精品解析：上海市闵行区校联考2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

高二年级物理等级试卷 一、阅读以下材料，回答问题（本题共7小题，1-6题，每空3分，7题4+4+4，共33分） 磁场对电流的作用力通常称为安培力，这是为了纪念法国物理学家安培（1775-1836），他研究磁场对电流的作用力有杰出的贡献。 1. 一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导线中的电流为I。下列说法正确的是（　　） A. 通电直导线受到的安培力大小为BIL B. 无论通电直导线如何放置，它都将受到安培力 C. 通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面 D. 安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功 2. 在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是（　　） A. B. C. D. 3. 一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向如图所示，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度v。开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（　　） A. 电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大 B. 电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小 C. 电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大 D. 电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小 4. 某磁电式电流表结构如图甲所示，矩形线圈匝数为n，长边长度为l。矩形线圈放在均匀辐射状磁场中，如图乙所示，两条长边经过的位置磁感应强度大小为B。当线圈长边中电流为 I时，电流表指针偏转的角度为θ，则当电流表指针偏转的角度为2θ时，线圈一侧长边受到的安培力大小为（　　） A 2nBIl B. nBIl C. 2BIl D. BIl 5. 如图所示，两光滑金属导轨倾斜放置，与水平面夹角为30°，导轨间距为L，一质量为m的导体棒与导轨垂直放置，电源输出电流保持恒定，不计导轨电阻。当磁场水平向右时，导体棒恰能静止，现磁场发生变化，方向沿逆时针旋转，最终竖直向上，在磁场变化的过程中，导体棒始终静止，关于B的大小的变化说法正确的是（　　） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 6. 如图所示，质量和电荷量大小都相等的带电粒子M 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直射入有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，M 和 N 运行的半圆轨迹如图中的虚线所示，则 M 带___________（选填“正电”或“负电”）；M 的运行时间___________（选填“>”“=”或“<”）N的运行时间。 7. 图为质谱仪示意图。速度选择器的匀强电场强度 E 为 1.2×105 N/C，匀强磁场的磁感强度 B1 为 0.6 T（电场方向与磁场方向相互垂直）。偏转分离器的磁感应强度 B2 为 0.8 T。（已知质子质量为 1.67×10−27 kg，元电荷的电荷量为 e = 1.60×10−19 C）试求： （1）能通过速度选择器的粒子速度的大小； （2）如质子和氘核以相同速度进入偏转分离器，试求在质谱仪底片上收集到的条纹之间的距离d； （3）求质子和氘核在磁场中运动的时间。 二、阅读以下材料，回答问题（本题共6小题，8-12每空3分，13题4+5+5，共50分） 1834年，物理学家海因里希·楞次（H.F.E.Lenz 1804-1865）在概括了大量实验事实基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律（Lenz law）。简单地说就是“来拒去留”的规律，这就是楞次定律的主要内容。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。 8. 如图所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，磁场的方向如图所示，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置I、Ⅱ、Ⅲ时（位置Ⅱ正好是细杆竖直时线圈所处的位置），线圈内的感应电流（顺着磁场方向看去）（　　） A. I、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向 B. I、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向 C. I位置是顺时针方向，Ⅱ位置为0，Ⅲ位置是逆时针方向 D. I位置是逆时针方向，Ⅱ位置为0，Ⅲ位置是顺时针方向 9. 如图所示，光滑金属导轨框架MON竖直放置，水平方向的匀强磁场垂直MON 平面。金属棒ab从∠abO=60°位置由静止释放。在重力的作用下，棒ab 的两端沿框架滑动。在棒ab由图示位置滑动到水平位置的过程中，棒ab 中感应电流的方向是（　　） A. 始终由a到b B. 始终由b到a C. 先由a到b，再由b到a D. 先由b到a，再由a到b 10. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。 （1）将图中所缺的导线补接完整；___________ （2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：（选填“向左偏”或“向右偏”） ①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将___________； ②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针___________； （3）在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将（ ） A.因电路不闭合，无电磁感应现象 B.有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C.不能用楞次定律判断感应电动势方向 （4）根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为___________。 11. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B 随时间均匀增大，两导线框均为正方形，边长之比为 2∶1.试求： （1）若两线框由相同导线做成，则两线框中感应电动势之比___________；感应电流之比___________；消耗的电功率之比___________； （2）相同时间内通过导线某横截面的电量之比___________。 12. 通过一单匝闭合线圈的磁通量为Φ，Φ随时间t的变化规律如图，下列说法正确的是（　　） A. 0~0.3s时间内线圈中的感应电动势均匀增加 B. 第0.6s末线圈中的感应电动势是4V C. 第0.9s末线圈中的感应电动势的值比第0.2s末的小 D. 第0.2s末和第0.4s末的感应电动势的方向相同 13. 如图所示，水平放置的足够长平行金属导轨左端与定值电阻R相接，质量为m、电阻为 的金属杆垂直置于导轨上，其PQ段的长度为L。整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向下。t=0时刻，金属杆以初速度向右运动，忽略导轨的电阻及导轨与金属杆间的摩擦。 （1）判断通过电阻R的电流方向； （2）求金属杆的速度为 时，金属杆的加速度大小； （3）求金属杆开始运动到停止运动的过程中，定值电阻R所产生的焦耳热。 三、阅读以下材料，回答问题（本题共3小题，14-15每空3分，16题3+4+4，共17分） 电磁炉的原理是利用感应电动势在锅底内产生涡流，致使锅体本身快速发热，从而加热锅内食物。 14. 适合做电磁炉锅具的材料是（　　） A. 铁 B. 陶瓷 C. 玻璃 D. 塑料 15. 关于涡流，下列说法中错误是（　　） A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B. 家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流 16. 间距L=0.5m光滑平行金属导轨，水平放置在竖直方向磁感应强度B=1T的匀强磁场中，一端接阻值为R=5Ω的电阻。一电阻为r=1Ω、质量为m，长也为L的导体棒垂直放置在导轨上，在外力作用下可以让导体棒在匀强磁场中做简谐运动产生类似电磁炉所用的正弦交流电。导体棒从t=0时刻开始运动，其感应电动势e与时间t的关系是如图所示的正弦函数。不计导轨电阻。求： （1）这一感应电动势的有效值； （2）写出导体棒速度大小随时间变化的关系式； （3）算出0~2s内外力所做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二年级物理等级试卷 一、阅读以下材料，回答问题（本题共7小题，1-6题，每空3分，7题4+4+4，共33分） 磁场对电流的作用力通常称为安培力，这是为了纪念法国物理学家安培（1775-1836），他研究磁场对电流的作用力有杰出的贡献。 1. 一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导线中的电流为I。下列说法正确的是（　　） A. 通电直导线受到的安培力大小为BIL B. 无论通电直导线如何放置，它都将受到安培力 C. 通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面 D. 安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功 2. 在下列四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是（　　） A. B. C. D. 3. 一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向如图所示，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度v。开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（　　） A. 电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大 B. 电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小 C. 电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大 D. 电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小 4. 某磁电式电流表结构如图甲所示，矩形线圈匝数为n，长边长度为l。矩形线圈放在均匀辐射状磁场中，如图乙所示，两条长边经过的位置磁感应强度大小为B。当线圈长边中电流为 I时，电流表指针偏转的角度为θ，则当电流表指针偏转的角度为2θ时，线圈一侧长边受到的安培力大小为（　　） A. 2nBIl B. nBIl C. 2BIl D. BIl 5. 如图所示，两光滑金属导轨倾斜放置，与水平面夹角为30°，导轨间距为L，一质量为m的导体棒与导轨垂直放置，电源输出电流保持恒定，不计导轨电阻。当磁场水平向右时，导体棒恰能静止，现磁场发生变化，方向沿逆时针旋转，最终竖直向上，在磁场变化的过程中，导体棒始终静止，关于B的大小的变化说法正确的是（　　） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 6. 如图所示，质量和电荷量大小都相等的带电粒子M 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直射入有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，M 和 N 运行的半圆轨迹如图中的虚线所示，则 M 带___________（选填“正电”或“负电”）；M 的运行时间___________（选填“>”“=”或“<”）N的运行时间。 7. 图为质谱仪的示意图。速度选择器的匀强电场强度 E 为 1.2×105 N/C，匀强磁场的磁感强度 B1 为 0.6 T（电场方向与磁场方向相互垂直）。偏转分离器的磁感应强度 B2 为 0.8 T。（已知质子质量为 1.67×10−27 kg，元电荷的电荷量为 e = 1.60×10−19 C）试求： （1）能通过速度选择器的粒子速度的大小； （2）如质子和氘核以相同速度进入偏转分离器，试求在质谱仪底片上收集到的条纹之间的距离d； （3）求质子和氘核在磁场中运动的时间。 【答案】1. C 2. B 3. B 4. A 5. D 6 ①. 负电 ②. = 7 （1）；（2）；（3）； 【解析】 【1题详解】 A．只有当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线受到安培力的大小才为BIL。故A错误； B．当通电导线与磁场平行时，它不受安培力。故B错误； C．通电直导线所受安培力方向既垂直于磁感应强度方向又垂直于电流方向，即垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面。故C正确； D．若通电直导线在磁场中受安培力作用，在安培力的方向上导线产生了位移，则安培力对通电导线也能做功。故D错误。 故选C。 【2题详解】 A．根据左手定则可知，通电直导线所受安培力F方向竖直向下。故A错误； B．根据左手定则可知，通电直导线所受安培力F方向竖直向下。故B正确； C．根据左手定则可知，通电直导线所受安培力F方向竖直向下。故C错误； D．根据左手定则可知，通电直导线所受安培力F方向垂直纸面向外。故D正确。 故选B。 【3题详解】 根据安培定则可判断在导线下方磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则可知电子受向上的洛伦兹力，根据 可得 可知越靠近导线B越大，故半径R越小。故B正确；ACD错误。 故选B。 【4题详解】 磁电式电流表偏转角度与通电电流成正比，当线圈长边中电流为I时，电流表指针偏转的角度为θ，则当电流表指针偏转的角度为2θ时，线圈长边中电流为2I，根据安培力公式可得，线圈一侧长边受到的安培力大小为 F=2nBIl 故BCD错误；A正确。 故选A。 【5题详解】 开始磁场方向水平向右，安培力竖直向上，恰与重力平衡，当磁场逆时针旋转，安培力也将同方向转动，由动态平衡图 可知安培力力先变小后变大，电流恒定，根据 则磁感应强度先变小后变大。故ABC错误；D正确。 故选D。 【6题详解】 [1]根据左手定则可判断，M带负电。 [2]由图可知两粒子的运动轨迹均为半圆，则 根据 又 联立，解得 即M 的运行时间等于N的运行时间。 【7题详解】 （1）能通过速度选择器的粒子，所受电场力与洛伦兹力平衡，有 解得 （2）质子和氘核的电荷量相等，质量不同，以相同速度进入偏转分离器，均做匀速圆周运动，有 解得 则有 可知在质谱仪底片上收集到的条纹之间的距离为 （3）根据前面分析可知带电粒子在磁场中运动的时间为 质子和氘核在磁场中运动的时间分别为 二、阅读以下材料，回答问题（本题共6小题，8-12每空3分，13题4+5+5，共50分） 1834年，物理学家海因里希·楞次（H.F.E.Lenz 1804-1865）在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律（Lenz law）。简单地说就是“来拒去留”的规律，这就是楞次定律的主要内容。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。 8. 如图所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，磁场的方向如图所示，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置I、Ⅱ、Ⅲ时（位置Ⅱ正好是细杆竖直时线圈所处的位置），线圈内的感应电流（顺着磁场方向看去）（　　） A. I、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向 B. I、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向 C. I位置是顺时针方向，Ⅱ位置为0，Ⅲ位置是逆时针方向 D. I位置是逆时针方向，Ⅱ位置为0，Ⅲ位置是顺时针方向 9. 如图所示，光滑金属导轨框架MON竖直放置，水平方向的匀强磁场垂直MON 平面。金属棒ab从∠abO=60°位置由静止释放。在重力的作用下，棒ab 的两端沿框架滑动。在棒ab由图示位置滑动到水平位置的过程中，棒ab 中感应电流的方向是（　　） A. 始终由a到b B. 始终由b到a C. 先由a到b，再由b到a D. 先由b到a，再由a到b 10. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。 （1）将图中所缺的导线补接完整；___________ （2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：（选填“向左偏”或“向右偏”） ①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将___________； ②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针___________； （3）在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将（ ） A.因电路不闭合，无电磁感应现象 B.有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C.不能用楞次定律判断感应电动势方向 （4）根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为___________。 11. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B 随时间均匀增大，两导线框均为正方形，边长之比为 2∶1.试求： （1）若两线框由相同导线做成，则两线框中感应电动势之比___________；感应电流之比___________；消耗的电功率之比___________； （2）相同时间内通过导线某横截面的电量之比___________。 12. 通过一单匝闭合线圈的磁通量为Φ，Φ随时间t的变化规律如图，下列说法正确的是（　　） A. 0~0.3s时间内线圈中的感应电动势均匀增加 B. 第0.6s末线圈中的感应电动势是4V C. 第0.9s末线圈中的感应电动势的值比第0.2s末的小 D. 第0.2s末和第0.4s末的感应电动势的方向相同 13. 如图所示，水平放置的足够长平行金属导轨左端与定值电阻R相接，质量为m、电阻为 的金属杆垂直置于导轨上，其PQ段的长度为L。整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向下。t=0时刻，金属杆以初速度向右运动，忽略导轨的电阻及导轨与金属杆间的摩擦。 （1）判断通过电阻R的电流方向； （2）求金属杆的速度为 时，金属杆的加速度大小； （3）求金属杆开始运动到停止运动的过程中，定值电阻R所产生的焦耳热。 【答案】8. D 9. D 10. ①. ②. 向右偏 ③. 向左偏 ④. B ⑤. 闭合回路的磁通量发生改变 11. ①. 4：1 ②. 2：1 ③. 8：1 ④. 2：1 12. B 13. （1）从a到b；（2）；（3） 【解析】 【8题详解】 由图可知，当线圈从I位置运动到最低点Ⅱ位置过程中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向顺着磁场方向看是逆时针；Ⅱ位置时运动的方向与磁感线的方向平行，感应电流是零；当线圈从最低点Ⅱ运动到Ⅲ位置的过程中，穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向顺着磁场方向看是顺时针，故D正确，ABC错误。 故选D。 【9题详解】 以ab棒与直角滑轨组成的回路为研究对象,由几何规律可知，当夹角为45°时，组成的线圈面积最大，故由图示位置开始变化时，穿过的回路的磁通量先增大，由楞次定律可知，产生的感应电流为逆时针，当越过夹角为45°后，穿过的回路的磁通量在减小，由楞次定律可知，产生的感应电流为顺时针，故电流先由b到a，再由a到b，故选D。 【10题详解】 （1）如图。 （2）①[1]闭合电键磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将右偏转一下； ②[2]原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转一下。 （3）如果副线圈两端不接任何元件,线圈中仍有磁通量的变化，有电磁感应现象，仍会产生感应电动势，没有感应电流存在，但是可根据楞次定律来确定感应电流的方向,从而可以判断出感应电动势的方向，故B正确，AC错误。 故选B。 （4）根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为闭合回路的磁通量发生改变。 【11题详解】 （1）[1]两导线框面积之比 根据法拉第电磁感应定律有 两导线框匝数都为1，磁感应强度 B 随时间均匀增大，则相同，两线框中感应电动势之比 [2]根据电阻定律有 两线框的电阻之比 感应电流之比 [3]消耗的电功率之比 （2）相同时间内通过导线某横截面的电量之比 【12题详解】 A．根据法拉第电磁感应定律有 由图像得0~0.3s内线圈中的磁通量均匀增加，所以0~0.3s内线圈中的电动势不变，故A错误； B．0.3s~0.8s内线圈中的感应电动势大小是 故B正确； C．第0.9s末线圈中的瞬时电动势大小是 第0.2s末线圈中的瞬时电动势大小是 故C错误； D．0~0.3s磁通量增加，0.3s~0.8s磁通量减少， 则第0.2s末和0.4s末的瞬时电动势的方向相反，故D错误。 故选B。 【13题详解】 （1）根据右手定则，通过电阻R的电流方向为从a到b。 （2）金属杆的速度为时，产生的感应电动势为 感应电流 安培力 金属杆的加速度 （3）根据能量守恒，整个过程中回路所产生焦耳热为 定值电阻R所产生焦耳热 三、阅读以下材料，回答问题（本题共3小题，14-15每空3分，16题3+4+4，共17分） 电磁炉的原理是利用感应电动势在锅底内产生涡流，致使锅体本身快速发热，从而加热锅内食物。 14. 适合做电磁炉锅具的材料是（　　） A. 铁 B. 陶瓷 C. 玻璃 D. 塑料 15. 关于涡流，下列说法中错误的是（　　） A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B. 家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流 16. 间距L=0.5m光滑平行金属导轨，水平放置在竖直方向的磁感应强度B=1T的匀强磁场中，一端接阻值为R=5Ω的电阻。一电阻为r=1Ω、质量为m，长也为L的导体棒垂直放置在导轨上，在外力作用下可以让导体棒在匀强磁场中做简谐运动产生类似电磁炉所用的正弦交流电。导体棒从t=0时刻开始运动，其感应电动势e与时间t的关系是如图所示的正弦函数。不计导轨电阻。求： （1）这一感应电动势的有效值； （2）写出导体棒速度大小随时间变化的关系式； （3）算出0~2s内外力所做的功。 【答案】14. A 15. B 16. （1）；（2）；（3） 【解析】 【14题详解】 电磁炉采用的是电磁感应现象，即通过线圈中产生的磁场在锅体中产生涡流而产生热量，需采用金属制作锅体,故适合做电磁炉锅具的材料是铁，故选A。 【15题详解】 A．真空冶炼炉是利用线圈中的电流做周期性的变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量熔化金属，故A正确； B．家用电磁炉锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故B错误； C．根据楞次定律，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，故C正确； D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，能减小涡流，故D正确。 本题选错误的，故选B。 【16题详解】 （1）由图可知交变电压的最大值为16.97V，则有效值为 （2）根据最大值的计算公式有 解得 由图可知周期为2.0s，则有 导体棒速度大小随时间变化的关系式 （3）0-2s内导体棒的动能不变，外力所做的功即电能，则有 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$