精品解析：山东省济宁市嘉祥县第一中学2024-2025学年高二下学期期中教学质量检测物理试题

2024~2025学年度第二学期期中教学质量检测 高二物理试题 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。 3.请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 关于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，磁铁转动，则铝框会同向转动，且与磁铁转得一样快 B. 图乙中，炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属 C. 图丙中，两相同圆柱形永磁体同时从铝管上端管口由静止落入，无论铝管是否有裂缝，将同时从下端管口落出 D. 图丁中，一柔软弹簧上端固定，下端刚好跟槽中水银接触，通电后弹簧上下振动 2. 如图甲所示，2023年6月14日，我国自主研发首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动，如图乙所示，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（　　） A. 图乙中线圈所处位置是中性面 B. 在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大 C. 在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 D. 在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线受到的安培力方向向上 3. 如图所示，LC振荡电路的导线电阻及自感线圈的电阻忽略不计，某时刻回路中的电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷，下列说法正确的是（　　） A. 线圈L中电流正在增大 B. 线圈L中的磁场能正在增大 C. 电容器的电场强度正在减小 D. 若只在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的频率将减小 4. 如图（a）为探究感应电流产生的磁场与原磁场变化关系的装置。将两个相同的线圈串联，两相同磁感应强度传感器探头分别伸入两线圈中心位置，且测量的磁场正方向设置相同。现用一条形磁铁先靠近、后远离图（a）中右侧线圈，图（a）中右侧传感器所记录的B1-t图像如图（b），则该过程左侧传感器所记录的B2-t图可能为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，理想变压器接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光，则交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为（　　） A. 1∶1 B. 2∶1 C. 3∶1 D. 4∶1 6. 如图所示，在直径为d的圆形区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一根长为l（l＞d）的导体杆水平放置，a端处在圆形磁场边界的最下方，现使杆绕a端以角速度逆时针匀速旋转，当杆旋转30°时，ab间电压为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，两平行极板间电压为U，距离为d，下极板带正电，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的微粒从极板间左侧水平向右射入，恰能沿直线运动，重力加速度大小为g，则微粒的射入速度大小为（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内充满了垂直纸面向外的匀强磁场，AO与水平方向的夹角为。一带正电粒子a从A点沿水平方向以速率垂直磁场射入，速度方向刚好改变后离开磁场；另一带正电粒子b也以速率从C点沿CO方向垂直磁场射入，CO沿水平方向。已知a、b两粒子的比荷之比为，不计粒子的重力和两粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 粒子b射出磁场时速度竖直向下 B. 两粒子a、b做圆周运动的半径之比为 C. 两粒子a、b在磁场中运动的时间之比为 D. 两粒子a、b的射出点和圆心O构成的三角形面积为 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分；全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。 9. 如图是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，如图甲所示，灯突然闪亮一下，随后逐渐变暗，直至熄灭；闭合开关，如图乙所示，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，闭合瞬间和断开瞬间，通过中电流方向相同 B 图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流 C. 图乙中，闭合瞬间，有可能观察到灯也会闪亮一下 D. 图乙中，断开瞬间，灯立刻熄灭，灯缓慢熄灭 10. 如图所示，匝数匝、面积的矩形线框，绕垂直于磁场的轴以角速度在磁感应强度的匀强磁场中转动，线框电阻不计，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“4W，100Ω”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 线框转动到图示位置时，线框中感应电动势为80V B. 当灯泡正常发光时，原副线圈匝数比为4∶1 C. 若将滑动变阻器滑片向上移动，灯泡亮度不变 D. 若将自耦变压器触头向下滑动，电流表示数增大 11. 如图甲是回旋加速器的工作原理图。粒子源产生的粒子被电场加速，其在磁场中的速率v随时间t的变化规律如图乙所示，已知时刻粒子恰好射出回旋加速器，不计粒子在电场中运动的时间，不考虑相对论效应的影响，下列说法正确的是（　　） A. B. C. 粒子在电场中的加速次数为 D. 设第n次加速后，粒子在D形盒内运动半径为，有 12. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，存在两个磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，两磁场的宽度MJ和JG均为L，一个质量为m、电阻为R、边长为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好做匀速直线运动，不计空气阻力，重力加速度为g，则（ ） A. 当ab边刚越过GH进入磁场时，ab边的感应电流方向由a到b B. 当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框的速度大小为 C. 从ab边刚越过JP到线框再做匀速直线运动所需的时间 D. 从ab边刚越过JP到ab边刚越过MN过程中，线框产生的热量为 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某同学利用如图所示实验装置进行了电磁感应相关实验。 （1）如图甲所示，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针______（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）。 （2）如图乙所示，对课本演示实验装置改进后制作了“楞次定律演示仪”。演示仪由反向并联的红、黄两只发光二极管（简称LED）、一定匝数的螺线管以及强力条形磁铁组成。正确连接好实验电路后，将条形磁铁从图示位置向下移动一小段距离，出现的现象是______。 A. 红灯短暂发光、黄灯不发光 B. 红灯、黄灯均不发光 C. 红灯不发光、黄灯短暂发光 D. 两灯交替短暂发光 （3）如图丙所示，为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，金属环A将向______（填“左”或“右”）运动。 14. 某兴趣小组利用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 （1）下列说法正确的是______。 A. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 B. 无论如何改变匝数比，原副线圈上交流电的频率始终相同 C. 变压器正常工作时，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈 D. 测量电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 （2）铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，目的是减小因涡流在铁芯中产生的热量，如图甲所示，对上端放置的变压器铁芯，硅钢片应平行于______。 A. 平面abcd B. 平面abfe C 平面abgh D. 平面aehd （3）正确组装变压器后，用匝数匝和匝的变压器实际测量数据如表所示，根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是______（填“”或“”）。 1.80 2.80 3.80 4.90 4.00 6.01 8.02 9.98 （4）实验中，某同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图乙所示，在时间内该同学先断开开关，随后进行的操作可能是______。 A. 增加原线圈的匝数 B. 拧紧松动的铁芯 C. 增加副线圈的匝数 D. 增加交流电源频率 15. 如图甲所示，用导线绕制成匝数匝，半径为的圆形线圈，面积，线圈电阻，线圈两端点ab与的电阻相连接。在线圈内有一半径为的圆形区域，面积，区域内存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化关系如图乙所示，时磁场垂直纸面向里。求： （1）ab两端的电势差； （2）0~2s内R产生的焦耳热Q。 16. 如图所示，平面直角坐标系xOy的第二象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第一象限内一圆形区域中存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场（图中未画出）。一带正电粒子从x轴上的P点以速度沿与x轴负方向成45°角的方向射入第二象限内的匀强磁场中，恰好从M点垂直于y轴射入第一象限，在第一象限内经磁场偏转后从N点垂直x轴射入第四象限，已知O、P之间的距离为L，O、N之间的距离为2L，不计粒子重力，求： （1）该粒子的比荷； （2）第一象限内圆形匀强磁场区域的最小面积S。 17. 如图甲所示，两根间距、电阻不计的足够长光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角，导轨顶端接入一阻值的定值电阻，所在区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向下。在导轨上垂直于导轨放置一质量、电阻的金属杆ab，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，运动过程的图像如图乙所示，导轨和金属杆接触良好，，重力加速度大小。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）若ab杆沿斜面下滑时已经达到最大速度，求此过程通过电阻R的电量q和电阻R上产生的热量； （3）若仅将磁场的方向变为竖直向下，ab杆沿导轨由静止下落，求ab杆可以达到的最大速度。 18. 如图所示，在xOy平面内，有圆心为O、半径为L的圆形区域，圆形区域内无磁场，圆形区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为＋q的粒子位于坐标为（0，2L）的P点，粒子的重力忽略不计。 （1）若该粒子沿y轴正方向从P点射出且不进入圆形区域，求粒子速度大小范围； （2）若该粒子沿x轴正方向从P点射出，经磁场后恰能经过O点，求粒子速度大小； （3）若该粒子沿x轴正方向从P点射出且不进入圆形区域，求粒子速度大小范围； （4）若该粒子沿x轴正方向以速率从P点射出，且能够再次回到P点，求该粒子从出发到再次过P点所经历的时间t和路程s。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024~2025学年度第二学期期中教学质量检测 高二物理试题 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。 3.请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 关于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，磁铁转动，则铝框会同向转动，且与磁铁转得一样快 B. 图乙中，炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属 C. 图丙中，两相同圆柱形永磁体同时从铝管上端管口由静止落入，无论铝管是否有裂缝，将同时从下端管口落出 D. 图丁中，一柔软弹簧上端固定，下端刚好跟槽中水银接触，通电后弹簧上下振动 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据电磁驱动原理，图甲中，当磁铁转动，铝框会同向转动，但磁铁比铝框转得快，故A错误； B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，金属块中产生很强的涡流，金属块中产生大量热量，从而冶炼金属，故B错误； C．图丙中，圆柱形永磁体在无缝铝管中下落时，由于电磁感应，受到很大的阻力，阻碍磁体与导体间的相对运动；圆柱形永磁体在有竖直裂缝的铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对圆柱形永磁体产生的阻力较小，所以圆柱形永磁体穿越无缝铝管的时间更长，故C错误； D．当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则可知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了；当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，弹簧上下振动，故D正确。 故选D。 2. 如图甲所示，2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动，如图乙所示，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（　　） A. 图乙中线圈所处位置是中性面 B. 在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最大 C. 在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 D. 在图乙所示位置时，线圈靠近S极导线受到的安培力方向向上 【答案】B 【解析】 【详解】AB．在图乙所示位置时，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为0，但穿过线圈的磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，故A错误，B正确； C．在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线向上切割磁感线，线圈靠近N极的导线向下切割磁感线，根据右手定则可知，线圈中的电流方向由b流向a，由于线圈相当于电源内部，则线圈b端电势低于a端电势，故C错误； D．在图乙所示位置时，线圈靠近S极的导线电流方向向里，磁场方向向右，根据左手定则可知，安培力方向向下，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，LC振荡电路的导线电阻及自感线圈的电阻忽略不计，某时刻回路中的电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷，下列说法正确的是（　　） A. 线圈L中电流正在增大 B. 线圈L中的磁场能正在增大 C. 电容器的电场强度正在减小 D. 若只在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的频率将减小 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．由图可知，电容器正在充电，可知线圈L中电流正在减小，线圈L中的磁场能正在减小，电容器所带电量正在增加，可知电容器两板间的电场强度正在增加，选项ABC错误； D．根据 若只在线圈中插入铁芯，则L变大，LC振荡电路的频率将减小，选项D正确。 故选D。 4. 如图（a）为探究感应电流产生的磁场与原磁场变化关系的装置。将两个相同的线圈串联，两相同磁感应强度传感器探头分别伸入两线圈中心位置，且测量的磁场正方向设置相同。现用一条形磁铁先靠近、后远离图（a）中右侧线圈，图（a）中右侧传感器所记录的B1-t图像如图（b），则该过程左侧传感器所记录的B2-t图可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】条形磁铁靠近右侧线圈过程，右侧线圈中的磁感应强度方向竖直向上且增大，根据图（b）可知，正方向竖直向上，根据楞次定律可知，右侧线圈产生的感应电流方向为顺时针（俯视），则左侧线圈中的电流方向也为顺时针（俯视），根据右手螺旋定则可知，左侧线圈中的磁感应强度方向竖直向下，条形磁铁远离右侧线圈过程，磁场的变化与靠近过程相反，则感应电流方向也相反，进而左侧线圈的磁感应强度方向也相反，综上所述，左侧线圈的磁感应强度方向先负后正。 故选B。 5. 如图所示，理想变压器接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光，则交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为（　　） A. 1∶1 B. 2∶1 C. 3∶1 D. 4∶1 【答案】C 【解析】 【详解】设灯泡正常发光的电压为UL，电流为IL，原线圈输入电压为U1，根据理想变压器原副线圈功率相等，可得 可得 则交流电源的电压为 交流电源的电压与灯泡的额定电压之比为 故选C。 6. 如图所示，在直径为d的圆形区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一根长为l（l＞d）的导体杆水平放置，a端处在圆形磁场边界的最下方，现使杆绕a端以角速度逆时针匀速旋转，当杆旋转30°时，ab间电压为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】当杆旋转30°时，导体棒切割磁感线的有效长度为 可知感应电动势为 即ab间电压为。 故选A。 7. 如图所示，两平行极板间电压为U，距离为d，下极板带正电，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的微粒从极板间左侧水平向右射入，恰能沿直线运动，重力加速度大小为g，则微粒的射入速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】题意可知微粒受到重力、电场力、洛伦兹力而做直线运动，则一定是匀速直线运动，由平衡条件有 解得 故选B。 8. 如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内充满了垂直纸面向外的匀强磁场，AO与水平方向的夹角为。一带正电粒子a从A点沿水平方向以速率垂直磁场射入，速度方向刚好改变后离开磁场；另一带正电粒子b也以速率从C点沿CO方向垂直磁场射入，CO沿水平方向。已知a、b两粒子的比荷之比为，不计粒子的重力和两粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 粒子b射出磁场时速度竖直向下 B. 两粒子a、b做圆周运动的半径之比为 C. 两粒子a、b在磁场中运动的时间之比为 D. 两粒子a、b的射出点和圆心O构成的三角形面积为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．a粒子离开磁场时，速度方向刚好改变了，表明粒子在磁场中转动了半周，其轨迹如图所示。 由几何关系得 由牛顿第二定律得 解得 b粒子进入磁场时，由牛顿第二定律得 由题意知 联立解得 故b粒子竖直向上射出磁场，且a、b两粒子在磁场中的运动半径之比，如图所示，故A、B均错误； C．由带电粒子在磁场中的圆周运动知识可得 a、b两粒子在磁场中运动的周期分别是， 分析可知a、b两粒子在磁场中运动的时间分别是， 联立解得，故C错误； D．结合题意绘出要求的三角形如图所示。 由几何关系可得该三角形面积为，故D正确； 故选D。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分；全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。 9. 如图是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，如图甲所示，灯突然闪亮一下，随后逐渐变暗，直至熄灭；闭合开关，如图乙所示，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，闭合瞬间和断开瞬间，通过中电流方向相同 B. 图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流 C. 图乙中，闭合瞬间，有可能观察到灯也会闪亮一下 D. 图乙中，断开瞬间，灯立刻熄灭，灯缓慢熄灭 【答案】BC 【解析】 【详解】A．图甲中，闭合瞬间，电流向右流过；断开瞬间，原来通过的电流向左流经构成回路，所以闭合瞬间和断开瞬间，通过的电流方向相反，A错误； B．图甲中，因为的直流电阻很小，即，所以闭合电路稳定后，中的电流小于L1中的电流，B正确； C．图乙中，闭合瞬间，由于的阻碍作用，灯没有马上亮，所以灯分压较多，故比较明亮；电路稳定后，从灯流过的电流和灯的一样大，灯相比稳定前分压较少，故亮度较之前有所变暗，故C正确； D．图乙中，断开瞬间，原来通过的电流会流过灯和灯构成回路，所以灯、灯会同时缓慢熄灭，D错误。 故选BC。 10. 如图所示，匝数匝、面积的矩形线框，绕垂直于磁场的轴以角速度在磁感应强度的匀强磁场中转动，线框电阻不计，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“4W，100Ω”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，下列说法正确的是（　　） A. 线框转动到图示位置时，线框中感应电动势为80V B. 当灯泡正常发光时，原副线圈匝数比为4∶1 C. 若将滑动变阻器滑片向上移动，灯泡亮度不变 D. 若将自耦变压器触头向下滑动，电流表示数增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．线框转动到图示位置时，线框中感应电动势为 选项A错误； B．初级电压有效值 当灯泡正常发光时副线圈电压 可知原副线圈匝数比为 选项B正确； C．若将滑动变阻器滑片向上移动，因次级电压不变，则灯泡亮度不变，选项C正确； D．若将自耦变压器触头向下滑动，则次级匝数变小，则次级电压变小，次级电流减小，则初级电流减小，则电流表示数变小，选项D错误。 故选BC。 11. 如图甲是回旋加速器的工作原理图。粒子源产生的粒子被电场加速，其在磁场中的速率v随时间t的变化规律如图乙所示，已知时刻粒子恰好射出回旋加速器，不计粒子在电场中运动的时间，不考虑相对论效应的影响，下列说法正确的是（　　） A. B. C. 粒子在电场中的加速次数为 D. 设第n次加速后，粒子在D形盒内运动半径为，有 【答案】AB 【解析】 【详解】A．因粒子在磁场中做圆周运动的周期为 与粒子的速度无关，而和均为粒子在磁场中运动半周的时间，可知 选项A正确； B．粒子在中间狭缝中被加速，根据 可知粒子被第一次、第二次和第三次被加速后的速度之比为 选项B正确； C．由图可知，粒子在电场中的加速次数为n次，而，选项C错误； D．设第n次加速后，根据 且 可得 可得， 可知 选项D错误。 故选AB。 12. 如图所示，在倾角为光滑斜面上，存在两个磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，两磁场的宽度MJ和JG均为L，一个质量为m、电阻为R、边长为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好做匀速直线运动，不计空气阻力，重力加速度为g，则（ ） A. 当ab边刚越过GH进入磁场时，ab边的感应电流方向由a到b B. 当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框的速度大小为 C. 从ab边刚越过JP到线框再做匀速直线运动所需的时间 D. 从ab边刚越过JP到ab边刚越过MN过程中，线框产生的热量为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．当ab边刚越过GH进入磁场时，根据安培右手定则可知电流方向为由b到a ，故A错误； B．线框以速度v0匀速运动时只有一条边处于磁场中切割磁感线，由其受力及平衡条件有 解得 当线框以速度v匀速运动时，有两条边切割磁感线且都受安培力，根据平衡条件，有 解得 所以当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框的速度大小为 故B正确； C．从ab边刚越过JP到线框再做匀速直线运动，根据动量定理得 其中 又因为 解得 故C正确； D．从ab边刚越过JP到ab边刚越过MN过程中，线框的重力势能和动能均减小，根据功能关系得知，线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量与动能减小量之和。线框又恰好匀速时 则线框产生热量为 故D正确。 故选BCD。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某同学利用如图所示实验装置进行了电磁感应的相关实验。 （1）如图甲所示，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针______（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）。 （2）如图乙所示，对课本演示实验装置改进后制作了“楞次定律演示仪”。演示仪由反向并联的红、黄两只发光二极管（简称LED）、一定匝数的螺线管以及强力条形磁铁组成。正确连接好实验电路后，将条形磁铁从图示位置向下移动一小段距离，出现的现象是______。 A. 红灯短暂发光、黄灯不发光 B. 红灯、黄灯均不发光 C. 红灯不发光、黄灯短暂发光 D. 两灯交替短暂发光 （3）如图丙所示，为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，金属环A将向______（填“左”或“右”）运动。 【答案】（1）向左偏转 （2）C （3）左 【解析】 【小问1详解】 闭合开关瞬间，穿过线圈磁通量增加，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下，闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，接入电路的滑动变阻器阻值减小，线圈电流变大，穿过线圈磁通量增加，则灵敏电流计的指针向左偏转。 【小问2详解】 条形磁铁向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线向下增加，根据楞次定律可知，螺线管中的感应电流由上到下，则红光二极管截止，黄光二极管导通，则红灯不发光、黄灯短暂发光。 故选C。 【小问3详解】 若周围环境温度急剧上升时，热敏电阻减小，线圈电流变大，产生的磁场增大，穿过线圈A的磁通量增加，根据楞次定律推论可知金属环A将向左运动。 14. 某兴趣小组利用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 （1）下列说法正确的是______。 A. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 B. 无论如何改变匝数比，原副线圈上交流电的频率始终相同 C. 变压器正常工作时，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈 D. 测量电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 （2）铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，目的是减小因涡流在铁芯中产生的热量，如图甲所示，对上端放置的变压器铁芯，硅钢片应平行于______。 A. 平面abcd B. 平面abfe C. 平面abgh D. 平面aehd （3）正确组装变压器后，用匝数匝和匝的变压器实际测量数据如表所示，根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是______（填“”或“”）。 1.80 2.80 3.80 4.90 4.00 6.01 8.02 9.98 （4）实验中，某同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图乙所示，在时间内该同学先断开开关，随后进行的操作可能是______。 A. 增加原线圈的匝数 B. 拧紧松动的铁芯 C. 增加副线圈的匝数 D. 增加交流电源频率 【答案】（1）BD （2）D （3） （4）A 【解析】 【小问1详解】 A．变压器无论副线圈上是否接负载，原线圈两端电压总等于电源电压，选项A错误； B．变压器不改变交流电的频率，则无论如何改变匝数比，原副线圈上交流电的频率始终相同，选项B正确； C．变压器正常工作时，铁芯是不导电的，把电能是通过磁场由原线圈输送到副线圈，选项C错误； D．测量电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，选项D正确。 故选BD。 【小问2详解】 根据变压器的原理可知，当磁感线与硅钢平面平行时，产生的涡流较小，即硅钢片应平行于平面aehd。故选D。 【小问3详解】 由题中数据可知 因实际变压器有漏磁、发热现象，可知Nb为原线圈。 【小问4详解】 AC． 由图可知电压传感器的接收的次级电压变小了，根据 可知，可能是增加了原线圈匝数，不是增加了副线圈匝数，选项A正确，C错误； B．拧紧了松动的铁芯，副线圈磁通量增加，则输出电压U2增大，故B错误； D．只增大交流电源的频率，不能改变副线卷输出电压U2，故D错误； 故选A。 15. 如图甲所示，用导线绕制成匝数匝，半径为的圆形线圈，面积，线圈电阻，线圈两端点ab与的电阻相连接。在线圈内有一半径为的圆形区域，面积，区域内存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化关系如图乙所示，时磁场垂直纸面向里。求： （1）ab两端的电势差； （2）0~2s内R产生的焦耳热Q。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律得 因为 通过电阻R的电流 由楞次定律可知，线圈中感应电流沿顺时针方向，b点电势高于a点电势，则 代入题中数据，联立解得 【小问2详解】 0~2s内，R产生的焦耳热 解得 16. 如图所示，平面直角坐标系xOy的第二象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第一象限内一圆形区域中存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场（图中未画出）。一带正电粒子从x轴上的P点以速度沿与x轴负方向成45°角的方向射入第二象限内的匀强磁场中，恰好从M点垂直于y轴射入第一象限，在第一象限内经磁场偏转后从N点垂直x轴射入第四象限，已知O、P之间的距离为L，O、N之间的距离为2L，不计粒子重力，求： （1）该粒子的比荷； （2）第一象限内圆形匀强磁场区域的最小面积S。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，粒子的运动轨迹如图所示 根据洛伦兹力提供向心力有 由几何关系可得 解得 【小问2详解】 根据题意，当磁场区域面积最小时，如图所示 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 所以磁场圆的最小半径为 所以磁场的最小面积为 解得 17. 如图甲所示，两根间距、电阻不计的足够长光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角，导轨顶端接入一阻值的定值电阻，所在区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向下。在导轨上垂直于导轨放置一质量、电阻的金属杆ab，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，运动过程的图像如图乙所示，导轨和金属杆接触良好，，重力加速度大小。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）若ab杆沿斜面下滑时已经达到最大速度，求此过程通过电阻R的电量q和电阻R上产生的热量； （3）若仅将磁场的方向变为竖直向下，ab杆沿导轨由静止下落，求ab杆可以达到的最大速度。 【答案】（1） （2）2C， （3） 【解析】 【小问1详解】 由图像可知，当金属杆匀速运动时，杆的速度最大 根据法拉第电磁感应定律 根据闭合电路欧姆定律 由平衡条件得 解得 小问2详解】 杆在下滑距离d时，根据法拉第电磁感应定律 根据闭合电路欧姆定律 根据电荷量的计算公式，可得 解得 由能量守恒定律得 解得 电阻R产生的热量 【小问3详解】 若改变磁场的方向为竖直向下，当金属杆匀速运动时，杆的速度最大，由平衡条件得 根据法拉第电磁感应定律 根据闭合电路欧姆定律 解得最大速度 18. 如图所示，在xOy平面内，有圆心为O、半径为L的圆形区域，圆形区域内无磁场，圆形区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为＋q的粒子位于坐标为（0，2L）的P点，粒子的重力忽略不计。 （1）若该粒子沿y轴正方向从P点射出且不进入圆形区域，求粒子速度大小范围； （2）若该粒子沿x轴正方向从P点射出，经磁场后恰能经过O点，求粒子速度大小； （3）若该粒子沿x轴正方向从P点射出且不进入圆形区域，求粒子速度大小范围； （4）若该粒子沿x轴正方向以速率从P点射出，且能够再次回到P点，求该粒子从出发到再次过P点所经历的时间t和路程s。 【答案】（1） （2） （3）和 （4）， 【解析】 【小问1详解】 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 粒子恰好不进入圆形磁场区域的轨迹如图所示 根据几何关系有 解得 有 【小问2详解】 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 作出粒子运动轨迹如图所示 根据几何关系有 解得 【小问3详解】 若该粒子从P点沿x轴正方向射入磁场且不进入圆形无磁场区域的临界轨迹如图所示 当粒子轨迹和无磁场圆最高点相切时，由几何知识可知半径为 洛伦兹力提供向心力 解得 当粒子轨迹和无磁场圆最低点相切时，由几何知识可知半径为 洛伦兹力提供向心力 解得 粒子速度大小范围为和 【小问4详解】 若该粒子从P点以初速度，沿x轴正方向射入磁场，根据洛伦兹力提供向心力可知 轨迹圆半径为 周期 能够再次回到P点，粒子运动的轨迹如图所示 轨迹与圆的交点形成一个等边三角形，边长为，粒子从P点出发回到P点经过3个240°圆弧和3条边长。经过的时间为 经过的路程为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$