高二物理上学期周练试题(承智班9.11)高二全册物理试题

嘴哆市安排阳光实验学校河北定州中学第一学期高二承智班物理周练试题（三）
一、选择题
1．如图甲所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd ，边长为L ，质量为m ，电阻为R 。

在水平外力的作用下，线框从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过磁感应强度为B 的匀强磁场，
磁场方向与线圈平面垂直，线框中产生的感应电流i 的大小和运动时间t 的变
化关系如图乙所示。

则下列说法正确的是
A ．线框的加速度大小为
1
1
i BLt B ．线框受到的水平外力的大小
32()2
B i i L
- C ．0～t 1时间内通过线框任一边横截面的电荷量为i 1t 1
D ．0～t 3间内水平外力所做的功大于22
3222mi R B L
2．如图所示，倾角为θ的粗糙斜面上静止放置着一个质量为m 的闭合正方形线框abcd ，它与斜面间动摩擦因数为μ。

线框边长为l ，电阻为R 。

ab 边紧靠宽度也为l 的匀强磁场的下边界，磁感应强度为B ，方向垂直于斜面向上。

将线框用细线通过光滑定滑轮与重物相连，重物的质量为M ，如果将线框和重物由静止释放，线框刚要穿出磁场时恰好匀速运动。

下列说法正确的是 A ．线框刚开始运动时的加速度sin cos Mg mg mg a m θμθ
--=
B ．线框匀速运动的速度
22(sin cos )Mg mg mg R
v B l θμθ--=
C ．线框通过磁场过程中，克服摩擦力和安培力做的功等于线框机械能的减少
量
D ．线框通过磁场过程中，产生的焦耳热小于2(sin cos )M m m gl θμθ--
3．如图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B ，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L 。

现有一边长为
2
2
L 的正方形线框abcd ，在外力作用下，保持ac 垂直磁场边缘，并以沿x 轴正方向的速度水平匀速地通过磁场区域，若以逆时针方向为电流正方向，下图中能反映
线框中感应电流变化规律的图是 ( )
4．如图，光滑斜面PMNQ 的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd ，其
中ab 边长为l 1，bc 边长为l 2，线框质量为m 、电阻为R ，有界匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于斜面向上，e f 为磁场的边界，且e f ∥MN ．线框在恒力F 作用下从静止开始运动，其ab 边始终保持与底边MN 平行，Ｆ沿斜面向上且与斜面平行．已知线框刚进入磁场时做匀速运动，则下列判断正确的是 A ．线框进入磁场前的加速度为sin F mg m
θ
- B ．线框进入磁场时的速度为
221
(sin )F mg R
B l
θ-
C ．线框进入磁场时有a →b →c →d 方向的感应电流
D ．线框进入磁场的过程中产生的热量为（F − mgsin θ）l 1
5．如图所示，ab 、cd 是固定在竖直平面内的足够长的金属框架，bc 段接有一阻值为R 的电阻，其余电阻不计，ef 是一条不计电阻的金属杆，杆两端与ab 和cd 接触良好且能无摩擦下滑(不计空气阻力)，下滑时ef 始终处于水平位置，整个装置处于方向垂直框面向里的匀强磁场中，ef 从静止下滑，经过一段时间后闭合开关S ，则在闭合开关S 后（ ）
A ．ef 的加速度大小不可能大于g
B ．无论何时闭合开关S ，ef 最终匀速运动时速度都相同
C ．无论何时闭合开关S ，ef 最终匀速运动时电流的功率都相同
D ．ef 匀速下滑时，减少的机械能大于电路消耗的电能
6．如图所示，带铁芯线圈置于竖直悬挂的闭合铝框右侧，与线圈连接的导线abcd 围成的区域内有水平向里的变化磁场．下图哪种变化的磁场可使铝框向右靠近（ ）
7．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1 m 2
，线圈电阻为1Ω。

规定线圈中感应电流I 的正方向从上往下看是顺时针方向，如图1所示。

磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图2所示。

则以下说法正确的是( ) A ．在时间0～5s 内，I 的最大值为0.1A B ．在第4s 时刻，I 的方向为逆时针方向
C ．前2s 内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01C
D ．第3s 内，线圈的发热功率最大
8．如图所示，在边长为a 的等边三角形区域内有匀强磁场B ，其方向垂直纸
面向外，一个边长也为a 的等边三角形导线框架EFG ，在t =0时恰好与磁场区
域的边界重合，现使导线框以周期T 绕其中心O 点在纸面内顺时针匀速转动，
下列说法正确的是（ ）
A ．0到6T 时间内，感应电流方向为E →F →G →E
B ．0到6T
时间内，感应电流方向为E →G →F →E C ．0
到6
T
时间内，平均感应电动势大小等于
T
B
a 223 D ．0
到2
T
时间内，平均感应电动势大小等于
T
B
a 23 9．如图所示，在边长为a 的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B ，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a 的单匝正方形导线框架EFGH 正好与上述磁场区域的边界重合，导线框的电阻为R ．现使导线框以周期T 绕其中心O 点在纸面内匀速转动，经过8
T 导线框转到图中虚线位置，则在这8
T 时间内：
A ．顺时针方向转动时，感应电流方向为E →F →G →H →E
B ．平均感应电动势大小等于28(322)a B T -
C ．平均感应电动势大小等于
2
169a B
T
D ．通过导线框横截面的电荷量为2(32)a B
R
-
10．如图所示，两根平行光滑导轨竖直放置，相距L ＝0.1 m ，处于垂直轨道平面的匀强磁场中，磁感应强度B ＝10 T ，质量m ＝0.1 kg 、电阻为R ＝2 Ω
的金属杆ab 接在两导轨间，在开关S 断开时让ab 自由下落，ab 下落过程中、
始终保持与导轨垂直并与之接触良好，设导轨足够长且电阻不计，取g ＝10
m/s 2
，当下落h ＝0.8 m 时，开关S 闭合．若从开关S 闭合时开始计时，则ab 下滑的速度v 随时间t 变化的图象是图中的( )
11．如右图所示，在坐标系xOy 中，有边长为L 的正方形金属线框abcd ，其一条对角线ac 和y 轴重合、顶点a 位于坐标原点O 处．在y 轴的右侧的Ⅰ、
E F
G H
Ⅳ象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，下边界与x轴重合,右边界与y轴平行．t＝0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i、ab间的电势差Uab随时间t变化的图线是下图中的
12．一输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匣数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新饶了5匝线圈。

如题图所示，然后将原来线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线数分别为（）
A．1100,360 B.1100，180
C．2200,180 D. 2200,360
13．如图所示，n=10匝的矩形闭合线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场方向OO＇轴匀速转动。

转轴OO＇过AC边和BD边的中点。

若从图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系可以表示为Φ=0.1cos(10πt)（Wb），时间t的单位为s。

已知矩形线圈的电阻为10Ω ( 取π=3.14，π2=9.86 ) ，则下列说法中正确的是
A．在任意l s时间内，线圈克服安培力所做的功为49.3J
B．任意1s时间内，线圈中电流方向改变20次
C．电流的有效值为3.14A
D ．穿过线圈磁通量的最大值为0.12Wb
14．如图所示，宽度为d的有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一质量为m的椭圆形导体框平放在桌面上，椭圆的长轴平行磁场边界，短轴小于d。

现给导体框一个初速度v0(v0垂直磁场边界)，已知导体框全部在磁场中的速度为v，导体框全部出磁场后的速度为v1；导体框进入磁场过程中产生的焦耳热为Q1，导体框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q2。

下列说法正确的是
A．导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向
B．导体框进出磁场都是做匀变速直线运动
C．Q1 > Q2
D．Q1 + Q2=1
2
m(v02-v12)
15．如图所示，EFGH为边长为L的正方形金属线框，线框对角线EG和y轴重合、顶点E位于坐标原点O处。

在y轴右侧的第I象限一定范围内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场下边界与x轴重合，上边界为直线0A且与线框的EH 边重合。

从t=0时刻起，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界0A的方向穿过磁场区域。

取线框中感应电流沿逆时针方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间/变化的图线是图乙中的（）
第II卷非选择题
本卷包括11小题，共180分
16．如图所示，ACD、EFG为两根相距L的足够长的金属直角导轨，它们被竖直固定在绝缘水平面上，CDGF面与水平面成θ角。

两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。

两根质量均为m、长度均为L的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，两金属细杆的电阻均为R，导轨电阻不计。

当ab以速度v1沿导轨向下匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。

重力加速度为g。

以下说法正确的是
A ．回路中的电流强度为()R
v v BL 221+
B ．ab 杆所受摩擦力为mgsin θ
C ．cd
杆所受摩擦力为)2sin (1
22R
v L B mg +
θμ D ．μ与v 1大小的关系为1
2
2cos v L B Rmg θ
μ= 17．下列说法正确的是
A ．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势
B ．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相
反
C ．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
D ．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
18．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面
积不变，将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增
大后的磁感应强度不变，在1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来
的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为
（A ）
12
（B ）1 （C ）2 （D ）4
19．如右图正方形线框abcd 长为L,每边电阻均为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕cd 轴以角速度ω转动，c 、d 两点与外电路相连、外电路电阻也为r 。

则下列说法
中正确的是（ ）
A ．S 断开时，电压表读数为
22
2
B L ω B 。

S 断开时，电压表读数为22
8B L ω C ．S 闭合时，电流表读数为22
10B L r
ω
D ．S 闭合时，线框从图示位置转过2
π
过程中流过电流表的电量为27BL r
20．如图5所示的装置中，若光滑金属导轨上的金属杆ab 向右发生移动，其原因可能是 A ．突然将S 闭合
B ．突然将S 断开
C ．S 闭合，增大R 的阻值
D ．S 闭合，减小R 的阻值
二、计算题
21．（2014•盐城三模）如图所示，两根电阻忽略不计、互相平行的光滑金属导
轨竖直放置，相距L=1m ，在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场，
磁感应强度B=0.5T ，磁场区域的高度d=1m ，导体棒a 的质量m a =0.2kg 、电阻
R a =1Ω；导体棒b 的质量m b =0.1kg 、电阻R b =1.5Ω．它们分别从图中M 、N 处
同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，b 匀速穿过磁场区域，且当b 刚穿出磁场时a 正好进入磁场，重力加速度g=10m/s 2
，不计a 、b 棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求：
（1）b 棒穿过磁场区域过程中克服安培力所做的功；
（2）a 棒刚进入磁场时两端的电势差；
（3）保持a 棒以进入时的加速度做匀变速运动，对a 棒施加的外力随时间的变化关系．
22．如图所示，两平行光滑的金属导轨MN 、PQ 固定在水平面上，相距为L ，处于竖直向下的磁场中整个磁场由n 个宽度皆为x 0的条形匀强磁场区域1、2、…、n 组成，从左向右依次排列，磁感应强度的大小分别为B 、2B 、3B 、…、nB ，两导轨左端MP 间接入电阻R ，一质量为m 的金属棒ab 垂直于MN 、PQ 放在水平导轨上，与导轨电接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。

⑴对导体棒ab 施加水平向右的力，使其从图示位置开始运动并穿过n 个磁场区，求导体棒穿越磁场区1的过程中通过电阻R 的电荷量q ；
⑵对导体棒ab 施加水平向右的恒力F 0，让它从磁场区1左侧边界处开始运动，
当向右运动距2
0x 时做匀速运动，求棒通过磁场区1所用的时间t ；
⑶对导体棒ab 施加水平向右的拉力，让它从距离磁场区1左侧x= x 0的位置
由静止开始做匀加速运动，当棒ab 进入磁场区1时开始做匀速运动，此后在
不同的磁场区施加不同的拉力，使棒ab 保持做匀速运动穿过整个磁场区，求
棒ab 通过第i 磁场区时的水平拉力Fi 和棒ab 在穿过整个磁场区过程中回路
产生的电热Q 。

23．（20分）如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面
成α=53°角，导轨间接一阻值为3Ω的电阻R ，导轨电阻忽略不计。

在两平行
虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁场区域的宽度为d=0. 5m 。

导
体棒a 的质量为m 1=0.1kg 、电阻为R 1=6Ω；导体棒b 的质量为m 2=0.2kg 、电阻为R 2=3Ω，它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。

现从图中的M 、N 处同时将a 、b 由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，且当a 刚出磁场时b 正好进入磁场。

（sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g 取10m/s 2
，a 、b 电流间的相互作用不计），求：
（1）在b 穿越磁场的过程中a 、b 两导体棒上产生的热量之比；
（2）在a 、b 两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量； （3）M 、N 两点之间的距离。

24．
（1）如图1所示，固定于水平面上的金属框架abcd ，处在竖直向下的匀强磁场中。

金属棒MN 沿框架以速度v 向右做匀速运动。

框架的ab 与dc 平行，bc 与ab 、dc 垂直。

MN 与bc 的长度均为l ，在运动过程中MN 始终与bc 平行，且与框架保持良好接触。

磁场的磁感应强度为B 。

a. 请根据法拉第电磁感应定律t
ΦE ∆∆=，推导金属棒MN 中的感应电动势E ；
b. 在上述情景中，金属棒MN 相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电
子所受洛伦兹力有关。

请根据电动势的定义，推导金属棒MN 中的感应电动势
E 。

（2）为进一步研究导线做切割磁感线运动产生感应电动势的过程，现构建如
下情景： 如图2所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，一内壁光滑长为l
的绝缘细管MN ，沿纸面以速度v 向右做匀速运动。

在管的N 端固定一个电量
为q 的带正电小球（可看做质点）。

某时刻将小球释放，小球将会沿管运动。

已知磁感应强度大小为B ，小球的重力可忽略。

在小球沿管从N 运动到M 的过
程中，求小球所受各力分别对小球做的功。

参考答案
1．D 2．BD 3．C 4．ABC 5．BC 6．B 7．BC 8．AC 9．BD 10．D.
11．A 12．B 13．A 14．ACD 15．C 16．C 17．AC 18．B 19．BD 20．AD
21．（1）b棒穿过磁场区域过程中克服安培力所做的功为1J；（2）a棒刚进入磁场时两端的电势差为3.3V；（3）保持a棒以进入时的加速度做匀变速运动，对a棒施加的外力随时间的变化关系为F=0.45t﹣1.1．解：（1）b棒穿过磁场做匀速运动，安培力等于重力，则有：BI1L=m b g，
克服安培力做功为：W=BI1Ld=m b gd=0.1×10×1=1J
（2）b 棒在磁场中匀速运动的速度为v1，重力和安培力平衡，根据平衡条件，结合闭合电路欧姆定律得：=m b g,v b===10m/s，
b棒在磁场中匀速运动的时间为t1，d=v b t1，t1===0.1s,a、b都在磁场外运动时，速度总是相等的，b 棒进入磁场后，a棒继续加速t1时间而进入磁场，a棒进入磁场的速度为v a，v a=v b+gt1=10+10×0.1=11m/s. 电动势为：E=BLv a=0.5×1×11=5.5V,a棒两端的电势差即为路端电压为：U===3.3V. （3）a棒刚进入磁场时的加速度为a，根据牛顿第二定律得：m a g﹣BI2L=m a a,
a=g﹣=g﹣=10﹣=4.5m/s2，
要保持加速度不变，加外力F，根据牛顿第二定律得：F+m a g﹣BIL=m a a
得：F=t=×t=0.45t﹣1.1.
答：（1）b棒穿过磁场区域过程中克服安培力所做的功为1J；
（2）a棒刚进入磁场时两端的电势差为3.3V；
（3）保持a棒以进入时的加速度做匀变速运动，对a棒施加的外力随时间的变化关系为F=0.45t﹣1.1．22．⑴R
BLx
；⑵
2
2
2
2
L
B
mR
R
F
x
L
B
+
；⑶
)
2
1(
2
2
2
2
2
4
4
2
0n
mR
L
B
x
+
+
+
解: ⑴电路中产生的感应电动势t
E
∆
∆Φ
=。

通过电阻R的电荷量R
t
E
t
I
q
∆
=
∆
=。

导体棒穿过1区过程0
BLx
=
∆Φ。

解得R
BLx
q0
=
（2）棒匀速运动的速度为v，则
2
2
L
B
R
F
v=
设棒在前x0/2距离运动的时间为t1，则
由动量定律：F0 t1-BqL=mv；解得：
2
2
2
2
12L
B
mR
R
F
x
L
B
t+
=
设棒在后x0/2匀速运动的时间为t2，则
R
F
x
L
B
v
x
t
2
2
22
2
=
=
所以棒通过区域1所用的总时间：
2
2
2
2
2
1L
B
mR
R
F
x
L
B
t
t
t+
=
+
=
（3）进入1区时拉力为1
F，速度v，则有
,
2
12
2
1
2
1
=
-
=
R
v
L
B
F
mv
x
F。

解得
2
4
4
1
2
mR
x
L
B
F=；
mR
x
L
B
v0
2
2
2
=。

进入i区时的拉力2
4
4
2
2
22
)
(
mR
x
L
B
i
R
v
L
iB
F
i
=
=
导体棒以后通过每区都以速度v做匀速运动，由功能关系有
3
2
1
x
F
x
F
x
F
x
F
Q
n
+
⋯
⋯
+
+
+
=
解得)
3
2
1(
2
2
2
2
2
2
4
4
2
0n
mR
L
B
x
Q+
⋯
⋯
+
+
+
=。

23．（1）
9
2
2
1=
Q
Q
（2）1.2J （3）m
s
12
7
=
∆
解：（1）由题意知
1
2
2
1=
R
R
，当b在磁场中运动的过程中，a与电阻R并联，然后与b串联，故a、b中电
流
3
1
2
1=
I
I
，再根据Q=I2Rt，可求产生的热量之比
9
2
2
2
2
1
2
1
2
1=
=
t
R
I
t
R
I
Q
Q
（2）设整个过程中装置上产生的热量为Q ，由d g m d g m Q ⋅+⋅=ααsin sin 21，可解得Q=1.2J （3）设a 进入磁场的速度大小为v 1，此时电路中的总电阻R 总1=7.5Ω b 进入磁场的速度大小为v 2，此时电路中的总电阻R 总2=5Ω
由11221sin 总R v L B g m =α和22222sin 总R v L B g m =α，可得4
3
21=v v
又由112v d a
v v +=，解得()22112s m v =，21229
16v v = M 、N 两点之间的距离m a v a v s 12
722212
2=-=
∆ 24．解：（1）
如图1所示，在一小段时间∆t 内，金属棒MN 的位移
t v x ∆=∆ （2分）
这个过程中线框的面积的变化量 t lv x l S ∆=∆=∆ （1分） 穿过闭合电路的磁通量的变化量 t Blv S B Φ∆=∆=∆ （1分）
根据法拉第电磁感应定律 t Φ
E ∆∆=
（1分） 解得 Blv E = （1分）
如图2所示，棒向右运动时，电子具有向右的分速度，受到沿棒向下的洛伦兹力
evB f =，f 即非静电力（2分）
在f 的作用下，电子从M 移动到N 的过程中，非静电力做功 evBl W = （2分）
根据电动势定义 q
W
E =
（1分） 解得 Blv E = （1分）
（2）小球随管向右运动的同时还沿管向上运动，其速度如图3所示。

小球所受洛伦兹力f 合如图4所示。

将f 合正交分解如图5所示。

（2分）
小球除受到洛伦兹力f 合外，还受到管对它向右的支持力F ，如图6所示。

洛伦兹力f 合不做功 0=合f W （2分） 沿管方向，洛伦兹力f 做正功 qvBl fl W ==1
垂直管方向，洛伦兹力'f 是变力，做负功 qvBl W W -=-=12 （2分）
由于小球在水平方向做匀速运动，则 'f F = （1分） 因此，管的支持力F 对小球做正功 qvBl W F = （1分）
说明：用其它方法计算管的支持力F 对小球所做功，只要过程、结果正确，可得4分。