1. 如圖所示，小磁針?biāo)椒胖糜谒阶烂嫔?，一長直導(dǎo)線沿南北方向放置于小磁針的正上方，當(dāng)在導(dǎo)線中通入某一方向的電流時，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（ ）
A. 發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是法拉第
B. 只要導(dǎo)線沿南北方向放置，小磁針無論放在什么位置，都能發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C. 由奧斯特提出的分子電流假說可知，小磁針和電流產(chǎn)生磁場的本質(zhì)相同
D. 若導(dǎo)線中通有由南向北的電流，小磁針靜止時N極指向西偏北方向
【答案】D
【解析】
【詳解】A．通電導(dǎo)線使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)是電流的磁效應(yīng)，這個現(xiàn)象是奧斯特發(fā)現(xiàn)的，故A錯誤；
C．安培提出的分子電流假說可知，小磁針和電流產(chǎn)生磁場的本質(zhì)相同，故C錯誤；
BD．若導(dǎo)線中通有由南向北的電流，根據(jù)右手螺旋定則可知，通電導(dǎo)線在下方產(chǎn)生的磁場方向向西，又因為地球周圍存在由地理南極指向地理北極的磁場，所以通電導(dǎo)線下方的磁場方向為西北，小磁針的靜止時的指向為磁場方向，所以小磁針靜止時N極的指向為西偏北方向，若小磁針的位置使小磁針的方向剛好為磁場方向，將不會偏轉(zhuǎn)，故B錯誤，D正確。
故選D。
2. 如下圖所示，匝數(shù)為、面積為的矩形線圈與水平面的夾角為。線圈處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為。則穿過線圈平面的磁通量為（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】根據(jù)磁通量的定義有
故選C。
3. 如圖，定值電阻R1=1Ω，可變電阻R2調(diào)節(jié)范圍0~10Ω，E為電源電動勢，電源內(nèi)電阻r=2Ω，以下說法中正確的是（ ）
A. 當(dāng)R2=2Ω時，R2上獲得最大功率
B. 當(dāng)R2=2Ω時，R1上獲得最大功率
C. 當(dāng)R2=2Ω時，電源的輸出功率最大
D. 當(dāng)R2=0時，電源的總功率最大
【答案】D
【解析】
【詳解】當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時電源的輸出功率最大。對于定值電阻，根據(jù)P=I2R，電流最大時，功率最大。
定值電阻的功率
P=I2R
B．根據(jù)上式可知電流最大時，定值電阻獲得最大功率，此時R2=0時，故B錯誤；
C．電源的輸出功率為
當(dāng)時電源的輸出功率最大，此時電阻，故C錯誤；
A．根據(jù)上述公式把等效到電源內(nèi)部，可知當(dāng)時，R2上獲得最大功率，A錯誤；
D．由電源的總功率
可知當(dāng)電路電流最大時，電源的功率最大，此時對應(yīng)的R2=0，D正確。
故選D。
4. 勞倫斯和利文斯頓設(shè)計的回旋加速器工作原理如圖所示，置于真空中的D形金屬半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可忽略，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U。若A處粒子源持續(xù)釋放質(zhì)量為m、電荷量為、初速度可忽略的粒子，粒子在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響，則下列說法正確的是（ ）
A. 粒子被加速后的最大速度不可能超過
B. 加速電壓U越大，粒子離開回旋加速器時的動能也越大
C交流電頻率
D. 粒子在回旋加速器中做圓周運動的周期隨半徑的增大而增大
【答案】A
【解析】
【詳解】A．粒子做勻速圓周運動的周期不變，因此粒子做圓周運動的周長越長，其對應(yīng)的運動速度越大，因D形盒的半徑是R，所以粒子做勻速圓周運動的軌道半徑最大值為R，所以粒子被加速后的最大速度不可能大于，A正確；
B．粒子在磁場中受的洛倫茲力提供向心力，則有
可得
則有
可知粒子離開加速器時的最大動能與加速電壓U無關(guān)，B錯誤；
C．粒子在回旋加速器中做圓周運動的周期為
所以交流電的周期為
頻率為
C錯誤；
D．粒子在回旋加速器中做圓周運動的周期為
周期與半徑無關(guān)，D錯誤。
故選A。
5. 如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，三個燈泡A、B、C原來都是正常發(fā)光的，電路突然發(fā)生了故障，結(jié)果燈泡C比原來暗了些，燈泡A和B比原來亮了些，假設(shè)三個燈泡燈絲的電阻恒定不變，則電路中出現(xiàn)的故障可能是（ ）
A. 短路B. 斷路C. 斷路D. 短路
【答案】A
【解析】
【詳解】A．若短路，外電阻減小，路端電壓減小，干路電流增大，燈泡C中的電流減小，則通過燈泡A和B的電流增大，燈泡A、B變亮，故A正確；
B．若斷路，燈泡A、B不會亮，故B錯誤；
C．若斷路，外電阻增大，干路電流減小，路端電壓增大，燈泡C中的電流增大，則通過燈泡A的電流減小，燈泡A變暗，燈泡A和兩端電壓減小。故燈泡B兩端電壓增大，燈泡B變亮，不符合題意，故C錯誤；
D．若短路，燈泡B不亮，不符合題意，故D錯誤。
故選A。
6. 如圖半徑為R圓表示一柱形區(qū)域的橫截面（紙面）。在柱形區(qū)域內(nèi)加方向垂直紙面向里的勻強磁場磁感應(yīng)強度大小為B。一帶正電荷的粒子沿圖中直線以速率v0從圓上的a點射入柱形區(qū)域從圓上b點射出磁場時速度方向與射入時的夾角為120°（b點圖中未畫出）。已知圓心O到直線的距離為不計重力，則下列關(guān)于粒子的比荷正確的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】運動軌跡為圓，圓心一定在入射方向的垂線上，粒子在磁場中運動軌跡如圖所示
由于速度的偏向角為120，因此圓心角
由對稱性可知，是角平分線
題中已知圓心O到直線距離為，可得
因此
根據(jù)
得
B正確，ACD錯誤。
故選B。
7. 如圖所示，足夠長的絕緣圓形直桿水平放在電場強度為E、磁感應(yīng)強度為B的正交勻強電場和勻強磁場中，直桿平行于電場方向。直桿上套有質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小圓環(huán)，圓環(huán)直徑略大于直桿直徑，圓環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為μ。重力加速度為g。將圓環(huán)由靜止開始釋放后，開始向左運動，則圓環(huán)（）
A. 先做勻加速運動，后做勻速運動
B. 先做加速度增大的變加速運動，后做勻速運動
C. 加速度最大值為
D. 速度最大值為
【答案】D
【解析】
【詳解】AB．圓環(huán)在電場力作用下加速度運動，根據(jù)左手定則，環(huán)所受洛倫茲力向下。在豎直方向
根據(jù)
則環(huán)與桿的滑動摩擦力逐漸增大。根據(jù)牛頓第二定律
環(huán)的加速度減小，做變加速運動。當(dāng)摩擦力與電場力等大時，環(huán)做勻速運動，AB錯誤；
C．剛開始運動時的加速度最大，為
C錯誤；
D．當(dāng)環(huán)勻速運動時速度最大，根據(jù)
得
D正確。
故選D。
8. 在如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)電阻為r，電容器的電容為C，燈泡L的燈絲電阻不隨溫度變化，電壓表和電流表均為理想電表。閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，緩慢減小電阻箱R接入電路中的阻值，與調(diào)節(jié)電阻箱之前相比，電壓表示數(shù)變化量的絕對值為ΔU，在這個過程中電路中所有器件均不會被損壞，下列說法中正確的是
A. 燈泡L將變亮
B. 電壓表和電流表的示數(shù)都將變大
C. 電源兩端電壓變化量的絕對值將大于ΔU
D. 電容器所帶電荷量增加，增加量小于CΔU
【答案】AD
【解析】
【詳解】A．電阻箱阻值減小，整個電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律：
可知干路電流增大，通過燈泡的電流增大，燈泡L將變亮，故A正確；
B．干路電流增大，電流表示數(shù)增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律：
可知路端電壓減小，通過燈泡的電流增大，分壓增大，則電阻箱的分壓減小，電壓表示數(shù)減小，故B錯誤；
C．根據(jù)閉合電路歐姆定律，結(jié)合數(shù)學(xué)推理可知：
則電源兩端電壓變化量的絕對值小于電壓表示數(shù)的變化量的絕對值，故C錯誤；
D．根據(jù)閉合電路歐姆定律：
結(jié)合數(shù)學(xué)推理可得：
根據(jù)方程可知：，電容器并聯(lián)在燈泡兩端，所以電壓與燈泡的分壓相同，所以電容器的電荷量增加量為：
故D正確。
故選AD。
9. 如圖所示，在等腰直角三角形abc區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，O為ab邊的中點，在O處有一粒子源沿紙面內(nèi)不同方向、以相同的速率不斷向磁場中釋放相同的帶正電的粒子，已知粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，直角邊ab長為，不計重力和粒子間的相互作用力。則（ ）
A. 從ac邊射出的粒子中在磁場中運動的最短時間為
B. 從ac邊射出的粒子中在磁場中運動的最短時間為
C. 粒子能從bc邊射出的區(qū)域長度為L
D. 粒子能從bc邊射出的區(qū)域長度為
【答案】BD
【解析】
【詳解】AB．根據(jù)洛倫茲力提供向心力
解得
如圖：Od與ac垂直，有幾何關(guān)系可知，Od長為
即最短弦長，對應(yīng)最短時間，圓心角為，則最短時間為
又
解得從ac邊射出的粒子中在磁場中運動的最短時間為
故A錯誤，B正確；
CD．粒子軌跡與ac相切時，交與bc邊最遠(yuǎn)的e點，由幾何關(guān)系可知，Oe長度為直徑，則粒子能從bc邊射出的區(qū)域eb的長度為
故C錯誤，D正確。
故選BD。
10. 如圖所示，圓形區(qū)域直徑上方存在垂直于紙面向外的勻強磁場，下方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小相同?，F(xiàn)有兩個比荷相同的帶電粒子、，分別以、的速度沿圖示方向垂直磁場方向從點入射，最終都從點離開磁場，則（ ）
A. 粒子、可能帶異種電荷
B. 粒子從點離開磁場時的速度方向可能與初速度的方向垂直
C. 可能為
D. 可能為
【答案】BCD
【解析】
【詳解】A．由于兩粒子都從點入射，最終都從點離開磁場，所以a粒子向下偏，b粒子向上偏，根據(jù)左手定則，可知兩粒子均帶正電，故A錯誤；
B．設(shè)磁場區(qū)域半徑為R，將MN當(dāng)成磁場的邊界，兩粒子均與邊界成角入射，根據(jù)運動的對稱性可知，射出時速度方向也與邊界成角，則粒子第一次穿越MN時速度偏轉(zhuǎn)，與初速度的方向垂直，第二次穿越MN時速度再偏轉(zhuǎn)，與初速度的方向平行，以此類推，可知粒子從點離開磁場時的速度方向可能與初速度的方向垂直也可能與初速度的方向平行，故B符合題意，故B正確；
CD．由于兩粒子可圍繞MN重復(fù)穿越，運動有周期性，根據(jù)題意可畫出粒子a第一次穿越MN后過N點和第二次穿越MN后過N點的運動軌跡如圖
設(shè)a粒子重復(fù)m次穿過MN，b粒子重復(fù)n次穿過MN，由幾何關(guān)系可知
（），
（）
帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，有
可得
由于兩粒子比荷相同，磁感應(yīng)強度大小也相同，所以速度與半徑成正比，即
如，，則
如，，則
故CD正確；
故選BCD。
二、實驗題：（本題共2小題，第11題8分，第12題10分，共18分）
11. 太陽能電池是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，只要光照達(dá)到一定的強度，瞬間就可輸出電壓。某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量某光電池的電動勢和內(nèi)阻，已知相同光照強度下該光電池的電動勢不變。
部分器材規(guī)格如下：
電流表A1（量程為、內(nèi)阻）；電流表A2（內(nèi)阻忽略不計）；
定值電阻；定值電阻。
（1）該同學(xué)把電流表A1和定值電阻串聯(lián)改裝成量程為的電壓表。
（2）該同學(xué)用一定強度的光照射該電池，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，讀出改裝后電壓表的讀數(shù)和電流表A2讀數(shù)，得到該電池的曲線如圖乙所示。由圖乙可知，該電源的電動勢為______（保留三位有效數(shù)字），____________（均選填“>”“

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