2021-2022学年福建省福州市福清西山学校高二（下）5月物理试题含解析

福清西山学校高中部22021-2022学年第二学期5月份月考

高二物理试卷

第Ⅱ卷（选择题）

一、单选题（共16分）

1. 在下列四幅图中，能正确标明通电直导线、运动电荷所受安培力F、洛伦兹力F的方向的是（　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．由左手定则判断图示安培力的方向竖直向下，故A错误；

B．由左手定则判断图示洛仑兹力的方向竖直向上，故B正确；

C．由左手定则判断图示洛仑兹的方向水平向左，故C错误；

D．由左手定则判断图示安培力的方向垂直纸面向外，故D错误。

故选B。

2. 如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框，沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2（右），则导线框进入和离开磁场的两个过程中（　　）

A. 导线框中的感应电流方向均为顺时针方向 B. 导线框中的感应电流方向均为逆时针方向

C. 导线框受到的安培力方向均为水平向右 D. 导线框受到的安培力方向均为水平向左

【答案】D

【解析】

【详解】AB．根据右手定则可以判断导线框进入磁场的过程中，感应电流方向沿顺时针方向；导线框离开磁场的过程中，感应电流沿逆时针方向，故AB错误；

CD．结合AB项分析并根据左手定则可以判断导线框进入和离开磁场的过程中，受到的安培力方向均为水平向左，故C错误，D正确。

故选D。

3. 如图所示，A、B是相同规格的小灯泡，带铁芯的线圈L的直流电阻可忽略，则（　　）

A. S闭合瞬间，A不亮，B立即亮

B. 通电稳定后，A、B灯亮度相同

C. 通电稳定后再断开S的瞬间，A、B一起闪亮一下再逐渐熄灭

D. 通电稳定后再断开S的瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下再逐渐熄灭

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．S闭合瞬间，A、B灯同时发光，由于线圈L的阻碍作用逐渐减弱，流过线圈的电流逐渐增大，稳定后A灯被短路而熄灭，AB错误；

CD．通电稳定后再断开S的瞬间，由于线圈L的自感电动势，A灯被重新点亮后逐渐熄灭，B灯立即熄灭，C错误，D正确。

故选D。

4. 边长L的硬轻质正三角形导线框abc置于竖直平面内，ab边水平，绝缘细线下端c点悬挂重物，匀强磁场大小为B垂直纸面向里。现将a、b接在恒恒定电流的正负极上，当ab边的电流强度为I，重物恰好对地无压力，则重物重力的大小为（　　）

A. BIL B. 2BIL C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据平衡条件得

解得

故选C。

二、多选题（共24分）

5. 如图甲所示，闭合矩形线圈abcd平面与匀强磁场垂直，磁感应强度随时间按乙图所示规律变化。假设规定垂直纸面向里方向为磁场的正方向，由b指a方向为感应电流的正方向，方向向下为安培力的正方向，则关于ab边中感应电流I、安培力F随时间变化关系图像正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】AB．由图可知，0-1s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-1s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为正方向；同理可知，1-2s内电路中的电流为逆时针，即为正方向，且两段时间内电流强度大小相等，故A错误；B正确；

CD．由

E=

可知，电路中电流大小恒定不变，故由

F=BIL

可知F与B成正比，且ab中电流一直为由b至a，则由左手定律可知，0-1s内安培力的方向向下，为正，大小在增大，同理，当1-2s内，安培力的方向向上，为负，大小在减小。故C错误；D正确。

故选BD

6. 现在人们可以利用无线充电板为手机充电,如图所示为充电原理道图,充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电.若在某段时间内,磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈,其磁感应强度均匀增加.下列说法正确的是（　　）

A. c点电势高于d点电势 B. c点电势低于d点电势

C. 感应电流方向由c→受电线圈→d D. 感应电流方向由d→受电线圈→c

【答案】BC

【解析】

【详解】根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由c经受电线圈到d，所以c点的电势低于d点的电势，故AD错误，BC正确；故选BC.

7. 如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 如图甲是回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压

B. 如图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极

C. 如图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是

D. 如图丁是质谱仪的原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子比荷越小

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据公式

可得

最大动能为

最大动能与加速电压无关，故A错误；

B．由左手定则可知，带正电的粒子向下偏转，所以下极板带正电，A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，故B正确；

C．带电粒子进入复合场，受电场力和洛伦兹力的作用，且二力平衡时才可匀速直线通过，此时

故C正确；

D．由

可得

R越小，比荷越大，故D错误。

故选BC。

8. 如图所示，水平面内有相距为L=0.4m的两平行固定金属导轨，导轨左端接有电动势E=3V，内阻的电源，金属棒ab跨接在金属导轨上，与两金属导轨垂直并接触良好，棒ab接入电路部分的电阻，金属导轨电阻不计。整个装置处于磁感强度大小B=1T的匀强磁场中，磁场方向与棒ab垂直且与水平面成角斜向右上方，棒ab始终静止于导轨上。下列说法正确的是（　　）

A. 棒ab所受的摩擦力方向水平向右

B. 通过棒ab的电流为3A

C. 棒ab所受的摩擦力大小为0.3N

D. 棒ab所受的安培力大小为0.6N

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由图可知，流过导体棒ab的电流为从a到b，则由左手定则可知，导体棒所受安培力的方向垂直于磁场的方向向左上，由平衡条件可知棒ab所受摩擦力水平向右，A正确；

B．由欧姆定律可得流过棒ab的电流为

B错误；

CD．由安培力公式得棒ab所受安培力大小为

由平衡条件可知，摩擦力的大小等于安培力在水平方向的分力，故

C错误，D正确。

故选AD

第Ⅱ卷（非选择题）

三、填空题（共16分）

9. 如图所示，在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，让长为0.2m的导体棒ab在金属框上以30m/s的速度向右移动时，感应电动势大小为____________V。如果R1、R2和导体棒电阻均为r=2Ω，其余部分电阻不计，则通过R1的电流大小为____________A。

【答案】    ①. 2.4    ②. 0.4

【解析】

【详解】[1]由

得，感应电动势大小为

[2]由题意得，电路总电阻为

所以电路总电流为

所以通过R1的电流大小为

10. 如图所示，边长为的正方形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，一质量为，带电量为的粒子从边中点垂直入射，恰能从点离开磁场，不计粒子重力，则可知粒子带________（选“正电”、“负电”或“不带电”）；此时粒子入射速度大小为_________。

【答案】    ①. 负电    ②.

【解析】

【详解】[1]根据左手定则可知粒子带负电；

[2]由几何关系可知

解得

由

解得粒子入射速度大小为

11. 某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。

（1）在图中用实线代替导线完成实验电路连接；______。

（2）连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向左偏了一下、保持开关闭合，依次进行以下操作：将铁芯迅速插入线圈A时，灵敏电流计指针将向______（填“左”或“右”）偏；然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，灵敏电流计指针将向______（填“左”或“右”）偏；几分钟后断开电键，灵敏电流计指针将向______（填“左”或“右”）偏。

【答案】    ①.     ②. 左    ③. 右    ④. 右

【解析】

【详解】（1）[1]在图中用实线代替导线完成实验电路连接如图所示

（2）[2]连接好电路后，闭合开关，发现灵敏电流计G的指针向左偏了一下，说明穿过B线圈磁通量增加时，电流计指针左偏；若保持开关闭合，将铁芯迅速插入线圈A时，穿过B线圈磁通量将增加，可知电流计指针将向左偏；

[3]然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大，回路中电流减小，使得穿过B线圈磁通量减小，则灵敏电流计指针将向右偏；

[4]几分钟后断开电键，穿过B线圈磁通量减小，则灵敏电流计指针将向右偏。

四、解答题（共44分）

12. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。长方形硬质金属框ABCD放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R=2Ω，AB边长a=0.5m，BC边长b=0.4m，求

（1）在t=0到t=0.1s时间内，金属框中感应电动势E；

（2）t=0.05s时，金属框AB边受到的安培力F的大小和方向；

（3）在t=0到t=0.1s时间内，流过AB边的电荷量q。

【答案】（1）0.4V；（2）0.01N，方向垂直AB向左；（3）0.02C

【解析】

【详解】（1）在0至0.1s的时间内，磁感应强度的变化量为

则穿过金属框的磁通量变化量为

所以

故金属框中的感应电动势为0.4V。

（2）设金属框内电流为I，则有

由图可知，当0.05s时，B为0.1T，此时金属框AB边受到的安培力的大小为

根据楞次定律和左手定则，可分析出安培力的方向为垂直AB向左。

（3）在0至0.1s的时间内，流过AB边的电荷量为

故流过AB边的电荷量为0.02C。

13. 一个质量为m电荷量为q的带电粒子，从x轴上的P（l，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，不计重力。求：

（1）判断带电粒子的电性，在图中规范画出带电粒子的轨迹；

（2）匀强磁场的磁感应强度的大小；

（3）带电粒子在第一象限运动的时间。

【答案】(1)带正电， ；(2) ； (3)

【解析】

详解】(1)由于粒子能够垂直于y轴从第一象限射出，运动轨迹如图所示，根据左手定则可知粒子正电；

(2)设磁感应强度为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r。由牛顿第二定律

解得

由几何知识可得

联立可得

(3)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T，则

由图知，粒子在磁场中做圆周运动对应的圆心角为

θ=180°-60°=120°

所以粒子在磁场中运动的时间是

14. 如图所示，间距为L两根平行长直金属导轨MN、PQ固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端接有阻值为R的电阻，一根长为L、质量为m、电阻为3R的直导体棒ab垂直放在两导轨上。整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。ab由静止释放后沿导轨运动，加速下滑位移大小为s时到达cd位置后开始做匀速运动。ab在运动过程中与导轨接触良好，导轨电阻及一切摩擦均不计，重力加速度大小为g。求：

（1）ab棒的最大速度vm；

（2）ab在匀速运动过程中的热功率P；

（3）从ab棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻R产生的热量Q。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）ab在匀速运动过程中受力平衡，有

mgsinθ=BIL

ab切割磁感线产生的感应电动势

E=BLvm

根据闭合电路欧姆定律，有

E=I（R+3R）

得ab的最大速度为

（2）ab在匀速运动过程中的热功率

P=I2·3R

或

得ab在匀速运动过程中的热功率为

（3）根据能量守恒定律，有

根据焦耳定律，有

得电阻R产生的热量