精品解析：四川省成都市双流区立格实验学校2023-2024学年高二下学期第一次月考物理考试题

立格实验校 2023-2024 学年高二下学期第一次月考物理 一、单选题 1. 小袁到双流图书馆凭磁卡借书时，将磁卡以一定的速度通过装有线圈的检测头，检测头的线圈中产生电动势和电流，从而传输了被记录的信号。该情景说明现代生活、生产中广泛应用了电磁感应。此现象的首次发现者为（　　） A. 安培 B. 楞次 C. 法拉第 D. 麦克斯韦 2. 如图所示，把一铁块放入通电线圈内部、一段时间后，铁块就会“烧”得通红。下列说法中正确的是（　　） A. 铁块中产生了涡流 B. 线圈接的是干电池 C. 如果是用木块放在线圈内部，木块可能会燃烧 D. 如果是将手指伸入线圈内部，手指可能被“烧”伤 3. 图为一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 该交变电流的频率为2Hz B. 在t=0.2s时电流改变方向 C. 该交变电流的有效值为 D. 该交变电流的表达式为 4. 在物理课堂上，老师组织全班同学进行了“千人震”实验，同学们手拉手与四节串联的干电池组（总电动势为6V）、导线、开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（　　） A. 人有触电感觉是在开关闭合瞬间 B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流 C. 断开开关时流过人的电流方向从B→A D. 断开开关时线圈中的电流突然增大 5. 如图所示，在区域Ⅰ、Ⅱ中分别有磁感应强度大小相等、垂直纸面但方向相反、宽度均为的匀强磁场区域。高为的正三角形线框efg从图示位置沿轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，下列图像中能正确描述线框efg中感应电流与线框移动距离关系的是（　　） A. B. C. D. 6. 如图甲所示，连接电流传感器的铜线线圈套在长玻璃管上，将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中穿过线圈，并不与玻璃管接触，实验观察到的感应电流I随时间t变化的图像如图乙所示（不计电流传感器的电阻），则（　　） A. 若将强磁铁两极翻转后重复实验，则感应电流先负后正 B. 过程中磁铁对线圈的作用力方向始终向上 C. 时刻线圈受到磁铁的作用力不为零 D. 若将铜线圈匝数加倍，线圈中产生的电流峰值也将加倍 7. 如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为且足够长，左端接阻值为的定值电阻，一金属棒垂直放在导轨上。现将金属棒以点为轴沿顺时针方向以角速度转过60°，金属棒始终与导轨接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计。下列说法正确的是（　　） A. 转动过程中，通过定值电阻的电流方向由到 B. 金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大 C. 转动过程中，通过定值电阻的最大电流为 D. 转动过程中，通过定值电阻的电荷量为 8. 如图所示，光滑水平导轨置于磁场中，磁场的磁感应强度为B，左侧导轨间距为l，右侧导轨间距为2l，导轨均足够长。质量为m的导体棒ab和质量为2m的导体棒cd均垂直于导轨放置，处于静止状态。ab的电阻为R，的电阻为2R，两棒始终在对应的导轨部分运动，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。现瞬间给cd一水平向右的初速度v0，则此后的运动过程中下列说法正确的是（ ） A. cd棒最终的速度为 B. 全过程中，通过导体棒cd的电荷量为 C. 从cd获得初速度到二者稳定运动，此过程系统产生的焦耳热为 D. 导体棒ab和cd组成的系统动量守恒 二、多选题 9. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（ ） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q先熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 10. 无线充电近几年发展迅猛，充电功率及效率越来越高，无线充电是利用变化的电流在送电线圈中产生变化的磁场，变化的磁场通过手机中的受电线圈感应出电流为手机充电。图为遥遥领先品牌的无线充电手机利用无线充电底座充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（　　） A. 无线充电底座可以给所有手机无线充电 B. 无线充电过程中，手机发生的是自感现象，不是互感现象 C. 当穿过接收线圈的磁通量增加时，接收线圈有收缩的趋势 D. 无线充电时手机发射线圈的工作原理是电流磁效应 11. 如图所示，在绝缘光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁场的宽度为，边长为L的正方形导体框以初速度滑行进入磁场，当边刚进入磁场时线框的速度为，当边离开右侧边界的瞬间速度为，以下说法正确的是（　　） A. 导体框进入磁场过程和离开磁场过程中流过导体横截面的电荷量大小相等 B. 导体框进入磁场过程中导体框的加速度逐渐减小 C. 导体框进入磁场过程中产生的热量等于导体框离开磁场过程中产生的热量 D. 12. 如图所示，单匝线圈电阻 r =1Ω , 线圈内部存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场面积 S =0.2m2 ，有一个阻值为 R =2Ω的电阻两端分别与线圈两端 a 、b 相连， 电阻的一端 b 接地。磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图所示，则下列说法错误的是（　　） A. 在 0～4s 时间内，R 中有电流从 b 流向 a B. 当 t =2s 时穿过线圈的磁通量为 0.08Wb C. 在 0～4s 时间内，通过 R 的电流大小为 0.01A D. 在 0～4s 时间内，R 两端电压 Uab =0.03V 13. 磁悬浮电梯是基于电磁原理和磁力驱动使电梯的轿厢悬停及上下运动的，如图甲所示，它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成，其原理为：竖直面上相距为b的两根绝缘平行直导轨，置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度大小均为B，每个磁场分布区间的长度都是a，相间排列，如图乙所示。当这些磁场在竖直方向分别以速度v1、v2、v3向上匀速平动时，跨在两导轨间的宽为b、长为a、总电阻为R的导线框MNPQ（固定在轿厢上）将受到磁场力，从而使轿厢向上运动、向下运动、悬停。不考虑空气阻力和摩擦阻力，已知重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 轿厢悬停时，导线框中的电流大小为 B. 轿厢系统（含导线框的轿厢）的总质量为 C. 轿厢向上匀速运动时的速度为v1 D. 轿厢向上匀速运动时的速度为v1-v3 三、实验题 14. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，用以下四幅图记录了磁体运动以及产生的感应电流方向的 实际情况。 （1）甲、乙两次实验表明，当磁体靠近线圈运动，即穿过线圈的磁通量 __________（填“增大”或“减小”） 时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向 __________（填“相同”或“相反”）； （2）丙、丁两次实验表明，当磁体远离线圈运动，即穿过线圈的磁通量 __________（填“增大”或“减小”） 时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向 __________（填“相同”或“相反”）； （3）概括以上实验结果，俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律： 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 __________ 引起感应电流的________________。 15. 如图，铝环A用轻线静止悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若突然闭合电键S，则铝环A将________（填“向左”或“向右”或“不”）摆动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势。 四、解答题 16. 正方形线框abcd在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴OO′以角速度ω匀速转动，如图所示。线框边长为L，匝数为N，线框的总电阻为r，外电路的电阻为R，磁感应强度的大小为B。求： （1）线圈转动过程中，磁通量的最大值Φ； （2）线圈转动过程中，图中电压表的示数U； （3）从图示位置开始，线圈转过90°的过程中通过电阻R的电量q。 17. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨电阻不计，其间距为。左端通过导线连接一个的定值电阻，整个导轨处在磁感应强度大小，方向竖直向下的匀强磁场中，质量、电阻、长度为的匀质金属杆垂直导轨放置，且与导轨接触良好。在杆的中点施加一个垂直杆的水平拉力，使杆由静止开始运动，拉力的功率保持不变，当杆的速度时撤去拉力。求： （1）杆的速度为时，杆的加速度的大小； （2）从撤去拉力F到杆停下整个过程中，杆上产生的热量； （3）从撤去拉力F到杆停下整个过程中，杆滑动的位移大小。 ‍ 18. 为实现月球探测器在月面实现软着陆，科学家们在实验探索过程中设计了一种电磁阻尼缓冲装置，其原理如图所示。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，它由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合n匝矩形线圈abcd；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面稳定的匀强磁场。当缓冲滑块接触水平月面时，滑块立即停止运动，之后矩形线圈切割磁感线，利用其对探测器主体上的超导线圈的反作用力，火箭主体做减速运动直至达到软着陆要求的速度后匀速着落，从而实现缓冲。已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为，线圈abcd的总电阻为R；ab边长为L，火箭主体质量为m，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求： （1）缓冲滑块刚停止运动时，流过线圈ab边的电流大小和方向； （2）若要求火箭主体着陆速度为v，则磁感强度B应为多大（假设缓冲轨道足够长，矩形线圈足够高）； 19. “福建舰”航空母舰是我国第一艘电磁弹射型航空母舰。下图为电磁弹射原理示意图，工作时先给电容器充电，当电容器释放储存的电能时会产生强大的电流，使金属棒受到磁场力而加速。某实验室模拟电磁弹射，弹射过程中金属棒沿两根足够长水平导轨无摩擦滑动，匀强磁场垂直于导轨平面，已知金属棒质量m=2.0kg，导轨间距L=1.0m。电容器C=0.5F，磁感应强度 B=1T，充电电压U0=100V，不计空气阻力。求： （1）充电完毕后电容器的电荷量； （2）金属杆速度达到 10 m/s时流过导体棒的电荷量； （3）改变磁感应强度的大小，则金属杆能达到的最大速度是多少。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 立格实验校 2023-2024 学年高二下学期第一次月考物理 一、单选题 1. 小袁到双流图书馆凭磁卡借书时，将磁卡以一定的速度通过装有线圈的检测头，检测头的线圈中产生电动势和电流，从而传输了被记录的信号。该情景说明现代生活、生产中广泛应用了电磁感应。此现象的首次发现者为（　　） A. 安培 B. 楞次 C. 法拉第 D. 麦克斯韦 【答案】C 【解析】 【详解】将磁卡以一定的速度通过装有线圈的检测头，检测头的线圈中产生电动势和电流，这是电磁感应现象，法拉第在1831年首次发现了电磁感应现象。 故选C。 2. 如图所示，把一铁块放入通电线圈内部、一段时间后，铁块就会“烧”得通红。下列说法中正确的是（　　） A. 铁块中产生了涡流 B. 线圈接的是干电池 C. 如果是用木块放在线圈内部，木块可能会燃烧 D. 如果是将手指伸入线圈内部，手指可能被“烧”伤 【答案】A 【解析】 【详解】A．当线圈通入变化的电流时，会在线圈内部会产生变化的磁场，而铁块放在线圈内部，则在铁块内部会有变化的磁场，而变化的磁场能够产生电场，因此会在铁块内部形成涡流，而根据电流的热效应，铁块会被“烧”得通红，故A正确； B．干电池提供的是直流电，当线圈接干电池时，线圈中的电流恒定，将产生恒定的磁场，不能产生变化的磁场，而根据电磁感应原理可知，恒定的磁场不能产生电场，则铁块中不能产生涡流，铁矿也不会被“烧”得通红，故B错误； C．由于木块不是导体，因此木块放在线圈内部时木块中不会有感应电流产生，木块也不可能会燃烧，故C错误； D．人的手指虽然是导体，但手指在变化的磁场中不能形成闭合的电流，也就不能产生涡流，因此手指不可能被“烧”伤，故D错误。 故选A。 3. 图为一正弦式交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 该交变电流的频率为2Hz B. 在t=0.2s时电流改变方向 C. 该交变电流的有效值为 D. 该交变电流的表达式为 【答案】D 【解析】 【详解】A．该交变电流的频率为 故A错误； B．在t=0.1s、0.3s、0.5s时电流改变方向，故B错误； C．该交变电流的有效值为 故C错误； D．该交变电流的变化规律是余弦规律，所以表达式为 故D正确。 故选D。 4. 在物理课堂上，老师组织全班同学进行了“千人震”实验，同学们手拉手与四节串联的干电池组（总电动势为6V）、导线、开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（　　） A. 人有触电感觉是在开关闭合瞬间 B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流 C. 断开开关时流过人的电流方向从B→A D. 断开开关时线圈中的电流突然增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．当开关闭合后，多匝线圈与同学们并联，由于电源为1.5V的干电池，所以电流很小，同学没有触电感觉，故A错误； B．当断开时，多匝线圈电流产生自感现象，从而产生很高的瞬间电压，与一队人组成自感回路，电流通过同学们身体有触电的感觉。而此时流过人体的电流是由线圈的自感电动势提供的，电流是从流过线圈的最大值逐渐减小的，故流过人体的电流不会大于线圈的电流，故B错误； C．当断开开关时，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左即从B向A，故C正确； D．断开开关时，多匝线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，只是电流减小的慢一些，不会突然增大，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，在区域Ⅰ、Ⅱ中分别有磁感应强度大小相等、垂直纸面但方向相反、宽度均为的匀强磁场区域。高为的正三角形线框efg从图示位置沿轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，下列图像中能正确描述线框efg中感应电流与线框移动距离关系的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】正三角形线框efg刚进入向里的磁场Ⅰ时，I的大小为零，之后随线框进入磁场距离的增大没利用楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为正方向，在进入过程中，ef和fg两边的有效切割长度变大，其有效长度为 感应电动势为 感应电流为 当线框efg前进a距离时，达到最大，即 在线圈刚进入向外的磁场区域Ⅱ瞬间，感应电流为零，之后随线框进入磁场距离的增大，利用楞次定律可知，efg线框中感应电流方向沿顺时针方向，即为负。进入过程边有效切割长度变大，在该过程中，结合之前的分析其电流的瞬时值为 当前进距离为2a时，其感应电流达到最大，结合之前的分析，其最大值为 在刚出向外的磁场区域Ⅱ瞬间，感应电流大小为零，之后随线框出磁场距离的增加，利用楞次定律可知，efg中感应电流方向沿逆时针方向，为正，有效切割长度变大，在该过程中，结合之前的分析其电流的瞬时值为 当前进距离为3a时，达到最大，其最大值为 故选B。 6. 如图甲所示，连接电流传感器的铜线线圈套在长玻璃管上，将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中穿过线圈，并不与玻璃管接触，实验观察到的感应电流I随时间t变化的图像如图乙所示（不计电流传感器的电阻），则（　　） A. 若将强磁铁两极翻转后重复实验，则感应电流先负后正 B. 过程中磁铁对线圈的作用力方向始终向上 C. 时刻线圈受到磁铁的作用力不为零 D. 若将铜线圈匝数加倍，线圈中产生的电流峰值也将加倍 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据楞次定律，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。可知若将磁铁两极翻转后重复实验，磁场方向相反，则磁场的变化也随之相反，产生的感应电流的方向也相反，即先产生负向感应电流，后产生正向感应电流，故A正确； B．根据楞次定律的来拒去留，可知t1~t3时间内，磁铁受到线圈的作用力方向始终向上，所以磁铁对线圈的作用力方向始终向下，故B错误； C．由乙图中感应电流的变化可知，t2时刻强磁铁恰好运动到线圈处，此时穿过线圈的磁通量最大，电流为0，线圈受到磁铁的作用力为零。故C错误； D．若将铜线圈匝数加倍，线圈中产生的感应电压加倍，线圈电阻加倍，感应电流峰值不变，故D错误。 故选A。 7. 如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为且足够长，左端接阻值为的定值电阻，一金属棒垂直放在导轨上。现将金属棒以点为轴沿顺时针方向以角速度转过60°，金属棒始终与导轨接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计。下列说法正确的是（　　） A. 转动过程中，通过定值电阻的电流方向由到 B. 金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大 C. 转动过程中，通过定值电阻的最大电流为 D. 转动过程中，通过定值电阻的电荷量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据楞次定律可以判断，通过定值电阻的电流方向由到，A错误； BC．金属棒绕点转动产生的感应电动势（其中为金属棒在磁场中的长度），当金属棒顺时针转过60°时，，金属棒中产生的感应电动势最大，最大值 此时通过定值电阻的电流最大，最大值 B错误，C正确； D．转动过程中，通过定值电阻的电荷量 其中 解得 D错误。 故选C。 8. 如图所示，光滑水平导轨置于磁场中，磁场的磁感应强度为B，左侧导轨间距为l，右侧导轨间距为2l，导轨均足够长。质量为m的导体棒ab和质量为2m的导体棒cd均垂直于导轨放置，处于静止状态。ab的电阻为R，的电阻为2R，两棒始终在对应的导轨部分运动，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。现瞬间给cd一水平向右的初速度v0，则此后的运动过程中下列说法正确的是（ ） A. cd棒最终的速度为 B. 全过程中，通过导体棒cd的电荷量为 C. 从cd获得初速度到二者稳定运动，此过程系统产生的焦耳热为 D. 导体棒ab和cd组成的系统动量守恒 【答案】AC 【解析】 【详解】A．当导体棒ab和cd产生的电动势相等时，两棒都做匀速直线运动，则有 对导体棒ab，规定水平向右为正方向，由动量定理可得 对导体棒cd，规定水平向右为正方向，由动量定理可得 联立解得 ， 故A正确； B．对导体棒cd，有 规定水平向右为正方向，根据动量定理，有 联立解得 故B错误； C．由能量守恒定律得，整个回路产生的焦耳热 解得 故C正确； D．导体棒ab和cd的长度不一样，所以受到的安培力大小不相等，系统合力不为零，所以导体棒ab和cd组成的系统动量不守恒，故D错误。 故选AC。 二、多选题 9. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（ ） A. P与Q同时熄灭 B. P比Q先熄灭 C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】由题知，开始时，开关S闭合时，由于L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。 故选D。 10. 无线充电近几年发展迅猛，充电功率及效率越来越高，无线充电是利用变化的电流在送电线圈中产生变化的磁场，变化的磁场通过手机中的受电线圈感应出电流为手机充电。图为遥遥领先品牌的无线充电手机利用无线充电底座充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（　　） A. 无线充电底座可以给所有手机无线充电 B. 无线充电过程中，手机发生的是自感现象，不是互感现象 C. 当穿过接收线圈的磁通量增加时，接收线圈有收缩的趋势 D. 无线充电时手机发射线圈的工作原理是电流磁效应 【答案】CD 【解析】 【详解】A．被充电手机内部，有一类似金属线圈的部件与手机电池相连，当有交变磁场时，出现感应电动势，普通手机不能利用无线充电设备进行充电，故A错误； B．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是互感现象，故B错误； C．当穿过接收线圈的磁通量增加时，根据楞次定律可知，线圈会收缩阻碍磁通量的改变，故C正确； D．无线充电时手机发射线圈的工作原理是电流磁效应，故D正确。 故选CD。 11. 如图所示，在绝缘光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁场的宽度为，边长为L的正方形导体框以初速度滑行进入磁场，当边刚进入磁场时线框的速度为，当边离开右侧边界的瞬间速度为，以下说法正确的是（　　） A. 导体框进入磁场过程和离开磁场过程中流过导体横截面的电荷量大小相等 B. 导体框进入磁场过程中导体框的加速度逐渐减小 C. 导体框进入磁场过程中产生的热量等于导体框离开磁场过程中产生的热量 D. 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据，,联立求得 导体框进入磁场过程和离开磁场过程中大小相等，所以导体框进入磁场过程和离开磁场过程中流过导体横截面的电荷量大小相等，A正确； B．根据，，，联立求得 方向与速度方向相反，导体框进入磁场过程中线框减速，加速度在减小，B正确； CD．对线框进入磁场过程由动量定理可得 又根据，,，联立整理得 产生热量 同理线框离开磁场过程可得 产生热量 比较热量 速度关系可得 C错误，D正确。 故选ABD。 12. 如图所示，单匝线圈电阻 r =1Ω , 线圈内部存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场面积 S =0.2m2 ，有一个阻值为 R =2Ω的电阻两端分别与线圈两端 a 、b 相连， 电阻的一端 b 接地。磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图所示，则下列说法错误的是（　　） A. 在 0～4s 时间内，R 中有电流从 b 流向 a B. 当 t =2s 时穿过线圈的磁通量为 0.08Wb C. 在 0～4s 时间内，通过 R 的电流大小为 0.01A D. 在 0～4s 时间内，R 两端电压 Uab =0.03V 【答案】BD 【解析】 【详解】ACD．在0～4s时间内，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，R中有电流从b流向a；根据法拉第电磁感应定律可得 由闭合电路欧姆定律得 R两端电压为 故AC正确，D错误； B．由图可知t=2s时，，则此时穿过线圈的磁通量为 故B错误。 本题选择错误的，故选BD。 13. 磁悬浮电梯是基于电磁原理和磁力驱动使电梯的轿厢悬停及上下运动的，如图甲所示，它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成，其原理为：竖直面上相距为b的两根绝缘平行直导轨，置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，磁感应强度大小均为B，每个磁场分布区间的长度都是a，相间排列，如图乙所示。当这些磁场在竖直方向分别以速度v1、v2、v3向上匀速平动时，跨在两导轨间的宽为b、长为a、总电阻为R的导线框MNPQ（固定在轿厢上）将受到磁场力，从而使轿厢向上运动、向下运动、悬停。不考虑空气阻力和摩擦阻力，已知重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 轿厢悬停时，导线框中的电流大小为 B. 轿厢系统（含导线框的轿厢）的总质量为 C. 轿厢向上匀速运动时的速度为v1 D. 轿厢向上匀速运动时的速度为v1-v3 【答案】AD 【解析】 【详解】A．轿厢悬停时，磁场运动的速度v3，则导线框中的电流大小为 选项A正确； B．轿厢悬停时，由平衡可知 可得轿厢系统（含导线框的轿厢）的总质量为 选项B错误； CD．轿厢向上匀速运动时，磁场相对轿厢运动的速度应该为v3，即 v3=v1-v轿厢 则轿厢向上匀速运动时的速度为 v轿厢=v1-v3 选项C错误，D正确。 故选AD。 三、实验题 14. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，用以下四幅图记录了磁体运动以及产生的感应电流方向的 实际情况。 （1）甲、乙两次实验表明，当磁体靠近线圈运动，即穿过线圈的磁通量 __________（填“增大”或“减小”） 时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向 __________（填“相同”或“相反”）； （2）丙、丁两次实验表明，当磁体远离线圈运动，即穿过线圈的磁通量 __________（填“增大”或“减小”） 时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向 __________（填“相同”或“相反”）； （3）概括以上实验结果，俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律： 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 __________ 引起感应电流的________________。 【答案】（1） ①. 增大 ②. 相反 （2） ①. 减小 ②. 相同 （3） ①. 阻碍 ②. 磁通量的变化 【解析】 【小问1详解】 [1][2]当磁体靠近线圈运动时，穿过线圈的磁感线条数增加，即穿过线圈的磁通量增大；根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反。 【小问2详解】 [1][2]当磁体远离线圈运动时，穿过线圈的磁感线条数减少，即穿过线圈的磁通量减小；根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同。 【小问3详解】 [1][2]感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 15. 如图，铝环A用轻线静止悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若突然闭合电键S，则铝环A将________（填“向左”或“向右”或“不”）摆动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势。 【答案】 ①. 向左 ②. 收缩 【解析】 【分析】 【详解】[1][2]突然闭合电键S，电流变大，则穿过铝环A的磁通量变大，由来拒去留可知，铝环A与长直螺线管间存在排斥力，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，由增缩减扩可知，金属环A有收缩趋势。 四、解答题 16. 正方形线框abcd在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴OO′以角速度ω匀速转动，如图所示。线框边长为L，匝数为N，线框的总电阻为r，外电路的电阻为R，磁感应强度的大小为B。求： （1）线圈转动过程中，磁通量的最大值Φ； （2）线圈转动过程中，图中电压表的示数U； （3）从图示位置开始，线圈转过90°的过程中通过电阻R的电量q。 【答案】（1）BL2 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 磁通量的最大值 【小问2详解】 感应电动势的最大值 转动过程中，电压表的示数为有效值 又 联立可得 【小问3详解】 设从图示位置开始，线圈转过90°所用时间为Δt，此过程感应电动势的平均值为E，电流的平均值为I，根据 又 联立可得 17. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨电阻不计，其间距为。左端通过导线连接一个的定值电阻，整个导轨处在磁感应强度大小，方向竖直向下的匀强磁场中，质量、电阻、长度为的匀质金属杆垂直导轨放置，且与导轨接触良好。在杆的中点施加一个垂直杆的水平拉力，使杆由静止开始运动，拉力的功率保持不变，当杆的速度时撤去拉力。求： （1）杆的速度为时，杆的加速度的大小； （2）从撤去拉力F到杆停下整个过程中，杆上产生的热量； （3）从撤去拉力F到杆停下整个过程中，杆滑动的位移大小。 ‍ 【答案】（1）或；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，杆加速阶段，当杆的速度为时，感应电动势为 感应电流为 杆受到的安培力为 由公式可得，此时拉力为 由牛顿第二定律可得，杆的加速度的大小为 当杆的速度时撤去拉力之后，杆做减速运动，杆的速度减小到时，杆受到的安培力为，由牛顿第二定律可得，杆的加速度的大小为 （2）根据题意可知，撤去拉力F到杆停下整个过程中，由能量守恒定律可知，杆的动能转化为电路中产生的总热量，则有 则杆上产生的热量为 （3）根据题意，撤去拉力F到杆停下整个过程中，由动量定理有 由，和可得 则有 可得 解得 18. 为实现月球探测器在月面实现软着陆，科学家们在实验探索过程中设计了一种电磁阻尼缓冲装置，其原理如图所示。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，它由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合n匝矩形线圈abcd；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面稳定的匀强磁场。当缓冲滑块接触水平月面时，滑块立即停止运动，之后矩形线圈切割磁感线，利用其对探测器主体上的超导线圈的反作用力，火箭主体做减速运动直至达到软着陆要求的速度后匀速着落，从而实现缓冲。已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为，线圈abcd的总电阻为R；ab边长为L，火箭主体质量为m，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求： （1）缓冲滑块刚停止运动时，流过线圈ab边的电流大小和方向； （2）若要求火箭主体着陆速度为v，则磁感强度B应为多大（假设缓冲轨道足够长，矩形线圈足够高）； 【答案】（1），方向由指向；（2） 【解析】 【详解】（1）缓冲滑块刚停止运动时，边相对于磁场向上切割磁感线，根据右手定则可知，流过线圈ab边的电流方向由指向；此时产生的电动势为 根据闭合电路欧姆定律可知，流过线圈ab边的电流大小为 （2）若要求火箭主体着陆速度为，由题意可知火箭主体最后是匀速着落，以火箭主体为对象，根据受力平衡可得 此时产生的电动势为 线圈中的电流为 线圈受到的安培力为 根据牛顿第三定律可得 联立可得磁感强度大小为 19. “福建舰”航空母舰是我国第一艘电磁弹射型航空母舰。下图为电磁弹射原理示意图，工作时先给电容器充电，当电容器释放储存的电能时会产生强大的电流，使金属棒受到磁场力而加速。某实验室模拟电磁弹射，弹射过程中金属棒沿两根足够长水平导轨无摩擦滑动，匀强磁场垂直于导轨平面，已知金属棒质量m=2.0kg，导轨间距L=1.0m。电容器C=0.5F，磁感应强度 B=1T，充电电压U0=100V，不计空气阻力。求： （1）充电完毕后电容器的电荷量； （2）金属杆速度达到 10 m/s时流过导体棒的电荷量； （3）改变磁感应强度的大小，则金属杆能达到的最大速度是多少。 【答案】（1）50 C；（2）20 C；（3）25 m/s 【解析】 【详解】（1）充电完毕后电容器的电荷量 Q=CU0=50C （2）对金属杆由动量定理有 mv=BL∑i△t=q1BL 解得 q1=20C （3）金属杆达到最大速度时 U1=BLvₘ 此时电容器的电荷量 Q1=CU1=CBLvₘ 所以该过程流经金属棒的电荷量 q2=CU-CBLvₘ 对金属棒有 mvₘ=q2BL 综上可解得 当 时，即B=2T 的时候 vₘ=25m/s 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $