江西省南昌市第二中学2024-2025学年高二上学期期末物理试卷

南昌二中2024-2025学年度上学期高二物理月考（三） 考试时间：75分钟 满分：100分 命题人：刘艳 审题人：邱莉 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10小题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1.“感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”是下列哪个定律 在电磁感应现象中的具体体现？( ) A．能量守恒定律 B．库仑定律 C．欧姆定律 D．电阻定律 2.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，小灯泡A ，开关S和 电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡 发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄 灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的 小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为 最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( ) A．电源的内阻较大 B．线圈的电阻偏大 C．小灯泡电阻偏大 D．线圈的自感系数较大 3.如图所示，新能源汽车由地面供电装置(主要装置是发射线圈，并直接连 接电源)将电能传送至轿车底部的感应装置(主要装置是接收线圈，并连 接充电电池)，对车载电池进行充电．则( ) A．发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等 B．地面供电装置中的电源输出的可以是恒定电压 C．增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率不变 D．车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射的电流的磁场方向相反 4.荡秋千是一项同学们喜欢的体育活动。如图所示，两根金属链条(可视为导体)将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架cd上，静止时金属棒ab水平且沿东西方向。已知当地的地磁场方向自南向北斜向下与竖直方向成45°角，现让金属棒ab随链条摆起来，通过能量补给的方式可使链条与竖直方向的最大偏角保持45°不变，则下列说法中正确的是( ) A．当ab棒自南向北经过最低点时，电流从c流向d B．当链条与竖直方向成45°角时，ab棒受到的安培力一定为零 C．当ab棒自南向北摆动的过程中，回路中的电流一直增大 D．当链条与竖直方向成45°角时，回路中的磁通量一定为零 5.半径分别为r和3r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为2r，质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示。整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为g。则外力的功率为( ) A． B． C． D． 6.如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B＝1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d＝0.4m，现有一边长l＝0.2m、质量m＝0.1kg、电阻R＝0.2Ω的正方形线框MNOP以v0＝5m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，线框向右运动的最大距离为( ) A．1.8m B．2.5m C．4.5m D．4.9m 7.如图，金属导轨平行且水平放置，导轨间距为L，导轨光滑无摩擦。除电阻R外，其余电阻忽略不计，电容大小为C。在运动过程中，金属棒始终与导轨保持垂直。整个装置处于竖直方向且磁感应强度为B的匀强磁场中。开关S闭合，金属棒在水平向右的外力作用下由静止开始加速。若金属棒速度为v时，断开开关S，改变水平外力并使金属棒匀速运动。当外力功率为定值电阻功率4倍时，则从开关断开到此刻外力所做的功为( ) A． B． C． D． 8.如图所示为一台教学用手摇式交流发电机，当缓慢摇动大皮带轮手柄时，连接在发电机上的小灯泡就会一闪一闪的发光。若已知大皮带轮半径为R，小皮带轮半径为 r，R=10r，摇动手柄的频率为f，且摇动过程中皮带不打滑，则下列说法中正确的是( ) A.小灯泡闪烁的频率为20f B.发电机产生的交变电流频率为 C.摇动手柄的频率增大，小灯泡两端电压有效值增大 D.小灯泡的瞬时功率等于通过小灯泡的电流有效值与两端电压有效值的乘积 9.如图所示为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ的方向为正，外力F向右为正，则以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力 F和电功率P随时间变化的图象正确的是( ) 10.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5T.其方向垂直于倾角为30°的斜面向上。绝缘斜面上固定有形状的光滑金属导轨MPN（电阻忽略不计），MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m。以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3Ω，在拉力F的作用下，从MN处以恒定的速度，在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)。g取10m/s2，则在金属杆CD运动过程中( ) A.产生的感应电动势E为1.5V B.运动到x=0.8m处电势差为-0.90V C.运动到x=1m处的拉力大小为3.75N D.运动到P点的全过程产生的焦耳热为7.5J 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11.（5分）某同学利用如图所示的器材来研究电磁感 应现象及判定感应电流的方向，其中为原线圈(图中已标示外侧导线电流方向)，为副线圈和灵敏电流计G(电流由正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转)。 (1)将实验仪器连成完整的实验电路； (2)若连接好实验电路并检查无误后，该同学闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏了一下，说明线圈______中有了感应电流．那么开关闭合后，将线圈插入稳定后再迅速拔出瞬间，电流计指针将_______； (3)根据(2)中实验现象，在上图中画出线圈L2的绕制方法(要求画出导线的绕向)。 12．（10分）某同学把量程为300mV但内阻未知的电压表改装成量程为3 V的电压表，步骤如下： (1)测量电压表的内阻，测量电路如图甲所示，将R1的滑片移至最左侧，闭合开关S1、S2，滑动R1的滑片，使电压表的指针指在300mV处；断开S2，调节电阻箱R2，使电压表的指针指在200 mV处，此时电阻箱R2的示数如乙图所示为______Ω，则电压表的内阻RV＝______Ω； (2)为把电压表改装成量程为3V的电压表，需要______（选填“并”或“串”）联一个电阻R0的阻值为_____Ω的电阻； (3)用丙图所示电路对改装电压表进行校对，由于内阻测量造成的误差，当标准电压表示数为3V时，改装电压表示数为280mV。为了尽量消除改装后的电压表测量电压时带来的误差，R0的阻值应调至________Ω（结果保留一位小数）。 13.（9分）如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化 率，k为负的常量。用电阻率为ρ，横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框，将方框固定于纸面内，其右部区域位于磁场中。求： ⑴导线中感应电流的大小和方向； ⑵磁场对方框的作用力的大小随时间的变化率。 14.（12分）如图所示，在磁感应强度为B=3T，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个由两条曲线状的金属导线及两电阻(图中黑点表示)组成的固定导轨，两电阻的阻值分别为R1=3Ω、R2=6Ω，两电阻的体积大小可忽略不计，两条导线的电阻忽略不计且中间用绝缘材料隔开，导轨平面与磁场垂直(位于纸面内)，导轨与磁场边界(图中虚线)相切，切点为A。现有一根电阻不计、足够长的金属棒MN与磁场边界重叠，在A点对金属棒MN施加一个方向与磁场垂直、位于导轨平面内的并与磁场边界垂直的拉力F，将金属棒MN以速度v=4m/s匀速向右拉，金属棒MN与导轨接触良好，以切点为坐标原点，以F的方向为正方向建立x轴，两条导线的形状符合曲线方程m。求： (1)推导出感应电动势e的大小与金属棒的位移x的关系式； (2)整个过程中力F所做的功； (3)从A到导轨中央的过程中通过R2的电荷量。 15. （18分）如图，光滑水平面上放有一个足够长的U型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻R=3Ω、质量m=0.24kg的金属棒CD的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDHG。GH长度L=1.2m；初始时CD与GH相距s0=0.4m。金属棒与导体框分别受到大小等于各自重力0.6倍的恒定外力作用，同时由静止开始运动。金属框运动m后进入一方向竖直向下的匀强磁场区域，磁场边界(图中虚线)与GH平行；导体框在磁场中做匀速运动，直至GH离开磁场区域。当GH离开磁场的瞬间，金属棒CD边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小B=1T， 重力加速度大小取g=10m/s2。求： (1)导体框在磁场中运动时所受安培力的大小； (2)导体框的质量以及导体框与金属棒之间的动摩擦因数； (3)试通过计算判断金属棒CD是否匀速通过磁场。 B C D G H F1 F2 答题卡 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11.(2) (3) 12. (1) (2) (3) 13. (9分) 14.(12分) 15.(18分)B C D G H F1 F2 学科网（北京）股份有限公司 $$高二物理(上)期末参考答案 11.【答案】(2)L2 向左偏一下 (3) 12.【答案】(1)530.0 1060.0(或 1060) (2)串 9540.0(或 9540) (3)8838.5 13．(1) 12 klSI  顺时针方向 (2) 12 22 Slk t F    14.解：(1) xyL 4 sin222  m，所以 xBlve 4 sin224  V (2)因为 x=vt，所以 te sin224 V。由于导体做匀速运动，力 F所做的功等于电路中电流所做的功。 有效值 24 2 max  EE V，导体切割磁感线的时间 22   t s，电路中总电阻       2 63 63 21 21 RR RR R ， 拉力 F所做的功 Jt R EQW 576 2  热 (3)由 te sin224 V，可知 Emax=BSω=Φmω，所以   224max  Em Wb 通过电阻 R1的电量为   28 2 2242 9 32 21 1 22      RRR RtIq m C 15.解：(1)进入磁场前，金属棒与导体框一起做初速度为零的匀加速直线运动，设导体框的质量为 M， 由牛顿第二定律得：F1=Ma1 代入数解得：a1=6(m/s²) 导体框进入磁场时，设导体框与金属棒的速度大小为 v1，由 v12=2a1s1， 解得：v1=1.5(m/s) 导体框切割磁感线产生的感应电动势：E=BLv1=1.8(V) 由欧姆定律可知，感应电流： 6.0 R EI (Ω) 导体框在磁场中运动时受到的安培力大小：F 安=BIL=0.72(N) (2)导体框在磁场中匀速运动：F1+μmg=F 安 代入数据有：6M+2.4μ=0.72 ① 金属棒 CD在磁场外做匀加速直线运动：F2-μmg=ma2 代入数据有：6-10μ=a2 ② 设金属棒 CD以速度 v2进入磁场：v22=v12+2a2s0 代入数据有：v22=2.25+0.8a2 ③ 金属棒 CD进入磁场后做匀速直线运动：F2=μmg+F 安 代入数据有：a2=2v2 ④ 联立解得：v2=2.5(m/s)，a2=5(m/s2)，M=0.08(kg)，μ=0.1 (3)金属棒 CD在磁场外做匀加速直线运动：v2=v1+a2t1 解得：t1=0.2(s) 可知磁场的宽度：d=v1t1=0.3(m) 导体框 GH离开磁场后做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：F1+μmg=Ma3 代入数据解得：a3=9(m/s²) 导体框 GH加速到与金属棒 CD速度相等的过程，金属棒 CD做匀速直线运动。 由导体框 GH在磁场外匀加速直线运动，有：v2=v1+a3t2 解得：t2= 9 1 (s) 金属棒 CD做匀速直线运动：s=v2t2= 18 5 (m)<d 故金属棒 CD在磁场中先匀速后加速运动。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B C B C D C AC BD AD