四川省绵阳市市2022_2023学年高二物理下学期4月月考试题含解析

这是一份四川省绵阳市市2022_2023学年高二物理下学期4月月考试题含解析，共19页。
B. 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C. 法拉第在研究电磁感应的现象中，提出场的思想。
D. 法拉第在分析了许多实验实事后提出。感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
【答案】D
【解析】
【详解】A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系。故A正确，与题意不符；
B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，很好的解释了磁化现象。故B正确，与题意不符；
C．法拉第在研究电磁感应的现象中，提出场的思想。故C正确，与题意不符；
D．楞次在分析了许多实验实事后提出。感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。故D错误，与题意相符。
本题选不符合史实的故选D。
2. 如图所示，磁铁向左平动过程中，下面说法正确的是（ ）
A. 由于磁铁没有穿入或穿出线圈，电流表无示数
B. 由于不明确磁铁是如何运动，电流表可能有、也可能无示数
C. 电流表有示数
D. 如果磁铁匀速靠近。则电流表无示数
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】由于磁铁的磁场是非匀强磁场，离磁铁越近，磁场越强，在磁铁靠近线圈的过程中，线圈磁通量增大，所以闭合电路中有感应电流。
故选C。
3. 自感线圈广泛应用在无线电技术中，是交流电路或无线电设备中的基本元件。如图所示，是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A 和B是两个参数相同的灯泡，若将开关闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关，则（ ）
A. 开关闭合时，、亮度始终相同
B. 开关闭合时，灯泡同时亮，随后灯变暗直至熄灭， B灯逐渐变更亮
C. 开关断开瞬间，立即熄灭
D. 开关断开瞬间，都闪亮一下逐渐熄灭
【答案】B
【解析】
【详解】AB．将开关S闭合时，灯泡A、B同时亮；由于线圈的直流电阻可忽略不计，电路稳定后，灯泡A会被短路，所以随后A灯会变暗直至熄灭，B灯逐渐变更亮，选项A错误，B正确；
CD．开关S断开瞬间，灯B立即熄灭；由于线圈L对电流的阻碍作用，L中仍有电流，与灯泡A构成回路，所以A灯会先变亮然后再熄灭，选项CD错误。
故选B。
4. 如图所示，足够长的形光滑金属导轨平面与水平面成角，其中与平行且间距为，导轨平面与磁感应强度大小为的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，棒在与之间部分的电阻为，当棒沿导轨下滑的距离为时，棒的速度大小为。则在这一过程中（ ）
A. 金属棒做匀加速运动
B. 金属棒的最大速度为
C. 通过金属棒横截面的电荷量为
D. 金属棒产生的焦耳热为
【答案】C
【解析】
【详解】A．在加速运动的某时刻，根据牛顿第二定律可得
又有
联立解得
可知金属棒运动的加速度大小随着速度的增大而减小，所以加速度为一个变量，故A 错误；
B．金属棒达到最大速度，有
解得
故B错误；
C．通过金属棒横截面的电荷量为
故C正确；
D．金属棒产生的焦耳热为，根据动能定理可得
解得
因安培力随速度不断变化，则不能用求解安培力的功，故D错误。
故选C。
5. 如图，交流电源的输出电压为，频率为，、、灯亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A. 拔出电感线圈中的铁芯后，B灯将变暗
B. 在电容器中插入电介质之后，灯将变暗
C. 将交流电源的频率提高为时，灯亮度不变，灯变暗，灯变亮
D. 改接输出电压为的直流电源时，灯将变亮，灯将变暗，灯将熄灭
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据，拔出电感线圈中的铁芯后，变小，感抗变小，灯将变亮，A错误；
B．根据，在电容器中插入电介质后，电容变大，根据，容抗变小，灯将变亮，B错误；
C．将交流电源的频率提高为时，根据，容抗变小，灯将变亮，根据，感抗变大，灯变暗，根据，电阻不变，灯亮度不变，C正确；
D．改接输出电压为的直流电源时，直流电流不能通过电容器，灯将熄灭，感抗减小到零，灯将变亮，电阻不变，灯亮度不变，D错误。
故选C。
6. 如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的交变电动势的图象，当调整线圈转速后，所产生的交变电动势的图象如图线b所示，转动轴垂直于磁场方向。则下列说法中错误的是（ ）
A. 在图中t=0时刻穿过线圈磁通量均为最大
B. 线圈先后两次转动的角速度之比为
C. 图线b所对应的电动势的有效值为V
D. 图线a所对应的电动势的瞬时值表达式为（V）
【答案】C
【解析】
【详解】A．在时刻，根据法拉第电感定律可知，磁通量变化率为零，穿过线圈的磁通量最大，故A正确；
B．由图可知
故周期之比为
根据可知，角速度之比为
故B正确；
C．电动势最大值为
则两个电压最大之值比
则交流电b电压的最大值为
图线b所对应的电动势的有效值为
故C错误；
D．交流电a的最大值为20V，角速度为
图线a所对应的电动势的瞬时值表达式为
故D正确；
说法中错误的故选C。
7. 图为一交流发电机示意图，线圈在匀强磁场中绕固定轴沿顺时针方向匀速转动，产生的电动势的瞬时值表达式为。已知线圈电阻，定值电阻，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表读数为
B. 电压表读数为
C. 时刻，穿过线圈的磁通量最大
D. 内，通过电阻R的电荷量为
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．线圈产生的感应电动势的最大值为
线圈产生的感应电动势的有效值为
根据闭合电路的欧姆定律可知
故A错误；
B．电压表读数为
故B错误；
C．时刻，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈位于与中性面垂直位置，故穿过线圈的磁通量为零，故C错误；
D．内，通过电阻R的电荷量为
则
故D正确。
故选D。
8. 如图所示是一交变电流的i-t图像，曲线部分为正弦函数的一部分，则该交变电流的有效值为（ ）
A. 4AB. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由电流有效值的定义可得
解得
故选B。
9. 如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管端流入为正，以下说法正确的是（ ）
A. 从上往下看，内圆环中的感应电流沿逆时针方向
B. 末圆环对桌面的压力等于圆环的重力
C. 内圆环面积有扩张的趋势
D. 内和内圆环中的感应电流方向相反
【答案】BD
【解析】
【详解】A．螺线管中的电流正向增加，根据安培定则可知螺线管在圆环处产生的磁场向上增加，再根据楞次定律可以判断圆环产生的感应磁场需要阻碍自身磁通量的变化，圆环中的感应电流沿顺时针方向。故A错误；
B．根据图像可知1s末电流的变化率为0，则螺线管在圆环处产生的磁场的变化率为0，圆环产生的感应电动势
故没有感应电流，也不受安培力作用，圆环对桌面压力等于圆环的重力，故B正确；
C．根据楞次定律的原理可知，圆环符合“增缩减扩”，圆环磁通量增加，故圆环面积有收缩的趋势，故C错误；
D．内螺线管在圆环中产生的磁场为向上增加，由楞次定律，对应的感应电流产生的磁场方向向下，所以感应电流方向为顺时针；螺线管在圆环中产生的磁场为向下增加，根据楞次定律对应的感应电流产生的磁场向上，所以感应电流方向为逆时针，D正确。
故选BD。
10. 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有固定的金属框架ABC，已知∠B＝θ，导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下，沿垂直DE方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路。设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流I和电功率P随时间t变化的下列四个图像中正确的是（）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB．设框架运动时间为t时，通过的位移为x=vt，则连入电路的导体的长度为
则回路的总电阻为
则电流与t的关系式为
式中各量均一定，则I为一定值，故A正确，B错误；
CD．运动x时的功率为
则P与x成正比，故CD错误。
故选A。
11. 如图甲所示，两固定平行且光滑的金属轨道与水平面的夹角，之间接电阻箱，电阻箱的阻值范围为 0--9.9导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度大小为。质量为的金属杆水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为。现从静止释放杆，测得最大速度为，改变电阻箱的阻值，得到与的关系如图乙所示。已知轨道间距为，重力加速度，轨道足够长且电阻不计，则（ ）
A. 金属杆的质量
B. 金属杆接入电路的电阻
C. 当时，杆匀速下滑过程中两端的电压为
D. 当时，杆的最大速度为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．当金属杆达到最大速度时，安培力等于重力沿框向下的分离有
当时
当时
代入上式解得
故 B 正确， A 错误；
C．当时，杆匀速下滑过程中两端的电压为
代入数据解得
故 C 正确；
D．当时，由图可得最大速度为，故D错误。
故选BC。
12. 下列甲、乙、丙、丁四幅图是法拉第电磁感应现象中产生感应电流的几种情况，根据已经学过的知识，请判断下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中当磁场均匀增大，线圈中感应电动势均匀增大
B. 乙图中线圈abcd放置于垂直于纸面向里的磁场中，导体棒MN向右减速运动过程中，导体棒MN电流方向为由N到M
C. 丙图在条形磁铁向下插入螺旋管的过程中，电容器上极板带负电
D. 丁图在PQ向右匀速运动中，N金属圈中将产生逆时针方向电流
【答案】BC
【解析】
【详解】A．当磁场均匀增大时，根据法拉第电磁感应定律
可得，线圈中感应电动势保持不变，故A错误；
B．根据右手定则可以确定导体棒上的电流方向为N到M，故B正确；
C．在条形磁铁向下插入螺旋管的过程中，根据楞次定律可以确定螺线管中的感应电流的方向为逆时针，此时螺线管相当于电源，其上端为电源的负极，所以电容器的上极板带负电，故C正确；
D．PQ向右匀速运动中，回路中的感应电动势为
可知，感应电动势保持不变，感应电流恒定，产生恒定的磁场，穿过N金属圈的磁通量不发生变化，将不会产生感应电流，故D错误。
故选BC。
13. 如图（甲）所示，导线和矩形线框共面且均固定，在中通以图（乙）所示的电流（电流正方向为向N），则在 0-时间内，（ ）
A. 线框感应电流方向始终沿
B. 线框感应电流方向先沿后沿
C. 边始终不受安培力的作用
D. 边受安培力先向右后向左
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．由题意可知，MN方向为电流正方向，根据右手螺旋定则可知，在0到时间内，穿过线框abcd的磁场方向垂直纸面向里，大小在减小，则由楞次定律可得线框中产生的感应电流方向为顺时针方向，即为abcda；同理，在到T时间内，穿过线框abcd的磁场方向垂直纸面向外，大小在增大，则由楞次定律可得，线框中产生的感应电流方向仍为顺时针，即为abcda；故A正确，B错误；
C．当MN电流大小变化时，周围产生磁场，导致线框中产生感应电流，从而使线框ab受到安培力作用，故C错误；
D．当通以正向电流时，根据左手定则可知，bc边受到向右的安培力；当通以反向电流时，线框bc边受到向左的安培力，故D正确。
故选AD。
14. 在匀强磁场中，一闭单匝矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化，则（ ）
A. 时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的感应电动势为零
B. t=1s时，线圈平面与磁场方向平行，线圈中的电流改变方向
C. t=1.5s时，线圈平面与磁场方向垂直，线圈中的感应电动势为零
D. 线圈产生电动势有效值为
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．根据题意，由图可知，t=0、t=1s、t=2s时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，则线圈平面与磁场方向平行，线圈中的感应电动势最大，感应电流最大，电流方向不发生改变，故AB错误；
C．根据题意，由图可知，t=1.5s时穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，则线圈平面与磁场方向垂直，线圈中的感应电动势为零，故C正确。
D．线圈产生电动势有效值为
E=V
故D 正确。
故选CD。
实验题
15. 如图为法拉第发现电磁感应现象的实验示意图，产生电磁感应现象的是___________（填“A”或“B”）线圈。当电键闭合瞬间，通过灵敏电流计的电流方向为___________（填“D到C”或“C到D”）。
【答案】 ①. B ②. D到C
【解析】
【分析】
【详解】[1]当电键断开或闭合的瞬间，A线圈中电流变化，引起A线圈周围磁场强弱变化，通过B线圈中的磁通量变化，因此在B线圈中产生电磁感应现象。
[2]当电键闭合瞬间，A线圈中电流增强，磁场增强，磁感应强度增大；由安培定则可知电磁铁中磁感应强度的方向是顺时针方向；因此通过B线圈的磁场方向是顺时针方向，且增强，由楞次定律可知，B线圈中感应电流的磁场方向是逆时针，感应电流方向从D到C。
16. 小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。断开开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。
（1）闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针______（填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）；
（2）如图乙所，R为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，从左向右看，金属环A中电流方向______（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向______（填“左”或“右”）运动，并有______（填“收缩”或“扩张”）的趋势。
【答案】 ①. 向右偏转 ②. 逆时针 ③. 左 ④. 收缩
【解析】
【详解】（1）[1]由题意可知当穿过B的磁通量减小时，指针向左偏转，则可知当穿过B的磁通量增大时，指针应该向右偏转，闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，A所在回路中的电阻减小，则A中的电流增大，磁场变强，穿过B的磁通量增大，故灵敏电流计的指针向右偏转；
（2）[2]当温度升高时，电阻减小，导致线圈中的电流增大，依据右手螺旋定则与楞次定律，从左向右看，金属环A中电流方向为逆时针方向；
[3][4]因穿过A环的磁通量增大，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动，且金属环A有收缩趋势。
17. 如图所示，为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，试回答下列问题：
（1）线圈应连到学生电源______（选填“直流”、“交流”）输出端上；
（2）将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数其余装置不变继续实验灯泡亮度将______（选填“变亮”、“变暗”）这说明灯泡两端的电压______（选填“变大”、“变小”）；
（3）在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为 180 匝和 90 匝，原线圈电压为，由此可以计算出副线圈电压为______V。
【答案】 ①. 交流 ②. 变暗 ③. 变小 ④. 6
【解析】
【详解】（1）[1]线圈应连到学生电源的交流输出端上；
（2）[2][3]将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数其余装置不变，则次级电压会减小，继续实验灯泡亮度将变暗，这说明灯泡两端的电压变小；
（3）[4]在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为 180 匝和 90 匝，原线圈电压为 12V​，由此可以计算出副线圈电压为
18. 如图所示，单匝矩形线圈面积为，匝数为匝，绕轴磁感应强度为的匀强磁场中以角速度匀速转动。理想变压器原、副线圈的匝数分别为，两电表均为理想电表，电阻，其它电阻不计。
（1）线圈转到与磁场垂直时开始计时，求从计时开始线圈转过时感应电动势瞬时值；
（2），求变压器的输入功率及电流表的示数。
【答案】（1）；（2）80kW，200A
【解析】
【详解】（1）当线圈平面与磁场平面垂直时，产生的感应电动势的变化满足正弦函数，可得
​​
其中
​
可得瞬时感应电动势的表达式为
​
当线圈转过​时，可得
​
（2）根据正弦交流电最大值与有效值之间的关系，可知变压器原线圈输入电压为​，有
​
变压器副线圈的输出电压为​，有
​
解得
​
则变压器副线圈中的输出功率为
​
变压器原副线圈中的输入功率等于输出功率，可得
​
电流表示数为
19. 轻质细线吊着一质量为m＝0.42kg、边长为L＝1m、匝数n＝10的正方形线圈，其总电阻为r＝1Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。（g＝10m/s2）
（1）判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针；
（2）求线圈的电功率；
（3）求在t＝4s时轻质细线的拉力大小。
【答案】（1）逆时针；（2）0.25W；（3）1.2N
【解析】
【详解】（1）当线圈下半部分的垂直纸面的磁场增大，由楞次定律知线圈中会产生垂直纸面向外的感应磁场，由安培定则可知，感应电流的方向为逆时针方向。
（2）由法拉第电磁感应定律得
则
（3）由欧姆定律可知
由题图乙可知，t＝4s时，B＝0.6T，进而有
联立解得
20. 如图所示，足够长的粗糙斜面与水平面成放置，在斜面上虚线和与斜面底边平行，且间距为，在围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为；现有一质量为，总电阻为，边长也为的正方形金属线圈 MNPQ，其初始位置 PQ边与aa' 重合，现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动，当金属线圈从最高点返回到磁场区域时，线圈刚好做匀速直线运动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为 0.5 ，不计其它阻力，求：（取）
（1）线圈向下返回到磁场区域时的速度v；
（2）线圈向上离开磁场区域时的动能；
（3）线圈向下通过磁场过程中，线圈电阻上产生的焦耳热。
【答案】（1）2m/s；（2）0.1J；（3）0.004J
【解析】
【详解】（1）线框进入磁场时，产生的感应电动势
E=Bdv
电流
安培力
F=BId
线框做匀速直线运动，由平衡条件得
mgsinθ=μmgcsθ+F
解得
v=2m/s
（2）线圈从离开磁场到最高点的距离为x，线圈离开磁场最高点时，由动能定理得
-mgxsinθ-μmgxcsθ=0-
线圈从最高点进入磁场时，由动能定理得
mgxsinθ-μmgxcsθ=-0
其中
解得
=0.1J
（3）线圈向下匀速通过磁场过程中，由能量守恒定律得
mg2dsinθ-μmg2dcsθ+W=0
焦耳热
Q=-W
解得