《2025年高中同步单元滚动强化卷高中物理选择性必修第二册人教版》

11. 航母上飞机弹射起飞所
利用的电磁驱动原理如图10所示。闭合开关 $S$ 的瞬间，处于线圈左侧的金属环被弹射出去。则下列说法不正确的是
(ABC)

A.闭合开关 $S$ 瞬间，从右向左看环中有沿逆时针方向感应电流
B.金属环向左运动过程中将有收缩趋势
C.若将电池正、负极调换后，金属环不能向左弹射
D.若将金属环置于线圈的右侧，环将向右弹射

答案： 11.ABC 解析：线圈中电流从左侧流入，磁场方向为向右，在闭合开关S的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，金属环的感应电流由右侧看为沿顺时针方向，故A错误；金属环向左运动过程中，穿过线圈的磁通量减小，则由楞次定律可知，为阻碍磁通量减小，故金属环的面积有扩张的趋势，故B错误；电池正、负极调换后，金属环受力向左，故仍将向左弹出，故C错误；若金属环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，金属环将向右弹射，故D正确。

12. (8分)在探究电磁感应现象的实验中：
(1)首先要确定灵敏电流计指针偏转方向与电流方向间的关系。实验中所用灵敏电流计量程为 $0\sim100\ \mu A$，电源电动势为 $1.5\ V$，待选的保护电阻有三种：$R_1=100\ k\Omega$，$R_2=1\ k\Omega$，$R_3=10\ \Omega$，应选用R1。
(2)已测得灵敏电流计指针向右偏时，电流是由“+”接线柱流入。由于某种原因，螺线管线圈绕线标记已经没有了，通过实验查找绕线方向，如图11所示。当磁铁 $N$ 极插人线圈时，灵敏电流计指针向左偏，在图11中画出线圈的绕线方向。
(3)在图11所示装置中，若将条形磁铁($S$ 极在下端)从螺线管中拔出，这时灵敏电流计的指针应向左偏。

答案：
12.解析：
(1)为了避免灵敏电流计超出量程，电路中的电阻最小为$R = \frac{E}{I_g} = \frac{1.5}{100 × 10^{-6}}\Omega = 15 × 10^3\Omega$，由于$R_1 ＞ R$，不会使灵敏电流计超过量程，起到保护电表的作用，故选$R_1$。
(2)当磁铁$N$极插入螺线管时，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增大，螺线管上端就为$N$极，下端为$S$极，又灵敏电流计指针向左偏，可知电流方向是由灵敏电流计“-”接线柱流入，从而经过灵敏电流计到达螺线管上端接线柱，由安培定则可判断螺线管的绕线方向，如答图20所示。
(3)将条形磁铁（$S$极在下端）从螺线管中拔出时，感应电流磁场为阻碍原磁通量的减小，螺线管上端应为$N$极，下端应为$S$极，由螺线管的绕线方向可以判断电流是从灵敏电流计的“-”接线柱流入，故指针向左偏。
答案：
(1)$R_1$
(2)见答图20
(3)左

13. (7分)用如图12甲所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图12甲所示的位置时，流过线圈的感应电流方向为
(填“从 $a$ 到 $b$”或“从 $b$ 到 $a$”)。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流 $I$ 随时间
$t$ 的图像应该是图12乙中的A。
乙

答案： 13.解析：磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如题图甲所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为“从$b$到$a$”。当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时的磁通量变化率，依据法拉第电磁感应定律，到达底部的感应电流较大，再由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反，故A正确，B、C、D错误。
答案：从$b$到$a$ A

14. (10分)如图13所示，$M$、
$N$ 为正对平行竖直放置的金属板，现有一个质量 $m=4.0×10^{-22}\ kg$、电荷量 $q=+2.0×10^{-16}\ C$ 的带电粒子，从 $M$ 板的中心 $O$ 点由静止开始，经电压为 $U$ 的加速电场后，以速度 $v=3.0×10^4\ m/s$ 从 $N$ 板的中心小圆孔射出，水平进入边长 $L=0.5\ m$ 的等边三角形 $ABC$ 区域内，粒子恰好从 $C$ 点离开。该区域内存在垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，不计粒子重力。求：
(1)加速电压 $U$ 的大小；
(2)匀强磁场的磁感应强度 $B$ 的大小和方向。

答案：
14.解析：
(1)根据动能定理得$qU = \frac{1}{2}mv^2$，$U = \frac{mv^2}{2q} = 900V$。
(2)如答图21所示，带电粒子从A点进入磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，轨迹半径$R$可由几何关系求得$R = L = 0.5m$，据牛顿第二定律得$Bvq = m\frac{v^2}{R}$，磁感应强度大小$B = \frac{mv}{qR} = \frac{4.0 × 10^{-22} × 3 × 10^4}{2 × 10^{-16} × 0.5}T = 0.12T$，方向由左手定则判断，应垂直于纸面向里。
答案：
(1)$900V$
(2)$0.12T$ 垂直于纸面向里