2022~2023年高二12月月考物理(山东省德州市陵城区第一中学)

选择题
在下列几种电流的波形图中，不能表示交变电流的是（）
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
试题A图中电流均为正值，说明电流的方向不随时间而变化，则此电流不是交变电流．故A正确．
BCD这三种电流的大小和方向都随时间做周期性变化，都是交变电流．故BCD错误．故选A．
选择题
下列说法正确的是
A. 一小段通电导线在磁场中某点，若不受磁场力的作用，该点的磁感强度一定为零
B. 当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必为零
C. 某一点电荷在电场中的受力方向，即为该点电场线的切线方向
D. 磁感线是从磁体的N极发出，终止于S极
【答案】B
【解析】
A.一小段通电导线在磁场中某点，不受磁场力的作用，该点的磁感强度不一定为零，也可能是由于通电导线与磁场平行，故A错误。

B. 根据匀强磁场中磁通量的一般计算公式Φ=BSsinθ，当平面跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过这个平面，所以穿过这个平面的磁通量必为零，故B正确
C. 正电荷所受的电场力方向与电场强度方向相同，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反，电场线切线方向为场强方向，则电荷所受电场力方向不一定与电场线切线方向一致。

故C错误。

D. 在磁体外部磁感线从磁体的N极发出到S极，在磁体的内部，磁感线从S极到N极，D错误。

选择题
一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受到安培力作用后的运动情况为（）
A. 从上向下看顺时针转动并靠近螺线管
B. 从上向下看顺时针转动并远离螺线管
C. 从上向下看逆时针转动并远离螺线管
D. 从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
【答案】D
【解析】试题分析：通电导线因放在通电螺线管的磁场中故受到磁场力，因左右两侧磁场方向不同，故可以分左右两边分别分析研究，画出两侧的磁场方向，则由左手定则可判出磁场力的方向，根据受力情况可判出物体的转动情况．当导体转动后，我们可以认为电流向右偏内，受力也将发生变化，为了简便，我们可以判断导体转动到向里的位置判断导体的受力情况，再判出导体的运动情况．
解：通电螺线管的磁感线如图所示，则由图示可知左侧导体所处的磁
场方向斜向上，右侧导体所处的磁场斜向下，则由左手定则可知，左侧导体受力方向向外，右侧导体受力方向向里，故从上向下看，导体应为逆时针转动；当导体转过90°时，由左手定则可得导体受力向下，故可得出导体运动为逆时针转动的同时还要向下运动．即为a端转向纸外，b端转向纸里，且靠近通电螺线管，故D正确，ABC错误；
故选：D
选择题
粗细均匀的导体棒ab悬挂在两根相同的轻质弹簧下，ab恰好在水平位置，如图示.已知ab的质量m=2 g，ab的长度L=20 cm，沿平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B=0.1 T，电池的电动势为12 V，电路总电阻为12 Ω.当开关闭合时（）
A. 导体棒ab所受的安培力方向竖直向上
B. 能使两根弹簧恰好处于自然状态
C. 导体棒ab所受的安培力大小为0.02 N
D. 若系统重新平衡后,两弹簧的伸长量均与闭合开关前相比改变了
0.5 cm，则弹簧的劲度系数为5 N/m
【答案】C
【解析】
由左手定则可知，导体棒ab所受的安培力方向竖直向下，弹簧处于拉伸状态，选项AB错误；导体棒中的电流为，则ab所受的安培力大小为F安=BIL=0.1×0.2×1N=0.02 N，选项C正确；由平衡可知：，解得，选项D错误.
选择题
如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略．下列说法中正确的是
A.合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，然后一样亮
B.合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮
C.断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭
D.断开开关S切断电路时，A1和A2都立刻熄灭
【解析】
AB.合上开关S接通电路时，立即正常发光，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过的电流慢慢变大，则先亮，后亮，最后一样亮，故选项A正确，B错误；
CD. 断开开关S切断电路时，原来的电流立即减小为零，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过的电流会慢慢变小，并且通过，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，但通过的灯的电流方向与原来的方向相反，故选项C、D错误。

选择题
一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示．由图可知（）
A. 该交流电的电流瞬时值的表达式为i=2sin（100πt）A
B. 该交流电的频率是50Hz
C. 该交流电的电流有效值为2A
D. 若该交流电流通过R=10Ω的电阻，则电阻消耗的功率是20W
【解析】A、B项：由图可知，，，所以，所以该交流电的电流瞬时值的表达式为，该交流电的频率，故A错误，B错误；
C项：该交流电的电流有效值为，故C错误；
D项：电阻消耗的功率，故D正确。

选择题
如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域.直角边长为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，一边长为L、总电阻R的正方形闭合导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v垂直磁场匀速穿过磁场区.取电流沿a→b→c→d→a的方向为正，则图中表示线框中感应电流i随bc边位置坐标x变化的图象正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
分段研究：先判断感应电流的方向，再确定线框有效的切割长度，分析线框中感应电动势的大小与位置坐标的关系。

线框的电阻一定，感应电流与感应电动势成正比。

bc边的位置坐标x在L-2L过程，根据楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿a→b→c→d→a，为正值。

线框bc边有效切线长度为l=x-L，感应电动势为：E=Blv=B（x-L）v，感应电流为：，i与x 是线性关系。

当x=2L时，电流为：；x在2L-3L过程，根据楞次定律判断可知感应电流方向沿a→d→c→b→a，为负值，线框ad边有效切线长度为l=x-2L，感应电动势为E=Blv=B（x-2L）v；感应电流为：，当x=2L时i=0，当x=3L时，电流为：，根据数学知识知道A图正确。

故选A。

选择题
如图所示，一个匝数n＝100匝的圆形导体线圈，面积S1＝0.4m2，电阻r＝1Ω.在线圈中存在面积S2＝0.3m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示.有一个R
＝2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，b端接地，则下列说法正确的是()
A.圆形线圈中产生的感应电动势E＝6V
B.在0～4s时间内通过电阻R的电荷量q＝8C
C.设b端电势为零，则a端的电势φa＝3V
D.在0～4s时间内电阻R上产生的焦耳热Q＝18J
【答案】D
【解析】
A．由法拉第电磁感应定律可得，由图乙结合数学知识可得
将其代入可求E=4.5 V，选项A错误；
B．设平均电流强度为，由
在0～4 s穿过圆形导体线圈的磁通量的变化量为：
△Φ=0.6×0.3 Wb-0=0.18 Wb
代入可解得：
q=6 C
选项B错误；
C．0～4 s内磁感应强度增大，圆形线圈内磁通量增加，由楞次定律结合右手定则可得b点电势高，a点电势低，因为
UR=IR=1.5×2=3V，
UR=φb-φa
则
φa=-3 V；
选项C错误；
D．在0～4s时间内电阻R上产生的焦耳热
选项D正确。

选择题
根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的炮弹发射装置--电磁炮，它的基本原理如图所示，下列结论中正确的是（）
A. 要使炮弹沿导轨向右发射，必须通以自M向N的电流
B. 要想提高炮弹的发射速度，可适当增大电流
C. 要想提高炮弹的发射速度，可适当增大磁感应强度
D. 使电流和磁感应强度的方向同时反向，炮弹的发射方向亦将随之反向
【答案】ABC
【解析】
要使炮弹沿导轨向右发射，即为安培力作用，根据左手定则可知，必须通以自M向N的电流。

故A正确；要想提高炮弹的发射速度，即增大安培力的大小，根据F=BIL，所以可适当增大电流或磁感应强度，故BC正确；若使电流和磁感应强度的方向同时反向，则安培力方向不变，所以炮弹的发射方向不变，故D错误；
选择题
如图所示，半径为R的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。

某质量为m，带电量为q的带电粒子沿圆形区域的半径方向以一定速度射入磁场，射出磁场时偏离原方向。

不计粒子重力，则（）
A. 该粒子带负电
B. 粒子在磁场中圆周运动的半径为R
C. 粒子射入磁场的速度大小为
D. 粒子在磁场中运动的时间为
【答案】AC
【解析】
由左手定则可知，粒子带负电，选项A正确；由几何关系可知，粒子在磁场中圆周运动的半径为，选项B错误；根据可知粒子射入磁场的速度大小为，选项C正确；粒子在磁场中做圆周运动的圆心角为600，则运动的时间为
，选项D错误；故选AC.
选择题
如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。

将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。

下列说法正确的是（）
A. 开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D. 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
【答案】AD
【解析】
A．断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；
BC．开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，BC错误；
D．开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中
电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。

选择题
(多选)如图所示，竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B，不计ab与导轨电阻及一切摩擦，且ab与导轨接触良好．若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是()
A. 杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量
B. 拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量
C. 拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量
D. 电流所做的功等于重力势能的增加量
【答案】AC
【解析】根据功能关系知，杆ab克服安培力做功等于电阻R上产生的热量．故A正确．根据能量守恒定律知，拉力F做的功等于重力势
能的增加量和电阻R上产生的热量之和．故B错误．根据动能定理知，拉力和重力做功等于克服安培力做功的大小，克服安培力做功等于电阻R上的热量．故C正确．安培力的大小与重力的大小不等，则电流做的功与重力做功大小不等，即电流做功不等于重力势能的增加量．故D错误．故选AC.
实验题
我们通过实验可以探究感应电流的产生条件，在下图的实验中，线圈A通过滑动变阻器和开关接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B里面．通过实验，判断线圈B中是否有电流产生．
（1）开关闭合的瞬间_____感应电流产生（填“有”或“无”）
（2）开关总是闭合的，缓慢滑动变阻器时，_____感应电流产生（填“有”或“无”）
（3）断开开关后，迅速移动滑动变阻器的滑片，_____感应电流产生（填“有”或“无”）
（4）归纳以上实验的结果，产生感应电流的条件是_______________________________．
【答案】有有有穿过闭合回路的磁通量发生变化
【解析】
（1）[1]．开关闭合的瞬间，穿过线圈B磁通量发生变化，则线圈B 中有感应电流产生；
（2）[2]．开关总是闭合的，缓慢滑动变阻器时，线圈A中电流变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生；
（3）[3]．断开开关后，迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈A中电流变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，有感应电流产生；
（4）[4]．归纳以上实验的结果，产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。

填空题
（4分）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。

己知线圈由a端开始绕至b端：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。

（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。

俯视线圈，其绕向为____________（填：“顺时针”或“逆时针”）。

（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。

俯视线圈，其绕向为____________（填：“顺时针”或“逆时针”）。

【答案】（1）顺时针，（2）逆时针，
【解析】
（1）由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，感应电流由a经G流向b，再由安培定则知线圈绕向如图所示，为顺时针。

（2）由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上，感应电流由b经G流向a，再由安培定则知线圈绕向为逆时针。

解答题
如图所示，匝数为100匝、边长为0.2 m的正方形线圈，在磁感应强度为2T的匀强磁场中，从中性面开始以10π rad/s的角速度绕OO′轴
匀速转动．若线圈自身电阻为2 Ω，负载电阻R＝6Ω，取π2＝10，则开始转动内在R上产生的热量为多少？
【答案】150J
【解析】
电动势最大值为
Em＝nBSω＝100×2×0.2×0.2×10π V＝80π V
有效值为：E＝＝40π V
电流有效值为：
故产生的热量为Q＝I2Rt＝150 J.
解答题
质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动．求：
(1)粒子的速度v为多少？
(2)速度选择器的电压U2为多少？
(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？
【答案】(1) (2)B1d (3)
【解析】
解：(1)在电场中，粒子被加速电场U1加速，由动能定理有：
解得粒子的速度：
(2)在速度选择器中，粒子受的电场力和洛伦兹力大小相等，则有：
解得速度选择器的电压：
(3)在磁场中，粒子受洛伦兹力作用而做圆周运动，则有：
解得半径：
解答题
如图所示，水平地面上方有一高度为H、界面分别为PQ、MN的匀强
磁场，磁感应强度为B．矩形导线框abcd在磁场上方某一高度处，导线框ab边长为l1，bd边长为l2，导线框的质量为m，电阻为R．磁场方向垂直于线框平面，磁场高度H＞l2．线框从某高处静止落下，当线框的cd边刚进入磁场时，线框的加速度方向向下、大小为；当线框的cd边刚离开磁场时，线框的加速度方向向上、大小为．运动过程中，线框平面位于竖直平面内，上、下两边始终平行PQ．空气阻力不计，重力加速度为g．求：
（1）线框开始下落时cd边距离磁场上边界PQ的高度h；
（2）cd边刚离开磁场时，电势差Ucd
（3）从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场过程中，线框产生的焦耳热Q；
【答案】(1) (2) (3) mgH﹣
【解析】
（1）当线框的cd边刚进入磁场时，线框的加速度方向向下、大小为
，
根据牛顿第二定律得：
代入数据解得：
则线框开始下落时cd边距离磁场上边界PQ的高度为：
（2）当线框的cd边刚离开磁场时，线框的加速度方向向上、大小为
．
根据牛顿第二定律得：
解得：
切割产生的感应电动势为：
，
则cd两端的电势差为：
（3）对线框的cd边进入磁场至cd边刚出磁场的过程运用能量守恒
得：
解得：
解答题
如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上，两轨道之间的距离l = 0.50 m，轨道的MM′端之间接一阻值R = 0.40 Ω的定值电阻，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0 = 0.50 m。

直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B = 0.5 T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d = 0.80 m，且其右边界与NN′重合。

现有一质量m = 0.20 kg、电阻r = 0.10 Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s = 2.0 m处。

在与杆垂直的水平恒力F = 2.0 N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′。

已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ = 0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g = 10 m/s2，求：
（1）导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；
（2）导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；
（3）导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热。

【答案】（1）3 A，方向由b到a （2）0.4 C （3）0.94 J
【解析】
本题考查电磁感应现象与能量问题的综合。

（1）设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时的速度为v1，根据动能定理则有：
导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势：
此时通过导体杆上的电流大小：
=3A
根据右手定则可知，电流方向为由b向a
（2）设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为E平均，则由法拉第电磁感应定律有：
通过电阻R的感应电流的平均值：
通过电阻R的电荷量：
q=I平均t=0.4C
（3）设导体杆离开磁场时的速度大小为v2，运动到圆轨道最高点的速度为v3，因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点，根据牛顿第二定律对导体杆在轨道最高点时有：
对于导体杆从NN′运动至PP′的过程，根据机械能守恒定律有：
解得v2=5.0m/s
导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能：
此过程中电路中产生的焦耳热为：。