上海市向明中学2023-2024学年高二下学期3月质量监控考物理试卷（原卷版+解析版）

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一、单项选择题（共40分，1-8每小题3分，9-12每小题4分）
1. 关于感应电流，下列说法中正确的是（ ）
A 只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B. 穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
C. 线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流
D. 只要电路的一部分作切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流
【答案】C
【解析】
【详解】A．只有当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中才有感应电流产生，故A错误；
B．穿过螺线管的磁通量发生变化，而且螺线管是闭合时，螺线管内部才有感应电流产生，故B错误；
C．只有当穿过闭合电路磁通量发生变化时，闭合电路中才有感应电流产生，故C正确；
D．当回路整体面积不变，在匀强磁场中运动，导体虽然切割磁感线，但是电路中没有磁通量的变化，故没有感应电流产生；故D错误；
故选C。
2. 在电磁感应现象中，下列说法中正确的是（ ）．
A. 穿过电路的磁通量有变化时，电路中就会产生感应电流
B. 感应电流的磁场方向总是跟原磁场方向相反
C. 感应电动势的大小与直导线运动的速度成正比
D. 感应电动势大小与直导线垂直切割磁感线的速度成正比
【答案】D
【解析】
【详解】A．穿过闭合回路的磁通量有变化时，闭合回路中就会产生感应电流，故A错误；
B．根据楞次定律得知，当原来磁场的磁能量增加时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相反，当原来磁场的磁能量减小时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相同，故B错误；
CD．当导线运动方向与磁场方向垂直时，感应电动势的大小与直导线运动的速度成正比，故C错误，D正确。
故选D。
3. 关于磁通量，下列说法正确的是（ ）
A. 磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量
B. 在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大
C. 磁通量大，磁感应强度不一定大
D. 把某线圈放在磁场中的M、N两处，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处的大
【答案】C
【解析】
【详解】A．磁通量只有大小，没有方向，有正负之分，只是表示从哪一个面穿过，它是标量，故A错误；
B．磁通量的大小取决于磁感应强度、线圈面积及二者之间的夹角，面积大的不一定磁通量大，故B错误；
CD．根据：
磁通量取决于B、S及夹角，故磁通量大时，磁感应强度不一定大，故C正确,故D错误。
故选C。
4. 如图所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。下列四个图中能产生感应电流的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】A．线圈移动过程中，磁通量保持不变，故不能产生感应电流，A错误；
B．线圈从图示位置转动，磁通量变小，故能产生感应电流，B正确；
C．线圈与磁场平行，磁通量恒为0，故不能产生感应电流，C错误；
D．线圈从图示位置转动，磁通量增加，故能产生感应电流，D正确。
故选BD。
5. 如图所示，A，B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕中间竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的．若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法正确的是:
A. 磁铁N极接近A环时，A环被吸引，
B. 磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动
C. 磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动
D. 磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥
【答案】D
【解析】
【详解】当磁铁靠近导体圆环A时，其磁通量变大，从而圆环A产生感应电流，又因为其处于磁场中,受到的安培力作用，由楞次定律可得安培力使圆环A远离磁铁，即被推开；若磁铁远离导致圆环A时，同理可分析圆环A靠近磁铁，，即被吸引．而对于圆环B，当磁铁靠近时，虽磁通量变大，有感应电动势，但由于不闭合，所以没有感应电流，则不受安培力作用．所以对于圆环B，无论靠近还是远离，都不会有远离与吸引等现象，故D正确，ABC错．
6. Wb/m2为磁感应强度的单位，它和下面哪一个单位相同（ ）
A. N/（A·m）B. N·A/mC. N·A/m2D. N/（A·m2）
【答案】A
【解析】
【详解】由公式，安培力的单位是N，而电流的单位是A，长度的单位为m，则单位的换算可得。
故选A。
7. 如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈上端振动，空气阻力不计，则磁铁振动过程中（ ）。
A. 磁铁的振动幅度不变
B. 磁铁的振动幅度逐渐增大
C. 线圈中产生大小改变、方向不变的感应电流
D. 线圈中产生大小和方向都改变的感应电流
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据楞次定律下面的线圈会阻碍磁铁运动做负功，所以磁铁最终会停止，即磁铁做阻尼振动，振幅逐渐减小，故AB正确；
CD．因为磁铁在上下运动，所以穿过线圈磁通量大小和方向不断变化，根据楞次定律可知，线圈中产生方向变化的电流，故C错误，D正确。
故选D。
8. 如图所示，两个相同的灯泡L1、L2，分别与定值电阻R和自感线圈L串联，自感线圈的自感系数很大，电阻值与R相同，闭合电键S，电路稳定后两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合电键S后，灯泡L2逐渐变亮
B. 闭合电键S后，灯泡L1、L2同时变亮
C. 断开电键S后，灯泡L1 、L2都逐渐变暗
D. 断开电键S后，灯泡L1逐渐变暗，L2立即熄灭
【答案】C
【解析】
【详解】A．电键闭合后，含灯泡的支路中没有线圈，立即变亮，A错误；
B．闭合电键后，含灯泡的支路中没有线圈，立即变亮，含灯泡的支路中有线圈，逐渐变亮，B错误；
CD．断开电键前，两个支路电源相等，断开后，感应电流逐渐变小，灯泡都逐渐变暗，C正确，D错误。
故选C。
9. 穿过闭合回路的磁通量随时间变化的图像分别如图的（a）、（b）、（c）、（d）所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是（ ）
A. 图（a）中回路产生的感应电动势恒定不变
B. 图（b）中回路产生的感应电动势一直在变大
C. 图（c）中回路在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势
D. 图（d）中回路产生的感应电动势一直变小
【答案】C
【解析】
【详解】A．图（a）中闭合回路的磁通量不变，则回路不会产生感应电动势，选项A错误；
B．图（b）中闭合回路的磁通量均匀增加，则回路产生的感应电动势恒定不变，选项B错误；
C．图（c）中图像的斜率等于磁通量的变化率，可知回路在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势，选项C正确；
D．图（d）中回路中磁通量变化率先减小后增加，可知回路产生的感应电动势先减小后增加，选项D错误。
故选C。
10. 如图所示，一质量为、边长为的闭合的正方形金属线框位于有界匀强磁场的上方，线框的下边离磁场的上边界的高度为，磁场的宽度刚好等于线框的边长，线框由静止开始自由下落（不计空气阻力），结果线框以恒定的速率匀速穿越匀强磁场区域。若线框从更高的地方由静止释放，则穿越磁场的过程中，关于线框产生的焦耳热，正确的有（ ）
A. B. C. D. 无法判断
【答案】A
【解析】
【详解】线框的下边离磁场的上边界的高度为，线框边刚进入磁场时线框开始匀速运动，则线框受到的安培力大小为mg，根据功能关系可知，线框在穿越匀强磁场的过程中产生的焦耳热Q为2mgL；
若线框从更高的地方由静止释放，则边刚进入磁场时线框做减速运动，根据功能关系有
解得
故选A。
11. 交流发电机在工作时的电动势的瞬时值为，若将其线圈的转速提高1倍，其他条件不变，则电动势的有效值变为（ ）。
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设原来转速为n，则角速度
ω=2πn
感应电动势的峰值
Em=NBSω
当转速增加一倍，即为2n时，其角速度
ω′=2π×2n=2ω
此时感应电动势的峰值
Em′=NBS·2ω=2Em
可见，此时有效值为
故选B。
12. 如图所示，圆形线圈静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同线圈和共轴，中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图所示，所受的重力为，桌面对的支持力为，则（ ）。
A. 时刻B. 时刻
C. 时刻D. 时刻
【答案】C
【解析】
【详解】A．时刻，Q中电流均匀增加，则穿过P的磁通量增加，根据楞次定律可知，P有向下运动的趋势，则，选项A错误；
B．时刻，Q中电流不变，则在P中不会产生感应电流，则Q不会对P产生安培力，，选项B错误；
C．时刻，Q中电流为零，则Q不会对P产生安培力，，选项C正确；
D．时刻，Q中电流不变，则在P中不会产生感应电流，则Q不会对P产生安培力，，选项D错误。
故选C。
二、多项选择题（共10分，每小题5分，选不全得3分）
13. 如图，足够长的平行金属导轨竖直放置，导轨顶端连接电阻R，下半部有匀强磁场垂直穿过，质量为m的金属杆可贴着光滑导轨保持水平地向下滑行，金属杆从磁场上方处由静止释放，进入磁场恰好作匀速运动，下述说法正确的是
A. 金属杆从下方某处静止释放，进入磁场也作匀速运动
B. 金属杆从下方某处静止释放，进入磁场先加速，后作匀速运动
C. 金属杆从上方某处静止释放，进入磁场先减速，后作匀速运动
D. 金属杆从上方某处静止释放，进入磁场先加速，后作匀速运动
【答案】BC
【解析】
【详解】由题可知，金属杆从磁场上方处由静止释放，进入磁场恰好作匀速运动，则安培力与重力平衡。
AB．当金属杆从下方某处静止释放，高度低于原来高度，在进入磁场前金属杆做自由落体运动，则速度小于原来的速度，根据安培力：
所以进入磁场时安培力小于重力，则进入磁场时金属杆先加速，当安培力与重力相等时再做匀速运动，故A错误，B正确；
CD．金属杆从上方某处静止释放，高度高于原来高度，在进入磁场前金属杆做自由落体运动，则速度大于原来的速度，根据安培力：
所以进入磁场时安培力大于重力，则进入磁场时金属杆先减速，当安培力与重力相等时再做匀速运动，故C正确，D错误。
故选BC．
14. 如图所示装置中，线圈和缠绕在硅钢片制成的铁芯上，两导体杆分别放在如图所示的磁场中。导体杆原来静止。当导体杆做如下哪些运动时，杆将向右移动（ ）
A. 向右匀速运动B. 向右加速运动
C. 向左加速运动D. 向左减速运动
【答案】BD
【解析】
【详解】A．匀速运动时，中感应电流恒定，中磁通量不变，穿过的磁通量不变，中无感应电流产生，保持静止，A错误；
B．向右加速运动时，和棒构成的回路中有顺时针方向增大的电流，铁芯中有逆时针方向增大的磁场，和棒构成的回路中有从c到d的感应电流，由左手定则可知，棒向右移动，B项正确；
C．向左加速运动时，和棒构成的回路中有逆时针方向增大的电流，铁芯中有顺时针方向增大的磁场，和棒构成的回路中有从d到c的感应电流，由左手定则可知，棒向左移动，故C错误；
D．向左减速运动时，和棒构成的回路中有逆时针方向减小的电流，铁芯中有顺时针方向减小的磁场，和棒构成的回路中有从c到d的感应电流，由左手定则可知，棒向右移动，故D正确。
故选BD。
三、填空题（共18分，每空3分）
15. 如图所示，abcd为一单匝矩形导线框，边长，该导线框的一半位于具有理想边界、磁感应强度、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，若导线框绕通过边的轴转过和时的磁通量分别是________、________。
【答案】 ①. ②. 0
【解析】
【详解】[1] 导线框绕通过边的轴转过，投影面积为
=m2
根据磁通量的计算公式有
Wb
[2] 导线框绕通过边的轴转过90°，没有磁场穿过线圈，磁通量为0。
16. 正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。线图中感应电动势随时间变化的规律如图所示。感应电动势的有效值为________；在时间内闭合线圈中的感应电动势表达式为________V。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]感应电动势的有效值为
[2]因
在时间内闭合线圈中的感应电动势表达式为
17. 如图所示，将边长为、总电阻为的正方形闭合线圈从磁感应强度为的匀强磁场中以速度匀速拉出（磁场方向垂直线圈平面）。则线圈放出的热量________；通过导线截面的电荷量________。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]因为线圈被匀速拉出，所以
感应电动势的大小为
根据闭合电路欧姆定律可得
克服安培力做的功为
线圈放出的热量为
联立解得
[2]运动时间为
通过导线截面的电荷量为
四、综合题（共32分）
18. 已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成下图所示电路，当条形磁铁按如图所示情况运动时，以下判断正确的是：（ ）
A. 甲图中电流表偏转方向向右
B. 乙图中磁铁下方的极性是N极
C. 丙图中磁铁的运动方向向下
D. 丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，甲图中螺线管上端N极，则电流从正接线柱流入，即电流表偏转方向向右，故A正确；
B．根据偏转方向可知螺线管上端为S极，据楞次定律可知乙图中磁铁下方的极性是N极，故B正确；
C．根据偏转方向可知螺线管上端为N极，据楞次定律可知丙图中磁铁的运动方向向上，故C错误；
D．螺线管上端为S极，电流表中电流方向向右，所以可知丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向，故D正确。
故选ABD。
19. 某个学生在做验证楞次定律的实验时，其操作步骤如下∶
①把蓄电池、开关、滑线变阻器和线圈A串联成一个电路
②把电流表和线圈B串联成另一个电路
③接通开关，给线圈通电，观察线圈A绕向，并记下线图A中电流的方向
④把线圈插入线图中，停一会再拔出来，当线圈在插入和拔出的过程中，以及停在线圈B中时，观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转方向
⑤改变线圈A中的电流方向，按步骤③、④重作实验，观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转方向
这个同学想根据上述实验记录验证楞次定律，但他在实验步骤中有重要的遗漏，所漏掉的重要实验步骤是________。如果一位学生在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合电键后，将原线圈迅速插入副线圈的过程中，电流计指针将向________偏；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向电阻增大的方向移动时，电流计指针将向________偏。
【答案】 ①. 判断灵敏电流计的指针偏转方向与流入的电流方向的关系 ②. 右 ③. 左
【解析】
【详解】[1] 所漏掉的重要实验步骤是判断灵敏电流计的指针偏转方向与流入的电流方向的关系；
[2] 在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明磁通量变大时，电流计的指针向右偏，将原线圈迅速插入副线圈的过程中，磁通量增大，电流计指针将向右偏；
[3] 原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向电阻增大的方向移动时，电流减小，磁通量减小，电流计指针将向左偏。
20. 电磁缓冲装置
2022年4月16日上午，被称为“感觉良好”乘组的神舟十三号结束太空出差，顺利回到地球。为了能更安全着陆，现设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分∶（1）缓冲滑块，外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈；（2）返回舱，包括绝缘光滑缓冲轨道，缓冲轨道内存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与返回舱中的磁场相互作用，直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为，4台电磁缓冲装置结构相同，如图所示，为其中一台电磁缓冲装置的结构简图，线圈的电阻为边长为，返回舱质量为，磁感应强度大小为，重力加速度为，一切摩擦阻力不计。
（1）返回舱下降过程中杆两端________端的电势高，两端电势差为________。
（2）下列关于电磁阻尼缓冲装置分析中正确的是（ ）
A. 磁场方向反向后不能起到阻尼的作用
B. 只增加导轨长度，可能使缓冲弹簧接触地面前速度为零
C. 只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小
D. 只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小
（3）缓冲滑块着地时，求返回舱的加速度.
（4）假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，试分析返回舱的运动情况及最终软着陆的速度。
（5）若返回舱的速度大小从减到的过程中，经历的时间为，求该过程中返回舱下落的高度和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热。（结果保留）。
【答案】（1） ①. a ②.
（2）C （3）
（4）
（5）；
【解析】
【小问1详解】
刚落地时产生的感应电动势为
流过线圈边的电流为
线框相对磁场向上运动，故杆切割磁感线，相对于电源，其中电源内部电流从负极流向正极，则边杆两端端电势高；
两端电势差即外电路的电压
【小问2详解】
A．磁场方向反向后仍能起到阻尼的作用，与磁场方向无关，选项A错误；
B．绝缘缓冲底座上的线圈ab边切割磁感线，线圈回路磁通量变化，形成感应电流，磁场对ab边的安培力向下，根据牛顿第三定律，ab边对超导线圈的力向上，超导线圈固定在船舱主体上，对船舱主体和导轨，有
当缓冲底座着地后，船舱主体开始做加速度减小的减速运动，当导轨足够长，船舱主体可能达到收尾速度，之后匀速下降到地面，故B错误；
CD．当船舱主体所受安培力等于重力时，有
解得
可见，只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小（收尾速度越小）；只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度增大，故C正确，D错误。
故选C。
【小问3详解】
刚落地时产生的感应电动势为
回路电流为
所受安培力为
根据牛顿第二定律可得
解得
【小问4详解】
返回舱向下做减速运动，受向上的安培力和向下的重力，随速度的减小，安培力减小，直到安培力减到与重力大小相等时，速度达到最小，此后匀速运动，即达到软着落速度，有
即
解得
【小问5详解】
火箭主体的速度大小从减到的过程中，由动量定理得
解得
由能量守恒

解得