陕西省延安市重点中学2022-2023学年高二下学期期中考试物理试题（含解析）

延安市重点中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理
一、选择题：本题共14小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～10题只有一项符合题目要求，每小题3分；第11～14题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　）
A. 红外报警装置 B. 走廊照明灯的声控开关
C. 电子体重计的压力传感器 D. 自动恒温冰箱
2. 如图是某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图像（前半个周期为正弦波形的），则一个周期内该电流的有效值为（　　）
A. B. C. D.
3. 如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则（　　）
A. 闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
B. 闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些
C. 断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭
D. 断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭
4. 如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc．已知bc边的长度为l．下列判断正确的是（　　）
A. Ua＞Uc，金属框中无电流
B. Ub＞Uc，金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣a
C. Ubc=﹣Bl2ω，金属框中无电流
D. Ubc=Bl2ω，金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a
5. 下列说法中不正确的是（　　）
A. 阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动不是布朗运动
B. 某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数为NA=
C. 扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
D. 物质由大量的分子组成，分子间有间隙
6. 质量和电荷量都相等带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是（　　）
A. N带正电，M带负电 B. M的速率大于N的速率
C. 洛伦兹力对M做正功，对N做负功 D. M的运行时间小于N的运行时间
7. 如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，图甲中箭头方向为电流正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（　　）
A. t1时刻FN>G，P有扩张的趋势
B. t2时刻FN=G，此时穿过P的磁通量为0
C. t3时刻FN=G，此时P中有感应电流
D. t4时刻FN8. 如图甲所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电源，为定值电阻，R为滑动变阻器，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A. 副线圈两端交变电压的表达式为
B. 在t=0.05s时刻，电压表的示数为
C. 滑片向下移动过程中，电压表和的示数不变，的示数变小
D. 滑片向下移动过程中，电流表示数变大，滑动变阻器R消耗的功率变大
9. CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图1是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图2所示。图2中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场，经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示），将电子束打到靶上的点记为P点。则（　　）
A. M处的电势高于N处的电势
B. 偏转磁场的方向垂直于纸面向外
C. 当加速电压增加为原来的2倍时，射出电场时的速度变为原来的2倍
D. 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移
10. 如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压为，输出功率为输电线的电阻为R=8Ω进行远距离输电时，下列说法中正确的是（）
A. 若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压增大
B. 若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
C. 输电线上损耗的功率占输出功率的比例为5%时，所用升压变压器的匝数之比
D. 用10000V的高压输电时，输电线上损耗的功率为8000W.
11. 下列说法中正确的是（　　）
A. 由图甲可知，状态②的温度比状态①的温度高
B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹
C. 由图丙可知，当分子间距离r>r0时，分子间的作用力先增大后减小
D. 由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功
12. 如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，逆时针方向为感应电流i的正方向，水平向右为边所受安培力F的正方向。下图正确的是（　　）
A. B.
C. D.
13. 如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置Ⅰ开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度为．则下列说法正确的是（ ）
A. 在位置Ⅱ时线框中的电流为
B. 此过程中回路产生的电能为
C. 在位置Ⅱ时线框的加速度为
D. 此过程中通过导线横截面的电荷量为
14. 研究表明，蜜蜂是依靠蜂房、采蜜地点和太阳三个点来定位的，蜜蜂飞行时就是根据这三个位置关系呈8字型运动来告诉同伴蜜源的方位。一兴趣小组用带电粒子在如图所示的电场和磁场中模拟蜜蜂的8字形运动，即在的空间中和的空间内同时存在着大小相等、方向相反的匀强电场，上、下电场以轴为分界线，在轴左侧和图中竖直虚线右侧均无电场，但有方向垂直纸面向里和向外的匀强磁场，与轴的距离为。一重力不计的负电荷从轴上的点以沿轴正方向的初速度开始运动，经过一段时间后，电子又以相同的速度回到点，下列说法正确的是（　　）
A. 电场与磁场的比值为 B. 电场与磁场的比值为
C. 带电粒子运动一个周期的时间为 D. 带电粒子运动一个周期的时间为
二、实验题：共2小题，共12分。
15. 在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路，在图中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．在图中
（1）S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针______；
（2）线圈A放在B中不动时，指针将______
（3）线圈A放B中不动，突然断开开关S，电流表指针将______．
16. 如图所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流，同时外加与薄片垂直的磁场，在M、N间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中为薄片的厚度，为霍尔系数．某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
（1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量时，应将电压表的“+”接线柱与_________（填“M”或“N”）端通过导线相连。
（2）已知薄片厚度，该同学保持磁感应强度不变，改变电流的大小，测量相应的值，记录数据如下表所示。根据表中数据在给定区域内补漏的点并画出图线_________，利用图线求出该材料的霍尔系数为：_______________（保留2位有效数字）。
() 3.0 60 9.0 12.0 15.0 18.0
() 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
三、计算题：共4小题，共42分。
17. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度，边长的正方形线圈abcd共200匝，线圈电阻，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度，外电路连接的两个定值电阻的阻值均为。求：
（1）从图示位置起转时电动势瞬时值的表达式；
（2）交变电压表的示数；
（3）线圈从图示位置转过30°的过程中通过线圈的电荷量。
18. 如图所示有一个与水平面成θ=37°的光滑导电滑轨，导轨上放置一个可以自由移动的金属杆ab。导电滑轨宽L=0.5m，金属杆ab质量m=0.4kg、电阻R0=2.0Ω，整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B=4T的匀强磁场中。导轨所接电源的电动势为E=9V，内阻r=1.0Ω，其他电阻不计，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。现要保持金属棒在导轨上静止不动，求：
（1）金属棒所受到的安培力大小；
（2）滑动变阻器接入的阻值；
（3）若金属棒与导轨间有动摩擦因数为μ=0.5，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，求滑动变阻器接入的最小阻值。
19. 图甲是中华太极图，生动地表示了宇宙万物的结构及运动规律，她人类文明的无价之宝。图乙是大圆O内及圆周上有磁感应强度大小为B，方向相反的匀强磁场太极图。两个半圆的圆心O’，O在圆O的同一直径MN上，半圆直径均为圆O的半径R。曲线MON左侧的磁场方向垂直直面向外。质量为m，电荷量为q的质子（不计重力），以某初速度从N点沿纸面与NM夹角θ=30°射入右侧磁场，恰好通过O点进入左侧磁场，并从M点射出。
（1）求质子的初速度大小v1；
（2）求质子从N点运动到M点所用的时间t0；
（3）若θ＝90°，曲线MON上的磁场方向垂直纸面向里，要使质子不进入曲线MON左侧磁场中，求质子速度的大小范围。
20. 如图所示，PMN和是两条足够长、相距为L平行金属导轨，左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且右侧空间存在一竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为h处垂直导轨放置一导体棒AB，在右侧水平轨道上距AB棒足够远的地方，垂直导轨放置另一导体棒CD。已知AB棒和CD棒的质量分别为m和2m，接入回路部分的电阻分别为R和2R，AB棒与水平轨道间的动摩擦因数为μ，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将AB棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终运动到距为d处停下，此过程中CD棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为g，求：
（1）AB棒刚进入磁场时所受安培力的大小；
（2）整个过程中AB棒上产生的焦耳热Q；
（3）若水平轨道光滑，则从AB棒开始运动到最终处于稳定状态的过程中，通过AB棒的电荷量为多少？
延安市重点中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理 答案解析
一、选择题：本题共14小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～10题只有一项符合题目要求，每小题3分；第11～14题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　）
A. 红外报警装置 B. 走廊照明灯的声控开关
C. 电子体重计的压力传感器 D. 自动恒温冰箱
【答案】A
【解析】
【详解】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。
A．红外报警装置利用的是光学传感器；故A符合题意；
B．走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B不符合题意；
C．电子体重计的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C不符合题意；
D．自动恒温冰箱的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D不符合题意。
故选A。
2. 如图是某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图像（前半个周期为正弦波形的），则一个周期内该电流的有效值为（　　）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设该电流的有效值为I，由
解得
故B正确。
故选B。
3. 如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则（　　）
A. 闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
B. 闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些
C. 断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭
D. 断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由于灯泡LA与线圈L和R1串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB比LA先亮，LA慢慢亮起来，因LA支路的电阻较LB支路的电阻较小，故稳定时电流较大，则最终LA更亮一些，选项AB错误；
CD．由于稳定时LA电流较大，当S断开瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中原电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确。
故选D。
4. 如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc．已知bc边的长度为l．下列判断正确的是（　　）
A. Ua＞Uc，金属框中无电流
B. Ub＞Uc，金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣a
C. Ubc=﹣Bl2ω，金属框中无电流
D. Ubc=Bl2ω，金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a
【答案】C
【解析】
【详解】试题分析：因为当金属框绕轴转运时，穿过线圈abc的磁通量始终为0，故线圈中无感应电流产生，选项BD错误；但对于bc与ac边而言，由于bc边切割磁感线，故bc边会产生感应电动势，由右手定则可知，c点的电势要大于b点的电势，故Ubc是负值，且大小等于Bl×=Bl2ω，故选项C正确；对于导体ac而言，由右手定则可知，c点的电势大于a点的电势，故选项A错误，所以选项C是正确的．
考点：导合格切割磁感线产生感应电动势．
【名师点睛】该题既可以通过法拉第电磁感应定律得出线圈abc的感应电流情况，又可以通过对bc边和ac边的研究，看它们切割磁感线时产生感应电动势的大小，判断导线端点的电势大小情况．
5. 下列说法中不正确的是（　　）
A. 阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动不是布朗运动
B. 某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数为NA=
C. 扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
D. 物质由大量的分子组成，分子间有间隙
【答案】B
【解析】
【详解】A．布朗运动是固体颗粒的运动，观察需借助显微镜，而阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动不是布朗运动，故A正确；
B．对于气体来说分子所占空间比自身体积大的多，所以不能用摩尔体积与单个分子的体积之比计算阿伏加德罗常数，故B错误；
C．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C正确；
D．物质由大量的分子组成，分子间有间隙，故D正确。
本题选择错误选项；
故选B。
6. 质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是（　　）
A. N带正电，M带负电 B. M的速率大于N的速率
C. 洛伦兹力对M做正功，对N做负功 D. M的运行时间小于N的运行时间
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】A．由左手定则可知M带负电荷，N带正电荷，故A正确；
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则
得
在质量与电量相同的情况下，半径大说明其速率大，则知M的速度率大于N的速率，故B正确；
C．洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对粒子不做功，故C错误；
D．粒子在磁场中运动半周，即时间为其周期一半，而周期为，与粒子运动的速度无关，所以M的运行时间等于N的运行时间，故D错误。
故选AB。
7. 如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，图甲中箭头方向为电流正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（　　）
A. t1时刻FN>G，P有扩张的趋势
B. t2时刻FN=G，此时穿过P的磁通量为0
C. t3时刻FN=G，此时P中有感应电流
D. t4时刻FN【答案】C
【解析】
【详解】A．当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P中的磁通量向下增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有收缩的趋势，线圈中产生逆时针感应电流（从上向下看），由安培定则可判断，螺线管下端为N极，线圈等效成小磁铁，N极向上，则此时FN>G，故A错误；
B．当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，线圈和磁铁间无相互作用力，故t2时刻FN=G，此时穿过P的磁通量不为0，故B错误；
C．t3时刻螺线管中电流为零，此时FN=G，但是线圈P中磁通量是变化的，此时线圈中有感应电流，故C正确；
D．t4时刻电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中磁通量不变，线圈中没有感应电流，此时FN=G，故D错误。
故选C。
8. 如图甲所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电源，为定值电阻，R为滑动变阻器，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A. 副线圈两端交变电压的表达式为
B. 在t=0.05s时刻，电压表的示数为
C. 滑片向下移动过程中，电压表和的示数不变，的示数变小
D. 滑片向下移动过程中，电流表示数变大，滑动变阻器R消耗的功率变大
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据理想变压器变压比等于匝数比可得副线圈两端交变电压的最大值为
角速度为
所以副线圈两端交变电压的表达式为
故A错误；
B．输入电压的有效值为
根据
可得
U2=22V
电压表测量的是有效值，所以电压表V2的示数为22V，故B错误；
CD．在滑动变阻器R滑片向下移动的过程中，R接入电路的阻值变小，因为输入电压不变，匝数比不变，则输出电压不变，所以电压表V1、V2示数不变。副线圈电流变大，则原线圈电流也变大，因此电流表A1和A2示数均变大。根据欧姆定律可知电阻R0两端电压变大，根据串联电路分压规律可知R两端电压变小，即电压表V3示数变小。在副线圈电路中，定值电阻R0可看作等效内阻，滑动变阻器R可看作外电阻，由于不确定滑动变阻器R与定值电阻R0的大小关系，因此无法判断滑动变阻器R的功率变化，故C正确，D错误。
故选C。
9. CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图1是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图2所示。图2中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场，经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示），将电子束打到靶上的点记为P点。则（　　）
A. M处的电势高于N处的电势
B. 偏转磁场的方向垂直于纸面向外
C. 当加速电压增加为原来的2倍时，射出电场时的速度变为原来的2倍
D. 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移
【答案】D
【解析】
【详解】A．电子束在M、N之间从静止开始加速，可知电场力向右，电场强度方向向左，所以M处的电势低于N处的电势，故A错误；
B．电子向右射入磁场向下偏转，由左手定则可知，偏转磁场的方向垂直于纸面向里，故B错误；
C．电子束在M、N之间从静止开始加速，由动能定理有
解得
可知当加速电压增加为原来的2倍时，射出电场时的速度变为
故C错误；
D．根据洛仑兹力提供向心力有
解得
设偏转磁场的宽度为d，电子离开磁场后的偏转角度为，由几何关系知偏转角为
增大偏转磁场磁感应强度的大小，则速度偏转角增大，可使P点左移，故D正确。
故选D。
10. 如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压为，输出功率为输电线的电阻为R=8Ω进行远距离输电时，下列说法中正确的是（）
A. 若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压增大
B. 若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
C. 输电线上损耗的功率占输出功率的比例为5%时，所用升压变压器的匝数之比
D. 用10000V的高压输电时，输电线上损耗的功率为8000W.
【答案】C
【解析】
【分析】正确解答本题需要掌握：理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压由输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系．理想变压器电压和匝数关系．
【详解】A、B项：由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，由于发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，根据P=UI可输电线上的电流I线增大，根据U损=I线R，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2-U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，故A、 B错误；
C项：损失的功率为△P=5%P=5000W，根据△P=I2R，解得：，升压变压器原线圈中的电流为，所以，故C正确；
D项：用10000 V高压输电，则输电线上的电流为：，损失功率为：△P=I2R=102×8W=800W，故D错误．
故应选：C．
【点睛】对于远距离输电问题，一定要明确整个过程中的功率、电压关系，尤其注意导线上损失的电压和功率与哪些因素有关．
11. 下列说法中正确的是（　　）
A. 由图甲可知，状态②的温度比状态①的温度高
B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹
C. 由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先增大后减小
D. 由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由图甲可知，状态①速率大的氧气分子比例较大，所以状态①的温度比状态②的温度高，故A错误；
B．由于图乙中的位置是每隔一定时间记录的，所以位置的连线不能表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹，只能说明花粉颗粒运动的无规则性，故B错误；
C．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先增大后减小，故C正确；
D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子势能减小，分子力做正功，故D正确。
故选CD。
12. 如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，逆时针方向为感应电流i的正方向，水平向右为边所受安培力F的正方向。下图正确的是（　　）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．由图乙可知，0～1s内，磁场方向向里，磁场及磁通量均匀增大，根据楞次定律，判断感应电流方向为逆时针，为正方向；1～3s，磁感应强度B随时间t变化的斜率为负值，感应电流方向与0～1s内相反；同理，3～4s内，感应电流方向与0～1s内相同，故A正确，B错误；
CD．根据磁感应强度大小的变化规律，利用“增缩减扩”，可判断边所受安培力方向，0～1s内向右均匀增大，1～2s内向左均匀减小，2～3s内向右均匀增大，3～4s内向左均匀减小，故C错误，D正确。
故选AD。
13. 如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置Ⅰ开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度为．则下列说法正确的是（ ）
A. 在位置Ⅱ时线框中的电流为
B. 此过程中回路产生的电能为
C. 在位置Ⅱ时线框的加速度为
D. 此过程中通过导线横截面电荷量为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A、在位置Ⅱ时线圈中感应电动势为，感应电流为，故选项A正确；
B、此过程中回路产生的电能等于动能的减少量，即，故选项B正确；
C、在位置Ⅱ时线框的安培力，由牛顿第二定律可得加速度为，故选项C错误；
D、此过程穿过线框的磁通量的变化量为，此过程中通过线框截面的电量为，故选项D正确．
14. 研究表明，蜜蜂是依靠蜂房、采蜜地点和太阳三个点来定位的，蜜蜂飞行时就是根据这三个位置关系呈8字型运动来告诉同伴蜜源的方位。一兴趣小组用带电粒子在如图所示的电场和磁场中模拟蜜蜂的8字形运动，即在的空间中和的空间内同时存在着大小相等、方向相反的匀强电场，上、下电场以轴为分界线，在轴左侧和图中竖直虚线右侧均无电场，但有方向垂直纸面向里和向外的匀强磁场，与轴的距离为。一重力不计的负电荷从轴上的点以沿轴正方向的初速度开始运动，经过一段时间后，电子又以相同的速度回到点，下列说法正确的是（　　）
A. 电场与磁场的比值为 B. 电场与磁场的比值为
C. 带电粒子运动一个周期的时间为 D. 带电粒子运动一个周期的时间为
【答案】AC
【解析】
【详解】粒子运动轨迹如图
粒子在电场中做类似平抛运动，根据公式有
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
结合几何知识，可得
联立，可得
又因为类平抛运动的总时间
匀速圆周运动的轨迹是两个半圆，所以
故带电粒子运动一个周期的时间为
故AC正确。
故选AC。
二、实验题：共2小题，共12分。
15. 在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路，在图中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．在图中
（1）S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针______；
（2）线圈A放在B中不动时，指针将______
（3）线圈A放在B中不动，突然断开开关S，电流表指针将______．
【答案】 ①. 向右偏转； ②. 不偏转； ③. 向左偏转；
【解析】
【详解】(1)由图甲知电流从左接线柱流入电流表时，其指针向左偏转．S闭合后，将A插入B中，磁通量增大，由楞次定律和安培定则可判断B中电流方向向上，从右接线柱流入，故电流表指针向右偏转；
(2)A放在B中不动，磁通量不变，不产生感应电流；
(3)断开开关，穿过B的磁通量减小，电流表指针向左偏转．
16. 如图所示，在一矩形半导体薄片P、Q间通入电流，同时外加与薄片垂直的磁场，在M、N间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中为薄片的厚度，为霍尔系数．某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
（1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量时，应将电压表的“+”接线柱与_________（填“M”或“N”）端通过导线相连。
（2）已知薄片厚度，该同学保持磁感应强度不变，改变电流大小，测量相应的值，记录数据如下表所示。根据表中数据在给定区域内补漏的点并画出图线_________，利用图线求出该材料的霍尔系数为：_______________（保留2位有效数字）。
() 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
() 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
【答案】 ①. M ②. 见解析 ③. 1.5
【解析】
【详解】（1）[1]根据左手定则可知，正电荷向M端偏转，所以应将电压表的“+”接线柱与M端通过导线相连。
（2）[2]图线如图所示
[3]根据
可知图线的斜率为
解得霍尔系数为
三、计算题：共4小题，共42分。
17. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度，边长的正方形线圈abcd共200匝，线圈电阻，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度，外电路连接的两个定值电阻的阻值均为。求：
（1）从图示位置起转时电动势瞬时值的表达式；
（2）交变电压表的示数；
（3）线圈从图示位置转过30°的过程中通过线圈的电荷量。
【答案】（1）；（2）72V；（3）0.9C
【解析】
【详解】（1）从图示位置起转，其中，电动势的最大值为
则电动势瞬时值的表达式为
（2）电动势的有效值为
设电压表的示数为U，电压表测两电阻并联部分两端电压，并联部分电阻为
有
所以有
（3）线圈从图示位置转过30°的过程中平均电动势为
磁通量变化为
平均电流为
解得
18. 如图所示有一个与水平面成θ=37°的光滑导电滑轨，导轨上放置一个可以自由移动的金属杆ab。导电滑轨宽L=0.5m，金属杆ab质量m=0.4kg、电阻R0=2.0Ω，整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B=4T的匀强磁场中。导轨所接电源的电动势为E=9V，内阻r=1.0Ω，其他电阻不计，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。现要保持金属棒在导轨上静止不动，求：
（1）金属棒所受到的安培力大小；
（2）滑动变阻器接入的阻值；
（3）若金属棒与导轨间有动摩擦因数为μ=0.5，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，求滑动变阻器接入的最小阻值。
【答案】（1）2.4N；（2）；（3）
【解析】
【分析】
详解】（1）由题意可知，金属棒处于平衡状态
则
（2）由
又由
可知
（3）当金属棒受到沿斜面向下的最大静摩擦力时，滑动变阻器接入电路中的阻值最小。由受力分析，由正交分解可得
又由
可得滑动变阻器接入电路中最小值为
19. 图甲是中华太极图，生动地表示了宇宙万物的结构及运动规律，她人类文明的无价之宝。图乙是大圆O内及圆周上有磁感应强度大小为B，方向相反的匀强磁场太极图。两个半圆的圆心O’，O在圆O的同一直径MN上，半圆直径均为圆O的半径R。曲线MON左侧的磁场方向垂直直面向外。质量为m，电荷量为q的质子（不计重力），以某初速度从N点沿纸面与NM夹角θ=30°射入右侧磁场，恰好通过O点进入左侧磁场，并从M点射出。
（1）求质子的初速度大小v1；
（2）求质子从N点运动到M点所用的时间t0；
（3）若θ＝90°，曲线MON上的磁场方向垂直纸面向里，要使质子不进入曲线MON左侧磁场中，求质子速度的大小范围。
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）质子的运动轨迹如图所示，设质子的轨道半径为r0，则
由几何关系可得
，
联立解得
（2）质子在磁场中做匀速圆周运动的周期为
质子在左右磁场中运动的时间相等
质子从N点运动到M点所用的时间为
（3）质子在右磁场中运动有
分两种情况讨论
要使质子不进入曲线MON左侧磁场区域，应满足
解得
要使质子不进入曲线MON左侧磁场区域，应满足
解得
质子速度的大小范围为
，
20. 如图所示，PMN和是两条足够长、相距为L的平行金属导轨，左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且右侧空间存在一竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为h处垂直导轨放置一导体棒AB，在右侧水平轨道上距AB棒足够远的地方，垂直导轨放置另一导体棒CD。已知AB棒和CD棒的质量分别为m和2m，接入回路部分的电阻分别为R和2R，AB棒与水平轨道间的动摩擦因数为μ，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将AB棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终运动到距为d处停下，此过程中CD棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为g，求：
（1）AB棒刚进入磁场时所受安培力的大小；
（2）整个过程中AB棒上产生的焦耳热Q；
（3）若水平轨道光滑，则从AB棒开始运动到最终处于稳定状态的过程中，通过AB棒的电荷量为多少？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）AB棒下滑到处，根据机械能守恒得
此时
由闭合电路欧姆定律可得
由安培力公式可得
联立解得
（2）AB棒进入磁场后，根据动能定理得
回路中产生的焦耳热
又因两导体棒电流相同，则AB棒上产生的焦耳热
联立解得
（3）若水平导轨光滑，根据系统动量守恒定律得
对AB棒，由动量定理可得
而
联立解得