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2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题B卷
检测范围：选择性必修二 第一章、第二章
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．如图所示，长直刚性导线MN水平固定放置。在导线MN正下方，矩形线圈abcd被两根轻质绝缘细线静止地悬挂在MN上，线圈的ab、cd两边均呈水平状态，abcd回路中始终通以逆时针方向的恒定电流。开始时，MN中不通电流，此时两细线的拉力大小均为T1；当MN中通以由M指向N的恒定电流时，两细线的拉力大小均MN变为T2。则下列关系正确的是（ ）
A．T2=T1 B．T2T1 D．T2有可能等于0
【答案】C
【详解】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。由于MN中通以由M指向N的恒定电流，且ab较近，cd较远。则MN对的ab排斥力大于对cd的吸引力，则两绳拉力变大，即
T2>T1
故选C。
2．如图所示，在半径为R的圆形区域内有一匀强磁场，边界上的A点处，有一粒子源能在垂直于磁场的平面内沿不同方向向磁场中发射速率相同的同种带电粒子，在磁场边界的圆周上可观测到有粒子飞出，则粒子在磁场中的运动半径为（ ）
A． B． C． D．R
【答案】C
【详解】当粒子轨迹半径小于或等于磁场区域半径时，粒子射出圆形磁场的点离入射点最远距离为粒子的轨迹直径，由题意在磁场边界的圆周上可观测到有粒子飞出，设粒子带正电，如图所示
粒子在磁场中运动的轨迹直径为，粒子都从圆弧之间射出，根据几何关系可得
则粒子在磁场中的运动半径为
故选C。
3．霍尔效应传感器可用于自行车速度计上，如图甲所示，将霍尔传感器固定在前叉上，磁铁安装在前轮辐条上，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。霍尔传感器原理如图乙所示，电源电压为，当磁场通过霍尔元件时，在导体前后表面间出现电压。某次行驶时，霍尔传感器测得的电压随时间t变化如图丙所示，车轮半径为R，霍尔传感器离轮轴距离为r，下列说法中正确的是（ ）
A．如图乙所示，霍尔元件前表面电势低于后表面的电势，则载流子带正电
B．霍尔电压的峰值与电源电压无关，与自行车的车速有关
C．自行车的速度可表示为
D．若前轮漏气，不影响速度计测得的骑行速度
【答案】C
【详解】A．如图乙所示，电流的方向向左，如果载流子带正电，则根据左手定则可知，载流子将向前表面偏转从而使前表面的电势高于后表面的电势，而霍尔元件前表面电势低于后表面的电势，因此载流子一定带负电，其运动方向与电流方向相反，在磁场力的作用下向前表面偏转，从而使前表面电势低于后表面电势，故A错误；
B．根据题意可知，自行车车速越大，则磁铁到达霍尔元件处的时间就越短，脉冲电压的频率就越大，设霍尔元件左右面间距为，上下面间距为，前后面间距为，载流子的速率为，单位体积内的自由电荷数为，脉冲电压出现峰值时，有洛伦兹力等于电场力，即
根据电流的微观表达式有
可得
可知，霍尔电压的峰值与自行车的车速无关，但若电源电压越大，则通过霍尔元件的电流就越大，从而使霍尔电压越大，故B错误；
C．根据图乙可知自行车转动一周所需的时间
则自行车的速度可表示为
故C正确；
D．若前轮漏气，则因漏气而使车轮半径减小，从而使速度计测得的骑行速度偏大，故D错误。
故选C。
4．城市施工时，为了避免挖到铺设在地下的导线，需要在施工前用检测线圈检测地下是否铺设导线。如图所示，若地下有一条沿着东西方向的水平直导线，导线中有电流通过。现用一闭合的检测线圈来检测，俯视检测线圈，下列说法正确的是（ ）
A．若线圈静止在导线正上方，当导线中通过不断变化的电流时，线圈中会产生感应电流
B．若线圈由北向南沿水平地面通过导线上方，感应电流的方向先顺时针后逆时针
C．若线圈在导线正上方由西向东水平运动，检测线圈受到的安培力为零
D．若线圈由北向南水平运动，检测线圈所受安培力方向一直向正北
【答案】C
【详解】A．若线圈静止在导线正上方，当导线中通过不断变化的电流时，穿过线圈的磁通量总为零，则线圈中不会产生感应电流，选项A错误；
B．若线圈由北向南沿水平地面通过导线上方，穿过线圈的磁通量先向下增加后向上减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向先逆时针后顺时针，选项B错误；
C．若线圈在导线正上方由西向东水平运动，穿过线圈的磁通量总为零，线圈中无感应电流产生，则检测线圈受到的安培力为零，选项C正确；
D．若线圈由北向南水平运动，当线圈运动到导线正上方时感应电流为零，则检测线圈所受安培力为零，选项D错误。
故选C。
5．如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（ ）
A．线圈进磁场的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向
B．线圈出磁场的过程中，线圈中的感应电流沿逆时针方向
C．该拉力的方向水平向右
D．该拉力为恒力
【答案】C
【详解】A．线圈进入磁场的过程中，垂直于纸面向里的磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的电流为逆时针方向，故A错误；
B．线圈离开磁场的过程中，垂直于纸面向里的磁通量变小，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向里，根据安培定则可知线圈中的电流为顺时针方向，故B错误；
CD．线圈切割磁感线的有效长度示意图如图所示
结合楞次定律阻碍相对运动的推论，根据左手定则可知安培力始终水平向左，则该拉力的方向水平向右；由于切割磁感线的有效长度是变化的，所以线圈中产生的感应电动势是变化的，感应电流是变化的，线圈受到的安培力大小是变化的，所以拉力大小是变化的，故C正确，D错误。
故选C。
6．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，现对氘核（）加速，所需的高频电源的频率为f，磁感应强度为B，已知元电荷为e，下列说法正确的是（ ）
A．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
B．高频电源的电压越大，氘核最终射出回旋加速器的速度越大
C．氘核的质量为
D．该回旋加速器接频率为f的高频电源时，也可以对氦核（）加速
【答案】D
【详解】A．根据周期公式
可知，被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而不变，故A错误；
B．设D形盒的半径为R，则氘核最终射出回旋加速器的速度满足
可得
可知氘核最终射出回旋加速器的速度与高频电源的电压无关，故B错误；
C．根据周期公式
可得氘核的质量为
故C错误；
D．因为氘核（）与氦核（）的荷质比相同，所以该回旋加速器接频率为f的高频电源时，也可以对氦核（）加速，故D正确。
故选D。
7．如图甲所示，一个矩形线圈悬挂在竖直平面内，悬点 P为AB 边中点。矩形线圈水平边AB=CD，竖直边 AC=BD，在EF下方有一个范围足够大、方向垂直纸面（竖直平面）的匀强磁场。取垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，电流顺时针方向为正方向，安培力向上为正方向，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列关于线圈内的感应电流i、线圈受到的安培力F 随时间t变化的图像正确的是
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】AB.在一个周期内，B先线性增大，再线性减小，且增大时的变化率比减小时的变化率大，所以线圈内的磁通量先垂直纸面向外线性增大，再垂直纸面向外线性减小，前者的变化率大于后者的变化率，根据楞次定律可知，感应电流先沿顺时针（正方向），再沿逆时针（负方向），且根据法拉第电磁感应定律可知，顺时针的电流大于逆时针的电流，故 AB错误；
CD.根据左手定则可知，当电流沿顺时针方向时，F 方向向上，且线性增大；当电流沿逆时针方向时，F方向向下，且线性减小，根据
F=BIL
可知，F 线性增大时的变化率大于线性减小时的变化率，故C正确，D错误。
故选C。
8．在刚结束的学业水平合格性考试中，金属探测器是考生入场前统一使用的合法预防考生作弊的辅助检测设施。其结构原理图可简化为下图所示。探测器的发射线圈（外环）用于产生垂直于线圈平面的磁场，内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属目标发出的磁场（接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场）。某一时刻发射线圈发射一向下的磁场，则下列说法正确的是（ ）
A．金属探测器使用的是两节干电池，所以探测器的发射线圈中使用的是直流电
B．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中感应电流所产生的磁场也增强
C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈中会产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流做出报警的
D．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场方向向上
【答案】C
【详解】A．金属探测器使用的是两节干电池，但探测器的发射线圈中使用的是交流电，故A错误；
B．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中有感应电流所产生，但不能确定感应电流所产生的磁场是否增强，故B错误；
C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈中会产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流做出报警的，故C正确；
D．如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，由楞次定律可知，金属物发出的穿过接收线圈的磁场可能方向向上大小减弱，也可能方向向下大小增强，故D错误。
故选C。
9．电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，2022年6月17日上午，中国第三艘航空母舰福建舰下水，并配置电磁弹射。其工作原理可以简化如下图模型，光滑固定导轨CD、EF与导电底座MN构成一驱动电流回路，将绝缘飞翔体安放在导电底座上，导轨中的恒定驱动电流I产生磁场，且磁感应强度B与驱动电流I及空间某点到导轨的距离r的关系式为（k为常量），磁场对处在磁场中的导电底座产生了安培力F，从而推动导电底座及飞翔体向右做匀加速直线运动，实现弹射。下列说法正确的是（ ）
A．CMNF回路内的磁场方向与驱动电流I的方向满足安培定则
B．导电底座MN所受安培力F的方向与CMNF回路中驱动电流I的方向有关
C．驱动电流I变为原来的2倍，导电底座MN所受安培力F的大小将变为原来的4倍
D．如果导电底座及飞翔体在导轨上滑过的距离保持不变，仅将飞翔体质量减为原来的一半，飞翔体最终的弹射速度将变为原来的倍
【答案】AC
【详解】A．CMNF回路内的磁场是由驱动电流产生的，所以其方向与驱动电流的方向满足安培定则，故A正确；
B．CMNF回路中驱动电流的方向改变，根据安培定则，磁场方向与之前相反，由于导电底座MN中电流方向与之前相反，根据左手定则，导电底座MN所受安培力F的方向不变，与CMNF回路中驱动电流I的方向无关，故B错误；
C．驱动电流I变为原来的2倍，CMNF回路内的磁场磁感应强度随之变为原来的2倍，根据
飞翔体MN受的安培力将变为原来的4倍，故C正确；
D．飞翔体的质量只是飞翔体和底座的一部分，故将飞翔体质量减为原来的一半，整体质量和原来的质量关系未知，无法计算最终速度变化，故D错误。
故选AC。
10．如图所示，竖直放置的两根平行光滑金属导轨，间距为1m，顶端接有一阻值为的定值电阻，水平虚线ab、cd之间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量，长度为，阻值为的金属棒从虚线ab处静止释放，金属棒从cd离开磁场前已经做匀速运动，金属棒从释放到离开磁场区域的过程中通过电阻R的电荷量为，重力加速度g取，金属棒运动过程中与导轨始终垂直且接触良好，金属导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．金属棒离开磁场时的速度大小为10m/s
B．虚线ab、cd之间的距离为10m
C．金属棒从释放开始运动到cd的时间为2s
D．金属棒从释放开始运动到cd的过程中电阻R产生的焦耳热为37.5J
【答案】AD
【详解】A．设金属棒匀速运动的速度为，则金属棒切割磁感线产生的电动势为
回路中的电流为
匀速运动的金属棒受到的安培力等于重力，则有
联立解得
故A正确；
B．由电磁感应的规律可知，金属棒从释放到cd的过程中通过电阻R的电荷量为
解得虚线ab、cd之间的距离为
故B错误；
C．金属棒从释放到cd的过程，由动量定理可知
又
解得
故C错误；
D．金属棒从释放到cd的过程，由能量守恒定律可知
解得
所以电阻R产生的焦耳热为
故D正确。
故选AD。
二、实验题（本题共2小题，共16分。）
11．某学习小组研究自感现象实验如图所示，电源电动势为，人两手间电阻约为，L为自感系数很大的电感线圈，当开关和都闭合稳定时，电流表、的示数分别为和；当断开，闭合，电路稳定时电流表、的示数都为。电流表为理想电表，实验前先将两开关都断开；
（1）由实验数据可以测得自感线圈L的直流电阻 ；
（2）先将和闭合，稳定后再突然断开有可能出现的现象是 ；
A．小灯泡闪亮一下逐渐熄灭 B．电流表被烧坏
C．小灯泡被烧坏 D．电流表被烧坏
（3）保持断开，先闭合待稳定后突然打开，此时人的两只手电势较高的是 手（选填“左”或“右”），A、B间瞬时电压是否能让人体产生触电的感觉 （选填“是”或“否”）。
【答案】 0.875 A A 是
【详解】（1）[1]A．当开关S1和S2都闭合稳定时，电流表A1、A2的示数分别为0.5A和0.3A，电源电动势为1.5V，人两手间电阻为100kΩ，可知流过人体的电流值几乎可以忽略不计。可知流过灯泡的电流为0.2A，根据闭合电路欧姆定律可知
当断开，闭合，电路稳定时电流表、的示数都为
解得
（2）[2]先将和闭合，稳定后通过线圈的电流大于通过灯泡的电流，则再突然断开时通过线圈的电流在线圈、灯泡和电流表A2中形成新的回路，则灯泡闪亮一下逐渐熄灭；电流表A1电流变为零，不会烧坏；电流表的电流逐渐减小，则不会被烧坏；故选A。
（3）[3][4]保持S2断开，先闭合S1待稳定后突然打开S1，因电流的减小，导致感应电动势，从而阻碍电流的减小，则线圈相当于瞬间电源的作用，此时A、B两点中电势较高的点A；
当突然打开S1，经过人的电流为0.4A，而人的电阻为100kΩ，由欧姆定律，可知人体上的电压
U=IR=0.4×100kV=40kV
即A、B间瞬时电压是能让人体产生触电的感觉。
12．某学习小组利用砷化镓霍尔元件（载流子为电子）测量磁感应强度，实验原理如图1所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供霍尔电流，通过1、3测脚时，元件中的载流子受洛伦兹力而偏转，2、4测脚间将产生霍尔电压。
（1）2、4测脚中电势高的是 （选填“2”或“4”）测脚。
（2）①某次实验中，利用螺旋测微器测量元件厚度d（如图2），其读数为 mm，调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
41.5 83.1 124.8 166.4 208.1
②根据实验数据在如图3所示的坐标纸上作出与的关系图像；
（3）设该元件单位体积中自由电子的个数为，元件厚度为，磁感应强度为，电子电荷量为，则与的关系式为 。
（4）为提高测量灵敏度，请提出制作霍尔元件的建议 。
【答案】 2 1.900 见解析 见解析
【详解】（1）[1]根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向4测脚方向，电子带负电，故2测脚中电势高；
（2）①[2]螺旋测微器的精确值为，由图可知读数为
②[3]将表格中的数据在图中描点连线，其图像如图所示
（3）[4]霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，有
电流微观表达式为
设霍尔元件的宽度为，霍尔元件的电压为
霍尔元件的截面面积为
联立解得
（4）[5]由
可知减小厚度或选用单位体积中自由电子的个数更多的材料制作霍尔元件可以提高测量灵敏度。
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．如图所示，水平面内的光滑导轨平行放置，左端与电路相连，右端垂直放置导体ab，处在竖直向下的匀强磁场中。已知磁感应强度，导轨间距，导体ab的质量，电源电动势，内阻，，电容。开关S先接1，稳定后再接到2，导体ab水平飞出，电容器还残留电荷。求：
（1）开关S接1稳定时电容器上的电荷量Q；
（2）导体ab飞出时的速度v。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据题意，由闭合回路欧姆定律可得，开关S接1稳定时电路中电路为
则电容器两端电压为
开关S接1稳定时电容器上的电荷量
（2）根据题意，设开关接2时，导体中的平均电流为，时间为，则由动量定理有
又有
联立代入数据解得
14．如图所示，质量为m，带电量为+q的点电荷，从原点以水平初速度射入第一象限内的电磁场区域，在（为已知）区域内有竖直向上的匀强电场，在区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，控制电场强度（E值有多种可能），可让粒子从NP射入磁场后偏转打到接收器MN上，重力忽略不计，求：
（1）粒子从NP中点射入磁场，电场强度的大小及射入磁场时的速度大小
（2）粒子在磁场中运动的圆周半径最大值
【答案】（1）；；（2）
【详解】（1）若粒子打到PN中点，则
解得
粒子从PN中点射出时，则.
速度.
（2）当粒子在磁场中运动有最大运动半径时，进入磁场的速度最大，则此时粒子从N点进入磁场，此时竖直最大速度
射出电场的最大速度为
则有洛伦兹力提供向心力有
解得
15．如图，两根平行光滑金属导轨处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距，导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度，质量均为、电阻均为的金属棒a和b垂直导轨放置。将b棒锁定，时刻开始对金属棒a施加垂直于棒的水平拉力F作用，使其由静止开始以的加速度向右做匀加速直线运动，后保持拉力的功率不变，使a棒继续运动。导轨电阻忽略不计，金属棒与导轨接触良好。
（1）求a棒运动的最大速度；
（2）若t1=5s时撤去拉力F，求此后a棒继续向前滑动的距离；
（3）若在a棒刚好达到最大速度vm时解除对b棒的锁定，同时撤去拉力F，求解除b棒的锁定后a棒上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意可知，时棒的速度为
感应电流为
由牛顿第二定律有
解得
此时，拉力的功率为
当棒匀速运动时速度最大，有
解得
（2）若时撤去拉力，设经时间棒停止，规定向右为正方向，对棒，由动量定理
解得
（3）在解除对棒的锁定，同时撤去拉力后，设两棒的最终速度为，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
解得
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2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题B卷
检测范围：选择性必修二 第一章、第二章
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．如图所示，长直刚性导线MN水平固定放置。在导线MN正下方，矩形线圈abcd被两根轻质绝缘细线静止地悬挂在MN上，线圈的ab、cd两边均呈水平状态，abcd回路中始终通以逆时针方向的恒定电流。开始时，MN中不通电流，此时两细线的拉力大小均为T1；当MN中通以由M指向N的恒定电流时，两细线的拉力大小均MN变为T2。则下列关系正确的是（ ）
A．T2=T1 B．T2T1 D．T2有可能等于0
2．如图所示，在半径为R的圆形区域内有一匀强磁场，边界上的A点处，有一粒子源能在垂直于磁场的平面内沿不同方向向磁场中发射速率相同的同种带电粒子，在磁场边界的圆周上可观测到有粒子飞出，则粒子在磁场中的运动半径为（ ）
A． B． C． D．R
3．霍尔效应传感器可用于自行车速度计上，如图甲所示，将霍尔传感器固定在前叉上，磁铁安装在前轮辐条上，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。霍尔传感器原理如图乙所示，电源电压为，当磁场通过霍尔元件时，在导体前后表面间出现电压。某次行驶时，霍尔传感器测得的电压随时间t变化如图丙所示，车轮半径为R，霍尔传感器离轮轴距离为r，下列说法中正确的是（ ）
A．如图乙所示，霍尔元件前表面电势低于后表面的电势，则载流子带正电
B．霍尔电压的峰值与电源电压无关，与自行车的车速有关
C．自行车的速度可表示为
D．若前轮漏气，不影响速度计测得的骑行速度
4．城市施工时，为了避免挖到铺设在地下的导线，需要在施工前用检测线圈检测地下是否铺设导线。如图所示，若地下有一条沿着东西方向的水平直导线，导线中有电流通过。现用一闭合的检测线圈来检测，俯视检测线圈，下列说法正确的是（ ）
A．若线圈静止在导线正上方，当导线中通过不断变化的电流时，线圈中会产生感应电流
B．若线圈由北向南沿水平地面通过导线上方，感应电流的方向先顺时针后逆时针
C．若线圈在导线正上方由西向东水平运动，检测线圈受到的安培力为零
D．若线圈由北向南水平运动，检测线圈所受安培力方向一直向正北
5．如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（ ）
A．线圈进磁场的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向
B．线圈出磁场的过程中，线圈中的感应电流沿逆时针方向
C．该拉力的方向水平向右
D．该拉力为恒力
6．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，现对氘核（）加速，所需的高频电源的频率为f，磁感应强度为B，已知元电荷为e，下列说法正确的是（ ）
A．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
B．高频电源的电压越大，氘核最终射出回旋加速器的速度越大
C．氘核的质量为
D．该回旋加速器接频率为f的高频电源时，也可以对氦核（）加速
7．如图甲所示，一个矩形线圈悬挂在竖直平面内，悬点 P为AB 边中点。矩形线圈水平边AB=CD，竖直边 AC=BD，在EF下方有一个范围足够大、方向垂直纸面（竖直平面）的匀强磁场。取垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，电流顺时针方向为正方向，安培力向上为正方向，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列关于线圈内的感应电流i、线圈受到的安培力F 随时间t变化的图像正确的是
A． B．
C． D．
8．在刚结束的学业水平合格性考试中，金属探测器是考生入场前统一使用的合法预防考生作弊的辅助检测设施。其结构原理图可简化为下图所示。探测器的发射线圈（外环）用于产生垂直于线圈平面的磁场，内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属目标发出的磁场（接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场）。某一时刻发射线圈发射一向下的磁场，则下列说法正确的是（ ）
A．金属探测器使用的是两节干电池，所以探测器的发射线圈中使用的是直流电
B．如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中感应电流所产生的磁场也增强
C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈中会产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流做出报警的
D．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，如果接收线圈中产生的微弱电流俯视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场方向向上
9．电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，2022年6月17日上午，中国第三艘航空母舰福建舰下水，并配置电磁弹射。其工作原理可以简化如下图模型，光滑固定导轨CD、EF与导电底座MN构成一驱动电流回路，将绝缘飞翔体安放在导电底座上，导轨中的恒定驱动电流I产生磁场，且磁感应强度B与驱动电流I及空间某点到导轨的距离r的关系式为（k为常量），磁场对处在磁场中的导电底座产生了安培力F，从而推动导电底座及飞翔体向右做匀加速直线运动，实现弹射。下列说法正确的是（ ）
A．CMNF回路内的磁场方向与驱动电流I的方向满足安培定则
B．导电底座MN所受安培力F的方向与CMNF回路中驱动电流I的方向有关
C．驱动电流I变为原来的2倍，导电底座MN所受安培力F的大小将变为原来的4倍
D．如果导电底座及飞翔体在导轨上滑过的距离保持不变，仅将飞翔体质量减为原来的一半，飞翔体最终的弹射速度将变为原来的倍
10．如图所示，竖直放置的两根平行光滑金属导轨，间距为1m，顶端接有一阻值为的定值电阻，水平虚线ab、cd之间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量，长度为，阻值为的金属棒从虚线ab处静止释放，金属棒从cd离开磁场前已经做匀速运动，金属棒从释放到离开磁场区域的过程中通过电阻R的电荷量为，重力加速度g取，金属棒运动过程中与导轨始终垂直且接触良好，金属导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．金属棒离开磁场时的速度大小为10m/s
B．虚线ab、cd之间的距离为10m
C．金属棒从释放开始运动到cd的时间为2s
D．金属棒从释放开始运动到cd的过程中电阻R产生的焦耳热为37.5J
二、实验题（本题共2小题，共16分。）
11．某学习小组研究自感现象实验如图所示，电源电动势为，人两手间电阻约为，L为自感系数很大的电感线圈，当开关和都闭合稳定时，电流表、的示数分别为和；当断开，闭合，电路稳定时电流表、的示数都为。电流表为理想电表，实验前先将两开关都断开；
（1）由实验数据可以测得自感线圈L的直流电阻 ；
（2）先将和闭合，稳定后再突然断开有可能出现的现象是 ；
A．小灯泡闪亮一下逐渐熄灭 B．电流表被烧坏
C．小灯泡被烧坏 D．电流表被烧坏
（3）保持断开，先闭合待稳定后突然打开，此时人的两只手电势较高的是 手（选填“左”或“右”），A、B间瞬时电压是否能让人体产生触电的感觉 （选填“是”或“否”）。
12．某学习小组利用砷化镓霍尔元件（载流子为电子）测量磁感应强度，实验原理如图1所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供霍尔电流，通过1、3测脚时，元件中的载流子受洛伦兹力而偏转，2、4测脚间将产生霍尔电压。
（1）2、4测脚中电势高的是 （选填“2”或“4”）测脚。
（2）①某次实验中，利用螺旋测微器测量元件厚度d（如图2），其读数为 mm，调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
41.5 83.1 124.8 166.4 208.1
②根据实验数据在如图3所示的坐标纸上作出与的关系图像；
（3）设该元件单位体积中自由电子的个数为，元件厚度为，磁感应强度为，电子电荷量为，则与的关系式为 。
（4）为提高测量灵敏度，请提出制作霍尔元件的建议 。
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．如图所示，水平面内的光滑导轨平行放置，左端与电路相连，右端垂直放置导体ab，处在竖直向下的匀强磁场中。已知磁感应强度，导轨间距，导体ab的质量，电源电动势，内阻，，电容。开关S先接1，稳定后再接到2，导体ab水平飞出，电容器还残留电荷。求：
（1）开关S接1稳定时电容器上的电荷量Q；
（2）导体ab飞出时的速度v。
14．如图所示，质量为m，带电量为+q的点电荷，从原点以水平初速度射入第一象限内的电磁场区域，在（为已知）区域内有竖直向上的匀强电场，在区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，控制电场强度（E值有多种可能），可让粒子从NP射入磁场后偏转打到接收器MN上，重力忽略不计，求：
（1）粒子从NP中点射入磁场，电场强度的大小及射入磁场时的速度大小
（2）粒子在磁场中运动的圆周半径最大值
15．如图，两根平行光滑金属导轨处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距，导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度，质量均为、电阻均为的金属棒a和b垂直导轨放置。将b棒锁定，时刻开始对金属棒a施加垂直于棒的水平拉力F作用，使其由静止开始以的加速度向右做匀加速直线运动，后保持拉力的功率不变，使a棒继续运动。导轨电阻忽略不计，金属棒与导轨接触良好。
（1）求a棒运动的最大速度；
（2）若t1=5s时撤去拉力F，求此后a棒继续向前滑动的距离；
（3）若在a棒刚好达到最大速度vm时解除对b棒的锁定，同时撤去拉力F，求解除b棒的锁定后a棒上产生的焦耳热。
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