精品解析：山西省大同市浑源县第七中学校2023-2024学年高二下学期第一次月考物理试题

2023-2024学年第二学期高二年级第一次月考 物理试题 一、单选题（共8小题） 1. 如图所示，四幅图分别表示在匀强磁场中，闭合电路的一部分导体的运动方向与电路中产生的感应电流方向的关系，其中错误的是（　　） A. B. C. D. 2. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为。设时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为（ ） A. B. C. D. 3. 如图所示，正方形金属线框abcd放置于磁场中，磁场方向垂直线框平面向里，当磁感应强度均匀增大时，下列说法正确的是（　　） A. 线框中产生逆时针方向的感应电流，线框有收缩的趋势 B. 线框中产生逆时针方向的感应电流，线框有扩张的趋势 C. 线框中产生顺时针方向的感应电流，线框有收缩的趋势 D. 线框中产生顺时针方向的感应电流，线框有扩张的趋势 4. 穿过同一闭合回路的磁通量随时间变化的图象分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的论述正确的是（ ） A. 图①回路产生恒定不变的感应电动势 B. 图②回路产生的感应电动势一直在变大 C. 图③回路时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势 D. 图④回路产生的感应电动势先变大再变小 5. 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电流i随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A. t1时刻穿过线圈的磁通量最大 B. t2时刻穿过线圈的磁通量为0 C. t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大 D. 每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直 6. 如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R，金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示（以向下为正方向），时间内ab始终保持静止。则下列说法正确的是（　　） A. 时间内ab中的感应电流方向总是由b到a B. 时间内ab棒所受的安培力向左 C. 时间内ab棒所受的静摩擦力向右 D. 时间内穿过回路的磁通量逐渐减小 7. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　） A. t=0.01s时刻穿过线圈的磁通量最大 B. t=0.02s时刻线圈平面与磁场方向平行 C. 交变电流的有效值为 D. 交变电流瞬时值表达式为 8. 发电机的示意图如图所示，n匝正方形线圈在匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为R的电阻两端电压的有效值为。线圈电阻为r，其余电阻不计，转动过程中，线圈中磁通量的最大值为（　　） A. B. C. D. 二、多选题（共5小题） 9. A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器 ，A1、A2亮度相同，再调节 ，使两灯正常发光，然后断开开关S。下列说法中正确的是（　　） A. 重新闭合S时，A2立即亮，A1逐渐变亮 B. 重新闭合S时，A1、A2均立即亮 C. 重新闭合S，等到A1、A2均正常亮以后，再断开S时，A1、A2均立即熄灭 D. 重新闭合S，等到A1、A2均正常亮以后，再断开S时，A1、A2均不会立即熄灭，而是逐渐变暗直到熄灭 会立即熄灭，而是逐渐变暗直到熄灭 10. 如图甲，匝数为100匝的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈电阻忽略不计，线圈中磁通量Φ随时间t变化如图乙。已知电阻R的阻值为，电容器标有“”的字样，下列说法正确的是（　　） A. 时电压表的示数为零 B. 电阻R消耗的功率为 C. 电容器可能被击穿 D. 通过R的电流 11. 如图所示，匀强磁场中有两个用同样导线绕成的闭合线圈A、B，线圈A、B匝数之比为1:2，半径之比为2:1，磁感应强度B随时间均匀增大．下列说法正确的有 A. 两线圈产生的感应电流均沿逆时针方向 B. 某一时刻两线圈的磁通量之比ΦA:ΦB＝1:1 C. 两线圈的电阻之比RA:RB＝2:1 D. 两线圈中产生的感应电流之比IA:IB＝2:1 12. 如图甲所示，abcd是匝数为50匝、边长为20cm、总电阻为1.0Ω的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直向里的图示匀强磁场中。磁感应强度B随时间t发生周期性变化，变化关系如图乙所示。不考虑线圈各边电流之间的相互作用，以下说法中正确的是（　　） A. 在t＝1.0s时，导线圈产生的感应电流大小为4.0A B. 在t＝2.5s时，导线圈ab边受到的匀强磁场对它的安培力方向垂直ab边指向导线圈外侧 C. 导线圈中产生的是直流电 D. 在一个周期内，导线圈内电流的有效值为2A 13. 如图所示，固定在水平面上的半径为r和的两个金属圆环之间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，长为L的金属棒，金属棒与两圆环接触良好，另一端固定在竖直转轴O上，随轴以角速度顺时针匀速转动，在大圆环的M点和小圆环的N点间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态．已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 带电微粒带正电 B. 棒产生的电动势为 C. 棒产生的电动势为 D. 若转轴角速度变为2倍，微粒将向下运动 三、计算题（共3小题） （2023·陕西渭南蓝光中学高二月考） 14. 如图甲所示，一单匝圆形线圈垂直放入磁场中，磁场为垂直于线圈平面向里的匀强磁场，穿过圆形线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图乙所示，不计导线电阻，求： （1）0～2 s内线圈中磁通量的变化量ΔΦ； （2）线圈中产生的感应电动势E1的大小； （3）若其他条件不变，线圈的匝数变为100，线圈中产生的感应电动势E2的大小。 15. 如图所示，间距为L且足够长的光滑平行导轨上方连接阻值为R的电阻，导轨与水平面间的夹角为θ，空间存在垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。将质量为m、电阻为r、金属棒长度稍大于导轨间距，与导轨相交于AA′的金属棒由静止释放，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，求： （1）金属棒的最大速度vm； （2）金属棒在斜面上稳定运动后，金属棒上AA′两点间的电压UAA′。 16. 一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻r=2Ω，外接电阻R=8Ω，线圈在磁感应强度B=（）T的匀强磁场中以n=300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求： （1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈从开始计时经s时线圈中的感应电流的瞬时值； （3）外电路R两端电压瞬时值的表达式。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023-2024学年第二学期高二年级第一次月考 物理试题 一、单选题（共8小题） 1. 如图所示，四幅图分别表示在匀强磁场中，闭合电路的一部分导体的运动方向与电路中产生的感应电流方向的关系，其中错误的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据右手定则，即让磁感线穿过手掌心，大拇指所指的方向为运动方向，则四指所指方向为感应电流的方向。 A．根据右手定则，可知感应电流方向垂直纸面向外，故A错误，符合题意； B．根据右手定则，可知感应电流方向沿导线向上，故B正确，不符合题意； C．根据右手定则，可知感应电流方向垂直纸面向外，故C正确，不符合题意； D．根据右手定则，可知感应电流方向沿导线向下，故D正确，不符合题意。 故选A。 2. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为。设时线圈平面与磁场平行，当线圈的匝数增加一倍，转速也增大一倍，其他条件不变时，交流电的电动势为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】时，线圈平面与磁场平行，此时磁通量为零，感应电动势达最大值，所以表达式应为余弦函数。当线圈的匝数和转速增加后有 ， 可得感应电动势的最大值为 则瞬时值表达式为 故选D。 3. 如图所示，正方形金属线框abcd放置于磁场中，磁场方向垂直线框平面向里，当磁感应强度均匀增大时，下列说法正确的是（　　） A. 线框中产生逆时针方向的感应电流，线框有收缩的趋势 B. 线框中产生逆时针方向的感应电流，线框有扩张的趋势 C. 线框中产生顺时针方向的感应电流，线框有收缩的趋势 D. 线框中产生顺时针方向的感应电流，线框有扩张的趋势 【答案】A 【解析】 【详解】磁场方向垂直线框平面向里，当磁感应强度均匀增大时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线框中感应电流沿逆时针方向，根据左手定则可得线框所受安培力方向均指向线框内部，即线框有收缩的趋势。 故选A。 4. 穿过同一闭合回路的磁通量随时间变化的图象分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的论述正确的是（ ） A. 图①回路产生恒定不变的感应电动势 B. 图②回路产生的感应电动势一直在变大 C. 图③回路时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势 D. 图④回路产生的感应电动势先变大再变小 【答案】C 【解析】 【详解】根据法拉第电磁感应定律我们知道感应电动势与磁通量的变化率成正比，即，结合数学知识我们知道：穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图象的斜率； A．图①中磁通量不变，无感应电动势，A错误； B．图②中磁通量随时间t均匀增大，图象的斜率k不变，也就是说产生的感应电动势不变，B错误； C．图③中回路在时间内磁通量随时间t变化的图象的斜率为k1，在时间内磁通量随时间t变化的图象的斜率为k2，从图象中发现：k1大于k2的绝对值。所以在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势，C正确； D．图④中磁通量随时间t变化的图象的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，D错误。 故选C。 5. 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定转轴匀速转动，线圈中产生的感应电流i随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A. t1时刻穿过线圈的磁通量最大 B. t2时刻穿过线圈的磁通量为0 C. t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率最大 D. 每当电流方向变化时，线圈平面就会与中性面垂直 【答案】C 【解析】 【详解】AC．t1、t3时刻线圈位于垂直中性面位置，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，A错误，C正确； B．t2时刻感应电流为零，线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，B错误； D．线圈每经过中性面一次，电流方向发生变化，D错误。 故选C。 6. 如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R，金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示（以向下为正方向），时间内ab始终保持静止。则下列说法正确的是（　　） A. 时间内ab中的感应电流方向总是由b到a B. 时间内ab棒所受的安培力向左 C. 时间内ab棒所受的静摩擦力向右 D. 时间内穿过回路的磁通量逐渐减小 【答案】C 【解析】 【详解】AD．根据题意，结合题图乙可知，时间内，磁场方向向下，穿过回路的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，回路中电流方向为顺时针（俯视），即ab中的感应电流方向为由a到b，时间内，磁场方向向上，穿过回路的磁通量逐渐增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，回路中电流方向为顺时针（俯视），即ab中的感应电流方向为由a到b，故AD错误； B．根据上述分析可知，时间内，金属棒ab中电流方向为a→b，磁场方向向下，由左手定则可知，ab棒所受的安培力向右，故B错误； C．根据上述分析可知，时间内，金属棒ab中电流方向为a→b，磁场方向向上，由左手定则可知，ab棒所受的安培力向左，由平衡条件可知，ab棒所受的静摩擦力向右，故C正确。 故选C。 7. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　） A. t=0.01s时刻穿过线圈的磁通量最大 B. t=0.02s时刻线圈平面与磁场方向平行 C. 交变电流的有效值为 D. 交变电流瞬时值表达式为 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图像可知，t=0.01s时刻，感应电流最大，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，故A错误； B．t=0.02s时刻，感应电流最大，穿过线圈的磁通量为零，此时线圈平面与磁场方向平行，故B正确； C．交变电流的最大值为，有效值为 故C错误； D．由图乙可得，交变电流瞬时值表达式为 故D错误。 故选B。 8. 发电机的示意图如图所示，n匝正方形线圈在匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动，阻值为R的电阻两端电压的有效值为。线圈电阻为r，其余电阻不计，转动过程中，线圈中磁通量的最大值为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由闭合电路欧姆定律可得，线圈转动产生感应应电动势的有效值为 最大值为 根据 联立解得 故ABC错误，D正确。 故选D。 二、多选题（共5小题） 9. A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器 ，A1、A2亮度相同，再调节 ，使两灯正常发光，然后断开开关S。下列说法中正确的是（　　） A. 重新闭合S时，A2立即亮，A1逐渐变亮 B. 重新闭合S时，A1、A2均立即亮 C. 重新闭合S，等到A1、A2均正常亮以后，再断开S时，A1、A2均立即熄灭 D. 重新闭合S，等到A1、A2均正常亮以后，再断开S时，A1、A2均不会立即熄灭，而是逐渐变暗直到熄灭 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．重新闭合S时，A2立即亮，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，则通过A1的电流逐渐增大，A1逐渐变亮，故A正确、B错误； CD．重新闭合S，等到A1、A2均正常亮以后，再断开S时，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，此时线圈相当于电源，与A1、A2和变阻器构成回路，则A1、A2均不会立即熄灭，而是逐渐变暗直到熄灭，故C错误、D正确。 故选AD。 会立即熄灭，而是逐渐变暗直到熄灭 10. 如图甲，匝数为100匝的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈电阻忽略不计，线圈中磁通量Φ随时间t变化如图乙。已知电阻R的阻值为，电容器标有“”的字样，下列说法正确的是（　　） A. 时电压表的示数为零 B. 电阻R消耗的功率为 C. 电容器可能被击穿 D. 通过R的电流 【答案】BD 【解析】 【详解】A．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，且初始位置与匀强磁场平行，故产生的是余弦交流电，感应电动势的最大值为 其中 代入数据解得 可得 电压表显示的为交流压的有效值，与时间无关，A错误； B．电阻R消耗的功率为 B正确； C．电容器的耐压值为220V，大于交流电压的最大值，故电容器不会被击穿，C错误； D．通过R的电流最大值为 电流瞬时值表达式为 D正确。 故选BD。 11. 如图所示，匀强磁场中有两个用同样导线绕成的闭合线圈A、B，线圈A、B匝数之比为1:2，半径之比为2:1，磁感应强度B随时间均匀增大．下列说法正确的有 A. 两线圈产生的感应电流均沿逆时针方向 B. 某一时刻两线圈的磁通量之比ΦA:ΦB＝1:1 C. 两线圈的电阻之比RA:RB＝2:1 D. 两线圈中产生的感应电流之比IA:IB＝2:1 【答案】AD 【解析】 【详解】A. 由于磁场向外，磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿逆时针方向，故A正确； B. 线圈的磁通量 故B错误． C. 根据电阻定律可知， 故C错误． D. 根据法拉第电磁感应定律 题中相同，A圆环中产生的感应电动势为 B圆环中产生的感应电动势为 所以 感应电流 则两线圈中产生的感应电流之比 IA：IB=2：1 故D正确． 12. 如图甲所示，abcd是匝数为50匝、边长为20cm、总电阻为1.0Ω的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直向里的图示匀强磁场中。磁感应强度B随时间t发生周期性变化，变化关系如图乙所示。不考虑线圈各边电流之间的相互作用，以下说法中正确的是（　　） A. 在t＝1.0s时，导线圈产生的感应电流大小为4.0A B. 在t＝2.5s时，导线圈ab边受到的匀强磁场对它的安培力方向垂直ab边指向导线圈外侧 C. 导线圈中产生的是直流电 D. 在一个周期内，导线圈内电流的有效值为2A 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A．在t＝1.0s时，导线圈产生的感应电流大小为 故A错误； B．在2s~3s内，通过abcd的磁通量减少，根据楞次定律和安培定则，可知感应电流是顺时针方向，ab中电流从a到b，由左手定则可判断出，ab边受到的匀强磁场对它的安培力方向垂直ab边指向导线圈外侧，故B正确； C．根据楞次定律可知，0~2s内和2s~3s内的感应电流方向相反，故C错误； D．2s~3s内的电流大小为 由 得电流的有效值为 故D正确。 故选BD。 13. 如图所示，固定在水平面上的半径为r和的两个金属圆环之间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，长为L的金属棒，金属棒与两圆环接触良好，另一端固定在竖直转轴O上，随轴以角速度顺时针匀速转动，在大圆环的M点和小圆环的N点间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态．已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 带电微粒带正电 B. 棒产生的电动势为 C. 棒产生的电动势为 D. 若转轴角速度变为2倍，微粒将向下运动 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由右手定则可知，金属棒中的电流指向转轴，所以电容器下极板为正极板，带电微粒在电容器极板间处于静止状态，则所受电场力向上，所以微粒带正电，故A正确； BC．金属棒绕转轴切割磁感线转动，棒的有效切割长度为r，所以产生的电动势 故B正确，C错误； D．若转轴角速度变为2倍，感应电动势变为原来的2倍，电容器两板间的电压变为原来的2倍，场强变为2倍，则微粒将向上运动，故D错误。 故选AB。 三、计算题（共3小题） （2023·陕西渭南蓝光中学高二月考） 14. 如图甲所示，一单匝圆形线圈垂直放入磁场中，磁场为垂直于线圈平面向里的匀强磁场，穿过圆形线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图乙所示，不计导线电阻，求： （1）0～2 s内线圈中磁通量的变化量ΔΦ； （2）线圈中产生的感应电动势E1的大小； （3）若其他条件不变，线圈的匝数变为100，线圈中产生的感应电动势E2的大小。 【答案】（1）0.4Wb；（2）0.2V；（3）20V 【解析】 【详解】（1）0～2s时间内线圈中磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1＝0.5Wb－0.1Wb＝0.4Wb （2）根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势大小为 （3）线圈的匝数变为100，线圈中产生的感应电动势大小为 15. 如图所示，间距为L且足够长的光滑平行导轨上方连接阻值为R的电阻，导轨与水平面间的夹角为θ，空间存在垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。将质量为m、电阻为r、金属棒长度稍大于导轨间距，与导轨相交于AA′的金属棒由静止释放，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，求： （1）金属棒的最大速度vm； （2）金属棒在斜面上稳定运动后，金属棒上AA′两点间的电压UAA′。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）当金属棒加速度为零时，速度最大，则 又金属棒产生的感应电动势为 电路中的电流 联立可得 （2）金属棒在斜面上稳定运动后，金属棒两端的电压，为路端电压 可得 16. 一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻r=2Ω，外接电阻R=8Ω，线圈在磁感应强度B=（）T的匀强磁场中以n=300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求： （1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈从开始计时经s时线圈中的感应电流的瞬时值； （3）外电路R两端电压瞬时值的表达式。 【答案】（1）e=50sin(10πt)V；（2）；（3）u= 40sin(10πt)V 【解析】 【详解】（1）线圈转速，角速度 线圈产生的感应电动势最大值 由此得到的感应电动势瞬时值表达式为 （2）将代入感应电动势瞬时值表达式 对应的感应电流 （3）由欧姆定律得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $