江苏省淮安市清江中学2020-2021学年高二上学期12月月考物理试题含答案解析

江苏省淮安市清江中学【最新】高二上学期12月月考物理试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用．下列叙述符合史实的是A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应解释了电和磁之间存在联系B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化2．已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使灯泡L正常发光．若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则A．灯泡L变亮B．灯泡L变暗C．电流表的示数变小D．电流表的示数变大3．如图甲所示，线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50 cm2，线圈总电阻r＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如作如图乙所示，则在开始的0.1 s内()A．a、b间电压为0B ．线圈中磁通量的变化量为0.25 WbC ．线圈中磁通量的变化率为2.5×10-2 Wb/sD ．在a 、b 间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A4．如图所示，水平放置的粗糙U 形框架上接一个阻值为R 0的电阻，放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，一个半径为L 、质量为m 的半圆形硬导体AC 在水平向右的恒定拉力F 作用下，由静止开始运动距离d 后速度达到v ，半圆形硬导体AC 的电阻为r ，其余电阻不计．下列说法正确的是( )A ．此时AC 两端电压为U AC ＝2BLvB ．此时AC 两端电压为002AC BLvR U R r+＝ C ．此过程中电路产生的电热为212Q Fd mv ＝－D ．此过程中通过电阻R0的电荷量为02BLd q R r=+ 5．如图，把一块金属板折成U 形的金属槽MNPQ ，竖直放置在方向垂直纸面向外、大小为B 的匀强磁场中，并以速率1v 水平向左匀速运动．一带电微粒从槽口左侧以速度2v 射入，恰能做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )A ．微粒带正电B ．微粒的比荷1q g m Bv = C ．微粒做圆周运动的半径为12v v r g= D ．微粒做圆周运动的周期为22v T gπ= 6．图甲中bacd 为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m 的导体棒PQ 与ab 、cd 接触良好，回路的电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化如图乙，导体棒PQ始终静止，在0～t1时间内()A．导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向上B．导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向下C．导体棒PQ受到的摩擦力可能一直增大D．导体棒PQ受到的摩擦力可能先减小后增大二、单选题7．如图所示，A、B两灯相同，L是带铁芯的电阻可不计的线圈，下列说法中正确的是（）A．开关K合上瞬间，A灯先亮B灯后亮B．K合上稳定后，A、B同时亮着C．K断开瞬间，A、B同时熄灭D．K断开瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下再熄灭8．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后．将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是A．线圈接在了直流电源上B．电源电压过高C．所选线圈的匝数过多D．所用套环的材料与老师的不同9．如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有半径为r 的光滑半圆形导体框，OC 为一能绕O 在框架上滑动的导体棒，Oa 之间连一电阻R ，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC 能以角速度ω逆时针匀速转动，则（ ）A ．通过电阻R 的电流方向由a 经R 到OB ．导体棒O 端电势低于C 端的电势C ．回路中的感应电流大小为2Br Rω D ．外力做功的功率为2244B r Rω 10．如图所示，A 、B 两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rA ∶rB ＝2∶1，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环的平面．当磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，流过两导线环的感应电流大小之比为( )A ．A B I I ＝1 B ．A BI I ＝2 C ．A B I I ＝14D ．A B I I ＝1211．如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度的大小随时间增大．则线框中的感应电流的变化情况是（ ）A ．一定增大B ．一定减小C ．一定不变D ．可能减小12．如图所示，通电导线MN 与单匝圆形线圈 a 共面，位置靠近圆形线圈a左侧且相互绝缘．当MN中电流突然减小时，下列说法正确的是()A．线圈a中产生的感应电流方向为顺时针方向B．线圈a中产生的感应电流方向为逆时针方向C．线圈a所受安培力的合力方向垂直纸面向里D．线圈a所受安培力的合力方向水平向左13．如下图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A．正在增强，mgd t q ∆Φ=∆B．正在减弱，mgd t nq ∆Φ=∆C．正在减弱，mgd t q ∆Φ=∆D．正在增强，mgd t nq ∆Φ=∆14．如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN．第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面积的电荷量为q1；第二次bc边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则（）A ．Q 1＞Q 2，q 1=q 2B ．Q 1＞Q 2，q 1＞q 2C ．Q 1=Q 2，q 1=q 2D ．Q 1=Q 2，q 1＞q 2 15．边长为a 的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图甲所示，则选项图中电动势、外力、外力功率与位移图象规律与这一过程相符合的是：( )A ．B ．C ．D ．三、填空题16．如图，U 型线框内部有匀强磁场，磁感应强度为B ，线框宽度为l ，线框上有一金属棒，长恰好也为l ，现让线框和磁场一起向左以速率1v 匀速移动，同时金属杆以速率2v 向右匀速移动，金属棒电阻为R ，框电阻不计，则产生的感应电流为_________17．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程是2y x =，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a 的直线（图中虚线所示），一个小金属环从抛物线上y b b a =>（）处以速度v 沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，环可视为质点金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量________四、解答题18．如图（俯视图），虚线右侧有竖直向下的磁感应强度为B=0.5T 的匀强磁场，边长为L=0.4m ，质量为m=0.5kg 的正方形导线框起初静止在光滑水平地面上．从t=0时刻起，用水平恒力F 向右拉线框从图示位置开始运动，此后线框运动的v-t 图像如右图所示．求：（1）恒力F 的大小；（2）线框进入磁场过程中感应电流的大小；（3）线框进入磁场过程中线框产生的热量．19．如图甲所示，水平放置的线圈匝数n ＝200匝，直径140d cm =，电阻2r =Ω，线圈与阻值6R =Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径220d cm =的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向．试求：（1）通过电阻R 的电流方向；（2）电压表的示数；（3）若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间加磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试求在施加新磁场过程中通过电阻R 上的电荷量．20．如图甲所示，水平面上固定一个间距L=1m的光滑平行金属导轨，整个导轨处在竖R=Ω的电阻．导轨上有直方向的磁感应强度B=1T的匀强磁场中，导轨一端接阻值9r=Ω、长度也为1m的导体棒，在外力的作用下从t=0开始沿平质量m＝1kg、电阻1行导轨方向向左运动，其速度随时间的变化规律是v=（1）t=1s时，流过电阻R的电流以及方向；（2）t=4s时，导体棒受到的安培力的大小；（3）请在如图乙所示的坐标系中画出电流平方与时间的关系(2I t-)图象．21．如图所示，光滑水平轨道MN、PQ和光滑倾斜轨道NF、QE在Q、N点连接，倾斜轨道倾角为θ，轨道间距均为L．水平轨道间连接着阻值为R的电阻，质量分别为M、m，电阻分别为R、r的导体棒a、b分别放在两组轨道上，导体棒均与轨道垂直，a导体棒与水平放置的轻质弹簧通过绝缘装置连接，弹簧另一端固定在竖直墙壁上．水平轨道所在的空间区域存在竖直向上的匀强磁场，倾斜轨道空间区域存在垂直轨道平面向上的匀强磁场，该磁场区域仅分布在QN和EF所间的区域内，QN、EF距离为d，两个区域内的磁感应强度分别为B1、B2，以QN为分界线且互不影响．现在用一外力F将导体棒a向右拉至某一位置处，然后把导体棒b从紧靠分界线QN处由静止释放，导体棒b在出磁场边界EF前已达最大速度．当导体棒b在磁场中运动达稳定状态，撤去作用在a棒上的外力后发现a棒仍能静止一段时间，然后又来回运动并最终停下来．求：（1）导体棒b在倾斜轨道上的最大速度（2）撤去外力后，弹簧弹力的最大值（3）如果两个区域内的磁感应强度B1=B2且导体棒电阻R=r，从b棒开始运动到a棒最终静止的整个过程中，电阻R上产生的热量为Q，求弹簧最初的弹性势能．参考答案1．ABD【解析】奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系，选项A正确；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说，选项B正确；法拉第在实验中观察到,在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流，选项C错误；楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项D正确；故选ABD.2．AC【详解】CD．探测装置进入强磁场区以后磁敏电阻阻值变大，回路总电阻变大，总电流减小，电流表示数变小，选项C正确，D错误；AB．由于总电流变大，则电源内电阻分压变小，路端电压变大，则电灯L亮度增加，选项A正确，B错误．3．CD【分析】由图象b的斜率读出磁感应强度B的变化率Bt，由法拉第电磁感应定律可求得线圈中的感应电动势．由闭合电路欧姆定律可求得感应电流大小，从而求出a、b间的电势差．【详解】通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设Φ2=B'S为正，则线圈中磁通量的变化量为△Φ=B'S-（-BS），代入数据即△Φ=（0.1+0.4）×50×10-4 Wb=2.5×10-3 Wb，故B错误；磁通量的变化率322.510/ 2.510/0.1Wb s Wb st--Φ⨯==⨯，故C正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E=ntΦ=2.5V；即a、b间电压为2.5V；感应电流大小2.50.2510EI A Ar===，故A错误，D正确．故选CD．【点睛】本题是感生电动势类型，关键要掌握法拉第电磁感应定律的表达式E=n tΦ，再结合闭合电路欧姆定律进行求解，注意楞次定律来确定感应电动势的方向． 4．BD 【解析】导体AB 有效切割的长度等于半圆的直径2L ，半圆形导体AB 切割磁感线产生感应电动势的大小为：E=B•2L•v=2BLv ；AB 相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得：00002R BLvR U E R r R r =++＝，故A 错误，B 正确；根据能量守恒定律可知：Fd ＝W f +Q +12mv 2，得：Q=Fd-12mv 2-W f ，故C 错误；根据电磁感应定律得：()002 E B L d I r R t R r ⋅⋅+∆+＝＝ ，根据电流定义式：qi t = ，解得：02BLd q It R r ==+ ，故D 正确；故选BD.点睛：本题要理解并掌握感应电动势公式，公式E=BLv 中，L 是有效的切割长度，即为与速度垂直的方向导体的长度．也可画出等效电路，来区分外电压和内电压. 5．BC 【解析】金属槽在匀强磁场中向左匀速运动时，将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定则可判断出上板为正，下板为负，板间电场方向向下．微粒进入槽后做匀速圆周运动，重力与电场力平衡，电场力方向向上，与电场方向相反，所以微粒带负电，A 错误．板间场强11BLv U E Bv d L===，因为微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有mg qE =，解得比荷为1q g m Bv =．B 正确．向心力由洛伦兹力提供，得：222mv qv B r=，得：12v v r g=，周期1222v r T v g ππ==，C 正确，D 错误．选BC ． 【点睛】微粒进入槽后做匀速圆周运动，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力．根据牛顿定律、圆周运动和电磁感应知识求解． 6．CD 【详解】根据法拉第电磁感应定律可知在线圈中产生恒定的感应电流，开始导体棒PQ受到沿导轨向上的安培力，若开始安培力小于导体棒重力沿导轨向下的分力mgsinθ，则摩擦力为：f=mgsinθ-F安，随着安培力的减小，摩擦力f逐渐逐渐增大，当安培力反向时，f=mgsinθ+F安，安培力逐渐增大，故摩擦力也是逐渐增大；若安培力大于mgsinθ，则安培力为：f=F安-mgsinθ，由于安培力逐渐减故，摩擦力逐渐减小，当F安=mgsinθ时，摩擦力为零并开始反向变为：f=mgsinθ+F安，随着安培力的变化将逐渐增大，故CD正确，AB错误．7．D【解析】S闭合瞬间，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L电流的增加，逐渐将A灯短路，A 灯熄灭，而外电阻减小，流过B灯变亮．故A B错误．S断开时，B灯立即熄灭．A灯中原来的电流消失，线圈L中的电流开始减小，产生自感电动势，相当于电源，使A亮一下再慢慢熄灭．故C错误，D正确．故选D.点睛：对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源．8．D【解析】金属套环跳起来的原因是开关S闭合时，套环上产生的感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的，线圈接在直流电源上时，金属套环也会跳起．电压越高线圈匝数越多，S闭合时，金属套环跳起越剧烈．若套环是非导体材料，则套环不会跳起，故A、B、C选项错误，D选项正确．9．D【解析】由右手定则可知电流由O到P，由回路可判定通过电阻的电流为由O经R到a，A错误．导体棒等效为电源，O为电源正极，P为电源负极，故导体杆O端的电势高于C端的电势，B错误．导体棒切割磁场产生的感应电动势为22BrEω=，则感应电流为：22E BrIR Rω==，由24224B rP I RRω==，C错误，D正确；选D.【点睛】由右手定则可知电流由O到C，由电路回路可判定通过电阻的电流．导体棒等效为电源，O 为电源负极，C 为电源正极．导体棒切割磁场产生的感应电动势为22Br E ω=，，由此可判定感应电流，由2P I R =可求电阻R 上的电热功率． 10．D 【解析】A 、B 两导线环的半径不同，它们所包围的面积不同，但某一时刻穿过它们的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，所以两导线环上的磁通量变化率是相等的，根据B E S t t ∆Φ∆==∆∆知产生的电动势也是相等的，根据电阻2L rR S Sπρρ== ，则A 、B 的电阻之比为2:1，再根据欧姆定律EI R = ，可得电流之比为12A B I I = ，故D 对，故选D点睛：根据BE S t t∆Φ∆==∆∆ 判断电动势的变化，在利用闭合电路欧姆定律求电流，但要弄清楚的是电阻2L rR S Sπρρ==随半径的增大而增大．11．D【解析】根据法拉第电磁感应定律E nt∆Φ=∆，知磁感应强度增大，磁通量可能均匀增加，可能增加的越来越快，也可能增加的越来越慢，所以感应电动势可能不变，可能增大，可能减小．所以感应电流可能不变，可能增加，可能减小．ABC 错误，D 正确．选D. 12．A 【解析】由图可知，通电导线MN 与线圈a 共面，位置靠近圆形线圈a 左侧且相互绝缘，导线两侧的磁感应强度对称分布，由右手定则可知线圈中的磁通量方向垂直纸面向里；当MN 中电流突然减小时，由楞次定律可知感应电流的感应磁场方向垂直纸面向里，故由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向，再由左手定则可知，左侧受到的安培力水平向右，而右侧的安培力方向也水平向右，故安培力的合力向右．A 正确，BCD 错误；选A.【点睛】根据右手定则得到线圈中磁通量的方向，然后由楞次定律得到电流减小时线圈中的感应电流方向，进而得到线圈各边受力情况． 13．D 【详解】电键闭合时传感器上恰好无示数，则qE mg =，解得场强为：mg qE =，方向竖直向上，又nU t d E d∆Φ∆==，解得： gdnq t m =∆Φ∆．小球带正电，知上极板带负电，根据楞次定律得知，磁场正在增强，故选项D 正确，ABC 错误． 14．A 【解析】设ab 和bc 边长分别为L 1，L 2，若假设穿过磁场区域的速度为v ，2222212121B L v L B L L vQ R v R=⋅=，1211BL L N q I t t tR R∆Φ=∆=∆=∆总 ； 同理可以求得：22212B L L v Q R=，122BL L q R =；L 1＞L 2，由于两次“穿越”过程均为相同速率穿过，因此：Q 1＞Q 2，q 1=q 2，故A 正确，BCD 错误．故选A ．在电磁感应题目中，公式N q R ∆Φ=总，常考，要牢记，选择题中可直接应用，计算题中要写出推导过程；对于电磁感应能量问题一般有三种方法求解：①利用电路中产生的热量等于克服安培力做得功；②利用动能定理；③利用能量守恒；具体哪种方法，要看题目中的已知条件. 15．B【解析】感应电动势 ，则E 与x 成正比，故A 错误，B 正确；线框匀速运动F 外=F 安=BIL ，感应电流为： EI R=，感应电动势为：E=BLv ，得到外力为： 22B L v F R =, 有效长度为：L x =，可得： 2243B vx F R =，B 、R 、v 一定，则F 外∝x 2，故C 错误；外力的功率为：22243B v x P Fv R==，P 外∝x 2 ，故D 错误。