2023天津市第二十五中学高二下学期第一次质量检测物理试题含答案

2022-2023学年度第二学期高二年级第一次质量检测

物理学科

一、单选题（共40分，每题4分）

1．在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法不正确的是（    ）

A．奥斯特发现了电流的磁效应

B．法拉第发现了电磁感应现象

C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，奥斯特用实验证实了电磁波的存在

D．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值

2．如图所示，把金属圆环放在四周有边界的垂直于纸面向里的匀强磁场中，下面叙述中正确的是（　　）

A．把金属环向左匀速拉出和向右加速拉出所产生的感应电流方向相反

B．若磁感应强度均匀增大的过程中，金属环中没有感应电流

C．若磁感应强度均匀增大的过程中，金属环的面积有增大的趋势

D．在纸面内不管沿什么方向将金属环拉出磁场的过程，产生感应电流方向都是顺时针

3．一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动时，就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是（　　）

A．线圈经过甲图位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流也最大

B．线圈经过乙图位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大

C．线圈经过丙图位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率也最大

D．线圈从丙图转到丁图位置的过程中，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势减小

4．如图所示为演示自感现象的实验电路图，线圈的自感系数较大，且使滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，灯A1、A2相同，下列判断正确的是（　　）

A．接通开关S，灯A1、A2立即变亮

B．接通开关S，灯A1逐渐变亮，灯A2立即变亮

C．电路工作稳定后断开开关S，灯A1、A2 同时闪亮一下后逐渐熄灭

D．电路工作稳定后断开开关S，灯A1逐渐熄灭，灯A2立即熄灭

5．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．a、b两点等高                    B．小球在最低点处于平衡状态

C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流   D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力

6．如图所示是一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为（    ）

A． B． C． D．

7．电磁阻尼现象演示装置如图所示，钢锯条上端固定在支架上，下端固定有强磁铁，将磁铁推开一个角度释放，它会在竖直面内摆动较长时间；若在其正下方固定一钢块（不与磁铁接触），则摆动快速停止。下列说法正确的是（    ）

A．如果将磁铁的磁极调换，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象

B．用铜块替代钢块，重复试验将不能观察到电磁阻尼现象

C．在固定钢块的时，磁铁下摆和上摆过程中磁铁和钢锯条组成的系统机械能均减少

D．在固定钢块的情况下，磁铁在摆动过程中与钢块没有相互作用力

8．如图1所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t变化的规律如图2所示。已知线圈匝数为20匝，则下列说法正确的是（　　）

A．线圈转动的角速度为 B．1.5s时线圈所在平面与中性面垂直

C．100s内线圈中电流方向改变100次 D．感应电动势的最大值为

9．如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2，则在先后两种情况下（　　）

A．线圈中的感应电动势之比为E1∶E2=1∶2 

B．线圈中的感应电流之比为I1∶I2=4∶1

C．线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=2∶1

D．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2=2∶1

10．如图所示，一个腰长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流沿逆时针方向为正。则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、多项选择题（共20分，每题4分，漏选2分，不选、选错或多选0分）

11．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如选项图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是（　　）

A． B．

C． D．

12．如图1所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，定值电阻。0~10s内（　　）

A．线圈产生的感应电动势均匀增大 B．线圈产生的感应电流沿逆时针方向

C．a、b两点间电压 D．通过电阻R的电荷量为4C

13．如图所示，一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路。虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v 向右匀速进入磁场，直径CD 始终与MN 垂直。从D 点到达边界开始到C 点进入磁场为止，下列结论正确的是（   ）。

A．感应电流方向不变 

B．CD 段直线始终不受安培力

C．感应电动势最大值 

D．感应电动势平均值

14．手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴、以角速度匀速转动，线圈通过电刷与外电路连接，如图乙所示，外电路灯泡的电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电压表Ⓥ的示数为           B．通过灯泡的电荷量为

C．灯泡中产生的焦耳热为

D．当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为

15．竖直平行导轨MN上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨间的长度为L，垂直导轨平面的水平匀强磁场方向向里，不计ab杆及导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好，如图。若ab杆在竖直方向外力F作用下匀速上升h，则（　　）

A．拉力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热

B．金属杆ab克服安培力所做的功与克服重力做功之和等于金属杆机械能增加量

C．拉力F和重力做功的代数和等于R上产生的焦耳热

D．拉力F与安培力的合力所做的功等于mgh

三、实验题（每空2分，共6分）

16．某中学实验小组利用如图所示电路探究“电磁感应现象”。

（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后进行下述操作时可能出现的情况是：

①将通电线圈A迅速插入感应线圈B时，灵敏电流计指针将_____________________（选填“左偏”“不偏”“右偏”）。

②将通电线圈A插入感应线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将_____________________（选填“左偏”“不偏”“右偏”）。

（2）在上述实验中，如果感应线圈B两端不接任何元件，则感应线圈B中将__________________。

A．因电路不闭合，无电磁感应现象

B．有电磁感应现象，有感应电动势，但无感应电流

C．不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向

四、解答题（共34分，17题16分，18题18分，请规范书写过程）

17．如图所示，MN、PQ为两足够长的光滑平行金属导轨，两导轨的间距，导轨所在平面与水平面间夹角，N、Q间连接一阻值的定值电阻，在导轨所在空间内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度。将一根质量的金属棒垂直于MN、PQ方向置于导轨上，金属棒与导轨接触的两点间的电阻，导轨的电阻可忽略不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．重力加速度g取，已知，。在金属棒下滑的过程中，求：

（1）金属棒的最大速度vm的大小；

（2）金属棒从开始下滑至匀速运动一段时间，电阻R产生焦耳热，则此过程中通过电阻R的电量q；

（3）第（2）小问描述的过程中所用的时间t（结果保留小数点后一位）。

18．如图所示，质量为、边长为的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为。匀强磁场的宽度为。（），磁感应强度为，线框下落过程中边与磁场边界平行且保持水平。已知线框恰好匀速进入磁场，若由边刚进入磁场到边恰穿出磁场经历的时间为，求：

（1）边刚进入磁场时的速度大小；

（2）线框由边进入磁场到边恰进入的过程，产生的热量；

（3）边刚出磁场时，线框的速度大小。

参考答案：

1．C

【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，故A正确；

B．法拉第发现了电磁感应现象，故B正确；

C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；

D．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故D正确。

本题选错误项，故选C。

2．D

【详解】AD．不管沿什么方向将线圈拉出磁场，穿过线圈的磁通量都减小，根据楞次定律判断可知，线圈中感应电流的方向是沿顺时针方向，故A错误，D正确。

BC．磁感应强度均匀增大的过程中，穿过金属环的磁通量增大，有感应电流产生，根据楞次定律可知，金属环的面积有减小的趋势，以阻碍磁通量的增大，故B、C错误。

故选D。

3．B

【详解】AC．线圈经过图甲或图丙位置（中性面）时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零，感应电流为零，结合法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率为零，AC错误；

B．线圈经过图乙位置（与中性面垂直）时，穿过线圈的磁通量为零，产生的电流最大，B正确；

D．线圈从图丙位置（中性面）转到题图丁位置（与中性面垂直）的过程中，根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量减小，产生的电动势在增大，D错误。

故选B。

4．B

【详解】A B．接通开关S瞬间，灯A2立即变亮，而线圈L产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，使得该支路中电流只能逐渐增大，所以闭合开关的瞬间，灯A1逐渐变亮，A错误，B正确；

C D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，原来通过灯A2的电流立即消失，线圈L产生自感电动势，相当于电源，两灯串联，由于电路稳定时，两支路电流大小相等，所以灯A2不会闪一下，两灯以相同亮度逐渐熄灭，C D错误。

故选B。

5．C

【详解】BCD．小球在穿过虚线时内部会产生涡流，穿过小球的磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，小球在最低点除需做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，选项BD均错误，选项C正确；

A．由于电磁阻尼，b点一定低于a点，选项A错误。

故选C。

6．D

【详解】交变电流一个周期内通过电阻R上产生的热量为

设交流电的有效值为I，则由交流电有效值的定义可知

由以上两式联立解得

故选D。

7．C

【详解】A．如果将磁铁的磁极调换，重复实验时，钢块的磁通量仍会变化，从而产生电磁感应（涡流）现象，进而将观察到电磁阻尼现象，故选项A错误；

B．用铜块替代钢块，重复实验时，在铜块中仍会产生涡流，仍能观察到电磁阻尼现象，故选项B错误；

C．在固定钢块的情况下，磁铁下摆和上摆过程中磁铁和钢锯条组成的系统机械能均减少，原因是在此过程中，钢块里出现涡流，从而产生内能，故选项C正确；

D．在固定钢块的情况下，根据楞次定律的“来拒去留”，磁铁在摆动过程中与钢块间存在相互作用力，故选项D错误。

故选C。

8．C

【详解】A．由图乙可得交流电的周期，故线圈转动的角速度

故A错误；

B．由图2可知，1.5s时磁通量最大，则线圈处于中性面位置，故B错误；

C．交变电流一个周期内电流方向改变两次，则100s内线圈中电流方向改变100次，故C正确；

D．感应电动势的最大值

故D错误。

故选C。

9．C

【详解】A．因为v1=2v2，根据

E=BLv

知感应电动势之比2：1，故A错误；

B．感应电流

由于v1=2v2，则感应电流之比为2：1，故B错误；

C．v1=2v2，知时间比为1：2，根据焦耳定律得

Q=I2Rt

可知热量之比为2：1，故C正确；

D．根据

两种情况磁通量的变化量相同，所以通过某截面的电荷量之比为1：1。故D错误；

故选C。

10．A

【详解】线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bd切割，感应电流不变，方向为逆时针（正向）；

前进L后，边bd开始出磁场，边ac开始进入磁场，回路中的感应电动势为ac边产生的电动势减去bd边在磁场中的部分产生的电动势，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为负方向；

当再前进L时，边bd完全出磁场，ac边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，电流方向不变；

综合三个过程可知选A。

11．BC

【详解】A．图A中导体不切割磁感线，导体中无电流，A错误；

BC．由右手定则可判断B、C正确；

D．由右手定则知图D中感应电流方向应垂直纸面向外，D错误。

故选BC。

12．BD

【详解】A．因B-t图像的斜率一定，则一定，线圈面积S不变，由法拉第电磁感应定律知产生的感应电动势不变，选项A错误；

BC．根据楞次定可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，则a点电势高于b点，由乙图知

则

电路的总电流为I，则有

Uab=IR=0.4×6 V=2.4 V

选项B正确，C错误；

D．通过电阻R的电荷量为

q=It=0.4×10C=4C

选项D正确。

故选BD。

13．AC

【详解】A．闭合回路进入磁场的过程中，磁通量一直在变大，由楞次定律可知，感应电流的方向不变，A正确；

B．从D 点到达边界开始到C 点进入磁场为止，闭合回路的磁通量一直在变大，故回路中始终存在感应电流，CD 段与磁场方向垂直，所以CD 段直线始终受安培力，B错误；

C．从D 点到达边界开始到C 点进入磁场的过程可以理解为部分电路切割磁感线的运动，在切割的过程中，切割的有效长度先增大后减小，最大有效长度等于半圆的半径，即最大感应电动势为

C正确；

D．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的平均值为

D错误。

故选AC。

14．BC

【详解】AD．产生的感应电动势有效值为

流过线圈的电流为

电压表示数为路端电压有效值，大小为

AD错误；

C．线圈转动周期为

灯泡中产生的焦耳热为

联立可解得

C正确；

B．线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，产生的平均感应电动势为

平均电流为

通过灯泡的电荷量为

联立解得

B正确。

故选BC。

15．CD

【详解】A．根据功能关系，拉力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热与增加重力势能之和，A错误；

B．根据功能关系，金属杆ab安培力所做的功与拉力所做的功等于金属杆机械能增加量，B错误；

C．根据功能关系，拉力F和重力做功的代数和等于R上产生的焦耳热，C正确；

D．根据功能关系，拉力F与安培力的合力所做的功等于mgh，D正确．

故选CD。

16．     右偏     左偏     B

【详解】（1）①[1]在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，说明当通过感应线圈B的磁通量增加时，产生的感应电流将使灵敏电流计的指针向右偏转；将通电线圈A迅速插入感应线圈B时，通过感应线圈B的磁通量增加，灵敏电流计指针将右偏。

②[2]将通电线圈A插入感应线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值将增大，电路电流减小，电流产生的磁感应强度减小，通过感应线圈B的磁通量减小，灵敏电流计指针将左偏。

（2）[3]在上述实验中，如果感应线圈B两端不接任何元件，通过感应线圈B的磁通量发生变化，感应线圈中将有感应电动势，能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向；但因电路不是闭合的，所以无感应电流。

故选B。

17．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）金属棒由静止释放后，在重力、轨道支持力和安培力的作用下沿斜面向下做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为0时，速度达到最大值，后匀速直线运动。由平衡条件可得

由于

其中感应电流为

感应电动势为

解得

（2）根据能量守恒定律可得

电阻R上产生的热量为

其中

其中

解得

（3）对金属棒研究，由动量定理可得

其中

解得

18．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）当速度达到最大时

又

联立解得

（2）由于线框进入磁场过程匀速，根据能量守恒定律得

（3）由动量定理得

又

结合

联立得

解得