精品解析：河北省石家庄精英中学2025-2026学年高三上学期第四次调研物理试题

石家庄精英中学2025~2026学年第一学期第四次调研考试 物理 全卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用签字笔直接写在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 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，只有一个选项是符合题目要求的。 1. 下列关于楞次定律及法拉第电磁感应定律理解的说法正确的是（　　） A. 感应电流的磁场总是跟原来磁场的方向相反 B. 闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流 C. 穿过线圈的磁通量很大时，但线圈中的感应电动势可能为0 D. 穿过线圈的磁通量为0时，则线圈中的感应电动势一定为0 2. 如图所示，纸面内有一边长为的匝正方形金属线框abcd，其内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。以图示位置为时刻，现将线框以bc边为轴、大小为的角速度向纸外匀速转动，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，穿过线框的磁通量大小为 B. 时刻，穿过线框磁通量大小为 C. 在时间内，线框中无感应电流 D. 在时间内，线框中感应电流方向为 3. 如图所示，将一段四分之一圆弧形导线，通以恒定电流，导线所在平面始终与纸面平行放入磁感应强度大小相同，但方向不同的匀强磁场中。当磁场方向垂直纸面向里时，导线受到的安培力大小为，当磁场方向在纸面内竖直向下时，导线所受安培力大小为。则等于（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，竖直面内有一足够长的、间距为的平行光滑金属导轨，上端PM间接有定值电阻，匀强磁场垂直导轨平面向里，磁感应强度大小为，长度也为L的导体棒ab垂直导轨放置，开始距上端PM距离为。以图示时刻为0时刻，由静止释放导体棒，不计空气阻力，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为。为使回路中的感应电流始终为零，则磁感应强度随时间的变化应满足的关系是（　　） A. B. C. D. 5. 图示分别为霍尔元件与电磁流量计，两仪器中所加的磁场方向、电流及导电液体流动的方向均如图中所示，下列说法正确的是（　　） A. 两仪器中的侧电势一定高于侧电势 B. 两仪器中的侧电势一定高于侧电势 C. 已知电磁流量计的长宽高分别为，流量恒为，则两侧面间的电压大小为 D. 若仅使霍尔元件两侧间的宽度增大，其他条件不变，则两侧面间的电压大小将增大 6. 如图所示，空间中有一环形匀强磁场，其内半径为，外半径为。在内圆上的点处有甲、乙两个带正电粒子分别沿点切线方向以等大、反向的初速度射出（均在纸面内），已知两粒子质量相等，不计粒子重力及相互间的作用力。若两微粒均恰好不从外环射出磁场，则甲、乙两粒子所带电量之比为（　　） A. 1：3 B. 3：1 C. 1：2 D. 2：1 7. 两个相互平行的竖直边界内存在正交的匀强磁场和电场，磁场沿水平方向，磁感应强度大小为，电场沿竖直方向，电场强度大小为E（图中未画出），一带电微粒从纸面内左边界上某点垂直边界射入恰好沿直线运动。若保持其它条件不变，仅改变电场方向，变为与原来相反，该带电微粒仍以相同的速度入射，做匀速圆周运动，且恰好不从右边界射出。已知两边界的宽度为，该微粒的比荷为（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面内，空间有方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，在导轨的左端接一直流电源，并在导轨上垂直放置一根金属棒。已知导轨间距为，磁感应强度大小为，直流电源的电动势为，内阻，金属棒质量为，接入电路的电阻，与导轨间的动摩擦因数为。已知从闭合开关到金属棒刚达到稳定状态的过程用时，重力加速度g取，不计导轨电阻，金属棒始终垂直导轨且接触良好。则下列说法正确的是（　　） A. 金属棒先加速后减速，最终稳定时处于静止状态 B. 金属棒做加速度减小的加速运动，稳定时的速度大小为 C. 从闭合开关到金属棒刚达到稳定状态的过程通过金属棒的电荷量为 D. 从闭合开关到金属棒刚达到稳定状态的过程金属棒上产生的焦耳热为 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图甲所示，一单匝带缺口（缺口很小）的刚性金属圆环固定在水平面内，圆环阻值，缺口两端引出两根导线，与阻值的定值电阻构成闭合回路，圆环内的磁通量变化如图乙所示，规定磁通量方向向里为正，不计导线的电阻，下列说法正确的是（　　） A. 0~1s内圆环中的感应电流方向沿逆时针方向 B. 和内感应电流方向相同 C. 内，电阻两端电压 D. 0~1s内圆环有扩张趋势，且感应电流大小为0.2A 10. 关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A. 图甲是速度选择器的结构示意图，速度的带电粒子能够沿直线从左侧进入并匀速通过速度选择器，但以同样大小的速度从右侧进入则不能匀速直线通过 B. 图乙是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S，说明粒子的比荷越小 C. 图丙是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，仅增大磁感应强度的大小，就一定能使粒子获得的最大动能增大 D. 图丁是磁流体发电机的结构示意图，将一束等离子体喷入磁场，A、B两板间会产生电压，且B板电势一定高于板电势 11. 如图所示，由同种材料制成粗细均匀的阻值为R、边长为L的单匝正方形金属线框abcd以恒定速度v沿x轴正方向运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直线框平面向里。若以轴正方向作为安培力的正方向，线框在图示时刻开始计时。则下列选项中关于整个过程中线框所受的安培力以及间的电势差与时间的关系图像正确的是（　　） A. B. C. D. 12. 如图所示，两段足够长的光滑平行金属导轨水平放置，导轨左右两部分的间距分别为、；空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，质量分别为、的导体杆均垂直导轨放置，接入电路的电阻分别为R、3R，导轨电阻忽略不计；a、b两杆同时分别以、的初速度向右运动，a总在左边窄导轨上运动，b总在右边宽导轨上运动，从开始运动到两杆稳定的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 两棒开始运动的瞬间回路中的感应电动势大小为 B. a杆安培力方向与b杆安培力方向相同 C. 稳定时a杆和b杆的速度大小之比为 D. 电路中a杆上产生的焦耳热为 三、基础考查（本题共1小题，共11分） 13. 如图甲所示，将矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分导体棒的长度为l，它以速度水平向右运动。如图乙所示，一长为l的导体棒在磁感应强度为的匀强磁场中绕其一端以角速度在垂直于磁场的平面内匀速转动。请结合法拉第电磁感应定律及学过的相关知识推导以上两种情况中的感应电动势的表达式。 14. 如图所示，导体棒CD在匀强磁场中运动。自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中的自由电荷相对于纸面_____（填“斜向右上方”“斜向右下方”“竖直向上”或“竖直向下”）运动，最终会导致_____（填“C”或“D”）端电势高（为方便分析可认为导体棒中的自由电荷是正电荷）。 四、实验题（本题共1小题，共8分） 15. 某小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，采用了甲、乙两个方案。 （1）方案甲进行了a、b、c、d四种操作，结论的得出运用了_____； A. 归纳推理 B. 演绎推理 C. 理想模型 （2）将方案乙中电路补充完整； （3）完成方案乙中电路后，开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转。闭合开关稳定后，下列操作仍能使指针向右偏转的是_____； A. 触头P向左滑动 B. 触头P向右滑动 C. 将线圈A拔出 （4）另一实验小组想再深入的探究感应电动势的大小影响因素，设计了如图丙所示的实验装置，线圈的两端与电压传感器相连，套在竖直放置的长直玻璃管上。分别使线圈距离上管口5cm、10cm、15cm和20cm。将强磁体从玻璃管上管口由静止下落，记录每次下落时电压的最大值。再分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复以上实验。则下列说法正确的是_____。 A. 以上主要用到的实验方法是控制变量法 B. 以上实验说明，在任何情况下，只要磁感应强度越大，则感应电动势越大 C. 在其他条件相同的情况下，线圈距离上管口越远，电压的最大值越大，说明磁通量变化率越大感应电动势越大 D. 在其他条件相同的情况下，增加线圈的匝数，电压的最大值增大，说明匝数越多感应电动势越大 五、解答题（本题共4小题，共41分） 16. 如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平固定放置一圆形导体环。已知导体环匝数，导体环面积，阻值，匀强磁场时刻磁感应强度大小，磁场以竖直向上为正方向，其磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示。 （1）0~2s内导体环中感应电流的方向（从上往下看）以及通过导体环的磁通量变化量的大小； （2）2~5s内导体环产生的焦耳热Q以及通过导体环的电荷量q。 17. 如图所示，足够长、间距为的光滑平行金属导轨由水平和竖直四分之一圆弧两部分轨道组成，四分之一圆弧轨道的最低点与水平轨道在EF处平滑连接，水平轨道固定在绝缘水平面上。EF右侧的水平部分存在有垂直轨道平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场，其他区域无磁场。质量为、阻值为的导体棒PQ垂直水平导轨静置在适当位置，现将质量为、阻值为的导体棒MN从四分之一圆弧轨道上距水平面高为处由静止释放，两棒长度与导轨间距相等，运动过程中两棒始终与轨道垂直且接触良好，重力加速度取。求： （1）导体棒MN刚进入磁场时，导体棒PQ所受的安培力的大小。 （2）从导体棒MN进入磁场到两棒达到稳定的过程中（两棒始终未相碰），导体棒MN上产生的焦耳热。 18. 在如图所示装置中水平面内有两根电阻不计、间距为L=0.5m足够长的光滑平行导轨，一质量为、电阻不计的导体棒置于导轨上，轻绳一端连接导体棒，另一端绕过定滑轮与一质量为的物块连接，电容器的电容，电阻。空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁场磁感应强度大小为。由静止释放，物块下落从而牵引导体棒向左运动，同时开关S接1或2，导体棒运动过程中电容器未被击穿，导体棒始终与导轨接触良好并保持垂直，忽略绳与定滑轮间的摩擦。重力加速度为，求： （1）开关S接1 ①物块速度时，轻绳对物块的拉力大小； ②物块达到最大速度时，物块下落高度，求这段时间电阻上产生的焦耳热； （2）开关S接2，求物块下落高度时，物块的速度大小。 19. 如图甲所示，有一个边长为、阻值的单匝正方向导线框abcd始终处于竖直平面内，正下方有一竖直宽度也为的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直导线框平面向里，磁场边界水平且上边界距离导线框边高度，某时刻由静止释放导线框，边始终保持水平，不计空气阻力，重力加速度取。 （1）通过计算说明导线框刚开始进入磁场阶段的运动状态与其质量间的关系。 （2）若导线框的质量，导线框仍从高度由静止释放，当线框边刚到达磁场上边界时对其施加一个竖直向上、大小为的恒力作用，求导线框从开始进磁场到刚好完全通过磁场过程所产生的总焦耳热。 （3）若导线框的质量为，并在原磁场的正下方区域再加一方向相反、磁感应强度大小仍为的匀强磁场，如图乙所示。现将导线框仍从与图甲相同位置由静止释放，已知导线框刚好完全进入新加磁场时的速度大小为。求： ①导线框刚进入下方新加磁场时的加速度的大小； ②导线框从开始进入新加磁场到刚好完全进入的过程所用的时间与的关系式。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 石家庄精英中学2025~2026学年第一学期第四次调研考试 物理 全卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用签字笔直接写在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 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，只有一个选项是符合题目要求的。 1. 下列关于楞次定律及法拉第电磁感应定律理解的说法正确的是（　　） A. 感应电流的磁场总是跟原来磁场的方向相反 B. 闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流 C. 穿过线圈的磁通量很大时，但线圈中的感应电动势可能为0 D. 穿过线圈的磁通量为0时，则线圈中的感应电动势一定为0 【答案】C 【解析】 【详解】A．感应电流的磁场方向取决于原磁通量的变化趋势：若原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场方向相反；若原磁通量减少，则方向相同。因此，感应电流的磁场并非总是与原磁场方向相反。故A错误； B．产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量发生变化。若磁场变化但线框平面与磁场方向平行，则磁通量始终为0，不发生变化，无法产生感应电流。故B错误； C．法拉第电磁感应定律表明，感应电动势 可见取决于磁通量变化率，而非磁通量本身的大小。若磁通量很大但恒定（变化率为0），则感应电动势为0。故C正确； D．感应电动势由磁通量变化率决定。当磁通量为0时，若磁通量正在变化（如线圈在磁场中旋转至磁通量为0的瞬间，变化率可能最大），则感应电动势可能不为0。故D错误。 故选C。 2. 如图所示，纸面内有一边长为的匝正方形金属线框abcd，其内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。以图示位置为时刻，现将线框以bc边为轴、大小为的角速度向纸外匀速转动，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，穿过线框的磁通量大小为 B. 时刻，穿过线框磁通量大小为 C. 在时间内，线框中无感应电流 D. 在时间内，线框中感应电流方向为 【答案】C 【解析】 【详解】A．时刻，穿过线框的磁通量大小为，故A错误； B．时刻，线框转过的角度为 由于 所以，穿过线框的磁通量大小为，故B错误； C．时刻，线框转过的角度为 由于 可知，线框从图示位置在时间内，绕bc边转动过程中，穿过线框的磁通量始终为，即磁通量不变，则在时间内，线框中没有感应电流，故C正确； D．时刻，线框转过的角度为 在时间内，穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律“增反减同”可知，线框中感应电流方向为，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，将一段四分之一圆弧形导线，通以恒定电流，导线所在平面始终与纸面平行放入磁感应强度大小相同，但方向不同的匀强磁场中。当磁场方向垂直纸面向里时，导线受到的安培力大小为，当磁场方向在纸面内竖直向下时，导线所受安培力大小为。则等于（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设四分之一圆的圆半径为r，若将导线置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，导线所在平面与磁场垂直，导线的有效长度如图 导线受安培力的大小为 若将此导线置于磁感应强度大小相同，方向竖直向下的匀强磁场中，导线的有效长度如图 导线受磁场力的大小为 则 故选B。 4. 如图所示，竖直面内有一足够长的、间距为的平行光滑金属导轨，上端PM间接有定值电阻，匀强磁场垂直导轨平面向里，磁感应强度大小为，长度也为L的导体棒ab垂直导轨放置，开始距上端PM距离为。以图示时刻为0时刻，由静止释放导体棒，不计空气阻力，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为。为使回路中的感应电流始终为零，则磁感应强度随时间的变化应满足的关系是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意可知，要使回路中的感应电流为零，则回路中的磁通量保持不变即可，感应电流为零，导体棒不受安培力的作用，因此导体棒在磁场中做自由落体运动，则有 导体棒静止时，回路的磁通量为 导体棒下落时间回路中的磁通量为 由于整个过程中，回路的磁通量不变，则有 联立解得 故选A。 5. 图示分别为霍尔元件与电磁流量计，两仪器中所加的磁场方向、电流及导电液体流动的方向均如图中所示，下列说法正确的是（　　） A. 两仪器中的侧电势一定高于侧电势 B. 两仪器中的侧电势一定高于侧电势 C. 已知电磁流量计的长宽高分别为，流量恒为，则两侧面间的电压大小为 D. 若仅使霍尔元件两侧间的宽度增大，其他条件不变，则两侧面间的电压大小将增大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．若霍尔元件中自由电荷为负电荷，根据左手定则可知，N侧电势低；若自由电荷为正电荷，则N侧的电势高。电磁流量计中，根据左手定则可知，正电荷向N侧偏转，负电荷向M侧偏转，则侧电势一定高于侧电势，故AB错误； C．由图可知，电磁流量计中，液体的流速为 根据平衡条件可得 解得，故C正确； D．设霍尔元件中两侧间的宽度为，厚度为，根据平衡条件可得 根据电流的微观式 联立解得 所以两侧面间的电压大小与两侧间的宽度无关，故D错误。 故选C。 6. 如图所示，空间中有一环形匀强磁场，其内半径为，外半径为。在内圆上的点处有甲、乙两个带正电粒子分别沿点切线方向以等大、反向的初速度射出（均在纸面内），已知两粒子质量相等，不计粒子重力及相互间的作用力。若两微粒均恰好不从外环射出磁场，则甲、乙两粒子所带电量之比为（　　） A. 1：3 B. 3：1 C. 1：2 D. 2：1 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意结合左手定则，画出两粒子的运动轨迹，如图所示. 由几何关系可知，甲粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 乙粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 根据洛伦兹力提供向心力有 可得 两粒子质量相等，初速度大小相等，所以有 故选B。 7. 两个相互平行的竖直边界内存在正交的匀强磁场和电场，磁场沿水平方向，磁感应强度大小为，电场沿竖直方向，电场强度大小为E（图中未画出），一带电微粒从纸面内左边界上某点垂直边界射入恰好沿直线运动。若保持其它条件不变，仅改变电场方向，变为与原来相反，该带电微粒仍以相同的速度入射，做匀速圆周运动，且恰好不从右边界射出。已知两边界的宽度为，该微粒的比荷为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】该带电微粒仍以相同的速度入射能够做匀速圆周运动，说明还受重力抵消电场力，所以 洛伦兹力提供向心力 第一次能够沿直线运动有 又因为恰好不从右边界射出，则有 联立解得 故选D。 8. 如图所示，足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面内，空间有方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，在导轨的左端接一直流电源，并在导轨上垂直放置一根金属棒。已知导轨间距为，磁感应强度大小为，直流电源的电动势为，内阻，金属棒质量为，接入电路的电阻，与导轨间的动摩擦因数为。已知从闭合开关到金属棒刚达到稳定状态的过程用时，重力加速度g取，不计导轨电阻，金属棒始终垂直导轨且接触良好。则下列说法正确的是（　　） A. 金属棒先加速后减速，最终稳定时处于静止状态 B. 金属棒做加速度减小的加速运动，稳定时的速度大小为 C. 从闭合开关到金属棒刚达到稳定状态的过程通过金属棒的电荷量为 D. 从闭合开关到金属棒刚达到稳定状态的过程金属棒上产生的焦耳热为 【答案】C 【解析】 【详解】A．当杆的速度为时，电流 此时受到的安培力 由牛顿第二定律得 解得 所以增大时，减小，即金属棒做加速度减小的加速运动，加速度为0时匀速运动达到稳定状态，没有减速运动，故A错误； B．稳定时，则有 解得，故B错误； C．设从静止开始到稳定状态平均电流为，则 对该过程由动量定理可得 解得，故C正确； D．设该过程金属棒位移为，则有 而 整理可得 全程由能量守恒可得 解得 则金属棒上产生的焦耳热为,故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图甲所示，一单匝带缺口（缺口很小）的刚性金属圆环固定在水平面内，圆环阻值，缺口两端引出两根导线，与阻值的定值电阻构成闭合回路，圆环内的磁通量变化如图乙所示，规定磁通量方向向里为正，不计导线的电阻，下列说法正确的是（　　） A. 0~1s内圆环中的感应电流方向沿逆时针方向 B. 和内感应电流方向相同 C. 内，电阻两端电压 D. 0~1s内圆环有扩张趋势，且感应电流大小为0.2A 【答案】BC 【解析】 【详解】A．0~1s内，磁通量向里减小，由楞次定律可知，感应磁场与原磁场方向相同，根据右手螺旋定则可知，感应电流方向为顺时针，故A错误； B．1~2s内，磁通量向外增加，根据楞次定律可知，感应磁场与原磁场方向相反，根据右手螺旋定则可知，感应电流方向为顺时针，与0~1s内电流方向相同，故B正确； C．2~4s内，由法拉第电磁感应定律可得 由闭合电路欧姆定律可得 由楞次定律“增反减同”和右手螺旋定则可知，电流为逆时针方向，所以，故C正确； D．根据楞次定律“增缩减扩”可知，0~1s内圆环有扩张趋势，由法拉第电磁感应定律可得 由闭合电路欧姆定律可得，故D错误。 故选BC。 10. 关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A. 图甲是速度选择器的结构示意图，速度的带电粒子能够沿直线从左侧进入并匀速通过速度选择器，但以同样大小的速度从右侧进入则不能匀速直线通过 B. 图乙是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S，说明粒子的比荷越小 C. 图丙是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，仅增大磁感应强度的大小，就一定能使粒子获得的最大动能增大 D. 图丁是磁流体发电机的结构示意图，将一束等离子体喷入磁场，A、B两板间会产生电压，且B板电势一定高于板电势 【答案】CD 【解析】 【详解】A．若一正电粒子从左侧进入速度选择器时，粒子受到的静电力方向向下，洛伦兹力方向也是向下的，无法沿着直线通过选择器，粒子需要从右侧进入才可能直线通过，故A错误； B．假设有一带电粒子的质量为m，电荷为q，则在加速电场中有 在磁场中有 粒子打在底片上时到狭缝S的距离为 根据公式可知，越靠近狭缝时粒子的比荷越大，故B错误； C．粒子的速度变大后，在磁场中旋转的半径增加直到能从盒中射出，此时有 所以只增大磁场的磁感应强度时，出射粒子的最大速度增大，最大动能也会增大，故C正确； D．根据洛伦兹力的方向判断可知正电荷会向B极板偏转，使得B板的电势高于A极板，故D正确。 故选CD。 11. 如图所示，由同种材料制成粗细均匀的阻值为R、边长为L的单匝正方形金属线框abcd以恒定速度v沿x轴正方向运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直线框平面向里。若以轴正方向作为安培力的正方向，线框在图示时刻开始计时。则下列选项中关于整个过程中线框所受的安培力以及间的电势差与时间的关系图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】线框沿x轴运动的过程中，线框未进入磁场，且 线框沿x轴运动的过程中，ab边切割磁感线，产生的感应电动势为且 所以 回路中的电流为 所以ab边受到的安培力大小为，方向向左。 线框沿x轴运动的过程中，线框全部在磁场中，所以线框中的磁通量不变，没有产生感应电流，也就没有受到安培力的作用，即 ab边运动中依然切割磁感线，所以 线框沿x轴运动的过程中，cd边切割磁感线使线框中产生顺时针电流，电动势为 所以安培力大小为，方向依然向左。 ab两端的电势差为 故选AC。 12. 如图所示，两段足够长的光滑平行金属导轨水平放置，导轨左右两部分的间距分别为、；空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，质量分别为、的导体杆均垂直导轨放置，接入电路的电阻分别为R、3R，导轨电阻忽略不计；a、b两杆同时分别以、的初速度向右运动，a总在左边窄导轨上运动，b总在右边宽导轨上运动，从开始运动到两杆稳定的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 两棒开始运动的瞬间回路中的感应电动势大小为 B. a杆安培力方向与b杆安培力方向相同 C. 稳定时a杆和b杆的速度大小之比为 D. 电路中a杆上产生的焦耳热为 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．根据楞次定律可知，从上往下看，感应电流方向沿顺时针方向，根据左手定则可知，a受到的安培力方向向右，b受到的安培力方向向左，安培力方向相反，两棒开始运动的瞬间回路中的感应电动势大小为，故A正确，B错误； C．稳定时，感应电流为0，回路总的感应电动势为0，则有 解得，即稳定时a杆和b杆的速度大小之比为，故C正确； D．对a杆，根据动量定理有 对b杆，根据动量定理有 联立解得， 回路产生的总的焦耳热 电路中a杆上产生的焦耳热为 联立解得，故D正确。 故选ACD。 三、基础考查（本题共1小题，共11分） 13. 如图甲所示，将矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分导体棒的长度为l，它以速度水平向右运动。如图乙所示，一长为l的导体棒在磁感应强度为的匀强磁场中绕其一端以角速度在垂直于磁场的平面内匀速转动。请结合法拉第电磁感应定律及学过的相关知识推导以上两种情况中的感应电动势的表达式。 【答案】， 【解析】 【详解】对于图甲，当导体棒向右运动速度为v时，线框中的磁通量发生改变，在时间内， 根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为 对于图乙，已推导出单杆切割磁感线时的感应电动势大小为，此时在图乙中杆上各点的速度大小不同，所以有 此时 所以有 14. 如图所示，导体棒CD在匀强磁场中运动。自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中的自由电荷相对于纸面_____（填“斜向右上方”“斜向右下方”“竖直向上”或“竖直向下”）运动，最终会导致_____（填“C”或“D”）端电势高（为方便分析可认为导体棒中的自由电荷是正电荷）。 【答案】 ①. 斜向右上方 ②. C 【解析】 【详解】[1]自由电荷（正电）向右运动时会受到向上的洛伦兹力作用而沿棒向上运动，同时随棒向右的运动，合运动相对于纸面为斜向右上方。 [2]正自由电荷沿棒向上运动，积累在C端，所以C端电势高。 四、实验题（本题共1小题，共8分） 15. 某小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，采用了甲、乙两个方案。 （1）方案甲进行了a、b、c、d四种操作，结论的得出运用了_____； A. 归纳推理 B. 演绎推理 C. 理想模型 （2）将方案乙中电路补充完整； （3）完成方案乙中电路后，开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转。闭合开关稳定后，下列操作仍能使指针向右偏转的是_____； A. 触头P向左滑动 B. 触头P向右滑动 C. 将线圈A拔出 （4）另一实验小组想再深入的探究感应电动势的大小影响因素，设计了如图丙所示的实验装置，线圈的两端与电压传感器相连，套在竖直放置的长直玻璃管上。分别使线圈距离上管口5cm、10cm、15cm和20cm。将强磁体从玻璃管上管口由静止下落，记录每次下落时电压的最大值。再分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复以上实验。则下列说法正确的是_____。 A. 以上主要用到的实验方法是控制变量法 B. 以上实验说明，在任何情况下，只要磁感应强度越大，则感应电动势越大 C. 在其他条件相同的情况下，线圈距离上管口越远，电压的最大值越大，说明磁通量变化率越大感应电动势越大 D. 在其他条件相同的情况下，增加线圈的匝数，电压的最大值增大，说明匝数越多感应电动势越大 【答案】（1）A （2） （3）B （4）ACD 【解析】 【小问1详解】 对多组实验结果进行对比，并总结规律，属于归纳推理。 故选A。 【小问2详解】 根据实验要求，实验电路连接如图 【小问3详解】 A．闭合开关时通过线圈A的电流增大，线圈A中产生的磁场增强，故穿过线圈B的磁通量增加，则线圈B中产生感应电流，且灵敏电流计的指针右偏，说明穿过线圈B的磁通量增加时灵敏电流计的指针右偏。若滑动触头向左滑动，滑动变阻器的有效电阻增大，则流过线圈A的电流变小，线圈A中产生的磁场减弱，故穿过线圈B的磁通量减小，则线圈B中产生感应电流，灵敏电流计的指针左偏，故A错误； B．滑动触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，流过线圈A的电流变大，线圈A中产生的磁场增强，故穿过线圈B的磁通量增加，则线圈B中产生感应电流，灵敏电流计的指针右偏，故B正确； C．将线圈A拔出，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中产生感应电流，灵敏电流计的指针左偏，故C错误。 故选B。 【小问4详解】 A．实验中分别探究感应电动势与线圈距离上管口的距离、线圈匝数、磁体强度的关系，每次只改变一个变量，控制其他变量不变，主要用到的实验方法是控制变量法，故A正确； B．感应电动势的大小由磁通量的变化率决定，并非仅由磁感应强度大小决定。即使磁感应强度大，若磁通量变化率小，感应电动势也不一定大，故B错误； C．在其他条件相同的情况下，线圈距离上管口越远，强磁体下落至线圈处的速度越大，磁通量变化率越大，电压的最大值越大，即磁通量变化率越大，感应电动势越大，故C正确； D．在其他条件相同的情况下，根据法拉第电磁感应定律 可知增加线圈的匝数，感应电动势E越大，电压的最大值增大，故匝数越多感应电动势越大，故D正确。 故选ACD。 五、解答题（本题共4小题，共41分） 16. 如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平固定放置一圆形导体环。已知导体环匝数，导体环面积，阻值，匀强磁场时刻磁感应强度大小，磁场以竖直向上为正方向，其磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示。 （1）0~2s内导体环中感应电流的方向（从上往下看）以及通过导体环的磁通量变化量的大小； （2）2~5s内导体环产生的焦耳热Q以及通过导体环的电荷量q。 【答案】（1）顺时针方向，0.2Wb （2）0.15J，0.1C 【解析】 【小问1详解】 根据图像可知，在0~1s内导体环内的磁场方向竖直向下且正在减小，根据楞次定律，导体环中会产生顺时针方向的电流（感应电流产生竖直向下的磁场）；在1~2s内导体环内的磁场方向竖直向上且正在增加，同理根据楞次定律导体环中会产生顺时针方向电流。 由于0时刻与2s末磁场的方向不同，所以磁通量的变化量为 【小问2详解】 根据第1小问的分析可知，在2~4s内导体环中会产生逆时针方向电流，产生的感应电动势大小为 回路中的电流大小为 产生的焦耳热为 通过的电荷量大小为 在内产生顺时针感应电流，导体环中的感应电动势大小不变，方向相反，电流大小为 所以4~5s内产生的焦耳热为 通过的电荷量大小为 所以总焦耳热为 由于两段时间内通过的电流方向不同，所以流过导体环的电荷量为 17. 如图所示，足够长、间距为的光滑平行金属导轨由水平和竖直四分之一圆弧两部分轨道组成，四分之一圆弧轨道的最低点与水平轨道在EF处平滑连接，水平轨道固定在绝缘水平面上。EF右侧的水平部分存在有垂直轨道平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场，其他区域无磁场。质量为、阻值为的导体棒PQ垂直水平导轨静置在适当位置，现将质量为、阻值为的导体棒MN从四分之一圆弧轨道上距水平面高为处由静止释放，两棒长度与导轨间距相等，运动过程中两棒始终与轨道垂直且接触良好，重力加速度取。求： （1）导体棒MN刚进入磁场时，导体棒PQ所受的安培力的大小。 （2）从导体棒MN进入磁场到两棒达到稳定的过程中（两棒始终未相碰），导体棒MN上产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设导体棒MN刚进入磁场时的速度为，根据动能定理可得 解得 此时导体棒MN产生的电动势为 回路电流为 则导体棒PQ所受的安培力的大小为 【小问2详解】 两棒达到稳定时，回路电流为0，回路总电动势为0，此时两棒的电动势大小相等，两棒具有相同的速度；由于两棒所受安培力大小相等，方向相反，所以两棒组成的系统所受外力之和为0，系统满足动量守恒，则有 解得 从导体棒MN进入磁场到两棒达到稳定的过程中，根据能量守恒可得 则导体棒MN上产生的焦耳热为 18. 在如图所示装置中水平面内有两根电阻不计、间距为L=0.5m足够长的光滑平行导轨，一质量为、电阻不计的导体棒置于导轨上，轻绳一端连接导体棒，另一端绕过定滑轮与一质量为的物块连接，电容器的电容，电阻。空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁场磁感应强度大小为。由静止释放，物块下落从而牵引导体棒向左运动，同时开关S接1或2，导体棒运动过程中电容器未被击穿，导体棒始终与导轨接触良好并保持垂直，忽略绳与定滑轮间的摩擦。重力加速度为，求： （1）开关S接1 ①物块速度时，轻绳对物块的拉力大小； ②物块达到最大速度时，物块下落高度，求这段时间电阻上产生的焦耳热； （2）开关S接2，求物块下落高度时，物块的速度大小。 【答案】（1）①；② （2） 【解析】 【小问1详解】 ①开关S接1，物块速度时，有，， 联立可得安培力大小为 根据牛顿第二定律可得， 联立解得轻绳对物块的拉力大小 ②物块达到最大速度时，有 解得 根据能量守恒可得 解得 【小问2详解】 开关S接2，电容器两板间的电势差等于导体棒切割磁感线产生的感应电动势，有 对导体棒和物块组成的系统，由牛顿第二定律 又 联立可得 物块下落高度时，根据运动学公式可得 解得物块的速度大小为 19. 如图甲所示，有一个边长为、阻值的单匝正方向导线框abcd始终处于竖直平面内，正下方有一竖直宽度也为的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直导线框平面向里，磁场边界水平且上边界距离导线框边高度，某时刻由静止释放导线框，边始终保持水平，不计空气阻力，重力加速度取。 （1）通过计算说明导线框刚开始进入磁场阶段的运动状态与其质量间的关系。 （2）若导线框的质量，导线框仍从高度由静止释放，当线框边刚到达磁场上边界时对其施加一个竖直向上、大小为的恒力作用，求导线框从开始进磁场到刚好完全通过磁场过程所产生的总焦耳热。 （3）若导线框的质量为，并在原磁场的正下方区域再加一方向相反、磁感应强度大小仍为的匀强磁场，如图乙所示。现将导线框仍从与图甲相同位置由静止释放，已知导线框刚好完全进入新加磁场时的速度大小为。求： ①导线框刚进入下方新加磁场时的加速度的大小； ②导线框从开始进入新加磁场到刚好完全进入的过程所用的时间与的关系式。 【答案】（1）所以若 ，则 ，仍加速下落； 若 ，则 ，匀速进入； 若 ，则 ，进入瞬间开始减速 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设线框下落方向为正方向，有 则当线框只有一条水平边在磁场中(进入或离开单一磁场条带时)。有 磁阻力方向总是阻碍下落(向上)。 已知 T， m， 线框从静止下落到磁场上边界前自由落体距离 ，故刚进入瞬间速度 刚进入时满足 代入 ， 所以若 ，则 ，仍加速下落； 若 ，则 ，匀速进入； 若 ，则 ，进入瞬间开始减速。 【小问2详解】 导线框从高处由静止释放到 刚到达磁场上边界前做自由落体，故进入磁场瞬间速度 从 刚到达上边界起，对导线框施加竖直向上恒力 而导线框重力 故在导线框通过磁场并产生感应电流的全过程中，重力做功与外力做功大小相等、符号相反，相互抵消，导线框动能的减少量全部转化为焦耳热 。进入或离开磁场阶段（只有一条水平边在磁场中）有 令 代入 得 ，即 当速度变化很小的时间 内有 ，又 两式相除得 故在整个有感应电流的位移 上满足 磁场区域竖直宽度为 ，线框边长也为 ，线框从“开始进入”到“恰好完全通过”磁场经历进入位移 与离开位移 ，故 于是 由能量转化关系 【小问3详解】 ① 导线框进入上方磁场阶段（仅一条水平边在磁场中）有 , ，磁阻力 对 有 当 时 故进入上方磁场瞬间 从而导线框在上方磁场的进入过程中速度保持 线框刚进入下方新加磁场瞬间，ab边在向里的磁场中、cd边在外的磁场中，两边同时切割磁感线，总感应电动势（为该时刻速度） 感应电流 每边受到的安培力均向上，总安培力：  代入数值可得 结合牛顿第二定律 代入得：  线框刚进入下方新加磁场瞬间 ② 对该过程用动量定理，取向下为正方向：  其中安培力的冲量项 代入数值可得 整理得：  化简后最终关系式：  第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $