江苏省常州市高二（下）开学考物理试题（word版含答案）

江苏省常州市高二（下）开学考物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．如图所示，在第一、第二象限中存在垂直xoy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一半径为r的扇形金属线框在xoy平面内，以角速度ω绕O点逆时针匀速转动，∠POQ=120°，线框的总电阻为R．则下列说法正确的是（ ）
A．线圈中感应电流的最大值为
B．线圈中感应电流的最大值为
C．线圈中感应电流的有效值为
D．线圈中感应电流的有效值为
2．如图所示，电流大小相等的四根通电长直导线分别置于正方形abcd的四个顶点，电流方向如图所示. 1、2、3、4分别为所在边的中点，其所在处对应的磁感应强度大小分别为B1、B2、B3、B4，则下列说法正确的是（　　）
A．B1、B2的大小相等，方向相同
B．B1、B3的大小相等，方向相同
C．B3、B4的大小相等，方向相同
D．B2、B4的大小相等，方向相同
3．下列说法正确的是（　　）
A．地磁的南极就是地理的南极
B．奥斯特发现了电流的磁效应
C．小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向
D．磁感线和电场线一样，都是真实存在的
4．如图昕示，导体棒ab的两个端点分别搭接在两个竖直放置、半径相等的金属圆环上，两圆环所在空间处于方向竖直向下的匀强磁场中，圆环通过电刷与导线c、d相接。c、d间接一理想变压器（匝数比），变压器副线圈接恒定电阻。导体棒平行的水平轴（即两圆环的中心轴，轴与环面垂直）以角速度匀速转动，电流表的示数为I，动棒、圆环和导线电阻均不计。下列说法正确的是（　　）
A．输入变压器原线圈上的功率为
B．取在环的最低端时t=0，则导体棒中感应电流的表达式是
C．若在c、d之间换接电阻，电流表的示数不变，则
D．若在c、d之间换接电阻，电流表的示数不变，则棒从圆环的最低端时转过90°的过程中流过棒的电荷量为
5．（多选）关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（　　）
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向
B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁感线是磁场中客观存在的线
D．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止
二、单选题
6．如图所示，三根长直导线平行固定在空间中，其截面构成等边三角形．若仅在a、b中通入大小均为I的电流，方向如图所示，此时a受到的磁场力大小为F．然后又在c中通入如图所示方向的电流，a受到的磁场力大小仍为F，此时下列说法中正确的是
A．b受到的磁场力大小为F
B．b受到的磁场力的方向平行于ac的连线
C．ac连线中点d的磁场方向垂直于ac指向b
D．c中的电流强度为2I
7．如图，有一立方体空间ABCDEFGH，则下面说法正确的是
A．若只在A点放置一正点电荷，则电势差UBC＜UHG
B．若只在A点放置一正点电荷，则B、H两点的电场强度大小相等
C．若只在A、G两点处放置等量异种点电荷，则UBC=UEH
D．若只在A、E两点处放置等量异种点电荷，则D、F两点的电场强度相同
8．如图所示是通电螺线管的磁感线分布图，下列说法正确的是（　　）
A．管内外磁场都是匀强磁场
B．电流越大，内部的磁场越弱
C．改变电流方向时磁场方向不变
D．磁场方向与电流方向的关系满足右手螺旋定则
9．如图所示，10匝矩形线圈，在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴OO’以角速度100πrad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为0.5m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1和L2．已知变压器原、副线圈的匝数比为10：1，开关断开时L1正常发光，且电流表示数为0.01A，则：
A．若开关S闭合，灯泡L1亮度不变，电流表示数将增大
B．闭合开关后电压表示数为
C．灯泡L1的额定功率为3.14W
D．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为314sin100πt（V）
10．如图，圆形区域内存在一垂直纸面的匀强磁场，P和Q为磁场边界上的两点．氕核()和氘核()粒子从P点朝圆形区域中心射入磁场，且都从Q点射出，不计重力及带电粒子之间的相互作用，关于两粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是( )
A．氘核运动的时间更长
B．氘核的速率更大
C．氘核的动能更大
D．氘核的半径更大
11．如图所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻与R相等，下列说法正确的是
A．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，B灯逐渐亮起来，最后两灯一样亮
B．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，两灯同时发光，然后B灯逐渐熄灭
C．若同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然断开S1，则两灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭
D．若同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然将S1、S2同时断开，则两灯会立即熄灭
12．如图所示，通电螺线管中间正上方和左侧静止悬挂着铝环a和b，两环平面与螺线管的中心轴线都垂直，b环的圆心在螺线管的中心轴上.当滑动变阻器R的滑动头P向左滑动时，两环中产生的感应电流方向和受到的安培力方向是（ ）
A．电流方向相同，受力方向a环向上、b环向右
B．电流方向相同，受力方向a环向下、b环向左
C．电流方向相反，受力方向a环向下、b环向右
D．电流方向相反，受力方向a环向上、b环向左
13．用一根横截面积为S、电阻率为p的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径，如图所示．在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场方向垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间变化的关系为B =B0+kt，其中磁感应强度的初始值为B0 , 方向垂直纸面向里，且k<0,则（ ）
A．圆环中产生逆时针方向的电流
B．圆环具有扩张且向右运动的趋势
C．圆环中产生恒定的感应电流
D．图中a、b两点间的电势差
三、实验题
14．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：
①电流计 ②直流电源 ③带铁芯的线圈A ④线圈B ⑤电键 ⑥滑动变阻器
请在实物图上连线_______________（图中已连好一根导线）．
四、解答题
15．如图所示，在xoy平面内的第一象限内，x=4d处竖直放置一长为的粒子吸收板PQ，在直线PQ与y轴之间存在垂直纸面向外的磁感应强度大小为B的匀强磁场。在原点O处有一粒子源，可以发射质量为m、电量为+q的带电粒子，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。
（1）若粒子源仅沿y轴正向发射出大量不同速率的粒子，求恰好击中Q点的粒子速率v1=？
（2）若粒子源仅沿y轴正向发射出大量不同速率的粒子，求能被吸收板PQ吸收的粒子速率v的范围；
（3）若在点M（8d，0）处放置一粒子回收器，在P、M两点间放一块与线段PM重合的绝缘弹性挡板（粒子与挡板碰撞无能量和电量的损失），为回收恰好从P点进入PQ右侧区间的粒子，需在PM右侧加一垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。求此磁场磁感应强度的大小B 和此类粒子从O点发射到进入回收器所用的时间t；
16．如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角α，导轨电阻不计．磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R．定值电阻的阻值也为R，重力加速度为g，闭合开关S，现将金属棒由静止释放．
（1）求金属棒下滑的最大速度va；
（2）金属棒从静止开始下滑距离为s0时速度恰好达到最大；
①求该过程通过金属棒的电量q；
②a.求该过程中金属棒的生热Q；
b.试证明该过程中任意时刻金属棒克服安培力的功率都等于全电路的生热功率．
（3）金属棒从静止开始下滑距离为s0时速度恰好达到最大，求该过程中金属棒所用的时间t．
17．如图所示，导体棒ab、cd放在光滑水平导轨上，cd棒通过滑轮悬挂一质量为m的物块，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中．ab在外力作用下以速度匀速向右运动时，cd棒由静止释放，设ab、cd的长度均为L，ab棒的电阻为，cd棒的电阻为，导轨足够长且电阻不计，求：
（1）cd棒开始运动的方向与ab棒匀速运动速度取值的关系；
（2）稳定状态时，cd棒匀速运动的速度；
（3）稳定状态时，回路的电功率和外力的功率．
18．如图所示，光滑、足够长的平行金属导轨MN、PQ的间距为l，所在平面与水平面成θ角，处于磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．两导轨的一端接有阻值为R的电阻．质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直放置于导轨上，且m由一根轻绳通过一个定滑轮与质量为M的静止物块相连，物块被释放后，拉动金属棒ab加速运动H距离后，金属棒以速度v匀速运动．求：（导轨电阻不计）
（1）金属棒αb以速度v匀速运动时两端的电势差Uab；
（2）物块运动H距离过程中电阻R产生的焦耳热QR．
19．有一理想变压器原、副线圈的匝数比为100：1，原线圈上所加电压为23kV，副线圈通过总电阻为1Ω的输电线向用户供电，用户用电器得到的电压是220V，求输电导线上损耗的功率。
试卷第页，共页
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参考答案：
1．AD
【解析】
【详解】
试题分析：A、B、线圈中感应电动势的最大值为：Em=ω，线圈中感应电流的最大值为：Im==．故A正确，B错误．
C、D、画出一个周期内感应电流的图象如图所示．设感应电流的有效值为I，根据有效值的定义得：
2×R =I2RT
解得：I=．故C错误，D正确．
故选AD．
2．BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．四根通电导线在1处产生的磁感应强度，由右手定则可判断，并画出如图所示，根据电流大小相等，由对称性可知，ab在1处的磁感应强度大小相等，方同相反，其合磁感应强度为0，cd在1处的合磁感应强度方向沿ba方向如图所示，同理可得，四根通电导线在3处产生的磁感应强度与1处产生的磁感应强度类似，其合磁感应强度与1处的相同，所以B正确；A错误；
CD．四根通电导线在2处产生的磁感应强度，由右手定则可判断，并画出如图所示，根据电流大小相等，由对称性可知，四根通电导线在2处的合磁感应强度方向沿24方向如图所示，同理可得，四根通电导线在4处产生的磁感应强度与2处产生的磁感应强度类似，其合磁感应强度与2处的相同，所以D正确；C错误；
故选BD。
3．BC
【解析】
【详解】
A．地球是个巨大的磁体，地磁场的南北极与地理南北极大致相反，且不重合。即：地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，故A错误；
B．奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，故B正确；
C．磁场是有方向的，人们规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时，N极所指的方向就是该点的磁场方向，故C正确；
D．磁感线和电场线一样都是假想的曲线，实际并不存在，故D错误。
故选BC。
4．ACD
【解析】
【详解】
A．由于电流表的示数为I，根据电流与匝数成反比可得副线圈电流为10I，副线圈的电压为
U2=I2R0=10IR0
根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，变压器原线圈两端的电压
U1=100IR0
输入变压器原线圈上的功率为
P=U1I=100I2R0
故A正确；
B．ab在最低点时，ab棒与磁场垂直，此时的感应电动势最大，感应电流最大，所以棒ab中感应电流的表达式应为
i=Icosωt
故B错误；
C．根据变压器原理可得
若将副线圈电阻等效接入原线圈，则等效电阻
所以若在c、d之间换接电阻R1，电流表的示数不变，则
故C正确；
D．棒ab中感应电流的表达式应为
则有
根据电荷量的公式
可得若在c、d之间换接电阻R1，电流表的示数不变，则ab棒从圆环的最低端时转过90°的过程中流过ab棒的电荷量为
故D正确。
故选ACD。
5．AB
【解析】
【详解】
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向，即磁感线的切向方向为磁场的方向，选项A正确；
B.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，选项B正确；
C．磁感线是为了形象描述磁场而假想出来的有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以C错误；
D．磁感线在磁铁的外部是从磁铁的北极出发，到南极终止；内部是从南极到北极，形成闭合曲线，选项D错误；
故选AB。
6．A
【解析】
【分析】
根据a受到的磁场力大小为F，结合右手定则和矢量合成法则，可确定c中的电流，再根据右手定则和矢量合成法则，确定b点、d点的磁场方向和大小．根据安培力公式确定大小．
【详解】
A. 设a所在处的磁感应强度为B，根据右手定则和矢量合成法则，b所在处的磁感应强度为B，所以b受到的磁场力大小为F，故A正确；
B. 根据右手定则和矢量合成法则可知，b所在处的磁感应强度方向与ab连线的夹角为60°，与ac连线平行，根据左手定则，b受到的磁场力的方向垂直于ac的连线，故B错误；
C.导线a、c在ac连线中点d产生的磁场抵消，导线b在d点产生的磁场方向沿ca方向，指向a，故C错误．
D.在c中通入如图所示方向的电流后，a受到的磁场力大小仍为F，说明a所在处的磁感应强度大小仍为B，已知c的电流方向，根据右手定则和矢量合成法则，c中的电流强度为I，故D错误．
故选A
7．C
【解析】
【详解】
A．若A点放置一正点电荷，BC之间的电场强度要大于HG之间的电场强度，结合它们与A之间的夹角关系可得电势差UBC＞UHG，故A错误；
B．若A点放置一正点电荷，由于B、H两点到A的距离不相等，根据点电荷场强公式 可知，B、H两点的电场强度大小不相等。故B错误；
C．若只在A、G两点处放置等量异种点电荷，由于BC与EH平行且相等，结合等势面的分布情况可知UBC=UEH，故C正确。
D．若在A、E两点处放置等量异种点电荷，等量异种点电荷的电场具有对称性，即上下对称，左右对称，D与H上下对称，所以电场强度大小相等；H与F相对于E点一定位于同一个等势面上，所以H与F两点的电势相等，则D、F两点的电场强度大小相等，但方向不同，所以电场强度不同。故D错误。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．管内磁场可认为是匀强磁场，管外磁场为非匀强磁场，故A错误；
B．电流越大，管内外的磁场都越强，故B错误；
C．根据安培定则，改变电流方向时磁场方向也跟着改变，故C错误；
D．磁场方向与电流方向的关系满足右手螺旋定则，故D正确。
故选D。
9．A
【解析】
【分析】
先根据公式求解输入电压的最大值，然后根据交变电流的特点求出瞬时表达式，最后根据理想变压器的电压、电流与匝数的关系列式求解．
【详解】
A．若开关闭合，输出电压不变，所以灯泡亮度不变；输出电压不变，输出端电阻减小，故输出电流增加，故输入电流也增加，电流表示数增大，故A正确；
B．变压器的输入电压的最大值为：
变压器输入电压的有效值为：
匝数之比为10:1，故闭合开关后电压表示数为，故B错误；
C．开关断开时正常发光，且电流表示数为，根据电流和匝数的关系：
解得：
灯泡的额定功率等于此时变压器的输入功率，为：
故C错误；
D．从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为：
故D错误．
【点睛】
本题关键是记住交流发电机最大电动势表达式，同时要明确输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率．
10．A
【解析】
【详解】
粒子从P点朝向磁场中心射入磁场，且都从Q点射出，由几何关系可知两粒子运动的半径相等，根据可知，氕核()粒子的比荷较大，则速率较大，故BD错误；根据动能可知，氘核()动能较小，故C错误；根据，弧长s相同，氕核()粒子的速度较大，则时间较短，故氘核运动的时间更长，故A正确；故选A．
11．A
【解析】
【详解】
AB．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，由于线圈的自感现象，出现自感电动势阻碍电流的增大，则B灯逐渐亮起来，最后两灯一样亮，故A正确，B错误．
CD．当同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然断开S1，则B灯立即熄，而线圈L产生自感电动势阻碍电流减小，导致A灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，故CD错误；
12．D
【解析】
【详解】
当滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电流变大，通电螺线管的磁性将增强，穿过和的磁通量都变大，根据楞次定律可知，要阻碍磁通量的变大，将向上方磁场较弱的方向运动，而将向左侧磁场较弱的方向运动；
根据安培定则可知，螺线管产生的磁场的方向向左，处的磁场方向向右，当磁场增大时，根据楞次定律可知，产生从左向右看逆时针方向的感应电流；处磁场的方向向左，当磁场增大时，根据楞次定律可知，产生从左向右看顺时针方向的感应电流；所以可知二者产生的电流方向相反，同时环向上运动，环向左运动，故A、B、C错误，D正确；
故选D。
13．C
【解析】
【详解】
A、磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率，说明B减少，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律判断可知：圆环中产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，故感应电流方向沿顺时针方向，故A错误；
B、穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律可知，圆环为了阻碍磁通量的减少，圆环应有扩展的趋势，且向左运动的趋势，故B错误；
C、根据题意，，则感应电动势恒定，由于电阻恒定，故感应电流恒定，故选项C正确；
D、由法拉第电磁感应定律得，圆环的电阻，则感应电流大小为，则图中a、b两点间的电压，故D错误．
点睛：本题考查楞次定律及法拉第电磁感应定律的应用，注意正确应用楞次定律的两种描述；同时还要注意求磁通量时，面积应为有效面积，本题中不能当作圆的面积来求，而是圆中含有磁通量的部分面积．
14．
【解析】
【详解】
将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示：
【点睛】
本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验，对于该实验注意两个回路的不同．知道磁场方向或磁通量变化情况相反时，感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键．
15．（1）；（2）；（3），
【解析】
【分析】
【详解】
（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，粒子恰好击中Q点，设粒子的速率为，由几何关系可知，粒子轨道半径
由
联立解得
（2）粒子打在吸收板上边界P点，设粒子的速率为，由几何关系可知，粒子轨道半径
由
联立解得
故能被吸收板PQ吸收的粒子速率v的范围
（3）经过P点的粒子能够到达M点，设磁场的磁感应强度，由几何关系，粒子轨道半径
（n=1、2、3、…）
由
联立得
（n=1、2、3、…）
粒子从O到P的运动时间
从P到M的运动时间
故粒子从O到M的时间为
16．（1）（2）①②a. b.见解析；（3）
【解析】
【详解】
（1）当金属棒到达最大速度时，由平衡知识可知：
解得
（2）①由；
；
；
解得
②a.由能量关系可知：
b.设某一时刻金属棒的速度为v，则安培力的功率：；
电动势E=BLv，则全电路的生热功率 ，
即该过程中任意时刻金属棒克服安培力的功率都等于全电路的生热功率，问题得证．
（3）由动量定理可知： ，而 联立解得：
17．（1）cd棒开始运动的方向与ab棒匀速运动速度取值的关系如下：
当时cd棒开始向右运动；
当时cd棒静止；
当时cd棒开始向左运动；
（2）cd棒匀速向右运动时速度为；cd棒匀速向左运动时
（3）
【解析】
【详解】
（1）cd棒静止，则根据平衡条件：，得：，则得：
当时cd棒开始向右运动；当时cd棒静止；当时cd棒开始向左运动；
（2）cd棒匀速运动可能有两种情况：匀速向右运动和匀速向左运动
cd棒匀速向右运动时，根据平衡条件得到：
根据电磁感应定律和欧姆定律得到：，解得：；
cd棒匀速向左运动时：
根据电磁感应定律和欧姆定律得： ，解得：；
（3）不论cd棒向左或向右匀速运动：
回路的电功率：
不论cd棒向左或向右匀速运动，外力的功率：．
18．1）（2）
【解析】
【详解】
(1)金属棒ab以速度v匀速运动时，产生的感应电动势大小为：E=Blv
由闭合电路欧姆定律得：
金属棒αb两端的电压大小为：U=IR
解得：
由右手定则可得金属棒ab中的电流方向由a到b，
可知Uab为负值，故：
(2)物块运动H距离过程中，设整个回路产生的焦耳热为Q，
由能量守恒定律得：
由焦耳定律得：
解得：
【点睛】本题是一道电磁感应与电路、运动学相结合的综合题，分析清楚棒的运动过程、找出电流的房你想、应用能量守恒和功能关系等相关知识，是正确解题的关键．
19．100W
【解析】
【详解】
由理想变压器电压规律有
得
通过变压器副线圈的电流为
I2==10A
供电导线上损耗的功率为
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