亮
B. S闭合后，A立即亮而B、C逐渐变亮
C. S断开后，A闪亮一下然后逐渐变暗
D. S断开后，B、C先闪亮一下然后逐渐变暗
【答案】A
【解析】
【详解】AB．S闭合后，B、C立即亮，由于灯泡A与自感线圈串联，线圈会阻碍电流的增大，所以A慢慢变亮，A正确，B错误；
CD．S断开后，由于线圈的作用阻碍电流的减小，所以A慢慢变暗，因为线圈电阻与灯泡电阻相等，所以在开关闭合时通过灯泡BC和A的电流大小相等，所以当开关断开后线圈与A、B、C构成闭合回路，此时B、C不会先变亮，而是逐渐变暗，CD错误。
故选A。
3. 如图为LC振荡电路在时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为0.4H，电容器的电容为，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈中的自感电动势在减小
B. 时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小
C. 时，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小
D. 时，电场方向向下，电路中电流正在减小
【答案】C
【解析】
【详解】由
代入数据可得电磁振荡的周期
时刻，电容器放电刚结束，电路中电流和磁感应强度最大；
A．时，电路中电流在减小，磁通量变化量减小，由楞次定律得，线圈的自感电动势增大，故A错误；
B．时，电路中电流为0，此时电容器上极板带负电，下极板带正电，在时，电路中电流增大，电容器反向放电，电场强度减小，电场方向向上，所以当时，电场方向向上，电场强度减小，故B错误；
C．时，电路中电流为负值，回路中电流方向为顺时针，电流大小在减小，根据安培定则判断，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小，故C正确；
D．时，电流正向增大，则上极板带正电，下极板带负电，电场方向向下，故D错误。
故选C。
4. 从地面上以一定初速度竖直向上抛出一质量为m的小球，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。小球落地时的动能为，且落地前小球已经做匀速运动。重力加速度为g，则小球在整个运动过程中（ ）
A. 最大的加速度为4g
B. 从最高点下降落回到地面所用时间小于
C. 球上升阶段阻力的冲量等于下落阶段阻力的冲量
D. 球上升阶段动量变化的大小小于下落阶段动量变化的大小
【答案】C
【解析】
【详解】A．设小球的初速度为，满足
而小球的末速度为，有
小球刚抛出时阻力最大，其加速度最大，有
当小球向下匀速时有
联立解得
故A错误；
B．由于机械能损失，上升和下降经过同一位置时，上升的速度大于下降的速度，故上升过程的平均速度大于下降过程的平均速度，而上升过程与下降过程的位移大小相等，则小球上升的时间小于下降的时间，则从最高点下降落回到地面所用时间大于，故B错误；
C．由题意知，小球受到的空气阻力与速率的关系为
k是比例系数，则阻力的冲量大小为
因为上升过程和下降过程位移大小相同，所以上升和下降过程阻力的冲量大小相等，故C正确；
D．根据可得，上升阶段动量的变化量为，下降阶段动量的变化量为，球上升阶段动量变化的大小大于下落阶段动量变化的大小，故D错误。
故选C。
5. 图甲为一家用变压装置的原理图。将图乙所示的正弦式交流电压加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数比，电表均为理想交流电表。已知变压器副线圈侧的保险丝的熔断电流为1A，阻值为，滑动变阻器R最大阻值为8Ω，现滑片P从b端缓慢移动至a端，则此过程中（ ）
A. 电流表的示数逐渐减小
B. 当滑片P位于ab中点时，电压表读数为0.75V
C. 要求相同时间内滑动变阻器R产生的热量最多，应将滑片P置于滑动变阻器中点
D. 保险丝即将熔断时，原线圈消耗功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A.滑片P从b端缓慢移动至a端的过程，原副线圈两端电压不变，则副线圈电阻减小，所以副线圈电流变大，根据原副线圈电流与匝数比的关系可知，电流表的示数逐渐增大，故A错误；
B．由
可得副线圈电压
当滑片P位于ab中点时，电压表读数为
故B错误：
C．由
可知，要求相同时间内滑动变阻器R产热量最多，则要满足
所以应将滑片P置于ab中点，故C正确；
D．由
可得保险丝即将熔断时，原线圈中电流为
原线圈消耗功率为
故D错误。
故选C。
6. 如图，足够长的两平行光滑金属导轨MN、水平放置，间距，导轨中间分布有磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，其中单个磁场区域与交线。一粗细均匀的导体棒由A点开始以20m/s的速度向右匀速滑动，定值电阻R的阻值为1Ω，导体棒接入电路的电阻也为1Ω，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A. 理想电压表示数为10V
B. 导体棒运动到图示位置时，有电流流过电阻R
C. 电阻R两端的电压瞬时值
D. 导体棒上热功率为25W
【答案】D
【解析】
【详解】A．导体棒切割磁感线时，产生的最大感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可知，流经电阻R的电流最大值为
设电流的有效值为I，由于二极管的单向导电性和有效值的定义可有
可得流经电阻R的电流有效值为
可得理想电压表示数为
A错误；
B．导体棒运动到图示位置时，由右手定则判定，导体棒上的感应电动势方向由a到b，二极管反向截止，没有电流流过电阻R，B错误；
C．假设磁场边界函数为
由间距可知
由可知
又因为
故导体棒切割产生的电动势为
代入数据得电阻R两端的电压瞬时值为
若没有二极管，则电阻R两端的电压瞬时值为
现在有二极管，则电阻R两端的电压瞬时值应为分段函数C错误；
D．导体棒中的有效电流为5A，由焦耳定律可得导体棒上热功率为
D正确。
故选D。
7. 春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率为，所有变压器均为理想变压器。下列说法不正确的是（ ）
A. 发电机的输出电流为2400AB. 升压变压器的匝数比
C. 输送给储能站的功率为555kWD. 输电线上损失的功率为1kW
【答案】B
【解析】
【详解】A．发电机的输出电流为
A正确；
B．用户电流
输电线电流
线路损失的电压
升压变压器副线圈电压
升压变压器的匝数比
B错误；
D．输电线上损失的功率为
D正确；
C．输送给储能站的功率为
C正确。
选不正确的，故选B。
8. 如图所示，三根相互平行固定长直导线、和垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为a的正方形的四个点上， 与中的电流均为I，方向均垂直于纸面向外， 中的电流为2I，方向垂直纸面向里（已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度（其中k为常数）．某时刻有一质子（电量为e）正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O，速度大小为v，则质子此时所受磁场力为( )
A. 方向垂直纸面向里，大小
B. 方向垂直纸面向外，大小为
C. 方向垂直纸面向里，大小为
D. 方向垂直纸面向外，大小为
【答案】B
【解析】
【详解】根据安培定则，作出三根导线分别在O点的磁场方向，如图：
由题意知，L1在O点产生的磁感应强度大小为B1＝，L2在O点产生的磁感应强度大小为B2＝，L3在O点产生的磁感应强度大小为B3＝，先将B2正交分解，则沿x轴负方向的分量为B2x＝sin45°＝ ，同理沿y轴负方向的分量为B2y＝sin45°＝，故x轴方向的合磁感应强度为Bx＝B1+B2x＝，y轴方向的合磁感应强度为By＝B3−B2y＝，故最终的合磁感应强度的大小为，方向为tanα＝＝1，则α=45°，如图：
故某时刻有一质子（电量为e）正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O，由左手定则可知，洛伦兹力的方向为垂直纸面向外，大小为f＝eBv＝，故B正确; 故选B．
【点睛】磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提.
二、多项选择题：（本题共4小题，每题6分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分。）
9. 如图甲所示，水平面内的粗糙导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度，导轨间距，导轨左右两侧各接有阻值的定值电阻。一质量为，电阻值的金属棒在外界拉力的作用下，从MN处由静止开始沿导轨向右加速运动，运动过程中流过金属棒的感应电流的大小随金属棒的位移变化的图像如图乙所示。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，重力加速度g取，导轨电阻不计，则金属棒从位置MN处开始运动位移的过程中（ ）
A. 金属棒中产生的焦耳热是0.25JB. 整个装置中产生的总热量为0.5J
C. 外界拉力做功为2.0JD. 金属棒在1m处的动能为0.25J
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据图像可得，金属棒从位置MN处开始运动位移时，金属棒的感应电流的大小0.5A，结合图像的面积关系可得，此过程中金属棒克服安培力所做的功为
则电路中导体电阻产生的焦耳热为
电路中两电阻R并联，所以金属棒中产生的焦耳热为
故A正确；
B．此过程中金属棒与导轨间的摩擦产生的热量为
则整个装置中产生的总热量为
故B错误；
D．位移时，金属棒的感应电流的大小0.5A，则此时的感应电动势为
此时金属棒的速度为
则此时金属棒的动能为
故D正确；
C．根据功能关系可得，外界拉力做功为
故C错误。
故选AD。
10. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨间有方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量均为m、有效电阻均为R的金属棒和垂直于导轨放置，均处于静止状态，现给棒一个方向水平向左、大小为的初速度，下列说法正确的是（ ）
A. 从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
B. 从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
C. 最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
D. 最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．棒存在方向水平向左、大小为的初速度，此时磁通量改变，电路产生感应电流，在安培力的作用下，棒向左运动，最终闭合回路间的磁通量不发生改变，即金属棒和共速，由水平方向上动量守恒，可得
解得
根据能量守恒可得
解得
故A错误，B正确；
CD．金属棒受到的安培力为
根据动量定理可得
解得
故C正确，D错误；
故选BC
11. 如图所示，PQ、MN是固定在竖直平面内的光滑金属导轨，导轨间距离为L。一长度也为L、质量为m、电阻为r的导体棒GH，与导轨良好接触。一原长为L0，劲度系数为k的轻弹簧一端连接在导体棒的中点，另一端固定于水平地面。导体棒处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面水平向里的匀强磁场中。图中直流电源的电动势为E、内阻不计，电容器的电容为C，R1、R2为定值电阻，重力加速度为g，弹簧一直处于弹性限度内。初始时，开关断开，导体棒处于水平静止状态。现闭合开关，待电路重新稳定后（导体棒始终处于水平状态）。下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒中电流为
B. 轻弹簧的长度为
C. 电容器所带的电荷量为
D. 导体棒的重力势能减小了
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．现闭合开关，待电路重新稳定后，由闭合电路欧姆定律，导体棒中电流
故A正确；
B．导体棒所受安培力
由左手定则可判断出安培力竖直向下，由平衡条件
mg＋F = kx
解得弹簧压缩量
则轻弹簧的长度为
故B正确；
C．导体棒两端电压
由于R2中电流为零，所以电容器两端电压也为
再根据可得电容器所带的电荷量为
故C错误；
D．初始时，弹簧压缩量
闭合开关，待电路重新稳定后，弹簧压缩量
所以导体棒的重力势能减小了
故D正确。
故选ABD。
12. 洛伦兹力演示仪的电子束在匀强磁场中的运动轨迹可以呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图所示的情景来讨论：在空间存在平行于某个坐标轴方向的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（ ）
A. 匀强磁场的方向一定沿x轴正方向
B. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小
C. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距不变
D. 若仅增大角，则直径D增大，而螺距将减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．将电子的初速度沿x轴及y轴方向分解，沿x方向速度与磁场方向平行，做匀速直线运动且
沿y轴方向速度与磁场方向垂直，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由左手定则可知，磁场方向沿x轴正方向，故A正确；
BC．根据
解得
所以
所以，若仅增大磁感应强度B，则、均减小，若仅增大，则、皆按比例增大，故BC错误；
D．若仅增大，根据
可得D增大，根据
可得减小。故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共4小题，共44分。
13. 某同学对教材中断电自感实验做了如下改动。在两条支路上分别串联电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：
（1）断电瞬间，灯泡电流瞬间___________；（选填“增大”，“减小”或“不变”）
（2）断电瞬间，灯泡中电流与断开前方向___________；（选填“相同”或“相反”）
（3）在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将___________。（选填“变长”，“变短”或“不变”）
【答案】 ①. 增大 ②. 相反 ③. 变短
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，断电前，通过灯泡和线圈的电流均恒定，且通过线圈的电流大于通过灯泡的电流。断电瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小，而此时灯泡和线圈构成一回路，从而使通过灯泡的电流瞬间增大。
（2）[2]断电前，通过灯泡的电流方向向右，断电瞬间，通过线圈的电流方向不变，与灯泡构成回路后，灯泡电流方向变为向左，即与断电前方向相反。
（3）[3]在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变弱，所以可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。
14. 磁场如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的正电荷，以速度从点O射入磁场中，速度v的方向可以与MN成任意角，不计重力。
（1）画出粒子在磁场中可以到达的区域的边缘线；
（2）求粒子以30°向右上方进入磁场时在场中运动的时间；
（3）求粒子在磁场中可以到达的区域的面积。
【答案】（1） ；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据
解得
所以粒子可到达区域的边缘线为半径为的圆所扫过的区域边缘线。
答案如图
（2）粒子运动对应的圆心角为，故粒子运动的总时间为
又
解得
故
（3）粒子可以到达区域面积为半径为的半圆与半径为的四分之一圆所扫过的面积之和，故有
解得
15. 如图所示，用粗细均匀的同种导线制成的正方形导线框，边长，质量，总电阻，从距离宽度的匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，线框开始做匀速运动。（g取）求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压U大小；
（3）线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热Q；
（4）全过程导线截面通过的电量q。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）0
【解析】
【详解】（1）由题意得，线框进入磁场时受力平衡，故有
安培力为
感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，由动能定理得
解得
（2）线圈进入磁场时切割磁感线产生的感应电动势
ab两端的为路端电压，即
故下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压
（3）线圈从ab边进入磁场到cd边离开磁场的整个过程中保持匀速运动，因此从初始静止状态到cd边离开磁场整个过程使用动能定理有
从初始静止状态到ab边进入磁场整个过程使用动能定理有
克服安培力做功等于线框中产生的焦耳热
解得
（4）线圈在穿过整个磁场区域的过程中，磁通量的变化量为零，故全过程导线截面通过的电量
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将答题卡交回，试卷和草稿纸不必交回。
一、单项选择题：（本题共8小题，每题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 如图所示，圆心为O、半径为的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为的直导体棒OA置于圆导轨上面，金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小，直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻、和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻，，，电容器的电容，不计金属圆形导轨电阻，下列说法中正确的是（ ）
A. 通过导体棒的电流为
B. M板带负电
C. 外力做功的功率为
D. 电容器极板的带电荷量
2. 如图所示的电路中，A、B、C是三个相同的灯泡，L是自感线圈，其电阻与灯泡电阻相等，当闭合开关S电路稳定后再断开开关S，下列说法正确的是（ ）
A. S闭合后，A逐渐变亮而B、C立即亮
B. S闭合后，A立即亮而B、C逐渐变亮
C. S断开后，A闪亮一下然后逐渐变暗
D. S断开后，B、C先闪亮一下然后逐渐变暗
3. 如图为LC振荡电路在时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为0.4H，电容器的电容为，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈中的自感电动势在减小
B. 时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小
C. 时，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小
D. 时，电场方向向下，电路中电流正在减小
4. 从地面上以一定初速度竖直向上抛出一质量为m的小球，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。小球落地时的动能为，且落地前小球已经做匀速运动。重力加速度为g，则小球在整个运动过程中（ ）
A. 最大的加速度为4g
B. 从最高点下降落回到地面所用时间小于
C. 球上升阶段阻力的冲量等于下落阶段阻力的冲量
D. 球上升阶段动量变化的大小小于下落阶段动量变化的大小
5. 图甲为一家用变压装置的原理图。将图乙所示的正弦式交流电压加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数比，电表均为理想交流电表。已知变压器副线圈侧的保险丝的熔断电流为1A，阻值为，滑动变阻器R最大阻值为8Ω，现滑片P从b端缓慢移动至a端，则此过程中（ ）
A. 电流表的示数逐渐减小
B. 当滑片P位于ab中点时，电压表读数为0.75V
C. 要求相同时间内滑动变阻器R产生的热量最多，应将滑片P置于滑动变阻器中点
D. 保险丝即将熔断时，原线圈消耗功率为
6. 如图，足够长的两平行光滑金属导轨MN、水平放置，间距，导轨中间分布有磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，其中单个磁场区域与交线。一粗细均匀的导体棒由A点开始以20m/s的速度向右匀速滑动，定值电阻R的阻值为1Ω，导体棒接入电路的电阻也为1Ω，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A. 理想电压表示数为10V
B. 导体棒运动到图示位置时，有电流流过电阻R
C. 电阻R两端的电压瞬时值
D. 导体棒上热功率为25W
7. 春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率为，所有变压器均为理想变压器。下列说法不正确的是（ ）
A. 发电机的输出电流为2400AB. 升压变压器的匝数比
C. 输送给储能站的功率为555kWD. 输电线上损失的功率为1kW
8. 如图所示，三根相互平行的固定长直导线、和垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为a的正方形的四个点上， 与中的电流均为I，方向均垂直于纸面向外， 中的电流为2I，方向垂直纸面向里（已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度（其中k为常数）．某时刻有一质子（电量为e）正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O，速度大小为v，则质子此时所受磁场力为( )
A. 方向垂直纸面向里，大小为
B. 方向垂直纸面向外，大小为
C. 方向垂直纸面向里，大小为
D. 方向垂直纸面向外，大小为
二、多项选择题：（本题共4小题，每题6分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分。）
9. 如图甲所示，水平面内的粗糙导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度，导轨间距，导轨左右两侧各接有阻值的定值电阻。一质量为，电阻值的金属棒在外界拉力的作用下，从MN处由静止开始沿导轨向右加速运动，运动过程中流过金属棒的感应电流的大小随金属棒的位移变化的图像如图乙所示。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，重力加速度g取，导轨电阻不计，则金属棒从位置MN处开始运动位移的过程中（ ）
A. 金属棒中产生的焦耳热是0.25JB. 整个装置中产生的总热量为0.5J
C. 外界拉力做功为2.0JD. 金属棒在1m处的动能为0.25J
10. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨间有方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量均为m、有效电阻均为R的金属棒和垂直于导轨放置，均处于静止状态，现给棒一个方向水平向左、大小为的初速度，下列说法正确的是（ ）
A. 从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
B. 从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
C. 最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
D. 最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
11. 如图所示，PQ、MN是固定在竖直平面内的光滑金属导轨，导轨间距离为L。一长度也为L、质量为m、电阻为r的导体棒GH，与导轨良好接触。一原长为L0，劲度系数为k的轻弹簧一端连接在导体棒的中点，另一端固定于水平地面。导体棒处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面水平向里的匀强磁场中。图中直流电源的电动势为E、内阻不计，电容器的电容为C，R1、R2为定值电阻，重力加速度为g，弹簧一直处于弹性限度内。初始时，开关断开，导体棒处于水平静止状态。现闭合开关，待电路重新稳定后（导体棒始终处于水平状态）。下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒中电流为
B. 轻弹簧的长度为
C. 电容器所带的电荷量为
D. 导体棒重力势能减小了
12. 洛伦兹力演示仪电子束在匀强磁场中的运动轨迹可以呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图所示的情景来讨论：在空间存在平行于某个坐标轴方向的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（ ）
A. 匀强磁场的方向一定沿x轴正方向
B. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小
C. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距不变
D. 若仅增大角，则直径D增大，而螺距将减小
三、非选择题：本题共4小题，共44分。
13. 某同学对教材中断电自感实验做了如下改动。在两条支路上分别串联电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：
（1）断电瞬间，灯泡电流瞬间___________；（选填“增大”，“减小”或“不变”）
（2）断电瞬间，灯泡中电流与断开前方向___________；（选填“相同”或“相反”）
（3）在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将___________。（选填“变长”，“变短”或“不变”）
14. 磁场如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B足够大的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的正电荷，以速度从点O射入磁场中，速度v的方向可以与MN成任意角，不计重力。
（1）画出粒子在磁场中可以到达的区域的边缘线；
（2）求粒子以30°向右上方进入磁场时在场中运动时间；
（3）求粒子在磁场中可以到达的区域的面积。
15. 如图所示，用粗细均匀的同种导线制成的正方形导线框，边长，质量，总电阻，从距离宽度的匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，线框开始做匀速运动。（g取）求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压U大小；
（3）线框在穿越匀强磁场过程中产生焦耳热Q；
（4）全过程导线截面通过的电量q。
青岛二中2023-2024学年第一学期12月份阶段练习—高二物理试题
考试时间：60分钟；满分100分
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将答题卡交回，试卷和草稿纸不必交回。
一、单项选择题：（本题共8小题，每题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 如图所示，圆心为O、半径为的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为的直导体棒OA置于圆导轨上面，金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小，直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻、和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻，，，电容器的电容，不计金属圆形导轨电阻，下列说法中正确的是（ ）
A. 通过导体棒的电流为
B M板带负电
C. 外力做功的功率为
D. 电容器极板的带电荷量
【答案】D
【解析】
【详解】A．由导体切割磁感线产生电动势可知
由闭合电路欧姆定律有
故A错误；
B．由右手定则可以判断，导体棒中的电流方向为O到A，所以电容器M板带正电，故B错误；
C．回路消耗的总电功率
由能量转化与守恒可知外力做功的功率等于回路消耗的总功率，即
故C错误；
D．由欧姆定律可知电容器两端的电压
所以电容器的带电量
故D正确。
故选D。
2. 如图所示的电路中，A、B、C是三个相同的灯泡，L是自感线圈，其电阻与灯泡电阻相等，当闭合开关S电路稳定后再断开开关S，下列说法正确的是（ ）
A. S闭合后，A逐渐变亮而B、C立即亮
B. S闭合后，A立即亮而B、C逐渐变亮
C. S断开后，A闪亮一下然后逐渐变暗
D. S断开后，B、C先闪亮一下然后逐渐变暗
【答案】A
【解析】
【详解】AB．S闭合后，B、C立即亮，由于灯泡A与自感线圈串联，线圈会阻碍电流的增大，所以A慢慢变亮，A正确，B错误；
CD．S断开后，由于线圈的作用阻碍电流的减小，所以A慢慢变暗，因为线圈电阻与灯泡电阻相等，所以在开关闭合时通过灯泡BC和A的电流大小相等，所以当开关断开后线圈与A、B、C构成闭合回路，此时B、C不会先变亮，而是逐渐变暗，CD错误。
故选A。
3. 如图为LC振荡电路在时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为0.4H，电容器的电容为，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈中的自感电动势在减小
B. 时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小
C. 时，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小
D. 时，电场方向向下，电路中电流正在减小
【答案】C
【解析】
【详解】由
代入数据可得电磁振荡的周期
时刻，电容器放电刚结束，电路中电流和磁感应强度最大；
A．时，电路中电流在减小，磁通量变化量减小，由楞次定律得，线圈的自感电动势增大，故A错误；
B．时，电路中电流为0，此时电容器上极板带负电，下极板带正电，在时，电路中电流增大，电容器反向放电，电场强度减小，电场方向向上，所以当时，电场方向向上，电场强度减小，故B错误；
C．时，电路中电流为负值，回路中电流方向为顺时针，电流大小在减小，根据安培定则判断，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小，故C正确；
D．时，电流正向增大，则上极板带正电，下极板带负电，电场方向向下，故D错误。
故选C。
4. 从地面上以一定初速度竖直向上抛出一质量为m的小球，其动能随时间的变化如图。已知小球受到的空气阻力与速率成正比。小球落地时的动能为，且落地前小球已经做匀速运动。重力加速度为g，则小球在整个运动过程中（ ）
A. 最大的加速度为4g
B. 从最高点下降落回到地面所用时间小于
C. 球上升阶段阻力的冲量等于下落阶段阻力的冲量
D. 球上升阶段动量变化的大小小于下落阶段动量变化的大小
【答案】C
【解析】
【详解】A．设小球的初速度为，满足
而小球的末速度为，有
小球刚抛出时阻力最大，其加速度最大，有
当小球向下匀速时有
联立解得
故A错误；
B．由于机械能损失，上升和下降经过同一位置时，上升的速度大于下降的速度，故上升过程的平均速度大于下降过程的平均速度，而上升过程与下降过程的位移大小相等，则小球上升的时间小于下降的时间，则从最高点下降落回到地面所用时间大于，故B错误；
C．由题意知，小球受到的空气阻力与速率的关系为
k是比例系数，则阻力的冲量大小为
因为上升过程和下降过程位移大小相同，所以上升和下降过程阻力的冲量大小相等，故C正确；
D．根据可得，上升阶段动量的变化量为，下降阶段动量的变化量为，球上升阶段动量变化的大小大于下落阶段动量变化的大小，故D错误。
故选C。
5. 图甲为一家用变压装置的原理图。将图乙所示的正弦式交流电压加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数比，电表均为理想交流电表。已知变压器副线圈侧的保险丝的熔断电流为1A，阻值为，滑动变阻器R最大阻值为8Ω，现滑片P从b端缓慢移动至a端，则此过程中（ ）
A. 电流表的示数逐渐减小
B. 当滑片P位于ab中点时，电压表读数为0.75V
C. 要求相同时间内滑动变阻器R产生的热量最多，应将滑片P置于滑动变阻器中点
D. 保险丝即将熔断时，原线圈消耗功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A.滑片P从b端缓慢移动至a端的过程，原副线圈两端电压不变，则副线圈电阻减小，所以副线圈电流变大，根据原副线圈电流与匝数比的关系可知，电流表的示数逐渐增大，故A错误；
B．由
可得副线圈电压
当滑片P位于ab中点时，电压表读数为
故B错误：
C．由
可知，要求相同时间内滑动变阻器R产热量最多，则要满足
所以应将滑片P置于ab中点，故C正确；
D．由
可得保险丝即将熔断时，原线圈中电流为
原线圈消耗功率为
故D错误。
故选C。
6. 如图，足够长的两平行光滑金属导轨MN、水平放置，间距，导轨中间分布有磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，其中单个磁场区域与交线。一粗细均匀的导体棒由A点开始以20m/s的速度向右匀速滑动，定值电阻R的阻值为1Ω，导体棒接入电路的电阻也为1Ω，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A. 理想电压表示数为10V
B. 导体棒运动到图示位置时，有电流流过电阻R
C. 电阻R两端的电压瞬时值
D. 导体棒上热功率为25W
【答案】D
【解析】
【详解】A．导体棒切割磁感线时，产生的最大感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可知，流经电阻R的电流最大值为
设电流的有效值为I，由于二极管的单向导电性和有效值的定义可有
可得流经电阻R的电流有效值为
可得理想电压表示数为
A错误；
B．导体棒运动到图示位置时，由右手定则判定，导体棒上的感应电动势方向由a到b，二极管反向截止，没有电流流过电阻R，B错误；
C．假设磁场边界函数为
由间距可知
由可知
又因为
故导体棒切割产生的电动势为
代入数据得电阻R两端的电压瞬时值为
若没有二极管，则电阻R两端的电压瞬时值为
现在有二极管，则电阻R两端的电压瞬时值应为分段函数C错误；
D．导体棒中的有效电流为5A，由焦耳定律可得导体棒上热功率为
D正确。
故选D。
7. 春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压，输出功率。降压变压器的匝数比，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率为，所有变压器均为理想变压器。下列说法不正确的是（ ）
A. 发电机的输出电流为2400AB. 升压变压器的匝数比
C. 输送给储能站的功率为555kWD. 输电线上损失的功率为1kW
【答案】B
【解析】
【详解】A．发电机的输出电流为
A正确；
B．用户电流
输电线电流
线路损失的电压
升压变压器副线圈电压
升压变压器的匝数比
B错误；
D．输电线上损失的功率为
D正确；
C．输送给储能站的功率为
C正确。
选不正确的，故选B。
8. 如图所示，三根相互平行固定长直导线、和垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为a的正方形的四个点上， 与中的电流均为I，方向均垂直于纸面向外， 中的电流为2I，方向垂直纸面向里（已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度（其中k为常数）．某时刻有一质子（电量为e）正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O，速度大小为v，则质子此时所受磁场力为( )
A. 方向垂直纸面向里，大小
B. 方向垂直纸面向外，大小为
C. 方向垂直纸面向里，大小为
D. 方向垂直纸面向外，大小为
【答案】B
【解析】
【详解】根据安培定则，作出三根导线分别在O点的磁场方向，如图：
由题意知，L1在O点产生的磁感应强度大小为B1＝，L2在O点产生的磁感应强度大小为B2＝，L3在O点产生的磁感应强度大小为B3＝，先将B2正交分解，则沿x轴负方向的分量为B2x＝sin45°＝ ，同理沿y轴负方向的分量为B2y＝sin45°＝，故x轴方向的合磁感应强度为Bx＝B1+B2x＝，y轴方向的合磁感应强度为By＝B3−B2y＝，故最终的合磁感应强度的大小为，方向为tanα＝＝1，则α=45°，如图：
故某时刻有一质子（电量为e）正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O，由左手定则可知，洛伦兹力的方向为垂直纸面向外，大小为f＝eBv＝，故B正确; 故选B．
【点睛】磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提.
二、多项选择题：（本题共4小题，每题6分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错得0分。）
9. 如图甲所示，水平面内的粗糙导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度，导轨间距，导轨左右两侧各接有阻值的定值电阻。一质量为，电阻值的金属棒在外界拉力的作用下，从MN处由静止开始沿导轨向右加速运动，运动过程中流过金属棒的感应电流的大小随金属棒的位移变化的图像如图乙所示。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，重力加速度g取，导轨电阻不计，则金属棒从位置MN处开始运动位移的过程中（ ）
A. 金属棒中产生的焦耳热是0.25JB. 整个装置中产生的总热量为0.5J
C. 外界拉力做功为2.0JD. 金属棒在1m处的动能为0.25J
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据图像可得，金属棒从位置MN处开始运动位移时，金属棒的感应电流的大小0.5A，结合图像的面积关系可得，此过程中金属棒克服安培力所做的功为
则电路中导体电阻产生的焦耳热为
电路中两电阻R并联，所以金属棒中产生的焦耳热为
故A正确；
B．此过程中金属棒与导轨间的摩擦产生的热量为
则整个装置中产生的总热量为
故B错误；
D．位移时，金属棒的感应电流的大小0.5A，则此时的感应电动势为
此时金属棒的速度为
则此时金属棒的动能为
故D正确；
C．根据功能关系可得，外界拉力做功为
故C错误。
故选AD。
10. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨间有方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量均为m、有效电阻均为R的金属棒和垂直于导轨放置，均处于静止状态，现给棒一个方向水平向左、大小为的初速度，下列说法正确的是（ ）
A. 从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
B. 从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
C. 最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
D. 最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．棒存在方向水平向左、大小为的初速度，此时磁通量改变，电路产生感应电流，在安培力的作用下，棒向左运动，最终闭合回路间的磁通量不发生改变，即金属棒和共速，由水平方向上动量守恒，可得
解得
根据能量守恒可得
解得
故A错误，B正确；
CD．金属棒受到的安培力为
根据动量定理可得
解得
故C正确，D错误；
故选BC
11. 如图所示，PQ、MN是固定在竖直平面内的光滑金属导轨，导轨间距离为L。一长度也为L、质量为m、电阻为r的导体棒GH，与导轨良好接触。一原长为L0，劲度系数为k的轻弹簧一端连接在导体棒的中点，另一端固定于水平地面。导体棒处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面水平向里的匀强磁场中。图中直流电源的电动势为E、内阻不计，电容器的电容为C，R1、R2为定值电阻，重力加速度为g，弹簧一直处于弹性限度内。初始时，开关断开，导体棒处于水平静止状态。现闭合开关，待电路重新稳定后（导体棒始终处于水平状态）。下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒中电流为
B. 轻弹簧的长度为
C. 电容器所带的电荷量为
D. 导体棒的重力势能减小了
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．现闭合开关，待电路重新稳定后，由闭合电路欧姆定律，导体棒中电流
故A正确；
B．导体棒所受安培力
由左手定则可判断出安培力竖直向下，由平衡条件
mg＋F = kx
解得弹簧压缩量
则轻弹簧的长度为
故B正确；
C．导体棒两端电压
由于R2中电流为零，所以电容器两端电压也为
再根据可得电容器所带的电荷量为
故C错误；
D．初始时，弹簧压缩量
闭合开关，待电路重新稳定后，弹簧压缩量
所以导体棒的重力势能减小了
故D正确。
故选ABD。
12. 洛伦兹力演示仪的电子束在匀强磁场中的运动轨迹可以呈“螺旋”状。现将这一现象简化成如图所示的情景来讨论：在空间存在平行于某个坐标轴方向的匀强磁场，由坐标原点在xOy平面内以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入磁场的电子运动轨迹为螺旋线，其轴线平行于x轴，直径为D，螺距为，则下列说法中正确的是（ ）
A. 匀强磁场的方向一定沿x轴正方向
B. 若仅增大电子入射的初速度，则直径D增大，而螺距将减小
C. 若仅增大匀强磁场的磁感应强度，则直径D减小，而螺距不变
D. 若仅增大角，则直径D增大，而螺距将减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．将电子的初速度沿x轴及y轴方向分解，沿x方向速度与磁场方向平行，做匀速直线运动且
沿y轴方向速度与磁场方向垂直，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由左手定则可知，磁场方向沿x轴正方向，故A正确；
BC．根据
解得
所以
所以，若仅增大磁感应强度B，则、均减小，若仅增大，则、皆按比例增大，故BC错误；
D．若仅增大，根据
可得D增大，根据
可得减小。故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共4小题，共44分。
13. 某同学对教材中断电自感实验做了如下改动。在两条支路上分别串联电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知：
（1）断电瞬间，灯泡电流瞬间___________；（选填“增大”，“减小”或“不变”）
（2）断电瞬间，灯泡中电流与断开前方向___________；（选填“相同”或“相反”）
（3）在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将___________。（选填“变长”，“变短”或“不变”）
【答案】 ①. 增大 ②. 相反 ③. 变短
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，断电前，通过灯泡和线圈的电流均恒定，且通过线圈的电流大于通过灯泡的电流。断电瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小，而此时灯泡和线圈构成一回路，从而使通过灯泡的电流瞬间增大。
（2）[2]断电前，通过灯泡的电流方向向右，断电瞬间，通过线圈的电流方向不变，与灯泡构成回路后，灯泡电流方向变为向左，即与断电前方向相反。
（3）[3]在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变弱，所以可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。
14. 磁场如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的正电荷，以速度从点O射入磁场中，速度v的方向可以与MN成任意角，不计重力。
（1）画出粒子在磁场中可以到达的区域的边缘线；
（2）求粒子以30°向右上方进入磁场时在场中运动的时间；
（3）求粒子在磁场中可以到达的区域的面积。
【答案】（1） ；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据
解得
所以粒子可到达区域的边缘线为半径为的圆所扫过的区域边缘线。
答案如图
（2）粒子运动对应的圆心角为，故粒子运动的总时间为
又
解得
故
（3）粒子可以到达区域面积为半径为的半圆与半径为的四分之一圆所扫过的面积之和，故有
解得
15. 如图所示，用粗细均匀的同种导线制成的正方形导线框，边长，质量，总电阻，从距离宽度的匀强磁场区域上边缘高处自由下落。当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，线框开始做匀速运动。（g取）求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压U大小；
（3）线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热Q；
（4）全过程导线截面通过的电量q。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）0
【解析】
【详解】（1）由题意得，线框进入磁场时受力平衡，故有
安培力为
感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
当线框下边ab刚进入匀强磁场区域时，由动能定理得
解得
（2）线圈进入磁场时切割磁感线产生的感应电动势
ab两端的为路端电压，即
故下边ab刚进入匀强磁场区域时，ab边两端的电压
（3）线圈从ab边进入磁场到cd边离开磁场的整个过程中保持匀速运动，因此从初始静止状态到cd边离开磁场整个过程使用动能定理有
从初始静止状态到ab边进入磁场整个过程使用动能定理有
克服安培力做功等于线框中产生的焦耳热
解得
（4）线圈在穿过整个磁场区域的过程中，磁通量的变化量为零，故全过程导线截面通过的电量
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