安徽省安庆市2024-2025学年高二下学期第一次月考物理试卷（解析版）

这是一份安徽省安庆市2024-2025学年高二下学期第一次月考物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 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。若规定逆时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由B-t图像可知，0～1s内，B垂直纸面向里逐渐增大，则穿过的线圈磁通量向里逐渐增加，由楞次定律可知，线圈中感应电流沿逆时针方向，即电流为正方向；根据法拉第电磁感应定律知
其中均恒定，则线圈中产生的感应电动势恒定，感应电流恒定；
1～2s内，B垂直纸面向里逐渐减小，穿过的线圈磁通量向里逐渐减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流沿顺时针方向，即电流为负方向；根据法拉第电磁感应定律知
其中均恒定，则线圈中产生的感应电动势恒定，感应电流恒定；
2～3s内，B垂直纸面向外逐渐增大，穿过的线圈磁通量向里逐渐增加，由楞次定律可知，线圈中感应电流沿顺时针方向，即电流为负方向；根据法拉第电磁感应定律知
其中均恒定，则线圈中产生的感应电动势恒定，感应电流恒定。由于1～2s内与2～3s内相同，则在这两段时间内，感应电动势相同，感应电流相同；
3～4s内，B垂直纸面向外逐渐减小，穿过的线圈磁通量向外逐渐减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流沿逆时针方向，即电流为正方向；根据法拉第电磁感应定律知
其中均恒定，则线圈中产生的感应电动势恒定，感应电流恒定，故选C。
2. 如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R，已知电场的电场强度为E，方向竖直向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 液滴带正电
B. 液滴受到重力、电场力、洛伦兹力、向心力作用
C. 液滴所受合外力为零
D. 液滴比荷
【答案】D
【解析】A．液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，故液滴受到的电场力方向竖直向上，与电场方向相反，可知液滴带负电，故选项A错误；
BC．液滴受到重力、电场力、洛伦兹力作用，洛伦兹力充当向心力，液滴所受合外力不为零，选项BC错误；
D．液滴做匀速圆周运动，即
联立解得液滴比荷
故D正确。
故选D。
3. 如图所示，空间存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁场区域宽度为，以磁场左边界上的一点为坐标原点，建立轴。一边长为的正方形金属线框在外力作用下以速度匀速穿过匀强磁场。从线框的边刚进磁场开始计时，线框中产生的感应电流i、线框的边两端的电压、线框所受的安培力F、穿过线框的磁通量随位移的变化图像正确的是（规定逆时针电流方向为正，安培力方向向左为正）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．线圈向右移动0-L进入磁场时产生的电动势
根据欧姆定律可得，线圈中的电流
方向为逆时针，大小不变，线圈向右移动L-2L完全进入磁场时产生的电动势0,电流为0;当线圈向右移动2L-3L出离磁场时产生的电动势
根据欧姆定律可得，线圈中的电流
此时方向为顺时针，大小也不变，A错误；
B．同理可知，线圈向右移动0-L进入磁场时，线框的边两端的电压
线圈向右移动L-2L完全进入磁场时，线框的边两端的电压
当线圈向右移动2L-3L出离磁场时，线框的边两端的电压
B错误；
C．线圈向右移动0-L进入磁场时，安培力
方向向左，大小不变，线圈向右移动L-2L完全进入磁场时，安培力为零，当线圈向右移动2L-3L出离磁场时，安培力
方向向左，大小不变，C错误；
D．线圈向右移动0-L进入磁场时，磁通量
线圈向右移动L-2L完全进入磁场时，磁通量
当线圈向右移动2L-3L出离磁场时，磁通量
D正确。
故选D。
4. 下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是（ ）
A. 甲图中，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框将沿逆时针方向转动
B. 乙图中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量使金属熔化，从而冶炼金属
C. 丙图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，起到电磁阻尼的作用
D. 图丁中，铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速不变
【答案】C
【解析】A．根据电磁驱动原理可知，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框也顺时针转动，故A错误；
B．真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，周围空间产生高频磁场，炉内的金属内部就产生很强的涡流，从而冶炼金属，故B错误；
C．磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，线圈通电受力后带动铝框转动，铝框内产生涡流，在电磁阻尼的作用下，线圈很快停止摆动，故C正确；
D．铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘中产生涡流，铜盘受到电磁阻尼作用，铜盘转速变小，故D错误。
故选C。
5. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射。电子刚好从球心O点正下方的S点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹。则下列说法正确的是（ ）
A. 若要正常观察电子径迹，励磁线圈的电流方向应为逆时针（垂直纸面向里看）
B. 若保持U不变，增大I，则圆形径迹的半径变大
C. 若同时减小I和U，则电子运动的周期减小
D. 若保持I不变，减小U，则电子运动周期将不变
【答案】D
【解析】A．若要正常观察电子径迹，则电子需要受到向上的洛伦兹力，根据左手定则可知，玻璃泡内的磁场应向里，根据安培定则可知，励磁线圈的电流方向应为顺时针，故A错误；
B．电子在磁场中，向心力由洛伦兹力提供，则有
可得
而电子进入磁场的动能由电场力做功得到，即
即U不变，则v不变。由于m、q不变，而当I增大时，B增大，故半径减小，故B错误；
C．因为，所以电子运动的周期与U无关，当减小电流I时，则线圈产生的磁场B也减小，则电子运动的周期T增大，故C错误；
D．由C中分析可知，I不变，U减小，T不变，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为l，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接。金属导轨右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、接入电路的电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）

A. 流过金属棒的最大电流为
B. 通过金属棒的电荷量为
C. 克服安培力所做的功为mgh
D. 金属棒产生的焦耳热为mg（h－μd）
【答案】D
【解析】A．金属棒沿弯曲部分下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律，得
mgh＝mv2
金属棒到达平直部分时的速度
v＝
金属棒到达平直部分后做减速运动，刚到达平直部分时的速度最大，最大感应电动势
E＝Blv
最大感应电流
故A错误；
B．通过金属棒的电荷量
故B错误；
C．金属棒在整个运动过程中，由动能定理得
mgh－W安－μmgd＝0－0
克服安培力做的功
W安＝mgh－μmgd
故C错误；
D．克服安培力做的功转化为焦耳热，定值电阻与金属棒的电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热
Q′＝Q＝W安＝mg（h－μd）
故D正确。
故选D。
7. 如图所示，粗细均匀、电阻为2r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，圆环直径为l；长为l、电阻为的金属棒ab放在圆环上，以速度向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置（圆环直径处）时，金属棒两端的电势差为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】切割磁感线的金属棒ab相当于电源，其电阻相当于电源内阻，当运动到图中虚线位置时，两个半圆金属环相当于并联，等效电路图如图所示
则
，
金属棒两端的电势差相当于路端电压，则
故选B
8. 如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（ ）
A. 2FB. 1.5FC. 0.5FD. 0
【答案】B
【解析】设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两路电阻之比为，根据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比．如下图所示，由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L，根据安培力计算公式，可知，得，根据左手定则可知，两力方向相同，故线框LMN所受的合力大小为，故本题选B．
二、多选题
9. 云室是借助过饱和水蒸气在离子上凝结来显示带电粒子径迹的装置。云室中加了垂直于纸面向里的磁场，在一张云室中拍摄的照片中a、b、c、d、e是从O点发出的一些正电子或负电子的径迹。关于a、b、c三条径迹判断正确的是（ ）
A. a、b、c都是负电子的径迹
B. a径迹对应的粒子动量最大
C. c径迹对应的粒子动能最大
D. c径迹对应的粒子运动时间最长
【答案】AC
【解析】A．带电粒子在垂直于纸面向里的磁场中运动，根据左手定则可知a、b、c都是负电子的径迹，故A正确；
B．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得
由图可知
所以
根据
可知
故B错误；
C．根据
可知
故C正确；
D．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有
则
所以
粒子在磁场中的运动时间
其中为粒子在磁场中的偏转角度，由图可知a径迹对应的偏转角度最大，则a径迹对应的粒子运动时间最长，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示，用两根轻细悬线将质量为，长为的金属棒悬挂在两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从到的电流后，两悬线偏离竖直方向角而处于平衡状态，为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的磁感应强度的大小和方向正确的是（ ）
A. ，竖直向下B. ，竖直向上
C. ，平行悬线向上D. ，平行悬线向下
【答案】BC
【解析】AB．从端截面分析，当磁场方向为竖直方向时，只有受力分析如图
这样才能受力平衡，所以竖直方向的磁场方向为竖直向上，且满足
解得
故A错误，B正确；
CD．从端截面分析，当磁场方向平行悬线方向时，只有受力分析如图
分析可知，只有当磁场平行悬线向上时，才能受力平衡，即
解得
故C正确，D错误。
故选BC。
三、实验题
11. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻，定值电阻，A、B间电势差，开关原来闭合，电路处于稳定状态，在时刻断开开关，该时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。
（1）闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是________；
（2）断开开关后，通过电灯的电流方向________（填：或）；
（3）断开开关瞬间，线圈产生的自感电动势为________。
【答案】（1）灯泡突然变暗 （2） （3）10.5
【解析】（1）设自感线圈的电阻为，则电路中的总电阻
根据图乙可知开关闭合电路稳定时通过自感线圈的电流为，而自感线圈所在支路与灯泡所在支路并联，则根据并联电路的特点可知，通过两支路的电流比等于电阻的反比，设通过灯泡的电流为，通过自感线圈的电流为，则有
联立解得
，
可知灯泡所在支路电流大于通过自感线圈的电流，而当S断开时，自感线圈产生自感电动势，自感线圈与灯泡构成闭合回路，因此通过灯泡的电流突然减小，灯泡突然变暗，随着自感电动势的减小，随后灯泡逐渐熄灭。
（2）断开开关后，通过自感线圈的电流方向不变，而自感线圈与灯泡构成闭合回路，此时自感线圈相当于电源，因此可知通过灯泡的电流方向为。
（3）断开开关后，自感线圈中电流的最大值为1.5A，则线圈的自感电动势
12. （1）探究电磁感应现象应选用如图__________（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。
（2）在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央），则：在图乙中，磁体N极插入线圈A过程中电流表的指针将___________偏转，（选填“向左”、“向右”或“不发生”）；在图丙中，导体棒ab向左移动过程中，电流表的指针将___________偏转；（选填“向左”、“向右”或“不发生”）。
（3）在图丁中，R为光敏电阻，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），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环A中电流方向为___________（选填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将___________（选填“向左”或“向右”）运动。
【答案】（1）甲 （2）向左 向右 （3）逆时针 向左
【解析】（1）[1]在电磁感应现象中，感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向和磁感线的方向有关。探究电磁感应现象的实验装置，只需要有磁场、导体棒、电流表即可，不需要电源，分析图甲与乙可知，探究电磁感应现象应选用甲图装置。
（2）[2]当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，说明电流从负接线柱流入时，电流表指针向左偏。磁体N极插入线圈A过程中，线圈A中磁通量向下增大，根据楞次定律可知感应电流将从电流表负接线柱流入，则此时电流表的指针将向左偏转；
[3] 在图丙中，导体棒ab向左移动过程中，根据右手定则可知感应电流从电流表正接线柱流入，则此时电流表的指针将向右偏转。
（3）[4] 根据安培定则，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当光照增强时，热敏电阻的阻值减小，回路电流增大，金属环的磁通量增大，根据增反减同，感应电流的磁场向左，根据安培定则，从左向右看，金属环A中电流方向为逆时针；
[5]金属环A是逆时针电流，螺线管是顺时针的电流，反向电流相互排斥，金属环将向左运动。
四、解答题
13. 如图甲所示，水平放置线圈匝数n=200匝，直径，电阻，线圈与阻值的电阻相连。在线圈的中心有一个直径的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向。试求：
（1）通过电阻R的电流方向；
（2）电压表的示数；
（3）若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间加磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试求在施加新磁场过程中通过电阻R上的电荷量。
【答案】（1）A-R-B；（2）；（3）
【解析】（1）穿过线圈的磁场方向向里，在增大，根据楞次定律判断出电流方向从A流向B。
（2）根据法拉第电磁感应定律得
则感应电流为
则电压表的示数为
（3）根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势为
则平均感应电流为
通过电阻R的电量为
将线圈拉出磁场，磁通量的变化量为定量，则通过电阻R的电荷量为定值。
代入数据得
14. 如图所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一绝缘水平面上，导轨上停放一质量的金属杆ab，两导轨间距，两导轨的左端接入电阻的定值电阻，位于两导轨之间的金属杆ab的电阻，导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度大小的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用一外力F水平向右拉金属杆ab，使之由静止开始向右做匀加速直线运动，在整个运动过程中金属杆ab始终与导轨垂直并接触良好，金属杆ab开始运动经时，定值电阻两端的电压U=1.2V，此时，求：
（1）金属杆ab的速率；
（2）外力F的大小；
（3）在0~10s内经过金属杆ab电荷量Q。
【答案】（1）14m/s （2）0.48N （3）10C
【解析】（1）通过金属杆ab的电流
金属杆ab产生的感应电动势
所以金属杆ab的速度大小
（2）金属杆ab运动的加速度
金属杆ab受到的安培力大小
10s末时，对金属杆ab，根据牛顿第二定律有
解得
（3）根据法拉第电磁感应定律可得
经过金属杆ab的电荷量为
联立解得
15. 如图所示，在第Ⅰ象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场。在该平面有一个质量为、电荷量为的粒子以垂直轴的初速度，从轴上的点进入匀强电场，恰好从轴上坐标为（0,2d）的点射出电场，再经过一段时间恰好不从轴飞出，已知之间的距离为。（不计粒子重力）求：
（1）从轴上点射出电场时的速度大小和方向；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小。
（3）粒子在匀强磁场运动的时间。
【答案】（1），方向y轴成角 （2） （3）
【解析】（1）根据题意可知，粒子在第Ⅱ象限内做类平抛运动，垂直电场方向上有
沿电场方向，做匀加速直线运动，设加速度为a，则有
位移与y轴夹角正切
则速度夹角正切
解得
即粒子恰好与y轴成角从Q点射出电场，则有
（2）根据题意，画出粒子的运动轨迹，与x轴相切
由几何关系可知，轨迹圆半径满足的几何关系为
解得
由牛顿第二定律有
其中
解得
（3）根据题意，由几何关系可知，粒子在磁场中运动的周期为
则粒子的运动时间为