精品解析：天津市西青区当城中学2024-2025学年高二下学期第一次月考物理试卷

当城中学2024-2025学年第二学期3月学习质量检测 高二年级 物理试卷 一、单选题（共10小题，每题4分） 1. 一个不计重力的电子，沿图中箭头所示方向进入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，则电子的运动轨迹（　　） A. 可能为圆弧a B. 可能为直线b C. 可能为圆弧c D. a、b、c都有可能 【答案】A 【解析】 【详解】运动电子在磁场中受洛伦兹力，由于电子带负电，进入电场时电子的运动方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向外，由左手定则可得：电子刚进入电场时所受洛伦兹力竖直向上，则电子的运动轨迹可能是圆弧a； 故选A。 2. 如图所示，直导线的长度为5m，折成夹角为的“V”形，两边长相等。匀强磁场垂直于“V”形导线所在的平面，匀强磁场的磁感应强度大小为0.5T。当在导线中通以0.4A的电流时，该导线受到的安培力大小为（　　） A. 0.5N B. C. 1N D. 【答案】A 【解析】 【详解】由几何关系知，导线构成的三角形为正三角形，导线的有效长度为两端点间直线距离，即整根直导线长度的一半 其受到的安培力大小 故选A。 3. 如图所示，虚线框MNPQ内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（　　） A. 粒子a带负电，粒子b、c带正电 B. 粒子c在磁场中的速度最大 C. 粒子c在磁场中的加速度最大 D. 粒子c在磁场中运动的时间最长 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A错误； BC．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有 得 粒子c的轨迹半径最小，速度最小，所以粒子c的加速度最小，故BC错误； D．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有 且 解得 三个带电粒子的质量和电荷量都相等，故三个粒子在同一磁场中运动的周期相等，粒子c的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，故D正确。 故选D。 4. 如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（极性不明），当条形磁铁下落时，可以判定（　　） A. 环中将产生俯视顺时针的感应电流 B. 环对桌面的压力将减小 C. 环有面积减小的趋势 D. 磁铁将受到竖直向下的电磁作用力 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于磁体极性不明，所以无法判定感应电流方向，故A错误； BCD．由楞次定律可知条形磁铁下落时，圆环的磁通量增加，环有面积增大的趋势，磁铁受到圆环向上的作用力，环对桌面向下的作用力，环对桌面的压力将增大，故C正确，BD错误。 故选C。 5. 如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框，边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（　　） A. 线框中产生的感应电流方向为 B. 线框中产生的感应电流逐渐增大 C. 线框边所受的安培力大小恒定 D. 线框整体受到的安培力方向水平向右 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据安培定则可知，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知线框中产生的感应电流方向为，A错误； B．线框中产生的感应电流为 空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，B错误； C．线框边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式，故所受的安培力变大，C错误； D．线框所处空间的磁场方向垂直纸面向里，线框中产生的感应电流方向为，根据左手定则可知，线框边所受的安培力水平向右，线框边所受的安培力水平向左。通电直导线的磁场分部特点可知边所处的磁场较大，根据安培力表达式可知，线框整体受到的安培力方向水平向右，D正确。 故选D。 6. 如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距，左端接一电阻，磁感应强度的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，一长为的导体棒垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在外力作用下，使导体棒以的速度水平向右匀速滑动，则以下说法错误的是（　　） A. 棒中感应电动势为 B. 通过棒中感应电流的大小为 C. 通过棒中感应电流的方向由流向 D. 运动后的第内，回路中磁通量的变化量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势为 故A正确，不符合题意； B．根据闭合电流欧姆定律可知感应电流的大小 故B正确，不符合题意； C．右手定则可知感应电流的方向由b到a，故C错误，符合题意； D．运动后的第内，回路中磁通量的变化量为 故D正确，不符合题意。 故选 C。 7. 如图所示，甲→乙→丙→丁→甲过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中电路中的最大电流为。下列选项正确的是（　　） A. 在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流最大 B. 从图乙位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为 C. 在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大 D. 在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c 【答案】D 【解析】 【详解】A．在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量变化量为零，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误； B．从图乙位置开始计时，此时线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，感应电流最大，线圈中电流i随时间t变化的关系式为 故B错误； C．在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故C错误； D．在图丁位置时，线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，根据右手定则可知，cd边电流方向为d→c，故D正确。 故选D。 8. 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. 在t0.4 s时电流改变方向 B. 该交变电流的周期为0.5 s C. 该交变电流的表达式为 D. 该交变电流的有效值为 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．由图可知t0.4 s时电流为正方向最大，电流方向没有发生变化，故A错误； B．由图可知，该交变电流的周期为T=0.4s，故B错误； C．由图可知，电流的最大值为，角速度为 故该交变电流的表达式为 故C正确； D．该交变电流的有效值为 故D错误。 故选C。 9. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A. 5A B. A C. 4A D. A 【答案】A 【解析】 【详解】前半周期正弦式交流电的电流有效值为 根据交变电流有效值的计算可知 解得该交变电流的有效值为 故选A。 10. 如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B为两相同灯泡，则（　　） A. 闭合开关S后，A先亮，B后亮 B. 闭合开关S后，A先亮，然后缓慢变暗 C. 断开开关S后，A和B都闪亮后逐渐熄灭 D. 断开开关S后，A立即熄灭，B灯闪亮后逐渐熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】AB．闭合开关S后，L中虽然会产生自感电动势阻碍通过其的电流增大，但不会影响到A、B两灯发光，所以A、B两灯同时亮。当电路中电流稳定时，L相当于导线，此时B被短路，所以B先亮，然后缓慢变暗，故AB错误； CD．断开开关S后，通过A灯的电流瞬间变为零，所以A立即熄灭，而L中会产生自感电动势阻碍通过其电流减小，此时L与B在同一回路中，所以B灯闪亮后逐渐熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 二、多选题（共3小题，每题5分） 11. 当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流。下列关于涡流的应用说法不正确的是（　　） A. 图1中当线圈中通以周期性变化的电流，使金属中产生涡流，利用涡流生热使金属熔化 B. 图2中利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯主要是为了减小铁芯质量 C. 图3中探雷器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警 D. 图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们同时从铝管下端管口落出 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图1中当线圈中通以周期性变化的电流，使金属中产生涡流，利用涡流生热使金属熔化，选项A正确，不符合题意； B．图2中利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯主要是为了减小涡流，减小能量的损失，选项B错误，符合题意； C．图3中探雷器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警，选项C正确，不符合题意； D．小圆柱在无缝铝管中下落时，产生电磁感应，阻力很大，阻碍磁体与导体间的相对运动；小圆柱在有竖直裂缝的铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对小圆柱产生向上的阻力较小，所以小圆柱穿越无缝管的时间比穿越有缝管的时间长。故D错误，符合题意。 故选BD。 12. 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，bc边所受安培力向左为正方向，则下列各图中正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．0-1s内，根据法拉第电磁感应定律可知线框中的电流为 根据右手定则可知线框中产生逆时针电流，且为恒定值，即电流为负方向； 1s-2s内，根据右手定则可知线框中产生顺时针的电流，且为恒定值，即电流为正方向； 2s-3s内，根据右手定则可知线框中产生顺时针的电流，且为恒定值，即电流为正方向； 3s-4s内，根据右手定则可知线框中产生逆时针的电流，且为恒定值，即电流为负方向 故A正确，B错误； CD．0-1s内，根据左手定则可知安培力向左，即为正值，结合 可知安培力的变化和磁感应强度的成正比，为倾斜直线，同理得出1s-2s、2s-3s、3s-4s各时间内的安培力为负值、正值、负值，故C错误，D正确。 故选AD。 13. 1831年10月28日，法拉第展示了他发明的圆盘发电机，如图甲所示，乙图是这个圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，与导线相连的两铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，使铜盘转动，电阻R中就有电流通过，已知铜盘半径为r，不计铜盘内阻，铜盘所在区域存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，铜盘转动的角速度为，则在铜盘转动过程中，以下判断正确的是（　　） A. 产生的电流方向在铜盘中是由D点到C点的 B. D点的电势高于C点的电势 C. 产生的感应电动势大小 D. 产生的感应电流大小 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．铜盘可以看成无数根轴向铜条组成，每根铜条都切割磁感线，根据右手定则可知，铜盘转动过程中产生的电流方向是C到D，D点相当于电源正极，C点相当于电源负极，因此D点的电势高于C点，故A错误，B正确； C．铜盘转动过程中产生的感应电动势大小为 故C正确； D．根据闭合电路欧姆定律得产生的感应电流大小为 故D错误。 故选BC。 三、解答题（共3小题） 14. 如图所示，一个质量为m，电荷量为-q，不计重力的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，求： （1）匀强磁场的磁感应强度B； （2）在第一象限内的运动时间； （3）粒子射出磁场位置距O点的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹如图 由图中几何关系知 据洛伦兹力提供向心力，有 解得 （2）带电粒子在第一象限内运动时间 （3）由几何关系可得 解得 粒子射出磁场位置距O点的距离为。 15. 如图所示，边长为L的正方形金属线框从某一高处由静止开始下落，在下落过程中经过一个有水平边界且两个水平边界之间的距离也为L的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。已知ab边进入磁场时线框刚好做匀速直线运动，线框质量为m，电阻为R，重力加速度为g，忽略空气阻力。求： （1）ab边进入磁场时，判断线框中感应电流的方向以及a、b两点哪点的电势更高一些； （2）线框进入磁场时的速度大小v； （3）线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热Q。 【答案】（1）逆时针；b点；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由楞次定律知，线圈进入过程中向里的磁通量增大，根据增反减同，线框进入磁场时感应电流的方向为逆时针方向； ab边相当于电源，电流由a到b，则b点电势高一些。 （2）线框进入磁场时刚好做匀速直线运动，重力和安培力平衡 感应电动势 感应电流 安培力 解得 （3）线框穿越磁场的过程中，一直做匀速直线运动，由能量转化和守恒定律知，系统减小的重力势能转化为内能 16. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，AB边和CD边的长度cm，BC边和AD边的长度cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过BC和AD边中点、且垂直于磁场的转轴OO＇以角速度rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）判断图示位置时，线框中感应电流的方向； （2）推导图示位置时，线框中感应电动势大小； （3）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （4）求线圈转动过程中电阻R的发热功率； （5）从线圈经过图示位置开始计时，求经过四分之一周期时间通过电阻R的电荷量。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4）；（5） 【解析】 【详解】（1）根据右手定则可以判断图示位置时，线框中感应电流的方向为 （2）图示位置时，线框中感应电动势最大，对于n匝线圈，AB边与CD边一起切割磁感线的情况，应有 代入数据求得 （3）根据闭合电路欧姆定律有 从线圈经过图示位置开始计时，圈内的电流随时间变化的函数关系式为 （4）电路中电流的有效值为 电阻R的发热功率 （5）线框从此位置转过四分之一周期的过程中 平均感应电动势 平均感应电流 通过电阻R的电荷量 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 当城中学2024-2025学年第二学期3月学习质量检测 高二年级 物理试卷 一、单选题（共10小题，每题4分） 1. 一个不计重力的电子，沿图中箭头所示方向进入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，则电子的运动轨迹（　　） A. 可能为圆弧a B. 可能为直线b C. 可能为圆弧c D. a、b、c都有可能 2. 如图所示，直导线的长度为5m，折成夹角为的“V”形，两边长相等。匀强磁场垂直于“V”形导线所在的平面，匀强磁场的磁感应强度大小为0.5T。当在导线中通以0.4A的电流时，该导线受到的安培力大小为（　　） A. 0.5N B. C. 1N D. 3. 如图所示，虚线框MNPQ内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（　　） A. 粒子a带负电，粒子b、c带正电 B. 粒子c在磁场中的速度最大 C. 粒子c在磁场中的加速度最大 D. 粒子c在磁场中运动的时间最长 4. 如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（极性不明），当条形磁铁下落时，可以判定（　　） A. 环中将产生俯视顺时针的感应电流 B. 环对桌面的压力将减小 C. 环有面积减小的趋势 D. 磁铁将受到竖直向下的电磁作用力 5. 如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框，边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（　　） A. 线框中产生的感应电流方向为 B. 线框中产生的感应电流逐渐增大 C. 线框边所受的安培力大小恒定 D. 线框整体受到的安培力方向水平向右 6. 如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距，左端接一电阻，磁感应强度的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，一长为的导体棒垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在外力作用下，使导体棒以的速度水平向右匀速滑动，则以下说法错误的是（　　） A. 棒中感应电动势为 B. 通过棒中感应电流的大小为 C. 通过棒中感应电流的方向由流向 D. 运动后的第内，回路中磁通量的变化量为 7. 如图所示，甲→乙→丙→丁→甲过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中电路中的最大电流为。下列选项正确的是（　　） A. 在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流最大 B. 从图乙位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为 C. 在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大 D. 在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c 8. 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. 在t0.4 s时电流改变方向 B. 该交变电流的周期为0.5 s C. 该交变电流的表达式为 D. 该交变电流的有效值为 9. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（　　） A. 5A B. A C. 4A D. A 10. 如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B为两相同灯泡，则（　　） A. 闭合开关S后，A先亮，B后亮 B. 闭合开关S后，A先亮，然后缓慢变暗 C. 断开开关S后，A和B都闪亮后逐渐熄灭 D. 断开开关S后，A立即熄灭，B灯闪亮后逐渐熄灭 二、多选题（共3小题，每题5分） 11. 当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流。下列关于涡流的应用说法不正确的是（　　） A. 图1中当线圈中通以周期性变化的电流，使金属中产生涡流，利用涡流生热使金属熔化 B. 图2中利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯主要是为了减小铁芯质量 C. 图3中探雷器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中电流，使仪器报警 D. 图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们同时从铝管下端管口落出 12. 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，bc边所受安培力向左为正方向，则下列各图中正确的是（ ） A. B. C. D. 13. 1831年10月28日，法拉第展示了他发明的圆盘发电机，如图甲所示，乙图是这个圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，与导线相连的两铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，使铜盘转动，电阻R中就有电流通过，已知铜盘半径为r，不计铜盘内阻，铜盘所在区域存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，铜盘转动的角速度为，则在铜盘转动过程中，以下判断正确的是（　　） A. 产生的电流方向在铜盘中是由D点到C点的 B. D点的电势高于C点的电势 C. 产生的感应电动势大小 D. 产生的感应电流大小 三、解答题（共3小题） 14. 如图所示，一个质量为m，电荷量为-q，不计重力的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，求： （1）匀强磁场的磁感应强度B； （2）在第一象限内的运动时间； （3）粒子射出磁场位置距O点的距离。 15. 如图所示，边长为L的正方形金属线框从某一高处由静止开始下落，在下落过程中经过一个有水平边界且两个水平边界之间的距离也为L的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。已知ab边进入磁场时线框刚好做匀速直线运动，线框质量为m，电阻为R，重力加速度为g，忽略空气阻力。求： （1）ab边进入磁场时，判断线框中感应电流的方向以及a、b两点哪点的电势更高一些； （2）线框进入磁场时的速度大小v； （3）线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热Q。 16. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，AB边和CD边的长度cm，BC边和AD边的长度cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度B＝0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过BC和AD边中点、且垂直于磁场的转轴OO＇以角速度rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）判断图示位置时，线框中感应电流的方向； （2）推导图示位置时，线框中感应电动势大小； （3）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式； （4）求线圈转动过程中电阻R的发热功率； （5）从线圈经过图示位置开始计时，求经过四分之一周期时间通过电阻R的电荷量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $