重庆市璧山来凤中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题（Word版附解析）

这是一份重庆市璧山来凤中学2023-2024学年高二上学期12月月考物理试题（Word版附解析），共17页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（该题有8个小题，每小题只有一个答案是正确的，每小题4分，共32分）
1. 如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁（N极朝上，S极朝下）由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法中正确的是
A. 总是顺时针B. 总是逆时针
C. 先顺时针后逆时针D. 先逆时针后顺时针
【答案】C
【解析】
【详解】由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故C正确．
故选C．
2. 如图所示，是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电动势的图像，根据图像可知（ ）
A. 此交变电动势的瞬时表达式为
B. 此交变电动势的瞬时表达式为
C. 时，穿过线圈的磁通量为零
D. 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由图像知，周期
则
则电动势瞬时表达式为
故A错误，B正确；
C．t=0.01s时，感应电动势为零，知处于中性面位置，磁通量最大。故C错误；
D．在t=0.02s时，感应电动势为零，知磁通量的变化率为零。故D错误。
故选B。
3. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律如图甲所示，当它对阻值为的灯泡供电时，灯泡恰好正常发光，电路组成如图乙所示。已知发电机线圈内阻为，下列说正确的是（ ）
A. 时穿过线圈的磁通量变化率最大
B. 时电压表的示数为
C. 灯泡额定电压为
D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为
【答案】A
【解析】
【详解】A．当电动势最大时，线框的磁通量变化率最大，所以时线框的磁通量变化率最大，A正确；
BC．根据图像可知，电动势的最大值为，则有效值为
则电压表示数为
此时灯泡正常发光，所以灯泡的额定电压为，BC错误；
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为
D错误。
故选A。
4. 如图所示，电路中L为一自感线圈，两支路直流电阻相等，则（ ）

A. 闭合开关S时，稳定前电流表A1的示数等于电流表A2的示数
B. 闭合开关S时，稳定前电流表A1的示数大于电流表A2的示数
C. 闭合开关S时，稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数
D. 断开开关S时，稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．闭合开关S时，导致线圈中电流增加，则产生反感电动势，从而阻碍电流的增加，所以稳定前电流表A1的示数大于A2的示数。故AC错误B正确；
D．断开开关S时，导致线圈中电流减小，则产生反感电动势，从而阻碍电流的减小，则线圈与电阻串联构成一个新电路，所以稳定前电流表A1的示数等于A2的示数。故D错误。
故选B。
5. 如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系，若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过的时间，两电阻消耗的电功之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】图甲中，在一个周期内，根据电流的热效应有
代入数据解得电流的有效值
图乙中，在一个周期内，根据电流热效应有
代入数据解得电流的有效值
根据
知，在相同时间内两电阻消耗的电功之比
故C正确，ABD错误。
6. 如图所示，先后以速度和匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且，则在先后两种情况下（ ）
A. 线圈中的感应电动势之比为
B. 线圈中的感应电流之比为
C. 线圈中产生的焦耳热之比
D. 通过线圈某截面的电荷量之比
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由于
又
可知
AB错误；
C．由焦耳定律
由于两次线圈出磁场的时间之比为，可知
C错误；
D．电荷量
通过线圈某截面的电荷量之比
D正确。
故选D。
7. 如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列v­t图像中，可能正确描述上述过程的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】线框进入磁场时，由右手定则和左手点则可知线框受到向左的安培力，由于，则安培力减小，故线框做加速度减小的减速运动；同理可知线框离开磁场时，线框也受到向左的安培力，做加速度减小的减速运动；线框完全进入磁场后，线框中没有感应电流，不再受安培力作用，线框做匀速运动，本题选D．
8. 如图所示，足够长的平行光滑导轨固定在水平面上，导轨间距为L＝1 m，其右端连接有定值电阻R＝2 Ω，整个装置处于垂直导轨平面磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中。一质量m＝2 kg的金属棒在恒定的水平拉力F＝10 N的作用下，在导轨上由静止开始向左运动，运动中金属棒始终与导轨垂直。导轨及金属棒的电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A. 产生的感应电流方向在金属棒中由b指向a
B. 金属棒向左做先加速后减速运动直到静止
C. 金属棒的最大速度为20 m/s
D. 电阻R的最大热功率为20W
【答案】C
【解析】
【详解】A.金属棒向左运动切割磁感线，根据右手定则判断得知产生的感应电流方向由a→b，故A错误；
BC.根据左手定则可知金属棒所受的安培力方向向右，且安培力的大小先小于拉力，棒做加速运动，根据
可得
由于金属棒加速，故安培力增大，当安培力等于拉力时合外力为零，金属棒做匀速直线运动，速度达到最大，为，有
得
故B错误，C正确；
D.速度最大时，电动势最大，电流最大，这时电阻R的热功率最大，为
故D错误。
故选C。
二、多项选择题（该题有4个小题，每小题至少有两个答案是正确的，每小题4分，共16分）
9. 如图所示，有两根与水平方向成角的光滑平行的足够长的金属导轨。滑动变阻器接入电路的电阻值为R（最大阻值足够大），导轨的宽度L=0.5 m，空间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小B=1 T。一根质量m=1 kg、内阻r=1的金属杆从导轨上端由静止滑下。经过足够长的时间后，金属杆的速度达到最大速度，取g=10m/s2，不计导轨电阻，则有（ ）

A. R越小，越大
B. 金属杆的最大速度大于或等于20 m／s
C. 若R不变，m变小，则变大
D. 若R=1，则金属杆的最大速度为40 m／s
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据
E=BLv
得当安培力与重力沿导轨向下的分力相等时，速度最大，即
得最大速度为
可知R越小，最大速度越小，故A错误；
B.当R=0时
则金属杆的最大速度大于或等于20m/s，故B正确；
C.根据最大速度
得m越小，vm越小，故C错误；
D.若R=1Ω时
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，电阻不计的平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，下端与阻值为R的定值电阻相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直向上穿过导轨平面．有一质量为m．长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的．大小为v的初速度向上运动，最远到达的位置，滑行的距离为s．已知导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ，则上滑过程中（ ）
A. 导体棒受到的最大安培力为
B. 电流做功产生的热量为
C. 导体棒克服安培力做功为
D. 导体棒损失的机械能为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．导体棒开始运动时速度最大，产生的感应电动势和感应电流最大，所受的安培力最大
E=Blv、I=E/2R、F=Bil
最大安培力为
Fmax=B2l2v/2R
故A错误；
B．导体棒上滑的过程中，根据动能定理得知
电流做功产生的热量为
故B正确．C错误；
D．上滑的过程中导体棒的动能减小，重力势能增加mgssinθ，所以导体棒损失的机械能为−mgssinθ.故D正确．
故选BD。
11. 如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0＜θ＜90°），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计，金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（ ）
A. 加速度大小为B. 下滑位移大小为
C. 产生的焦耳热为qBLvD. 受到的最大安培力大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．随着导体棒的速度增大，产生的感应电动势变大，感应电流变大，则安培力变大，合力变化，根据牛顿第二定律可知，该过程中合力变化，加速度不是恒定的，故A错误；
BC．设棒下滑位移的大小为x。由电量
解得
根据能量守恒定律得棒产生的焦耳热为
故B正确C错误；
D．受到的最大安培力大小为
故D正确。
故选BD。
12. 如图所示，边长为L的正方形线圈abcd，其匝数为n，总电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕轴匀速转动，则以下判断中正确的是（ ）
A. 闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=nBL2ωsinωt
B. 在t =时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大，但此时磁通量的变化率为零
C. 从t =0时刻到t =时刻，电阻R上产生的热量为Q=
D. 从t =0时刻到t =时刻，通过R的电荷量q=
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=Emsinωt，得回路中感应电动势的瞬时表达式
e=nBωL2 sinωt
故A错误；
B．在时刻，线圈从图示位置转过90°，此时磁场穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大，故B错误；
C．电压有效值为，从t=0 到时刻，电阻R产生的焦耳热为
故C正确；
D．从t=0 到时刻，通过R的电荷量
故D正确。
故选CD。
三、实验题（该题有两个小题，每个小问4分，共12分）
13. 用如图所示的实验装置研究电磁感应现象。当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转，下列说法正确的是（ ）
A. 当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针向左偏转
B. 当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针向左偏转
C. 保持磁铁在线圈中静止，电流表指针不发生偏转
D. 磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由楞次定律及右手螺旋定则可知，当把磁铁N极向下插入线圈时，感应电流从负极流入，电流表指针向左偏，故A正确；
B．由楞次定律及右手螺旋定则可知，当把磁铁N极从线圈中拔出时，感应电流从正极流入，电流表指针向右偏转，故B错误；
C．保持磁铁在线圈中静止，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故C正确；
D．磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转，故D错误。
故选AC。
14. 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律.以下是实验探究过程的一部分.
（1）如图甲所示,当磁铁的极向下运动时,发现电流计指针偏转,若要探究线圈中产生感应电流的方向,必须知道__________.
（2）如图乙所示,实验中发现闭合开关时,电流计指针向右偏.电路稳定后,若向左移动滑动触头,此过程中电流计指针向__________偏转;若将线圈抽出,此过程中电流计指针向__________偏转(均填“左”或“右”).
【答案】 ①. 电流表指针偏转方向与电流方向间的关系 ②. 右 ③. 左
【解析】
【详解】（1）若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流从正（负）接线柱流入时，电流表指针的偏转方向
（2）因为当闭合开关时，电路中的电流增大，穿过线圈的磁通量增加，此时产生的感应电流使电流表指针向右偏；若向左移动滑动触头，此过程中电路中的电流也增大，则电流表指针向右偏转；若将线圈A抽出，穿过线圈的磁通量减少，则此过程中电流表指针向左偏转．
四、计算题 （该题共3个小题，8+16+16=40分）
15. 如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1 m，上端接有电阻R=3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图像如图乙所示。(取g=10 m/s2)求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中，电阻R产生的热量。
【答案】(1)2 T；(2)0.075 J
【解析】
【详解】(1)由图像可知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v=1.0 m/s做匀速运动，产生的感应电动势
E=BLv
杆中的感应电流
杆所受的安培力
F安=BIL
由平衡条件得
mg=F安
代入数据得
B=2 T
(2)电阻R产生的热量
Q=I2Rt=0.075 J
16. 如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，总电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，转速，有一电阻R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想交流电压表，求：
（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势的瞬时表达式。
（2）电压表的示数。
（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所做的功。
（4）从图中所示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量。

【答案】（1）e=40sin (200t)V；（2）；（3）4800J；（4）002C
【解析】
【详解】(1)根据角速度定义式，得
若从线圈通过中性面时开始计时，则有
(2)有效值
电压表示数
(3)在1分钟内外力驱动线圈转动所做的功
(4) 从图中所示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量为
17. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T。在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑，然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑，cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab，cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问：
（1）cd下滑过程中，ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。
【答案】（1）由a流向b；（2）5m/s；（3）1.3J
【解析】
【详解】（1）由右手定则可知，cd下滑的过程中，ab中的电流方向：由a流向b；
（2）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，由平衡条件得
ab刚好要上滑时，感应电动势
电路电流
ab受到的安培力
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件得
代入数据解得
（3）cd棒运动过程中电路产生的总热量为Q总，由能量守恒定律得
ab上产生的热量
解得