2021北京十二中高二（上）期末物理（教师版）

这是一份2021北京十二中高二（上）期末物理（教师版），共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

2021北京十二中高二（上）期末
物 理
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分.在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．（3分）下列说法不符合物理学史的是（　　）
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．法拉第发现了电磁感应现象
C．洛伦兹发现磁场对通电导线有作用力
D．楞次找到了判断感应电流方向的方法
2．（3分）如图所示，两个带电金属球半径为r，中心距离为4r，所带电荷量大小相等均为Q．结合库仑定律适用条件，关于它们之间电荷的相互作用力大小F，下列说法正确的是（　　）

A．若带同种电荷，F＞k
B．若带异种电荷，F＜k
C．若带同种电荷，F＜k
D．无论何种电荷，F＝k
3．（3分）下列说法中正确的是（　　）
A．由R＝可知，若电阻两端所加电压为0，则此时电阻阻值为0
B．由B＝可知，若一小段通电导体在某处受磁场力大小为0，说明此处磁感应强度大小一定为0
C．由E＝可知，若检验电荷在某处受电场力大小为0，说明此处场强大小一定为0
D．由E＝n，可知，若通过回路的磁通量大小为0，则感应电动势的大小也为0
4．（3分）如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为L的水平导轨上。下列说法正确的是（　　）

A．金属棒受到的安培力大小为F＝BILsinθ
B．金属棒受到的摩擦力大小为f＝BILcosθ
C．若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大
D．若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大
5．（3分）下面甲图是示波器的结构示意图，乙图是电视机显像管的结构示意图。二者相同的部分是电子枪（给电子加速形成电子束）和荧光屏（电子打在上面形成亮斑）；不同的是使电子束发生偏转的部分：分别是匀强电场（偏转电极）和匀强磁场（偏转线圈），即示波器是电场偏转，显像管是磁场偏转。设某次电子束从电子枪射出后分别打在甲、乙两图中的P点。则在此过程中，下列说法错误的是（　　）

A．甲图中电子动能发生了变化，乙图中电子的动能没有变化
B．甲图中电子动能发生了变化，乙图中电子的动能也发生了变化
C．甲图中电子的速度发生了变化，乙图中电子的速度也发生了变化
D．以上两种装置都体现了场对运动电荷的控制
6．（3分）如图所示，是一条形磁铁周围部分磁感线分布示意图，线OO'是条形磁铁的中轴线。在磁场中取两个圆环S1、S2位置进行研究，圆环S1、S2面积相等，P、Q两点位于圆环S1上下对称点上，P、P'两点位于两圆环S1、S2相同位置的点上。下列说法正确的是（　　）

A．P点磁感应强度的大小比Q点大
B．P点磁感应强度的大小比P'点小
C．穿过S1的磁通量比穿过S2的大
D．穿过S1的磁通量与穿过S2的一样大
7．（3分）关于涡流，下列说法中错误的是（　　）

A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的
C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
8．（3分）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路，检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象，虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因，你认为有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）

A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大
C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
9．（3分）竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R．磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，由水平位置紧贴环面摆下（如图）．当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为（　　）

A．2Bav B．Bav C． D．
10．（3分）课堂上，老师演示了一个有趣的电磁现象：将一铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管中始终与管壁不接触．可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多．下课后，好奇的小明将一块较厚的泡沫塑料垫在电子秤上，再将这个铝管竖直固定在泡沫塑料上（用以消除电子秤内部铁磁性材料与磁铁相互作用的影响），如图所示，重复上述实验操作．在强磁铁由静止释放至落到泡沫塑料上之前，关于电子秤示数的变化，下列情况可能发生的是（　　）

A．始终不变 B．先变小后变大
C．不断变大 D．先变大后变小
二、多项选择题（本题4小题，每小题3分共12分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确.全部选对得3分，选对但不全得2分，错选得0分.）
11．（3分）安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，那么（　　）

A．甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况
B．乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况
C．磁体在高温环境下磁性会减弱
D．磁体在高温环境下磁性会加强
12．（3分）如图所示，导线框与电源、滑动变阻器、电流表、开关组成闭合回路，将导线框用弹簧测力计悬挂起来，导线框下端置于蹄形磁铁两极之间，与磁场方向垂直放置。在接通电路前先观察并记录下弹簧测力计的读数F0．接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I1，观察并记录弹簧测力计此时的读数F1，继续调节滑动变阻器使电流表读数为I2，I3，…，In，观察并记录弹簧测力计相应的读数F2，F3，…，Fn．若实验过程中导线框下端都未离开蹄形磁铁两极之间的区域，且该区域的磁场可看作匀强磁场，则根据以上数据描绘出的弹簧测力计弹力大小F随电流I变化的图象可能是（　　）

A． B．
C． D．
13．（3分）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别于高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中可行的是 （　　）

A．只增大磁场的磁感应强度
B．只增大D形金属盒的半径
C．只减小狭缝间的距离
D．只增大电场的加速电压
14．（3分）如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两导体正方形表面，在两导体上加相同的电压，形成图所示方向的电流；电子由于定向移动，会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用，从而产生霍尔电压，当电流和霍尔电压达到稳定时，下列说法中正确的是（　　）

A．R1中的电流大于R2中的电流
B．R1中的电流等于R2中的电流
C．R1中产生的霍尔电压小于R2中产生的霍尔电压
D．R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压
三、实验题（本题2小题，共18分。把答案填在题中的横线上或按试题要求作答）
15．（8分）小雨同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。

（1）闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针　 　（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）。
（2）闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，灵敏电流计的指针　 　（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）。
（3）如图乙所示，R为光敏电阻，其阻值随着光照强度的加强而减小。金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。当光照减弱时，从左向右看，金属环A中电流方向　 　（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向　 　（填“左”或“右”）运动，并有　 　（填“收缩”或“扩张”）的趋势。
16．（10分）某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量。
（1）甲同学用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示。若所选挡位为直流50mA挡，则示数为 　 　mA；若所选挡位为×10Ω挡，则示数为 　 　Ω。
（2）乙同学用该表正确测量了一个约150Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻。在测量这个电阻之前，请选择以下必须的操作步骤，其合理的顺序是 　 　（填字母代号）。
A．将红表笔和黑表笔短接
B．把选择开关旋转到×100Ω挡
C．把选择开关旋转到×1Ω挡
D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
（3）丙同学在图乙所示实验中，闭合开关后发现小灯泡不发光。该同学检查接线均良好。保持开关闭合，用多用电表2.5V直流电压挡进行检测。下列说法正确的是 　 　。
A．将多用电表红、黑表笔分别接触A、B，若电压表几乎没有读数，说明灯泡可能出现短路故障
B．将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，若电压表几乎没有读数，说明开关出现断路故障
C．将多用电表红、黑表笔分别接触E、F，若电压表读数接近1.5V，说明灯泡和灯泡座可能接触不良
（4）丁同学想测定×1Ω挡欧姆表的内阻Rg，他将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，然后将红、黑表笔连接阻值约20Ω左右的电阻，从表盘上读出该电阻的阻值为R，并记下指针所指的电流挡的格数n以及电流挡的总格数N，请分析说明丁同学是否能利用这些数据得出欧姆表的内阻Rg。

四、解答题（本题共5小题，满分40分。在答题卷上解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。）
17．（7分）质量为m，带电量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：
（1）电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷。
（2）磁感应强度的大小。

18．（7分）如图所示，面积为0.3m2的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面向外。磁感应强度随时间变化的规律是B＝（6﹣0.2t）T，已知电路中的R1＝4Ω，R2＝6Ω，电容C＝30μF，线圈A的电阻r＝2Ω，求：
（1）闭合S后，通过R2的电流大小及方向；
（2）闭合S一段时间后，再断开S，求S断开后通过R2的电荷量是多少？

19．（8分）如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）粒子从电场射出时速度v的大小；
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。

20．（8分）磁流体发电具有结构简单、启动快捷、环保且无需转动机械等优势。如图所示，是正处于研究阶段的磁流体发电机的简易模型图，其发电通道是一个长方体空腔，长、高、宽分别为l、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极通过开关与阻值为R的某种金属直导体连成闭合电路，整个发电通道处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里。高温等离子体以不变的速率v水平向右喷入发电通道内，发电机等离子体的电阻率为ρ，忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。
（1）求该磁流体发电机的电动势大小E，上下极板哪个电势高？
（2）当开关闭合后，整个闭合电路中就会产生恒定的电流。求发电机板间部分的等离子体等效内阻r；
（3）当开关闭合后，要使等离子体以不变的速率v通过发电通道，必须有推动等离体在发电通道内前进的作用力。如果不计其它损耗，这个推力的功率PT就应该等于该发电机的总功率PD，请你证明这个结论。（此问若需要，可用r表示发电机的等效内阻）

21．（10分）电磁感应的现象的发现，给电磁的应用开辟了广阔的道路，其中发电机就是电磁感应最重要的应用成果之一。某种直流发电机的工作原理可以简化为如图所示的情景：在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计，轨道端点MP间接有阻值为r的电阻。质量为M、电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，在水平向右的外力的作用下，以速度v（v均平行于MM）向右做匀速运动。求：

（1）如图1所示，a、b两点间的电势差是多大？a、b两点哪一点的电势高？
（2）若在某个时刻撤去拉力，请在图2中定性画出撤去拉力后导体棒运动的v﹣t图象；
（3）如图3所示，导体棒CD在匀强磁场中运动。自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。.以下讨论不必考虑自由电荷的热运动。
a．导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？请在图中画出自由电荷大致速度v合方向以及所受洛伦兹力f的方向；
b．导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？
c．导体棒在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，通过上面的分析，请回答该电源的非静电力是什么？
（4）若将图1中MP之间的电阻换成一个线圈电阻为r的直流电动机，当导体棒ab以速度v1向右做匀速运动时，流过金属棒的电流为I1，此时电动机恰可在竖直方向匀速提升质量为m的重物。若电动机各部分问摩擦损耗可忽略不计，求此时重物竖直上升的速度大小。

2021北京十二中高二（上）期末物理
参考答案
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分.在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．【分析】本题根据奥斯特、牛顿、法拉第、楞次等科学家的物理成就进行解答．
【解答】解：A、1820年，奥斯特发现了电流的磁效应，符合物理学史，
B、法拉第经过近十年的探索，在1831年发现了电磁感应现象，符合物理学史，
C、安培发现磁场对通电导线有作用力，洛伦兹发现了磁场对运动电荷有作用力，不符合物理学史，
D、楞次找到了判断感应电流方向的方法，即楞次定律，符合物理学史，
本题不符合物理学史的，
故选：C。
【点评】本题是物理学史，属于常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
2．【分析】根据库仑定律F＝k，及其成立条件：真空中点电荷，由于间距导致，不能看成点电荷，根据电荷电性来确定电荷的间距，从而确定求解。
【解答】解：AC、若是同种电荷，则出现相互排斥，导致电荷间距比4r还大，因此库仑力F＜k，故A错误，C正确；
B、当是异种电荷时，电荷间相互吸引，导致电荷间距比4r还小，因此库仑力F＞k，故B错误，
D、由上分析可知，故D错误；
故选：C。
【点评】考查库仑定律的内容，掌握库仑定律的成立条件，理解点电荷的条件。
3．【分析】用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，比如速度、密度、电阻等，用比值法定义的物理量的大小与分子、分母相关物理量的大小无关，只是等于比值。
【解答】解：A、公式R＝时电阻的定义式，电阻的大小与电压和电流大小无关，由导体自身决定，故A错误；
B、公式B＝的成立的前提时电流元与磁场方向垂直，若一小段通电导体在某处受磁场力大小为0，可能时电流元方向与磁场方向平行产生的，故B错误；
C、由E＝可知，若检验电荷在某处受电场力大小为0，说明此处场强大小一定为0，故C正确；
D、由E＝n可知，若通过回路的磁通量大小为0，但磁通量的变化率，不一定为零，故感应电动势不一定为零，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查比值定义法，所谓比值定义法，就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。一般地，比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变，如确定的电场中的某一点的场强就不随q、F而变。
4．【分析】应用安培力公式求出金属棒受到的安培力，应用平衡条件求出金属棒受到的摩擦力大小；根据磁感应强度与电流方向的变化分析答题。
【解答】解：A、电流I的方向与磁感应强度B的方向垂直，即它们的夹角α＝90°，金属棒受到的安培力大小F＝BILsinα＝BIL，故A错误；
B、金属棒受力如图所示，金属棒静止，由平衡条件得：f＝BILsinθ，故B错误；
C、对金属棒，由平衡条件得：N＝mg+BILcosθ，
由牛顿第三定律可知，金属棒对轨道的压力：N′＝N＝mg+BILcosθ，
若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力N′将增大，故C正确；
D、若只改变电流方向，金属棒受到的安培力方向反向，金属棒对导轨的压力N′＝mg﹣BILcosθ将减小，故D错误。
故选：C。

【点评】本题考查了通电导体棒在磁场中的受力问题，对金属棒正确受力分析、应用安培力公式F＝BIL与平衡条件即可解题。
5．【分析】电子在电场中运动时受到电场力，电场力对电子要做功，电子在磁场中运动时受到洛伦兹力作用，洛伦兹力方向总是与速度方向垂直，不做功。
【解答】解：AB、甲图中，电子在电场中运动受到电场力，电场力对电子要做功，电子动能发生了变化；乙图中，电子在磁场中运动，受到洛伦兹力作用，洛伦兹力方向总是与电子速度方向垂直，不做功，所以电子的动能没有变化，故A正确，B错误；
C、甲图中，电子在电场力作用下，速度大小和方向都发生了变化，乙图中电子的速度大小不变，方向发生变化，所以两图中电子的速度都发生了变化，故C正确；
D、两种装置都体现了场对运动电荷的控制，即示波器是电场偏转，显像管是磁场偏转，故D正确。
本题选择错误的，
故选：B。
【点评】本题考查场对电子的作用力，电子在电场中受电场力，电场力可以改变速度大小和方向。电子在磁场中受洛伦兹力，洛伦兹力不做功，不能改变电子的速度大小。
6．【分析】根据磁感线的疏密表示磁场的强弱分析各点磁感应强度的大小，根据磁通量的定义分析磁通量的大小。
【解答】解：A、由图可知，PQ两点疏密程度相同，故两点的磁感应强度的大小相等，故A错误；
B、由图可知，P点磁感线比P′点密，故P点处的磁感应强度比P′大，故B错误；
CD、根据磁通量的定义Φ＝BS可知，穿过S1的磁通量比穿过S2的大，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查磁感线的性质以及磁通量的定义，要注意明确根据磁感线判断磁场强弱以及方向的基本方法；磁通量的大小也可以直接根据穿过线圈的磁感线的条件进行判断。
7．【分析】线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流。涡流会在导体中产生大量的热量。
【解答】解：A、用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，所以A正确；
B、家用电磁炉锅体通的是交流电，交流电产生的是变化的磁场，不是恒定的磁场，故B错误；
C、阻尼摆的铝盘以一定相对速度旋转掠过磁场时在铝盘内会产生感应电动势从而产生感应电流，因铝盘有电阻电流做功，消耗机械能，因此产生阻碍铝盘旋转的阻尼作用，故C正确；
D、用绝缘的硅钢片做铁芯，是为了减小涡流，减小能量损失，故D正确。
本题选错误的，
故选：B。
【点评】掌握涡流的原理及应用与防止：真空冶炼炉，硅钢片铁心，金属探测器，电磁灶等。注意电磁炉是利用电流的热效应和磁效应的完美结合体，它的锅具必须含磁性材料，最常见的是不锈钢锅。
8．【分析】线圈与小灯泡并连接电池组上．要使灯泡发生闪亮，断开开关时，流过灯泡的电流要比以前的电流大．根据楞次定律和并联的特点分析．
【解答】解：A、开关断开开关时，灯泡能否发生闪亮，取决于灯泡的电流有没有增大，与电源的内阻无关。故A错误。
B、若小灯泡电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡将发生闪亮现象。故B错误。
C、线圈电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象。故C正确。
D、线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小。故D错误。
故选：C。
【点评】自感现象是特殊的电磁感应现象，根据楞次定律分析要使实验现象明显的条件：线圈的电阻应小于灯泡的电阻．
9．【分析】当摆到竖直位置时，先由感应电动势公式E＝BL，求出导体棒产生的感应电动势，再根据欧姆定律求解AB两端的电压大小．
【解答】解：当摆到竖直位置时，导体棒产生的感应电动势为：E＝BL＝Bav；
AB两端的电压是路端电压，根据欧姆定律得：AB两端的电压大小为：
故D正确
故选：D。
【点评】本题是电磁感应与电路的结合问题，关键是弄清电源和外电路的构造，然后根据电学知识进一步求解，容易出错之处是把AB间的电压看成是内电压，会得到错误答案．
10．【分析】条形磁铁通过铝管时，导致铝管的磁通量发生变化，从而产生感应电流，出现感应磁场要阻碍原磁场的变化，导致条形磁铁受到一定阻力，因而机械能不守恒；在下落过程中导致铝管产生热能；根据楞次定律得出铝管对泡沫塑料的压力大于铝管的重力．
【解答】解：磁铁在整个下落过程中，由楞次定律中来拒去留规律可知，铝管受向下的作用力，故铝管对泡沫塑料的压力一定大于铝管的重力；由于强磁铁下落的速度增大，则导致铝管的磁通量变化率变大，因此产生感应电流增大，那么安培力也会增大，那么铝管对泡沫塑料的压力增大，即电子秤示数的不断变大，故C正确，ABD错误；
故选：C。
【点评】本题考查楞次定律的另一种表述：来拒去留，当强磁铁过来时，就拒绝它；当离开时就挽留它．要注意理解并能准确应用；同时本题还涉及到决定磁通量变化率的大小因素．
二、多项选择题（本题4小题，每小题3分共12分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确.全部选对得3分，选对但不全得2分，错选得0分.）
11．【分析】分子电流的方向在没有磁化之前是非常紊乱，被磁化后分子电流的方向大致相同，对外界显示出磁性。高温可以使被磁化的分子电流的方向重新变得紊乱，从而失去磁性。
【解答】解：A、根据“分子电流”的假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，故A错误；
B、根据“分子电流”的假说，未被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，于是对外界显示出磁性，故B正确；
CD、根据磁化与退磁的特性可知，磁体在高温环境下磁性会减弱，故C正确，D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了分子电流假说。这种题型属于基础题，只要善于积累，难度不大。
12．【分析】分析导线框在竖直方向的受力，根据平衡状态分析弹簧的弹力与电流的关系，注意安培力分为向上和向下两种情况。
【解答】解：在未接通电路前，弹簧测力计的读数F0＝G，
接通电路，如导线框受到竖直方向的安培力，如安培力竖直向上，则根据平衡状态有G＝F+BIL，所以弹簧测力计的大小为：F＝G﹣BIL＝F0﹣BIL
F与I的图象是一条斜率为负的倾斜的直线。
当安培力向下时，根据平衡条件有弹簧测力计的弹力大小为F＝G+BIL＝F0+BIL，则F与I的图象是斜率为正的倾斜的直线，故AD错误，BC正确。
故选：BC。
【点评】解决该题的关键是明确知道导线框受到的安培力在竖直方向上，注意在解题过程要考虑安培力方向竖直向上和竖直向下两种情况。
13．【分析】回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力求出粒子射出时的速度，从而得出动能的表达式，看动能与什么因素有关．
【解答】解：由qvB＝m，解得v＝。
则动能EK＝mv2＝，知动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能。故AB正确，CD错误。
故选：AB。
【点评】解决本题的关键知道回旋加速器电场和磁场的作用，知道粒子的最大动能与加速的电压无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关．
14．【分析】R1和R2是材料相同，电阻率ρ相同；设正方形导体的边长为L，根据电阻定律R＝ρ 研究电阻的关系，然后由欧姆定律，结合电场力与洛伦兹力平衡，及电流的微观表达式分析答题。
【解答】解：AB、电阻R＝，设正方形金属导体边长为a，厚度为b，则R＝＝，则R1＝R2，在两导体上加上相同电压，则R1中的电流等于R2中的电流，故A错误，B正确。
CD、根据电场力与洛伦兹力平衡，则有evB＝，解得：UH＝Bav＝＝，则有R1中产生的霍尔电压，等于R2中产生的霍尔电压，故C错误，D正确；
故选：BD。
【点评】本题是物理规律在实际中应用的范例，根据本题的结果，可以将导体微型化，而电阻不变，难度适中。
三、实验题（本题2小题，共18分。把答案填在题中的横线上或按试题要求作答）
15．【分析】（1、2）由题意可知当穿过B的磁通量增大时，指针向左偏转，则可知当穿过B的磁通量减小时，指针应该向右偏转，所以先判断穿过B的磁通量的变化情况，从而即可判断指针的偏转方向；
（3）由光敏电阻，其阻值随着光照强度的加强而减小，确定电阻的变化，由欧姆定律可知电路中电流的变化，即可得出磁场的变化及穿着线圈的磁通量的变化，则由楞次定律可得出线圈中磁场的方向，从而得出线圈的运动及形状的变化．
【解答】解：由题意可知当穿过B的磁通量增大时，指针向左偏转，则可知当穿过B的磁通量减小时，指针应该向右偏转，则：
（1）闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，A所在回路中的电阻减小，则A中的电流增大，磁场变强，穿过B的磁通量增大，故灵敏电流计的指针向左偏转；
（2）闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，B所在位置的磁场变弱，穿过B的磁通量减小，则可知灵敏电流计的指针向右偏转；
（3）当光照减弱时，则电阻增大，导致线圈中的电流减小，依据右手螺旋定则与楞次定律，从左向右看，金属环A中电流方向顺时针；
因穿过A环的磁通量减小，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相同，故相互吸引，则金属环A将向右运动，且金属环A有扩张趋势．
故答案为：（1）向左偏转；（2）向右偏转；（3）顺时针，右，扩张．
【点评】本题要求学生在做题的过程能通过对比找出指针的偏转方向与磁通量的大小变化有关，同时对楞次定律可简单地记为：“增反减同”、“来拒去留”；楞次定律的应用一定注意不要只想着判断电流方向，应练习用楞次定律去判断导体的运动及形状的变化．
16．【分析】（1）根据多用电表电流挡和欧姆表的读数方法进行读数；
（2）根据欧姆表的使用规则换挡必须重新调零来判断；
（3）若电压表几乎没有读数，电压表测量的是导线上的电压，有短路现象发生；若电压表读数接近1.5V，即电压表测的是电源两端的电压，有断路现象发生；
（4）根据闭合电路欧姆定律得求得欧姆表的内阻。
【解答】解：（1）根据多用电表电流挡读数方法，可知若所选挡位为直流50mA挡，则示数为：24.0mA；根据欧姆表的读数方法，可知若所选挡位为×10Ω挡，则示数为：16×10Ω＝160Ω；
（2）乙同学用欧姆表正确测量了一个约150Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻，需要换到×1挡，然后将红表笔和黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，故合理的顺序是CAD；
（3）A、用多用电表2.5V直流电压挡进行检测，将多用电表红、黑表笔分别接触A、B，若电压表几乎没有读数，电压表测量的是导线上的电压，说明灯泡可能出现短路故障，故A正确；
B、将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，若电压表几乎没有读数，电压表测量的是导线上的电压，说明开关出现短路故障，故B错误；
C、将多用电表红、黑表笔分别接触E、F，若电压表读数接近1.5V，即电压表测的是电源两端的电压，说明灯泡和灯泡座可能接触不良，故C正确；
（4）设多用电表欧姆挡内部电源电动势为E，红表笔和黑表笔短接时电流为Ig，根据闭合电路欧姆定律得：E＝IgRg
E＝Ig（Rg+R）
联立解得：Rg＝
可见，利用这些数据能得出欧姆表的内阻Rg。
故答案为：（1）24.0，160；（2）CAD；（3）AC；（4）利用这些数据能得出欧姆表的内阻Rg，分析说明见上述内容。
【点评】本题考查了多用电表读数、欧姆表的使用方法与步骤，要掌握常用器材的使用及读数方法；用欧姆表测电阻要选择合适的挡位，欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零；
四、解答题（本题共5小题，满分40分。在答题卷上解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。）
17．【分析】对带电微粒进行受力分析，然后由平衡条件列方程，求出电场强度与磁感应强度；电场方向反向后，分析带电微粒的受力情况，根据带电微粒的受力情况，确定微粒的运动状态。
【解答】解：（1）微粒受重力mg，电场力qE，洛伦兹力qvB，微粒做匀速直线运动，所受合力必为零；
如果粒子带正电荷：

如果粒子带负电荷：

根据共点力平衡条件可知，微粒只能带正电，否则不能平衡，
由几何关系知，qE＝mg，则电场强度为：E＝；
（2）由于合力为零，则：qvB＝mg
所以：B＝
答：（1）电场强度的大小为，该带电粒子带正电荷。
（2）磁感应强度的大小为。
【点评】本题难度不大，对微粒正确受力分析、熟练应用平衡条件即可正确解题。
18．【分析】（1）由于B＝6﹣0.2t，则＝0.2T/s，根据E＝n，I＝，可以求出电流大小和方向；
（2）先求出R2两端的电压U2，断开S后，通过R2的电荷量：Q＝CU2代入数据可以求出电荷量。
【解答】解：（1）由于B＝6﹣0.2t，则＝0.2T/s，
A线圈内产生的感应电动势：E＝n＝＝100×0.3×0.2v＝6v，
S闭合后，电路中电流：I＝＝A＝0.5A，方向由a→R2→b
（2）闭合S一段时间后，电容两端的电压等于R2的两端的电压，U2＝＝V＝3V
断开S后，通过R2的电荷：Q＝CU2＝30×10﹣6×3C＝9×10﹣5 C
答：（1）闭合S后，通过R2的电流大小为0.5A，方向由a→R2→b；
（2）闭合S一段时间后，再断开S，S断开后通过R2的电荷量为9×10﹣5C。
【点评】本题考查了法拉第电磁感应定律、电容器与电容、闭合电路的欧姆定律等知识点。关键点：利用B＝6﹣0.2t，求磁场变化率。
19．【分析】（1）根据U＝dE求解电场强度。
（2）根据动能定理求解粒子从电场射出时速度v的大小。
（3）根据洛伦兹力提供向心力求解粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
【解答】解：（1）根据匀强电场公式有电场强度为 。
（2）根据动能定理有
得 。
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有
得 。
答：（1）匀强电场的电场强度E的大小为。
（2）粒子从电场射出时速度v的大小为。
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R为。
【点评】该题考查了带电粒子在组合场中的运动，题目简单，知道粒子在电场中的运动情况，熟记相关的公式。
20．【分析】（1）等离子体受到洛伦兹力发生偏转，根据正电荷的偏转方向确定直流电源的正极；最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡求出电源的电动势；
（2）根据电阻定律求解等离子体等效内阻；
（2）根据闭合电路欧姆定律计算电流大小，得出安培力大小，再由功率表达式，从而即可证明。
【解答】解：（1）当外电路断开时，极板间的电压大小等于电动势。
此时，发电通道内电荷量为q的离子受力平衡。有：qvB＝q
可得：E＝Bav；
根据左手定则可得带正电的粒子向上极板运动，带负电的粒子向下极板运动，所以上极板的电势高；
（2）根据电阻定律可得r＝＝；
（3）当电键闭合，由欧姆定律可得：I＝
该电流在发电通道内受到的安培力大小为：FA＝BIa
要使等离子体做匀速直线运动，所需的推力为：FT＝FA
推力F的功率为：PT＝FTv
联立可得：PT＝
闭合电路中发电机的总功率为：PD＝IE＝＝
可见，推力的功率PT就等于该发电机的总功率PD。
答：（1）该磁流体发电机的电动势大小为Bav，上极板电势高；
（2）发电机板间部分的等离子体等效内阻为；
（3）证明见解析。
【点评】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及会根据电荷的平衡求出电动势的大小，即极板间的电势差；并掌握电阻定律与电流的定义式的内容。
21．【分析】（1）由E＝BLv求出感应电动势，由右手定则判断感应电流方向，从而确定电势的高低；
（2）导体棒在安培力作用下减速，做加速度减小的减速运动，从而大致画出v﹣t图象；
（3）从导体棒中的电荷随着导体运动，从而受到洛伦兹力去分析相关问题；
（4）根据闭合电路欧姆定律求得电动机的输入电压，从而求得输入电动机的功率，再由能量守恒定律求出机械功率，由平衡求得重物匀速上升的速度。
【解答】解：（1）ab棒切割磁感线产生感应电动势，E＝BLv，所以Uab＝＝由右手定则a端的电势高；
（2）当ab棒在拉力作用下获得初速度v0后，撤去外力后导体棒在运动受到安培力作用做减速运动，v不断减小，导体棒受到的安培力：F安培＝BIL＝不断减小，由牛顿第二定律得：F安培＝Ma，加速度a不断减小，所以v﹣t图象如图所示，
（3）导体棒CD切割磁感线产生的感应电动势为动生电动势，动生电动势的非静电力是洛伦兹力，a、由左手定则知道，正电荷受到洛伦兹力的方向大致由C指向D，正电荷运动的合速度方向和洛伦兹力方向如图所示。
b、正电荷受洛伦兹力向C端会聚，从而在两端形成电势差，正电荷又受到一个与洛伦兹力方向相反的电场力，当两力平衡后就不再运动。
c、导体棒在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，与外电路连接后导体两端的电荷减少，这样洛伦兹力大于电场力，又有一些正电荷去补充，这样只要导体总切割磁感线，导体两端就有电势差，所以这时非静电力指的是洛伦兹力。
（4）将图1中MP之间的电阻换成一个线圈电阻为r的直流电动机，当导体棒ab以速度v1向右做匀速运动时，流过金属棒的电流为I1，此时电动机恰可在竖直方向匀速提升质量为m的重物，由题意有：
货物匀速上升，由平衡条件可知，电动机的拉力为：F＝mg
ab切割磁感线产生的感应电动势为：E1＝BLv1
电动机两端电压为：U＝E1﹣I1R＝BLv1﹣I1R
电动机总功率为：P＝I1U＝I1（BLv1﹣I1R）
电动机线圈热功率为：P热＝I12r
电动机的机械功率为：P机械＝P﹣P热＝I1（BLv1﹣I1R）﹣I12r＝mgv
货物的速度为：v＝
答：（1）如图1所示，a、b两点间的电势差是，a端电势高；
（2）若在某个时刻撤去拉力，导体棒运动的v﹣t图象如图所示；
（3）a、大致向C端运动，自由电荷大致速度v合方向以及所受洛伦兹力f的方向如图所示；

b、不会总向C端运动，洛伦兹力与电场力平衡后就不再运动；c、电源的非静电力是洛伦兹力；
（4）重物竖直上升的速度大小为。


【点评】本题主要是考查电磁感应现象的能量转化问题，解答本题要掌握发电机和电动机的工作原理，了解洛伦兹力不做功的原因和电磁感应现象中能量的转化情况。