精品解析：江苏省无锡市惠山区（锡山高级中学锡西分校）2024-2025学年高二下学期3月阶段测试物理试题（春卷）

省锡中锡西分校2024-2025学年度第二学期阶段性练习 高二物理（选修） （本试卷满分100分，考试时间75分钟） 一、选择题（本题共11小题，每小题4分，每小题只有1个选项符合题意，共计44分） 1. 下列表示运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是（ ） A B. C D. 2. 水平架设的三根绝缘直流输电线缆彼此平行，某时刻电流方向如图所示，电缆线M在最上方，两根电缆线P、Q在下方，且位于同一水平高度处，PQM为等腰三角形，，O点是P，Q连线的中点，电缆线上的M点、P点、Q点在同一竖直平面内，忽略地磁场，下列说法正确的是（　　） A. 输电线缆M、P相互吸引 B. 输电线缆M所受安培力的方向竖直向下 C. 输电线缆M在O点处产生的磁场方向竖直向下 D. O点处的磁场方向沿水平方向由Q指向P 3. 如图所示，匝数匝的矩形线圈在匀强磁场中绕轴做匀速转动，其电动势的瞬时值表达式，线圈总电阻，外电阻，不计电流表内阻。则（ ） A. 线圈是从中性面开始计时 B. 磁通量的最大值为0.1Wb C. 电流表示数为2A D. 2s内R上产生热量为16J 4. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（　　） A. B. C. D. 3 5. 如图所示，一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。若磁感应强度为B，粒子带电量为q（q＞0），质量为m，速度大小为v，不计重力，则粒子的轨道半径为（　　） A. B. C. D. 6. 如图是磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束（分别带有等量正、负电荷的离子束）从左向右进入极板时，下列说法中正确的是（　　） A. N板的电势高于M板的电势 B. M板的电势高于N板的电势 C. R中有由b向a方向的电流 D. R中无电流通过 7. 如图所示，P、Q分别为理想变压器、滑动变阻器的滑动触头，输入电压为U1，输出电压为U2。则一定能使原线圈输入功率增大的操作是（　　） A. 仅上移Q B. 仅下移P C. 上移P，下移Q D. 下移P，上移Q 8. 如图所示，间距为且相互平行导轨固定在水平绝缘桌面，导轨左端与电源连接，电源电动势为，金属棒ab垂直于导轨放置，整个回路的电阻为。整个空间中存在方向垂直于金属棒ab且与水平面成角斜向上方的匀强磁场，磁感应强度大小为。取，。若金属棒ab始终静止，则金属棒ab受到的安培力大小为（　　） A. B. C. D. 9. 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示，则（　　） A. 该交变电流频率是 B. 计时起点，线圈恰好与中性面重合 C. 时，穿过线圈平面的磁通量为零 D. 该交变电动势瞬时值表达式是 10. 在如图所示的两平行虚线之间存在着垂直纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，正方形线框abcd的边长为，质量为m，电阻为R。将线框从距离磁场的上边界为h高处由静止释放后，线框的ab边刚进入磁场时的速度为，ab边刚离开磁场时的速度也为，在线框进入磁场的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 通过导线横截面的电荷量为 B. a点的电势高于b点 C. 线框不一定做减速运动 D. 克服安培力所做的功为 11. 水平面上放置两个互相平行的足够长的金属导轨，间距为d，电阻不计，其左端连接一阻值为R的电阻。导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。质量为m、长度为d、阻值为R与导轨接触良好的导体棒MN以速度v0垂直导轨水平向右运动直到停下。不计一切摩擦，则下列说法正确的是（　　） A. 导体棒运动过程中所受安培力先做正功再做负功 B. 导体棒在导轨上运动的最大距离为 C. 整个过程中，电阻R上产生的焦耳热为 D. 整个过程中，导体棒的平均速度大于 二、非选择题（本题共有5小题，共计56分。请将解答填写在答题卡相应的位置。） 12. （1）探究电磁感应现象应选用如图___________（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。 （2）在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央），则：在图乙中，磁体N极插入线圈A过程中电流表的指针将___________偏转，（选填“向左”、“向右”或“不发生”）；在图丙中，导体棒ab向左移动过程中，电流表的指针将___________偏转；（选填“向左”、“向右”或“不发生”）。 （3）在图丁中，R为光敏电阻，轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环A中电流方向为___________（选填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将___________（选填“向左”或“向右”）运动。 13. 在匀强磁场中，一矩形金属线圈，线圈电阻，绕与磁感线垂直转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。求： （1）写出该交变电动势的瞬时值表达式； （2）若线圈与一个电阻串联，那么该电阻每分钟发热为多少焦耳？ 14. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，进入磁场后经历半个圆周，从P点射出磁场。已知O、P两点间的距离为l，忽略重力的影响。求： （1）粒子从电场射出时速度v的大小； （2）匀强磁场磁感应强度B的大小。 15. 如图所示，宽度的平行光滑金属导轨（足够长）固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。一根质量为的导体棒MN放在导轨上，两导轨之间的导体棒的电阻为，亭轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平恒力使导体棒由静止开始运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好，经过后撤去外力（此时导体棒已达到最大速度）。空气阻力可忽略不计，求： （1）导体棒中的感应电流方向（选填“”或“”）； （2）运动过程最大速度； （3）整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q。 16. 如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场B。一电量为q、质量为m的带正电的粒子，在轴上的点a以速率，方向和轴方向成射入磁场，然后经过y轴上的b点（0，L）垂直于y轴方向进入电场，并从x轴上处的c点进入第IV象限，此后粒子做匀速直线运动，进入矩形有界匀强磁场（图中未画出），并从矩形磁场边界上d点（，-L）射出，速度沿x轴负方向，不计粒子重力。求： (1)粒子在第Ⅱ象限的运动时间t； (2)电场强度E大小及粒子射出电场时的偏转角θ； (3)矩形有界匀强磁场的磁感应强度B0大小以及最小面积Smin。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 省锡中锡西分校2024-2025学年度第二学期阶段性练习 高二物理（选修） （本试卷满分100分，考试时间75分钟） 一、选择题（本题共11小题，每小题4分，每小题只有1个选项符合题意，共计44分） 1. 下列表示运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．该图中电荷所受洛伦兹力为零，选项A错误； B．该图中电荷所受洛伦兹力为零，选项B错误； C．根据左手定则可知，该图中电荷所受洛伦兹力方向向上，选项C错误； D．根据左手定则可知，该图中电荷所受洛伦兹力方向向右，选项D正确； 故选D. 2. 水平架设的三根绝缘直流输电线缆彼此平行，某时刻电流方向如图所示，电缆线M在最上方，两根电缆线P、Q在下方，且位于同一水平高度处，PQM为等腰三角形，，O点是P，Q连线的中点，电缆线上的M点、P点、Q点在同一竖直平面内，忽略地磁场，下列说法正确的是（　　） A. 输电线缆M、P相互吸引 B. 输电线缆M所受安培力的方向竖直向下 C. 输电线缆M在O点处产生的磁场方向竖直向下 D. O点处的磁场方向沿水平方向由Q指向P 【答案】D 【解析】 【详解】A．输电线缆M、P电流方向相反，相互排斥，故A错误； B．由右手螺旋定则及磁场的叠加可知P、Q两条线缆在M点所产生的合场强水平向右，根据左手定则知M线缆受到的安培力方向竖直向上，故B错误； C．由右手螺旋定则可知M线缆在O点处产生的磁场方向由O点指向P点，故C错误； D．由右手螺旋定则及题意可知P、Q线缆在O点处产生的磁场方向等大反向，M线缆在O点处产生的磁场方向由O点指向P点，故合场强的方向由Q点指向P点，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，匝数匝的矩形线圈在匀强磁场中绕轴做匀速转动，其电动势的瞬时值表达式，线圈总电阻，外电阻，不计电流表内阻。则（ ） A. 线圈是从中性面开始计时 B. 磁通量的最大值为0.1Wb C. 电流表示数为2A D. 2s内R上产生热量为16J 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据电动势的瞬时值表达式 其中 则磁通量的最大值为 可得磁通量的瞬时值表达式为 故线圈是从与中性面垂直的平面开始计时的，故AB错误； C．感应电动势的有效值为 由欧姆定律可知，电流表示数为 故C错误； D．由焦耳定律可知，2s内R上产生热量为 故D正确。 故选D。 4. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（　　） A. B. C. D. 3 【答案】B 【解析】 【详解】如图所示 由洛伦兹力提供向心力得 可得 设圆形磁场半径为，由图中几何关系可得， 则 故选B。 5. 如图所示，一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。若磁感应强度为B，粒子带电量为q（q＞0），质量为m，速度大小为v，不计重力，则粒子的轨道半径为（　　） A B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得粒子轨道半径 故选D。 6. 如图是磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束（分别带有等量正、负电荷的离子束）从左向右进入极板时，下列说法中正确的是（　　） A. N板的电势高于M板的电势 B. M板的电势高于N板的电势 C. R中有由b向a方向的电流 D. R中无电流通过 【答案】B 【解析】 【详解】AB．等离子束从左向右进入极板时，根据左手定则可知，正离子受到向上洛伦兹力，向上偏转，使得金属板带正电，负离子受到向下洛伦兹力，向下偏转，使得金属板带负电，故板电势高于板的电势，故B正确，A错误； CD．由于板的电势高于板的电势，R中有由a向b方向的电流，故CD错误。 故选B。 7. 如图所示，P、Q分别为理想变压器、滑动变阻器的滑动触头，输入电压为U1，输出电压为U2。则一定能使原线圈输入功率增大的操作是（　　） A. 仅上移Q B. 仅下移P C. 上移P，下移Q D. 下移P，上移Q 【答案】C 【解析】 【详解】若要使原线圈输入功率增大，则要使滑动变阻器R消耗的功率增大，根据可知当R不变时，需增大U2；当U2不变时，需减小R；或者在增大U2的同时减小R。根据理想变压器变压规律可知 则上移P时U2增大。下移Q可以使R减小。综上所述可知四个选项中一定能使原线圈输入功率增大的操作是上移P、下移Q。 故选C。 8. 如图所示，间距为且相互平行的导轨固定在水平绝缘桌面，导轨左端与电源连接，电源电动势为，金属棒ab垂直于导轨放置，整个回路的电阻为。整个空间中存在方向垂直于金属棒ab且与水平面成角斜向上方的匀强磁场，磁感应强度大小为。取，。若金属棒ab始终静止，则金属棒ab受到的安培力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据闭合电路欧姆定律可知电流为 则金属棒ab受到的安培力大小为 故选C。 9. 一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图所示，则（　　） A. 该交变电流频率是 B. 计时起点，线圈恰好与中性面重合 C. 时，穿过线圈平面的磁通量为零 D. 该交变电动势瞬时值表达式是 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知该交变电流的周期为，故频率为 故A正确； B．计时起点，电动势最大，所以此时磁通量变化率最大，但磁通量为0，线圈和中性面垂直，故B错误； C．时，电动势为0，此时磁通量变化量为0，穿过线圈平面的磁通量最大，故C错误； D．该交变电动势最大值为，角速度为 又从垂直中性面开始计时，所以电动势瞬时值表达式是 故D错误； 故选A。 10. 在如图所示的两平行虚线之间存在着垂直纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，正方形线框abcd的边长为，质量为m，电阻为R。将线框从距离磁场的上边界为h高处由静止释放后，线框的ab边刚进入磁场时的速度为，ab边刚离开磁场时的速度也为，在线框进入磁场的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 通过导线横截面的电荷量为 B. a点的电势高于b点 C. 线框不一定做减速运动 D. 克服安培力所做的功为 【答案】A 【解析】 【详解】A．线框进入磁场的过程中，线框的平均电动势为 线框的平均电流为 则通过导线横截面的电荷量为 联立可得 故A正确； B．在线框进入磁场的过程中，ab边切割磁感线，根据右手定则可知产生的感应电流由a到b，由于ab边相当于电源，则a点的电势低于b点，故B错误； C．由于线框完全进入磁场之后，线框会做加速度为g的加速运动，而ab边刚离开磁场的速度与ab边刚进入磁场的速度相同，因此线框进入磁场的过程中，一定做减速运动，故C错误； D．从ab边刚进入磁场到ab边刚离开磁场这一过程进行研究，由于线框全部进入磁场之后，线框不受安培力，设线框进入磁场过程中安培力做的功为，根据动能定理可得 所以此过程中安培力做功为 所以克服安培力所做的功为，故D错误。 故选A。 11. 水平面上放置两个互相平行的足够长的金属导轨，间距为d，电阻不计，其左端连接一阻值为R的电阻。导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。质量为m、长度为d、阻值为R与导轨接触良好的导体棒MN以速度v0垂直导轨水平向右运动直到停下。不计一切摩擦，则下列说法正确的是（　　） A 导体棒运动过程中所受安培力先做正功再做负功 B. 导体棒在导轨上运动的最大距离为 C. 整个过程中，电阻R上产生焦耳热为 D. 整个过程中，导体棒的平均速度大于 【答案】C 【解析】 【详解】A．导体棒向右运动过程中一直受到向左的安培力作用，即安培力一直做负功，故A错误； B．导体棒MN以速度v0垂直导轨水平向右运动直到停下，根据动量定理 电量为 解得导体棒在导轨上运动的最大距离为 故B错误； C．根据能量守恒，整个过程中，产生的焦耳热为 电阻R上产生的焦耳热为 故C正确； D．导体棒的加速度为 可知导体棒做的是加速度逐渐减小的减速运动，故其平均速度将小于做匀减速运动的平均速度，即小于，故D错误。 故选C。 二、非选择题（本题共有5小题，共计56分。请将解答填写在答题卡相应的位置。） 12. （1）探究电磁感应现象应选用如图___________（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。 （2）在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央），则：在图乙中，磁体N极插入线圈A过程中电流表的指针将___________偏转，（选填“向左”、“向右”或“不发生”）；在图丙中，导体棒ab向左移动过程中，电流表的指针将___________偏转；（选填“向左”、“向右”或“不发生”）。 （3）在图丁中，R为光敏电阻，轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环A中电流方向为___________（选填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将___________（选填“向左”或“向右”）运动。 【答案】 ①. 甲 ②. 向左 ③. 向右 ④. 逆时针 ⑤. 向左 【解析】 【详解】（1）[1]在电磁感应现象中，感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向和磁感线的方向有关。探究电磁感应现象的实验装置，只需要有磁场、导体棒、电流表即可，不需要电源，分析图甲与乙可知，探究电磁感应现象应选用甲图装置。 （2）[2]当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，说明电流从负接线柱流入时，电流表指针向左偏。磁体N极插入线圈A过程中，线圈A中磁通量向下增大，根据楞次定律可知感应电流将从电流表负接线柱流入，则此时电流表的指针将向左偏转； [3] 在图丙中，导体棒ab向左移动过程中，根据右手定则可知感应电流从电流表正接线柱流入，则此时电流表的指针将向右偏转。 （3）[4] 根据安培定则，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当光照增强时，热敏电阻的阻值减小，回路电流增大，金属环的磁通量增大，根据增反减同，感应电流的磁场向左，根据安培定则，从左向右看，金属环A中电流方向为逆时针； [5]金属环A是逆时针电流，螺线管是顺时针的电流，反向电流相互排斥，金属环将向左运动。 13. 在匀强磁场中，一矩形金属线圈，线圈电阻，绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。求： （1）写出该交变电动势的瞬时值表达式； （2）若线圈与一个电阻串联，那么该电阻每分钟发热为多少焦耳？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知周期为，则角速度为 则该交变电动势的瞬时值表达式为 【小问2详解】 电动势有效值为 若线圈与一个电阻串联，则电流为 该电阻每分钟发热为 14. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，进入磁场后经历半个圆周，从P点射出磁场。已知O、P两点间的距离为l，忽略重力的影响。求： （1）粒子从电场射出时速度v的大小； （2）匀强磁场磁感应强度B大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据动能定理有 所以有 （2）由题意可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动时，其轨道半径为 又根据牛顿第二定律有 所以有 15. 如图所示，宽度的平行光滑金属导轨（足够长）固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。一根质量为的导体棒MN放在导轨上，两导轨之间的导体棒的电阻为，亭轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平恒力使导体棒由静止开始运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好，经过后撤去外力（此时导体棒已达到最大速度）。空气阻力可忽略不计，求： （1）导体棒中的感应电流方向（选填“”或“”）； （2）运动过程最大速度； （3）整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据右手定则可知，导体棒中的感应电流方向为。 【小问2详解】 当导体棒达到最大速度时，导体棒切割磁感线电动势为 电流为 安培力为 根据受力平衡可得 联立解得 【小问3详解】 在内，由动量定理得 又 联立解得 因为整个过程导体棒的初、末动能均为0，由能量守恒可知，整个过程中回路产生的总热量等于力F做的功，则有 则整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热为 16. 如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场B。一电量为q、质量为m的带正电的粒子，在轴上的点a以速率，方向和轴方向成射入磁场，然后经过y轴上的b点（0，L）垂直于y轴方向进入电场，并从x轴上处的c点进入第IV象限，此后粒子做匀速直线运动，进入矩形有界匀强磁场（图中未画出），并从矩形磁场边界上d点（，-L）射出，速度沿x轴负方向，不计粒子重力。求： (1)粒子在第Ⅱ象限的运动时间t； (2)电场强度E的大小及粒子射出电场时的偏转角θ； (3)矩形有界匀强磁场的磁感应强度B0大小以及最小面积Smin。 【答案】(1) (2) ,θ=60° (3) 【解析】 【分析】 【详解】（1）电子转过的圆心角为120°，则得 而 联立得： （2）设电子在电场中运动的加速度为a，时间为t，离开电场时，沿y轴方向的速度大小为，则水平方向有： 竖直方向有： 2 解得： 得：θ=60° （3）粒子进入第IV象限的速度 由几何关系 得 联立得 B0 设粒子进入矩形磁场的点为e点，以e，d的连线长为矩形的一条边，与电子的运动轨迹相切的另一边fg作为其的对边，有界匀强磁场区域面积为最小。 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$