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重庆东川高级中学2023-2024学年高二下期第一次月考物理试题（原卷版+解析版）
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（试题满分100分，考试时间90分钟）
一、单项选择题：本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 关于课本中下列图片的解释错误的是（ ）
A. 真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属融化
B. 使用电磁炉加热食物时使用陶瓷锅也可以
C. 用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流
D. 用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的
【答案】B
【解析】
【详解】A．真空冶炼炉接入高频交流电源，炉内的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律将会在炉内产生涡流，因此可以利用涡流通过金属产生的热量使金属融化，故A正确；
B．使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅内几乎没有自由电子，不能产生较大的涡流，也就不可以用来加热食物，故B错误；
C．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以将涡流限制在硅钢片内部，硅从而减小变压器铁芯中的涡流带来能量损耗，故C正确；
D．探雷器靠近金属时会有电磁感应现象，因此用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的，故D正确。
本题选错误项，故选B。
2. 如图所示，铝环A用轻线静止悬挂于长直螺线管左侧，且与螺线管共轴，下列判断正确的是（ ）
A. 闭合开关瞬间，环A将向右摆动
B. 断开开关瞬间，环A的面积有收缩趋势
C. 保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，从左往右看A环中将产生顺时针方向的感应电流
D. 保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，环A将向右摆动
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．闭合开关瞬间，环A中磁通量增大，根据楞次定律，环将向左摆动。A错误；
B．断开开关瞬间，环A中磁通量减小，根据楞次定律，环将有扩展的趋势。B错误；
C．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，滑动变阻器的有效电阻增大，螺线管中电流减小，产生的向右的磁场减弱，根据楞次定律，从左往右看A环中将产生顺时针方向的感应电流。C正确；
D．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，滑动变阻器的有效电阻减小，螺线管中电流增大，产生的向右的磁场增强，根据楞次定律，环A将向左摆动。D错误。
故选C。
3. 如图所示，在阴极射线管中电子流方向由左向右，在其正下方放置一条形磁铁，位置如图，则阴极射线将会（ ）
A. 向上偏转B. 向下偏转
C. 向纸内偏转D. 向纸外偏转
【答案】C
【解析】
【详解】由安培定则可知，条形磁铁在阴极射线处产生的磁场方向斜向上（左侧斜向左上，右侧斜向右上），电子带负电，向右运动，由左手定则判定电子流所受洛伦兹力方向垂直纸面向里，故阴极射线会向纸内偏转。
故选C。
4. 金属导体棒置于倾斜的粗糙绝缘的斜面上，有电流时，金属导体棒能在斜面上保持静止。如图所示，四个图中分别标出了四种可能的匀强磁场方向。其中金属棒与斜面之间的摩擦力一定不等于零的图是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．导体棒所受重力和安培力方向如图所示
可知导体棒受到的支持力和摩擦力可能为零，故A错误；
B．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力不可能为零，故B正确；
C．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故C错误；
D．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形闭合导线框abc的ab边与磁场边界平行。现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据感应电动势大小
而导体棒有效长度L等于导体进入磁场过程中与磁场边界相交线的长度，因此进入磁场过程中，感应电动势逐渐减小，从而感应电流逐渐减小；离开磁场时，感应电动势也逐渐减小，从而感应电流也逐渐减小。再根据右手定则，进入磁场过程中感应电流为逆时针方向，离开磁场过程中，感应电流为顺时针方向。
故选D。
6. 图为演示自感现象的实验电路，A1、A2为相同的灯泡，电感线圈L的自感系数较大，且使得滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈L的直流电阻相等，下列判断正确的是（ ）
A. 断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭
B. 接通开关S，灯A2逐渐变亮
C. 接通开关S，灯A1立即变亮
D. 断开开关S，灯A1逐渐熄灭，A2闪一下再逐渐熄灭
【答案】A
【解析】
【详解】AD．断开开关时，由于线圈产生自感电动势，立即反向对A2“供电”；由于滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈L的直流电阻相等，所以电路稳定后两灯的直流电流相等，因此不会出现A2闪一下再逐渐熄灭，而是两灯同时逐渐熄灭，A正确，D错误；
BC．接通开关S，由于自感线圈的自感作用，A2立即变亮，A1逐渐变亮，BC错误。
故选A。
7. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd，置于有界匀强磁场中，图中虚线为磁场边界，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现使线框以同样大小的速度匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进如磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 图①中ab两点间的电势差最大B. 图②中ab两点间的电势差最大
C. 图③中回路电流最大D. 图④中回路电流最小
【答案】A
【解析】
【详解】设正方形线框边长为，四个图中电动势均为
设正方形线框的电阻为，则四个图中回路的电流均为
其中图①中ab边相当于电源，ab两点间的电势差为
图②、③、④中ab两点间的电势差均为
故选A。
8. 以下装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是（ ）
A. 甲图为回旋加速器，增加电压U可增大粒子的最大动能
B. 乙图为磁流体发电机，可判断出A极板比B极板电势低
C. 丙图为质谱仪，打到照相底片D同一位置粒子的电荷量相同
D. 丁图为速度选择器，特定速率的粒子从左右两侧沿轴线进入后都做直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲图为回旋加速器，粒子做圆周运动由洛伦兹力提供向心力
得
对于同一个粒子，增大磁感应强度和加速器半径可以增大其速度，从而增大其动能，与电压无关。故A错误；
B．乙图为磁流体发电机，根据左手定则可以判断，带正电的粒子向B极板聚集，故B极板为正极，A极板比B极板电势低，故B正确；
C．丙图为质谱仪，粒子由加速电场加速粒子，有
做匀速圆周运动由洛伦兹力提供向心力
联立解得
粒子经过相同得加速电场和偏转磁场，所以打到同一位置的粒子的比荷相同。故C错误；
D．丁图的速度选择器，粒子只能从左向右运动才符合原理。比如带正电的粒子进入时，洛伦兹力向上，电场力向下才能受力平衡。故D错误。
故选B。
9. 如图所示，是一个交变电流的电流强度随时间变化的规律图像（曲线部分按正弦规律变化），此交变电流的有效值是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
详解】根据焦耳定律
交变电流在一个周期内产生的热量为
恒定电流在一个周期内在上产生的热量为
令
代入数据可得
根据交变电流有效值的定义可知，此交变电流的有效值是。
故选D。
10. 1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机，如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则（ ）
A. 圆盘转动过程中电流沿b到a的方向流过电阻R
B. 圆盘转动过程中Q点电势比Р点电势低
C. 若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则转动一周，R上产生的焦耳热也变为原来的3倍
D. 圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径的平成正比
【答案】D
【解析】
【详解】AB．圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，若从上向下看圆盘顺时针转动，根据右手定则可知圆盘中心电势比边缘要高，即Q相当于电源的正极，Q点电势比P点电势高，电流沿a到b的方向流过电阻R，故AB错误；
D．根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势
则感应电动势大小与圆盘半径的平方成正比，故D正确；
C．电流在R上的热功率
可见电流在R上的热功率有角速度的平方成正比，若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则电流在R上的热功率也变为原来的9倍，故C错误。
故选D。
二、多项选择题：本大题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。
11. 如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动方向如图所示，穿过该线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示。线圈的匝数为10，电流表A为理想电流表。下列说法正确的是（ ）
A. 时交流电流表示数为零
B 时线圈和磁场方向垂直
C. 线圈感应电动势的最大值为
D. 在图甲位置，线圈中的电流方向为ABCD
【答案】BC
【解析】
【详解】A．电表的读数为有效值，不管磁通量如何变化，交流电流表的示数始终为所产生交流电的有效值，故A错误；
B．根据图乙可知，时线圈的磁通量最大，则可知此时线圈平面与磁场垂直，故B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律，结合图乙中磁通量的变化可得产生的感应电动势的最大值为
其中
，，
代入数据解得
故C正确；
D．在图甲位置，随着线框的转动，线框中的磁通量要增大，根据楞次定律结合安培定则可知，此时感应电流的方向为ADCB，故D错误。
故选BC。
12. 如图所示，理想变压器原线圈接的正弦交流电，副线圈接定值电阻，R为滑动变阻器，所有电表均为理想表，已知电压表V2的示数为20V。下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈中电流的频率为50Hz
B. 变压器原、副线圈匝数比为
C. 滑片P上滑过程中，V2示数不变，A1示数变小
D. 滑片P下滑过程中，变压器的输入功率变小
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．变压器原副线圈中电流的频率相等，为
A正确；
B．变压器原线圈输入电压的有效值为
变压器原、副线圈匝数比为
B正确；
滑片P上滑过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，原线圈的输入电压不变，变压器的匝数不变，故副线圈的输出电压也不变，即的示数不变，此时副线圈的电流
变小，即的示数变小，原副线圈的电流关系为
故变小，即表的示数减小，C正确；
D．滑片P下滑过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，原线圈的输入电压不变，变压器的匝数不变，故副线圈的输出电压也不变，即的示数不变，此时副线圈的电流
变大，副线圈的输出功率变大，理想变压器的输入输出功率相等，故变压器的输入功率变大，D错误。
故选ABC。
13. 如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则（ ）
A. 电路中感应电动势的大小为
B. 电路中感应电流的大小为
C. 金属杆所受安培力的大小为
D. 金属杆的热功率为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．电路中感应电动势的大小为
公式中的l为切割的有效长度，故电动势为
故A错误；
B．感应电流为
故B正确；
C．导线与磁场均垂直且长度为
故安培力的大小
故C正确；
D．功率为
故D错误。
故选BC。
14. 如图所示，不同金属材料围成的闭合矩形线框倾斜放置，线框平面与水平面成角，两长边很长，电阻不计，两短边长度为，电阻均为，在两长边中间正方形区域内存在垂直线框面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，区域边长为。质量为的金属杆从磁场上边缘由静止释放，下滑出磁场时已经开始匀速运动。金属杆与线框长边始终垂直且接触良好，金属杆接入电路的电阻为，不计一切摩擦，重力加速度为，则从金属杆由静止释放到下滑出磁场的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 金属杆中的电流方向从向
B. 金属杆出磁场时的速率为
C. 通过金属线框上侧短边的电荷量为
D. 金属线框产生的焦耳热为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据右手定则知，金属杆中的电流方向从向，故A错误；
B．金属杆匀速出磁场，安培力与重力沿斜面方向分力平衡，有
解得
故B正确；
C．通过金属杆的电荷量
而通过线框上侧短边的电荷量只是其中的一半，为，故C错误；
D．由能量守恒得电路中产生的总焦耳热
又内外电路的电阻之比为，可得线框产生的焦耳热
故D正确。
故选BD。
三、实验题：本大题共2小题，15题8分，16题8分，共16分。
15. 密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雰器喷出时由于摩擦而带电，落入两块相互平行的极板MN之间（M板带正电、N板带负电），透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡，可计算出油滴所带的电荷量。
（1）若P为从显微镜中观察到的悬浮油滴，则可推知P带_______电荷。（选填“正”或“负”）
（2）已知极板M、N之间的距离为d，电压为U，则两板之间的电场强度E的大小为_______。
（3）油滴P可视为球体，并测得其半径为R，已知油的密度为ρ，重力加速度为g，极板M、N之间的距离为d，电压为U，则该油滴的电荷量_________。（提示：球的体积公式）
（4）若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.电场力做负功 B.重力和电场力的合力做正功
C.电势能逐渐增大 D.重力势能的减少量小于动能的增加量
【答案】 ①. 负 ②. ③. ④. ABC
【解析】
【详解】（1）[1]根据平衡条件可知，油滴受到向上的电场力，所以油滴带负电。
（2）[2]根据匀强电场公式可知
（3）[3]因为油滴P悬浮，所以油滴P受到的重力和电场力平衡，即
mg=qE
联立以上各式，可得
（4）[4]带负电的油滴向下加速运动，受电场力向上，重力向下，合力向下，则
AC．电场力做负功，电势能逐渐增大，选项AC正确；
B．油滴向下加速运动，动能增加，则重力和电场力的合力做正功，选项B正确；
D．根据动能定理
可知重力势能的减少量大于动能的增加量，选项D错误。
故选ABC。
16. 小明用如图所示的装置研究“电磁感应现象”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。
（1）要想使电流计指针发生偏转，小明进行了以下4种操作，其中可行的是____（选填选项前的字母）。
A.螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管
B.螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管
C.磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动
D.磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动
（2）在（1）的研究中，小明发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据（1）中的操作，那么感应电流方向与下列哪些因素有关_________________（选填选项前的字母）。
A.磁铁磁性强弱
B.磁铁运动的方向
C.磁铁运动的速度大小
D.螺线管的匝数
（3）小明又将实验装置改造，如图所示，螺线管A经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管B与电流计构成闭合电路。螺线管B套在螺线管A的外面。为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同的速度移动滑动变阻器的滑片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是______（选填选项前的字母）
A.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向
B.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小
C.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向
D.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小
（4）在（3）研究中，闭合开关后，螺线管A的电流稳定时，螺线管B中也存在磁场，但不出现感应电流，这说明什么？___________________________。
【答案】 ①. AB ②. B ③. AD ④. 螺线管B中的磁通量不变，则无感应电流产生
【解析】
【详解】(1)[1]A．螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，在螺线管中会产生感应电流，即电流计指针发生偏转，故A正确；
B．螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，在螺线管中会产生感应电流，即电流计指针发生偏转，故B正确；
C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动，穿过线圈的磁通量不变，根据楞次定律可知，在螺线管中不会产生感应电流，即电流计指针不发生偏转，故C错误；
D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动，穿过线圈的磁通量不变，根据楞次定律可知，在螺线管中不会产生感应电流，即电流计指针不发生偏转，故D错误。
故选AB。
(2)[2]根据（1）中的操作可知，在磁铁插入或拔出螺线管时，电流计指针偏转方向不同，说明，感应电流方向与磁铁运动方向有关，故B正确。
故选B。
(3)[3]AB．螺线管A的磁性变强或变弱时，穿过线圈B的磁通量变大或变小，由楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流方向相反，所以螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向，故A正确，B错误；
CD．螺线管A的磁性强弱变化越快，由法拉第电磁感应定律可知，线圈B中产生的感应电动势越大，感应电流越大，所以螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小，故C错误，D正确。
故选AD。
(4)[4]闭合开关后，螺线管A的电流稳定时，螺线管B中也存在磁场，但螺线管B中的磁通量不变，则无感应电流产生。
四、计算题：本题共3题，17题9分，18题12分，19题17分，满分38分，解答应写出必要文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17. 某种风力发电机的原理如图所示，发电机的矩形线圈abcd固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，图示位置线圈与磁场垂直。已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为B，线圈的匝数为n，ab边长为，bc边长为，线圈总电阻为r，外接电阻为R，磁体转动的角速度为ω。求：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电流表的读数；
（3）当磁体从图示位置转过30°角度时，bc边受到的安培力大小F。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）最大值
若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式
（2）电流表的读数
（3）当磁体从图示位置转过30°角度时
电流
安培力
解得
18. 如图所示，两表面光滑的足够长的平行金属导轨MN、PQ，相距为L，与水平面成夹角倾斜放置，导轨顶端连接一定值电阻。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好。已知金属棒的质量为m、电阻为R，定值电阻阻值为2R，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，现将金属棒ab由静止释放，试求：
（1）金属棒ab下滑的最大速度为多大？
（2）当金属棒沿导轨下滑位移为x时，速度由零增大到v（尚未达到最大速度），此过程中流过金属棒的电荷量为多少？
（3）在第（2）小题的过程中，金属棒中产生的电热为多少？
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)速度最大时，导体棒受力平衡，则有
，
解得
(2)根据电流公式得
解得
(3)根据动能定理得
根据功能关系得
根据电路中电能的分配得
解得
19. 如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等（B未知）。有一个带正电的粒子（不计重力）质量为m带电量为q以垂直于x轴的初速度从x轴上的Р点进入匀强电场中，并且恰好与y轴的正方向成角进入磁场，又恰好垂直进入第Ⅳ象限的磁场。已知OP之间的距离为d。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）求粒子第一次经过x轴时到坐标原点O的距离；
（2）带电粒子在磁场中第二次经过x轴时，在电场和磁场中运动的总时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子以垂直于轴的初速度进入水平方向的匀强电场，做类平抛运动，由进入电场时的速度与轴正向成角，则有
联立解得
，
（2）粒子的运动轨迹如图所示
粒子进入磁场的速度
粒子进入磁场位置与原点O的距离为
由几何知识得粒子在磁场中做圆周运动半径
粒子第一次经过x轴时到坐标原点O的距离
（3）粒子在磁场中运动的时间
带电粒子在磁场中第二次经过x轴时，在电场和磁场中运动的总时间为
（试题满分100分，考试时间90分钟）
一、单项选择题：本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 关于课本中下列图片的解释错误的是（ ）
A. 真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属融化
B. 使用电磁炉加热食物时使用陶瓷锅也可以
C. 用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流
D. 用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的
【答案】B
【解析】
【详解】A．真空冶炼炉接入高频交流电源，炉内的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律将会在炉内产生涡流，因此可以利用涡流通过金属产生的热量使金属融化，故A正确；
B．使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅内几乎没有自由电子，不能产生较大的涡流，也就不可以用来加热食物，故B错误；
C．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以将涡流限制在硅钢片内部，硅从而减小变压器铁芯中的涡流带来能量损耗，故C正确；
D．探雷器靠近金属时会有电磁感应现象，因此用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用涡流工作的，故D正确。
本题选错误项，故选B。
2. 如图所示，铝环A用轻线静止悬挂于长直螺线管左侧，且与螺线管共轴，下列判断正确的是（ ）
A. 闭合开关瞬间，环A将向右摆动
B. 断开开关瞬间，环A的面积有收缩趋势
C. 保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，从左往右看A环中将产生顺时针方向的感应电流
D. 保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，环A将向右摆动
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．闭合开关瞬间，环A中磁通量增大，根据楞次定律，环将向左摆动。A错误；
B．断开开关瞬间，环A中磁通量减小，根据楞次定律，环将有扩展的趋势。B错误；
C．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，滑动变阻器的有效电阻增大，螺线管中电流减小，产生的向右的磁场减弱，根据楞次定律，从左往右看A环中将产生顺时针方向的感应电流。C正确；
D．保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，滑动变阻器的有效电阻减小，螺线管中电流增大，产生的向右的磁场增强，根据楞次定律，环A将向左摆动。D错误。
故选C。
3. 如图所示，在阴极射线管中电子流方向由左向右，在其正下方放置一条形磁铁，位置如图，则阴极射线将会（ ）
A. 向上偏转B. 向下偏转
C. 向纸内偏转D. 向纸外偏转
【答案】C
【解析】
【详解】由安培定则可知，条形磁铁在阴极射线处产生的磁场方向斜向上（左侧斜向左上，右侧斜向右上），电子带负电，向右运动，由左手定则判定电子流所受洛伦兹力方向垂直纸面向里，故阴极射线会向纸内偏转。
故选C。
4. 金属导体棒置于倾斜的粗糙绝缘的斜面上，有电流时，金属导体棒能在斜面上保持静止。如图所示，四个图中分别标出了四种可能的匀强磁场方向。其中金属棒与斜面之间的摩擦力一定不等于零的图是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．导体棒所受重力和安培力方向如图所示
可知导体棒受到的支持力和摩擦力可能为零，故A错误；
B．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力不可能为零，故B正确；
C．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故C错误；
D．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示
由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形闭合导线框abc的ab边与磁场边界平行。现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据感应电动势大小
而导体棒有效长度L等于导体进入磁场过程中与磁场边界相交线的长度，因此进入磁场过程中，感应电动势逐渐减小，从而感应电流逐渐减小；离开磁场时，感应电动势也逐渐减小，从而感应电流也逐渐减小。再根据右手定则，进入磁场过程中感应电流为逆时针方向，离开磁场过程中，感应电流为顺时针方向。
故选D。
6. 图为演示自感现象的实验电路，A1、A2为相同的灯泡，电感线圈L的自感系数较大，且使得滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈L的直流电阻相等，下列判断正确的是（ ）
A. 断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭
B. 接通开关S，灯A2逐渐变亮
C. 接通开关S，灯A1立即变亮
D. 断开开关S，灯A1逐渐熄灭，A2闪一下再逐渐熄灭
【答案】A
【解析】
【详解】AD．断开开关时，由于线圈产生自感电动势，立即反向对A2“供电”；由于滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈L的直流电阻相等，所以电路稳定后两灯的直流电流相等，因此不会出现A2闪一下再逐渐熄灭，而是两灯同时逐渐熄灭，A正确，D错误；
BC．接通开关S，由于自感线圈的自感作用，A2立即变亮，A1逐渐变亮，BC错误。
故选A。
7. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd，置于有界匀强磁场中，图中虚线为磁场边界，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现使线框以同样大小的速度匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进如磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 图①中ab两点间的电势差最大B. 图②中ab两点间的电势差最大
C. 图③中回路电流最大D. 图④中回路电流最小
【答案】A
【解析】
【详解】设正方形线框边长为，四个图中电动势均为
设正方形线框的电阻为，则四个图中回路的电流均为
其中图①中ab边相当于电源，ab两点间的电势差为
图②、③、④中ab两点间的电势差均为
故选A。
8. 以下装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是（ ）
A. 甲图为回旋加速器，增加电压U可增大粒子的最大动能
B. 乙图为磁流体发电机，可判断出A极板比B极板电势低
C. 丙图为质谱仪，打到照相底片D同一位置粒子的电荷量相同
D. 丁图为速度选择器，特定速率的粒子从左右两侧沿轴线进入后都做直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲图为回旋加速器，粒子做圆周运动由洛伦兹力提供向心力
得
对于同一个粒子，增大磁感应强度和加速器半径可以增大其速度，从而增大其动能，与电压无关。故A错误；
B．乙图为磁流体发电机，根据左手定则可以判断，带正电的粒子向B极板聚集，故B极板为正极，A极板比B极板电势低，故B正确；
C．丙图为质谱仪，粒子由加速电场加速粒子，有
做匀速圆周运动由洛伦兹力提供向心力
联立解得
粒子经过相同得加速电场和偏转磁场，所以打到同一位置的粒子的比荷相同。故C错误；
D．丁图的速度选择器，粒子只能从左向右运动才符合原理。比如带正电的粒子进入时，洛伦兹力向上，电场力向下才能受力平衡。故D错误。
故选B。
9. 如图所示，是一个交变电流的电流强度随时间变化的规律图像（曲线部分按正弦规律变化），此交变电流的有效值是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
详解】根据焦耳定律
交变电流在一个周期内产生的热量为
恒定电流在一个周期内在上产生的热量为
令
代入数据可得
根据交变电流有效值的定义可知，此交变电流的有效值是。
故选D。
10. 1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机，如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则（ ）
A. 圆盘转动过程中电流沿b到a的方向流过电阻R
B. 圆盘转动过程中Q点电势比Р点电势低
C. 若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则转动一周，R上产生的焦耳热也变为原来的3倍
D. 圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径的平成正比
【答案】D
【解析】
【详解】AB．圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，若从上向下看圆盘顺时针转动，根据右手定则可知圆盘中心电势比边缘要高，即Q相当于电源的正极，Q点电势比P点电势高，电流沿a到b的方向流过电阻R，故AB错误；
D．根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势
则感应电动势大小与圆盘半径的平方成正比，故D正确；
C．电流在R上的热功率
可见电流在R上的热功率有角速度的平方成正比，若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则电流在R上的热功率也变为原来的9倍，故C错误。
故选D。
二、多项选择题：本大题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。
11. 如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动方向如图所示，穿过该线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示。线圈的匝数为10，电流表A为理想电流表。下列说法正确的是（ ）
A. 时交流电流表示数为零
B 时线圈和磁场方向垂直
C. 线圈感应电动势的最大值为
D. 在图甲位置，线圈中的电流方向为ABCD
【答案】BC
【解析】
【详解】A．电表的读数为有效值，不管磁通量如何变化，交流电流表的示数始终为所产生交流电的有效值，故A错误；
B．根据图乙可知，时线圈的磁通量最大，则可知此时线圈平面与磁场垂直，故B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律，结合图乙中磁通量的变化可得产生的感应电动势的最大值为
其中
，，
代入数据解得
故C正确；
D．在图甲位置，随着线框的转动，线框中的磁通量要增大，根据楞次定律结合安培定则可知，此时感应电流的方向为ADCB，故D错误。
故选BC。
12. 如图所示，理想变压器原线圈接的正弦交流电，副线圈接定值电阻，R为滑动变阻器，所有电表均为理想表，已知电压表V2的示数为20V。下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈中电流的频率为50Hz
B. 变压器原、副线圈匝数比为
C. 滑片P上滑过程中，V2示数不变，A1示数变小
D. 滑片P下滑过程中，变压器的输入功率变小
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．变压器原副线圈中电流的频率相等，为
A正确；
B．变压器原线圈输入电压的有效值为
变压器原、副线圈匝数比为
B正确；
滑片P上滑过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，原线圈的输入电压不变，变压器的匝数不变，故副线圈的输出电压也不变，即的示数不变，此时副线圈的电流
变小，即的示数变小，原副线圈的电流关系为
故变小，即表的示数减小，C正确；
D．滑片P下滑过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，原线圈的输入电压不变，变压器的匝数不变，故副线圈的输出电压也不变，即的示数不变，此时副线圈的电流
变大，副线圈的输出功率变大，理想变压器的输入输出功率相等，故变压器的输入功率变大，D错误。
故选ABC。
13. 如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则（ ）
A. 电路中感应电动势的大小为
B. 电路中感应电流的大小为
C. 金属杆所受安培力的大小为
D. 金属杆的热功率为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．电路中感应电动势的大小为
公式中的l为切割的有效长度，故电动势为
故A错误；
B．感应电流为
故B正确；
C．导线与磁场均垂直且长度为
故安培力的大小
故C正确；
D．功率为
故D错误。
故选BC。
14. 如图所示，不同金属材料围成的闭合矩形线框倾斜放置，线框平面与水平面成角，两长边很长，电阻不计，两短边长度为，电阻均为，在两长边中间正方形区域内存在垂直线框面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，区域边长为。质量为的金属杆从磁场上边缘由静止释放，下滑出磁场时已经开始匀速运动。金属杆与线框长边始终垂直且接触良好，金属杆接入电路的电阻为，不计一切摩擦，重力加速度为，则从金属杆由静止释放到下滑出磁场的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 金属杆中的电流方向从向
B. 金属杆出磁场时的速率为
C. 通过金属线框上侧短边的电荷量为
D. 金属线框产生的焦耳热为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据右手定则知，金属杆中的电流方向从向，故A错误；
B．金属杆匀速出磁场，安培力与重力沿斜面方向分力平衡，有
解得
故B正确；
C．通过金属杆的电荷量
而通过线框上侧短边的电荷量只是其中的一半，为，故C错误；
D．由能量守恒得电路中产生的总焦耳热
又内外电路的电阻之比为，可得线框产生的焦耳热
故D正确。
故选BD。
三、实验题：本大题共2小题，15题8分，16题8分，共16分。
15. 密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雰器喷出时由于摩擦而带电，落入两块相互平行的极板MN之间（M板带正电、N板带负电），透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡，可计算出油滴所带的电荷量。
（1）若P为从显微镜中观察到的悬浮油滴，则可推知P带_______电荷。（选填“正”或“负”）
（2）已知极板M、N之间的距离为d，电压为U，则两板之间的电场强度E的大小为_______。
（3）油滴P可视为球体，并测得其半径为R，已知油的密度为ρ，重力加速度为g，极板M、N之间的距离为d，电压为U，则该油滴的电荷量_________。（提示：球的体积公式）
（4）若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.电场力做负功 B.重力和电场力的合力做正功
C.电势能逐渐增大 D.重力势能的减少量小于动能的增加量
【答案】 ①. 负 ②. ③. ④. ABC
【解析】
【详解】（1）[1]根据平衡条件可知，油滴受到向上的电场力，所以油滴带负电。
（2）[2]根据匀强电场公式可知
（3）[3]因为油滴P悬浮，所以油滴P受到的重力和电场力平衡，即
mg=qE
联立以上各式，可得
（4）[4]带负电的油滴向下加速运动，受电场力向上，重力向下，合力向下，则
AC．电场力做负功，电势能逐渐增大，选项AC正确；
B．油滴向下加速运动，动能增加，则重力和电场力的合力做正功，选项B正确；
D．根据动能定理
可知重力势能的减少量大于动能的增加量，选项D错误。
故选ABC。
16. 小明用如图所示的装置研究“电磁感应现象”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。
（1）要想使电流计指针发生偏转，小明进行了以下4种操作，其中可行的是____（选填选项前的字母）。
A.螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管
B.螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管
C.磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动
D.磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动
（2）在（1）的研究中，小明发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据（1）中的操作，那么感应电流方向与下列哪些因素有关_________________（选填选项前的字母）。
A.磁铁磁性强弱
B.磁铁运动的方向
C.磁铁运动的速度大小
D.螺线管的匝数
（3）小明又将实验装置改造，如图所示，螺线管A经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管B与电流计构成闭合电路。螺线管B套在螺线管A的外面。为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同的速度移动滑动变阻器的滑片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是______（选填选项前的字母）
A.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向
B.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小
C.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向
D.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小
（4）在（3）研究中，闭合开关后，螺线管A的电流稳定时，螺线管B中也存在磁场，但不出现感应电流，这说明什么？___________________________。
【答案】 ①. AB ②. B ③. AD ④. 螺线管B中的磁通量不变，则无感应电流产生
【解析】
【详解】(1)[1]A．螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，在螺线管中会产生感应电流，即电流计指针发生偏转，故A正确；
B．螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，在螺线管中会产生感应电流，即电流计指针发生偏转，故B正确；
C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动，穿过线圈的磁通量不变，根据楞次定律可知，在螺线管中不会产生感应电流，即电流计指针不发生偏转，故C错误；
D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动，穿过线圈的磁通量不变，根据楞次定律可知，在螺线管中不会产生感应电流，即电流计指针不发生偏转，故D错误。
故选AB。
(2)[2]根据（1）中的操作可知，在磁铁插入或拔出螺线管时，电流计指针偏转方向不同，说明，感应电流方向与磁铁运动方向有关，故B正确。
故选B。
(3)[3]AB．螺线管A的磁性变强或变弱时，穿过线圈B的磁通量变大或变小，由楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流方向相反，所以螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向，故A正确，B错误；
CD．螺线管A的磁性强弱变化越快，由法拉第电磁感应定律可知，线圈B中产生的感应电动势越大，感应电流越大，所以螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小，故C错误，D正确。
故选AD。
(4)[4]闭合开关后，螺线管A的电流稳定时，螺线管B中也存在磁场，但螺线管B中的磁通量不变，则无感应电流产生。
四、计算题：本题共3题，17题9分，18题12分，19题17分，满分38分，解答应写出必要文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17. 某种风力发电机的原理如图所示，发电机的矩形线圈abcd固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，图示位置线圈与磁场垂直。已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为B，线圈的匝数为n，ab边长为，bc边长为，线圈总电阻为r，外接电阻为R，磁体转动的角速度为ω。求：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电流表的读数；
（3）当磁体从图示位置转过30°角度时，bc边受到的安培力大小F。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）最大值
若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式
（2）电流表的读数
（3）当磁体从图示位置转过30°角度时
电流
安培力
解得
18. 如图所示，两表面光滑的足够长的平行金属导轨MN、PQ，相距为L，与水平面成夹角倾斜放置，导轨顶端连接一定值电阻。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好。已知金属棒的质量为m、电阻为R，定值电阻阻值为2R，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，现将金属棒ab由静止释放，试求：
（1）金属棒ab下滑的最大速度为多大？
（2）当金属棒沿导轨下滑位移为x时，速度由零增大到v（尚未达到最大速度），此过程中流过金属棒的电荷量为多少？
（3）在第（2）小题的过程中，金属棒中产生的电热为多少？
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)速度最大时，导体棒受力平衡，则有
，
解得
(2)根据电流公式得
解得
(3)根据动能定理得
根据功能关系得
根据电路中电能的分配得
解得
19. 如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等（B未知）。有一个带正电的粒子（不计重力）质量为m带电量为q以垂直于x轴的初速度从x轴上的Р点进入匀强电场中，并且恰好与y轴的正方向成角进入磁场，又恰好垂直进入第Ⅳ象限的磁场。已知OP之间的距离为d。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）求粒子第一次经过x轴时到坐标原点O的距离；
（2）带电粒子在磁场中第二次经过x轴时，在电场和磁场中运动的总时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子以垂直于轴的初速度进入水平方向的匀强电场，做类平抛运动，由进入电场时的速度与轴正向成角，则有
联立解得
，
（2）粒子的运动轨迹如图所示
粒子进入磁场的速度
粒子进入磁场位置与原点O的距离为
由几何知识得粒子在磁场中做圆周运动半径
粒子第一次经过x轴时到坐标原点O的距离
（3）粒子在磁场中运动的时间
带电粒子在磁场中第二次经过x轴时，在电场和磁场中运动的总时间为
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