福建省福清第一中学2024-2025学年高二下学期开门考物理试卷

福清一中 2024-2025 学年高二第二学期物理开学考 一、单项选择题(本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在每小题四个选项中，只有一项是符合题目要求的。) 1．下列说法正确的是 ( ) A．穿过某一回路的磁通量不为零，回路中将产生感应电动势 B．穿过某一回路的磁通量发生变化，回路中将产生感应电动势 C．穿过某一回路的磁通量越大，产生的感应电动势越大 D．穿过某一回路的磁通量变化越大，产生的感应电动势越大 2．如图所示，通有恒定电流的直导线旁边同一平面内固定有矩形线圈abcd ，当通电直 导线沿线圈所在平面垂直于 ad 边向右一直运动到bc 边右侧的过程中（导线与线圈不接 触），线圈中电流方向的变化 ( ) A．逆时针方向→顺时针方向→逆时针方向→顺时针方向 B．逆时针方向→顺时针方向→逆时针方向 C．顺时针方向→逆时针方向→顺时针方向→逆时针方向 D．顺时针方向→逆时针方向→顺时针方向 3．如图所示，某同学在校园内沿一条直线跑道从东往西骑行，该地磁场水平分量由南到北， 竖直分量向下。 自行车车把为直把、金属材质，辐条也为金属材质，只考虑自行车在地磁 场中的电磁感应现象，下列结论正确的是（图中B点在轮轴，A点在轮缘）( ) A．图所示辐条中A点电势低于 B点电势 B．图所示辐条中A点电势高于 B点电势 C． 自行车左右把手中电势相等 D． 自行车左把手电势低于右把手电势 4．如图甲所示， n = 10 匝的线圈面积为S0 = 0.4m2 ，线圈电阻r = 1Ω , 线圈内部存在垂直纸面向外的磁场，磁场面积为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 变化的规律如图乙所示，不考虑圆形线圈缺口对 感应电动势的影响，则 ( ) A．当t=4s 时穿过线圈的磁通量为0.24wb B．在0 ~ 4s 时间内， a 点电势高于b 点电势 C．在0 ~ 4s 时间内，通过电阻R 的电荷量大小为0.4C D．在0 ~ 4s 时间内，a、b 两点间电压大小为0. 1V 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得 6 分， 选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。) 5．(多选)如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒 p、q平行放于导轨上， 形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时（不计空气阻力）( ) A．p、q将互相靠拢 B．p、q将互相远离 C．磁铁下落的加速度仍为 g D．磁铁下落的加速度小于 g 6． (多选)如图所示，导体棒 ab在匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动，c为铜 制圆线圈，线圈平面与螺线管中轴线垂直，圆心在螺线管中轴线上，则 ( ) A．导体棒 ab中的电流由b流向a B．螺线管内部的磁场方向向右 C．铜制圆线圈c有收缩的趋势 D．铜制圆线圈c被螺线管吸引 7．如图所示，间距为L 、水平放置的平行 U 形光滑金属导轨间有垂直于导轨平面向下、 磁感应强度的大小为B 的匀强磁场，倾斜放置的金属杆MN 在外力作用下以平行于导轨 向右的速度v 匀速运动，金属杆MN 与导轨的夹角为θ, 其单位长度的电阻为r ，MN 运 动过程中与导轨始终接触良好，导轨电阻不计。下列说法不正确的是 ( ) A．金属杆MN中感应电流的方向为 N 到 M B．金属杆MN 切割磁感线产生的感应电动势大小为BLv sinθ C．金属杆MN 所受安培力的大小为 B2Lv D．金属杆MN的热功率为 B2Lv2 r rsinθ 8．在如图甲所示的电路中，电阻R1 = R2 = R ，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻也为 R，半径为r2（r2 < r1 ） 的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度 B随 时间t变化的关系如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0 和 B0 ，其余导线的电阻不计。闭合开关 S，至t = 0 的计时时刻， 电路中 的电流已经稳定，下列说法不正确的是 ( ) ( t 0 时间内流过 R 1 的电量为 稳定后电容器两端电压的大小为 ) ( 0 )A．线圈中产生的感应电动势大小为 B. C．电容器下极板带正电 D. 三、填空题（本大题 5 小题，共 26 分，每空 2 分。按要求作答，把正确答案填写在相应横线上。） 9．如图所示，D 是置于通电螺线管正上方的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向 里。在开关S 接通后，导线D 所受安培力方向 。（选填“向下” 、“向上” 、“向 右”或“向左”） 10．在验证楞次定律的实验中，已知当电流从灵敏电流计 G 左端流入时，指针向右 偏转。将灵敏电流计 G 与线圈L 连接，线圈上导线绕法如图所示。 （1）将条形磁铁N 极向下从线圈L 上方竖直插入 L 时，灵敏电流计 G 的指针将 偏转（填“向左”“向右”或“不”）。 （2）当条形磁铁沿图中虚线位置向右远离 L 时， a 点电势高于b 点电势，则可判定 磁铁A 端是 （填“N 极” 、“ S 极”或“N 极、 S 极均可”）。 11 ．如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长 l= 0.4m 的金属棒ab， 其电阻r= 0. 1Ω , 框架左端的电阻 R = 0.4Ω , 垂直框面的匀强磁场的磁感应强 度 B = 0. 1T ，当用外力 F 使棒ab 以速度 v= 5m/s 匀速右移时， ab 两端的电 势差Uab = V ，拉力 F 的功率 PF= W。 答案第 1页，共 4页 学科网（北京）股份有限公司 12．某学习小组利用砷化镓霍尔元件（载流子为电子）测量磁感应强度 B ，实验原理如图 1 所示，匀强磁场 垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供霍尔电流IH ， IH 通过 1 、3 测脚时，元件中的载流子受洛伦 兹力而偏转，2 、4 测脚间将产生霍尔电压UH 。 (1)2、4 测脚中电势高的是 （选填“2”或“4”） 测脚。 (2)某次实验中，利用螺旋测微器测量元件厚度 d（如 图 2），其读数为 mm。 (3)设该元件单位体积中自由电子的个数为 n，元件厚度为d，磁感应强度为 B ，电子电荷量为 e，则UH 与IH 的 关系式为 。 13 ．在探究影响感应电流方向的因素的实验中，用到了图甲中的实验仪器。 (1)请将下面实物图甲中所缺的导线补接完整 。 (2)实验前，先判断电流方向与灵敏电流计指针的偏转关系。正确连接实 验电路后，灵敏电流计的指针在表盘中央，在原线圈插入副线圈后，将 开关闭合，此时灵敏电流计的指针向左偏转，接着进行下列实验： ①在原线圈插入副线圈后，将两者一起上下移动，则灵敏电流计的指针 （选填“向左” 、“向右”或“不”）偏转。 ②在原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，则灵敏电流计的指针 （选填“向左”、“向 右”或“不”）偏转。 ③将原线圈从副线圈中迅速拔出时，灵敏电流计的指针将 （选填“向左” 、“向右”或“不”）偏转。 ④原线圈插入副线圈后，闭合开关，将滑动变阻器触头从最左端拉到最右端，第一次快拉，第二次较慢拉， 两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是 E1 E2。 四、计算题（本大题共 3 小题，共 34 分。其中第 14 题 8 分，第 15 题 12 分，第 16 题 14 分。解答时请写出 必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分） 14 ．如图所示，质量为m = 100g 的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面的高度h = 0.8m .现有一质量为 M = 200g 的小磁铁（长度可忽略），以v0 = 10m / s 的水平速度射入并穿过铝环，落地点与铝环原位置的水平 距离为x = 3.6m ，小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动. （1）小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜？ （2）若铝环在小磁铁穿过后的速度为v ' = 2m/s ，在小磁铁穿过铝环 的整个过程中，铝环中产生了多少电能？（g 取 10m/s2） 15.如图，在 xoy 坐标系所在的平面内，第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限内有沿 x 轴负方向 的匀强电场，场强大小为 E 。一质量为 m 、电荷量为-q（q>0）的带电粒子从 x 轴上的P( ·i3a, 0) 点以速度 v 沿 与 x 轴正方向成 60°角的方向射入磁场，恰好垂直于y 轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求： (1)粒子在磁场中的运动半径r； (2)磁感应强度 B 的大小： (3)粒子从 P 点射入到第三次到达y 轴的时间 t。 16．如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN 和PQ ，两导轨间距为L = 1m ，电阻不计。在 MQ 之间接有一阻值为R = 3Ω 的电阻。导体杆ab 质量为m = 2kg ，电阻为r = 1Ω , 并与导轨接触良好，整个装 置处于方向竖直向上、磁感应强度为B = 1T 的匀强磁场中。现给ab 杆一个初速度v0 = 4m / s ，使杆向右运动。 求：（1） ab 杆速度减为2m / s 时， ab 杆加速度大小a ； （2）整个过程电阻R 上产生的热量Q； （3）整个过程通过电阻R 的电荷量q及导体杆ab 移动的距离x 。 答案第 2页，共 4页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B B A C AD BC BD AB 1.【答案】B 【详解】AB．穿过某一回路的磁通量发生变化，回路中将产生感应电动势，故 A 错误，B 正确； CD．由E = n 可知穿过某一回路的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大，故 CD 错误。故选 B。 2． 【答案】B 【详解】根据安培定则可得，通电导线右侧磁场垂直纸面向里，左侧磁场垂直纸面向外， 垂直纸面向内的磁通量先增大后减小到零，再垂直纸面向外先增大后减小，根据楞次定律，感应电流方向为 先逆时针，再顺时针，最后逆时针。 故选 B。 3.【答案】A 【详解】AB．辐条切割水平方向磁场分量，根据右手定则可知 A点电势低于 B点电势， A 正确，B 错误； CD．自行车车把切割竖直方向磁场分量，根据右手定则可知自行车左把手电势高于 右把手电势，CD 错误；故选 A。 4.【答案】C 【详解】A．由图可知t=4s 时，B4 = 0.6T ，则此时穿过线圈的磁通量为Φ = B4 S = 0. 12Wb ， 故 A 错误； B．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，b 点为电源的正极，则 b点电势高于a点电势，故 B 错误； CD．在0 ~ 4s 内磁感应强度均匀增大，产生恒定的感生电动势，根据法拉第电磁感应定律可得 E = n = 10× × 0.2V = 0.3V ， 由闭合电路欧姆定律得I = = A = 0. 1A 则 R两端电压为Uba = IR = 0.2V ，流过通过电阻 R的电荷量大小为q = It = 0.4C ，故 C 正确，D 错误。 选 C。 5. 【答案】AD 【详解】AB．在磁铁下落接近回路的过程中，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律 的结论 “增缩减扩 ”可知，p、q将互相靠拢，故 A 正确，B 错误； CD．在磁铁下落接近回路的过程中，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律的结论“来拒去留 ”可知，磁铁 受到向上的阻力，磁铁的加速度小于 g，故 C 错误，D 正确。 故选 AD。 6.【答案】BC 【详解】A．匀强磁场方向向外，导体棒 ab向右加速运动，由右手定则可知，导体棒 ab中 的电流由a流向b，A 错误； B．导体棒 ab中的电流由a流向b，由安培定则可知，螺线管内部的磁场方向向右，B 正确； C．导体棒 ab向右加速运动，可知闭合电路中的电流逐渐增大，螺线管内部的磁场逐渐增强，穿过圆线圈c 的磁通量逐渐增大，由楞次定律可知，铜制圆线圈c有收缩的趋势，C 正确； D．穿过圆线圈c的磁通量向右逐渐增大，由楞次定律可知，圆线圈c中产生从左向右看逆时针方向的感应电 流， 由安培定则可知，圆线圈c中产生的磁场方向向左，与螺线管的磁场方向相反，因此铜制圆线圈c与螺 线管相互排斥，D 错误。 故选 BC。 7.【答案】BD 【详解】A．由右手定则可知金属杆MN中感应电流的方向为 N到 M，故 A 正确； B．由于速度方向是向右，有效切割长度为 L，所以感应电动势大小为E = BLv ，故 B 错误； I = E = E = E sin θ= Bv sin θ C．电路中感应电流大小为 R L Lr r ，金属杆MN 所受安培力的大小 sin θr F = BI = ，故 C 正确； D．金属杆MN 的热功率为P = I2R = × r = ，D 错误。 故选 BD。 ( 0 )8. 【答案】AB 【详解】A．由法拉第电磁感应定律知感应电动势为E = = S = ，故 A 错误； B．由闭合电路欧姆定律得感应电流为I = = ，t0 时间内流过R1 的电量为q = It0 = ，故 B 错误； C．由楞次定律知圆形金属线圈中的感应电流方向为顺时针方向，金属线圈相当于电源，电源内部 的电流从负极流向正极，则电容器的下极板带正电，上极板带负电，故 C 正确； 9 ．向上 【详解】在开关S 接通后，根据右手螺旋定则可知，导线D 所在处的磁场方向水平向左，根据左手定则可知 导线所受安培力方向向上。 10 ． 向右 S 极 【详解】（1）[1]将磁铁 N 极向下从线圈L 上方竖直插入 L 时，L 中磁通量向下增大，根据楞次定律可知 L 中 产生的感应电流由a 点流出、b 点流入， 由题意可知灵敏电流计 G 的指针将向右偏转。 （2）[2]为了使a 点电势高于b 点电势，应使 L 中产生的感应电流由a 点流出、b 点流入，根据楞次定律可知 L 中磁通量应向下增大或向上减小，当条形磁铁沿图中虚线位置向右远离 L 时，L 中磁通量一定减小，由此 可判定磁铁A 端是S 极。 11 ． 0.16 0.08 【详解】[1]金属棒产生的电动势为E = Blv = 0.1 × 0.4 × 5V = 0.2V ab 两端的电势差为Uab = E = × 2V= 0. 16V [2]回路感应电流为I = = A = 0.4A 金属棒受到的安培力为F安 = BIl = 0.1× 0.4 × 0.4N = 0.016N 根据受力平衡可知拉力为F = F安 = 0.016N 则拉力 F 的功率为PF = Fv = 0.016× 5W = 0.08W ( ned )12 ．(1)2 (2)1.900 (3) BIH 【详解】（1）因为霍尔元件的载流子是电子，所以在霍尔元件中是电子的定向移动形成了电流，根据左手定 则可知， 电子受到的洛伦兹力指向“4”测脚方向，所以“4”测脚的电势低，“2”测脚的电势高。 （2）螺旋测微器的精确值为0.01mm ，由图可知元件厚度为d = 1.5mm + 40.0 × 0.01mm = 1.900mm （3）霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，有evB = eE 电流微观表达式为IH = neSv 设霍尔元件的宽度为l ，霍尔元件的电压为UH = El 霍尔元件的截面面积为S = ld 联立解得UH = 13 ．(1)见解析 (2) 不 向左 向右 大于 【详解】（1） 连接完整的电路图如下图所示 答案第3页，共 4页 学科网（北京）股份有限公司 （2） ①[1]在原线圈插入副线圈后，将两者一起上下移动，则穿过副线圈的磁通量不变，所以不会产生感应 电流，灵敏电流计的指针不偏转。 ②[2]在闭合开关时，原线圈中的电流增大，则穿过副线圈的磁通量增大，观察到灵敏电流计的指针向左偏转。 如果将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，则原线圈中的电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，所以灵敏电流 计的指针应该向左偏转。 ③[3]将原线圈从副线圈中迅速拔出时，穿过副线圈的磁通量快速减小，则灵敏电流计的指针应该向右偏转。 ④[4]第一次快拉，用的时间短，磁通量变化快，所以这种情况下产生感应电动势的大小E1 大于第二次慢拉产 生感应电动势的大小E2 。 14 ．（1）铝环向右偏斜 （2）1.7J 【详解】（1） 由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜（阻碍相对运动）。 （2） 由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过铝环后磁铁的速度 ( \ g )v = = 9m / s 由能量守恒定律可得W电 = Mv0 (2) — Mv 2 — mv '2 = 1.7J 。 15 ．(1) r = 2a (2)B = (3)t = + 【详解】（1）粒子在磁场中的运动情况如图所示 ( 解得 r = 2 a )由几何关系得 a = rsin 60o （2）根据洛伦兹力提供向心力qBv = m 解得B = （3）粒子在磁场做匀速圆周运动T = 粒子在磁场中运动时间t1 = T 粒子从y 轴进入电场至速度为 0 过程中，可得qE = ma v = at2 解得t2 = 粒子从P 点从第二次到达y 轴后向上偏转，经半个周期第三次到达y 轴，时间为t3 = 粒子从P 点射入到第三次到达y 轴的时间t = t1 + 2t2 + t3 解得t = + 16.【答案】（1） 0.25m / s2 ；（2） 12J ；（3） 8C ， 32m 【详解】（1）感应电动势为E = BLv 电流为I = 导体棒受到的安培力为F = BIL = 物体的加速的大小 为a = = 解得a = 0.25m/s2 （2） 由能量守恒可知整个过程产生的热量为Q = mv0 (2) = 16J 电阻R 上产生的热量QR = Q = 12J （3）对导体棒运动动量定理—BILΔt = 0 — mv0 其中I = = = ； q = I Δt 联立可得 q = = 8C ； x = 32m 答案第 4页，共 4页 学科网（北京）股份有限公司 $$