【物理】山东省重点高中2024-2025学年高二下学期4月联考试题（解析版）

这是一份【物理】山东省重点高中2024-2025学年高二下学期4月联考试题（解析版），共20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。
一、单选题
1. 下端封闭，上端开口，内壁光滑的细绝缘玻璃管竖直放置，管底放一个直径略小于玻璃管内径的带正电小球。空间存在着水平方向垂直纸面向里的匀强磁场，以带电小球所在初始位置为原点，建立坐标系如图所示。使玻璃管保持竖直沿轴正方向匀速运动，小球离开管之前的运动轨迹正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】小球随玻璃管在水平方向做匀速直线运动，根据左手定则，竖直方向受向上的洛伦兹力，大小为F=qvB是恒力，由牛顿第二定律得
可知小球的加速度不随时间变化，恒定不变，故小球竖直方向做匀加速直线运动，水平方向做匀速直线运动，则小球运动轨迹是开口向上的抛物线；
故选B。
2. 下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B 和电流所受安培力F的方向，其中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A．根据左手定则，判断知图中安培力方向正确，故A正确；
B．图中电流方向与磁场方向平行，导线不受安培力的作用，故B错误；
C．根据左手定则，判断知图中安培力方向竖直向下，故C错误；
D．根据左手定则，判断知图中安培力方向垂直纸面向外，故D错误。
故选A。
3. 如图所示，挂在横梁上的A和B都是薄铝环，横梁可以绕中间的支点转动。手持磁铁将N极沿着A环圆心的轴线靠近或远离 （不接触、未穿过）A环，下列说法正确的是（ ）
A. 将磁铁N极靠近A 环的过程中，A环中感应电流的方向为顺时针方向
B. 将磁铁靠近A 环的过程中，A环被吸引
C. 将磁铁靠近A环的过程中，磁场力对磁铁做正功
D. 将磁铁远离A 环的过程中，磁场力对磁铁做负功
【答案】D
【解析】A．磁铁N极靠近A环的过程中，铝环磁通量向里增加，由楞次定律知，感应电流磁场向外，根据安培定则可知，A环中感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；
B．磁铁N极靠近A环的过程中，铝环中产生感应电流，由楞次定律知，A环会远离磁铁，故B错误；
C．将磁铁靠近 A环的过程中，两者相互排斥，磁场力对磁铁做负功，故C错误；
D．同理，将磁铁远离A 环的过程中，A环磁通量减小，由楞次定律知，两者会相互吸引，磁场力对磁铁做负功，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，一根两端开口的铜管竖直放置，一磁性较强的柱形磁体从上端放入管中，过了较长时间才从铜管下端落出，比自由落体慢了许多。则（ ）
A. 磁体下落变慢，主要是由于磁体受到了空气的阻力
B. 磁体下落变慢，主要是由于磁体受到金属铜的吸引
C. 铜管对磁体的作用力方向始终向上
D. 铜管内感应电流方向保持不变
【答案】C
【解析】ABC．把铜管看成一个个铜环叠加构成，磁体下落，穿过每个铜环内的磁通量发生变化，进而铜环内产生感应电流，感应电流阻碍原磁通量的变化，根据“来拒去留”，铜管对磁体的作用力方向始终向上，故AB错误，C正确；
D．磁体的两极所产生的磁场方向不同，因而两极的磁感线穿过每个小铜环的磁通量方向不同，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向不同，D错误；
故选C。
5. 如图，边长为L的等边三角形ABC内、外分布着与平面垂直、方向相反、磁感应强度大小相等的匀强磁场。现有两个电子a、b，依次从顶点A处竖直向上和竖直向下射出，不计电子的重力，则电子a、b分别经过B点的最短时间之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】电子a、b分别经过B点的最短时间，则都是要一次性到达B点，可画如图轨迹，电子a、b分别经过B点的圆心角分别为和，而运动周期相同，根据
则电子a、b分别经过B点的最短时间之比为。
故选D。
6. 如图所示，一块宽为、长为矩形半导体元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入方向向右的电流时，元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，则电势高的表面是（ ）
A. 前表面B. 后表面C. 上表面D. 下表面
【答案】A
【解析】由题图中磁场方向和电流方向，根据左手定则可知，电子受洛伦兹力的方向指向后表面，则电子向后表面偏转，故电势高的表面是前表面。
故选A。
7. 如图所示的电路为演示自感现象的实验电路，若闭合开关S，电流达到稳定后通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡L2的电流为I2，小灯泡L2处于正常发光状态，则下列说法中正确的是：（ ）

A. S闭合瞬间，线圈L中自感电动势的方向与I1方向相同
B. S闭合瞬间，L2灯缓慢变亮，L1灯立即变亮
C. S断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减小到零，方向与I2相反
D. S断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I2逐渐减为零，方向不变
【答案】C
【解析】A．S闭合瞬间，线圈L中自感电动势的方向与I1方向相反，A错误；
B．S闭合瞬间， L1和L2灯都立即变亮。B错误；
CD．S断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减小到零，方向与I2相反。C正确，D错误。
故选C。
8. 如图所示，理想变压器输入电压保持不变。若将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列说法正确的是（ ）

A. 电表A1、A2的示数都增大
B. 电表V1、V2的示数都不变
C. 原线圈输入功率减小
D. 电阻R0消耗的电功率减小
【答案】A
【解析】A．变压器输入电压不变，匝数比不变，输出电压就不变。滑动变阻器滑片向下移动，其接入电路的阻值变小，副线圈中的电流就增大，原线圈中的电流也增大，所以A1示数增大，A2示数增大，选项A正确；
B．变压器输入电压不变，V1示数不变；由于副线圈中的电流增大，则R0两端的电压增大，而变压器输出电压不变，则滑动变阻器的电压减小，即V2示数减小，选项B错误；
C．输入电压不变，输入电流增大，由
可知，则输入功率增大，选项C错误；
D．副线圈中的电流增大，由
可知，R0消耗的电功率增大，选项D错误。
故选A。
二、多选题
9. 图甲所示，为一台小型发电机的示意图，单匝线圈匀速转动，产生的电动势e随时间t的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为0.2Ω，小灯泡的电阻恒为0.8Ω。则（ ）
A. 理想电压表的示数
B. 线圈转动的角速度
C. 转动过程中穿过线圈的最大磁通量
D. 通过灯泡电流的瞬时表达式为
【答案】BD
【解析】A．由图乙可知电压有效值为
理想电压表测的是小灯泡两端电压，示数为
A错误；
B．由乙图可知交流电的周期为，所以线圈转动的角速度为
B正确；
C．线圈转动时产生的电动势最大值为
可得转动过程中穿过线圈的最大磁通量为
C错误；
D．感应电动势的瞬时表达式为
故通过灯泡电流的瞬时表达式为
D正确。
故选BD。
10. 如图所示，匀强电E场的方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力、、间的关系，正确的是（ ）

A. 最大B. 最大C. 最大D. 最小
【答案】BD
【解析】由于油滴a静止，则有
可知油滴a受到的电场力竖直向上，油滴a带正电荷；三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，由左手定则可知，b受洛伦兹力方向向上，根据平衡条件可得
c受洛伦兹力方向向下，根据平衡条件可得
联立可得
故选BD。
11. 如图所示，真空中有区域I和II，区域I中存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下（与纸面平行），磁场方向垂直纸面向里。边长为的正三角形区域（区域II）内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。图中、A两点在同一直线上，与垂直且与电场和磁场方向均垂直。点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同的粒子射入区域I中，只有沿直线运动的粒子才能进入区域II。若区域I中电场强度大小为、磁感应强度大小为，区域II中磁感应强度大小为，则粒子从的中点射出。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 该带电粒子的比荷为
B. 若仅将区域I中电场强度大小变为，粒子将从区域II中的点射出
C. 若仅将区域I中磁感应强度大小变为，粒子在区域II中的运动时间为
D. 若仅将变为原来的，粒子在区域II中的运动时间不变
【答案】BC
【解析】A．由题意知粒子沿着做直线运动，则有
解得
在区域中粒子从中点射出，粒子在区域II中运动的半径
解得该粒子的比荷为
故A错误；
B．若仅将区域中电场强度大小变为，则粒子在区域中做直线运动的速度满足
结合上述解得
根据
解得
可知粒子轨迹半径变为原来的2倍，则粒子从点射出，故B正确；
C．若仅将区域中磁感应强度大小变为，则粒子在区域中做直线运动的速度满足
结合上述解得
根据
解得
可知粒子轨迹半径减半，则粒子仍然从边射出，粒子转过的圆心角仍为，则有
其中为粒子在区域II中运动的周期，则有
可知
故C正确；
D．若仅将变为原来的，结合上述可知，由于粒子在区域II中的轨迹半径
则半径变为原来的2倍，可知，粒子从点射出，粒子转过的圆心角仍为，则有
其中为粒子在区域II中运动的周期，即有
由于变为原来的一半，则周期变为原来的二倍，由于圆心角不变，则运动时间也变为原来的二倍，故D错误。
故选BC。
12. 如图所示，间距为的平行光滑长直金属导轨固定放置，导轨平面水平，矩形区域有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，导轨平面离地面的高度为，质量均为电阻均为长度均为的金属棒垂直放在导轨上，在磁场中，在磁场外，给一个水平向右的初速度，两金属棒在导轨上运动时始终与导轨垂直且接触良好，两金属棒从导轨端水平抛出后做平抛运动的水平位移之比为金属棒在导轨上运动时没有发生碰撞，不计空气阻力，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒进磁场时的加速度大小为
B. 金属棒离开轨道做平抛运动的水平位移为
C. 整个过程金属棒中产生的焦耳热为
D. 金属棒初始位置到的距离至少为
【答案】BD
【解析】A．对棒a，根据牛顿第二定律有
金属棒进磁场时的加速度大小为
故A错误；
B．由于两金属棒从导轨端水平抛出后做平抛运动的水平位移之比为，因此离开轨道时的速度大小之比为，设离开轨道时的速度大小为，则离开轨道时的速度大小为，根据动量守恒定律
解得
金属棒做平抛运动有，
联立解得
故B正确；
C．由能量守恒可知，金属棒中产生的焦耳热
故C错误；
D．设两金属棒在磁场中相对运动的位移为，对研究，根据动量定理
因为
联立解得
故D正确
故选BD。
三、实验题
13. 在“探究变压器原，副线圈电压与匝数的关系”实验中，选择nA=200匝和nB=100匝两组线圈进行实验，表格中记录了实验时两组线圈两端电压的数据。
（1）与nB相对应的线圈两端的电压是______（选填“U1”或“U2”）；原线圈匝数是______（选填“nA”或“nB”）。
（2）实验中并未得到电压比等于匝数比这个理想的结果，可能原因为（ ）
A. 原线圈的输入功率小于副线圈的输出功率
B. 绕制线圈的导线有电阻
C. 穿过原线圈的磁通量大于穿过副线圈的磁通量
D. 原、副线圈两端电压随时间正弦变化的相位不同
【答案】（1）U1 nA （2）BC
【解析】（1）[1][2]由于
则
所以与nB相对应线圈两端的电压是U1；所以原线圈匝数是nA。
（2）实验中并未得到电压比等于匝数比这个理想的结果，可能由于存在磁损、铁损和铜损，即绕制线圈的导线有电阻或穿过原线圈的磁通量大于穿过副线圈的磁通量。
故选BC。
14. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题：
（1）为弄清灵敏电流表的指针摆动方向与电流方向的关系，某同学想用多用电表的某一挡位来进行探究，他应选用多用电表的__________（填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”）挡，对灵敏电流表进行测试。该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔__________（填“短暂”或“持续”）接灵敏电流表的负接线柱，此时发现灵敏电流表的指针向右摆动。
（2）实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转如图甲所示，说明磁铁的下端为__________（填“S”或“N”）极。
（3）另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。闭合开关后将插入，发现指针向右偏转。下列说法正确的是（ ）
A. 断开开关，指针向左偏转
B. 拔出线圈，指针向右偏转
C. 拔出软铁棒，指针向左偏转
D. 使滑动变阻器的滑片P右移，指针向右偏转
【答案】（1）欧姆 短暂 （2）N （3）AC
【解析】（1）[1]要使灵敏电流表指针摆动，一定有电流通过，想用多用电表的某一挡位来进行探究，只有“欧姆”档挡有电源，因此他应选用多用电表的“欧姆”挡。
[2]该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，由于灵敏电流计的量程很小，欧姆挡电表内部的电源电压相对较高，流过灵敏电流计的电流将较大，为保护灵敏电流计，将黑表笔“短暂”接灵敏电流表的负接线柱。
（2）[1]实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转如图甲所示，可知感应电流是从电流表的负接线柱流入，可知线圈中感应电流产生的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁铁的下端为N极。
（3）A．闭合开关后将插入，穿过线圈的磁通量增大，发现指针向右偏转，闭合开关，断开开关，穿过线圈的磁通量减弱，由楞次定律可知，指针向左偏转，故A正确；
B．拔出线圈，可知穿过的磁场减弱，由楞次定律可知，指针向左偏转，B错误；
C．稳定后拔出软铁棒，可知穿过的磁场减弱，由楞次定律可知，在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流，指针向左偏转，故C正确；
D．使滑动变阻器的滑片P右移，可知变阻器接入电路的电阻值增大，则通过的电流减小，产生的磁场减弱，由楞次定律可知，由楞次定律可知，指针向左偏转，故D错误。
故选AC。
四、解答题
15. 如图所示，电阻不计的两平行金属导轨间距，固定在倾角的绝缘斜面上，下端接一电动势、内阻的电源。金属导轨所在的区域加一磁感应强度大小的匀强磁场，磁场方向垂直斜面向下。现把一根质量的金属杆垂直放在导轨上，接入电路的电阻，当开关闭合后处于静止状态。重力加速度取，求：
（1）金属杆受到的安培力大小和方向；
（2）金属杆受到导轨的摩擦力大小和方向。
【答案】（1）；方向垂直杆沿斜面向上 （2）；方向沿斜面向上
【解析】（1）根据闭合电路欧姆定律
根据安培力大小公式，有
方向垂直杆沿斜面向上；
（2）对金属杆受力分析如图所示，根据沿斜面方向受力平衡有
解得
方向沿斜面向上；
16. 如图所示，一小型交流发电机中，线圈ABCD（电阻不能忽略）以角速度ω=50πrad/s绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，发电机感应电动势的最大值。线圈通过滑环与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈与电阻相接，电表均为理想交流电表，电压表示数为U =160V，电流表示数为I =6A，从线框转至中性面位置开始计时。
（1）求线框中感应电动势的频率；
（2）求线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）若原、副线圈匝数比为4：1，求电阻R的阻值及消耗的电功率P。
【答案】（1） （2） （3）；
【解析】（1）线框中感应电动势的频率为
（2）从线框转至中性面位置开始计时，故瞬时值表达式为
（3）根据理想变压器输入功率等于输出功率，可知电阻R上消耗的电功率为
根据理想变压器电压比等于匝数比，可得
可得副线圈两端电压为U2=40V
根据
可得电阻R的阻值为
17. 如图所示，和是两条足够长、相距为的平行金属导轨，左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且右侧空间存在一竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为处垂直导轨放置一导体棒，在右侧水平轨道上某位置垂直导轨放置另一导体棒。已知棒和棒的质量分别为和，接入回路部分的电阻均为，棒与水平轨道间的动摩擦因数为，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终在棒左侧距为处停下，此过程中棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为，求：
（1）棒刚进入磁场时所受安培力的大小；
（2）棒在磁场中的运动时间；
（3）若水平轨道光滑，求棒从开始运动到最终达到稳定状态的过程中所产生的热量以及为使两棒不相碰，棒初始位置与的最小距离。
【答案】（1） （2） （3），
【解析】（1）棒下滑过程，根据机械能守恒可得
解得
棒刚进入磁场时，产生的电动势为
回路电流为
棒所受安培力大小为
联立解得
（2）从棒进入磁场到停止运动过程运，由动量定理得
其中
解得
（3）若水平轨道光滑，棒、棒组成的系统满足动量守恒，最终达到共速，设其为，则有
根据能量守恒定律可得
又
联立解得
双棒均运动时安培力表达式为
对棒运用动量定理可得
其中
联立可得
18. 如图所示，y轴右侧有一半径为的圆形匀强磁场区域，磁场圆与y轴相切于原点O，磁场方向垂直于xOy平面向里，y轴左侧有沿y轴正方向的匀强电场。P是x轴上一点，P与原点O的距离为L，一质量为m、电荷量大小为q的带负电粒子从P点以初速度射出，速度方向与x轴正方向夹角，粒子经过y轴时速度方向与y轴垂直，从磁场离开时速度方向与x轴垂直，不计粒子重力。求：
（1）粒子经过y轴的位置与原点O的距离；
（2）电场强度和磁感应强度分别为多大；
（3）粒子从出发到离开磁场的总时间。
【答案】（1） （2）， （3）
【解析】（1）粒子在电场中的运动为类平抛运动的逆运动，水平方向
竖直方向
解得
（2）粒子在电场中的加速度大小
竖直分位移
解得电场强度
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，以沿轴负方向的速度射出磁场，运动轨迹如图所示
由几何知识可知与竖直方向的夹角为，则
刚好为圆形边界的直径，则粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径
粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律有
粒子的速度
解得
（3）粒子在电场中的运动时间
粒子离开电场后进入磁场前做匀速直线运动，位移
粒子做直线运动的时间
粒子在磁场中做圆周运动的时间
粒子从M点出发到穿出磁场所用的总时间U1/V
5.86
4.93
3.94
2.91
1.90
U2/V
11.90
10.10
8.20
6.10
4.00