第一章 安培力和洛伦兹力、第二章 电磁感应 综合素养检测卷-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

高中物理选择性必修二第一章 安培力和洛伦兹力、第二章 电磁感应综合素养检测卷 建议用时：75分钟 满分：100分 注意事项： 1．本试题分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分； 2．请在答题纸的指定位置上填写班级、姓名、学号，并粘贴条形码； 3．第I卷（选择题）答案和第II卷（非选择题）答案均写在答题纸上。 第I卷选择题（选择题，共46分） 一、单选题：本题共7小题，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，每小题4分 1．如图所示，足够长直导线a中通有竖直向上的电流，另有一圆形导线b中通有顺时针方向的电流。建立坐标系，使导线a与y轴重合，导线b的圆心与坐标原点O重合，关于导线a、b之间作用力的方向，下列说法正确的是（　　） A．导线b整体所受导线a的作用力为0 B．导线b整体所受导线a的作用力沿x轴负向 C．导线b整体所受导线a的作用力沿x轴正向 D．导线b整体所受导线a的作用力沿y轴正向 2．在磁场中放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。甲、乙、丙、丁的图像表示的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。A、B各代表一组F、I的数据。在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是（　　） A．甲和乙 B．甲和丁 C．丙和丁 D．乙和丙 3．如图所示是延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B，当开关S断开后，电磁铁还会继续吸住衔铁D一小段时间，之后弹簧才把衔铁D拉起。下列做法有助于增加延时效果的是（　　） A． 减小线圈A的匝数 B．增加线圈B的匝数 C．增大弹簧K的劲度系数 D．将衔铁D换成铜片 4．如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形金属线框与导线在竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中不与导线碰撞，则关于线框内感应电流的方向说法正确的是（　　） A．先顺时针后逆时针再顺时针 B．先逆时针后顺时针再逆时针再顺时针 C．先逆时针后顺时针再逆时针 D．先顺时针后逆时针再顺时针再逆时针 5．有人做了一个如图所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后可能观察到的现象不正确的是（　　） A．弹簧的长度不会发生变化 B．弹簧缩短，弹簧下端将离开水银面 C．弹簧上下振动 D．槽中水银不会发生旋转 6．在图示电路中，两个灯泡和的规格相同，与线圈L串联，与可调电阻串联。闭合开关S，调节电阻和，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关S。则（　　） A．和都立即熄灭 B．和都逐渐熄灭 C．逐渐熄灭，立即熄灭 D．先闪亮一下然后熄灭，立即熄灭 7．如图所示，直角三角形中，，其区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场，点处的粒子源向磁场区域内各个方向发射速度大小为的带正电的粒子，粒子的质量为、带电量为，不考虑粒子的重力和相互间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．边上各处均有粒子射出 B．边上有粒子射出的区域离点的最大距离为 C．从边射出的粒子在磁场中运动的最短时间为 D．垂直于边发射的粒子在磁场中运动的时间最短 二、多选题：本题共3小题，共18分。在每小题给出的四个选项中，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，有选错或不答的得0分。 8．运载火箭中装有加速度传感器，结构如图所示，传感器有一根装有配重的弹性横梁，一端固定在火箭体上，另一端装有金属材料霍尔元件，的长、宽、高分别为、、，如局部放大图所示。火箭静止时，霍尔元件处在上下正对的两个磁极的中央位置，此位置的磁感应强度为零。霍尔元件内外两端接有如图所示的恒压电源，左右两端接电压传感器检测霍尔电压，火箭在竖直方向运动，下列说法不正确的是（　　） A．当火箭加速向上运动时，霍尔元件的左侧电势较高 B．飞行中火箭发动机突然失去动力时， C．仅增大霍尔元件的厚度，加速度传感器将更灵敏 D．仅减小霍尔元件的长度，加速度传感器将更灵敏 9．如图所示，由硬导线制成的闭合圆环放在绝缘水平桌面上，圆环左侧桌面上固定一根长直通电导线，导线中电流方向如图所示。某段时间内电流随时间逐渐增大，圆环始终保持静止，则该段时间内（　　） A．圆环中产生逆时针方向的感应电流 B．圆环中产生逆时针方向的感应电流 C．圆环有向右运动的趋势 D．圆环有向左运动的趋势 10．如图所示，两条间距为d平行光滑金属导轨（足够长）固定在水平面上，导轨的左端接电动势为E内阻为R的电源，右端接定值电阻，其阻值也为R。磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面竖直向上，足够长的金属棒质量为m，斜放在两导轨之间，与导轨的夹角为30°，导线、导轨、金属棒的电阻均忽略不计，当开关断开，开关合上，给金属棒一个沿水平方向垂直金属棒的恒力，经过一段时间金属棒获得最大速度，金属棒与导轨始终接触良好且与导轨夹角不变，下列说法不正确的是（    ） A．金属棒的最大加速度为 B．定值电阻的最大功率为 C．金属棒从静止开始运动的一段时间内，流过定值电阻某一横截面的电荷量为 D．若开关断开，开关合上，则金属棒稳定运行的速度为 第II卷非选择题（选择题，共54分） 三、实验题：本大题共2小题，共16分。第一小题8分，第二小题8分 11．霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图，由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，测量原理如乙图所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出并已经连接好电路。 （1）制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件右侧流入，左侧流出，霍尔元件______（填“前表面”或“后表面”）电势高； （2）已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h。为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，根据乙图中所给的器材和电路，还必须测量的物理量有______（写出具体的物理量名称及其符号），计算式B=______。 12．某实验小组使用如图所示的器材，探究影响感应电流方向的因素。 (1)按实验要求补充连接电路______。 (2)某同学第一次将滑动变阻器的滑片P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片P快速向右移动，发现感应电流第二次比第一次大，原因是______。 四、解答题：本大题共3小题，共38分。第一小题14分，第二小题10分，第三小题14分 13．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场左、右边缘平行，磁场的宽度为d，正粒子射入磁场的速度方向与左边缘夹角为θ，已知粒子质量为m、带电荷量为q，运动到磁场右侧边界时恰好相切。 （1）如何确定带电粒子做匀速圆周运动的圆心？ （2）粒子做匀速圆周的半径是多大？ （3）粒子射入磁场的速度是多大？ 14．如图所示，半径为的圆形单匝线圈中央有半径为的有界匀强磁场，磁感应强度随时间变化关系为（），线圈电阻为，磁感应强度从增大到时间内，求： (1)线圈中产生感应电动势的大小； (2)磁感应强度从增大到所用时间； (3)该段时间内通过导线横截面电荷量。 15．磁力制动系统是目前大型过山车进站减速的首选制动方式，其原理简化俯视图如图所示，间距为d的平行金属导轨固定在水平地面上，其右端连接一可变电阻，过山车可简化为一根质量为m、垂直于导轨且与导轨接触良好的导体棒，垂直导轨的两虚线与导轨围成的矩形区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。当可变电阻阻值为R时，过山车以速度v进入磁场，离开磁场时速度为。除可变电阻外其余电阻不计，忽略摩擦及空气阻力。 (1)求过山车刚进入磁场时所受安培力的大小和方向； (2)求过山车穿过磁场区域的过程中可变电阻产生的焦耳热； (3)当可变电阻的阻值为多少时，可使过山车以速度v进入磁场，以的速度离开磁场？ 试卷第8页，共8页 试卷第7页，共8页 学科网（北京）股份有限公司 高中物理选择性必修二第一章 安培力和洛伦兹力、第二章 电磁感应综合素养检测卷参考答案 1．C 【详解】根据右手安培定则可知导线a电流产生的磁场在y轴右侧向里，左侧向右。越靠近a导线的地方，磁场越大，导线b分成多个电流元，部分电流元受到的安培力方向如图 箭头长短表示了力的大小，箭头方向表示力的方向，对称性可知，导线b整体所受导线a的作用力沿y轴方向抵消为0，总的安培力方向只有沿x轴正方向的分量。 故选C。 2．D 【详解】由于导线的方向与磁场方向垂直，则导线所受安培力 可知，图像为一条过原点的倾斜直线，图乙、丙符合要求。 故选D。 3．B 【详解】断开开关时，B线圈磁通量发生变化，B线圈产生感应电流，铁芯此时变为电磁铁，对衔铁继续吸引，起到延时作用，可以增加线圈A、B的匝数，增强磁性，或减小弹簧的劲度系数来增加延时效果，将衔铁D换成铜片后，电磁铁对铜片不吸引。 故选B。 4．C 【详解】穿过线框的磁通量先增大后减小，再增大后减小，根据右手定则可以判定，导线上侧的磁场方向向里，线框靠近导体时，磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向向外，产生逆时针方向的感应电流，线框越过导线时，磁通量减小，产生顺时针方向感应电流，线框一半越过导线后，磁通量逐渐增大，则产生感应电流为顺时针，当继续下落至线圈全部越过导线之后，磁通量逐渐减小，同理可知，感应电流方向为逆时针。 故选C。 5．A 【详解】ABC．当弹簧中通电流时，弹簧的每一圈导线中电流方向均相同，每一匝线圈都能够等效为一枚小磁针，根据安培定则可知，等效为小磁针后，相邻线圈均为异名磁极相对，由于根据异名磁极相互吸引，则通电后，弹簧缩短，弹簧下端将离开水银面，电路断开，弹簧中没有电流，各线圈之间失去吸引作用，由于弹簧自身重力影响，弹簧将下落至下端与水银面接通，之后弹簧重复上面的现象，即通电后可能观察到的现象是弹簧上下振动，故A错误，BC正确； D．结合上述可知，通电后弹簧将上下振动，由于电路通断均在瞬间完成，即水银中的电流与弹簧中线圈产生的磁场均只在某一瞬间存在，则槽中水银有电流时所受安培力也只在某一瞬间存在，可知，槽中水银不会发生旋转，故D正确。 故选A。 6．B 【详解】闭合开关S，调节电阻和，两个灯泡的亮度相同，说明两支路电流相等。断开开关S，线圈L中产生自感电动势阻碍电流减小，L相当于电源，A1和A2与L、R1构成回路，因两支路电流相等，所以不会出现A1、A2闪亮一下再熄灭的现象，A1、A2都会逐渐变暗，且同时熄灭。 故选B。 7．B 【详解】A．粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力得 解得，如图甲所示 当粒子轨迹与ab边相切时，由ac边出射的粒子距离c点最远，但fa段无粒子射出，故A错误； B．如图乙所示，粒子从c点沿cb方向射出时，粒子由边上点射出，由几何关系可知，此时圆心角为，cd与ab垂直，此时d点距离a点最远 则ab边上有粒子射出的区域离a点的最大距离为，故B正确； C．由于cd与ab垂直，轨迹圆的弦长最短，对应的圆心角最小，所用时间最短，则最短时间为，故C错误； D．如图甲所示，当粒子垂直于ab边发射时，粒子与ab边相切于e点，从边上点射出时，此时对应的轨迹最长，圆心角最大，所用时间最长，D错误。 故选B。 8．BC 【详解】A．当火箭加速向上运动时，金属材料霍尔元件的加速度向上，则金属材料霍尔元件向下运动，处于向上的磁场中，由图可知通过金属材料霍尔元件的电流向里，根据左手定则可知，自由电子受到向右的洛伦兹力，所以霍尔元件的左侧电势较高，故A正确； B．飞行中火箭发动机突然失去动力时，将做减速运动，霍尔元件离开它的静止位置而向上偏移，则霍尔元件所处位置的磁场方向向下，不为0，故B错误； CD．霍尔电压稳定后，根据带电粒子所受洛伦兹力等于电场力可知 解得 其中v是自由电荷的定向移动速率，又有微观电流表达式 电流 联立得 仅减小霍尔元件的长度a，霍尔电压变大，加速度传感器将更灵敏，仅增大霍尔元件的厚度c，霍尔电压不变，故C错误，D正确。 故选BC。 9．ABC 【详解】AB．直导线中的电流向上，根据安培定则可知，穿过圆环的磁感线向里，又电流增大，则穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向外，根据安培定则可知，感应电流为逆时针，故AB正确； CD．感应电流产生的效果总是阻碍磁通量变化，因穿过圆环的磁通量增大，且圆环向右运动可以阻碍磁通量增大，故圆环有向右运动的趋势，故C正确，D错误。 故选ABC。 10．AD 【详解】A．金属棒刚施加外力时，速度为0，还未切割磁感线（不受安培力的作用）。金属棒受到的合力为，有 所以最大加速度为，故A错误； B．金属棒在导轨之间的长度为 设金属棒运动的最大速度为，此时产生的最大感应电动势为 回路中的最大电流为 金属棒做匀速直线运动，有 联立以上公式，可解得 所以定值电阻的最大功率为，故B正确； C．在的时间段内对金属棒列动量定理，有 其中安培力的平均冲量为 代入可解得通过金属棒的电荷量为 金属棒与定值电阻是串联关系，通过定值电阻的电荷量也为q，故C正确； D．若开关断开，开关闭合，当金属棒稳定运行时金属棒切割磁感线产生的感应电动势大小为 回路中的电流值为 此时金属棒受力平衡，有 联立可解得，故D错误。 故选AD。 11． 后表面 电压表示数U，电流表示数I 【详解】（1）[1]磁场是直线电流产生，根据安培定则，磁场方向向下；电流向左，根据左手定则，安培力向外，载流子是负电荷，故前表面带负电，后表面带正电，故后表面电势较高。 （2）[2][3]设前后表面的厚度为d，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡有： 根据电流微观表达式，有： 联立解得： 因此还必须测量的物理量有：电压表读数U，电流表读数I。 12．(1)见解析 (2)第二次穿过线圈B的磁通量变化率大于第一次穿过线圈B的磁通量变化率 【详解】（1）根据实验原理，线圈A与电池、开关、滑动变阻器构成回路，完整实物连线如图所示 （2）某同学第一次将滑动变阻器的滑片P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片P快速向右移动，发现感应电流第二次比第一次大，原因是：第二次穿过线圈B的磁通量变化率大于第一次穿过线圈B的磁通量变化率。 13．（1）把初速度延长与右边界夹角的角平分线与初始位置速度垂线的交点即为圆心； （2）r＝；（3）v＝ 【详解】（1）把初速度延长与右边界夹角的角平分线与初始位置速度垂线的交点即为圆心； （2）根据几何关系 解得 r＝ （3）根据洛伦兹力提供向心力 解得 v＝ 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）线圈中的感应电动势为 其中 解得 （2）磁感应强度从增大到所用时间 （3）线圈中的感应电流为 通过导线横截面电荷量 解得 15．(1)，方向水平向左 (2) (3) 【详解】（1）过山车进入磁场时回路电流为 右手定则可知电流方向向上。此时过山车所受安培力大小为 左手定则可知安培力方向水平向左。 （2）过山车从进入磁场到离开磁场的过程满足能量守恒定律，设可变电阻产生的焦耳热为Q，则 （3）当过山车以速度v进入磁场，以离开磁场时，设磁场区域长度为x，规定向右为正方向，根据动量定理有 当过山车以速度v进入磁场，以离开磁场时，设可变电阻为，同理，根据动量定理有 联立解得 答案第14页，共7页 答案第13页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $