广东省广州市培正中学2024-2025学年高二上学期第十五周物理周测试卷

1 / 7 2024-2025 学年广州市培正中学高二上第十五周物理周测试卷 一、单选题 1．如图所示，导线 AB与CD平行，在闭合与断开开关 S时，关于导线CD中的感应电流，下列说法正确的是（ ） A．开关闭合时，有C到D的感应电流 B．开关闭合时，有D到C的感应电流 C．开关断开时，有D到C的感应电流 D．开关断开时，无感应电流 2．若陕西地区地磁场的磁感应强度的竖直分量的大小 yB 随距离地面高度 h的变化关系如图所示，一直升机将一始终保 持水平的闭合金属导线框竖直向上匀速吊起，下列说法正确的是（ ） A．线框中有顺时针方向的感应电流（俯视） B．线框中的感应电流不断减小 C．线框中的感应电流不断增大 D．线框的四条边有向内收缩的趋势 3．如图，a、b是用同种规格的铜丝做成的两个同心圆环，两环半径之比为 2∶3，其中仅在 a环所围区域内有垂直于 纸面向里的匀强磁场。下列说法正确的是（ ） A．穿过 a、b两环的磁通量大小之比为 4∶9 B．a、b两环绕圆心在纸面内转动时，两环中均有感应电流 C．磁感应强度 B增大时，a、b两环中均有逆时针方向的感应电流 D．磁感应强度 B均匀增大时，a、b两环中产生的感应电动势之比为 4∶9 4．如图甲所示，100匝半径 1 0.5mr  的圆形金属线圈总电阻为10，在线圈内部半径 2 0.4mr  的圆形区域内存在垂直 于线圈平面的匀强磁场，一阻值 6ΩR  的电阻与线圈连成闭合回路。磁感应强度 B随时间变化的规律如图乙所示，已 知磁场方向垂直于线圈平面向里为正，通过电阻 R的电流方向由 a到 b为正，下列说法正确的是（ ） A． πst  时电阻 R上通过的电流为负 B． πst  时电阻 R上通过的电流大小为 0.02A C． πst  时电阻 R两端的电压为 12V D．0 2πs 内穿过线圈磁通量的变化量为64πWb 2 / 7 5．如图所示，T是绕有两个线圈的闭合铁芯，一个线圈接电流计G，另一个线圈接导轨，金属棒ab可沿导轨左右滑动， 且始终处于匀强磁场中，导轨的电阻不计，在下列情况下，有电流从下向上通过电流计G的是（ ） A． ab向右匀速运动时 B． ab向左减速运动时 C．ab向左加速运动时 D．ab向右减速运动时 二、多选题 6．如图所示，在磁感应强度 B= 2T的匀强磁场中，有一个半径 r=0.5m的金属圆环。圆环所在的平面与磁感线垂直， OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以 20rad/s的角速度绕圆心 O匀速转动。A端始终与圆环相接触，OA棒的电阻 R=0.1Ω，图中定值电阻 R1=100Ω，R2=4.9Ω，电容器的电容 C=100pF，圆环和导线的电阻忽略不计，则（ ） A．电容器下极板带正电 B．电路消耗的电功率是 5W C．电容器的带电荷量是 4.9×10-10C D．若金属棒在转动过程中突然停止不动，则此后通过 R2的电量是 9.8×10-12C 7．如图所示，在一固定水平放置的铝环上方，有一条形磁铁，从离地面高 h处，由静止开始下落，最后落在地面上。 磁铁下落过程中从铝环中心穿过圆环，而不与铝环接触。若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A．磁铁下落过程中，圆环中的电流方向先逆时针后顺时针（从上向下看圆环） B．不考虑起始位置，磁铁下落过程中，磁铁的加速度始终小于 g C．磁铁下落过程中，磁铁的机械能不断减少 D．磁铁落地时的速率等于 2gh 8．如图所示，电阻为 0.4Ω的导体棒 ab垂于导线框放置，在水平力 F的作用下，以速度 5m/s沿光滑导线框向右做匀速 运动，线框的左端接有电阻 R为 0.6Ω。导线框放在磁感应强度 B为 1T的匀强磁场中，磁场的方向垂直导线框平面向 里。导体棒 ab的长度为 0.4m，和导线框宽度相同。导线框的电阻不计，则下列正确的是（ ） A．导体棒中电流的方向由 b指向 a B．导体棒 ab两端的电压为 2V C．1s内通过 R的电荷量为 2C D．电阻 R的热功率为 4W 3 / 7 三、解答题 9．正方形线框的质量 m=4kg，边长 L=1m，匝数 n=100匝，总电阻 R=2Ω，用绳子将其吊在天花板下，线框竖直静止 且上下两边水平，在线框的中间位置以下区域分布有与线框平面垂直的匀强磁场，磁场方向如图甲所示，磁感应强度 大小随时间变化关系如图乙所示，g=10m/s2.求： (1)判断线框中的电流方向； (2)求 6s内流过导线横截面的电量 q； (3)在 t=4s时绳子的拉力大小 F。 4 / 7 10．如图甲，两根平行光滑金属导轨相距 1mL  ，导轨平面与水平面的夹角 37  ，导轨的下端 PQ间接有阻值 8R   的定值电阻。相距 6mx  的 MN和 PQ间存在方向垂直于导轨平面向上、均匀分布的磁场，磁感应强度 B随时间 t的 变化情况如图乙所示。将长度也为 L、阻值 2r  的导体棒 ab垂直放在导轨上（ab始终与导轨接触良好）， 0t  时将 导体棒由静止释放， 1st  时导体棒恰好运动到 MN处，此后导体棒开始匀速下滑。取重力加速度 210m/sg  ，sin 37 0.6° 。 求： （1）0 ~1s内回路中的感应电动势； （2）导体棒 ab的质量； （3）0 ~ 2s时间内导体棒所产生的热量。 1 / 7 参考答案： 1．B【详解】AB．开关闭合时，导线 AB中产生电流，其方向由 A指向 B，根据安培定则可知导线 CD所在回路磁通 量垂直纸面向外增加，由楞次定律的“增反减同”可得导线CD中的感应电流方向为由 D指向 C。故 A错误；B正确； CD．同理，开关断开时，导线 AB中电流从有到无，其方向由 A指向 B，根据安培定则可知导线 CD所在回路磁通量 垂直纸面向外减小，由楞次定律的“增反减同”可得导线CD中的感应电流方向为由 C指向 D。故 CD错误。 故选 B。 2．A 【详解】A．陕西地区位于北半球，地磁场的磁感应强度的竖直分量竖直向下，根据楞次定律，线框中有顺时针方向的 感应电流（俯视），故 A正确； BC．由法拉第电磁感应定律和 yB − h图像得，感应电动势大小为 BS BS BSE v kSvht h v          感应电流的大小为 EI R  可知感应电动势 E保持不变，则感应电流的大小保持不变，故 BC错误； D．根据楞次定律，线框的四条边有向外扩张的趋势，故 D错误。故选 A。 3．C 【详解】A．穿过 a、b两环的磁通量对应的有效面积相同，所以磁通量大小之比为 1∶1，故 A错误； B．a、b两环绕圆心在纸面内转动时，两环的磁通量均不变，均不产生感应电流，故 B错误； C．根据楞次定律可知，磁感应强度 B增大时，a、b两环中均有逆时针方向的感应电流，故 C正确； D．根据法拉第电磁感应定律有 BE S t t       可知磁感应强度 B均匀增大时，a、b两环中产生的感应电动势之比为 1∶1，故 D错误。故选 C。 4．C 【详解】A．0 2 s 时间内通过线圈的磁通量先是垂直于纸面向外减小后垂直于纸面向里增加，由楞次定律可知，该 时间通过电阻 R上的电流方向为由 a到 b，即为正，故 A项错误； B．由 22 B BE n n S n r t t t         通过的电流为 2A EI R r    故 B项错误； C．电阻 R两端的电压为 12VU IR  故 C项正确； D．0 2 s ，磁通量的变化量为  2 22 2ΔΦ 0.64 WbB r B r      故 D项错误。故选 C。 5．B 【详解】A．当 ab向右匀速运动时，根据法拉第电磁感应定律，可知右边线圈会产生恒定的感应电流，铁芯内部的磁 场恒定，左边的线圈中不会产生感应电流，故 A错误； BCD．当 ab向左减速运动时，根据法拉第电磁感应定律和右手定则，可知右边线圈会产生不断减小的感应电流，且感 应电流方向是从 a到b通过金属棒，又根据安培定则可知铁芯内部会产生一个沿顺时针方向的减小的磁场，可引起穿过 左边线圈的磁通量减小，左边的线圈中产生感应电流，再根据楞次定律可判断左边线圈中的感应电流会从下到上通过 电流计 G，故 B正确；同理，当 ab向左加速运动时，可判断左边线圈中的感应电流会从上到下通过电流计 G，当ab向 右减速运动时，可判断左边线圈中的感应电流会从上到下通过电流计 G，CD错误。故选 B。 6．BCD 【详解】A．根据右手定则可知，A端电势高于 O端电势，所以电容器上极板带正电。故 A错误； 2 / 7 B．金属棒 OA产生的电动势为 2 1 5V 2 E Br   由闭合电路欧姆定律可知 1A EI R r    电路消耗的电功率是 5WP EI 消 故 B正确； C．金属棒 OA两端的电压为 4.9VOAU IR  电容器的带电荷量是 104.9 10 COAQ CU    故 C正确； D．若金属棒在转动过程中突然停止不动，则此后通过 R2的电量是 2 129.8 10 CR rQ Q R r     故 D正确。故选 BCD。 7．AC 【详解】A．由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大， 在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿 顺时针方向，A正确； B．据楞次定律的推论“来拒去留”原则，可判断磁铁在下落过程中，受圆环对它的作用力始终竖直向上；但当条形磁铁 的中心与环在同一个平面内时，穿过环的磁通量最大，磁通量的变化率为 0，所以此时环内没有感应电流，所以在该点 条形磁铁的加速度等于 g，B错误； C．在磁铁下落过程中，线圈中产生感应电流，线圈中有电能产生，磁铁在整个下落过程中，磁铁的机械能转化为电能， 由能量守恒定律可知，磁铁的机械能减少，C正确； D．磁铁做自由落体运动时 v2=2gh 磁铁落地时的速度 2v gh 由于磁铁下落时能量有损失，磁铁落地速度小于 2v gh ，D错误。故选 AC。 8．AC 【详解】A．导体棒向右运动，由右手定则可知，其电流方向由 b指向 a，故 A项正确； B．导体棒切割磁感线，产生的感应电动势为 E BLv 电路中的电流为 I，有 EI R r   ab棒两端的电压为 1.2VU IR  故 B项错误； C．由于电流的定义式为 qI t  ，整理有 2Cq It  故 C项正确； D．由于电功率公式有 2 2.4WP I R  故 D项错误。故选 AC。 9．(1)顺时针方向 (2)15C (3)140N 【详解】（1）由图乙可知，穿过线圈的磁通量在减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向也是垂直纸面向里， 结合右手定则可知，线圈中的电流方向为顺时针方向。 （2）根据法拉第电磁感应定律可知，线框的感应电动势 2 5V 2 B LE n t      通过线框的电流 2.5A EI R   6s内流过导线横截面的电荷量 15Cq It  （3）由图乙可知，t=4s时磁感应强度 0.4TB  ，线框受到安培力的大小 100NF nBIL 安 根据楞次定律和左手定则可知，安培力的方向竖直向下，根据平衡条件可得，绳子的拉力大小为 3 / 7 140NF F mg   安 10．（1）12V；（2）0.4kg；（3）5.76J 【详解】（1）0 ~1s内磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律，有 1 BE S t t       其中 Δ 2T / s Δ B t  ， 26mS Lx  代入数据解得感应电动势为 1 12VE  （2）导体棒从静止开始做匀加速运动，加速度大小为 2 sin 6m / smga m    导体棒进入磁场区域的速度为 1 6m / sv at  导体棒切割磁感线产生的电动势为 2 12VE BLv  根据导体棒进入磁场区域做匀速运动，可知导体棒受到的合力为零，有 2sinmg F BI L  安 根据闭合电路欧姆定律，有 22 EI R r   联立以上各式，解得导体棒 ab的质量为 0.4kgm  （3）根据闭合电路欧姆定律，在0 ~1s内回路中产生的电流为 11 1.2A EI R r    1 ~ 2s内回路中产生的电流为 2 2 1.2A E I R r = = 则0 ~ 2s时间内导体棒所产生的热量 2 2 2 21 1 1 2 1.2 2 1J 1.2 2 1J 5.76JQ I rt I rt        