北京市东直门中学2023-2024学年高二下学期3月阶段性考试（选考）物理试题

1 / 7 N S B A 北京市东直门中学 2023-2024 学年度第二学期 3 月阶段性考试 高二物理（选考） 2024.3 考试时间：90 分钟 总分 100 分 班级 姓名 学号 第一部分（选择题） 一、单选题 1. 以下单位与电压单位相同的是（ ） A． Wb s B． 2 Wb s C． 2N m C  D． J m C  2. 闭合线圈放在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，因磁场变化而发生电磁感应现象，则 ( ) A． 穿过线圈的磁通量越大，产生的感应电动势越大 B． 穿过线圈的磁通量变化量越大，产生的感应电动势越大 C． 穿过线圈的磁通量变化率越大，产生的感应电动势越大 D． 穿过线圈的磁感线条数越多，产生的感应电动势越大 3. 自然界的电、热和磁等现象是相互联系的，许多物理学家为探寻它们之间的联系做出了 卓越的贡献，以下说法不符合史实的是( ) A． 奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的联系 B． 伏特发现了电流热效应的规律，定性地给出了电能和热能之间的转化关系 C． 法拉第发现了电磁感应现象，进一步完善了电与磁现象的内在联系 D． 法拉第提出了场的概念，并用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场 4．在长直通电导线附近放置一矩形线圈，开始时线圈与导线处在同一平面 内，线圈中的 ac、bd 边与导线平行，如图。当线圈做下列运动时不能产生感 应电流的是（ ） A．线框向右匀速运动 B．线框平面以直导线为轴转动 C．线框以 ac边为轴转动 D．线框垂直纸面向里运动 5．如图所示，A、B都是很轻的铝环，分别调在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内 转动，环 A是闭合的，环 B是断开的。用磁铁分别近这两个圆环，则下面说法正确的是（ ） A．图中磁铁 N极接近 A环时，A环被吸引，而后被推开 B．图中磁铁 N 极远离 A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动 C．用磁铁 N极接近 B环时，B环被推斥，远离磁铁运动 D．用磁铁的任意一磁极接近 A环时，A环均被排斥 2 / 7 6.一长直铁芯上绕有一固定线圈 M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金 属环 N，N 可在木质圆柱上无摩擦移动，M 连接在如下图所示的电路中，其中 R 为滑动变 阻器，E1和 E2为直流电流，S 为单刀双掷开关，下列情况中，可观测到 N 向左运动的是( ) A． 在 S 断开的情况下，S 向 a 闭合的瞬间 B． 在 S 断开的情况下，S 向 b 闭合的瞬间 C． 在 S 已向 a 闭合的情况下，将 R 的滑片向 d 端移动时 D． 在 S 已向 a 闭合的情况下，将 R 的滑片向 c 端移动时 7. 如图甲所示，20 匝的线圈两端 M、N与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁 场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，不计线圈电阻。下列说法正确的是（ ） A．电压表的正接线柱接线圈的 M端 B．线圈中产生的感生电场沿顺时针方向 C．线圈中磁通量的变化率为 1.5Wb/s D．电压表的读数为 8V 8．如图所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场， 其宽度均为 L。现将宽度也为 L 的矩形闭合线圈，从图中所示位置垂直于磁场方向匀速拉过 磁场区域，则在该过程中，下列选项中能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培 力随时间变化的图像是( ) . 9.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管 P 和塑料管 Q 竖直放置。小磁块先后在两管中从相 同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( ) A. 在 P和 Q中都做自由落体运动 B. 在两个下落过程中的机械能都守恒 C. 在 P中的下落时间比在 Q中的长 D. 落至底部时在 P中的速度比在 Q中的大 3 / 7 10．如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场，若第 一次用 0.3秒时间拉出，外力所做的功为 W1，通过导线截面的电量为 q1；第二次用 0.9秒时 间拉出，外力做的功为 W2，通过导体截面的电量为 q2，则（ ） A． 1 2 1 2W W q q＜ ， ＜ B． 1 2 1 2 W W q q＜ ， ＝ C． 1 2 1 2 W W q q＞ ， ＝ D． 1 2 1 2 W W q q＞ ， ＞ 11．如图所示,MN和 PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导 轨足够长,且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的 金属杆。开始时,将开关 S断开,让杆 ab由静止开始自由下落,一段时间 后,再将 S闭合,若从 S闭合开始计时,则金属杆 ab的速度 v随时间 t变化 的图像不可能是( ) 12．如图所示，abcd为水平放置的平行光滑金属导轨，间距为 ，导轨 间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，导轨电阻不 计。已知金属杆 MN 倾斜放置，与导轨成 角，单位长度的电阻为 ， 保持金属杆以速度 沿平行于 的方向滑动（金属杆滑动过程中与导 轨接触良好），则（ ） A.电路中感应电动势的大小为 B. 金属杆所受安培力的大小为 C.电路中感应电流的大小为 D.金属杆的热功率为 13．如图所示，MN 和 PQ 是电阻不计的平行金属导轨，其间距为 l，导轨弯曲部分光滑，平 直部分粗糙，二者平滑连接。金属导轨右端接一个阻值为 R 的定值电阻。平直部分导轨左边 区域有宽度为 d、方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场。质量为 m、接入电路的 电阻也为 R 的金属棒从高度为 h 处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒 与平直部分导轨间的动摩擦因数为 μ，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为 g。金 属棒穿过磁场区域的过程中( ) A．流过金属棒的最大电流为 Bd 2gh 2R B．通过金属棒的电荷量为 Bdl R C．克服安培力所做的功为 mgh D．金属棒产生的焦耳热为 1 2 mg(h－μd) 4 / 7 14.现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设 备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电 子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变 化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室 的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子 的电荷量为 e，电子做圆周运动的轨道半径为 r ，若图甲中磁场 B 随时间 t 按 0B B kt  （ 0B 、k均为正常数）规律变化，形成涡 旋电场的电场线是一系列同心圆，单个圆上形成的电场场强大小 处处相等。将一个半径为 r 的闭合环形导体置于相同半径的电场 线位置处，闭合环形导体的电阻为 R ，导体中的自由电荷就会在 感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产 生了感应电动势。下列说法正确的是（ ） A. 为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该减小 B. 电子的加速度大小为 𝑘𝑒𝑟 𝑚 C. 环形导体中感应电流大小为 𝑘𝜋𝑟2 2𝑅 D. 电子在圆形轨道中加速一周的过程中，电子获得的动能 kE 为 2ke r 第二部分（非选择题） 二、实验题 15. 法拉第发现电磁感应现象的实验装置的示意图如图所示，软铁环两侧分别绕两个线 圈，左侧线圈为闭合回路，在其中一段导线下方附近放置一小磁针，小磁针静止时 N 极指 向北方如图所示，右侧线圈与电池、电键相连。 (1)先闭合电键 k1，再闭合电键 k2，你将看到小磁针 ； A．仍然在原来位置静止不动 B．抖动后又回到原来位置静止 C．抖动后停在 N 极指向东方位置 D．抖动后停在 N 极指向西方位置 (2)通过归纳得出产生感应电流的条件是 ； (3)闭合电键 k1和 k2，稳定后，再断开电键 k1，你将看到小磁针 。 A．仍然在原来位置静止不动 B．抖动后又回到原来位置静止 C．抖动后停在 N 极指向东方位置 D．抖动后停在 N 极指向西方位置 5 / 7 16. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流表指针偏 转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 ①将条形磁铁按如图甲方式 S 极向下匀速插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线 管的绕线方向如图乙所示。请在图乙中标出螺线管中的感应电流方向。_____ ②经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁 场方向__________（填“相同”或“相反”）。 ③接上面的①，将条形磁铁从螺线管中抽出时，电流表的指针向_________ （ 填“左”或 “右”）偏转。 ④关于该实验，下列说法正确的是_____ A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B．将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C．将磁体的 N、S 极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D．将磁体的 N、S 极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。_________ ②将线圈 A 插入线圈 B 中，闭合开关 S 瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以 下操作中也能使电流计右偏的是_________ A．插入铁芯 B．拔出线圈 A C．将滑动变阻器的滑片向左移动 D．将滑动变阻器的滑片向右移动 6 / 7 （3）小齐设计了一种延时继电器：如图 2 所示是一种延时 继电器的示意图。铁芯上有两个线圈 A 和 B。线圈 A 和电 源连接，线圈 B 与直导线ab构成一个闭合回路。弹簧 K与 衔铁 D 相连，D 的右端触头 C 连接工作电路（未画出）。开 关 S 闭合状态下，工作电路处于导通状态。S 断开瞬间，延 时功能启动，此时直导线 ab中电流方向为______ （填写 “a到 b”或“b到 a”）。 三、计算题 17.如图所示，在光滑水平面上有一边长为 L的单匝正方形闭合导体线框 abcd，处于磁感 应强度为 B的有界匀强磁场中，其 ab边与磁场的右边界重合，线框由同种粗细均匀的导线 制成，它的总电阻为 R；现将线框以恒定速度v 水平向右匀速拉出磁场，此过程中保持线 框平面与磁感线垂直，拉力在线框平面内且与 ab边垂直，bc边始终与磁场的右边界保持 垂直，求线框被拉出磁场的过程中 （1）线框内的电流大小； （2）cd两端的电压； （3）线框中产生的热量． 18．如图所示，间距为 L的光滑导轨竖直固定在绝缘地面上，导轨顶端连接定值电阻 R，质 量为 m、电阻忽略不计的金属杆垂直接触导轨，磁感应强度大小为 B的匀强磁场与导轨所在 的竖直面垂直。使金属杆从静止开始下落，同时受到竖直向下的恒定拉 力 F的作用，当下落高度为 h时速度达到稳定。重力加速度大小为 g， 金属杆在运动的过程中始终与垂直导轨垂直且接触良好，金属棒有足够 大的下落空间，导轨电阻不计，求： （1）金属杆稳定时的速度大小； （2）金属杆从开始运动到速度稳定的过程中电阻 R上产生的热量； （3）金属杆从开始运动到速度稳定的过程所需的时间。 7 / 7 19. 如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距 L＝0.50m，导轨平面与水平面间夹 角 θ＝37°，N、Q 间连接一个电阻 R＝5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度 B ＝1.0T．将一根质量为 m＝0.050kg 的金属棒放在导轨的 ab 位置，金属棒及导轨的电阻不 计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良 好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数 μ＝0.50，当金属棒滑行至 cd处时，其速度大小开始 保持不变，位置 cd与 ab之间的距离 s＝2.0m．已知 g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80. 求： （1）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； （2）金属棒到达 cd处的速度大小； （3）金属棒由位置 ab运动到 cd的过程中，电阻 R产 生的热量． 20. 如图所示，固定于水平桌面上足够长的两平行导轨 PQ、MN，间距为 0.5d m ，P、M 两端接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感强度 0.2B T 的匀强磁场中，电 阻均为 0.1r  ，质量分别为 1 300m g 和 2 500m g 的两金属棒 1L ， 2L 平行地搁在光滑导 轨上，现固定棒 1L ，使棒 2L 在水平恒力0.8N 的作用下，由静止开始作加速运动．试求： （1）当 V 表读数为 0.2U V 时，棒 2L 的加速度多大？ （2）棒 2L 能达到的最大速度 mv ； （3）若在棒 L2 达 mv 时撤去外力 F，并同时释放棒 L1，求棒 L2 达稳定时速度值； （4）若固定 L1，当棒 2L 的速度为 ( / )v m s ，且离开棒 1L 距离为 S（m）的同时，撤去恒力 F，为保持棒 2L 作匀速运动，可以采用将 B从原值（ 0 0.2B T ）逐渐减小的方法，则磁感 强度 B应怎样随时间变化（写出 B与时间 t的关系式）？