2023-2024学年江苏省淮安市盱眙县第二中学高二（上）物理限时测试试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年江苏省淮安市盱眙县第二中学高二（上）物理限时测试试卷（含解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，当条形磁铁N极移近一螺线管时，关于螺线管中A点与B点电势关系，下列说法正确的是( )
A. A点电势低于B点电势B. A点电势等于B点电势
C. A点电势高于B点电势D. 以上均有可能
2.如图所示，条形磁体竖直放置，P位置为磁体中部，M、L分别为磁体上方和下方相应的位置。一个金属圆环在外界作用下从M位置匀速向下运动，圆环始终保持水平。下列说法正确的是( )
A. 圆环从M运动至P的过程中，从上往下看环中的电流沿顺时针方向
B. 圆环从P运动至L的过程中，从上往下看环中的电流沿顺时针方向
C. 圆环从M运动至L的过程中，穿过圆环的磁通量先减小后增大
D. 圆环从M运动至L的过程中，穿过圆环的磁通量一直增大
3.如图所示，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l=0.40m的正方形金属框的D点上。金属框的一条对角线AC水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。己知构成金属框的导线单位长度的阻值为r=5.0×10-3Ω/m。在t=0到t=3.0s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)=0.3-0.1t(SI制)。则下列说法正确的是( )
A. t=0到t=3.0s时间内，金属框中产生的感应电动势为0.016V
B. t=0到t=3.0s时间内，金属框中产生的感应电流为2A
C. t=0到t=3.0s时间内，金属框中的电流方向为D→A→B→C→D
D. t=0到t=3.0s时间内，金属框中的电流方向为A→D→C→B→A
4.如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一A个闭合线圈始终竖直向下加速运动，并始终保持水平。在位置B时N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离相等，且都比较小。下列说法正确的是( )
A. 线圈在位置A时感应电流的方向为顺时针(俯视)
B. 线圈在位置C时感应电流的方向为顺时针(俯视)
C. 线圈在位置B时线圈中无感应电流
D. 线圈在位置C时的感应电流比在位置A时的大
5.如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中可绕OO'轴转动，若线圈的两个边长分别是L1和L2，OO'轴平分L1边，线圈匀速转动的角速度为ω，磁场的磁感应强度为B，则线圈在图示位置时，线圈中的感应电动势为
．( )
A. BL1L2ωB. 12BL1L2C. BL2ωD. BL1ω
6.有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触，如图所示，铜盘就能在较短的时间内停止。关于该实验现象，下列说法正确的是( )
A. 铜盘被磁化后，与磁铁相互作用导致明显减速
B. 铜盘的磁通量不变，因此不会产生感应电流
C. 对调蹄形磁铁磁极的位置，实验现象也相同
D. 将铜盘全部放在足够大的匀强磁场中，实验现象更明显
7.如图所示，匀强磁场中有a、b两个闭合线圈，它们用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径ra=2rb。磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。两线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，感应电流分别为Ia和Ib，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是( )
A. 感应电流均沿顺时针方向B. Ea：Eb=2：1
C. Ia：Ib=4：1D. Ia：Ib=2：1
8.如图所示，闭合矩形线圈abcd从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度，不计空气阻力，则( )
A. dc边刚进入磁场时，线圈内感应电流的方向与dc边刚穿出磁场时感应电流的方向相反
B. 从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程中，加速度一直等于重力加速度
C. dc边刚进入磁场时，线圈内感应电流的大小与dc边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等
D. 从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程，线圈中始终有感应电流
9.如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。竖直面内的金属圆环的直径O1O2与两磁场的边界重合。下列变化会在环中能产生感应电流的是( )
A. 同时增大B1减小B2
B. 让金属圆环以直径O1O2为轴转动90∘过程中
C. 向上平移金属圆环
D. 在金属圆环的正下方放一根与图中磁场边界平行的通电直导线
二、多选题（本题共6小题，共36）
10.法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，下列判断正确的是( )
A. 开关断开前，软铁环中的磁场为逆时针方向
B. 开关断开前，软铁环中的磁场为顺时针方向
C. 开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为a→b
D. 开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为b→a
11.如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。在开关S闭合，断开的过程中，有关通过电流表的感应电流方向判断正确的是( )
A. 闭合S瞬间，通过电流表的感应电流方向为b→c
B. 闭合S瞬间，通过电流表的感应电流方向为a→b
C. 断开S瞬间，通过电流表的感应电流方向为b→a
D. 断开S瞬间，通过电流表的感应电流方向为a→b
12.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星位于航天飞机正上方，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星。现有一颗绳系卫星在地球上空沿圆轨道运行，能够使缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势的是( )
A. 在赤道上空，自西向东运行B. 在赤道上空，自南向北运行
C. 在北半球上空，自北向南运行D. 在南半球上空，自西南向东北运行
13.如图所示，一根长1m左右的空心铝管竖直放置(图甲)，及同样竖直放置的一根长度相同但有竖直裂缝的铝管(图乙)，和一根长度相同的空心塑料管(图丙)。把一枚磁场很强的小圆柱从上端管口放入管中后，小圆柱最终从下端管口落出。小圆柱在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。设小圆柱在甲、乙、丙三条管中下落的时间分别为t1、t2、t3，则下列关于小圆柱在三管中下落的说法正确的是( )
A. t1最大，因为铝管中涡电流产生的磁场阻碍小圆柱的相对运动
B. t2=t3，因为有裂缝的铝管和塑料管中不会产生感应电流
C. 小圆柱在乙管内下落的过程中，管中会产生感应电动势
D. 铝管可看成一个个小圆环组成，在小圆柱下落过程中，小圆环中有磁通量发生变化
14.1831年，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(如图甲所示)。它是利用电磁感应原理制成的，是人类历史上第一台发电机。如图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触。若在圆盘下半周加匀强磁场，使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。回路的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直，下列说法中正确的是( )
A. 铜片C的电势比铜片D的电势低
B. 若铜盘转速增大为原来的2倍，流过R的电流增大为原来的2倍
C. 若磁感应强度变为原来的一半，则总的电功率将变为原来的一半
D. 铜盘转动时电阻R上电流方向为C—R—D
15.小明从实验室找到一电流计，其量程为0-Ig，测量其阻值为Rg，利用该电流计改装为一个量程为0-U的电压表，如图中虚线框，分析正确的是( )
A. 若测量的Rg偏大，其他计算操作均正确，则改装后电压表的读数比标准表偏小
B. 若改装后电压表的读数比标准表小，可以增大分流电阻R的阻值
C. 若改装后电压表的读数比标准表小，可以在分流电阻R两端再并联一个较大的电阻
D. 若分流电阻R的阻值计算错误，导致接入的R的阻值偏小，其他计算操作均正确，则改装后的电压表读数比标准表小
三、计算题（本题共2小题，共28）
16.如图所示，足够长光滑导轨倾斜放置，导轨平面与水平面夹角θ，导轨间距L=0.5m，其下端连接一个定值电阻R=0.5Ω，其它电阻不计。两导轨间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.2 T。一质量m=0.01kg、长度L=0.5m、电阻r=0.5Ω、的导体棒ab(其电阻不计)垂直于导轨放置，下滑过程中与导轨接触良好，现将导体棒由静止释放，取重力加速度g=10m/s2，sinθ=0.6。求导体棒下滑速度为4m/s时ab两端的电压及此时加速度a大小。
17.如图，一边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一长度大于 2l0的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为r，金属框电阻可忽略。将导体棒与a点之间的距离记为x，求导体棒所受安培力的大小随x(0≤x≤ 2l0)变化的关系式。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】.A
【详解】当条形磁铁N极移近螺线管时原磁场方向水平向右，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向水平向左，根据楞次定律可知，线圈中的电流方向从A到B，线圈相当于电源，电源内部电流从负极流向正极。故B为电源的正极，因此A点的电势低于B
2.【答案】A
【解析】.A
【详解】A.圆环从M运动至P的过程中，磁场水平分量向外，根据右手定则，从上往下看，环中的电流沿顺时针方向，故A正确；
B.圆环从P运动至L的过程中，磁场水平分量向内，根据右手定则，从上往下看，环中的电流沿逆时针方向，故B错误；
CD.圆环从M运动至L的过程中，穿过圆环的磁通量先增大后减小，故C、D错误。
故选A。
3.【答案】C
【解析】C
【详解】A.根据题意由
B(t)=0.3-0.1t
可知，磁场感应强度随时间均匀变化，由此可得金属框中产生的感应电动势
E=ΔBΔtS=k×12l2=0.1×12×0.42V=8×10-3V
故A错误；
B.根据题意可得金属线框的总电阻
R=4lr=4×0.4×5.0×10-3Ω=8×10-3Ω
可得金属线框中的感应电流为
I=ER=1A
故B错误；
CD.磁感应强度大小随时间t的变化关系可知，在t=0到t=3.0s时间内磁感应强度逐渐减小，则由楞次定律结合安培定则可知感应电流的方向为逆时针方向，即金属框中的电流方向为D→A→B→C→D，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】D
【解析】D
【详解】A.在位置A时，穿过线圈的磁感应强度斜向上，线圈向下运动，磁通量减小，根据“增反减同”和右手螺旋定则，可判断出线圈中感应电流的方向为逆时针(俯视)，A错误；
B.线圈在位置 C 时，穿过线圈的磁感应强度斜向下，线圈向下运动，磁通量增加，根据“增反减同”和右手螺旋定则，可判断出线圈中感应电流的方向为逆时针(俯视)，B错误；
C.线圈在位置 B 时，线圈平面和磁场平行，磁通量为0，但是磁通量的变化不为0，所以依然有感应电流，C错误；
D.A、C两处磁通量大小相等，但是线圈加速下降，所以在C处磁通量变化快，根据
E=NΔΦΔt
可知，在C时，线圈中感应电动势大，感应电流大，D正确。
故选D。
5.【答案】A
【解析】A
【详解】根据法拉第电磁感应定律， E=BL2v ，由题意可知，当在图示位置时，线框L1切割磁场的速度为 v=ω⋅L12 ，因两边切割，则线圈中的感应电动势两边之和，即为： E=2BL2ω⋅L12=BL1L2ω ，故A正确，BCD错误；
故选A．
【点睛】解决本题的关键掌握切割磁感线产生的电动势的表达式，注意有效切割的速度，及掌握线速度与角速度的关系，并能灵活运用．
6.【答案】C
【解析】解：当铜盘转动时，切割磁感线，产生感应电动势，由于电路闭合，则出现感应电流，处于磁场中的部分圆盘会受到安培力作用，此力阻碍铜盘转动，使得铜盘能在较短的时间内停止，故C正确，ABD错误；
故选：C。
转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培力，由楞次定律可知，产生安培力导致铜盘转动受到阻碍。
本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律，知道感应电流的磁通量总阻碍引起感应电流的磁场变化，知道电磁阻尼的应用。
7.【答案】D
【解析】D
【详解】A.磁场垂直于纸面向里，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中的感应电流沿逆时针方向，故A错误；
B.由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
E=nΔΦΔt=nSΔBΔt=nπr2ΔBΔt
感应电动势之比
EaEb=ra2rb2=212=41
故B错误；
CD.设导线的电阻率为ρ，横截面积为 S' 导线，由电阻定律可知，线圈电阻
R=ρLS=ρn⋅2πrS'
由欧姆定律可知，感应电流
I=ER=rS'2ρ⋅ΔBΔt
电流之比
IaIb=rarb=21
故C错误，D正确。
故选D。
8.【答案】A
【解析】A
【详解】A.根据右手定则，dc刚进入磁场时线圈内感应电流的方向从d到c，dc边刚穿出磁场时感应电流的方向从c到d，即两者方向相反，A正确；
B.没有感应电流的时候，磁场对线圈没有阻碍作用，此时的加速度等于重力加速度，而有感应电流时，加速度小于重力加速度，B错误；
C.根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律知
I=ER=BLvR
由题意可知，dc边刚进入磁场时与dc边刚穿出磁场时速度不等，故电流不等， C错误；
D.线圈中的磁通量发生变化时，线圈有感应电流，线圈整体在磁场中运动时，磁通量没有变化，故没有感应电流， D错误。
故选A。
9.【答案】ACD
【解析】【解答】解：感应电流产生的条件是穿过闭合电路磁通量发生变化。1、电路要闭合；2、穿过的磁通量要发生变化。
A、开始时由于B1和B2大小相等、方向相反，穿过金属圆环的总磁通量为零；同时增大B1减小B2，向里的磁场增大，穿过金属圆环的磁场向里增大，则会产生感应电流，故A正确；
B、让金属圆环以直径O1O2为轴转动90°过程中，穿过金属圆环的磁通量没有变化，故不会产生感应电流，故B错误；
C、向上平移金属圆环，则向里穿过金属环的磁通量增大，就会产生感应电流，故C正确；
D、在金属圆环的正下方放一根与图中磁场边界平行的通电直导线，则该直导线产生的磁场穿过金属环的磁通量不为零，穿过金属环的磁通量发生变化，会有感应电流产生，故D正确；
故选：ACD。
磁感应强度变化，将导致金属圆环的磁通量变化，结合产生感应电流的条件判断即可。
本题要明确产生感应电流的条件：一是要有闭合回路，二是闭合回路中的磁通量要发生变化。
10.【答案】BC
【解析】【分析】
本题考查了楞次定律、通电导线及通电线圈周围的磁场、电磁感应的发现及产生感应电流的条件；会应用楞次定律判断感应电流的方向，注意感应电流的产生条件，及铁环的作用。
根据安培定则可知，判断软铁环中的磁场为顺时针方向；根据开关的闭合和断开，分析出线圈N中的磁通量的变化，根据楞次定律分析出感应电流的方向。
【解答】
AB.开关断开前，根据安培定则可知，软铁环中的磁场为顺时针方向，故 A错误，B正确；
CD.开关断开的瞬间，根据楞次定律可知，线圈N所在的回路中感应电流方向是顺时针的，电流表中电流的方向为a→b，故C正确，D错误。
11.【答案】BC
【解析】BC
【详解】AB.开关S闭合瞬间，根据安培定则可知M中产生向右的磁场，P中向右的磁通量增大，根据楞次定律可知通过电流表的感应电流方向为a→b，故A错误，B正确；
CD.开关S断开瞬间，M中的磁场消失，P中向右的磁通量减小，根据楞次定律可知通过电流表的感应
12.【答案】AD
【解析】【分析】
地球是一个大的磁体，其产生的磁场叫地磁场。绳系卫星在地球上空沿圆轨道运行，若缆绳切割地磁场的磁感线，缆绳中就会产生感应电动势，由右手定则即可作出判断。解决本题的关键是：1.知道地磁场的特点；2.熟练应用右手定则。
【解答】
A.绳系卫星在赤道上空，自西向东运行时，由右手定则判出缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势，故A正确；
B.绳系卫星在赤道上空，自南向北运行时，缆绳不切割磁感线，不产生感应电动势，故B错误；
C.绳系卫星在北半球上空，自北向南运行时，缆绳不切割磁感线，不产生感应电动势，故C错误；
D.绳系卫星在南半球上空，自西南向东北运行时，由右手定则判出缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势，故D正确；
故选AD。
13.【答案】ACD
【解析】解：AB、甲管是无缝铝管，小圆柱下落时，产生电磁感应，阻碍磁体与导体间的相对运动，乙为有竖直裂缝的铝管，则小圆柱在铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对小圆柱产生向上的阻力较小，下落的加速度小于g。丙管为绝缘体，不产生电磁感应，对小圆柱没有阻碍作用。所以小圆柱穿越甲管的时间比穿越乙管的时间长，小圆柱穿越乙管的时间比穿越丙管的时间长，即t1最大，t2>t3，.故A正确，B错误。
C、小圆柱在乙管内下落的过程中，管中磁通量变化，会产生感应电动势，故C正确。
D、铝管可看成一个个小圆环组成，在小圆柱下落过程中，小圆环中磁通量先增大后减小，要发生变化。故D正确。
故选：ACD。
磁性小圆柱在下落中会使金属导体产生电磁感应，从而使磁体的下落变慢，而绝缘体不会发生电磁感应，小圆柱做自由落体运动。
解决本题时，要掌握产生感应电流的条件，根据楞次定律的推论：来拒去留，分析铝管与小圆柱间的安培力性质。
14.【答案】AB
【解析】【分析】
根据右手定则判断CD间感应电流方向，即可知道电势高低；依据闭合电路欧姆定律，结合感应电动势，及线速度与角速度关系，得到电动势的表达式、电流的表达式和电功率的表达式即可判定；根据右手定则，即可判定电流方向。
【解答】
A.根据右手定则可知，外电路中电流从D点流出，流向C点，因此铜片C的电势比铜片D的电势低，故A正确；
B.因感应电动势E=Brv，I=ER，而v=12ωr，则有，I=Br2ω2R，当转速增大为原来的2倍，角速度增大2倍，流过电阻R的电流也随之增大2倍，故B正确；
C.由I=Br2ω2R，若磁感应强度变为原来的一半，总电流变为原来的一半，根据电功率P=I2R，则总的电功率将变为原来的14，故C错误；
D.若所加的匀强磁场垂直穿过整个圆盘，铜盘匀速转动时相当于长为r的导体棒切割磁感线，根据右手定则可知，铜盘转动时电阻R上电流方向为D—R—C故D错误。
15.【答案】C
【解析】C
【详解】A.若测量的Rg偏大，会引起串联值偏小，电流偏大，其他计算操作均正确，则改装后电压表的读数比标准表偏大，故A错误；
BC.若改装后电压表的读数比标准表稍小一些，说明流过电流计的电流小，应该减小串联电阻，或给串联电阻再并联一个较大的电阻，故B错误，C正确；
D.若分流电阻R的阻值计算错误，导致接入的R的阻值偏小，串联值偏小，电流偏大，其他计算操作均正确，则改装后的电压表读数比标准表大，故D错误。
故选C。
16.【答案】 Uab=-0.2V ， a=2m/s2
【详解】当导体棒下滑速度为4m/s时，此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势为
E=BLv=0.2×0.5×4V=0.4V
根据右手定则可知，a点的电势低于b点的电势，则可得此时ab两端的电压为
Uab=-E⋅RR+r=-0.2V
根据闭合电路欧姆定律可得此时电路中的电流
I=ER+r=0.4A
在此时对导体棒由牛顿第二定律有
mgsinθ-BIL=ma
代入数据解得
a=2m/s2

【解析】见答案
17.【答案】解：当导体棒与金属框接触的两点间棒长度为l时，根据法拉第电磁感应定律知，导体棒上感应电动势的大小为：E=Blv，
根据欧姆定律，流过导体棒的电流为：I=ER
式中，R为这一段导体棒的电阻，根据题意有：R=rl
此时导体棒受到的安培力大小为：F=BIl
根据几何关系有：l=2x0≤x≤ 22l02( 2l0-x) 22l0则有：F=BIl=2B2vrx,0≤x≤ 22l02B2vr( 2l0-x), 22l0【解析】解决该题需要明确知道感应电动势中以及安培力公式中的l指的是有效长度，能根据几何知识求解在不同的过程中有效长度与位移的关系。
根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势，由欧姆定律求解通过导体棒的电流，根据F=BIl求解导体棒受到的安培力表达式。