江西省抚州市2022-2023学年高二下学期物理开学考试试卷
1．（2023高二下·抚州开学考）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。下列叙述不符合史实的是（ ）
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示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．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，一边长为L的正方形线框置于竖直向下的匀强磁场中，已知线框与水平面夹角为（，），磁感应强度大小为B．则穿过线框磁场的磁通量大小为（ ）
A．0 B． C． D．
3．（2023高二下·抚州开学考）如图所示是电视机显像管原理的示意图。没有磁场时，电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈通电时产生偏转磁场。如果要使电子束打在荧光屏O点上方的A点，则偏转磁场的方向（ ）
A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里
C．沿纸面向上 D．沿纸面向下
4．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，将一个闭合铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直轴自由转动，蹄形磁铁在手摇的控制下可以绕竖直轴转动。初始时，铝框和蹄形磁铁均是静止的。现通过不断手摇使蹄形磁铁转动起来，下列关于闭合铝框的说法正确的是（ ）
A．铝框仍保持静止
B．铝框将跟随磁极同向转动且一样快
C．铝框将跟随磁极同向转动，转速比磁铁小
D．铝框将朝着磁极反向转动，转速比磁铁小
5．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，一根通电导线垂直纸面放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线为中心、半径为R的圆周上，有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法正确的是（ ）
A．直导线中电流方向垂直纸面向里
B．a点的磁感应强度为0
C．b点的磁感应强度为，方向斜向右下方，与磁场方向成45°角
D．d点的磁感应强度为2T，方向斜向右上方，与磁场方向成45°角
6．（2023高二下·抚州开学考）如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流方向规定为正方向，则下列说法正确的是（ ）
A．在时间内，电场能增大，磁场能减小
B．在时间内，P点的电势比Q点的电势高
C．在时间内，电容器C处于充电过程中
D．在时间内，电容器C的上极板带正电
7．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，虚线左侧有面积足够大、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线右侧为真空区域。现有一边长为L，电阻为R的正方形单匝导线框abcd垂直磁场放置，且ad边与虚线重合。若导线框在外界作用下绕其一顶点a在纸面内做顺时针匀速转动，且导线框由初始位置过时间t首次转到图中虚线位置，则（ ）
A．导线框abcd中感应电流的方向为逆时针方向
B．该过程流过线框bc边某一横截面的电荷量为
C．该过程平均感应电动势大小为
D．t时感应电动势大小为
8．（2023高二下·抚州开学考）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该交变电流的频率为100Hz
B．该交变电流的有效值是10A
C．时，穿过线圈的磁通量最大
D．该交变电流瞬时值表达式为（A）
9．（2023高二下·抚州开学考）反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围电场线分布的示意图，A、B、C为电场中的点，则下列说法正确的是（ ）
A．反天刀尾部带负电
B．B点电势低于C点电势
C．B点和C点的电场强度可能相同
D．将一负电荷从A点沿虚线移到C点，电场力对其做正功
10．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个电荷量绝对值相同、质量相同的正、负粒子（不计重力），从O点以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正、负粒子在磁场中（ ）
A．运动时间相同
B．运动轨迹的半径相同
C．重新回到边界时速度大小和方向相同
D．重新回到边界时与O点的距离不相等
11．（2023高二下·抚州开学考）电偶极子模型是指电量为q，相距为l 的一对正负点电荷组成的电结构，O是中心，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图（a）所示的矢量表示，科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子都在作无规则的运动且列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电的特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，图（b）为电偶极子转动到与外电场方向成夹角θ的位置，电偶极子最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化，物质显示带电性。下列说法正确的是（ ）
A．图（a）中O处场强为零
B．图（b）中，夹角θ减小至0的过程中，外电场对电偶极子做正功
C．图（b）中，当夹角θ=0时，电偶极子的电势能最小
D．图（b）中，当夹角时，电偶极子的电势能最小
12．（2023高二下·抚州开学考）某同学要测量一粗细均匀、某种新材料制成的圆柱体的电阻率。
（1）用游标卡尺和螺旋测微器测量其长度L和直径d，如图所示。由图（a）可知其长度L= cm。由图（b）可知其直径d= mm；
（2）用多用电表的电阻“×1”挡，按正确的操作步骤测量此圆柱体的电阻，表盘示数如图（c）所示，则该电阻的阻值为 Ω。
（3）该同学利用图（d）所示的电路测量导体的电阻率。若实验记录到电压表读数为U，电流表读数为I，则该导体电阻率的表达式为 （用U、I、L、d等表示）。
13．（2023高二下·抚州开学考）某实验小组用实验室提供的器材结合图甲电路原理图测量了一节干电池的电动势和内阻，请完成有关该实验的以下问题。
（1）按图甲电路原理图连接好实验器材，在开关闭合前滑动变阻器的滑片P应滑到 端（“a”或“b”）。
（2）实验小组进行了多次实验测量，并根据实验测得的多组数据作出了U-I图像如图乙所示，由图像可确定：电源的电动势E= V，电源的内阻r= Ω（结果保到小数点后两位）。
（3）在处理实验数据得出实验结果后，实验小组对这种实验方案测得电动势和内电阻的实验值与真实值进行了分析，发现： （选填“>”或“=”或“<”）， （选填“>”或“=”或“<”）。
14．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，在与水平面成53°角的光滑金属导轨间接有一电源，电动势E=3V，内电阻。在相距L=1m的平行光滑的金属导轨上，有一根电阻的金属棒ab受外界约束而静止，空间存在方向竖直向上、磁感应强度B=2T的匀强磁场。闭合开关S，撤去外界约束后，若金属棒ab恰好静止，重力加速度g取，，。求：
（1）金属棒ab中电流的大小；
（2）磁场作用于金属棒ab安培力的大小；
（3）金属棒ab的质量。
15．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，I、II、III为匀强电场和匀强磁场的理想边界，一束电子由静止状态从P点经过I、II间的电场加速后垂直边界II到达Q点，再经II、III间的磁场偏转后从边界III穿出，且电子从磁场边界III穿出时速度方向与电子入射磁场方向的夹角为30°。已知有界匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场宽度为d。电子质量为m，电荷量为e，电子的重力不计。求：
（1）电子在磁场中运动时速度的大小；
（2）电子在磁场中运动的时间t；
（3）P、Q两点间的电势差。
16．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，一对平行的光滑金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=0.5m，左端接有阻值的电阻。一质量m=0.2kg、电阻的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小B=0.4T。棒在水平向右的拉力F作用下，由静止开始以的加速度做匀加速直线运动。当棒的位移x=9m时撤去力F，棒继续运动一段距离后静止。若导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求：
（1）力F撤去前其大小随时间变化的关系；
（2）撤去力F后电阻R上产生的焦耳热Q；
（3）撤去力F后金属棒MN继续向前运动的距离。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】A.1820年，丹麦物理学家奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，A符合史实；
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，很好地解释了软铁磁化现象，B符合史实；
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，不会出现感应电流，C不符合史实；
D．楞次在分析了许多实验事实后提出楞次定律，即感应电流应具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，D符合史实；
故答案为：C。
【分析】利用楞次定律可以判别线圈中磁通量不变时不会出现感应电流。
2．【答案】D
【知识点】磁通量
【解析】【解答】穿过线框磁场的磁通量大小为 ，
故答案为：D。
【分析】利用磁通量的表达式可以求出磁通量的大小。
3．【答案】A
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】要使电子束打在荧光屏上A点，电子束所受的洛伦兹力方向向上，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该垂直纸面向外。A符合题意BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】已知电子运动方向及偏转方向，利用左手定则可以判别偏转磁场的方向。
4．【答案】C
【知识点】电磁感应在生活中的应用
【解析】【解答】根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转动方向相同，但转速比磁铁小，C符合题意ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】为了阻碍磁通量的增加则铝框转动方向与磁铁方向相同，且转速比磁铁小。
5．【答案】C
【知识点】磁感应强度
【解析】【解答】A．由题意可知，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外。A不符合题意；
B．通电导线在a处的磁感应强度方向水平向右，则a点磁感应强度为2T，方向与B的方向相同。B不符合题意；
C．通电导线在b点产生的磁感应强度大小为1T，由安培定则可知，通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为 ，方向斜向右下方，与磁场方向成45°角，C符合题意；
D．根据矢量合成规律可知，通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，则d点感应强度为 ，方向与B的方向成45°斜向上。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用c点磁感应强度等于0可以判别通电导线磁场的方向，结合安培定则可以判别通电导线电流的方向，利用磁感应强度的叠加可以求出磁感应强度的大小及方向。
6．【答案】D
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】A．在 时间内，电流增大，电容器放电，电场能转化为磁场能，A不符合题意；
B．在t1-t2内，回路中的电流顺时针方向减小，则电容器正在充电，则电场能增加，磁场能减小；电容器下极板带正电，上极板带负电，则P的电势比点Q的电势低，B不符合题意；
C．在 时间内，回路中电流逆时针方向增加，可知电容器C处于放电过程中，C不符合题意；
D．在t3-t4内，回路中电流逆时针方向减小，电容器正在充电，则电容器C的上极板带正电，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电流的变化可以判别电场能和磁场能的转化；利用电容器极板的带电可以判别电势的高低；利用电流的方向可以判别电容器的充放电及电板的极性。
7．【答案】C
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】A．由题知线框的磁通量减小，根据楞次定律判断可知导线框abcd中感应电流方向为顺时针，A不符合题意；
BC．磁通量的变化量为 ，根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势大小为 ，根据 ， ，整理 ，B不符合题意C符合题意；
D．t时刻可知线框旋转的角速度为 ，感应电动势大小为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用磁通量的变化结合法拉第电磁感应定律可以求出平均电动势的大小，结合电流的定义式可以求出电荷量的大小；利用动生电动势的表达式可以求出感应电动势的大小。
8．【答案】B,D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．由乙图可知，该交变电流的周期
因此该交变电流的频率为
A不符合题意；
B．由乙图可知，该交流电电流的最大值
因此该交变电流的电流的有效值为
B符合题意；
C．当时，电流有最大值，此时线圈的速度方向与磁感线方向垂直，线圈位于中性面上，磁通量为零，C不符合题意；
D．根据图乙所示交流电瞬时值的表达式为（A）
代入数据得（A）
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据交变电流的图像以及频率和周期的关系得出该交变电流的频率，结合交变电流有效值和最大值的关系得出该交流电的有效值，利用交流电瞬时值的表达式得出该交流电的瞬时值表达式。
9．【答案】A,D
【知识点】电场线
【解析】【解答】A．根据电场线的方向可知，头部带正电，尾部带负电，A符合题意；
B．正负电荷连线中垂线的电势为零，靠近正电荷一侧的点电势大于零，靠近负电荷一侧的点电势小于零，所以B点电势高于C点电势，B不符合题意；
C．B点和C点的电场强度方向不同，不可能相同，C不符合题意；
D．根据图可知，C点电势高于A点电势，根据 ，负电荷从A点沿虚线移到C点，电势能减小，所以电场力做正功，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用电场线的方向可以判别电荷的电性分布；利用电场线的方向可以判别电势的高低；利用电场线的分布可以比较电场强度；利用电势的大小及电性可以判别电场力做功的情况。
10．【答案】B,C
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A．两个偏转轨迹的圆心都在射入速度方向的垂线上，可假设它们的半径为某一长度，从而作出两个偏转轨迹，如图所示
由此可知它们的运动时间分别为： ， ，A不符合题意；
B．根据轨迹半径公式 可知，运动轨迹的半径相同，B符合题意；
C．射出速度方向都与边界成θ角且偏向相同，C符合题意；
D．射出点与O点距离相等，为 ，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用运动的轨迹结合周期可以比较运动的时间，利用粒子速度结合牛顿第二定律可以比较轨迹半径的大小；利用轨迹可以判别速度的方向；利用运动的轨迹可以判别出射点与O点间的距离大小。
11．【答案】B,C
【知识点】电场力做功；电势能与电场力做功的关系
【解析】【解答】A．图（a）中，-q、+q点电荷在O处的场强大小相等，方向均向左，则O处场强不为零，A不符合题意；
B．图（b）中，夹角θ减小至0的过程中，电场力对两电荷均做正功，所以外电场对电偶极子做正功，B符合题意；
C．夹角θ减小至0的过程中，电场力做正功，电势能减小，所以当夹角θ=0时，电偶极子的电势能最小，C符合题意；
D．夹角θ减小至0的过程中，电场力做正功，电势能减小，则当夹角θ=π时，电偶极子的电势能最大，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用电场强度的叠加可以判别场强的大小及方向；利用电场力方向及电荷运动方向可以判别电场力做功；利用电场力做功可以判别电势能的变化。
12．【答案】（1）10.14；4.950mm
（2）12.0
（3）
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）由图（a）可知其长度10.1cm+4×0.1mm=10.14cm，图（b）可知其直径4.5mm+45.0×0.01mm=4.950mm
（2）用多用电表的电阻“×1”挡，表盘示数如图（c）所示，则该电阻的阻值为
（3由欧姆定律可知，导体电阻 ，由电阻定律可知 ，解得电阻率
【分析】（1）利用游标卡尺的结构及精度可以求出对应的读数；利用螺旋测微器的结构和精度可以读出对应的读数；
（2）利用多用电表的示数和倍数可以求出电阻的大小；
（3）利用电阻定律及欧姆定律可以求出电阻率的大小。
13．【答案】（1）a
（2）1.40；0.57
（3）<；<
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）按图甲电路原理图连接好实验器材，为了保护电路，在开关闭合前滑动变阻器的滑片P应滑到a端，使电流最小。
（2）根据闭合电路的欧姆定律得U=E-Ir，由所示U-I图线可知，电源电动势E=1.40V，电源内阻
（3）根据电路图可知，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，当外电路短路时电流的测量值等于真实值，电源U-I图象如图所示
由图示U-I图象可知E测＜E真，r测＜r真
【分析】（1）开关闭合前，滑动变阻器应该处于a端；
（2）利用图象斜率和截距可以求出内阻和电动势的大小；
（3）由于电压表的分流作用会导致电动势和内阻的测量值偏小。
14．【答案】（1）解：由闭合电路欧姆定律有
即金属棒ab中电流的大小为2A。
（2）解：由
得
即磁场作用于金属棒ab安培力的大小为4N。
（3）解：金属棒ab静止时受到重力mg、导轨的支持力 和磁场作用的培力 ，受力示意图如图所示
根据平衡条件有
解得金属棒ab的质量m=0.3kg
【知识点】共点力的平衡；安培力的计算
【解析】【分析】（1）已知电动势和电阻的大小，结合欧姆定律可以求出回路电流的大小；
（2）已知回路电流的大小，利用安培力的表达式可以求出安培力的大小；
（3）当金属棒处于静止时，利用平衡条件可以求出金属棒的质量。
15．【答案】（1）解：作出电子在磁场中运动的轨迹如图所示，由几何关系知运动半径R=2d
由
得
（2）解：由
得电子在磁场中运动周期
电子在磁场中运动轨迹所对圆心角为30°，则运动时间
（3）解：电子在电场中加速时有
解得PQ间电压
由题意分析知
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）画出电子运动的轨迹，利用几何关系可以求出轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出电子在磁场中运动的速度；
（2）电子在磁场中运动，利用轨迹所对圆心角的大小结合运动的周期可以求出运动的时间；
（3）电子在电场中加速，利用动能定理可以求出电势差的大小。
16．【答案】（1）解：设棒匀加速运动所用时间为 ，由
得t=3.0s
棒在t时刻的速度为v=at=2t
此时棒产生感应电动势
回路中感应电流
棒受到安培力
棒在做匀加速直线运动时有
联立以上方程解得
（2）解：撤去力F时棒运动的速度
撤去力F后金属棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少量，即
故撤去拉力后电阻R上产生的焦耳热
（3）解：设撤去力F后棒在t时刻速度大小为v，此时 、 、
即
对棒有
即
在 时间里
将撤去力F后棒运动的全过程分为无数个时间为 的子过程，则子过程方程累加求和有
解得撤去力F后棒继续向前运动的距离
另解：设撤去力F后棒在t时刻速度大小为v，此时 、 、
即
在 时间里，安培力的冲量
将撤去力F后棒运动的全过程安培力的总冲量为
撤去力F后棒运动的全过程应用动量定理在
解得撤去力F后棒继续向前运动的距离
【知识点】动量定理；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）力撤去前，利用位移公式可以求出金属棒运动的位移，结合速度公式可以求出速度的大小，结合动生电动势的表达式及欧姆定律可以求出回路电流的表达式，结合安培力的表达式及牛顿第二定律可以求出力F大小与时间的关系；
（2）当撤去F后，利用能量守恒定律可以求出电阻R上产生的热量；
（3）撤去F后，利用动量定理结合牛顿第二定律及安培力的表达式可以求出MN继续向前运动的距离。
1 / 1江西省抚州市2022-2023学年高二下学期物理开学考试试卷
1．（2023高二下·抚州开学考）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。下列叙述不符合史实的是（ ）
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示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
【答案】C
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】A.1820年，丹麦物理学家奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，A符合史实；
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，很好地解释了软铁磁化现象，B符合史实；
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，不会出现感应电流，C不符合史实；
D．楞次在分析了许多实验事实后提出楞次定律，即感应电流应具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，D符合史实；
故答案为：C。
【分析】利用楞次定律可以判别线圈中磁通量不变时不会出现感应电流。
2．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，一边长为L的正方形线框置于竖直向下的匀强磁场中，已知线框与水平面夹角为（，），磁感应强度大小为B．则穿过线框磁场的磁通量大小为（ ）
A．0 B． C． D．
【答案】D
【知识点】磁通量
【解析】【解答】穿过线框磁场的磁通量大小为 ，
故答案为：D。
【分析】利用磁通量的表达式可以求出磁通量的大小。
3．（2023高二下·抚州开学考）如图所示是电视机显像管原理的示意图。没有磁场时，电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈通电时产生偏转磁场。如果要使电子束打在荧光屏O点上方的A点，则偏转磁场的方向（ ）
A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里
C．沿纸面向上 D．沿纸面向下
【答案】A
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】要使电子束打在荧光屏上A点，电子束所受的洛伦兹力方向向上，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该垂直纸面向外。A符合题意BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】已知电子运动方向及偏转方向，利用左手定则可以判别偏转磁场的方向。
4．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，将一个闭合铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直轴自由转动，蹄形磁铁在手摇的控制下可以绕竖直轴转动。初始时，铝框和蹄形磁铁均是静止的。现通过不断手摇使蹄形磁铁转动起来，下列关于闭合铝框的说法正确的是（ ）
A．铝框仍保持静止
B．铝框将跟随磁极同向转动且一样快
C．铝框将跟随磁极同向转动，转速比磁铁小
D．铝框将朝着磁极反向转动，转速比磁铁小
【答案】C
【知识点】电磁感应在生活中的应用
【解析】【解答】根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转动方向相同，但转速比磁铁小，C符合题意ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】为了阻碍磁通量的增加则铝框转动方向与磁铁方向相同，且转速比磁铁小。
5．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，一根通电导线垂直纸面放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线为中心、半径为R的圆周上，有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法正确的是（ ）
A．直导线中电流方向垂直纸面向里
B．a点的磁感应强度为0
C．b点的磁感应强度为，方向斜向右下方，与磁场方向成45°角
D．d点的磁感应强度为2T，方向斜向右上方，与磁场方向成45°角
【答案】C
【知识点】磁感应强度
【解析】【解答】A．由题意可知，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外。A不符合题意；
B．通电导线在a处的磁感应强度方向水平向右，则a点磁感应强度为2T，方向与B的方向相同。B不符合题意；
C．通电导线在b点产生的磁感应强度大小为1T，由安培定则可知，通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为 ，方向斜向右下方，与磁场方向成45°角，C符合题意；
D．根据矢量合成规律可知，通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，则d点感应强度为 ，方向与B的方向成45°斜向上。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用c点磁感应强度等于0可以判别通电导线磁场的方向，结合安培定则可以判别通电导线电流的方向，利用磁感应强度的叠加可以求出磁感应强度的大小及方向。
6．（2023高二下·抚州开学考）如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流方向规定为正方向，则下列说法正确的是（ ）
A．在时间内，电场能增大，磁场能减小
B．在时间内，P点的电势比Q点的电势高
C．在时间内，电容器C处于充电过程中
D．在时间内，电容器C的上极板带正电
【答案】D
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】A．在 时间内，电流增大，电容器放电，电场能转化为磁场能，A不符合题意；
B．在t1-t2内，回路中的电流顺时针方向减小，则电容器正在充电，则电场能增加，磁场能减小；电容器下极板带正电，上极板带负电，则P的电势比点Q的电势低，B不符合题意；
C．在 时间内，回路中电流逆时针方向增加，可知电容器C处于放电过程中，C不符合题意；
D．在t3-t4内，回路中电流逆时针方向减小，电容器正在充电，则电容器C的上极板带正电，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电流的变化可以判别电场能和磁场能的转化；利用电容器极板的带电可以判别电势的高低；利用电流的方向可以判别电容器的充放电及电板的极性。
7．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，虚线左侧有面积足够大、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线右侧为真空区域。现有一边长为L，电阻为R的正方形单匝导线框abcd垂直磁场放置，且ad边与虚线重合。若导线框在外界作用下绕其一顶点a在纸面内做顺时针匀速转动，且导线框由初始位置过时间t首次转到图中虚线位置，则（ ）
A．导线框abcd中感应电流的方向为逆时针方向
B．该过程流过线框bc边某一横截面的电荷量为
C．该过程平均感应电动势大小为
D．t时感应电动势大小为
【答案】C
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】A．由题知线框的磁通量减小，根据楞次定律判断可知导线框abcd中感应电流方向为顺时针，A不符合题意；
BC．磁通量的变化量为 ，根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势大小为 ，根据 ， ，整理 ，B不符合题意C符合题意；
D．t时刻可知线框旋转的角速度为 ，感应电动势大小为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用磁通量的变化结合法拉第电磁感应定律可以求出平均电动势的大小，结合电流的定义式可以求出电荷量的大小；利用动生电动势的表达式可以求出感应电动势的大小。
8．（2023高二下·抚州开学考）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该交变电流的频率为100Hz
B．该交变电流的有效值是10A
C．时，穿过线圈的磁通量最大
D．该交变电流瞬时值表达式为（A）
【答案】B,D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．由乙图可知，该交变电流的周期
因此该交变电流的频率为
A不符合题意；
B．由乙图可知，该交流电电流的最大值
因此该交变电流的电流的有效值为
B符合题意；
C．当时，电流有最大值，此时线圈的速度方向与磁感线方向垂直，线圈位于中性面上，磁通量为零，C不符合题意；
D．根据图乙所示交流电瞬时值的表达式为（A）
代入数据得（A）
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据交变电流的图像以及频率和周期的关系得出该交变电流的频率，结合交变电流有效值和最大值的关系得出该交流电的有效值，利用交流电瞬时值的表达式得出该交流电的瞬时值表达式。
9．（2023高二下·抚州开学考）反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围电场线分布的示意图，A、B、C为电场中的点，则下列说法正确的是（ ）
A．反天刀尾部带负电
B．B点电势低于C点电势
C．B点和C点的电场强度可能相同
D．将一负电荷从A点沿虚线移到C点，电场力对其做正功
【答案】A,D
【知识点】电场线
【解析】【解答】A．根据电场线的方向可知，头部带正电，尾部带负电，A符合题意；
B．正负电荷连线中垂线的电势为零，靠近正电荷一侧的点电势大于零，靠近负电荷一侧的点电势小于零，所以B点电势高于C点电势，B不符合题意；
C．B点和C点的电场强度方向不同，不可能相同，C不符合题意；
D．根据图可知，C点电势高于A点电势，根据 ，负电荷从A点沿虚线移到C点，电势能减小，所以电场力做正功，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用电场线的方向可以判别电荷的电性分布；利用电场线的方向可以判别电势的高低；利用电场线的分布可以比较电场强度；利用电势的大小及电性可以判别电场力做功的情况。
10．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个电荷量绝对值相同、质量相同的正、负粒子（不计重力），从O点以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正、负粒子在磁场中（ ）
A．运动时间相同
B．运动轨迹的半径相同
C．重新回到边界时速度大小和方向相同
D．重新回到边界时与O点的距离不相等
【答案】B,C
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A．两个偏转轨迹的圆心都在射入速度方向的垂线上，可假设它们的半径为某一长度，从而作出两个偏转轨迹，如图所示
由此可知它们的运动时间分别为： ， ，A不符合题意；
B．根据轨迹半径公式 可知，运动轨迹的半径相同，B符合题意；
C．射出速度方向都与边界成θ角且偏向相同，C符合题意；
D．射出点与O点距离相等，为 ，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用运动的轨迹结合周期可以比较运动的时间，利用粒子速度结合牛顿第二定律可以比较轨迹半径的大小；利用轨迹可以判别速度的方向；利用运动的轨迹可以判别出射点与O点间的距离大小。
11．（2023高二下·抚州开学考）电偶极子模型是指电量为q，相距为l 的一对正负点电荷组成的电结构，O是中心，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图（a）所示的矢量表示，科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子都在作无规则的运动且列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电的特性。当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，图（b）为电偶极子转动到与外电场方向成夹角θ的位置，电偶极子最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化，物质显示带电性。下列说法正确的是（ ）
A．图（a）中O处场强为零
B．图（b）中，夹角θ减小至0的过程中，外电场对电偶极子做正功
C．图（b）中，当夹角θ=0时，电偶极子的电势能最小
D．图（b）中，当夹角时，电偶极子的电势能最小
【答案】B,C
【知识点】电场力做功；电势能与电场力做功的关系
【解析】【解答】A．图（a）中，-q、+q点电荷在O处的场强大小相等，方向均向左，则O处场强不为零，A不符合题意；
B．图（b）中，夹角θ减小至0的过程中，电场力对两电荷均做正功，所以外电场对电偶极子做正功，B符合题意；
C．夹角θ减小至0的过程中，电场力做正功，电势能减小，所以当夹角θ=0时，电偶极子的电势能最小，C符合题意；
D．夹角θ减小至0的过程中，电场力做正功，电势能减小，则当夹角θ=π时，电偶极子的电势能最大，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用电场强度的叠加可以判别场强的大小及方向；利用电场力方向及电荷运动方向可以判别电场力做功；利用电场力做功可以判别电势能的变化。
12．（2023高二下·抚州开学考）某同学要测量一粗细均匀、某种新材料制成的圆柱体的电阻率。
（1）用游标卡尺和螺旋测微器测量其长度L和直径d，如图所示。由图（a）可知其长度L= cm。由图（b）可知其直径d= mm；
（2）用多用电表的电阻“×1”挡，按正确的操作步骤测量此圆柱体的电阻，表盘示数如图（c）所示，则该电阻的阻值为 Ω。
（3）该同学利用图（d）所示的电路测量导体的电阻率。若实验记录到电压表读数为U，电流表读数为I，则该导体电阻率的表达式为 （用U、I、L、d等表示）。
【答案】（1）10.14；4.950mm
（2）12.0
（3）
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）由图（a）可知其长度10.1cm+4×0.1mm=10.14cm，图（b）可知其直径4.5mm+45.0×0.01mm=4.950mm
（2）用多用电表的电阻“×1”挡，表盘示数如图（c）所示，则该电阻的阻值为
（3由欧姆定律可知，导体电阻 ，由电阻定律可知 ，解得电阻率
【分析】（1）利用游标卡尺的结构及精度可以求出对应的读数；利用螺旋测微器的结构和精度可以读出对应的读数；
（2）利用多用电表的示数和倍数可以求出电阻的大小；
（3）利用电阻定律及欧姆定律可以求出电阻率的大小。
13．（2023高二下·抚州开学考）某实验小组用实验室提供的器材结合图甲电路原理图测量了一节干电池的电动势和内阻，请完成有关该实验的以下问题。
（1）按图甲电路原理图连接好实验器材，在开关闭合前滑动变阻器的滑片P应滑到 端（“a”或“b”）。
（2）实验小组进行了多次实验测量，并根据实验测得的多组数据作出了U-I图像如图乙所示，由图像可确定：电源的电动势E= V，电源的内阻r= Ω（结果保到小数点后两位）。
（3）在处理实验数据得出实验结果后，实验小组对这种实验方案测得电动势和内电阻的实验值与真实值进行了分析，发现： （选填“>”或“=”或“<”）， （选填“>”或“=”或“<”）。
【答案】（1）a
（2）1.40；0.57
（3）<；<
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）按图甲电路原理图连接好实验器材，为了保护电路，在开关闭合前滑动变阻器的滑片P应滑到a端，使电流最小。
（2）根据闭合电路的欧姆定律得U=E-Ir，由所示U-I图线可知，电源电动势E=1.40V，电源内阻
（3）根据电路图可知，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，当外电路短路时电流的测量值等于真实值，电源U-I图象如图所示
由图示U-I图象可知E测＜E真，r测＜r真
【分析】（1）开关闭合前，滑动变阻器应该处于a端；
（2）利用图象斜率和截距可以求出内阻和电动势的大小；
（3）由于电压表的分流作用会导致电动势和内阻的测量值偏小。
14．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，在与水平面成53°角的光滑金属导轨间接有一电源，电动势E=3V，内电阻。在相距L=1m的平行光滑的金属导轨上，有一根电阻的金属棒ab受外界约束而静止，空间存在方向竖直向上、磁感应强度B=2T的匀强磁场。闭合开关S，撤去外界约束后，若金属棒ab恰好静止，重力加速度g取，，。求：
（1）金属棒ab中电流的大小；
（2）磁场作用于金属棒ab安培力的大小；
（3）金属棒ab的质量。
【答案】（1）解：由闭合电路欧姆定律有
即金属棒ab中电流的大小为2A。
（2）解：由
得
即磁场作用于金属棒ab安培力的大小为4N。
（3）解：金属棒ab静止时受到重力mg、导轨的支持力 和磁场作用的培力 ，受力示意图如图所示
根据平衡条件有
解得金属棒ab的质量m=0.3kg
【知识点】共点力的平衡；安培力的计算
【解析】【分析】（1）已知电动势和电阻的大小，结合欧姆定律可以求出回路电流的大小；
（2）已知回路电流的大小，利用安培力的表达式可以求出安培力的大小；
（3）当金属棒处于静止时，利用平衡条件可以求出金属棒的质量。
15．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，I、II、III为匀强电场和匀强磁场的理想边界，一束电子由静止状态从P点经过I、II间的电场加速后垂直边界II到达Q点，再经II、III间的磁场偏转后从边界III穿出，且电子从磁场边界III穿出时速度方向与电子入射磁场方向的夹角为30°。已知有界匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场宽度为d。电子质量为m，电荷量为e，电子的重力不计。求：
（1）电子在磁场中运动时速度的大小；
（2）电子在磁场中运动的时间t；
（3）P、Q两点间的电势差。
【答案】（1）解：作出电子在磁场中运动的轨迹如图所示，由几何关系知运动半径R=2d
由
得
（2）解：由
得电子在磁场中运动周期
电子在磁场中运动轨迹所对圆心角为30°，则运动时间
（3）解：电子在电场中加速时有
解得PQ间电压
由题意分析知
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）画出电子运动的轨迹，利用几何关系可以求出轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出电子在磁场中运动的速度；
（2）电子在磁场中运动，利用轨迹所对圆心角的大小结合运动的周期可以求出运动的时间；
（3）电子在电场中加速，利用动能定理可以求出电势差的大小。
16．（2023高二下·抚州开学考）如图所示，一对平行的光滑金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=0.5m，左端接有阻值的电阻。一质量m=0.2kg、电阻的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小B=0.4T。棒在水平向右的拉力F作用下，由静止开始以的加速度做匀加速直线运动。当棒的位移x=9m时撤去力F，棒继续运动一段距离后静止。若导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求：
（1）力F撤去前其大小随时间变化的关系；
（2）撤去力F后电阻R上产生的焦耳热Q；
（3）撤去力F后金属棒MN继续向前运动的距离。
【答案】（1）解：设棒匀加速运动所用时间为 ，由
得t=3.0s
棒在t时刻的速度为v=at=2t
此时棒产生感应电动势
回路中感应电流
棒受到安培力
棒在做匀加速直线运动时有
联立以上方程解得
（2）解：撤去力F时棒运动的速度
撤去力F后金属棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少量，即
故撤去拉力后电阻R上产生的焦耳热
（3）解：设撤去力F后棒在t时刻速度大小为v，此时 、 、
即
对棒有
即
在 时间里
将撤去力F后棒运动的全过程分为无数个时间为 的子过程，则子过程方程累加求和有
解得撤去力F后棒继续向前运动的距离
另解：设撤去力F后棒在t时刻速度大小为v，此时 、 、
即
在 时间里，安培力的冲量
将撤去力F后棒运动的全过程安培力的总冲量为
撤去力F后棒运动的全过程应用动量定理在
解得撤去力F后棒继续向前运动的距离
【知识点】动量定理；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）力撤去前，利用位移公式可以求出金属棒运动的位移，结合速度公式可以求出速度的大小，结合动生电动势的表达式及欧姆定律可以求出回路电流的表达式，结合安培力的表达式及牛顿第二定律可以求出力F大小与时间的关系；
（2）当撤去F后，利用能量守恒定律可以求出电阻R上产生的热量；
（3）撤去F后，利用动量定理结合牛顿第二定律及安培力的表达式可以求出MN继续向前运动的距离。
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