四川省成都市第七名校2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题

试卷更新日期：2024-05-07 类型：月考试卷

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一、单选题（本大题共8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意）

1. 关于感应电动势的产生，下列哪项描述正确的是（　　）

A、感应电动势的产生需要闭合回路 B、只要导体在磁场中移动，就会产生感应电动势 C、感应电动势的产生与导体是否形成闭合回路无关 D、感应电动势只能在交流电的环境下产生

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2. “南鲲号”称之为“海上充电宝”，是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而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。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是（）

A、线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大 B、线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势 C、线圈转动一周电流方向改变两次，图示位置正是电流变向的时刻 D、线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上

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3. 汽油发动机的火花塞工作时需要一万伏左右的高压才能产生火花。一同学用12V直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，以下原理图可行的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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4. 如甲图所示为强磁铁通过线圈，同学们为了研究每匝线圈产生的感应电流提点，利用如图乙所示装置，单匝线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈，并不与玻璃管摩擦。实验观察到如图丙所示的感应电流随时间变化的图像，从上往下看线圈中顺时针为电流的正方向。下列判断正确的是（　　）

A、本次实验中朝下的磁极是N极 B、丙图中 $t_{1} ~ t_{2}$ 与 $t_{2} ~ t_{3}$ 两段时间里图线与坐标轴围成的面积相等 C、磁铁下落过程减少的重力势能等于增加的动能 D、若磁铁从更高处释放，线圈通过对应位置时磁通量更大

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5. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，一矩形线圈以速度 $v_{1}$ 开始进入磁场，离开磁场区域后速度为 $v_{2}$ 。已知磁场区域宽度大于线圈宽度，则线圈（　　）

A、进、出磁场过程通过截面的电荷量不同 B、进、出磁场过程中产生的焦耳热相同 C、线圈在磁场中匀速运动的速度为 $\frac{v_{1} + v_{2}}{2}$ D、进、出磁场过程安培力平均功率相同

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6. 如图直角坐标系xOy的一、三象限内有匀强磁场，方向均垂直于坐标平面向里，第一象限内的磁感应强度大小为2B，第三象限内的磁感应强度大小为B，现将由两条半径（半径为l）和四分之一圆弧组成的导线框OPM绕过O点且垂直坐标平面的轴在纸面内以角速度ω逆时针匀速转动，导线框回路总电阻为R，在线框匀速转动360°的过程中（　　）

A、线框中感应电流的方向总是顺时针方向 B、圆弧段PM始终不受安培力 C、线框中感应电流最大值为 $I_{m} = \frac{2 B l^{2} ω}{R}$ D、线框产生有效电流 $I = \frac{\sqrt{10} B ω L^{2}}{4 R}$

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7. 如图， $a b c d e f$ 为“日”字形导线框，其中 $a b d c$ 和 $c d f e$ 均为边长为 $l$ 的正方形，导线 $a b 、 c d 、 e f$ 的电阻相等，其余部分电阻不计。导线框右侧存在着宽度同为 $l$ 的匀强磁场，磁感应强度为 $B$ ，导线框以速度 $v$ 匀速穿过磁场区域，运动过程中线框始终和磁场垂直且无转动。线框穿越磁场的过程中， $c d$ 两点电势差 $U_{c d}$ 随位移变化的图像正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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8. 如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，O为圆心，AOD为半圆的水平直径，区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场。在A、D两点各固定一颗水平的光滑钉子，一个由细软导线制成的闭合导线框ACDE挂在两颗钉子上，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂重物，使导线处于绷紧状态。设导线框的电阻为r，圆的半径为R，从 $t = 0$ 时刻开始，将导线上的C点绕圆心O以恒定角速度ω从A点沿圆弧移动到D点，此过程中不考虑导线中产生的磁场。在C从A点移动到D点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A、导线框中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向 B、导线框中产生的电热为 $\frac{B^{2} ω^{2} R^{4}}{4 r}$ C、通过导线框横截面的电荷量为 $\frac{π B R^{2}}{r}$ D、导线框中感应电动势随时间t的变化关系为 $e = ω B R^{2} c o s ω t$

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二、多项选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分，每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，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. 电磁技术在生活中的应用非常广泛：图甲是霍尔元件，当通以如图所示的电流I和磁场B时，即可在M、N两极处产生电压，电压的大小可以用来检测磁场的变化；图乙是冶炼合金钢的真空冶炼炉的示意图。则下列说法正确的是（）

A、图甲中，若霍尔元件的载流子为负离子，则M点的电势高于N点 B、图甲中，若霍尔元件的载流子为正离子，则M点的电势高于N点 C、图乙中，当真空冶炼炉的线圈中通高频交流电时，线圈电阻产生焦耳热，从而炼化金属 D、图乙中，当真空冶炼炉线圈中通高频交流电时，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属

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10. 如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为B₁ ，盘匀速转动的角速度为ω，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B₂的匀强磁场，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　）

A、若铜盘按照图示方向转动，那么平行板电容器C板电势高 B、铜盘产生的感应电动势为E_感 $= \frac{1}{2} B_{2} ω L^{2}$ C、若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，则电子射入时速度为 $v = \frac{B_{1} ω L^{2}}{B_{2} d}$ D、若有一带电量为-q的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动，则小球的质量为 $m = \frac{B_{1} ω L^{2} q}{2 g d}$

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11. 如图甲所示为工业或医学上用到的电子感应加速器的核心部分侧视图；图乙为真空室俯视图，当图甲中线圈通以变化的电流时，将在真空室所在空间产生变化的磁场，变化的磁场将产生涡旋电场，涡旋电场的方向与感应电流方向的判断方法完全相同。如图丙所示为正在运动的电子，圆心为O、半径为R的光滑绝缘圆管道水平固定放置，PM为圆的一条直径，在P点（电子枪口）静止释放一带电量为-e电子、质量为m的小球a， $t = 0$ 时刻开始，在垂直于圆管道平面的域内加一随时间均匀变化的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示，小球a开始运动后在 $t_{0}$ 时刻恰好到达M点，恰好在 $2 t_{0}$ 时刻回到P点， $t_{0}$ 已知。下列选项正确的是（　　）

A、 $0 ~ t_{0}$ 时间内在管道内小球a的加速度大小为 $a = \frac{2 π R}{t_{0}^{2}}$ B、 $0 ~ t_{0}$ 时间内在管道内产生的涡旋电场大小 $E_{感} = \frac{π m R}{e t_{0}^{2}}$ C、磁感应强度的最大值 $B = \frac{2 π m}{e t_{0}}$ D、小球a从开始运动到回到P点的过程中受到的最大洛伦兹力 $f_{洛} = \frac{8 R m π^{2}}{t_{0}^{2}}$

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12. 水平放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为d，放在垂直纸面向里的磁感应强度大小为 B的匀强磁场中，一质量为 m，电阻不计的导体棒 MN 垂直横跨在导轨上，与导轨接触良好。导轨一端分别与电源、电容器和定值电阻通过开关连接，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，定值电阻为 R。首先将开关 S₂与d 接通给电容器充电，待电路稳定后将开关 $S ₁$ 与b点相接，再将开关 S₂与c点相接，当导体棒匀速直线运动时，把开关 $S ₂$ 与c 点断开，将开关 $S ₁$ 与a 接通，导体棒运动一段距离后速度为零。下列说法正确的是（　　）

A、导体棒匀速时速度 $v = \frac{E C}{B d}$ B、设导体棒匀速运动时速度为 v，当 S₁与a 刚接通瞬间导体棒的加速度 $a = \frac{B^{2} d^{2} v}{m R}$ C、设导体棒匀速运动时速度为 v，自 S₁与a 接通至导体棒速度为零用时 $t = \frac{m R}{B^{2} d^{2}}$ D、设导体棒匀速运动时速度为 v，自 S₁与 a 接通至导体棒速度为零，导体棒位移为 $x = \frac{m v R}{B^{2} d^{2}}$

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13. 如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒 $M N$ 置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是 $F = F_{0} + k v$ （ $F_{0}$ 、k是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为 $F_{A}$ ，电阻R两端的电压为 $U_{R}$ ，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图像可能正确的有（　　）

A、 B、 C、 D、

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三、实验探究题（本题共2小题，每空2分，共14分．）

14.
某学习小组利用如图所示的实验装置探究螺线管线圈中感应电流的方向。

(1)、
由于粗心该小组完成表格时漏掉了一部分（见表格），发现后又重做了这部分：将磁铁S极向下从螺线管上方竖直插入过程，发现电流计指针向右偏转（已知电流从右接线柱流入电流计时，其指针向右偏转），则①填， ②填。

B_原方向
ΔΦ
I_感方向（俯视）
B_感方向
N极插入
向下
增大
逆时针
向上
S极插入
向上
增大
①
②
N极抽出
向下
减小
顺时针
向下
S极抽出
向上
减小
逆时针
向上

(2)、由实验可得磁通量变化ΔΦ、原磁场B_原方向、感应电流的磁场B_感方向三者之间的关系：。

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15. 如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。

(1)、将图中所缺导线补接完整。

(2)、用此装置研究感应电流方向时：将原线圈A插入副线圈B后，如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么在电键闭合的状态下将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针（填“向左偏”、“向右偏”或“不偏”）

(3)、在闭合电键时，将原线圈A向下插入B中，线圈B对线圈A的作用力为（填引力或斥力），线圈B对线圈A做功（填正或负），实现了能量的转化。

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四、计算题（本题共4小题，共42分．解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的，不能得分．有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位．）

16. 一金属导线单位长度的电阻为ρ，折成等腰三角形，直角边长为a，在 $t = 0$ 时刻从图所示位置开始以匀速v，进入以 $B = B_{0} - k t$ 规律变化的均匀磁场中，其中k为大于零的常数，当三角形的水平直角边进入一半时，求：

(1)、导线内的动生电动势；

(2)、导线内的感生电动势；

(3)、导线内的电流强度.

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17. 如图所示，竖直放置的“ $∩$ ”形光滑导轨宽为 $L$ ，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为 $d$ ，磁感应强度为 $B$ 。质量为 $m$ 的水平金属杆距磁场Ⅰ上边界 $h$ 高处由静止释放。进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为 $R$ ，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为 $g$ 。求：

(1)、金属棒刚进入磁场时的加速度大小和方向；

(2)、金属棒穿过两个磁场产生的总热量。

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18. 如图所示，单匝矩形线圈切割磁感线产生一交流电压 $e = 30 \sqrt{2} s i n 100 π t (V)$ ，矩形线圈的电阻 $r = 2 Ω$ ，将其接在理想变压器原线圈上。标有“220V 44W”的灯泡L正常发光，交流散热风扇M正常工作，风扇的内阻为20Ω，交流电流表A（不考虑内阻）的示数为0.4A，导线电阻不计，不计灯泡电阻的变化，且 $\frac{n_{2}}{n_{1}} < 30$ 。求：

(1)、线圈从图示位置计时开始，当 $t = 7.5 \times 1 0^{- 3} s$ 时线圈的磁通量变化率？

(2)、求变压器原、副线圈的匝数比 $n_{1} : n_{2}$ ？

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19. 如图所示，等间距的两光滑金属导轨由足够长的水平直轨和倾斜直轨在 $P Q$ 处平滑连接组成。 $P Q$ 与导轨垂直，导轨间距为 $L$ ，水平直轨在同一水平面内，处于磁感应强度大小为 $B$ 、方向竖直向上的匀强磁场中。水平直轨左侧有直流电源、电容为 $C$ 的电容器和定值电阻 $R$ ，长度为 $L$ 、质量为 $2 m$ 、电阻为 $2 R$ 的金属棒 $M$ 静置在水平直轨上，金属棒 $M$ 距电阻 $R$ 足够远，质量为 $m$ 的绝缘棒 $N$ 被控制静置于倾斜直轨上，绝缘棒 $N$ 距水平轨道高度为 $h$ ，不计金属导轨电阻。开始时，开关 $S_{2}$ 断开，将单刀双掷开关 $S_{1}$ 接“1”，使电容器完全充电，然后 $S_{1}$ 接“2”，金属棒 $M$ 从静止开始加速运动至稳定速度后，当金属棒 $M$ 到 $P Q$ 的距离为 $d$ 时， $S_{1}$ 立即与“2”断开、同时闭合 $S_{2}$ ，金属棒 $M$ 运动至 $P Q$ 处时，恰好与从倾斜直轨上由静止开始自由下滑的绝缘棒 $N$ 在 $P Q$ 处发生弹性碰撞，碰撞时间极短可不计，随后绝缘棒 $N$ 能在倾斜直轨上到达的最大高度为 $\frac{25}{9} h$ 。已知以后绝缘棒 $N$ 与金属棒 $M$ 每次再发生碰撞时金属棒 $M$ 均已停止运动，所有碰撞均为弹性碰撞，整个运动过程中，M、N始终与导轨垂直并接触良好，两棒粗细不计，重力加速度为 $g$ 。求：

(1)、发生第1次碰撞后瞬时，绝缘棒 $N$ 与金属棒 $M$ 各自速度大小；

(2)、直流电源电动势 $E$ ；

(3)、发生第1次碰撞后到最终两棒都停止运动的全过程中，金属棒 $M$ 的位移大小。

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	B_原方向	ΔΦ	I_感方向（俯视）	B_感方向
N极插入	向下	增大	逆时针	向上
S极插入	向上	增大	①	②
N极抽出	向下	减小	顺时针	向下
S极抽出	向上	减小	逆时针	向上