江苏省镇江第一中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

这是一份江苏省镇江第一中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），共25页。试卷主要包含了单选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本题共11小题，每小题4分，共计44分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 我们赖以生存的地球是一个巨大的磁体，其磁场类似于条形磁铁的磁场。地磁北（N）极处于地理南极附近，地磁南（S）极处于地理北极附近。在地磁场中的不同位置摆放a、b、c、d四个小磁针，小磁针黑体部分为N极，如图所示。当小磁针静止时，N极指向正确的是（ ）
A. aB. bC. cD. d
2. 下图中关于各个物理量之间的方向关系正确的是（ ）
A. ①③B. ②③C. ①④D. ②④
3. 下列与电磁感应有关的现象中说法不正确的是（ ）
A. 图甲：摇动手柄使蹄形磁体转动，则铝框会以相同的速度同向转动
B. 图乙：铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速减小
C. 图丙：搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是为了减弱指针摆动
D. 图丁：安检门利用涡流可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警
4. 1932年劳伦斯和利文斯顿设计出首台回旋加速器，其工作原理如图所示，置于真空中的两个D形金属盒半径均为R，两个D形盒间接交流电源，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与D 形盒面垂直，A处粒子源能产生质量为m、电荷量为的粒子（粒子初速度很小，可以忽略），通过加速电压为U的电场进入磁场，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。则下列说法中正确的是（ ）
A. 粒子在回旋加速器中始终做加速运动
B. 粒子第二次进入磁场中速度大小为
C. 要使粒子每次经过电场都被加速，则交流电源的周期为
D. 可以采取提高加速电压来增大粒子离开加速器时的最大动能
5. 一不可伸长直导线垂直于匀强磁场B放置，通过电流I时导线受到的安培力为F，将该导线做成半圆环，圆环平面仍垂直于匀强磁场放置，如图所示，并保持安培力不变，则圆环中电流大小为（ ）

A. IB. C. D.
6. 图甲中有一水平向右的匀强磁场，将一个水平放置的金属棒以某一水平速度抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，不计空气阻力，金属棒在运动过程中两端的电势分别为；图乙为法拉第圆盘发电机的原理图，水平匀强磁场垂直于盘面，圆盘绕水平轴以角速度匀速转动，铜片与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和电阻组成闭合回路，圆盘半径为，圆盘接入的电阻也为，其他电阻均可忽略不计，两端的电势分别为。下列说法正确的是（ ）
A. ，且保持不变B. ，且逐渐增大
C. ，且D. ，通过电流大小为
7. 日常带皮套的智能手机是利用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制作用。打开皮套，磁体远离霍尔元件手机屏幕亮；合上皮套，磁体靠近霍尔元件屏幕熄灭。如图所示，一块宽度为、长为、厚度为的霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子。水平向右大小为的电流通过元件时，手机套合上，元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为的匀强磁场中，元件的前、后表面产生稳定电势差，以此来控制屏幕熄灭。下列说法不正确的是（ ）

A. 前表面的电势比后表面的电势低
B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为
C. 用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件摆放方向对产生的电势差有影响
D. 元件内单位体积的自由电子数为
8. 如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动。射入磁场时，P的速度VP垂直于磁场边界，Q的速度VQ与磁场边界的夹角为45°。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则（ ）
A. P和Q的质量之比为1∶4B. P和Q的质量之比为∶1
C. P和Q速度大小之比为∶1D. P和Q速度大小之比为1∶2
9. 如图所示，某空间区域分布着垂直纸面向里、水平宽度为l的匀强磁场，是位于纸面内的直角梯形线圈且边刚好与磁场区域左边界重合，间的距离为2l，ab=2cd。从时刻起，使线圈沿垂直于磁场区域边界的方向以速度v匀速穿越磁场区域，规定直角梯形线圈中感应电流逆时针方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，下列关于感应电流I随时间t变化的图线正确的是（ ）
A. B.
C. D.
10. 如图所示，一质量为、边长为的正方形导线框，由高度处自由下落，边进入磁感应强度为的匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到边刚刚开始穿出磁场为止。已知磁场区域宽度为。重力加速度为，不计空气阻力。线框在穿越磁场过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 线框进入磁场的过程中电流方向为顺时针方向
B. 线框穿越磁场的过程中电流大小为
C. 线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热为
D. 线框进入磁场的过程中通过导线横截面的电荷量为
11. 如图，一根粗糙绝缘细杆固定在磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场中，杆和磁场垂直，与水平方向成θ角。杆上套一个质量为m、电荷量为+q的小球。小球与杆之间的动摩擦因数为μ。从A点开始由静止释放小球，使小球沿杆向下运动。设磁场区域足够大，杆足够长，重力加速度为g，则下列叙述中正确的是（ ）
A. 小球先做加速度减小的加速运动，再做匀速直线运动
B. 小球运动的最大加速度小于gsinθ
C. 小球的速度达到最大速度一半时，加速度a = 0.5g（sinθ + μcsθ）
D. 小球的最大速度
二、非选择题：共5题，共56分，其中第13题~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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。
12. 为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。
（1）同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。
将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_____（填“相同”或“相反”）；
（2）同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速_____（选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____（选填“通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大；
（3）实验结束后，实验小组同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知：
①流过灯泡的电流是_____（选填“”或“”）；
②线圈的直流电阻_____（选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。
13. 质谱仪是研究同位素的重要仪器，如图所示为质谱仪原理示意图。设粒子质量为m、电荷量为q，从S1无初速度释放进入电场，加速电场电压为U，之后垂直磁场边界进入匀强磁场，磁感应强度为B。（不计粒子重力）
（1）打在底片上的位置到S3的距离多大？
（2）粒子从进入磁场到打在底片上的时间是多少？
14. 如图甲所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈的匝数，边长、，线圈电阻。磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：

（1）内线圈平均感应电动势大小；
（2）内线圈产生的焦耳热。
15. 如图所示，间距为的两平行等长金属直导轨、固定在同一水平绝缘桌面上，导轨端接有的定值电阻，端与两条位于竖直面内半径均为的半圆形金属导轨平滑连接；一根电阻为、长度为的细金属棒质量为，与导轨垂直静止于处，（含边界）所在区域有磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于金属棒并与水平面成夹角。现给细金属棒提供瞬时水平向右的初速度，金属棒恰好能经过半圆形金属导轨的最高点，整个运动过程中与导轨始终接触良好，且始终垂直于导轨。不计全部金属导轨的电阻以及摩擦阻力和空气阻力，重力加速度取。求：
（1）金属棒获得初速度瞬间所受安培力的大小；
（2）金属棒向右运动经过时的速度大小；
（3）金属棒M向右运动经过磁场区域通过电阻R的电荷量。
16. 如图所示，空间直角坐标系（轴正方向垂直纸面向外，图中未画出）中，在的区域Ⅰ内存在沿轴负方向的匀强电场，的区域Ⅱ内存在垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，的区域Ⅲ内存在沿轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为、电荷量为的电子从原点以速度大小、方向在平面内与轴正方向的夹角为射入区域Ⅱ。
（1）若电子不能进入区域Ⅲ，求电子速度大小的范围；
（2）若，且电子经电场偏转后直接回到原点，求电场强度大小；
（3）若，求电子此后经过轴时对应的轴坐标。
2024-2025学年高二下学期3月学情调研
物理试题命题
一、单选题：本题共11小题，每小题4分，共计44分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 我们赖以生存的地球是一个巨大的磁体，其磁场类似于条形磁铁的磁场。地磁北（N）极处于地理南极附近，地磁南（S）极处于地理北极附近。在地磁场中的不同位置摆放a、b、c、d四个小磁针，小磁针黑体部分为N极，如图所示。当小磁针静止时，N极指向正确的是（ ）
A. aB. bC. cD. d
【答案】D
【解析】
【详解】小磁针N极的指向为磁场的方向，则图中d处小磁针的指向是正确的。
故选D。
2. 下图中关于各个物理量之间的方向关系正确的是（ ）
A. ①③B. ②③C. ①④D. ②④
【答案】A
【解析】
【详解】①通电直导线电流方向向上，根据安培定则可知导线周围的磁场俯视图为逆时针，故①正确；
②由图可知，通电螺线管的电流从右旋转到左，由安培定则可知螺线管内部磁场方向由右向左，故②错误；
③磁场方向垂直纸面向内，电流方向向上，根据左手定则判定，安培力方向垂直电流方向向左，故③正确；
④磁场方向垂直纸面向内，负电荷运动方向上，根据左手定则判定，运动正电荷受力方向是向右，故④错误。
故①③正确，②④错误。
故选A。
3. 下列与电磁感应有关的现象中说法不正确的是（ ）
A. 图甲：摇动手柄使蹄形磁体转动，则铝框会以相同的速度同向转动
B. 图乙：铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速减小
C. 图丙：搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是为了减弱指针摆动
D. 图丁：安检门利用涡流可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据电磁驱动原理，图中当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢，故A错误；
B．铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，由于电磁感应，铜盘中会产生感应电流，这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍铜盘的转动，使铜盘的转速减小，故B正确；
C．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起，是为了形成一个闭合回路。当电流表受到震动时，指针的摆动会带动连接指针的线圈摆动，线圈在磁场中切割磁感线产生感应电流，会受到安培力作用，安培力阻碍线圈的摆动，从而起到减弱指针摆动的作用，故C正确；
D．安检门利用涡流可以检测金属物品。当携带金属物品经过安检门时，金属物品会交变磁场中产生涡流，这个涡流又会产生交变磁场，被安检门检测到，从而触发报警，故D正确。
本题选不正确的，故选A。
【点睛】根据电磁感应的基本原理以及其在各种场景中的应用逐一分析各个选项。本题主要是考查电磁驱动和电磁阻尼，关键是弄清楚各仪器的工作原理，掌握电磁驱动和电磁阻尼的原理。
4. 1932年劳伦斯和利文斯顿设计出首台回旋加速器，其工作原理如图所示，置于真空中的两个D形金属盒半径均为R，两个D形盒间接交流电源，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与D 形盒面垂直，A处粒子源能产生质量为m、电荷量为的粒子（粒子初速度很小，可以忽略），通过加速电压为U的电场进入磁场，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。则下列说法中正确的是（ ）
A. 粒子在回旋加速器中始终做加速运动
B. 粒子第二次进入磁场中的速度大小为
C. 要使粒子每次经过电场都被加速，则交流电源的周期为
D. 可以采取提高加速电压来增大粒子离开加速器时的最大动能
【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子在回旋加速器中的D型盒中做匀速圆周运动，在D型盒的狭缝中做加速运动，选项A错误；
B．粒子第二次进入磁场时被电场加速了2次，则
解得粒子的速度大小为
选项B错误。
C．要使粒子每次经过电场都被加速，则交流电源的周期应等于粒子在磁场中运动的周期，即为
选项C正确；
D．粒子离开加速器时的动能最大，则
最大动能
可知，粒子离开加速器时的最大动能与加速电压无关，则不能采取提高加速电压来增大粒子离开加速器时的最大动能，选项D错误。
故选C。
5. 一不可伸长直导线垂直于匀强磁场B放置，通过电流I时导线受到的安培力为F，将该导线做成半圆环，圆环平面仍垂直于匀强磁场放置，如图所示，并保持安培力不变，则圆环中电流大小为（ ）

A. IB. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】直导线在磁场中受力
半圆环导线在磁场中受力的有效长度是半圆环的直径长度，则
解得
故选B。
6. 图甲中有一水平向右的匀强磁场，将一个水平放置的金属棒以某一水平速度抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，不计空气阻力，金属棒在运动过程中两端的电势分别为；图乙为法拉第圆盘发电机的原理图，水平匀强磁场垂直于盘面，圆盘绕水平轴以角速度匀速转动，铜片与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和电阻组成闭合回路，圆盘半径为，圆盘接入的电阻也为，其他电阻均可忽略不计，两端的电势分别为。下列说法正确的是（ ）
A. ，且保持不变B. ，且逐渐增大
C. ，且D. ，通过的电流大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．金属棒做平抛运动，竖直方向分速度切割磁感线，根据右手定则可知a点电势高于b点电势，即
则
即逐渐增大。故AB错误；
CD．根据右手定则可知D点电势高于C点电势，即
由电磁感应定律可得圆盘产生的感应电动势为
通过的电流大小为
两端电压为
故C错误；D正确。
故选D。
7. 日常带皮套的智能手机是利用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制作用。打开皮套，磁体远离霍尔元件手机屏幕亮；合上皮套，磁体靠近霍尔元件屏幕熄灭。如图所示，一块宽度为、长为、厚度为的霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子。水平向右大小为的电流通过元件时，手机套合上，元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为的匀强磁场中，元件的前、后表面产生稳定电势差，以此来控制屏幕熄灭。下列说法不正确的是（ ）

A. 前表面的电势比后表面的电势低
B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为
C. 用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件摆放方向对产生的电势差有影响
D. 元件内单位体积的自由电子数为
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于元件内的导电粒子是自由电子，电子带负电，根据左手定则可知电子受洛伦兹力指向前表面，则电子向前表面偏转，故前表面的电势比后表面的电势低，故A正确，不满足题意要求；
B．元件的前、后表面产生稳定电势差时，自由电子受到的洛伦兹力大小与电场力平衡，则有
即
故B错误，满足题意要求；
C．由
解得
B为垂直于上表面的磁感应强度的大小，用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件摆放方向对产生的电势差U有影响，故C正确，不满足题意要求；
D．由电流的微观表达式
又
解得元件内单位体积的自由电子数为
故D正确，不满足题意要求。
故选B。
8. 如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动。射入磁场时，P的速度VP垂直于磁场边界，Q的速度VQ与磁场边界的夹角为45°。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则（ ）
A. P和Q的质量之比为1∶4B. P和Q的质量之比为∶1
C. P和Q速度大小之比为∶1D. P和Q速度大小之比为1∶2
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】设MN=2R，则对粒子P的半径为R，有
对粒子Q的半径为R，有
又两粒子的运动时间相同，则
即
解得
ABD错误，C正确。
故选C。
9. 如图所示，某空间区域分布着垂直纸面向里、水平宽度为l的匀强磁场，是位于纸面内的直角梯形线圈且边刚好与磁场区域左边界重合，间的距离为2l，ab=2cd。从时刻起，使线圈沿垂直于磁场区域边界的方向以速度v匀速穿越磁场区域，规定直角梯形线圈中感应电流逆时针方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，下列关于感应电流I随时间t变化的图线正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据右手定则可知，在时间内感应电流方向沿逆时针方向，时间内，线圈切割磁感线的有效长度越来越长且成线性递增，则感应电流也随时间线性增大；在时间内，边已离开磁场，只有边切割磁感线，有效切割长度不变，感应电流大小不变，感应电流方向仍然是逆时针方向；时间内，感应电流的方向变为顺时针方向，且随着边进入磁场，有效切割长度越来越长，线圈在时刻的有效切割长度是长度的2倍，感应电流大小也是刚开始进入时的2倍。
故选A。
10. 如图所示，一质量为、边长为的正方形导线框，由高度处自由下落，边进入磁感应强度为的匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到边刚刚开始穿出磁场为止。已知磁场区域宽度为。重力加速度为，不计空气阻力。线框在穿越磁场过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 线框进入磁场的过程中电流方向为顺时针方向
B. 线框穿越磁场的过程中电流大小为
C. 线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热为
D. 线框进入磁场的过程中通过导线横截面的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A．线框进入磁场的过程中，ab边切割磁感应线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针方向，故A错误；
B．由题可知，线框进入磁场后开始做匀速运动，根据平衡条件有
解得，故B错误；
C．从ab边进入磁场到cd边刚好离开磁场，线框一直做匀速运动，且下降的高度为2l，根据能量守恒，可知线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热等于减小的重力势能，则有，故C错误；
D．线框从高为h处静止释放，则
线框以速度进入磁场做匀速运动，经过时间完全进入磁场，则有
则线框进入磁场过程中通过导线横截面的电荷量为，故D正确。
故选D。
11. 如图，一根粗糙绝缘细杆固定在磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场中，杆和磁场垂直，与水平方向成θ角。杆上套一个质量为m、电荷量为+q的小球。小球与杆之间的动摩擦因数为μ。从A点开始由静止释放小球，使小球沿杆向下运动。设磁场区域足够大，杆足够长，重力加速度为g，则下列叙述中正确的是（ ）
A. 小球先做加速度减小的加速运动，再做匀速直线运动
B. 小球运动的最大加速度小于gsinθ
C. 小球的速度达到最大速度一半时，加速度a = 0.5g（sinθ + μcsθ）
D. 小球的最大速度
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球开始运动时，速度较小，洛伦兹力较小，对小球进行受力分析，小球受到重力、垂直于杆斜向上的洛伦兹力、垂直于杆斜向上的支持力与沿杆向上的滑动摩擦力，此时有
解得
可知，小球先做加速度增大的加速运动，当洛伦兹力大于重力垂直于杆的分力时，支持力方向变成垂直于杆斜向左下方，则有
解得
此时，小球做加速度减小的加速运动，当加速度减为0时，小球开始做匀速直线运动，结合上述可知，小球先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动，故A错误；
B．结合上述可知，当洛伦兹力大小等于重力垂直于杆的分力时，杆对小球的支持力为0，滑动摩擦力为0，此时加速度最大，则有
解得
故B错误；
C．结合上述可知，速度最大时，加速度为0，则有
解得
若小球的速度达到最大速度一半时，则有
由于静止释放后小球能够向下运动，则有
结合上述可知
即此时杆对小球的支持力方向垂直于杆斜向下，则有
解得
故C正确；
D．结合上述可知，小球的最大速度为
故D错误
故选C。
二、非选择题：共5题，共56分，其中第13题~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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。
12. 为探究影响感应电流方向的因素，“荀子实验小组”的同学们做了如下的实验。
（1）同学们首先用如图甲的实验装置进行探究，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。
将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。说明螺线管中感应电流在螺线管内部产生的磁场方向与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向_____（填“相同”或“相反”）；
（2）同学们又用如图乙所示的器材进行探究。发现为了使小灯泡能短暂发光，应将如图所示的N极向下的条形磁铁快速_____（选填“向下插入”或“向上拔出”）。同学们还发现条形磁铁运动越快，小灯泡发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____（选填“通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大；
（3）实验结束后，实验小组的同学们又结合教材中自感实验做了如下实验。如图丙所示，将两条支路分别接上电流传感器（可以测出电流大小，且内阻忽略不计），已知灯泡电阻不变且阻值为。闭合开关后，流过两个电流传感器的图像如图丁所示。由图可知：
①流过灯泡的电流是_____（选填“”或“”）；
②线圈的直流电阻_____（选填“大于”“等于”或“小于”）灯泡电阻。
【答案】（1）相反 （2） ①. 向下插入 ②. 磁通量的变化率
（3） ①. a ②. 大于
【解析】
【小问1详解】
将条形磁铁极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转。说明感应电流方向为从经螺线管到，由安培定则可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向向下，与条形磁铁在螺线管内部产生磁场方向相反。
【小问2详解】
[1]将条形磁铁极向下插入螺线管，则穿过螺线管的磁通量向下增大，感应电流磁场方向向上，根据安培定则，可知感应电流方向从下向上流经二极管，电路导通，灯泡发光。
[2]条形磁铁从初始位置到完全插入，磁通量的变化量相同，磁体运动的越快，则穿过线圈的磁通量就变化的越快，二极管发光的亮度就越大，说明回路中产生的感应电流越大，线圈两端产生的感应电动势越大，因此该实验说明感应电动势随磁通量变化率的增大而增大。
【小问3详解】
[1] 开关闭合瞬间，灯泡电流瞬间增大，线圈对电流阻碍作用逐渐减小，通过线圈电流逐渐增大，灯泡分流逐渐减小，所以流经灯泡电流是图像。
[2] 电路稳定后通过灯泡电流大于通过线圈电流，所以线圈电阻大于灯泡电阻。
13. 质谱仪是研究同位素的重要仪器，如图所示为质谱仪原理示意图。设粒子质量为m、电荷量为q，从S1无初速度释放进入电场，加速电场电压为U，之后垂直磁场边界进入匀强磁场，磁感应强度为B。（不计粒子重力）
（1）打在底片上的位置到S3的距离多大？
（2）粒子从进入磁场到打在底片上的时间是多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）在电场中加速，则
在磁场中在匀速圆周运动，根据牛顿第二定律
打在底片上位置到的距离
联立可以得到
（2）粒子在磁场中运动
而且
则
则粒子从进入磁场到打在底片上的时间为
14. 如图甲所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈的匝数，边长、，线圈电阻。磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：

（1）内线圈平均感应电动势的大小；
（2）内线圈产生的焦耳热。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据平均电势
代入数据，可得的线圈的平均电动势
【小问2详解】
内线圈中的感应电动势
内线圈中的感应电流
内线圈产生的焦耳热
内线圈中的感应电动势
内线圈中的感应电流
内线圈产生的焦耳热
内线圈产生的焦耳热为
15. 如图所示，间距为的两平行等长金属直导轨、固定在同一水平绝缘桌面上，导轨端接有的定值电阻，端与两条位于竖直面内半径均为的半圆形金属导轨平滑连接；一根电阻为、长度为的细金属棒质量为，与导轨垂直静止于处，（含边界）所在区域有磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于金属棒并与水平面成夹角。现给细金属棒提供瞬时水平向右的初速度，金属棒恰好能经过半圆形金属导轨的最高点，整个运动过程中与导轨始终接触良好，且始终垂直于导轨。不计全部金属导轨的电阻以及摩擦阻力和空气阻力，重力加速度取。求：
（1）金属棒获得初速度瞬间所受安培力的大小；
（2）金属棒向右运动经过时的速度大小；
（3）金属棒M向右运动经过磁场区域通过电阻R的电荷量。
【答案】（1）
（2）1m/s （3）
【解析】
【小问1详解】
感应电动势
感应电流
安培力大小
解得
【小问2详解】
金属棒在圆弧最高点，由重力提供圆周运动的向心力，则有
根据动能定理得
联立解得
【小问3详解】
由动量定理得
根据电流的定义式有
联立解得
16. 如图所示，空间直角坐标系（轴正方向垂直纸面向外，图中未画出）中，在的区域Ⅰ内存在沿轴负方向的匀强电场，的区域Ⅱ内存在垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，的区域Ⅲ内存在沿轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为、电荷量为的电子从原点以速度大小、方向在平面内与轴正方向的夹角为射入区域Ⅱ。
（1）若电子不能进入区域Ⅲ，求电子速度大小的范围；
（2）若，且电子经电场偏转后直接回到原点，求电场强度的大小；
（3）若，求电子此后经过轴时对应的轴坐标。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
小问1详解】
临界轨迹与区域Ⅲ左边界相切，几何关系
根据
半径
解得
【小问2详解】
若，半径
轨迹圆在轴上的弦长
电子在电场中做类斜抛运动，加速度
轴方向，
轴方向，
解得
【小问3详解】
若，半径
电子从区域Ⅲ左边界与轴的交点进入区域Ⅲ，做螺旋线运动，分解为直线运动和圆周运动，圆周运动的周期
一个周期内沿轴运动的距离
电子此后经过轴时对应的轴坐标
解得