黄冈市重点中学2023-2024学年高二上学期第六次阶段性测试
物理试题
时间：2023.11.27
温馨提示：本试卷选题多为近几年高考真题，难度较高，请同学们认真答题，祝考试顺利。
一、选择题(本题共10小题，共40分。1—7题为单选，8—10题为多选题）
1．（2023江苏）如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动。O、A、C点电势分别为φ0、φA、φC，则（ ）
A．φO > φC B．φC > φA
C．φO = φA D．φO－φA = φA－φC
（2023湖北）近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为、和，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为，则线圈产生的感应电动势最接近（ ）
B． C． D．
3．（2017天津）如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下 现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止。下列说法正确的是（ ）
A．ab所受的安培力保持不变 B．ab中的感应电流逐渐减小C．ab中的感应电流方向由a到b D．ab所受的静摩擦力保持不变
4．（2022天津）如图所示，边长为a的正方形铝框平放在光滑绝缘水平桌面上，桌面上有边界平行、宽为b且足够长的匀强磁场区域，磁场方向垂直于桌面，铝框依靠惯性滑过磁场区域，滑行过程中铝框平面始终与磁场垂直且一边与磁场边界平行，已知，在滑入和滑出磁场区域的两个过程中（ ）
A．铝框所用时间相同 B．安培力对铝框的冲量相同
C．铝框中的电流方向相同 D．铝框上产生的热量相同
5．（2022河北）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为，小圆面积均为，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小，和均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（ ）
A． B． C． D．
6、图甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗。闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，A1与L1的电阻值相同
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
7．（2022浙江）如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B= k t（k>0）的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为、高度为h、半径为r、厚度为d（d r），则（ ）
A．从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向
B．圆管的感应电动势大小为
C．圆管的热功率大小为
D．轻绳对圆管的拉力随时间减小
8．（2017海南）如图，空间中存在一匀强磁场区域，磁场方向与竖直面（纸面）垂直，磁场的上、下边界（虚线）均为水平面；纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd，其上、下两边均为磁场边界平行，边长小于磁场上、下边界的间距。若线框自由下落，从ab边进入磁场时开始，直至ab边到达磁场下边界为止，线框下落的速度大小可能（ ）
A．始终减小 B．始终不变 C．始终增加 D．先减小后增加
9．（2019全国）空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上．t=0时磁感应强度的方向如图（a）所示：磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在t=0到t=t1的时间间隔内（ ）
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中的感应电动势大小为
10．如图，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧．导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图所示，规定从Q到P为电流正方向．导线框R中的感应电动势
A．在时为零
B．在时改变方向
C．在时最大，且沿顺时针方向
D．在时最大，且沿顺时针方向
二、非选择题（本大题共5小题，共60分）
11．（9分）在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道 。
①为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡含有直流电源，他应选用多用电表的 挡（填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”）对灵敏电流计进行测试。由实验可知，当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动。
②如图甲所示，实验中该同学将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中（线圈绕向如图乙所示），电流计的指针向 （填“左”或“右”）偏转。
(2)已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转，将磁铁N极向下插入线圈，发现指针向左偏转，俯视线圈，其绕向为 （填“顺时针”或“逆时针”）。
12.（7分）学习法拉第电磁感应定律后，为了定量验证感应电动势E与时间的关系，甲、乙两位同学共同设计了图示实验装置：线圈和电压传感器相连，线圈、光电门固定在长木板的轨道上，强磁铁和挡光片固定在小车上。每当小车经过光电门时，光电门会记录下挡光时间同时触发电压传感器记录下内线圈产生的感应电动势E。利用弹簧将小车以不同的速度从轨道的右端弹出，就能得到一系列E和的实验数据。
（1）关于实验原理、过程和操作，下列说法正确的是 。
A．实验中必须保持线圈、光电门的位置不变
B．实验中轨道必须保持水平
C． 实验中轨道必须光滑
D．实验中每个挡光时间内线圈中磁通的变化量中可视为定值
（2）两位同学用作图法分析实验数据，要通过线性图像直观反映感应电动势E与时间的关系，可作出 （填“”或“E -1/△t”）图线。
（3）若按（2）问中两同学的方法处理数据，当仅增大线圈匝数后得到的图线斜率会 （选填“增大”、“不变”、“减小”）。
13．（2020北京）（10分）如图甲所示，匝的线圈，电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
(1)判断通过电阻的电流方向；
(2)求线圈产生的感应电动势；
(3)求电阻两端的电压。
（2016全国）（16分）如图，水平面（纸面）内同距为的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为的金属杆置于导轨上，t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为。重力加速度大小为g。求：
（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；
（2）电阻的阻值。
15．（2017浙江）（18分）为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系，小明设计了如图所示的装置。半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为l，电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴OO′上，由电动机A带动旋转。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面，大小为B1，方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内，并与固定在竖直平面内的U型导轨保持良好接触，导轨间距为l，底部接阻值也为R的电阻，处于大小为B2，方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导线经开关S与U型导轨连接。当开关S断开，棒cd静止时，弹簧伸长量为x0；当开关S闭合，电动机以某一转速匀速转动，棒cd再次静止时，弹簧伸长量变为x（不超过弹性限度）。不计其余电阻和摩擦等阻力，求此时：
（1）通过棒cd的电流Icd；
（2）电动机对该装置的输出功率P；
（3）电动机转动角速度与弹簧伸长量x之间的函数关系。黄冈市重点中学2023-2024学年高二上学期第六次阶段性测试
答案与解析
1．【答案】A
【解析】ABC．由题图可看出OA导体棒转动切割磁感线，则根据右手定则可知
φO > φA
其中导体棒AC段不在磁场中，不切割磁感线，电流为0，则φC = φA，A正确、BC错误；
D．根据以上分析可知
φO－φA > 0，φA－φC = 0
则
φO－φA > φA－φC
D错误。
故选A。
2．【答案】B
【解析】根据法拉第电磁感应定律可知
故选B。
3．【答案】C
【解析】A．根据安培力公式知,电流I不变,B均匀减小,则安培力减小,故A错误；
B．由于磁感应强度均匀减小,根据法拉第电磁感应定律有
由于磁通量均匀减小，可知,感应电动势恒定,则感应电流不变,故B错误；
C．磁感应强度均匀减小,磁通量减小,根据楞次定律得,ab中的感应电流方向由a到b,故C正确；
D．导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡,则，安培力减小,则静摩擦力减小,故D错误。
故选C。
4．【答案】B
【解析】A．铝框进入和离开磁场过程，磁通量变化，都会产生感应电流，受向左安培力而减速，完全在磁场中运动时磁通量不变做匀速运动；可知离开磁场过程的平均速度小于进入磁场过程的平均速度，所以离开磁场过程的时间大于进入磁场过程的时间，A错误；
C．由楞次定律可知，铝框进入磁场过程磁通量增加，感应电流为逆时针方向；离开磁场过程磁通量减小，感应电流为顺时针方向，C错误；
B．铝框进入和离开磁场过程安培力对铝框的冲量为
又
得
B正确；
D．铝框进入和离开磁场过程，铝框均做减速运动，可知铝框进入磁场过程的速度一直大于铝框离开磁场过程的速度，根据
可知铝框进入磁场过程受到的安培力一直大于铝框离开磁场过程受到的安培力，故铝框进入磁场过程克服安培力做的功大于铝框离开磁场过程克服安培力做的功，即铝框进入磁场过程产生的热量大于铝框离开磁场过程产生的热量，D错误。
故选B。
5．【答案】D
【解析】由法拉第电磁感应定律可得大圆线圈产生的感应电动势
每个小圆线圈产生的感应电动势
由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相同，故线圈中总的感应电动势大小为
故D正确，ABC错误。
故选D。
【答案】C
【解析】A．断开开关S1瞬间，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过A1，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明IL1>IA1，即RL1B．题图甲中，闭合开关S1，电路稳定后，因为RL1C．题图乙中，闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，说明变阻器R与L2的电阻值相同，C正确；
D．闭合S2瞬间，通过L2的电流增大，由于电磁感应线圈L2产生自感电动势，阻碍电流的增大，则L2中电流与变阻器R中电流不相等，D错误。
故选C。
7．【答案】C
【解析】A．穿过圆管的磁通量向上逐渐增加，则根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向，选项A错误；
B．圆管的感应电动势大小为
选项B错误；
C．圆管的电阻
圆管的热功率大小为
选项C正确；
D．根据左手定则可知，圆管中各段所受的受安培力方向指向圆管的轴线，则轻绳对圆管的拉力的合力始终等于圆管的重力，不随时间变化，选项D错误。
故选C。
8．【答案】CD
【解析】导线框开始做自由落体运动，ab边以一定的速度进入磁场，ab边切割磁场产生感应电流，根据左手定则可知ab边受到向上的安培力，当安培力大于重力时，线框做减速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速运动，故先减速后加速运动；当ab边进入磁场后若安培力等于重力，则线框做匀速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速运动，故先匀速后加速运动；当ab边进入磁场后安培力小于重力时，线框做加速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速运动，故一直加速运动。
选可能的，故选CD。
9．【答案】BC
【解析】AB、根据B-t图象，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在t0时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向的方向在t0时刻发生变化，则A错误，B正确；
CD、由闭合电路欧姆定律得：，又根据法拉第电磁感应定律得：，又根据电阻定律得：，联立得：，则C正确，D错误．
故本题选BC．
10．【答案】AC
【解析】本题考查交变电流图象、法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关的知识点．
解析 由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误．
11．【答案】电流表指针偏转方向与电流方向间的关系及线圈的绕向 欧姆 右 顺时针
【解析】(1)电流表没有电流通过时，指针指向中央，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正（负）接线柱流入时，指针的偏转方向以及线圈的绕向；
①多用电表作为欧姆表使用时，内部有电源，故应该选择欧姆挡；
②将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中，线圈中磁场方向向下，且磁通量增加，根据楞次定律判断出电流为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针向右摆动；
(2)将磁铁N极向下插入线圈，线圈中磁场方向向下，且磁通量增加，想要指针向左偏转，根据楞次定律可知，俯视线圈，其绕向为顺时针。
12.【答案】 AD 增大
【解析】（1）AD．实验需要控制线圈匝数与磁通量的变化量不变，为控制磁通量的变化量不变，实验中必须保持线圈、光电门位置不变，故AD正确；
BC．由法拉第电磁感应定律
可知为了定量验证感应电动势与时间成反比，实验只需要控制线圈匝数与磁通量的变化量不变即可，对轨道是否光滑、轨道是否水平没有要求，故BC错误。
故选AD。
（2）根据
可知与成正比，故在直角坐标系中作关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证与成反比。
（3）由法拉第电磁感应定律
可知图线的斜率
因为不变，所以当仅增大线圈匝数后，图线的斜率会增大。
13．【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】(1)根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所通过电阻的电流方向为。
(2)根据法拉第电磁感应定律
(3)电阻两端的电压为路端电压，根据分压规律可知
14．【答案】（1）； （2）R=
【解析】（1）设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得
F-μmg= ma
设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有
v=at0
当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为
E=Blv
联立上式可得
（2）设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆的电流为I，根据欧姆定律
I=
式中R为电阻的阻值，金属杆所受的安培力为
因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得
F–μmg–f=0
联立上式得
R=
15．【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）S断开时，cd棒静止，有
mg = kx0
S闭合时，cd棒静止，有
mg + B2Icdl = kx
联立解得
（2）回路总电阻为
总电流为
电动机对该装置的输出功率为
（3）由法拉第电磁感应定律可得
回路总电流为
联立解得
