黑龙江省大庆市铁人中学2019-2020学年高二下学期物理第一次月考试卷
一、单选题
1．（2020高二下·大庆月考）在磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba
C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
2．（2018高二上·集宁期中）一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为 （ ）
A．动能减小 B．电势能增加
C．动能和电势能之和减小 D．重力势能和电势能之和增加
3．（2020高二下·大庆月考）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线。则下列说法中不正确的是（ ）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．随着所加电压的增大，小灯泡消耗的功率增大
C．对应P点，小灯泡的电阻R＝
D．对应P点，小灯泡的电阻R＝
4．（2020高二下·大庆月考）竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为2R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A铰链连接的长度为2a，电阻为 的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下。当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为（ ）
A． Bav B． C．Bav D．2Bav
5．（2020高二下·大庆月考）如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PC与MN垂直。一群质量为m、带电荷量为－q（q>0）的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为（ ）
A． B．
C． D．
6．（2020高二下·大庆月考）如图甲所示，矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下静止不动，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示．t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．在0～4 s时间内，线框ab边受安培力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
7．（2020高二下·大庆月考）利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，N、M两侧面间会形成电势差UNM，下列说法中正确的是（ ）
A．若该霍尔元件的载流子是正电荷，则电势差UNM＜0
B．若该霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UNM 0
C．电势差UNM 仅与材料有关
D．在测定地球赤道正上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直
8．（2020高二下·大庆月考）一个初动能为Ek的带电粒子，以速度V垂直电场线方向飞入两块平行金属板间，飞出时动能为4Ek。如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍，不计重力，那么该粒子飞出时动能为（ ）
A．4.5Ek B．4.75 Ek C．7 Ek D．5 Ek
9．（2020高二下·大庆月考）一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则以下说法不正确的是（ ）
A．做匀变速曲线运动 B．动量的变化率保持不变
C．速率先减小后增大 D．速率先增大后减小
10．（2020高二下·大庆月考）如图所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板之间有一个电荷q处于静止状态．现将两极板的间距变大，则（ ）
A．电荷仍将静止 B．电荷将向上加速运动
C．电流表中将有从a到b的电流 D．电流表中将有从b到a的电流
11．（2020高二下·大庆月考）线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图可知（ ）
A．在B，D时刻穿过线圈的磁通量为零
B．在A，C时刻线圈处于与中性面垂直的位置
C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π
D．若从0时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次
12．（2020高二下·大庆月考）如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期的前三分之一周期内电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为（ ）
A．7.5V B．8V C． V D． V
13．（2020高二下·大庆月考）如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压可认为不变。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，开关S闭合后，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则开关S闭合后，以下说法正确的是（ ）
A．电表V1示数不变，V2示数减小 B．电表A1、A2示数之比增大
C．变压器的输入功率增大 D．电阻R1两端的电压增大
14．（2020高二下·大庆月考）如图甲所示，理想变压器的原线圈输入电压如图乙所示的交流电，电路中电阻R=10Ω，M是标有“10V、10W”的电动机，其绕线电阻r=2Ω，电动机正常工作。下列说法正确的是（ ）
A．变压器副线圈和原线圈的匝数比是10∶1
B．电流表示数是1A
C．电动机的输出功率为8W
D．变压器的输入功率为18W
15．（2020高二下·大庆月考）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过 时的感应电流为I，下列说法正确的是（ ）
A．线框中感应电流的有效值为2I
B．从中性面开始转过一周的过程中，通过导线某横截面的电荷量为
C．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为
D．线框转一周的过程中，外力做功为零
16．（2020高二下·大庆月考）如图xOy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B=2B0cos x （式中B0为已知量），规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R，t=0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是（ ）
A．外力F为恒力
B．线圈在运动过程中合外力对其做功不为零
C．经过 ， 线圈中产生的电热
D．t=0时，外力大小
17．（2020高二下·大庆月考）如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内。第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场（图中未画出），一带电小球从x轴上的A点由静止释放，恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限，然后做匀速圆周运动，从Q点垂直于x轴进入第Ⅰ象限，Q点距O点的距离为d，重力加速度为g。根据以上信息，能求出的物理量有（ ）
A．小球做圆周运动的动能大小 B．电场强度的大小和方向
C．小球在第Ⅳ象限运动的时间 D．磁感应强度大小
18．（2020高二下·大庆月考）如图，左侧接有定值电阻的固定水平光滑导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，导轨间距为L，一质量为m的金属棒由静止开始在恒定拉力F作用下从CD处沿导轨向左加速运动。从金属棒开始运动起，磁感强度随时间变化关系为B= kt （k>0），当金属棒移动距离d至磁场右边界EF，磁场磁感强度即保持不变，恰能使金属棒在磁场中作匀速直线运动。匀强磁场区域中GH与EF相距为2d。金属棒和导轨的电阻不计。下列判断正确的是（ ）
A．金属棒进入磁场前后回路中感应电流方向不变
B．金属棒从CD运动至GH过程中全电路产生的焦耳热为Q=2Fd
C．导轨左侧定值电阻阻值R=
D．当磁场保持不变后磁感强度大小B=
19．（2020高二下·大庆月考）如图所示，在xOy坐标系的第二、三象限内有半圆形有界磁场，磁场方向垂直于坐标平面向里，磁场的磁感应强度大小为B，圆心在坐标原点O处，半径为R，一粒子源在坐标为（－1.5R，0.5R）的P点，可以沿x轴正方向发射速率在一定范围内的同种带负电的粒子，粒子的质量为m、电荷量为q，速度最大的粒子刚好不过y轴，速度最小的粒子刚好不过x轴，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则下列判断不正确的是（ ）
A．粒子的最大速度大小为
B．粒子的最小速度大小为
C．粒子在磁场中做的是变加速曲线运动
D．速度最大的粒子在磁场中的运动时间比速度最小的粒子在磁场中的运动时间短
二、实验题
20．（2020高二下·大庆月考）要测绘一个标有“3V、0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V。实验的电路图应选用图中的（ ）
A． B．
C． D．
三、解答题
21．（2020高二下·大庆月考）如图所示，足够长的固定U形导体框架的宽度L=0.5m，电阻可忽略不计，其所在平面与水平面成θ= 角，有一磁感应强度B=0.8T的匀强磁场，方向垂直于导体框平面。一根质量m=0.4kg、电阻R=1Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，某时刻起将导体棒由静止释放。已知导体棒与框架间的动摩擦因μ=0.5（sin =0.6，g取10m/s2）
（1）求导体棒刚开始下滑时的加速度大小；
（2）求导体棒运动过程中的最大速度；
（3）从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中，通过导体棒横截面的电量q=4C，求导体棒在此过程中消耗的电能和运行的时间。
22．（2020高二下·大庆月考）有一台内阻为1Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图，升压变压器匝数比为1∶5，降压变压器匝数比5∶1，输电线总电阻R=5Ω。全校共22个班，每班有“220V，40W”灯5盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
（3）输电的效率是多少？
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】磁感应强度
【解析】【解答】AB．由磁感线的疏密表示磁感应强度大小，则
A符合题意，B不符合题意；
CD．通电导线磁场中受到的安培力 ，由于同一通电导线放在a处与放在b处相比，由于并不知道导线与磁场方向之间的关系，所以受力大小无法确定，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】磁场和电场一样是客观存在的物质，磁感线从北极出发回到南极，磁感线密集的地方磁感应强度比较大，规定小磁针的N极在磁场中某点所受磁场力的方向为该点磁场的方向。
2．【答案】C
【知识点】电势差、电势、电势能
【解析】【解答】物体做曲线运动过程中受到的合力指向轨迹内侧，并且运动过程中小球只受电场力和重力，所以合力竖直向上，合力与运动方向夹角为锐角，做正功，动能增大，电场力方向向上，电场力做正功，电势能减小，AB不符合题意；根据功能关系可知，在从a到b的运动过程中只有重力、电场力做功，因此重力势能、电势能、动能三者之和保持不变，因该过程中动能增加，因此重力势能和电势能之和减小，C符合题意；从a到b的运动过程中重力做负功，重力势能增加，因此动能和电势能之和减小，D不符合题意．
故答案为：C
【分析】带电油滴做曲线运动，受到的电场力指向弧的内部，根据电场线方向判断油滴带电荷的性质，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
3．【答案】C
【知识点】伏安特性曲线
【解析】【解答】A． 图线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，随着所加电压的增大，图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大，A正确，不符合题意；
B．随着所加电压的增大，电流也增大，由公式 可知，小灯泡消耗的功率增大，B正确，不符合题意；
CD．对应P点，由图可知，小灯泡两端的电压是U1，流过小灯泡的电流是I2，所以电阻 C错误，符合题意；D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对于I-U曲线，图像的横坐标为电压，纵坐标为电流，图像斜率的倒数为电阻的阻值，结合选项求解即可。
4．【答案】A
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】当摆到竖直位置时，导体棒产生的感应电动势为
金属环并联的电阻为
AB两端的电压是路端电压，AB两端的电压大小为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】结合导体棒的速度，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小。
5．【答案】A
【知识点】洛伦兹力的计算；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
粒子沿着右侧边界射入，轨迹如图1
此时出射点最近，与边界交点与P间距为
粒子沿着左侧边界射入，轨迹如图2
此时出射点最近，与边界交点与P间距为
粒子垂直边界MN射入，轨迹如3图
此时出射点最远，与边界交点与P间距为2r，故范围为在荧光屏上P点右侧，将出现一条形亮线，其长度为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动半径确定粒子的质量，再结合选项分析求解。
6．【答案】D
【知识点】安培力
【解析】【解答】t=0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0到1s内，穿过线框的磁通量变小，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的ab边的安培力水平向左，即安培力为正；当在1s到2s内，磁感应强度的方向垂直线框平面向外，穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的ad边的安培力水平向右，即安培力为负．在2~4s内，重复出现安培力先向左后向右．由法拉第电磁感应定理可知，线圈中产生的感应电动势大小不变，则线圈中电流大小不变，根据F=BIL，知在0-2s和2-4s内磁感应强度均匀变化，则安培力的大小也随时间均匀变化．
故答案为：D
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小，利用安培力公式求解即可。
7．【答案】D
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】A．若元件的载流子是正电荷，由左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力方向向N侧面偏，则N侧面的电势高于M侧面的电势，则
A不符合题意；
B．若元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向N侧面偏，则M侧面的电势高于N侧面的电势，则
B不符合题意；
C．电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有
且
则有
电势差UNM 与材料、外界磁场等有关，C不符合题意；
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对于霍尔元件，当流过霍尔元件的带电粒子受到的电场力洛伦兹力等大反向时，就会达到稳定状态，对外输出的电压不会发生变化；对于转盘，转盘传动时，磁场会发生改变，故对外输出的电压也会发生变化。
8．【答案】B
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】设平行金属板的长度为L，板间距离为d，场强为E，当初速度为v时，则有
根据动能定理得
解得
当初速度为2v时，同理可得
电场力做功为
联立解得
当初速度为2v时，初动能变为原来的4倍，根据动能定理得
解得
ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合电场强度，利用动能定理求解粒子的末动能即可。
9．【答案】D
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】A．小球受重力和电场力两个力作用，合力的大小不变，但是方向与速度方向不在同一条直线上，小球做匀变速曲线运动，A正确，不符合题意；
B．由于小球合力不变，根据动量定理有
可知，小球动量的变化率保持不变，B正确，不符合题意；
CD．小球所受的合力为重力与电场力的合力，如图所示
则可知合力与速度方向先成钝角，然后成锐角，可知合力先做负功然后做正功，则速度先减小后增大，C正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】小球受到电场力和重力，对小球进行受力分析，利用动能定律求解小球的末速度变化即可。
10．【答案】D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】AB．原来电荷静止，电荷所受重力与电场力平衡．电容器与电源相连，电容器的电压不变，两极板的间距变大，则板间场强 减小，电荷所受电场力 减小，电荷将向下加速运动．AB两项错误．
CD．据 可得，两极板的间距变大，电容器的电容减小；电容器的电压不变，电容的带电量 减小，电容器放电，电流表中将有从b到a的电流．C项错误，D项正确．
故答案为：D
【分析】两极板远离，利用电容器的决定公式求解电容的变化，再结合公式Q=CU求解电容器内部电场强度的变化，结合重力的电场力的大小关系求解油滴的运动情况。
11．【答案】B
【知识点】磁通量；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．从图可知在B和D时刻感应电流为零，感应电动势为零，则磁通量最大，A不符合题意；
B．从图可知在A和C时刻感应电流最大，感应电动势最大，而磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，B符合题意；
C．从图可知从A时刻到D时刻经过时间为 ，线圈转过的角度为 ，C不符合题意；
D．若从0时刻到D时刻为一个周期则经过0.01s，交流电的方向在0.01s内改变两次，即周期为0.01s，则在1s内交流电的方向改变200次，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】导体棒做切割磁感线运动时，导体棒的两端就会形成电势差，结合公式E＝Blv求解即可，当导体棒的速度与磁场垂直时，产生的电动势最大，当速度与磁场平行时。电动势为零。
12．【答案】C
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】取一个周期进行分段，在0-1s 是正弦式电流，则电压的有效值等于3 V。在1s-3s是恒定电流，则有效值等于9V。则在0-3s内，产生的热量
解得：
故答案为：C
【分析】电流的有效值是根据电流的热效应来确定的，选定一个周期，在这个周期内利用焦耳定律求解电流的有效值即可。
13．【答案】C
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】A．因为输入电压几乎不变，原副线圈的电压比等于匝数之比，则副线圈的电压几乎不变，即电压表V1、V2的读数几乎不变，A不符合题意；
B．原副线圈电流之比等于匝数之反比，由于原、副线圈匝数之比不变，则电表A1、A2示数之比不变，B不符合题意；
C．因为负载增加，则副线圈总电阻减小，副线圈电压不变，则副线圈电流增大，由P=UI知副线圈功率增加，由于变压器上的能量损失可以忽略，则原线圈的输入功率增大，C符合题意；
D．由于副线圈电压不变，负载增加，则副线圈总电阻减小，副线圈电压不变，则副线圈电流增大，输电线上损失的电压增大，则电阻R1两端的电压减小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】闭合开关，电路中的电阻变小，结合欧姆定律求解电流、电压的变化，利用功率公式P=UI求解灯泡的功率。
14．【答案】C
【知识点】电功率和电功；变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．由图可知原线圈电压
由于电动机正常工作，副线圈电压为10V，则有
A不符合题意；
B．电流表示数为通过电阻与电动机的电流之和，即为
B不符合题意；
C．电动机机的输出功率为
C符合题意；
D．变压器的输入功率等于输出功率为
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】通过交流电压的图像读出交流电的周期和最大值，利用周期求出交流电频率，利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可，再利用欧姆定律求解电流。
15．【答案】C
【知识点】电流的概念；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】AC．线圈中产生感应电动势最大值 ，线框转过 时的感应电流为
感应电动势有效值
则流的有效值为
磁通量的最大值
A不符合题意，C符合题意；
B．通过导线横截面的电荷量为
由于转过一周的过程中磁通量变化为0，则通过导线横截面的电荷量为0，B不符合题意；
D．线框转一周的过程中，产生的热量
根据能量守恒可得，线框转一周的过程中，外力做功为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】求解通过一个平面的磁通量，利用平面的面积乘以磁感应强度，再乘以平面的法线方向与磁场方向夹角的余弦值即可。
16．【答案】D
【知识点】安培力；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．由于磁场是变化的，故切割产生的感应电动势也为变化的，安培力也会变力，故要保持其匀速运动，外力F不能为恒力，A不符合题意；
B．由于线圈匀速运动，合外力为0，则合力做功为0，B不符合题意；
C．由于两边正好相隔半个周期，故产生的电动势方向相同，经过的位移为vt；瞬时电动势
瞬时电流
可知瞬时电流成余弦规律变化，故可知感应电流的有效值
产生的电热为
C不符合题意；
D．t=0时，左右两边的磁感应强度均为2B0，方向相反，则感应电动势
拉力等于安培力即
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小，结合安培力公式求解安培力大小即可。
17．【答案】C
【知识点】洛伦兹力的计算；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．小球在第Ⅳ做匀速圆周运动，由题意可知，小球轨道半径
从A到P过程，由动能定理得
由于不知道小球的质量，则无法求出小球做圆周运动的动能，A不符合题意；
B．小球在第Ⅳ象限做匀速圆周运动，则
电场强度为
由于不知道：m、q，无法求出电场强度大小，B不符合题意；
C．小球做圆周运动的周期
小球在第Ⅳ象限的运动时间
C符合题意；
D．小球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
解得
由于不知道m、q，无法求出B，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，利用几何关系求解轨道半径，再结合选项分析求解即可。
18．【答案】D
【知识点】安培力；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．根据楞次定律判断可知，金属棒进入磁场前，回路中感应电流方向沿顺时针方向；金属棒进入磁场后，回路中感应电流方向沿逆时针方向，A不符合题意；
B．根据能量守恒可知，金属棒在从EF运动到GH的过程中产生的焦耳热为
在金属棒未进入磁场前，由于电磁感应也产生焦耳热，故金属棒从CD运动至GH过程中全电路产生的焦耳热应大于2Fd，B不符合题意；
CD．设金属棒刚运动到EF时速度大小为v，金属棒进入磁场前的过程，由动能定理得
得
运动时间为
则
金属棒进入磁场后所受的安培力为
由于棒做匀速运动，则有
则得
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当导体棒受到的安培力等于拉力的时候，导体棒速度达到最大，列方程求解此时的速度即可。
19．【答案】A
【知识点】洛伦兹力的计算；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．由题意可知，速度最大时粒子刚好不过y轴即轨迹与y轴相切，如图1
由几何关系可知，半径为
由
可知
所以最大速度为
A错误，符合题意；
B．速度最小的粒子刚好不过x轴，即轨迹与x轴相切如图2
由几何关系得
由
可知
所以最小速度为
B正确，不符合题意；
C．由于粒子磁场中做匀速圆周运动，其加速度方向时刻变化，则粒子在磁场中做的是变加速曲线运动，C正确，不符合题意；
D．速度最大的粒子在磁场中偏转角为 ，速度最小的粒子在磁场中偏转角为 ，由于是同种粒子则粒子做圆周运动的周期相等，运动时间为
则速度最大的粒子在磁场中的运动时间比速度最小的粒子在磁场中的运动时间短，D正确，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，利用几何关系求解轨道半径，再结合选项分析求解即可。
20．【答案】D
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】实验要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，则滑动变阻器应采用分压接法，由于灯泡电阻较小，故电流表应采用外接法，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】为了能得到比较多的数据，采用分压法，电流表内阻比较大，对电压影响比较大，故采用电流表外接法。
21．【答案】（1）解：以MN为研究对象进行受力分析，根据牛顿第二定律可得mgsinθ μmgcosθ=ma
代入数据解得a=2m/s2
（2）解：当导体棒匀速下滑时其受力情况如图
因为匀速下滑，设匀速下滑的速度为v，则在平行斜面上根据平衡条件可得mgsinθ f F=0
摩擦力为f=μmgcosθ，安培力为F=BIL，根据闭合电路欧姆定律可得电流强度为
由以上各式解得v=5m/s
（3）解：通过导体的电量为
设物体下滑速度刚好为v时的位移为S，则有△Φ=BSL
全程由动能定理得：mgS sinθ W安 μmgcosθ S=
代入数据解得W安=3J
即克服安培力做功为3J，由克服安培力做功等于导体棒的有效电阻消耗的电能，即E=3J，利用动量定理可得
代入数据解得
【知识点】对单物体(质点)的应用；动能定理的综合应用；安培力
【解析】【分析】（1）对物体进行受力分析，在沿斜面方向和垂直于斜面两个方向上分解，在沿斜面方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度；
（2）当导体棒受到的安培力等于重力分力的时候，导体棒速度达到最大，列方程求解此时的速度；
（3）结合导体棒通过的电荷量求解移动的距离，结合动能定理求解安培力做功，利用动量定理求解安培力作用的时间。
22．【答案】（1）解：根据题意，所有灯都正常工作的总功率为
用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
升压变压器的输出功率为
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
（2）解：降压变压器上的输入电压
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
（3）解：输电的效率
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【分析】利用公式P=UI求出输电线的上的电流，利用公式P损=I2R求解损失的功率。
根据总功率和功率损失的比例求出损失的功率，利用公式P=UI求解电路中的电流，根据电流求出升压变压器原副线圈的匝数比，再跟电压关系求出降压变压器原副线圈的匝数比。
黑龙江省大庆市铁人中学2019-2020学年高二下学期物理第一次月考试卷
一、单选题
1．（2020高二下·大庆月考）在磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba
C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
【答案】A
【知识点】磁感应强度
【解析】【解答】AB．由磁感线的疏密表示磁感应强度大小，则
A符合题意，B不符合题意；
CD．通电导线磁场中受到的安培力 ，由于同一通电导线放在a处与放在b处相比，由于并不知道导线与磁场方向之间的关系，所以受力大小无法确定，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】磁场和电场一样是客观存在的物质，磁感线从北极出发回到南极，磁感线密集的地方磁感应强度比较大，规定小磁针的N极在磁场中某点所受磁场力的方向为该点磁场的方向。
2．（2018高二上·集宁期中）一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为 （ ）
A．动能减小 B．电势能增加
C．动能和电势能之和减小 D．重力势能和电势能之和增加
【答案】C
【知识点】电势差、电势、电势能
【解析】【解答】物体做曲线运动过程中受到的合力指向轨迹内侧，并且运动过程中小球只受电场力和重力，所以合力竖直向上，合力与运动方向夹角为锐角，做正功，动能增大，电场力方向向上，电场力做正功，电势能减小，AB不符合题意；根据功能关系可知，在从a到b的运动过程中只有重力、电场力做功，因此重力势能、电势能、动能三者之和保持不变，因该过程中动能增加，因此重力势能和电势能之和减小，C符合题意；从a到b的运动过程中重力做负功，重力势能增加，因此动能和电势能之和减小，D不符合题意．
故答案为：C
【分析】带电油滴做曲线运动，受到的电场力指向弧的内部，根据电场线方向判断油滴带电荷的性质，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
3．（2020高二下·大庆月考）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线。则下列说法中不正确的是（ ）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．随着所加电压的增大，小灯泡消耗的功率增大
C．对应P点，小灯泡的电阻R＝
D．对应P点，小灯泡的电阻R＝
【答案】C
【知识点】伏安特性曲线
【解析】【解答】A． 图线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，随着所加电压的增大，图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大，A正确，不符合题意；
B．随着所加电压的增大，电流也增大，由公式 可知，小灯泡消耗的功率增大，B正确，不符合题意；
CD．对应P点，由图可知，小灯泡两端的电压是U1，流过小灯泡的电流是I2，所以电阻 C错误，符合题意；D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对于I-U曲线，图像的横坐标为电压，纵坐标为电流，图像斜率的倒数为电阻的阻值，结合选项求解即可。
4．（2020高二下·大庆月考）竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为2R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A铰链连接的长度为2a，电阻为 的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下。当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为（ ）
A． Bav B． C．Bav D．2Bav
【答案】A
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】当摆到竖直位置时，导体棒产生的感应电动势为
金属环并联的电阻为
AB两端的电压是路端电压，AB两端的电压大小为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】结合导体棒的速度，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小。
5．（2020高二下·大庆月考）如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PC与MN垂直。一群质量为m、带电荷量为－q（q>0）的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】洛伦兹力的计算；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
粒子沿着右侧边界射入，轨迹如图1
此时出射点最近，与边界交点与P间距为
粒子沿着左侧边界射入，轨迹如图2
此时出射点最近，与边界交点与P间距为
粒子垂直边界MN射入，轨迹如3图
此时出射点最远，与边界交点与P间距为2r，故范围为在荧光屏上P点右侧，将出现一条形亮线，其长度为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动半径确定粒子的质量，再结合选项分析求解。
6．（2020高二下·大庆月考）如图甲所示，矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下静止不动，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示．t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．在0～4 s时间内，线框ab边受安培力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】安培力
【解析】【解答】t=0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0到1s内，穿过线框的磁通量变小，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的ab边的安培力水平向左，即安培力为正；当在1s到2s内，磁感应强度的方向垂直线框平面向外，穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的ad边的安培力水平向右，即安培力为负．在2~4s内，重复出现安培力先向左后向右．由法拉第电磁感应定理可知，线圈中产生的感应电动势大小不变，则线圈中电流大小不变，根据F=BIL，知在0-2s和2-4s内磁感应强度均匀变化，则安培力的大小也随时间均匀变化．
故答案为：D
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小，利用安培力公式求解即可。
7．（2020高二下·大庆月考）利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，N、M两侧面间会形成电势差UNM，下列说法中正确的是（ ）
A．若该霍尔元件的载流子是正电荷，则电势差UNM＜0
B．若该霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UNM 0
C．电势差UNM 仅与材料有关
D．在测定地球赤道正上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直
【答案】D
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】A．若元件的载流子是正电荷，由左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力方向向N侧面偏，则N侧面的电势高于M侧面的电势，则
A不符合题意；
B．若元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向N侧面偏，则M侧面的电势高于N侧面的电势，则
B不符合题意；
C．电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有
且
则有
电势差UNM 与材料、外界磁场等有关，C不符合题意；
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对于霍尔元件，当流过霍尔元件的带电粒子受到的电场力洛伦兹力等大反向时，就会达到稳定状态，对外输出的电压不会发生变化；对于转盘，转盘传动时，磁场会发生改变，故对外输出的电压也会发生变化。
8．（2020高二下·大庆月考）一个初动能为Ek的带电粒子，以速度V垂直电场线方向飞入两块平行金属板间，飞出时动能为4Ek。如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍，不计重力，那么该粒子飞出时动能为（ ）
A．4.5Ek B．4.75 Ek C．7 Ek D．5 Ek
【答案】B
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】设平行金属板的长度为L，板间距离为d，场强为E，当初速度为v时，则有
根据动能定理得
解得
当初速度为2v时，同理可得
电场力做功为
联立解得
当初速度为2v时，初动能变为原来的4倍，根据动能定理得
解得
ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合电场强度，利用动能定理求解粒子的末动能即可。
9．（2020高二下·大庆月考）一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则以下说法不正确的是（ ）
A．做匀变速曲线运动 B．动量的变化率保持不变
C．速率先减小后增大 D．速率先增大后减小
【答案】D
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】A．小球受重力和电场力两个力作用，合力的大小不变，但是方向与速度方向不在同一条直线上，小球做匀变速曲线运动，A正确，不符合题意；
B．由于小球合力不变，根据动量定理有
可知，小球动量的变化率保持不变，B正确，不符合题意；
CD．小球所受的合力为重力与电场力的合力，如图所示
则可知合力与速度方向先成钝角，然后成锐角，可知合力先做负功然后做正功，则速度先减小后增大，C正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】小球受到电场力和重力，对小球进行受力分析，利用动能定律求解小球的末速度变化即可。
10．（2020高二下·大庆月考）如图所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板之间有一个电荷q处于静止状态．现将两极板的间距变大，则（ ）
A．电荷仍将静止 B．电荷将向上加速运动
C．电流表中将有从a到b的电流 D．电流表中将有从b到a的电流
【答案】D
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】AB．原来电荷静止，电荷所受重力与电场力平衡．电容器与电源相连，电容器的电压不变，两极板的间距变大，则板间场强 减小，电荷所受电场力 减小，电荷将向下加速运动．AB两项错误．
CD．据 可得，两极板的间距变大，电容器的电容减小；电容器的电压不变，电容的带电量 减小，电容器放电，电流表中将有从b到a的电流．C项错误，D项正确．
故答案为：D
【分析】两极板远离，利用电容器的决定公式求解电容的变化，再结合公式Q=CU求解电容器内部电场强度的变化，结合重力的电场力的大小关系求解油滴的运动情况。
11．（2020高二下·大庆月考）线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图可知（ ）
A．在B，D时刻穿过线圈的磁通量为零
B．在A，C时刻线圈处于与中性面垂直的位置
C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π
D．若从0时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次
【答案】B
【知识点】磁通量；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．从图可知在B和D时刻感应电流为零，感应电动势为零，则磁通量最大，A不符合题意；
B．从图可知在A和C时刻感应电流最大，感应电动势最大，而磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，B符合题意；
C．从图可知从A时刻到D时刻经过时间为 ，线圈转过的角度为 ，C不符合题意；
D．若从0时刻到D时刻为一个周期则经过0.01s，交流电的方向在0.01s内改变两次，即周期为0.01s，则在1s内交流电的方向改变200次，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】导体棒做切割磁感线运动时，导体棒的两端就会形成电势差，结合公式E＝Blv求解即可，当导体棒的速度与磁场垂直时，产生的电动势最大，当速度与磁场平行时。电动势为零。
12．（2020高二下·大庆月考）如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期的前三分之一周期内电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为（ ）
A．7.5V B．8V C． V D． V
【答案】C
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】取一个周期进行分段，在0-1s 是正弦式电流，则电压的有效值等于3 V。在1s-3s是恒定电流，则有效值等于9V。则在0-3s内，产生的热量
解得：
故答案为：C
【分析】电流的有效值是根据电流的热效应来确定的，选定一个周期，在这个周期内利用焦耳定律求解电流的有效值即可。
13．（2020高二下·大庆月考）如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压可认为不变。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，开关S闭合后，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则开关S闭合后，以下说法正确的是（ ）
A．电表V1示数不变，V2示数减小 B．电表A1、A2示数之比增大
C．变压器的输入功率增大 D．电阻R1两端的电压增大
【答案】C
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】A．因为输入电压几乎不变，原副线圈的电压比等于匝数之比，则副线圈的电压几乎不变，即电压表V1、V2的读数几乎不变，A不符合题意；
B．原副线圈电流之比等于匝数之反比，由于原、副线圈匝数之比不变，则电表A1、A2示数之比不变，B不符合题意；
C．因为负载增加，则副线圈总电阻减小，副线圈电压不变，则副线圈电流增大，由P=UI知副线圈功率增加，由于变压器上的能量损失可以忽略，则原线圈的输入功率增大，C符合题意；
D．由于副线圈电压不变，负载增加，则副线圈总电阻减小，副线圈电压不变，则副线圈电流增大，输电线上损失的电压增大，则电阻R1两端的电压减小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】闭合开关，电路中的电阻变小，结合欧姆定律求解电流、电压的变化，利用功率公式P=UI求解灯泡的功率。
14．（2020高二下·大庆月考）如图甲所示，理想变压器的原线圈输入电压如图乙所示的交流电，电路中电阻R=10Ω，M是标有“10V、10W”的电动机，其绕线电阻r=2Ω，电动机正常工作。下列说法正确的是（ ）
A．变压器副线圈和原线圈的匝数比是10∶1
B．电流表示数是1A
C．电动机的输出功率为8W
D．变压器的输入功率为18W
【答案】C
【知识点】电功率和电功；变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．由图可知原线圈电压
由于电动机正常工作，副线圈电压为10V，则有
A不符合题意；
B．电流表示数为通过电阻与电动机的电流之和，即为
B不符合题意；
C．电动机机的输出功率为
C符合题意；
D．变压器的输入功率等于输出功率为
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】通过交流电压的图像读出交流电的周期和最大值，利用周期求出交流电频率，利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可，再利用欧姆定律求解电流。
15．（2020高二下·大庆月考）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过 时的感应电流为I，下列说法正确的是（ ）
A．线框中感应电流的有效值为2I
B．从中性面开始转过一周的过程中，通过导线某横截面的电荷量为
C．转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为
D．线框转一周的过程中，外力做功为零
【答案】C
【知识点】电流的概念；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】AC．线圈中产生感应电动势最大值 ，线框转过 时的感应电流为
感应电动势有效值
则流的有效值为
磁通量的最大值
A不符合题意，C符合题意；
B．通过导线横截面的电荷量为
由于转过一周的过程中磁通量变化为0，则通过导线横截面的电荷量为0，B不符合题意；
D．线框转一周的过程中，产生的热量
根据能量守恒可得，线框转一周的过程中，外力做功为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】求解通过一个平面的磁通量，利用平面的面积乘以磁感应强度，再乘以平面的法线方向与磁场方向夹角的余弦值即可。
16．（2020高二下·大庆月考）如图xOy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B=2B0cos x （式中B0为已知量），规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R，t=0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是（ ）
A．外力F为恒力
B．线圈在运动过程中合外力对其做功不为零
C．经过 ， 线圈中产生的电热
D．t=0时，外力大小
【答案】D
【知识点】安培力；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．由于磁场是变化的，故切割产生的感应电动势也为变化的，安培力也会变力，故要保持其匀速运动，外力F不能为恒力，A不符合题意；
B．由于线圈匀速运动，合外力为0，则合力做功为0，B不符合题意；
C．由于两边正好相隔半个周期，故产生的电动势方向相同，经过的位移为vt；瞬时电动势
瞬时电流
可知瞬时电流成余弦规律变化，故可知感应电流的有效值
产生的电热为
C不符合题意；
D．t=0时，左右两边的磁感应强度均为2B0，方向相反，则感应电动势
拉力等于安培力即
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小，结合安培力公式求解安培力大小即可。
17．（2020高二下·大庆月考）如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内。第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场（图中未画出），一带电小球从x轴上的A点由静止释放，恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限，然后做匀速圆周运动，从Q点垂直于x轴进入第Ⅰ象限，Q点距O点的距离为d，重力加速度为g。根据以上信息，能求出的物理量有（ ）
A．小球做圆周运动的动能大小 B．电场强度的大小和方向
C．小球在第Ⅳ象限运动的时间 D．磁感应强度大小
【答案】C
【知识点】洛伦兹力的计算；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．小球在第Ⅳ做匀速圆周运动，由题意可知，小球轨道半径
从A到P过程，由动能定理得
由于不知道小球的质量，则无法求出小球做圆周运动的动能，A不符合题意；
B．小球在第Ⅳ象限做匀速圆周运动，则
电场强度为
由于不知道：m、q，无法求出电场强度大小，B不符合题意；
C．小球做圆周运动的周期
小球在第Ⅳ象限的运动时间
C符合题意；
D．小球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
解得
由于不知道m、q，无法求出B，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，利用几何关系求解轨道半径，再结合选项分析求解即可。
18．（2020高二下·大庆月考）如图，左侧接有定值电阻的固定水平光滑导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，导轨间距为L，一质量为m的金属棒由静止开始在恒定拉力F作用下从CD处沿导轨向左加速运动。从金属棒开始运动起，磁感强度随时间变化关系为B= kt （k>0），当金属棒移动距离d至磁场右边界EF，磁场磁感强度即保持不变，恰能使金属棒在磁场中作匀速直线运动。匀强磁场区域中GH与EF相距为2d。金属棒和导轨的电阻不计。下列判断正确的是（ ）
A．金属棒进入磁场前后回路中感应电流方向不变
B．金属棒从CD运动至GH过程中全电路产生的焦耳热为Q=2Fd
C．导轨左侧定值电阻阻值R=
D．当磁场保持不变后磁感强度大小B=
【答案】D
【知识点】安培力；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．根据楞次定律判断可知，金属棒进入磁场前，回路中感应电流方向沿顺时针方向；金属棒进入磁场后，回路中感应电流方向沿逆时针方向，A不符合题意；
B．根据能量守恒可知，金属棒在从EF运动到GH的过程中产生的焦耳热为
在金属棒未进入磁场前，由于电磁感应也产生焦耳热，故金属棒从CD运动至GH过程中全电路产生的焦耳热应大于2Fd，B不符合题意；
CD．设金属棒刚运动到EF时速度大小为v，金属棒进入磁场前的过程，由动能定理得
得
运动时间为
则
金属棒进入磁场后所受的安培力为
由于棒做匀速运动，则有
则得
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当导体棒受到的安培力等于拉力的时候，导体棒速度达到最大，列方程求解此时的速度即可。
19．（2020高二下·大庆月考）如图所示，在xOy坐标系的第二、三象限内有半圆形有界磁场，磁场方向垂直于坐标平面向里，磁场的磁感应强度大小为B，圆心在坐标原点O处，半径为R，一粒子源在坐标为（－1.5R，0.5R）的P点，可以沿x轴正方向发射速率在一定范围内的同种带负电的粒子，粒子的质量为m、电荷量为q，速度最大的粒子刚好不过y轴，速度最小的粒子刚好不过x轴，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则下列判断不正确的是（ ）
A．粒子的最大速度大小为
B．粒子的最小速度大小为
C．粒子在磁场中做的是变加速曲线运动
D．速度最大的粒子在磁场中的运动时间比速度最小的粒子在磁场中的运动时间短
【答案】A
【知识点】洛伦兹力的计算；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．由题意可知，速度最大时粒子刚好不过y轴即轨迹与y轴相切，如图1
由几何关系可知，半径为
由
可知
所以最大速度为
A错误，符合题意；
B．速度最小的粒子刚好不过x轴，即轨迹与x轴相切如图2
由几何关系得
由
可知
所以最小速度为
B正确，不符合题意；
C．由于粒子磁场中做匀速圆周运动，其加速度方向时刻变化，则粒子在磁场中做的是变加速曲线运动，C正确，不符合题意；
D．速度最大的粒子在磁场中偏转角为 ，速度最小的粒子在磁场中偏转角为 ，由于是同种粒子则粒子做圆周运动的周期相等，运动时间为
则速度最大的粒子在磁场中的运动时间比速度最小的粒子在磁场中的运动时间短，D正确，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，利用几何关系求解轨道半径，再结合选项分析求解即可。
二、实验题
20．（2020高二下·大庆月考）要测绘一个标有“3V、0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V。实验的电路图应选用图中的（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】实验要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，则滑动变阻器应采用分压接法，由于灯泡电阻较小，故电流表应采用外接法，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】为了能得到比较多的数据，采用分压法，电流表内阻比较大，对电压影响比较大，故采用电流表外接法。
三、解答题
21．（2020高二下·大庆月考）如图所示，足够长的固定U形导体框架的宽度L=0.5m，电阻可忽略不计，其所在平面与水平面成θ= 角，有一磁感应强度B=0.8T的匀强磁场，方向垂直于导体框平面。一根质量m=0.4kg、电阻R=1Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，某时刻起将导体棒由静止释放。已知导体棒与框架间的动摩擦因μ=0.5（sin =0.6，g取10m/s2）
（1）求导体棒刚开始下滑时的加速度大小；
（2）求导体棒运动过程中的最大速度；
（3）从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中，通过导体棒横截面的电量q=4C，求导体棒在此过程中消耗的电能和运行的时间。
【答案】（1）解：以MN为研究对象进行受力分析，根据牛顿第二定律可得mgsinθ μmgcosθ=ma
代入数据解得a=2m/s2
（2）解：当导体棒匀速下滑时其受力情况如图
因为匀速下滑，设匀速下滑的速度为v，则在平行斜面上根据平衡条件可得mgsinθ f F=0
摩擦力为f=μmgcosθ，安培力为F=BIL，根据闭合电路欧姆定律可得电流强度为
由以上各式解得v=5m/s
（3）解：通过导体的电量为
设物体下滑速度刚好为v时的位移为S，则有△Φ=BSL
全程由动能定理得：mgS sinθ W安 μmgcosθ S=
代入数据解得W安=3J
即克服安培力做功为3J，由克服安培力做功等于导体棒的有效电阻消耗的电能，即E=3J，利用动量定理可得
代入数据解得
【知识点】对单物体(质点)的应用；动能定理的综合应用；安培力
【解析】【分析】（1）对物体进行受力分析，在沿斜面方向和垂直于斜面两个方向上分解，在沿斜面方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度；
（2）当导体棒受到的安培力等于重力分力的时候，导体棒速度达到最大，列方程求解此时的速度；
（3）结合导体棒通过的电荷量求解移动的距离，结合动能定理求解安培力做功，利用动量定理求解安培力作用的时间。
22．（2020高二下·大庆月考）有一台内阻为1Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图，升压变压器匝数比为1∶5，降压变压器匝数比5∶1，输电线总电阻R=5Ω。全校共22个班，每班有“220V，40W”灯5盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
（3）输电的效率是多少？
【答案】（1）解：根据题意，所有灯都正常工作的总功率为
用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
升压变压器的输出功率为
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
（2）解：降压变压器上的输入电压
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
（3）解：输电的效率
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【分析】利用公式P=UI求出输电线的上的电流，利用公式P损=I2R求解损失的功率。
根据总功率和功率损失的比例求出损失的功率，利用公式P=UI求解电路中的电流，根据电流求出升压变压器原副线圈的匝数比，再跟电压关系求出降压变压器原副线圈的匝数比。
