高二物理下学期第一次月考含答案

高二物理试题
考试时间：90分钟； 2022.3
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、单选题（每题3分3*8=24分）
1．矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是（）
A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大
B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
C．每当线框经过中性面垂直的位置时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线
2．倾角为θ的光滑固定斜面体处于竖直向下的匀强磁场中，在斜面上有一根长为L、质量为m的导线，导线与磁场垂直，导线中电流为I，方向如图所示，导线恰能保持静止，重力加速度为g。

则磁感应强度B的大小为（）
A．
sin
mg
B
IL
θ
=B．
cos
mg
B
IL
θ
=C．
tan
mg
B
IL
θ
=D．
tan
mg
B
ILθ
=
3．如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙曲线a、b所示，则
（）A．两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．两次情况下穿过线圈的最大磁通量相同，都为
30
π
Wb
D．曲线b表示的交变电动势最大值为10V
4．某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为E m。

则（）
A．在t＝
4
T
时，磁场方向与线圈平面平行
B．在t＝
2
T
时，线圈中的磁通量变化率最大
C．线圈中电动势的瞬时值e＝E m sin
2
()
t
T
π
D．若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势变为原来的4倍
5．关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（）
A．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
6．如图所示，边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场。

一个边长为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直，导线框和虚线框的对角线共线。

从0
=t开始，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场，直到整个导线框离开磁场区域。

用I表示导线框中的感应电流，取逆时针方向为正，则下列表示I t-关系的图象中，大致正确的是（）
A．B．
C．
D．
7．如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，A、B是完全相同的小灯泡。

下列说法正确的是（）
A．闭合S瞬间，A灯比B灯先亮
B．闭合S瞬间，A灯立即亮，B灯逐渐变亮
C．断开S瞬间，通过B灯的电流方向从左向右
D．断开S瞬间，A灯立即熄灭，B灯闪亮后熄灭8．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个电子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角．现将磁场的磁感应强度大小改为原来的9倍，方向不变，将一正电子（质量、电量与电子相同，电性相反）以速度3v从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为
A．3t∆B．9t∆
C．
2
9
t∆D．
1
9
t∆
二、多选题（每题4分4*4=16分选不全得2分）
9．如图所示是电磁流量计的示意图。

圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。

当管中的待测液体从右向左流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电压U，就可以知道管中液体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体的体积）。

已知管的直径为d，磁感应强度为B，则下列说法中正确的是（）
A．M点电势一定高于N点的电势
B．d越大M、N两点间的电压U越大
C．B越大M、N两点间的电压U越小
D．污水流量Q=
4
dU
B
π
10．如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x 轴上且长为2L ，高为L 。

纸面内直角边长均为L 的直角三角形导线框ABC 沿x 轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域，在0=t 时刻恰好位于图中所示的位置。

以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流跟导线框所走位移的关系图像（-i x 图像）和导线框受到的安培力大小跟导线框所走位移的关系图像（-F x 图像）的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ． 11
．一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电压()V e t π=，则下列说法正确的是（ ） A ．该交变电压的频率是50Hz
B ．当0=t 时，线圈平面恰好与中性面垂直
C ．当1
s 200
t =
时，e 最大 D
．该交变电流电动势的有效值为
12．半径为R 的一圆柱形匀强磁场区域的横截面如图所示，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外，磁场外有一粒子源，能沿一直线发射速度大小在一定范围内的同种带电粒子。

带电粒子质量为m ，电荷量为q （q ＞0）。

现粒子沿正对cO 中点且垂直
于cO 方向射入磁场区域，发现带电粒子仅能从bd 之间的1
4
圆弧飞出磁场，不计粒子
重力，则（ ）
A ．从b 点飞出的带电粒子的运动时间最长
B ．从d 点飞出的带电粒子的运动时间最长 C
．粒子源发射粒子的最大速度为(1qBR
m
D ．在磁场中运动的时间为
2m qB π
第II 卷（非选择题）
请点击修改第II 卷的文字说明
三、实验题（8+6=4分）
13．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，1L 和2L 为电感线圈。

实验时，断开开关S 1瞬间，灯A 1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S 2，灯A 2逐渐变亮，而另一个相同的灯A 3立即变亮，最终A 2与A 3的亮度相同。

（1）图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流___________（填“大于”、“小于”或
“等于”）
1
L中电流。

（2）图2中，变阻器R接入电路的阻值___________（填“大于”、“小于”或“等于”）2
L的电阻值。

（3）图2中，闭合S2瞬间，2L中电流___________（填“大于”、“小于”或“等于”）变阻器R中电流。

断开S2瞬间，灯A2___________（填“会”或“不会”）闪亮。

14．在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。

将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图所示。

（1）将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将________偏转（选填“向左”、“向右”或“不”）。

（2）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势高于b点电势，则可判定磁铁A端是_______（选填“N极”、“S极”或“N极、S极均可”）。

四、解答题（0+12+12+12=46分）
15．图示轨道分水平段和竖直圆弧段两部分，其水平段动摩擦因数0.2
μ=，圆弧段光滑，O点为圆弧的圆心，两轨道之间的宽度为0.5m。

整个空间存在竖直向上大小为0.5T的匀强磁场。

质量为0.05kg、长度略大于0.5m的金属细杆垂直于轨道，置于轨道上的M点。

已知N、P为导轨上的两点，ON竖直、OP水平，且
1m
MN OP
==，g取2
10m/s，在金属细杆内通以垂直纸面向里的恒定电流I时。

（1）要让金属细杆保持静止，求电流I的范围；（最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力）
（2）若保持金属细杆内电流始终恒定为2A，求金属细杆由静止开始运动到P点时，其对轨道总压力的大小。

16．如图所示，在xOy 坐标系中的第一象限内存在沿x 轴正方向的匀强电场，第二象限内存在可调节的垂直于纸面的匀强磁场（图中未画出）。

一粒子源固定在x 轴上M （L ，0）点，沿y 轴正方向释放出速度大小均为v 0的电子，电子经电场后恰好从y 轴上的N 点进入第二象限。

已知电子的质量为m ，电荷量的绝对值为e ，电场强度
2
32mv E eL
=
，不考虑电子的重力和电子间的相互作用，求： （1）ON 的距离；
（2）若第二象限充满匀强磁场，要使电子从x ＝－2L 处射出第二象限，则所加磁场的大小和方向；
17．如图所示，两根金属导轨平行固定在倾角θ=30°的绝缘斜面上，导轨下端接有R =9Ω的定值电阻，导轨自身电阻忽略不计。

导轨置于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B =0.5T 。

将一根质量m =0.1kg 、电阻r =1Ω的金属棒ab 从导轨上方某处由静止释放，金属棒沿导轨下滑，设导轨足够长，导轨宽度和金属棒长度均为d =2m 。

金属棒ab 下滑过程中始终与导轨接触良好，金属棒ab 与导轨间的动摩擦
因数μh =3m 时，金属棒速度恰好达到最大值。

取重力加速度大小g =10m/s 2，求： （1）金属棒ab 达到的最大速度v m ； （2）该过程中电阻R 产生的焦耳热Q 1。

18．有一种儿童滑板车，轮子一转动就闪光，车轮里有磁体、线圈组成的简易发电系统，可对发光二极管供电。

该系统可简化为以下模型：如图所示，一边长为l 的正方形单匝线框abcd 在水平向右的匀强磁场中绕垂直于磁场的ab 边匀速转动。

已知线框的电阻为R ，线框匀速转动的转速为n ，匀强磁场的磁感应强度为B 。

求： （1）在图示水平位置时，线框中感应电动势的大小；
（2）从图示水平位置转过90°的过程中，流过线框的电荷量及线框中产生的焦耳热。

参考答案：
1．D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．当线框位于中性面时，线框中磁通量最大，感应电动势最小，故A 错误；
B ．当穿过线框的磁通量为零时，磁通量变化率最大，线框中的感应电动势最大，故B 错误；
C ．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次，故C 错误；
D ．线框经过中性面时，线框切割磁感线的边的速度方向与磁场方向平行，各边不切割磁感线，故D 正确。

故选D 。

2．C 【解析】 【详解】
根据左手定则，安培力的方向水平向左，导线受到重力，支持力，安培力，受力如图所示
由受力平衡得
tan F BIL mg θ==
解得
tan mg B IL
θ
=
C 正确，AB
D 错误； 故选C 。

3．D
【解析】 【详解】
A ．从图中看出，t =0时刻a 、b 曲线上产生的感应电动势均为0，因此线圈平面与中性面重合，故A 错误；
B ．从图中看出a 、b 曲线的周期分别为Ta =0.04s ，Tb =0.06s ，曲线a 、b 对应的线圈转速之比
11
::3:2a b a b
n n T T =
= 故B 错误；
CD ．线圈转动时产生的感应电动势最大值
E m =BSω
最大磁通量为
m m 15V 0.3
Wb 20.04s
a
a
E BS φπωπ==
=
= 又
na ∶nb =3∶2
因此
ωa ∶ωb =3∶2
可推出
E m a ∶E m b =3∶2
结合图像，计算出曲线b 表示的交变电动势最大值为10V ，故C 错误，D 正确。

故选D 。

4．B 【解析】 【详解】
A ．由交流电的变化规律可知，当线圈平面与磁感线的方向垂直时，穿过线圈的磁通量最大，所以在t ＝4
T
时，磁场方向与线圈平面垂直，选项A 错误； B ．在t ＝
2
T
时，穿过线圈的磁通量为0，此时线圈与磁感线的方向平行，线圈中的磁通量变化率最大，选项B 正确；
C ．由题图可知，t ＝0时，磁通量为0，线圈与磁感线的方向平行，此时线圈中的感应电动
势最大，为E m，所以线圈中电动势的瞬时值
e＝E m cos
2 ()t T
选项C错误；
D．若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势
E m′＝nBS·2ω＝2nBSω＝2E m
线圈中最大电动势变为原来的2倍，选项D错误。

故选B。

5．A
【解析】
【详解】
A．电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音利用了电流的磁效应，故A错误；B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流，故B正确；
C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理，故C正确；
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用，故D正确。

本题选不正确的，故选A。

6．D
【解析】
【详解】
从t=0开始，线框的位移从0l，导线框切割磁感线的有效长度线性增加，感应电流
l到l，线框完全进入磁场，无感应电流；线框的位移
从到，导线框切割磁感线的有效长度线性减少，感应电流也线性减小，故D 正确，ABC错误。

故选D。

7．D
【解析】
【详解】
AB．刚闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，分流作用增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮，故AB错误；
CD ．灯泡B 与线圈L 构成闭合回路，所以稳定后再断开开关S 后，灯泡B 变亮再逐渐熄灭，通过B 灯的电流方向从右向左，而灯泡A 立即熄灭，故C 错误，D 正确； 故选D 。

8．C 【解析】 【分析】
由于粒子在匀强磁场是做匀速圆周运动，运动周期与粒子速度大小无关，可见，要计算粒子在磁场中运动的时间，只要求得它在磁场中运动轨迹对应的圆心角，就可得到所用的时间． 【详解】
设圆形磁场区域的半径是R ，以速度v 射入时，半径r 1=
mv
eB
，根据几何关系可知，1
r R =tan60°，所以r
1，运动时间：60223603m m t T qB qB
θπππ︒==⨯=︒，磁感应强度变为9倍，
以速度3v 射入时，半径213193mv r r R q B ===⋅，设第二次射入时的圆心角为θ，根据几何
关系可知：2
2
R
tan r α
=
=α=120°，第二次运动的时间为：122360399
m t T t q B α
π'=
'=⨯=︒⋅，故C 正确，ABD 错误；故选C ． 【点睛】
带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为：定圆心、画轨迹、求半径，同时还利用圆弧的几何关系来帮助解题． 9．BD 【解析】 【详解】
A ．根据左手定则，在洛伦兹力作用下，正离子向管道N 的一侧集中，而负离子向管道M 的一侧集中，两者之间形成电势差，则N 点电势高于M 点，故A 错误；
BC ．当正负离子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，离子不再偏移，此时MN 间有稳定的电势差，形成一个匀强电场，设MN 两点间的电势差为U ，对离子有
U
qvB q
d
= 解得
U Bdv =
则B 、d 越大M 、N 两点间的电压U 越大，故B 正确，C 错误； D ．设在时间Δt 内流进管道的血液体积为V ，则流量
2π()π24d
v t V dU Q t t B
⋅⋅∆===
∆∆ 故D 正确。

故选BD 。

10．AC 【解析】 【详解】
AB ．在0~2L 的过程中，线框中磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流方向是顺时针，为正方向，此过程中导线框切割磁感线的有效长度为
12
x
l =
感应电流为
112Bl v Bxv
i R R
=
= 即i -x 图像为过原点且斜率为正的直线。

当x =L 时
1max 02BLv
i i R
=
= 在L ~2L 的过程中，导线框切割磁感线的有效长度为
22
x
l L =-
感应电流为
222Bl v Bv x i L R R ⎛⎫
=
=- ⎪⎝⎭
即i -x 图像为斜率为负的直线。

当x =L 时
2max 1max 0i i i ==
当x =2L 时
2min 0i =
在2L ~3L 过程中，线框中磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流方向是逆时针，为负方向，此过程中导线框切割磁感线的有效长度为
()323l L x L L x =--=-
感应电流为
33(3)Bl v B x L v
i R R
-=-
= 即i -x 图像为斜率为正的直线。

当x =2L 时
03max 2BLv
i i R
=
= 当x =3L 时
3min 0I =
故A 正确，B 错误；
CD ．在0~L 的过程中，导线框受到的安培力大小为
22
1114B vx F Bi l R
==
即F -x 图像为开口向上的抛物线。

当x =L 时
22
1max
04B vL F F R
==
在L ~2L 的过程中，导线框受到的安培力大小为
2
22222B v x F Bi l L R ⎛⎫
==- ⎪⎝⎭
即F -x 图像为开口向上的抛物线。

当x =L 时
2max 1max 0F F F ==
当x =2L 时
2min 0F =
在2L ~3L 过程中，导线框受到的安培力大小为
()2
23333B v L x F B i l R
-==
即F -x 图像为开口向上的抛物线。

当x =2L 时
223max
04B vL F F R
==
当x =3L 时
3min 0F =
故C 正确，D 错误。

故选AC 。

11．AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．由于周期是0.02s ，因此交变电压的频率是50Hz ，A 正确；
B ．由瞬时表达式可知，当0=t 时，线圈平面恰好与中性面重合，B 错误；
C ．当1
s 200
t =
时，感应电动势瞬时值 1
(V)200
e π=⨯
= C 正确；
D．该交变电流电动势的有效值
U=
=220V
m
D错误。

故选AC。

12．BD
【解析】
【详解】
AB．由题意可得粒子运动轨迹如图
由几何关系得，其中从b点出磁场的粒子轨迹半径最大，从d点出磁场的粒子轨迹半径最小，从d点出磁场的粒子轨迹对应圆心角最大，故从d点飞出的带电粒子的运动时间最长，故A错误，B正确；
C．因为从b点出磁场的粒子轨迹半径最大，即从b点出磁场的粒子速度最大，如图
当粒子从b点飞出时，设其轨道半径为r2，对应的圆心为''o，由几何关系可知
∠=︒
105
goo''
∠=︒
go o''
15
在三角goo''中，由正弦定理得
2sin15sin105r R =︒︒
解得
2(2r R =
由牛顿第二定律得
22
22
mv qv B r =
解得
2(2qBR
v m
= 故C 错误；
D ．若要使粒子在磁场中运动的时间为四分之一周期，对应的轨迹圆心角应为90°，设其半径为r3，轨迹圆心为'''o ，如图所示
设fod α∠=，由几何关系得
3sin 60sin cos cos 60R R R R r αα︒+=+︒=
即
1sin cos 2
αα-=
- 解得
sin 2α=
30α=︒
3r =
由牛顿第二定律得
23
3v qv B m r =
3qBR
v m
= 故D 正确。

故选BD 。

13． 小于 等于 小于 不会 【解析】 【详解】
(1)[1]图1中，闭合S 1，断开开关S 1瞬间，灯A 1突然闪亮，说明电路稳定后，A 1中电流小于1L 中电流；
(2)[2]闭合开关S 2，灯A 2逐渐变亮，而另一个相同的灯A 3立即变亮，最终A 2与A 3的亮度，说明稳定后两支路电流相等，则变阻器R 接入电路的阻值等于2L 的电阻值； (3)[3]图2中，闭合S 2瞬间，2L 发生自感，所以2L 中电流小于变阻器R 中电流； [4]由于闭合开关S 2后，A 2与A 3的亮度最终相同，即电流相同，所以断开S 2瞬间， 2L 、灯A 2、A 3、变阻器R 组成的新的闭合电路中，灯A 2不会闪亮。

14． 向左 S 极 【解析】 【详解】
（1）[1]将磁铁N 极向下从线圈L 上方竖直插入L 时，L 中磁通量向下增大，根据楞次定律可知L 中产生的感应电流由a 点流出、b 点流入，由题意可知灵敏电流计G 的指针将向左偏转。

（2）[2]为了使 a 点电势高于b 点电势，应使L 中产生的感应电流由a 点流出、b 点流入，根据楞次定律可知L 中磁通量应向下增大或向上减小，当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L 时，L 中磁通量一定减小，由此可判定磁铁A 端是S 极。

15．（1）0.4A I ≤；（2）1.3N 【解析】 【详解】
（1）设通入电流为I m 时，金属细杆恰好要发生滑动，则有
mg I BL μ=
m 0.4A I =
所以要让金属细杆保持静止，电流I 的范围是0.4A I ≤。

（2）设金属细杆运动到P 点时的速度大小为v ，从M 到P ，由动能定理可得
21
()2
IBL MN OP mg ON mg MN mv μ+-⋅-⋅=
解得
4m/s v =
设金属细杆运动到P 点时所受轨道总支持力大小为N ，由牛顿第二定律得
2
mv N IBL OP
-= 解得
1.3N N =
根据牛顿第三定律可知金属细杆对轨道的总压力大小为1.3N 。

16．（1L ；
（2）032mv B eL =，垂直于纸面向外 【解析】 【详解】
（1）从M 到N 的过程中，电子做类平抛运动，有
2
12eE L t m
=
0ON v t =
解得
ON =
则ON 。

（2）如图所示
设电子到达N 点的速度大小为v ，方向与y 轴正方向的夹角为θ，由动能定理有
22
01122
mv mv eEL -= 根据速度关系可得
01
cos 2
v v θ=
= 解得
02v v =
60θ=︒
设电子在磁场中运动的半径为r ，由图可知
3cos30r =
︒
可得
4 3
L r =
又有电子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律
2
mv evB r
= 解得
32mv B eL
=
垂直于纸面向外。

17．（1）2m/s ；（2）0.9J 【解析】 【详解】
（1）金属棒ab 达到最大速度时恰好匀速下滑，根据受力平衡有
sin A mg F f θ=+
cos f mg μθ=
又
F A =BdIm
m
m E I R r
=
+
m =m E Bdv
解得
v m =2m/s
（2）金属棒下滑过程中，整个电路释放的焦耳热为Q ，根据功能关系有
2m 1cos 2sin h mgh mv mg Q μθθ
=++
根据焦耳定律，R 上的焦耳热为
1R
Q Q R r
=
+ 解得
Q 1=0.9J
18．（1）2
2E nBl π=；（2）2
Bl q R =，2242nB l Q R
π=
【解析】 【详解】
（1）感应电动势的大小为
E Blv =
2v l nl ωπ==
22E nBl π=
（2）线框由水平位置转90°的过程中
E t
∆Φ
=
∆ E I R
=
2
E Bl I R t R t R
∆Φ===
∆⋅∆⋅ 流过线框的电荷量为
2
Bl q I t R
=⋅∆= 线框由水平位置转90°的过程中，线框电动势的有效值
2
E =有由焦耳定律可得
2Q I Rt =
14t n = 224
2nB l Q R
π=。