2022秋新教材高中物理模塊綜合檢測(cè)粵教版選擇性必修第二冊(cè)

這是一份2022秋新教材高中物理模塊綜合檢測(cè)粵教版選擇性必修第二冊(cè)，共17頁(yè)。
?模塊綜合檢測(cè)(一)
(本試卷滿(mǎn)分：100分)
一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1．關(guān)于交變電流的有效值和峰值，下列說(shuō)法中不正確的是(　　)
A．任何形式的交變電流的有效值和峰值都滿(mǎn)足U＝
B．只有正、余弦式交變電流才有U＝的關(guān)系
C．照明電壓220 V、動(dòng)力電壓380 V指的都是交變電流的有效值
D．交流電壓表和交流電流表測(cè)量的都是交變電流的有效值
解析：選A　只有正、余弦式交變電流的有效值與最大值之間才滿(mǎn)足U＝的關(guān)系，其他交流電沒(méi)有這樣的關(guān)系，故A錯(cuò)誤，B正確；機(jī)器銘牌上所標(biāo)注的電壓(電流)值、生活中通常所說(shuō)的電壓(電流)值都是指有效值，“照明電壓220 V、動(dòng)力電壓380 V”指的都是有效值，故C正確；交流電壓表和交流電流表，測(cè)的是交流電的有效值，不是瞬時(shí)值，故D正確。
2.如圖所示，在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上，有一個(gè)質(zhì)量和電荷量確定的正離子，從O點(diǎn)第一次以速度v射入磁場(chǎng)中，射入方向與邊界成θ角，第二次以速度2v射入，其他條件不變。若不計(jì)重力，則(　　)
A．運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相同
B．重新回到邊界時(shí)的速度大小與射入時(shí)不相等
C．重新回到邊界的位置與O點(diǎn)間的距離相同
D．運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同
解析：選D　正離子射入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有Bqv＝m，可得r＝，由于第二次射入的速度為第一次的兩倍，因此第二次軌跡半徑為第一次的兩倍，故A錯(cuò)誤；由于洛倫茲力不做功，正離子的動(dòng)能不發(fā)生變化，所以重新回到磁場(chǎng)邊界時(shí)的速度大小與射入時(shí)相等，故B錯(cuò)誤；由幾何知識(shí)可知，兩次運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角相同，則重新回到邊界的位置與O點(diǎn)的距離s＝2rsin θ，由于兩次運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑不同，則重新回到邊界的位置與O點(diǎn)間的距離不同，故C錯(cuò)誤；正離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝，兩次運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角相同，因此兩次運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，故D正確。
3.如圖所示電路中，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無(wú)窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20sin 100πt V，則加在R2上的電壓有效值為(　　)
A．10 V　　　　　　　　　 B．20 V
C．15 V D．5 V
解析：選D　由二極管的單向?qū)щ娦钥芍釉赗2上的電壓波形為半個(gè)周期最大值為20 V，有效值為20 V，另半個(gè)周期最大值為10 V，有效值為10 V。設(shè)加在R2上的電壓有效值為U，則有·＋·＝·T，解得U＝5 V，選項(xiàng)D正確。
4.一帶電粒子沿垂直磁場(chǎng)方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，自下而上經(jīng)過(guò)一鉛板P后，半徑減小，軌跡如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．粒子帶正電荷，速度逐漸減小
B．粒子帶負(fù)電荷，速度逐漸減小
C．粒子帶正電荷，速度逐漸增大
D．粒子帶負(fù)電荷，速度逐漸增大
解析：選A　根據(jù)左手定則可得粒子帶正電，因?yàn)榱Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)半徑減小，根據(jù)公式r＝可得粒子的運(yùn)動(dòng)速度逐漸減小，故A正確。
5．圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線(xiàn)圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開(kāi)關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A．圖1中，A1與L1的電阻值相同
B．圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流
C．圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同
D．圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等
解析：選C　題圖1中，穩(wěn)定時(shí)通過(guò)A1的電流記為I1，通過(guò)L1的電流記為IL。S1斷開(kāi)瞬間，A1突然變亮，可知IL>I1，因此A1和L1電阻不相等，所以A、B錯(cuò)誤；題圖2中，閉合S2時(shí)，由于自感作用，通過(guò)L2與A2的電流I2會(huì)逐漸增大，而通過(guò)R與A3的電流I3立即變大，因此電流不相等，所以D錯(cuò)誤；由于最終A2與A3亮度相同，所以?xún)芍冯娏鱅相同，根據(jù)部分電路歐姆定律可知，兩支路電壓U與電流I均相同，所以?xún)芍冯娮柘嗤?。由于A2、A3完全相同，故變阻器R與L2的電阻值相同，所以C正確。
6.如圖所示，在赤道處，將一小球向東水平拋出，落地點(diǎn)為a；給小球帶上電荷后，仍以原來(lái)的速度拋出，考慮地磁場(chǎng)的影響，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．無(wú)論小球帶何種電荷，小球仍會(huì)落在a點(diǎn)
B．無(wú)論小球帶何種電荷，小球下落時(shí)間都會(huì)延長(zhǎng)
C．若小球帶負(fù)電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)
D．若小球帶正電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)
解析：選D　地磁場(chǎng)在赤道上空水平由南向北，從南向北觀察，如果小球帶正電荷，則洛倫茲力斜向右上方，該洛倫茲力在豎直向上的方向和水平向右方向均有分力，因此，小球落地時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，水平位移會(huì)變大；同理，若小球帶負(fù)電荷，則小球落地時(shí)間會(huì)變短，水平位移會(huì)變小，故D正確。
7.小明在研究性學(xué)習(xí)中設(shè)計(jì)了一種可測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖所示。在該實(shí)驗(yàn)中，磁鐵固定在水平放置的電子測(cè)力計(jì)上，此時(shí)電子測(cè)力計(jì)的示數(shù)為G1，磁鐵兩極之間的磁場(chǎng)可視為水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其余區(qū)域磁場(chǎng)不計(jì)。直銅條AB的兩端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與一電阻連接成閉合回路，總阻值為R。若讓銅條水平且垂直于磁場(chǎng)，以恒定的速率v在磁場(chǎng)中豎直向上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電子測(cè)力計(jì)的示數(shù)為G2，銅條在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。關(guān)于在直銅條AB向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的說(shuō)法正確的是(　　)
A．直銅條AB所受安培力方向豎直向上
B．直銅條AB中感應(yīng)電流方向?yàn)锽→A
C．G1＜G2
D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B＝
解析：選D　直銅條AB向上運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B，由左手定則可知，直銅條AB受到的安培力方向豎直向下，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；設(shè)磁鐵的重力為G，由題意可知G1＝G，銅條向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅條受到的安培力豎直向下，由牛頓第三定律可知，磁鐵受到的磁場(chǎng)力F＝BIL，方向豎直向上，由平衡條件得G＝G2＋BIL，G2＝G－BIL，由此可知G1＞G2，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；感應(yīng)電流I＝＝，解得B＝ ，故選項(xiàng)D正確。
二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)
8.如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)。則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(　　)
A．向右加速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng)
C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng)
解析：選BC　MN向右運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明MN受到向右的安培力，由安培定則知，ab在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向豎直向上；若L2中磁場(chǎng)方向豎直向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng)；若L2中磁場(chǎng)方向豎直向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng)。
9.如圖，空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一正方形閉合金屬線(xiàn)框自磁場(chǎng)上方某處自由釋放后穿過(guò)磁場(chǎng)，整個(gè)過(guò)程線(xiàn)框平面始終豎直，線(xiàn)框邊長(zhǎng)小于磁場(chǎng)區(qū)域上下寬度。以線(xiàn)框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，下列描述線(xiàn)框所受安培力F隨時(shí)間t變化的圖像中，可能正確的是(　　)

解析：選BCD　進(jìn)入磁場(chǎng)前，線(xiàn)框受重力作用加速下落，進(jìn)入、離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)都受到豎直向上的安培力作用。若進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)安培力大于重力，線(xiàn)框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，安培力隨速度的減小而減小，某時(shí)刻安培力等于重力，線(xiàn)框做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)速度達(dá)到v0＝，完全進(jìn)入磁場(chǎng)后只受重力，線(xiàn)框加速，剛要離開(kāi)時(shí)的速度大于完全進(jìn)入時(shí)的速度，故安培力大于重力，做減速運(yùn)動(dòng)，速度減小，安培力也減小，故A不符合題意；若線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)安培力恰好等于重力，進(jìn)入過(guò)程中安培力不變，完全進(jìn)入后只受重力，線(xiàn)框加速，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)安培力大于重力，速度減小，安培力也減小，故B符合題意；若進(jìn)入時(shí)安培力大于重力，由－mg＝ma可知，線(xiàn)框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，安培力隨速度的減小而減小，完全進(jìn)入后只受重力，線(xiàn)框加速，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)安培力大于重力，速度減小，進(jìn)入過(guò)程與離開(kāi)過(guò)程安培力變化情況可能完全相同，故C符合題意；若進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)安培力小于重力，由mg－＝ma，可知線(xiàn)框做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入過(guò)程安培力不斷增大，完全進(jìn)入后只受重力，線(xiàn)框加速運(yùn)動(dòng)，若離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)安培力大于重力，線(xiàn)框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，安培力隨速度減小而減小，故D符合題意。
10．漏電斷路器是家庭電路中必不可少的一種安全保護(hù)裝置，如圖為其基本原理圖。電源線(xiàn)的火線(xiàn)與零線(xiàn)并行繞在鐵芯上，當(dāng)與放大器相連的線(xiàn)圈有微小電流時(shí)，即刻會(huì)驅(qū)動(dòng)電磁繼電器斷開(kāi)電源，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)

A．當(dāng)與地不絕緣的人不小心觸碰到火線(xiàn)時(shí)，漏電斷路器會(huì)即刻斷開(kāi)電源
B．當(dāng)與地絕緣的人不小心同時(shí)觸碰到火線(xiàn)與零線(xiàn)時(shí)，漏電斷路器會(huì)即刻斷開(kāi)電源
C．當(dāng)外接電網(wǎng)是恒定直流電源時(shí)，漏電斷路器不能正常工作
D．在相同條件下，放大器繞在鐵芯上的線(xiàn)圈匝數(shù)越多，則能檢測(cè)到更微小的漏電
解析：選AD　由于火線(xiàn)和零線(xiàn)并行繞制，所以在家庭電路正常工作時(shí)，火線(xiàn)和零線(xiàn)的電流大小相等，方向相反，因此合磁通量為0，線(xiàn)圈中的磁通量為0，而當(dāng)?shù)孛嫔系娜私佑|火線(xiàn)發(fā)生觸電時(shí)，火線(xiàn)的電流突然變大，即線(xiàn)圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變化，導(dǎo)致線(xiàn)圈中的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使繼電器工作，電磁鐵將開(kāi)關(guān)吸起，A正確；當(dāng)與地絕緣的人不小心同時(shí)觸碰到火線(xiàn)與零線(xiàn)時(shí)，不會(huì)形成電流變化，從而不會(huì)引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故漏電斷路器不會(huì)斷開(kāi)電源，B錯(cuò)誤；當(dāng)外接電網(wǎng)是恒定直流電源時(shí)，如果有人觸電仍會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故能正常工作，C錯(cuò)誤；在相同條件下，放大器繞在鐵芯上的線(xiàn)圈匝數(shù)越多，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，則能檢測(cè)到更微小的漏電，D正確。
三、非選擇題(本題共5小題，共54分)
11．(7分)如圖所示是三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題。

(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)電流表指針偏轉(zhuǎn)角跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小成________關(guān)系。
(3)第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)(如圖甲)中，將條形磁鐵從同一高度插入到線(xiàn)圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？________，什么量是不同的？________。
(4)從三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)可歸納出的結(jié)論是：___________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是電流表所在回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，則感應(yīng)電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角越大，故電流表指針偏轉(zhuǎn)角跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小成正比關(guān)系。
(3)第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)(如題圖甲)中，將條形磁鐵從同一高度插入到線(xiàn)圈中同一位置，快速插入和慢速插入時(shí)磁通量的變化量是相同的，但是由于快速插入時(shí)間短，故磁通量的變化率較大，故兩次磁通量的變化率不同。
(4)從三個(gè)成功的演示實(shí)驗(yàn)可歸納出的結(jié)論是：只要穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
答案：(1)電流表所在回路有感應(yīng)電流產(chǎn)生　(2)正比　(3)磁通量的變化量　磁通量的變化率　(4)只要穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生
12．(9分)如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動(dòng)機(jī)，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸頭開(kāi)關(guān)，S為開(kāi)關(guān)，J為電池。請(qǐng)利用上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自動(dòng)注水裝置。

(1)連接電路圖；
(2)簡(jiǎn)述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)。
解析：(1)電路圖如圖所示。

(2)按圖接好電路，閉合開(kāi)關(guān)S，水泵工作，水位升高，當(dāng)浮子A上升使B接觸到S1時(shí)，左側(cè)電路(控制電路)工作，電磁鐵F有磁性，拉下銜鐵E，使S2斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)M不工作，停止注水，當(dāng)水位下降，使B與S1脫離，左側(cè)電路停止工作，電磁鐵F無(wú)磁性，彈簧D的彈力拉動(dòng)銜鐵E，使S2接通，電動(dòng)機(jī)M工作，開(kāi)始注水。
答案：見(jiàn)解析
13．(11分)在電視節(jié)目中，我們經(jīng)?？吹街鞒秩伺c派到熱點(diǎn)地區(qū)的記者通過(guò)同步通信衛(wèi)星通話(huà)，他們之間每一問(wèn)一答總是遲“半拍”，這是為什么？如果兩個(gè)手持衛(wèi)星電話(huà)的人通過(guò)同步通信衛(wèi)星通話(huà)，一方講話(huà)，另一方至少要等多長(zhǎng)時(shí)間才能聽(tīng)到對(duì)方的講話(huà)？(已知地球的質(zhì)量M為6.0×1024 kg，地球半徑R為6.4×106 m，引力常量G為6.67×10－11 N·m2·kg－2)
解析：主持人與記者之間通話(huà)的不合拍是因?yàn)殡姶挪ㄊ且杂邢薜乃俣仍诳罩袀鞑サ模秒姶挪▊鬟f信息是需要時(shí)間的。
設(shè)同步衛(wèi)星高度為H，由萬(wàn)有引力定律及圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得
＝m(R＋H)
H＝－R≈3.6×107 m
則一方講話(huà)，另一方聽(tīng)到對(duì)方講話(huà)的最短時(shí)間
t＝＝0.24 s。
答案：原因見(jiàn)解析　0.24 s
14．(12分)如圖所示，導(dǎo)體AB質(zhì)量為m，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外。AB平放在水平支架上成為電路的一部分，已知AB接入電路部分的長(zhǎng)度為l。當(dāng)接通電路瞬間，AB彈跳起來(lái)，則導(dǎo)體AB中電流方向如何？若已知通電瞬間通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為q，則在開(kāi)關(guān)S閉合過(guò)程中，安培力對(duì)導(dǎo)體做的功至少應(yīng)為多少？
解析：導(dǎo)體AB向上彈起，故導(dǎo)體AB受到的安培力方向向上，由左手定則可知導(dǎo)體AB中電流的方向由B到A。導(dǎo)體AB受重力、彈力和安培力，由于接通電路瞬間，導(dǎo)體AB彈跳起來(lái)，安培力遠(yuǎn)大于重力，且作用時(shí)間極短，重力和彈力可忽略不計(jì)，根據(jù)動(dòng)量定理得
F安·Δt＝mv0
又F安＝Bl，q＝Δt
解得通電瞬間導(dǎo)體AB獲得的速度v0＝
設(shè)導(dǎo)體AB彈跳過(guò)程中安培力做的功為W，由動(dòng)能定理得W＝mv02＝。
答案：電流方向由B到A　
15．(15分)如圖，在平面坐標(biāo)系xOy內(nèi)，第二、三象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第一、四象限內(nèi)存在半徑為L(zhǎng)的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)圓心在M(L,0)點(diǎn)，磁場(chǎng)方向垂直于坐標(biāo)平面向外，一帶正電粒子從第三象限中的Q(－2L，－L)點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向射出，恰好從坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入磁場(chǎng)，從P(2L,0)點(diǎn)射出磁場(chǎng)。不計(jì)粒子重力，求：
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小之比；
(2)粒子在磁場(chǎng)與電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比。
解析：(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子在電路中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t：則有
在x方向上： 2L＝v0t
在y方向上：L＝at2＝·t2
由以上可得：E＝
在y方向上：vy＝at＝v0，
tan θ＝＝1，θ＝45°，
由幾何關(guān)系得，粒子在圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角為φ＝2θ＝90°。
粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑：R＝L＝，
v＝＝v。
由以上可得：B＝，所以＝。
(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T＝＝
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t′＝T＝
由(1)知粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝
則粒子在磁場(chǎng)與電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比：＝。
答案：(1)　(2)

模塊綜合檢測(cè)(二)
(本試卷滿(mǎn)分：100分)
一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1.如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個(gè)磁鐵。如果在磁鐵下端的水平桌面上放一個(gè)固定的閉合線(xiàn)圈，并使磁鐵上下振動(dòng)。磁鐵在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．受到線(xiàn)圈的磁場(chǎng)力始終向上
B．受到線(xiàn)圈的磁場(chǎng)力先向上再向下
C．受到線(xiàn)圈的磁場(chǎng)力始終向下
D．受到線(xiàn)圈的磁場(chǎng)力先向下再向上
解析：選A　根據(jù)楞次定律的“來(lái)拒去留”，磁鐵在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成感應(yīng)磁場(chǎng)，從而阻礙磁鐵的向下運(yùn)動(dòng)，則線(xiàn)圈對(duì)磁鐵的磁場(chǎng)力始終向上，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。
2．5G網(wǎng)絡(luò)是“第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)”的簡(jiǎn)稱(chēng)，目前世界各國(guó)正大力發(fā)展5G網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)使用的無(wú)線(xiàn)電波通信頻率在3.0 GHz以上的超高頻段和極高頻段(如圖所示)，比目前4G及以下網(wǎng)絡(luò)(通信頻率在0.3～3.0 GHz間的特高頻段)擁有更大的帶寬和更快的傳輸速率。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)量大小)可達(dá)10 Gbps(bps為bits per second的英文縮寫(xiě)，即比特率，比特/秒)，是4G網(wǎng)絡(luò)的50～100倍。關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)使用的無(wú)線(xiàn)電波。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A．在真空中的傳播速度更快
B．在真空中的波長(zhǎng)更長(zhǎng)
C．衍射的本領(lǐng)更強(qiáng)
D．頻率更高，相同時(shí)間傳遞的信息量更大
解析：選D　無(wú)線(xiàn)電波(電磁波)在真空中的傳播速度與光速相同，保持不變，其速度與頻率沒(méi)有關(guān)系，故A錯(cuò)誤；由公式c＝λf，可知λ＝，頻率越大，波長(zhǎng)越短，衍射本領(lǐng)越弱，故B、C錯(cuò)誤；無(wú)線(xiàn)電波(電磁波)頻率越高，周期越小，相同時(shí)間內(nèi)可承載的信息量越大，故D正確。
3.如圖所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線(xiàn)水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線(xiàn)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)通入圖示方向的電流I時(shí)，從上往下看，導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況是(　　)
A．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降
B．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升
C．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降
D．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升
解析：選A　在導(dǎo)線(xiàn)兩側(cè)取兩小段，左邊一小段所受的安培力方向垂直紙面向里，右側(cè)一小段所受安培力的方向垂直紙面向外，從上往下看，知導(dǎo)線(xiàn)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力方向向下。
4.霍爾元件是實(shí)際生活中的重要元件之一，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)化技術(shù)等領(lǐng)域。如圖所示為一長(zhǎng)度一定的霍爾元件，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于霍爾元件的工作面向下，在元件中通入圖示從E到F方向的電流I，元件中的載流子帶負(fù)電荷，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．該元件能把電學(xué)量轉(zhuǎn)化為磁學(xué)量
B．該元件C面的電勢(shì)高于D面的
C．如果用該元件測(cè)赤道處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，應(yīng)保持C、D面水平
D．如果流過(guò)霍爾元件的電流大小不變，則元件C、D面的電勢(shì)差與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比
解析：選D　霍爾元件是能夠把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的傳感器，A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可知，帶負(fù)電荷的載流子向C面偏轉(zhuǎn)，C面帶負(fù)電荷，所以C面的電勢(shì)低于D面的電勢(shì)，B錯(cuò)誤；在測(cè)定地球赤道處的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將元件的C、D面保持豎直，讓磁場(chǎng)垂直通過(guò)元件的工作面，C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)電荷最終在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡狀態(tài)，設(shè)霍爾元件的長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、d，則有q＝qvB，電流的微觀表達(dá)式為I＝nqvS＝nqvbd，所以U＝，如果流過(guò)霍爾元件的電流大小不變，則元件C、D面的電勢(shì)差與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，D正確。
5.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)能殺傷武器。如圖所示為某款電磁炮的軌道，該軌道長(zhǎng)10 m，寬2 m。若發(fā)射質(zhì)量為100 g的炮彈，從軌道左端以初速度為零開(kāi)始加速，當(dāng)回路中的電流恒為100 A時(shí)，最大速度可達(dá)2 km/s，假設(shè)軌道間磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不計(jì)空氣及摩擦阻力。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．磁場(chǎng)方向豎直向下
B．磁場(chǎng)方向水平向右
C．電磁炮的最大加速度大小為4×105 m/s2
D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為100 T
解析：選D　回路中電流方向如題圖所示，則根據(jù)安培定則可知磁場(chǎng)方向應(yīng)豎直向上，故A、B錯(cuò)誤；由題意可知，炮彈最大速度v＝2 km/s，加速距離s＝10 m，由速度和位移關(guān)系v2＝2as，解得最大加速度大小a＝2×105 m/s2，由牛頓第二定律可得F＝ma，又F＝BIL，聯(lián)立解得B＝100 T，故C錯(cuò)誤，D正確。
6．在如圖所示的電路中，理想變壓器的原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝3∶1，電阻R1＝2R2，電流表和電壓表均為理想交流電表，若電流表的示數(shù)為2 A，電壓表的示數(shù)為30 V，則電阻R1的阻值為(　　)

A．45 Ω　　　　　　　　　 B．55 Ω
C．65 Ω D．75 Ω
解析：選B　由理想變壓器原理可知，原、副線(xiàn)圈兩端的電壓之比＝＝，已知U2＝30 V，故U1＝3U2＝90 V，通過(guò)R1的電流I0＝＝，副線(xiàn)圈中的電流I2＝，又因?yàn)椋?，所以通過(guò)原線(xiàn)圈的電流I1＝I2，流過(guò)電流表的電流I＝I0＋I(xiàn)1，即I＝＋×，解得R2＝27.5 Ω，R1＝2R2＝55 Ω，故B正確。
7.如圖所示，兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向相同，以垂直于磁場(chǎng)方向的虛線(xiàn)MN為理想邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1、B2，今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從MN上的P點(diǎn)沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1中，且射入方向與MN垂直，其運(yùn)動(dòng)軌跡為如圖虛線(xiàn)所示的“心”形圖線(xiàn)。則以下說(shuō)法正確的是(　　)
A．電子的運(yùn)行軌跡為PENCMDP
B．B1＝2B2
C．電子從射入磁場(chǎng)到回到P點(diǎn)用時(shí)為
D．B1＝4B2
解析：選B　根據(jù)左手定則可知，電子從P點(diǎn)沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1時(shí)，受到的洛倫茲力方向豎直向上，所以電子的運(yùn)行軌跡為PDMCNEP，故A錯(cuò)誤；電子在題圖所示運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)兩個(gè)半圓，即運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，在右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期，所以t＝＋，故C錯(cuò)誤；由題圖可知，電子在左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑是在右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑的一半，根據(jù)r＝可知，B1＝2B2，故B正確，D錯(cuò)誤。
二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)
8.LC振蕩電路電容器兩端的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示，則(　　)
A．在t1時(shí)刻，電路中的電流最大
B．在t2時(shí)刻，電路中的磁場(chǎng)能最大
C．從時(shí)刻t2～t3，電路的電場(chǎng)能不斷增加
D．從時(shí)刻t3～t4，電容器的帶電荷量不斷增加
解析：選BC　t1時(shí)刻電容器兩端電壓最高時(shí)，電路中振蕩電流為零，t2時(shí)刻電容器兩端電壓為零，電路中振蕩電流最強(qiáng)、磁場(chǎng)能最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在t2～t3的過(guò)程中，從題圖可知，電容器兩板間電壓增大，則為充電過(guò)程，電場(chǎng)能增加，選項(xiàng)C正確；在t3～t4的過(guò)程中，電容器兩板間電壓減小，則為放電過(guò)程，帶電荷量減少，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
9.半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長(zhǎng)為r、電阻為R的勻質(zhì)金屬棒ab置于圓導(dǎo)軌上面，ba的延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示，整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下。在兩導(dǎo)軌之間接阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器，金屬棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．金屬棒中電流從b流向a
B．金屬棒兩端電壓為Bωr2
C．電容器的M板帶負(fù)電
D．電容器所帶電荷量為CBωr2
解析：選AB　根據(jù)右手定則可知金屬棒中電流從b流向a，選項(xiàng)A正確；金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝Br＝Bωr2，切割磁感線(xiàn)的金屬棒相當(dāng)于電源，金屬棒兩端電壓相當(dāng)于電源的路端電壓，因而U＝E＝Bωr2，選項(xiàng)B正確；金屬棒a端相當(dāng)于電源正極，電容器M板帶正電，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由C＝，可得電容器所帶電荷量為Q＝CU＝CBωr2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
10.如圖所示，足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌豎直放置，金屬棒ab、cd均通過(guò)棒兩端的環(huán)套在金屬導(dǎo)軌上。虛線(xiàn)上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線(xiàn)下方有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。ab、cd兩棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，兩棒總電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。開(kāi)始時(shí)兩棒靜止在圖示位置，當(dāng)cd棒無(wú)初速釋放時(shí)，對(duì)ab棒施加豎直向上的力F使其沿導(dǎo)軌向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，時(shí)間足夠長(zhǎng)。則(　　)
A．a(chǎn)b棒中的電流方向由b到a
B．cd棒先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)
C．cd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力
D．力F做的功等于兩棒產(chǎn)生的電熱與ab棒增加的機(jī)械能之和
解析：選ACD　ab棒向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，穿過(guò)閉合回路abdc的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可得，ab棒中的感應(yīng)電流方向?yàn)閎到a，故A正確；cd棒中感應(yīng)電流由c到d，其所在的區(qū)域有豎直向下的磁場(chǎng)，由左手定則知cd棒所受的安培力向里，所受的摩擦力向上，ab棒做加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大，cd棒所受的安培力也隨之增大，對(duì)導(dǎo)軌的壓力增大，則所受摩擦力增大，摩擦力先小于重力，后大于重力，最后等于重力，所以cd棒先加速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)，最后停止運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤，C正確；對(duì)兩棒組成的系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)能定理可得WF－Wf－W安培－WG1＋WG2＝mv2－0，又WG2＝Wf，力F做的功應(yīng)等于兩棒產(chǎn)生的電熱與ab棒增加的機(jī)械能之和，故D正確。
三、非選擇題(本題共5小題，共54分)
11．(7分)某同學(xué)選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來(lái)“探究變壓器線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，變壓器原線(xiàn)圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12 V的低壓________(選填“交流電源”或“直流電源”)。先保持原線(xiàn)圈的匝數(shù)不變，增加副線(xiàn)圈的匝數(shù)，觀察到副線(xiàn)圈兩端的電壓________；然后再保持副線(xiàn)圈的匝數(shù)不變，增加原線(xiàn)圈的匝數(shù)，觀察到副線(xiàn)圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是________(選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類(lèi)比法”)。
解析：變壓器不能改變直流電的電壓，故電源應(yīng)為低壓交流電源；由＝知，U2＝U1，原線(xiàn)圈的匝數(shù)n1不變，增加副線(xiàn)圈的匝數(shù)n2，則副線(xiàn)圈兩端的電壓增大；如果n2不變，n1增大，則U2減小；上述實(shí)驗(yàn)采用的探究方法是控制變量法。
答案：交流電源　增大　減小　控制變量法
12.(9分)傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理圖如圖中的虛線(xiàn)框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)和顯示體重大小的儀表A(實(shí)質(zhì)是理想電流表)組成。壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107 Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如表所示。設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 V，取g＝10 m/s2。請(qǐng)作答：
壓力F/N
0
250
500
750
1 000
1 250
1 500
…
電阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
…

(1)該秤零點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線(xiàn)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤(pán)________A處；
(2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤(pán)的示數(shù)為20 mA，這個(gè)人的質(zhì)量是____________kg。
解析：(1)由壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系知F＝0時(shí)，R＝300 Ω。
由閉合電路歐姆定律I＝＝ A＝1.6×10－2 A
即該秤零點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線(xiàn)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤(pán)1.6×10－2 A處。
(2)由閉合電路歐姆定律I＝
得R＝＝ Ω＝240 Ω
由表中數(shù)據(jù)得F＝500 N，由G＝mg，可得m＝50 kg
即這個(gè)人的質(zhì)量是50 kg。
答案：(1)1.6×10－2　(2)50

13．(11分)如圖所示，分布在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從磁場(chǎng)邊緣A點(diǎn)沿圓的半徑AO方向射入磁場(chǎng)，從D點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，其中A、D間的距離為 r，不計(jì)重力，求：
(1)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；
(2)粒子的入射速度的大??；
(3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
解析：(1)設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。
結(jié)合題意及幾何知識(shí)得sin ∠AOD＝＝，所以∠AOD＝120°
則結(jié)合幾何知識(shí)可知三角形ADO′是等邊三角形，故粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R＝AD＝r。
(2)根據(jù)牛頓第二定律有qvB＝m
則v＝＝。
(3)由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖知，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)了60°，所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了個(gè)周期，根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度與周期的關(guān)系得T＝，得T＝
則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝T＝。
答案：(1)r　(2)　(3)
14．(12分)(2021·浙江6月選考)一種探測(cè)氣體放電過(guò)程的裝置如圖甲所示，充滿(mǎn)氖氣(Ne)的電離室中有兩電極與長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)連接，并通過(guò)兩水平長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)與高壓電源相連。在與長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)垂直的平面內(nèi)，以導(dǎo)線(xiàn)為對(duì)稱(chēng)軸安裝一個(gè)用阻值R0＝10 Ω的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)繞制、匝數(shù)N＝5×103的圓環(huán)形螺線(xiàn)管，細(xì)導(dǎo)線(xiàn)的始末兩端c、d與阻值R＝90 Ω 的電阻連接。螺線(xiàn)管的橫截面是半徑a＝1.0×10－2m的圓，其中心與長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)的距離r＝0.1 m。氣體被電離后在長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鱅，其I-t圖像如圖乙所示。為便于計(jì)算，螺線(xiàn)管內(nèi)各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均可視為B＝，其中k＝2×10－7 T·m/A。

(1)求0～6.0×10－3s內(nèi)通過(guò)長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量Q；
(2)求3.0×10－3s時(shí)，通過(guò)螺線(xiàn)管某一匝線(xiàn)圈的磁通量Φ；
(3)若規(guī)定c→R→d為電流的正方向，在不考慮線(xiàn)圈自感的情況下，通過(guò)計(jì)算，畫(huà)出通過(guò)電阻R的iR-t圖像；
(4)若規(guī)定c→R→d為電流的正方向，考慮線(xiàn)圈自感，定性畫(huà)出通過(guò)電阻R的iR-t圖像。
解析：(1)由電量和電流的關(guān)系q＝It可知I-t圖像下方的面積表示電荷量，因此有Q＝1Δt1＋I(xiàn)2Δt2＋3Δt3，代入數(shù)據(jù)解得Q＝0.5 C。
(2)由磁通量的定義可得Φ＝BS＝×πa2，
代入數(shù)據(jù)可得Φ＝6.28×10－8 Wb。
(3)在0～1.0×10－3 s時(shí)間內(nèi)電流均勻增加，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閏→R→d，
產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝N＝×
由閉合電路的歐姆定律可得iR＝
代入數(shù)據(jù)解得iR＝3.14×10－3A
在1.0×10－3～5.0×10－3s電流恒定，穿過(guò)圓形螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)恒定，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零，而在5.0×10－3～6.0×10－3 s時(shí)間內(nèi)電流隨時(shí)間均勻變化，斜率大小和0～1.0×10－3 s大小相同，因此電流大小相同，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閐→R→c，則圖像如圖甲所示。

(4)考慮自感的情況下，線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加，因此電流是緩慢增加的，過(guò)一段時(shí)間電路達(dá)到穩(wěn)定后自感消失，電流的峰值和之前大小相同，在1.0×10－3～5.0×10－3 s時(shí)間內(nèi)電路中的磁通量不變化，電流要減小為零，因此自感電動(dòng)勢(shì)會(huì)阻礙電流的減小，使得電流緩慢減小為零，電流圖像如圖乙所示。

答案：(1)0.5 C　(2)6.28×10－8 Wb　(3)見(jiàn)解析圖甲　(4)見(jiàn)解析圖乙


15.(15分)如圖所示，頂角θ＝45°的金屬導(dǎo)軌MON固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一根與ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌MON向右滑動(dòng)，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為r，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的接觸點(diǎn)分別為a和b，導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。t＝0時(shí)，導(dǎo)體棒位于頂角O處。求：
(1)t時(shí)刻流過(guò)導(dǎo)體棒的電流大小I和電流方向。
(2)導(dǎo)體棒做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)水平外力F隨時(shí)間t變化的表達(dá)式。
(3)導(dǎo)體棒在0～t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q。
解析：(1)0～t時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒的位移x＝v0t
t時(shí)刻，導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度l＝x
產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝Blv0
回路總電阻R＝(2x＋x)r
流過(guò)導(dǎo)體棒的電流大小I＝＝
由安培定則可知，電流方向?yàn)閎→a。
(2)根據(jù)題意有F＝BIl＝。
(3)t時(shí)刻導(dǎo)體棒的電功率P＝I2R′，I恒定，R′＝v0rt，R′正比于t，因此0～t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒的平均電功率
＝I2 ′＝I2R′
Q＝t＝。
答案：(1)　b→a　(2)F＝　(3)