山东省枣庄市第三中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

这是一份山东省枣庄市第三中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版），共31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。
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试用时90分钟。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目填涂在答题卡和答题纸规定的地方。
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、单项选择题：（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。）
1. 勤学善思的小明同学在学完电场、磁场、电磁感应之后，对电与磁有了深入的理解，他在笔记本上做了如下总结，下列说法有误的是（ ）
A. 带电粒子在电场中某位置受电场力为零，则该处电场强度一定为零
B. 带电粒子在磁场中某位置受磁场力为零，则该处磁感应强度一定为零
C. 如图a，磁铁远离铝环产生的感应电流，本质是变化的磁场在铝环平面内激发了电场，铝环中自由电子受电场力，定向移动形成的
D. 如图b，导体棒切割磁感线产生的感应电流，本质是导体棒中的自由电子随导体棒运动，受到沿棒方向的洛伦兹力，定向移动形成的
2. 下列关于电磁现象的说法中，正确的是（ ）
A. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流
B. 搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理
C. 机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品
D. 摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快
3. 如图所示，空间中存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为，半径为的圆弧形导线MN所对应的圆心角为，其中端点的连线与竖直方向的夹角为，现在导线中通有从到的电流，电流的大小为.则下列说法正确的是（ ）
A. 导线所受的安培力大小为
B. 以点为轴，使导线沿逆时针方向转过，导线所受的安培力大小为0
C. 以点为轴，使导线沿顺时针方向转过，导线所受的安培力大小为
D. 仅将磁场方向转至垂直纸面向外，导线所受的安培力大小为
4. 在学习自感的课堂上，老师引入了一个有趣的小实验：四位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、若干导线、一个开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示的方式连接，实验过程中人会有触电的感觉，已知人体的电阻比线圈的电阻大得多。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关后，流过人的电流会逐渐变大直至不变
B. 当电路稳定时，流过人体的电流大于流过线圈的电流
C. 断开开关的瞬间，流过人体的电流方向由A到B
D. 断开开关的瞬间，流过人体的电流会突然增大
5. 如图所示，虚线ad左侧有面积足够大的磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，ad右侧为无磁场区域。使边长为L的正方形单匝粗细均匀的导线框绕其一顶点a，在纸面内顺时针以角速度ω匀速转动，线框电阻为R，经时间t转到图中虚线位置，则（ ）
A. 导线框abcd中感应电流方向为逆时针方向
B. 该过程中流过线框任意横截面电荷量为
C. 导线框上a，c两点之间电势差
D. 导线ab、ac边所受安培力的大小之比为
6. 霍尔传感器中的霍尔元件为一长方体结构，长宽高分别为a、b、c．如图所示，将霍尔传感器放入竖直向下的磁场中，霍尔元件产生的霍尔电压为前表面（图中阴影部分）电势高。下列说法正确的是（ ）
A. 霍尔元件中电流I是自由电子向右定向运动形成
B. 当滑动变阻器滑动触头向左滑动，霍尔电压将减小
C. 同时改变磁场和电流的方向，霍尔电压表指针会偏向另一边
D. 霍尔电压U大小与高c有关，与长宽a，b均无关
7. 半径为L的圆形边界内分布有垂直圆所在平面的磁场，垂直纸面向里的磁感应强度大小为2B，垂直纸面向外的磁感应强度大小为B，如图所示。AEO为八分之一圆导线框，其总电阻为R，以角速度ω绕O轴逆时针匀速转动，从图中所示位置开始计时，用i表示导线框中的感应电流（顺时针方向为正），线框中感应电流i随时间t变化图像可能是（ ）
A. B.
C. D.
8. 如图，纸面内有一垂直于纸面向外圆形匀强磁场区域，比荷为的带电粒子A、B分别从P点以速率垂直进入磁场，经过时间从M点射出磁场。已知沿半径方向，与夹角为，。不计粒子重力，下列判断正确的是（ ）
A. 若，则
B. 若，则
C. 若，则
D. 若，则
二、多项选择题：（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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。）
9. 如图所示，将一磁铁通过放置在电子秤上的支架悬挂于电子秤上方，磁铁的正下方有两条光滑的固定金属导轨M、N，其上有两根可以自由滑动的金属杆a、b，磁铁在回路中心的正上方，当剪断细线磁铁下落过程中，以下说法正确的是（ ）
A. a、b杆相互靠近
B. 导轨对台秤的压力小于自身的重力
C. 与剪断细线前相比电子秤的示数减小
D. 磁铁处于完全失重状态
10. 一回旋加速器中匀强磁场的磁感应强度为B，两D形盒狭缝间加的交变电场电势差为U。质量为m、电荷量为q的离子在回旋加速器中，由静止开始经交变电场多次加速后，旋转轨道是半径为r的圆，圆心在O点。为引出离子，使用磁屏蔽通道法设计引出器，引出器原理如图所示，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道，通道的圆心位于点。引出离子时，改变通道内磁场的磁感应强度，从而使离子从P点进入通道，沿通道中心线从Q点射出。以下说法正确的是（ ）
A. 交变电场的变化频率为
B. 粒子的加速次数为
C. 引出离子时，通道内、外的磁场方向相反
D. 引出离子时，通道内的磁感应强度小于B
11. 如图所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图像可能是下列选项中的（ ）
A. B.
C. D.
12. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，垂直导轨的虚线两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度均为B的相反方向的竖直匀强磁场，两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b垂直导轨放在左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其他电阻。现给导体棒a一个瞬时冲量，使导体棒a获得一个水平向右的初速度，则下列关于a、b两棒此后的整个运动过程的说法中，以下说法正确的是（ ）
A. a、b两棒组成的系统动量守恒
B. a、b两棒最终将以大小为的速度分别向右，向左做匀速直线运动
C. 整个过程中，a棒上产生的焦耳热为
D. 整个过程中，流过a棒的电荷量为
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
三、实验题：（本题共2小题，7个填空，每空两分，共14分。）
13. 高二的小明同学在学习安培力后，设计了如图所示的装置来测定U形磁铁磁极间的磁感应强度。根据实验主要步骤完成填空：
（1）在弹簧测力计下端挂一个匝数为n的矩形线框，将线框的下短边完全置于U形磁铁的N，S极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面_______（选填“平行”或“垂直”）；
（2）在电路未接通时，记录线框静止时弹簧测力计的读数；
（3）闭合开关，调节滑动变阻器使电流表读数为I，记录线框静止时弹簧测力计的读数F，（且满足，则线框所受安培力方向为_______（选填“向上”或“向下”）；
（4）用刻度尺测出矩形线框短边的长度L；
（5）利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度_______。（用题目中给出的物理量符号表示）
14. 某兴趣小组利用如图装置探究感应电流产生条件和影响感应电流方向的因素；
（1）如图a，磁铁的N极向下运动时，电流表指针发生偏转。若要探究线圈中产生感应电流的方向，除了要知道线圈上导线的绕向外，还必须知道_______；
（2）图b中，将条形磁铁从图示位置先向下后向上移动一小段距离，出现的现象是（ ）
A. 灯泡A、B交替短暂发光
B. 灯泡A、B均不发光
C. 灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
D. 灯泡A、B同时短暂发光
（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，下列接线方法正确的是（ ）
A. 1接2，3接4
B. 1接4，2接3
C. 1接3，2接4
（4）该同学设计图d所示实验装置，进一步研究感应电流方向。其中甲、乙为两个完全相同的电流表。已知闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针位置如图d所示。若要使电流表乙的指针向左偏转。则进行的操作可能为（ ）
A. 闭合开关，等电路稳定后再断开开关的瞬间
B. 断开开关，等电路稳定后再闭合开关的瞬间
C. 滑动变阻器的滑片向N端迅速滑动
D. 滑动变阻器的滑片向M端迅速滑动
四、解答题（本题共4小题，写出必要的解答过程，共46分）
15. 如图所示，在垂直纸面向外的匀强磁场中，一质量为m、电荷量为的带电滑块从光滑绝缘斜面的顶端由静止释放，滑至底端时恰好即将飞离斜面，已知磁感应强度的大小为B，斜面的倾角为θ，重力加速度为g，滑块可视为质点。求：
（1）滑块滑至底端时的速度大小；
（2）滑块滑至底端时所用时间；
（3）斜面的高度。
16. 如图所示，水平放置的平行正对金属板长为l，板间距为d。上极板带正电，下极板带负电，板间电压为U。一质量为m的带电微粒从左侧中央O点沿水平方向以速度射入板间，从右侧A点水平射出，重力加速度为g。
(1)求粒子的电性及所带电荷量；
(2)若要使粒子从上板右边缘B点射出：①第一种办法是改变板间电压，求板间电压；②第二种办法是在板间加垂直于该面的匀强磁场，求所加磁场的磁感应强度大小与方向。
17. 如图甲所示，一水平放置的线圈，匝数匝，横截面积，电阻，线圈处于水平向左的均匀变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。线圈与足够长的竖直光滑导轨、连接，导轨间距，导体棒与导轨始终接触良好，导体棒的电阻，质量，导轨的电阻不计，导轨处在与导轨平面垂直向里的匀强磁场中，磁感应强度。时刻，导体棒由静止释放，取，求：
（1）时刻，线圈内产生的感应电动势大小；
（2）时，导体棒两端的电压和导体棒的加速度大小；
（3）导体棒达到稳定状态时，导体棒重力的瞬时功率。
18. 如图所示，在平面直角坐标系x轴上方有磁感应强度大小不变的匀强磁场，在x轴下方有平行于xOy平面的匀强电场，且与x轴成45°角斜向右上方。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以初速度v0从y轴上P点沿y轴正方向射出，，若磁场方向垂直坐标平面向外，则粒子第一次经过x轴进入电场和第二次经过x轴的位置均在Q点（未画出）；若磁场方向垂直坐标平面向里，则粒子第二次经过x轴的位置也在Q点，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B大小；
（2）匀强电场电场强度E大小；
（3）若磁场方向垂直坐标平面向外，粒子从P点射出到第三次经过x轴所用的时间。
枣庄三中2024~2025学年度高二年级3月质量检测考试
物理试题
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试用时90分钟。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目填涂在答题卡和答题纸规定的地方。
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、单项选择题：（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。）
1. 勤学善思的小明同学在学完电场、磁场、电磁感应之后，对电与磁有了深入的理解，他在笔记本上做了如下总结，下列说法有误的是（ ）
A. 带电粒子在电场中某位置受电场力为零，则该处电场强度一定为零
B. 带电粒子在磁场中某位置受磁场力为零，则该处磁感应强度一定为零
C. 如图a，磁铁远离铝环产生的感应电流，本质是变化的磁场在铝环平面内激发了电场，铝环中自由电子受电场力，定向移动形成的
D. 如图b，导体棒切割磁感线产生的感应电流，本质是导体棒中的自由电子随导体棒运动，受到沿棒方向的洛伦兹力，定向移动形成的
【答案】B
【解析】
【详解】A．带电粒子在电场中某位置受电场力为零，根据可知该处电场强度一定为零，故A正确；
B．带电粒子静止或者沿与磁场方向平行运动时，受磁场力为零，但磁感应强度不一定为零，故B错误；
C．如图a，磁铁远离铝环产生的感应电流，本质是变化的磁场在铝环平面内激发了感生电场，铝环中自由电子受电场力，定向移动形成的，故C正确；
D．如图b，导体棒切割磁感线产生的感应电流，本质是导体棒中的自由电子随导体棒运动，受到沿棒方向的洛伦兹力，定向移动形成感应电流，故D正确。
本题选错误的，故选B。
2. 下列关于电磁现象的说法中，正确的是（ ）
A. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流
B. 搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理
C. 机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品
D. 摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快
【答案】B
【解析】
【详解】A．在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是减小涡流，故A错误；
B．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故B正确；
C．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，可知，安检门不能检查出毒贩携带的毒品，故C错误；
D．摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转的慢，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，空间中存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为，半径为的圆弧形导线MN所对应的圆心角为，其中端点的连线与竖直方向的夹角为，现在导线中通有从到的电流，电流的大小为.则下列说法正确的是（ ）
A. 导线所受安培力大小为
B. 以点为轴，使导线沿逆时针方向转过，导线所受的安培力大小为0
C. 以点为轴，使导线沿顺时针方向转过，导线所受的安培力大小为
D. 仅将磁场方向转至垂直纸面向外，导线所受的安培力大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．导线垂直磁场方向的有效长度为
则导线所受的安培力为
A错误；
B．以O点为轴，使导线沿逆时针方向转过，导线垂直磁场方向的有效长度为0，导线所受的安培力为0，B正确；
C．以O点为轴，使导线沿顺时针方向转过，导线垂直磁场方向的有效长度为
导线所受的安培力大小为
C错误；
D．仅将磁场方向转至垂直纸面向外，导线垂直磁场方向的有效长度为
则导线所受的安培力为
D错误
故选B。
4. 在学习自感的课堂上，老师引入了一个有趣的小实验：四位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、若干导线、一个开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示的方式连接，实验过程中人会有触电的感觉，已知人体的电阻比线圈的电阻大得多。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关后，流过人的电流会逐渐变大直至不变
B. 当电路稳定时，流过人体的电流大于流过线圈的电流
C. 断开开关的瞬间，流过人体的电流方向由A到B
D. 断开开关的瞬间，流过人体的电流会突然增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．闭合开关后，由于人体的电阻很大，此时可以忽略干电池的内阻，故人两端的电压一直不变，流过人的电流会一直不变，故A错误；
B．因为人体的电阻大于线圈的电阻，根据并联电路的知识可知，流过人体的电流小于流过线圈的电流，故B错误；
C．断开开关的瞬间，线圈产生的电动势要阻碍线圈原有电流变小，因此产生的感应电流与原电流方向相同，自左向右，断开开关时线圈与人体组成新的闭合回路，因此流过人体的电流方向由B到A，故C错误；
D．断开开关后，流过线圈的电流会从稳定时流过线圈的电流值开始减小，从而导致断开开关的瞬间，流过人体的电流会突然增大，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，虚线ad左侧有面积足够大的磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，ad右侧为无磁场区域。使边长为L的正方形单匝粗细均匀的导线框绕其一顶点a，在纸面内顺时针以角速度ω匀速转动，线框电阻为R，经时间t转到图中虚线位置，则（ ）
A. 导线框abcd中感应电流方向为逆时针方向
B. 该过程中流过线框任意横截面的电荷量为
C. 导线框上a，c两点之间电势差
D. 导线ab、ac边所受安培力的大小之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意可知，通过线框的磁通量减少，根据楞次定律增反减同可知，线圈中的电流为顺时针方向。故A错误；
B．线框在磁场中运动的时磁通量的变化量为
线框中的平均电动势为
线框中平均感应电流为
所以流过线框横截面积的电荷量为，故B错误；
C．由右手定则，电流从a经b流向c，在电源内部电流从负极流向正极，故；又
故C正确；
D．设线框中电流大小为I，导线ab所受安培力的大小为
导线ac所受安培力的大小之比为
则
故D错误。
故选C。
6. 霍尔传感器中的霍尔元件为一长方体结构，长宽高分别为a、b、c．如图所示，将霍尔传感器放入竖直向下的磁场中，霍尔元件产生的霍尔电压为前表面（图中阴影部分）电势高。下列说法正确的是（ ）
A. 霍尔元件中电流I是自由电子向右定向运动形成的
B. 当滑动变阻器滑动触头向左滑动，霍尔电压将减小
C. 同时改变磁场和电流的方向，霍尔电压表指针会偏向另一边
D. 霍尔电压U大小与高c有关，与长宽a，b均无关
【答案】D
【解析】
【详解】AC．由题知，霍尔元件产生的霍尔电压为前表面（图中阴影部分）电势高，则根据左手定则可知霍尔元件中电流I的载流子是负电荷向左定向运动形成的，且同时改变磁场和电流的方向，粒子的偏转方向不变，电压表指针偏向不变，故AC错误；
BD．当达到稳定状态时满足
其中
解得霍尔电势差
则霍尔电压大小与霍尔元件的宽c有关系，与长宽a，b均无关，且变阻器滑动触头向左滑动，电流变大，U变大，故B错误，D正确。
故选D。
7. 半径为L的圆形边界内分布有垂直圆所在平面的磁场，垂直纸面向里的磁感应强度大小为2B，垂直纸面向外的磁感应强度大小为B，如图所示。AEO为八分之一圆导线框，其总电阻为R，以角速度ω绕O轴逆时针匀速转动，从图中所示位置开始计时，用i表示导线框中的感应电流（顺时针方向为正），线框中感应电流i随时间t变化图像可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】从图中所示位置开始计时，当线圈转过过程，即在时间内，根据楞次定律可知，产生的感应电流为顺时针方向（正方向），产生的电动势大小为
感应电流大小为
在线圈转过过程，即在时间内，线圈不会产生感应电流；
在线圈转过过程，即在时间内，据楞次定律可知，产生的感应电流为顺时针方向（正方向），产生的电动势大小为
感应电流大小为
线圈转过过程，即在时间内，线圈不会产生感应电流；
在线圈转过过程，即在时间内，据楞次定律可知，产生的感应电流为逆时针方向（负方向），产生的电动势大小为
感应电流大小为
在线圈转过过程，即在时间内，线圈不会产生感应电流；
在线圈转过过程，即在时间内，据楞次定律可知，产生的感应电流为逆时针方向（负方向），产生的电动势大小为
感应电流大小为
在线圈转过过程，即在时间内，线圈不会产生感应电流。
综上分析可知，线框中感应电流i随时间t变化图像可能是A。
故选A。
8. 如图，纸面内有一垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域，比荷为的带电粒子A、B分别从P点以速率垂直进入磁场，经过时间从M点射出磁场。已知沿半径方向，与夹角为，。不计粒子重力，下列判断正确的是（ ）
A. 若，则
B. 若，则
C. 若，则
D. 若，则
【答案】B
【解析】
【详解】A．设匀强磁场区域半径为R，带电粒子A、B的轨迹如图所示
由几何关系可得，粒子A的轨道半径
粒子B的轨道半径
粒子A转过的圆心角为
粒子B转过的圆心角为
根据洛伦兹力提供向心力有
故速度为
运动周期为
则运动时间
若，则
故A错误；
B．若，则
故B正确；
C．若，则
故C错误；
D．若，则
故D错误。
故选B。
二、多项选择题：（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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。）
9. 如图所示，将一磁铁通过放置在电子秤上的支架悬挂于电子秤上方，磁铁的正下方有两条光滑的固定金属导轨M、N，其上有两根可以自由滑动的金属杆a、b，磁铁在回路中心的正上方，当剪断细线磁铁下落过程中，以下说法正确的是（ ）
A. a、b杆相互靠近
B. 导轨对台秤的压力小于自身的重力
C. 与剪断细线前相比电子秤的示数减小
D. 磁铁处于完全失重状态
【答案】AC
【解析】
【详解】A．磁铁下落时，由导轨和金属杆组成的闭合回路中的磁通量增加，由楞次定律可知a、b杆将相互靠拢，故A正确；
B．磁铁对导轨产生向下的力，因此导轨对电子秤的压力变大，大于自身的重力，故B错误；
CD．将磁铁、支架、导轨和金属杆看成一个整体，磁铁处于失重状态，整体对电子秤的压力减小，故电子秤的示数减小，由于磁铁对导轨产生向下的力，故磁铁受到一个向上的力，所以磁铁下落的加速度小于重力加速度，故磁铁不处于完全失重状态，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 一回旋加速器中匀强磁场的磁感应强度为B，两D形盒狭缝间加的交变电场电势差为U。质量为m、电荷量为q的离子在回旋加速器中，由静止开始经交变电场多次加速后，旋转轨道是半径为r的圆，圆心在O点。为引出离子，使用磁屏蔽通道法设计引出器，引出器原理如图所示，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道，通道的圆心位于点。引出离子时，改变通道内磁场的磁感应强度，从而使离子从P点进入通道，沿通道中心线从Q点射出。以下说法正确的是（ ）
A. 交变电场的变化频率为
B. 粒子的加速次数为
C. 引出离子时，通道内、外的磁场方向相反
D. 引出离子时，通道内的磁感应强度小于B
【答案】AD
【解析】
【详解】A．离子在磁场中做圆周运动，有
解得
交变电场的周期与离子在磁场中运动的周期相等，为
故交变电场的变化频率为
故A正确；
B．离子从释放到飞出加速器，由动能定理可得
解得粒子的加速次数为
故B错误；
C．引出离子时，通道内，外的磁场都使离子顺时针偏转，故通道内，外的磁场方向相同，故C错误；
D．引出离子时，离子在通道内的圆周运动半径大于在通道外的圆周半径，由
可知通道内的磁感应强度小于，故D正确。
故选AD。
11. 如图所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图像可能是下列选项中的（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】A．带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，当重力与洛伦兹力相等时，圆环将做匀速直线运动，选项A正确；
D．当洛伦兹力大于重力时，圆环受到摩擦力的作用，并且随着速度的减小而减小，圆环将做加速度逐渐减小的减速运动，最后做匀速直线运动，选项D正确；
BC．如果重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，且摩擦力越来越大，圆环将做加速度逐渐增大的减速运动，故BC错误。
故选AD。
12. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，垂直导轨的虚线两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度均为B的相反方向的竖直匀强磁场，两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b垂直导轨放在左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其他电阻。现给导体棒a一个瞬时冲量，使导体棒a获得一个水平向右的初速度，则下列关于a、b两棒此后的整个运动过程的说法中，以下说法正确的是（ ）
A. a、b两棒组成的系统动量守恒
B. a、b两棒最终将以大小为的速度分别向右，向左做匀速直线运动
C. 整个过程中，a棒上产生的焦耳热为
D. 整个过程中，流过a棒的电荷量为
【答案】BD
【解析】
详解】A．由右手定则和左手定则可知，两导体棒所受安培力均向左，因此系统动量不守恒，A错误；
BCD．回路总电动势为，随着的减小，的增大，回路总电动势减小，回路电流减小，安培力减小，两棒加速度最终减为零，两棒均匀速运动，设整个过程回路中的平均电流为，则由动量定理，有
棒：
棒：
同时
两式联立，解得，向右；，向左；
流过棒的电荷量为
同时，整个过程中，回路中产生的焦耳热为
则棒上产生的焦耳热为
故C错误，BD正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
三、实验题：（本题共2小题，7个填空，每空两分，共14分。）
13. 高二的小明同学在学习安培力后，设计了如图所示的装置来测定U形磁铁磁极间的磁感应强度。根据实验主要步骤完成填空：
（1）在弹簧测力计下端挂一个匝数为n的矩形线框，将线框的下短边完全置于U形磁铁的N，S极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面_______（选填“平行”或“垂直”）；
（2）在电路未接通时，记录线框静止时弹簧测力计的读数；
（3）闭合开关，调节滑动变阻器使电流表读数为I，记录线框静止时弹簧测力计的读数F，（且满足，则线框所受安培力方向为_______（选填“向上”或“向下”）；
（4）用刻度尺测出矩形线框短边的长度L；
（5）利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度_______。（用题目中给出的物理量符号表示）
【答案】 ①. 垂直 ②. 向下 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]应使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线垂直，使线圈受到的安培力沿竖直方向，这样能使弹簧测力计保持竖直，方便测出弹簧的拉力；
（3）[2]没通电时，对线框受力分析，线框所受重力等于弹簧测力计拉力，即
通电后，对线框受力分析，线框受重力、安培力、弹簧的拉力，三力平衡，同时根据弹簧测力计示数变大可知安培力方向向下；
（5）[3]通电后满足
解得
由安培力公式可得
解得
14. 某兴趣小组利用如图装置探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素；
（1）如图a，磁铁的N极向下运动时，电流表指针发生偏转。若要探究线圈中产生感应电流的方向，除了要知道线圈上导线的绕向外，还必须知道_______；
（2）图b中，将条形磁铁从图示位置先向下后向上移动一小段距离，出现的现象是（ ）
A. 灯泡A、B交替短暂发光
B. 灯泡A、B均不发光
C. 灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
D. 灯泡A、B同时短暂发光
（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，下列接线方法正确的是（ ）
A. 1接2，3接4
B. 1接4，2接3
C. 1接3，2接4
（4）该同学设计图d所示实验装置，进一步研究感应电流方向。其中甲、乙为两个完全相同的电流表。已知闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针位置如图d所示。若要使电流表乙的指针向左偏转。则进行的操作可能为（ ）
A. 闭合开关，等电路稳定后再断开开关的瞬间
B. 断开开关，等电路稳定后再闭合开关瞬间
C. 滑动变阻器的滑片向N端迅速滑动
D. 滑动变阻器的滑片向M端迅速滑动
【答案】（1）电流从电流表的“+”接线柱流入时，指针向哪个方向偏转（电流方向与指针偏转方向的关系）
（2）A （3）C （4）BD
【解析】
【小问1详解】
若要探究线圈中产生感应电流的方向，除了要知道线圈上导线的绕向外，还必须知道电流从电流表的“+”接线柱流入时，指针向哪个方向偏转（电流方向与指针偏转方向的关系）
【小问2详解】
将条形磁铁从图示位置先向下移动时，根据楞次定律可知此时线圈产生的感应电流方向从上流向下，根据二极管的单向导电性可知此时A短暂放光，B不发光；后向上移动一小段距离线圈产生的感应电流方向从下流向上，此时B短暂放光，A不发光；
故选A。
【小问3详解】
根据感应电流产生的条件可知，要想进一步探究影响感应电流方向的因素，需要组成一个闭合回路，还需要一个含有电源的电路形成一个电磁铁，所以1接3，2接4。
故选C。
【小问4详解】
A．闭合开关后，线圈A中的电流方向是从上到下，电流表甲中的电流从正极流向负极，指针向右偏转，断开开关瞬间，线圈A中电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，由右手定则可知，电流表乙中的电流从正极流向负极，指针向右偏转，A错误；
B．断开开关，等电路稳定后再闭合开关的瞬间，线圈A中电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，线圈B中的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，由右手定则可知，电流表乙中的电流从负极流向正极，指针向左偏转，B正确；
C．滑动变阻器的滑片向N端迅速滑动，线圈A中电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，由右手定则可知，电流表乙中的电流从正极流向负极，指针向右偏转，C错误；
D．滑动变阻器的滑片向M端迅速滑动，线圈A中电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，线圈B中的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，由右手定则可知，电流表乙中的电流从负极流向正极，指针向左偏转，D正确。
故选BD。
四、解答题（本题共4小题，写出必要的解答过程，共46分）
15. 如图所示，在垂直纸面向外的匀强磁场中，一质量为m、电荷量为的带电滑块从光滑绝缘斜面的顶端由静止释放，滑至底端时恰好即将飞离斜面，已知磁感应强度的大小为B，斜面的倾角为θ，重力加速度为g，滑块可视为质点。求：
（1）滑块滑至底端时的速度大小；
（2）滑块滑至底端时所用时间；
（3）斜面的高度。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
由左手定则可知，滑块所受洛伦兹力垂直斜面向上，滑块滑至底端时恰不受弹力，则有
解得
【小问2详解】
物体沿斜面匀加速下滑，由
又
解得
【小问3详解】
滑块从斜面顶端运动到底端的过程中，由动能定理得
解得
16. 如图所示，水平放置的平行正对金属板长为l，板间距为d。上极板带正电，下极板带负电，板间电压为U。一质量为m的带电微粒从左侧中央O点沿水平方向以速度射入板间，从右侧A点水平射出，重力加速度为g。
(1)求粒子的电性及所带电荷量；
(2)若要使粒子从上板右边缘B点射出：①第一种办法是改变板间电压，求板间电压；②第二种办法是在板间加垂直于该面的匀强磁场，求所加磁场的磁感应强度大小与方向。
【答案】(1)负电，；(2)①；②，方向垂直纸面向外
【解析】
【详解】(1)因为粒子水平射出，所以粒子受力平衡，粒子所受电场力方向向上，因上极板带正电，所以粒子带负电，则有
联立解得
(2)①水平方向则有
竖直方向则有
根据牛顿第二定律
并将入解得
②加入磁场后，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，设粒子在磁场中做以O为圆心，半径为R的圆，如图所示
根据几何关系则有
粒子在复合场中，洛伦磁力提供向心力，则有
并将代入解得
17. 如图甲所示，一水平放置的线圈，匝数匝，横截面积，电阻，线圈处于水平向左的均匀变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。线圈与足够长的竖直光滑导轨、连接，导轨间距，导体棒与导轨始终接触良好，导体棒的电阻，质量，导轨的电阻不计，导轨处在与导轨平面垂直向里的匀强磁场中，磁感应强度。时刻，导体棒由静止释放，取，求：
（1）时刻，线圈内产生的感应电动势大小；
（2）时，导体棒两端的电压和导体棒的加速度大小；
（3）导体棒达到稳定状态时，导体棒重力的瞬时功率。
【答案】（1）2V；（2）1.6V，；（3）
【解析】
【详解】（1）由图乙可知，线圈内磁感应强度变化率
由法拉第电磁感应定律可知
（2）时，回路中电流
导体棒两端的电压
由牛顿第二定律可得
解得
（3）当导体棒达到稳定状态时，满足
ab杆向下运动会产生感应电动势，b相当于正极，a相当于负极，所以
解得
此时，导体棒重力的瞬时功率
18. 如图所示，在平面直角坐标系x轴上方有磁感应强度大小不变的匀强磁场，在x轴下方有平行于xOy平面的匀强电场，且与x轴成45°角斜向右上方。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以初速度v0从y轴上P点沿y轴正方向射出，，若磁场方向垂直坐标平面向外，则粒子第一次经过x轴进入电场和第二次经过x轴的位置均在Q点（未画出）；若磁场方向垂直坐标平面向里，则粒子第二次经过x轴的位置也在Q点，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B大小；
（2）匀强电场的电场强度E大小；
（3）若磁场方向垂直坐标平面向外，粒子从P点射出到第三次经过x轴所用的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）若磁场方向垂直坐标平面向外，则粒子第一次经过x轴进入电场和第二次经过x轴的位置均在Q点，说明粒子到达Q点时的速度方向与电场强度方向反向，则由几何关系
解得
根据
可得

（2）若磁场方向垂直坐标平面向里，则粒子第二次经过x轴的位置也在Q点，轨迹如图；
则
解得
（3）粒子在磁场中运动的时间
粒子进入电场时做减速运动，速度减到零用时间t2，后反向加速，仍用时间t2第二次回到x轴，
解得
粒子再次进入磁场做圆周运动，再次到达x轴时用时间
则粒子从P点射出到第三次经过x轴所用的时间