精品解析：山东省东营市广饶县第一中学（二校区）2024-2025学年高二上学期12月月考物理试题（卓越班）

广饶一中二校区66级12月月考 物理试题（卓越班） 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 下列四幅图的说法中正确的是（ ） A. 图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，炉外线圈中会产生大量热量 B. 图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、恒定电场进行加速的仪器 C. 图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头 D. 图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向共速转动 2. 如图所示，将一磁铁通过放置在电子秤上的支架悬挂于电子秤上方，磁铁的正下方有两条光滑的固定金属导轨、，其上有两根可以自由滑动的金属杆、，磁铁在回路中心的正上方，当剪断细线磁铁下落时，以下说法正确的是（　　） A. 、杆相互远离 B. 与剪断细线前相比电子秤的示数增加 C. 导轨对电子秤的压力变大 D. 磁铁处于完全失重状态 3. 如图所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方略靠前固定一根与线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流释放线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中（ ） A. 线框中感应电流方向依次为顺时针逆时针 B. 线框的磁通量为零时，感应电流却不为零 C. 线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上 D. 线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动 4. 如图所示为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匀强磁场，单匝线框绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度（rad/s）匀速转动，电流表为理想交流电表。从图示位置开始计时，穿过线框的磁通量最大值（Wb），电阻，其余电阻不计，下列判断正确的是（　　） A. 时刻，感应电动势为零 B. 产生的交变电流的频率为100Hz C. 电流表的示数为A D. 当线框中电流最大时，线框的磁通量变化率为零 5. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图。和为直流电阻小于图中灯泡电阻的电感线圈，与是相同的小灯泡，电源内阻不可忽略。实验时，闭合开关，灯发光；闭合开关，调节，使灯、亮度相同，再断开。下列说法正确的是（ ） A. 图1中，闭合开关，亮度一直不变 B. 图1中，断开开关，立即熄灭 C. 图2中，闭合开关，灯、同时亮起来，且亮度不变 D. 图2中，断开开关，灯、逐渐变暗过程中，亮度始终相同 6. 如图所示为一交流电流随时间变化的图像。每个周期内，前三分之一周期电流按正弦规律变化，后三分之二周期电流恒定。根据图中数据可得，此交流电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，A是一边长为L的正方形线框，电阻为R，今维持线框以恒定的速度沿轴运动，并穿过图中所示的两个大小相等的匀强磁场B1和B2区域．若以逆时针方向为电流的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则线框中的感应电流i随时间t的变化图线是（  ） A. B. C. D. 8. 如图所示，正方形线圈abcd的边长L=0.3m，线圈电阻为R=1Ω．直线OO′与ad边相距，过OO′且垂直纸面的竖直平面右侧有磁感应强度B=1T的匀强磁场，方向垂直纸面向里．线圈以OO′为轴匀速转动，角速度ω=20rad/s，以图示位置为计时起点．则 A. 线圈中产生的交流电瞬时值表达式为u=0.6cos20t B. 流过ab边的电流方向保持不变 C. 当s时，穿过线圈的磁通量为0.06Wb D. 从t=0到s，穿过线圈磁通量的变化量大小为0.06Wb 二、多选题（每题4分，部分2分，共16分） 9. 如图是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图像可以判定（ ） A. 此交变电流的频率为5Hz B. 该交变电流的电压瞬时值的表达式为u = 12sin10πt（V） C. 将标有“12V，3W”的灯泡接在此交流电源上，灯泡可以正常发光 D. 图像上对应的0.1s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面 10. 如图甲所示，一正方形单匝金属线框放在光滑水平面上，水平面内两条平行直线MN、OP间存在垂直水平面的匀强磁场，时，线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速运动，外力F随时间t变化的图线如图乙实线所示，已知线框质量、电阻，则（　　） A. 磁场宽度为3m B. 匀强磁场的磁感应强度为T C. 线框穿过OP的过程中产生的焦耳热等于4J D. 线框穿过MN的过程中通过导线内某一横截面的电荷量为 11. 如图甲所示，游乐园中的过山车虽然惊险刺激，但也有多种措施保证了它的安全运行。其中磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计的一种刹车形式。磁场很强的钕磁铁安装在轨道上，刹车金属框安装在过山车底部。简化为图乙所示的模型，将刹车金属框看作为一个边长为，总电阻为的单匝正方形线框，则过山车返回水平站台前的运动可以简化如下：线框沿着光滑斜面下滑s后，下边框进入匀强磁场时线框开始减速，下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动。已知斜面与水平面的夹角为，过山车的总质量为，磁场区上下边界间的距离也为，磁感应强度大小为，方向垂直斜面向上，重力加速度为。则下列说法正确的是（　　） A. 线框刚进入磁场上边界时，从斜面上方俯视线框，感应电流的方向为顺时针方向 B. 线框刚进入磁场上边界时，感应电流的大小为 C. 线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为 D. 线框穿过磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量为零 12. 如图所示，四条光滑的足够长的金属导轨M、N、P、Q平行放置，导轨固定于绝缘水平面上，M、N导轨间距为2L，P、Q导轨间距为L，两组导轨间由导线相连，导轨内存在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场，两根质量均为m、接入电路的电阻均为R的导体棒C、D分别垂直于导轨放置，且均处于静止状态。C获得向右的瞬时速度v0，同时使导体棒D获得向左的瞬时速度v0。两导体棒在达到稳定状态运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，且均未到达两组导轨连接处。则下列说法正确的是（　　） A. 开始阶段，导体棒C、D均做减速运动，C先减速至零 B. 达到稳定运动时，导体棒C、D均向左运动 C. 从t=0时至稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为 D. 从t=0时至稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为 三、实验题 13. 用如图所示的电路研究自感现象，图中两个相同的小灯泡甲和乙分别串联一个带铁芯的电感线圈和一个定值电阻，请回答下列问题： （1）闭合开关S后，将观察到两个灯泡亮度变化情况是______ A.小灯泡甲和乙同时变亮 B.小灯泡甲立刻变亮，小灯泡乙逐渐变亮 C.小灯泡乙立刻变亮，小灯泡甲逐渐变亮 D.小灯泡甲立刻变亮，小灯泡乙不亮 （2）闭合开关电路稳定后，发现小灯泡甲比乙亮很多，经分析认为电感线圈电阻RL______（选填“大于”“等于”或“小于”）定值电阻R；若断开开关，将看到两个小灯泡亮暗变化情况是______。 14. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______________。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。 （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______________（选填“左”或“右”）端。 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______________。 A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 四、解答题 15. 如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N =100匝，线圈ab的边长为bc的边长为，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的轴匀速转动，转动的角速度，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω。试求： （1）感应电动势的最大值； （2）设时间t =0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （3）1分钟时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小； （4）线圈从图示位置转过的过程中，通过R的电荷量。 16. 如图，有两条平行光滑导轨，它们的上、下端分别位于等高处，二者构成了倾斜角为的斜面，两导轨间距离为d，上端之间与阻值为R的电阻相连。在导轨中段有两条与两导轨共面的平行水平虚线和，两虚线间的距离为s，二者之间（含两虚线）有方向垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在上方，有一水平放置的金属杆，质量为m，金属杆与两导轨的接触点分别为a、b，段的电阻值为r。已知当地重力加速度为g，空气阻力可不计。把金属杆自由释放，到达虚线处时沿轨道向下的加速度为其刚静止释放时的加速度的一半，金属杆在离开磁场区域前已开始做匀速运动。求 （1）金属杆到达虚线处瞬间，金属杆受到的安培力的大小； （2）金属杆到达虚线处瞬间，a、b两点的电压为多少； （3）在金属杆经过磁场区域过程中，通过电阻R的电荷量q； （4）在金属杆经过磁场区域过程中，电阻R产生的热量。 17. 如图所示，间距为1m的平行金属导轨、固定在水平面上，其中、为半径的半圆弧，虚线左侧和圆弧导轨间均存在竖直向上且磁感应强度大小为的匀强磁场。在水平导轨上垂直放置金属棒a、b，且在金属棒间锁定一弹性势能为1.2J的轻质弹簧（弹簧与两棒均不拴接），解除弹簧锁定后，金属棒a、b分别同时运动到、处，金属棒b进入磁场向左运动后速度减小到零，此时金属棒a恰好到达圆弧最高点，且对轨道无压力。已知金属棒a、b的质量、，电阻、，金属棒b与左侧导轨间的动摩擦因数，右侧导轨光滑。不计弹簧的长度、金属棒a在处的能量损失，不计导轨电阻和空气阻力，g取，金属棒a、b始终与导轨垂直且接触良好。求： （1）金属棒a运动到处的速度大小； （2）金属棒a运动到圆弧轨道最高点时，所受的安培力大小； （3）从进入磁场到速度减小到零的过程中，金属棒b产生的焦耳热。 18. 如图所示，一对平行的足够长的光滑金属水平导轨间距为l，与导轨垂直的水平虚线ab右侧的整个空间充满匀强磁场（图中阴影部分），磁感应强度的方向垂直于导轨平面向上，大小为B。在ab左右距离均为l处金属棒PQ和MN都垂直静置于导轨上。在时，对棒PQ施加水平向右的恒力。已知棒PQ在时刻进入磁场，恰好做匀加速直线运动直到与棒MN相碰，回路的总电阻为R且保持不变。 （1）求两棒第一次相碰的时刻； （2）若棒PQ的质量是棒MN的一半，求棒PQ的质量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 广饶一中二校区66级12月月考 物理试题（卓越班） 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 下列四幅图的说法中正确的是（ ） A. 图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，炉外线圈中会产生大量热量 B. 图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、恒定电场进行加速的仪器 C. 图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头 D. 图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向共速转动 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，金属中会产生涡流，产生大量热量，故A错误； B．图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、交变电场进行加速的仪器，故B错误； C．图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头，故C正确； D．图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，则铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转动慢，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，将一磁铁通过放置在电子秤上的支架悬挂于电子秤上方，磁铁的正下方有两条光滑的固定金属导轨、，其上有两根可以自由滑动的金属杆、，磁铁在回路中心的正上方，当剪断细线磁铁下落时，以下说法正确的是（　　） A. 、杆相互远离 B. 与剪断细线前相比电子秤的示数增加 C. 导轨对电子秤的压力变大 D. 磁铁处于完全失重状态 【答案】C 【解析】 【分析】本题考查楞次定律、超重和失重，意在考查考生的认识理解能力和分析综合能力。磁铁下落时，由导轨和金属杆组成的闭合回路中的磁通量增加， 【详解】A．由楞次定律可知、杆将相互靠拢，A错误； BD．将磁铁、支架、导轨和金属杆看成一个整体，磁铁处于失重状态，整体对电子秤的压力减小，磁铁会受到下方回路中感应电流产生的磁场的阻力作用，并不是完全失重，BD错误。 C．磁铁对导轨产生向下的力，因此导轨对电子秤的压力变大，C正确。 故选C。 3. 如图所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方略靠前固定一根与线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流释放线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中（ ） A. 线框中感应电流方向依次为顺时针逆时针 B. 线框的磁通量为零时，感应电流却不为零 C. 线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上 D. 线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据右手定则，通电直导线的磁场在上方向外，下方向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小．线框从上向下靠近导线的过程，向外的磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大，直至最大；根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流．向里的磁通量变成最大后，继续向下运动，向里的磁通量又逐渐减小，这时的电流新方向又变成了顺时针，即感应电流方向依次为ACBA→ABCA→ACBA.故A错误； B．根据A中的分析，穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，一直减小到0，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大．这一过程是连续的，始终有感应电流存在，故B正确； CD．根据楞次定律，感应电流始终阻碍线框相对磁场的运动，故受安培力的方向始终向上，不是0，因此线框不可能做自由落体运动，故C错误，D错误． 故选B. 点睛：根据右手定则，通电直导线的磁场在上方向外，下方向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小，然后根据楞次定律可以判断感应电流的方向，根据左手定则可以判断受力的方向． 4. 如图所示为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匀强磁场，单匝线框绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度（rad/s）匀速转动，电流表为理想交流电表。从图示位置开始计时，穿过线框的磁通量最大值（Wb），电阻，其余电阻不计，下列判断正确的是（　　） A. 时刻，感应电动势为零 B. 产生的交变电流的频率为100Hz C. 电流表的示数为A D. 当线框中电流最大时，线框的磁通量变化率为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．时刻，线圈平面垂直中性面，穿过线框的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，A错误； B．产生的交变电流的频率，B错误； C．感应电动势的最大值为 感应电动势的有效值 电流表的示数，C正确； D．当线框中电流最大时，线框的磁通量变化率为最大，D错误。 故选C。 5. 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图。和为直流电阻小于图中灯泡电阻的电感线圈，与是相同的小灯泡，电源内阻不可忽略。实验时，闭合开关，灯发光；闭合开关，调节，使灯、亮度相同，再断开。下列说法正确的是（ ） A. 图1中，闭合开关，亮度一直不变 B. 图1中，断开开关，立即熄灭 C. 图2中，闭合开关，灯、同时亮起来，且亮度不变 D. 图2中，断开开关，灯、逐渐变暗过程中，亮度始终相同 【答案】D 【解析】 【详解】A．图1中，闭合开关，由于电感线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，马上亮起来，随着电感线圈电流的逐渐增大，路端电压变小，亮度逐渐减小，稳定时，亮度保持不变，故A错误； B．图1中，线圈直流电阻小于的电阻，则稳定时，通过线圈的电流大于的电流；断开开关，电感线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈与构成回路，则先闪亮一下再逐渐变暗，最后熄灭，故B错误； C．图2中，由题意可知，、两支路的直流电阻相等，闭合开关，由于电感线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，则灯马上亮起来，灯慢慢亮起来，稳定时，灯、亮度一样，故C错误； D．图2中，由于稳定时、两支路的电流相等，断开开关，电感线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈与、构成回路，则灯、逐渐变暗过程中，亮度始终相同，故D正确。 故选D。 6. 如图所示为一交流电流随时间变化的图像。每个周期内，前三分之一周期电流按正弦规律变化，后三分之二周期电流恒定。根据图中数据可得，此交流电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】如图所示，它不是正弦式电流，取一个周期进行分段，在是正弦式电流，则电流的有效值等于 在是恒定电流，则有效值等于4A，则在内，产生的热量 解得 故选A。 7. 如图所示，A是一边长为L的正方形线框，电阻为R，今维持线框以恒定的速度沿轴运动，并穿过图中所示的两个大小相等的匀强磁场B1和B2区域．若以逆时针方向为电流的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则线框中的感应电流i随时间t的变化图线是（  ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】线框右边进入磁场后，在运行的位移为L的过程，感应电流的大小： 方向为逆时针； 在位移L—2L的过程中，由于两条边切割磁感线，则感应电流的大小： 方向为顺时针； 在位移2L—3L的过程中，左边切割磁感线，则感应电流的大小： 方向为逆时针。 故选C。 8. 如图所示，正方形线圈abcd的边长L=0.3m，线圈电阻为R=1Ω．直线OO′与ad边相距，过OO′且垂直纸面的竖直平面右侧有磁感应强度B=1T的匀强磁场，方向垂直纸面向里．线圈以OO′为轴匀速转动，角速度ω=20rad/s，以图示位置为计时起点．则 A. 线圈中产生的交流电瞬时值表达式为u=0.6cos20t B. 流过ab边的电流方向保持不变 C. 当s时，穿过线圈的磁通量为0.06Wb D. 从t=0到s，穿过线圈磁通量的变化量大小为0.06Wb 【答案】C 【解析】 【详解】当bc边在磁场中时，线圈中产生的交流电最大值为，则瞬时值表达式为u=0.6sin20t（V）；当ad边在磁场中时，线圈中产生的交流电最大值为，瞬时值表达式为u=1.2sin20t(V)；选项A错误；每个周期电流方向改变两次，故B错误； 时，线圈转过180°，adoo′在磁场中，垂直于磁场，故穿过线圈的磁通量为，故C正确；从t=0到，线圈转过90°，此时线圈与面平行，磁通量为零，故穿过线圈磁通量的变化，故D错误． 二、多选题（每题4分，部分2分，共16分） 9. 如图是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图像可以判定（ ） A. 此交变电流的频率为5Hz B. 该交变电流的电压瞬时值的表达式为u = 12sin10πt（V） C. 将标有“12V，3W”的灯泡接在此交流电源上，灯泡可以正常发光 D. 图像上对应的0.1s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．由图读出，周期为 T = 0.2s 频率为 A正确； B．由图读出此交变电压的最大值为 交流电的角速度为 交变电流的电压瞬时值的表达式为 B正确； C．有效值 “12V，3W”的灯泡额定电压是12V，所以灯泡不可以正常发光，C错误； D．图像上对应的0.1s时刻，产生的感应电动势最小，此时线圈平面位于中性面位置，D正确。 故选ABD。 【点睛】由交变电流的图像读出周期，求出频率。“12V、3W”的灯泡额定电压有效值为12V。由图读出电压的最大值，求出有效值，判断灯泡能否正常发光。 10. 如图甲所示，一正方形单匝金属线框放在光滑水平面上，水平面内两条平行直线MN、OP间存在垂直水平面的匀强磁场，时，线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速运动，外力F随时间t变化的图线如图乙实线所示，已知线框质量、电阻，则（　　） A. 磁场宽度为3m B. 匀强磁场的磁感应强度为T C. 线框穿过OP的过程中产生的焦耳热等于4J D. 线框穿过MN的过程中通过导线内某一横截面的电荷量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．时刻，线框的加速度为 第末后直到第末这段时间内，拉力恒定为，此时线框在磁场中不受安培力，磁场宽度 故A错误； B．当线框全部进入磁场的瞬间有 ，（其中， 解得 故B正确； C．设线框穿过OP的初末速度分别为、，线圈全程做匀加速直线运动，则 由动能定理有 而 可得 即线框穿过OP的过程中产生的焦耳热大于4J，故C错误； D．设线框的边长为，则进磁场的过程从0~1s的位移为 线框穿过MN的过程中通过导线内某一横截面的电荷量为 故D正确； 故选BD。 11. 如图甲所示，游乐园中的过山车虽然惊险刺激，但也有多种措施保证了它的安全运行。其中磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计的一种刹车形式。磁场很强的钕磁铁安装在轨道上，刹车金属框安装在过山车底部。简化为图乙所示的模型，将刹车金属框看作为一个边长为，总电阻为的单匝正方形线框，则过山车返回水平站台前的运动可以简化如下：线框沿着光滑斜面下滑s后，下边框进入匀强磁场时线框开始减速，下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动。已知斜面与水平面的夹角为，过山车的总质量为，磁场区上下边界间的距离也为，磁感应强度大小为，方向垂直斜面向上，重力加速度为。则下列说法正确的是（　　） A. 线框刚进入磁场上边界时，从斜面上方俯视线框，感应电流的方向为顺时针方向 B. 线框刚进入磁场上边界时，感应电流的大小为 C. 线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为 D. 线框穿过磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量为零 【答案】AC 【解析】 【详解】A．线框刚进入磁场上边界时，从斜面上方俯视线框，根据右手定则可知，感应电流的方向为顺时针方向，故A正确； B．线框刚进入磁场上边界时，感应电动势为 感应电流的大小为 故B错误； C．下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动，有 解得 线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为 故C正确； D．线框进入磁场的过程中 线框出磁场过程中 线框穿过磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量 故D错误。 故选AC。 12. 如图所示，四条光滑的足够长的金属导轨M、N、P、Q平行放置，导轨固定于绝缘水平面上，M、N导轨间距为2L，P、Q导轨间距为L，两组导轨间由导线相连，导轨内存在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场，两根质量均为m、接入电路的电阻均为R的导体棒C、D分别垂直于导轨放置，且均处于静止状态。C获得向右的瞬时速度v0，同时使导体棒D获得向左的瞬时速度v0。两导体棒在达到稳定状态运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，且均未到达两组导轨连接处。则下列说法正确的是（　　） A. 开始阶段，导体棒C、D均做减速运动，C先减速至零 B. 达到稳定运动时，导体棒C、D均向左运动 C. 从t=0时至稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为 D. 从t=0时至稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为 【答案】D 【解析】 【详解】规定以水平向右为正方向，对C应用动量定理可得 对D应用动量定理可得 最终稳定时，总电动势为零，即 联立解得， 所以达到稳定运动时，C、D两棒均向右运动，因此D棒先减速到零，再向右加速，又由 解得 故选D。 三、实验题 13. 用如图所示的电路研究自感现象，图中两个相同的小灯泡甲和乙分别串联一个带铁芯的电感线圈和一个定值电阻，请回答下列问题： （1）闭合开关S后，将观察到两个灯泡亮度变化情况是______ A.小灯泡甲和乙同时变亮 B.小灯泡甲立刻变亮，小灯泡乙逐渐变亮 C.小灯泡乙立刻变亮，小灯泡甲逐渐变亮 D.小灯泡甲立刻变亮，小灯泡乙不亮 （2）闭合开关电路稳定后，发现小灯泡甲比乙亮很多，经分析认为电感线圈电阻RL______（选填“大于”“等于”或“小于”）定值电阻R；若断开开关，将看到两个小灯泡亮暗变化情况是______。 【答案】 ①. C ②. 小于 ③. 小灯泡甲逐渐变暗，小灯泡乙闪亮一下后再逐渐变暗 【解析】 【详解】（1）[1]通电时，线圈中电流变大，则在线圈中产生反电动势，阻碍电流的变大，故线圈中电流慢慢变大，故甲灯慢慢变亮，而乙灯立即变亮，故C正确，ABD错误； 故选C。 （2）[2][3]稳定后，甲灯比乙灯亮很多，说明电感线圈电阻远小于定值电阻阻值；断开开关时，线圈和甲灯、乙灯、定值电阻组成回路，将储存的能量释放，此时线圈相当于电源，电流从其稳定时的电流逐渐减小，故甲灯会逐渐变暗，而乙灯会先闪亮一下后逐渐变暗。 14. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______________。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。 （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______________（选填“左”或“右”）端。 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______________。 A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 【答案】 ①. B ②. 向上 ③. 左 ④. C 【解析】 【详解】（1）[1]条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。 故选B。 （2）[2]当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。 （4）[3]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 （5）[4]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。 故选C。 四、解答题 15. 如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N =100匝，线圈ab的边长为bc的边长为，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的轴匀速转动，转动的角速度，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω。试求： （1）感应电动势的最大值； （2）设时间t =0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （3）1分钟时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小； （4）线圈从图示位置转过的过程中，通过R的电荷量。 【答案】（1）（2）（3）（4） 【解析】 【详解】(1)感应电动势的最大值： (2)线圈从中性面开始计时，则表达式为： (3)电动势的有效值为： 电流有效值为： 由得 (4)流过R的电荷量为： 平均电流为： 平均电动势为： 联立三式可得： 从起转过过程中，内流过R的电荷量为： 代入数据得： 16. 如图，有两条平行光滑导轨，它们的上、下端分别位于等高处，二者构成了倾斜角为的斜面，两导轨间距离为d，上端之间与阻值为R的电阻相连。在导轨中段有两条与两导轨共面的平行水平虚线和，两虚线间的距离为s，二者之间（含两虚线）有方向垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在上方，有一水平放置的金属杆，质量为m，金属杆与两导轨的接触点分别为a、b，段的电阻值为r。已知当地重力加速度为g，空气阻力可不计。把金属杆自由释放，到达虚线处时沿轨道向下的加速度为其刚静止释放时的加速度的一半，金属杆在离开磁场区域前已开始做匀速运动。求 （1）金属杆到达虚线处瞬间，金属杆受到的安培力的大小； （2）金属杆到达虚线处瞬间，a、b两点的电压为多少； （3）在金属杆经过磁场区域过程中，通过电阻R的电荷量q； （4）在金属杆经过磁场区域过程中，电阻R产生的热量。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）刚开始释放时，对金属杆受力分析，由牛顿第二定律有 可得金属杆刚从静止释放时的加速度为 由题意可得金属杆到达虚线处的加速度为 金属杆到达虚线处，对金属杆受力分析有 联立可得金属杆受到的安培力的大小为 （2）由安培力公式 可得此时电路中的电流为 由欧姆定律可得，a、b两点的电压为 （3）由题意可得，电荷量为 由闭合电路欧姆定律 由法拉第电磁感应定律有 联立可得，在金属杆经过磁场区域过程中，通过电阻R的电荷量为 （4）金属杆到达虚线处有 根据闭合电路欧姆定律有 可得此时的速度为 金属杆到达虚线处已经开始做匀速运动，同理有 可得此时的速度为 金属杆经过磁场区域过程中系统产生的总热量等于安培力做的功，根据能量守恒有 由焦耳定律可得 联立可得电阻R产生的热量为 17. 如图所示，间距为1m的平行金属导轨、固定在水平面上，其中、为半径的半圆弧，虚线左侧和圆弧导轨间均存在竖直向上且磁感应强度大小为的匀强磁场。在水平导轨上垂直放置金属棒a、b，且在金属棒间锁定一弹性势能为1.2J的轻质弹簧（弹簧与两棒均不拴接），解除弹簧锁定后，金属棒a、b分别同时运动到、处，金属棒b进入磁场向左运动后速度减小到零，此时金属棒a恰好到达圆弧最高点，且对轨道无压力。已知金属棒a、b的质量、，电阻、，金属棒b与左侧导轨间的动摩擦因数，右侧导轨光滑。不计弹簧的长度、金属棒a在处的能量损失，不计导轨电阻和空气阻力，g取，金属棒a、b始终与导轨垂直且接触良好。求： （1）金属棒a运动到处的速度大小； （2）金属棒a运动到圆弧轨道最高点时，所受的安培力大小； （3）从进入磁场到速度减小到零的过程中，金属棒b产生的焦耳热。 【答案】（1）4m/s；（2）0.4N；（3）0.336J 【解析】 【详解】（1）对金属棒a、b构成的系统，根据动量守恒定律有 根据能量守恒定律有 解得 ， （2）金属棒a恰好能够到达圆弧最高点，且对轨道无压力，根据牛顿第二定律有 此时回路的感应电动势为 此时回路的感应电流为 此时金属棒a所受的安培力大小 解得 （3）根据能量守恒定律有 金属棒b产生的焦耳热 解得 18. 如图所示，一对平行的足够长的光滑金属水平导轨间距为l，与导轨垂直的水平虚线ab右侧的整个空间充满匀强磁场（图中阴影部分），磁感应强度的方向垂直于导轨平面向上，大小为B。在ab左右距离均为l处金属棒PQ和MN都垂直静置于导轨上。在时，对棒PQ施加水平向右的恒力。已知棒PQ在时刻进入磁场，恰好做匀加速直线运动直到与棒MN相碰，回路的总电阻为R且保持不变。 （1）求两棒第一次相碰的时刻； （2）若棒PQ的质量是棒MN的一半，求棒PQ的质量。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设恒力为F，PQ刚进入磁场时的速度v0，因PQ进入磁场后做匀加速运动，根据 可知安培力恒定，根据 可知，两棒速度差恒定，总为 因MN只受安培力作用向右加速，安培力恒定，则MN也做匀加速运动，且两棒加速度应该相等，即MN的加速度 设再经过时间两棒相碰，则 解得 可知两棒第一次相碰的时刻 （2）设恒力为F，棒PQ的质量，则MN的质量为2m1，由题意，PQ运动l进入ab右侧的磁场，则由动量定理 由动能定理 解得 PQ的加速度 MN加速度 则由 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $