重庆市长寿中学2022-2023学年高二下学期4月期中物理试题（Word版附解析）

重庆市长寿中学校2024届高二下半期考试物理试题第I卷（选择题）一、单选题（每小题4分，7小题共28分）1.将一磁铁由某一位置缓慢或者迅速地插到闭合固定线圈中的同一位置，对比两个过程，不同的是（　　）A.磁通量的变化量B.磁通量的变化率C.感应电流的方向D.流过导线横截面的电荷量【答案】B【解析】【分析】【详解】AB．当条形磁铁插入线圈的瞬间，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流，条形磁铁第一次缓慢插入线圈时，磁通量增加慢，条形磁铁第二次迅速插入线圈时，磁通量增加快，但磁通量变化量相同，第二次插入线圈中时，所用时间少，磁通量变化率大，故A错误，B正确；C．根据楞次定律判断可知，两次在线圈中产生的感应电流方向相同，故C错误；D．根据法拉第电磁感应定律由结合可得流过导体某横截面的电荷量因为磁通量变化量相同，线圈电阻不变，所以通过导体横截面积的电荷量相同，故D错误。故选B。【点睛】2.两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较弱磁场区域进入到较强磁场区域后，粒子的（）A.轨道半径减小，运动周期减小B.轨道半径增大，运动周期增大 C.轨道半径减小，运动周期增大D.轨道半径增大，运动周期减小【答案】A【解析】【详解】根据洛伦兹力充当向心力可知，Bqv=，解得：；故从较弱的磁场区域进入较强的磁场区域后粒子的轨道半径减小；由于洛伦兹力不做功，因此粒子运动的速度大小不变，由v=Rω可知，因半径减小，故角速度增大，周期减小，故A正确，BCD错误．故选A．3.下列关于电磁感应的说法中正确的是（　　）A.只要闭合导体与磁场发生相对运动，闭合导体内就一定产生感应电流B.只要导体在磁场中做相对运动，导体两端就一定会产生电势差C.闭合回路中感应电动势的大小只与磁通量的变化情况有关，而与回路的导体材料无关D.感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量变化成正比【答案】C【解析】【详解】A．当闭合导体与磁场发生相对运动，若磁通量不变，则不会产生感应电动势，因此也没有感应电流，故A错误；B．如果导线在磁场中沿着磁感线的方向运动，不切割磁感线，不会产生感应电动势，故B错误；C．由可知闭合回路中感应电动势的大小只与磁通量的变化情况有关，与回路的导体材料无关，故C正确；D．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率及线圈的匝数成正比，故D错误。故选C。4.如图所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B．当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小和方向（平行于纸面）为（　　） A.方向竖直向下B.方向水平向右C.大小为BILD.大小为【答案】C【解析】【详解】导线在磁场内有效长度为2lsin30°=l，故该V形通电导线受到安培力大小为F=BI2lsin30°=BIL，由左手定则可得方向竖直向上，故C正确，ABD错误；5.如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的（　　）A.a粒子速率最大，在磁场中运动时间最长B.c粒子速率最大，在磁场中运动时间最短C.a粒子速率最小，在磁场中运动时间最短D.c粒子速率最大，在磁场中运动时间最长【答案】B【解析】【详解】粒子的轨迹如图 根据由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，c粒子的轨道半径最大，c粒子速率最大，粒子转过的周期根据由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，周期相同，c转过的圆心角最小，则在磁场中运动时间最短。故选B。6.如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，其中丙的磁感应强度大小为B、电场强度大小为E，下列说法正确的是（　　）A.甲图要增大粒子的最大动能，可减小磁感应强度B.乙图可判断出A极板是发电机的正极 C.丙图中粒子沿直线通过速度选择器的条件是D.丁图中若导体为金属，稳定时C板电势高【答案】C【解析】【详解】A．设回旋加速度D形盒的半径为R，粒子获得的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有解得粒子的最大动能为由上式可知要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度，故A错误；B．根据左手定则可知等离子体中正电荷向B板偏转，负电荷向A板偏转，所以A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，故B错误；C．粒子沿直线通过速度选择器时，洛伦兹力与电场力平衡，即解得故C正确；D．若导体为金属，则产生电流的粒子是自由电子，其定向移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知稳定时C板聚集了电子，所以D板电势高，故D错误；故选C。7.如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计．匀强磁场与导轨平面垂直．阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触．T=0时，将开关S由1掷到2．q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度．下列图像正确的是 A.BC.D.【答案】D【解析】【详解】本题考查安培定律和电磁感应定律的问题，将形状S由1掷到2，是电容器放电的过程，棒中有了电流就会受到向右的安培力的作用，光滑导轨上安培力提供加速度a，，所以D图正确，二、多选题（每小题5分，3小题共15分）8.如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是（　　） A.当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B.当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C.当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D.当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点【答案】BD【解析】【详解】AB．当金属棒向右匀速运动切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则可知，电流方向为a→b，根据电流从电源（ab相当于电源）正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点，由于左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流，则c点电势等于d点电势，故A错误B正确；CD．当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断，b点电势高于a点，电流沿逆时针方向，又由可知，ab导体两端的不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，则右边电路线圈中向上的磁通量不断增加，由楞次定律可知，右边电路的感应电流方向为逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上，把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路（即右线圈）流向d，则d点电势高于c点，故C错误D正确。故选BD。9.如图所示，一矩形匀强磁场区域abcd，，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，从cd中点P射入一速度大小为v、方向与dc边成角的带电粒子，恰好从ab边的中点N射出磁场，不考虑重力对带电粒子的影响，则下列说法正确的是A.带电粒子带负电B.带电粒子的运动半径为 C.带电粒子的比荷为D.带电粒子在磁场中的运动时间为【答案】BC【解析】【分析】【详解】A．如图由左手定则可知带电粒子带正电荷，所以A错误；B．由几何关系可得解得带电粒子的运动半径为所以B正确；C．由洛伦兹力提供向心力有解得所以C正确；D．带电粒子在磁场中的运动周期为由几何关系可得圆心角为，则运动时间为 所以D错误；故选BC。10.法拉第设计了世界上第一台发电机，模型如图所示，将一半径为的铜圆盘，在竖直面内绕过圆盘中心的水平轴，以角速度匀速旋转，圆盘的边缘和圆心处各与一铜电刷紧贴，用导线与灯泡连接起来，除灯泡外，其余电阻不计，下列说法正确的是（　　）A.灯泡两端的电压为B.通过灯泡的电流方向始终是由到C.在圆盘转动过程中，穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.若角速度增加为原来的倍，则灯泡消耗的功率将增加为原来的倍【答案】AD【解析】【详解】A．如果把圆盘看成由沿半径方向“辐条”组成，则圆盘在转动过程中，“辐条”会切割磁感线产生感应电动势，产生的感应电动势为故灯泡R两端的电压为，故A正确；B．由右手定则可知，回路中电流方向不变，从导线流进灯泡，导线流进铜圆盘，故B错误；C．由图可知，在圆盘转动过程中，穿过整个圆盘的磁通量没有变化，故C错误；D．根据法拉第电磁感应定律，得圆盘产生感应电动势若增加为原来的3倍，则感应电动势变为原来的3倍，根据可知感应电流变为原来的3倍，功率将变为原来的9倍，D正确。 故选AD。第II卷（非选择题）三、实验题（共15分，每一空3分）11.某同学在做探究电磁感应现象规律实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。（1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是_______（填“向上拔出”或“向下插入”）。（2）该同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路，要想使电流计指针发生偏转，下列四种操作中可行的是_______。A.闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止一起向上运动B.闭合开关，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管BC.闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片D.螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关【答案】①.向下插入②.BCD##BDC##CBD##CDB##DBC##DCB【解析】【详解】（1）[1]要使灵敏电流计的指针向左偏转，可知线圈中感应电流的方向是顺时针方向，根据安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁磁场方向向上，根据楞次定律可知，穿过线圈的原磁通量增加，故条形磁铁是向下插入。（2）[2]A．要使灵敏电流计指针发生偏转，根据楞次定律可知，螺线管B的磁通量要变化，闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止一起向上运动，穿过螺线管B的磁通量不变化，故A错误；B．闭合开关，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管B，螺线管B的磁通量变化，电流计指针发生偏转，故B正确；C．闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片，电路中电流变化，螺线管B的磁通量变化，电流计指针发生偏转，故C正确； D．螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关，电路中电流变化，螺线管B的磁通量变化，电流计指针发生偏转，故D正确。故选BCD。12.某同学在实验室利用如图所示的装置测量磁感应强度。虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，在天平右端挂一宽度为d、高为h的多砸矩形线圈，线圈通入逆时针方向的电I，天平左盘加砝码使天平平衡，然后不改变电流大小仅改变电流方向，在天平左盘再加入质量为的砝码后，天平再次平衡，矩形线圈始终在纸面内且下边水平，重力加速度大小为g。（1）矩形线圈的高度h对实验结果_____________（填“有”或“没有”）影响。（2）要测量该磁场的磁感应强度，还需要测量的物理量有____________。（3）用以上测量的物理量表示该磁场的磁感应强度大小B=____________。【答案】①.没有②.线圈的匝数n③.【解析】【分析】【详解】（1）[1]矩形线圈左右的导线受到的安培力分别向右和向左，始终大小相等，方向相反，水平方向上处于平衡状态，所以矩形线圈的高度h对实验结果没有影响；（2）[2]要测量该磁场的磁感应强度，还需要测量矩形线圈的匝数n；（3）[3]设线圈底部的导线所受的安培力为F，由题意得则安培力又联立可得磁感应强度 四、解答题（共42分，13题12分，14题12分，15题18分）13.如图甲所示，一个面积为S，阻值为r的单圈圆形金属线圈与阻值为2r的电阻R组成闭合回路。在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图中和已知，导线电阻不计。在至时间内，求：（1）电阻中R电流的方向；（2）a、b两点间的电势差。【答案】（1）由a到b；（2）【解析】【详解】（1）由乙图可知，线圈内磁通量持续增加，根据楞次定律可判断出电阻中R电流的方向由a到b。（2）根据法拉第电磁感应定律又联立，可得根据闭合电路欧姆定律又解得 14.如图所示，正对平行金属板两板间的电压为，带负电的极板外侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场区域沿垂直于金属板方向的宽度为，沿平行于金属板方向的范围足够大。质量为、电荷量为的带电粒子，由带正电的极板上的小孔从静止开始经两金属板间的电场加速后，沿直线经带负电极板上的小孔垂直于金属板和磁场的方向进入磁场区域。已知带电粒子在磁场中转过后从磁场的右边界射出，带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计，求：（1）带电粒子在磁场中运动的速度大小；（2）匀强磁场的磁感应强度的大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】设带电粒子在电场中被加速后达到的最大速度即粒子在磁场中运动的速度大小为，根据动能定理有解得带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设其轨道半径为，根据牛顿第二定律有带电粒子在磁场中的运动轨迹以及几何关系如图所示 由图可知联立可解得磁感应强度为15.如图所示，一矩形金属框架与水平面成角θ＝37°，宽L＝0.4m，上、下两端各有一个电阻R0＝2Ω，框架的其他部分电阻不计，框架足够长，垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0T．ab为金属杆，与框架良好接触，其质量m＝0.1kg，电阻r＝1.0Ω，杆与框架的动摩擦因数μ＝0.5．杆由静止开始下滑，在速度达到最大的过程中，上端电阻R0产生的热量Q0＝0.5J（取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）．求：（1）流过ab杆的电流方向及最大电流Im；（2）ab杆的最大速度vm；（3）从开始到速度最大过程中ab杆沿斜面下滑的距离s．【答案】（1）；（2）；（3）11.56m【解析】【详解】（1）由右手定则可得电流方向：从b到a；达到最大速度后，由平衡条件可得 解得（2）电路中的总电阻电路中的最大电动势Em=ImR总=1.0V由法拉第电磁感应定律解得（3）依题意可知电路中产生的总焦耳热Q总＝4Q0＝2J由能量守恒定律得代入数据解得