2023-2024学年江苏省淮安市盱眙县第二中学高二（上）物理限时测试试卷（含解析）

2023-2024学年江苏省淮安市盱眙县第二中学高二（上）物理限时测试试卷
一、单选题（本题共9小题，共36）
1.如图所示，当条形磁铁极移近一螺线管时，关于螺线管中点与点电势关系，下列说法正确的是( )
A. 点电势低于点电势 B. 点电势等于点电势
C. 点电势高于点电势 D. 以上均有可能
2.如图所示，条形磁体竖直放置，位置为磁体中部，、分别为磁体上方和下方相应的位置。一个金属圆环在外界作用下从位置匀速向下运动，圆环始终保持水平。下列说法正确的是( )
A. 圆环从运动至的过程中，从上往下看环中的电流沿顺时针方向
B. 圆环从运动至的过程中，从上往下看环中的电流沿顺时针方向
C. 圆环从运动至的过程中，穿过圆环的磁通量先减小后增大
D. 圆环从运动至的过程中，穿过圆环的磁通量一直增大
3.如图所示，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的正方形金属框的点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。己知构成金属框的导线单位长度的阻值为。在到时间内，磁感应强度大小随时间的变化关系为制。则下列说法正确的是( )
A. 到时间内，金属框中产生的感应电动势为
B. 到时间内，金属框中产生的感应电流为
C. 到时间内，金属框中的电流方向为
D. 到时间内，金属框中的电流方向为
4.如图所示，在水平放置的条形磁铁的极附近，一个闭合线圈始终竖直向下加速运动，并始终保持水平。在位置时极附近的磁感线正好与线圈平面平行，之间和之间的距离相等，且都比较小。下列说法正确的是( )
A. 线圈在位置时感应电流的方向为顺时针俯视
B. 线圈在位置时感应电流的方向为顺时针俯视
C. 线圈在位置时线圈中无感应电流
D. 线圈在位置时的感应电流比在位置时的大
5.如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中可绕轴转动，若线圈的两个边长分别是和，轴平分边，线圈匀速转动的角速度为，磁场的磁感应强度为，则线圈在图示位置时，线圈中的感应电动势为
．( )
A. B. C. D.
6.有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触，如图所示，铜盘就能在较短的时间内停止。关于该实验现象，下列说法正确的是( )
A. 铜盘被磁化后，与磁铁相互作用导致明显减速
B. 铜盘的磁通量不变，因此不会产生感应电流
C. 对调蹄形磁铁磁极的位置，实验现象也相同
D. 将铜盘全部放在足够大的匀强磁场中，实验现象更明显
7.如图所示，匀强磁场中有、两个闭合线圈，它们用同样的导线制成，匝数均为匝，半径。磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度随时间均匀增大。两线圈中产生的感应电动势分别为和，感应电流分别为和，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是( )
A. 感应电流均沿顺时针方向 B. ：：
C. ：： D. ：：
8.如图所示，闭合矩形线圈从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈边的长度，不计空气阻力，则( )
A. 边刚进入磁场时，线圈内感应电流的方向与边刚穿出磁场时感应电流的方向相反
B. 从线圈边进入磁场到边穿出磁场的整个过程中，加速度一直等于重力加速度
C. 边刚进入磁场时，线圈内感应电流的大小与边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等
D. 从线圈边进入磁场到边穿出磁场的整个过程，线圈中始终有感应电流
9.如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反。竖直面内的金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中能产生感应电流的是( )
A. 同时增大减小
B. 让金属圆环以直径为轴转动过程中
C. 向上平移金属圆环
D. 在金属圆环的正下方放一根与图中磁场边界平行的通电直导线
二、多选题（本题共6小题，共36）
10.法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有、两个线圈，下列判断正确的是( )
A. 开关断开前，软铁环中的磁场为逆时针方向
B. 开关断开前，软铁环中的磁场为顺时针方向
C. 开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为
D. 开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为
11.如图所示，线圈和线圈绕在同一个铁芯上。在开关闭合，断开的过程中，有关通过电流表的感应电流方向判断正确的是( )
A. 闭合瞬间，通过电流表的感应电流方向为
B. 闭合瞬间，通过电流表的感应电流方向为
C. 断开瞬间，通过电流表的感应电流方向为
D. 断开瞬间，通过电流表的感应电流方向为
12.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星位于航天飞机正上方，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星。现有一颗绳系卫星在地球上空沿圆轨道运行，能够使缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势的是( )
A. 在赤道上空，自西向东运行 B. 在赤道上空，自南向北运行
C. 在北半球上空，自北向南运行 D. 在南半球上空，自西南向东北运行
13.如图所示，一根长左右的空心铝管竖直放置图甲，及同样竖直放置的一根长度相同但有竖直裂缝的铝管图乙，和一根长度相同的空心塑料管图丙。把一枚磁场很强的小圆柱从上端管口放入管中后，小圆柱最终从下端管口落出。小圆柱在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。设小圆柱在甲、乙、丙三条管中下落的时间分别为、、，则下列关于小圆柱在三管中下落的说法正确的是( )
A. 最大，因为铝管中涡电流产生的磁场阻碍小圆柱的相对运动
B. ，因为有裂缝的铝管和塑料管中不会产生感应电流
C. 小圆柱在乙管内下落的过程中，管中会产生感应电动势
D. 铝管可看成一个个小圆环组成，在小圆柱下落过程中，小圆环中有磁通量发生变化
14.年，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机如图甲所示。它是利用电磁感应原理制成的，是人类历史上第一台发电机。如图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片、分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触。若在圆盘下半周加匀强磁场，使铜盘转动，电阻中就有电流通过。回路的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，平面与铜盘平面垂直，下列说法中正确的是( )
A. 铜片的电势比铜片的电势低
B. 若铜盘转速增大为原来的倍，流过的电流增大为原来的倍
C. 若磁感应强度变为原来的一半，则总的电功率将变为原来的一半
D. 铜盘转动时电阻上电流方向为
15.小明从实验室找到一电流计，其量程为，测量其阻值为，利用该电流计改装为一个量程为的电压表，如图中虚线框，分析正确的是( )
A. 若测量的偏大，其他计算操作均正确，则改装后电压表的读数比标准表偏小
B. 若改装后电压表的读数比标准表小，可以增大分流电阻的阻值
C. 若改装后电压表的读数比标准表小，可以在分流电阻两端再并联一个较大的电阻
D. 若分流电阻的阻值计算错误，导致接入的的阻值偏小，其他计算操作均正确，则改装后的电压表读数比标准表小
三、计算题（本题共2小题，共28）
16.如图所示，足够长光滑导轨倾斜放置，导轨平面与水平面夹角，导轨间距，其下端连接一个定值电阻，其它电阻不计。两导轨间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度。一质量、长度、电阻、的导体棒其电阻不计垂直于导轨放置，下滑过程中与导轨接触良好，现将导体棒由静止释放，取重力加速度，。求导体棒下滑速度为时两端的电压及此时加速度大小。
17.如图，一边长为的正方形金属框固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为的匀强磁场。一长度大于的均匀导体棒以速率自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与垂直且中点位于上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为，金属框电阻可忽略。将导体棒与点之间的距离记为，求导体棒所受安培力的大小随变化的关系式。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】当条形磁铁极移近螺线管时原磁场方向水平向右，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向水平向左，根据楞次定律可知，线圈中的电流方向从到，线圈相当于电源，电源内部电流从负极流向正极。故为电源的正极，因此点的电势低于
2.【答案】
【解析】
【详解】圆环从运动至的过程中，磁场水平分量向外，根据右手定则，从上往下看，环中的电流沿顺时针方向，故A正确；
B.圆环从运动至的过程中，磁场水平分量向内，根据右手定则，从上往下看，环中的电流沿逆时针方向，故B错误；
圆环从运动至的过程中，穿过圆环的磁通量先增大后减小，故C、D错误。
故选A。
3.【答案】
【解析】
【详解】根据题意由
可知，磁场感应强度随时间均匀变化，由此可得金属框中产生的感应电动势
故A错误；
B.根据题意可得金属线框的总电阻
可得金属线框中的感应电流为
故B错误；
磁感应强度大小随时间的变化关系可知，在到时间内磁感应强度逐渐减小，则由楞次定律结合安培定则可知感应电流的方向为逆时针方向，即金属框中的电流方向为，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【详解】在位置时，穿过线圈的磁感应强度斜向上，线圈向下运动，磁通量减小，根据“增反减同”和右手螺旋定则，可判断出线圈中感应电流的方向为逆时针俯视，A错误；
B.线圈在位置 时，穿过线圈的磁感应强度斜向下，线圈向下运动，磁通量增加，根据“增反减同”和右手螺旋定则，可判断出线圈中感应电流的方向为逆时针俯视，B错误；
C.线圈在位置 时，线圈平面和磁场平行，磁通量为，但是磁通量的变化不为，所以依然有感应电流，C错误；
D.、两处磁通量大小相等，但是线圈加速下降，所以在处磁通量变化快，根据
可知，在时，线圈中感应电动势大，感应电流大，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】
【详解】根据法拉第电磁感应定律， ，由题意可知，当在图示位置时，线框切割磁场的速度为 ，因两边切割，则线圈中的感应电动势两边之和，即为： ，故A正确，BCD错误；
故选A．
【点睛】解决本题的关键掌握切割磁感线产生的电动势的表达式，注意有效切割的速度，及掌握线速度与角速度的关系，并能灵活运用．
6.【答案】
【解析】解：当铜盘转动时，切割磁感线，产生感应电动势，由于电路闭合，则出现感应电流，处于磁场中的部分圆盘会受到安培力作用，此力阻碍铜盘转动，使得铜盘能在较短的时间内停止，故C正确，ABD错误；
故选：。
转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培力，由楞次定律可知，产生安培力导致铜盘转动受到阻碍。
本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律，知道感应电流的磁通量总阻碍引起感应电流的磁场变化，知道电磁阻尼的应用。
7.【答案】
【解析】
【详解】磁场垂直于纸面向里，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中的感应电流沿逆时针方向，故A错误；
B.由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
感应电动势之比
故B错误；
设导线的电阻率为，横截面积为 导线，由电阻定律可知，线圈电阻
由欧姆定律可知，感应电流
电流之比
故C错误，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【详解】根据右手定则，刚进入磁场时线圈内感应电流的方向从到，边刚穿出磁场时感应电流的方向从到，即两者方向相反，A正确；
B.没有感应电流的时候，磁场对线圈没有阻碍作用，此时的加速度等于重力加速度，而有感应电流时，加速度小于重力加速度，B错误；
C.根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律知
由题意可知，边刚进入磁场时与边刚穿出磁场时速度不等，故电流不等， C错误；
D.线圈中的磁通量发生变化时，线圈有感应电流，线圈整体在磁场中运动时，磁通量没有变化，故没有感应电流， D错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】【解答】解：感应电流产生的条件是穿过闭合电路磁通量发生变化。、电路要闭合；、穿过的磁通量要发生变化。
A、开始时由于和大小相等、方向相反，穿过金属圆环的总磁通量为零；同时增大减小，向里的磁场增大，穿过金属圆环的磁场向里增大，则会产生感应电流，故A正确；
B、让金属圆环以直径为轴转动过程中，穿过金属圆环的磁通量没有变化，故不会产生感应电流，故B错误；
C、向上平移金属圆环，则向里穿过金属环的磁通量增大，就会产生感应电流，故C正确；
D、在金属圆环的正下方放一根与图中磁场边界平行的通电直导线，则该直导线产生的磁场穿过金属环的磁通量不为零，穿过金属环的磁通量发生变化，会有感应电流产生，故D正确；
故选：。
磁感应强度变化，将导致金属圆环的磁通量变化，结合产生感应电流的条件判断即可。
本题要明确产生感应电流的条件：一是要有闭合回路，二是闭合回路中的磁通量要发生变化。
10.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了楞次定律、通电导线及通电线圈周围的磁场、电磁感应的发现及产生感应电流的条件；会应用楞次定律判断感应电流的方向，注意感应电流的产生条件，及铁环的作用。
根据安培定则可知，判断软铁环中的磁场为顺时针方向；根据开关的闭合和断开，分析出线圈中的磁通量的变化，根据楞次定律分析出感应电流的方向。
【解答】
开关断开前，根据安培定则可知，软铁环中的磁场为顺时针方向，故 A错误，B正确；
开关断开的瞬间，根据楞次定律可知，线圈所在的回路中感应电流方向是顺时针的，电流表中电流的方向为，故C正确，D错误。
11.【答案】
【解析】
【详解】开关闭合瞬间，根据安培定则可知中产生向右的磁场，中向右的磁通量增大，根据楞次定律可知通过电流表的感应电流方向为，故A错误，B正确；
开关断开瞬间，中的磁场消失，中向右的磁通量减小，根据楞次定律可知通过电流表的感应
12.【答案】
【解析】【分析】
地球是一个大的磁体，其产生的磁场叫地磁场。绳系卫星在地球上空沿圆轨道运行，若缆绳切割地磁场的磁感线，缆绳中就会产生感应电动势，由右手定则即可作出判断。解决本题的关键是：知道地磁场的特点；熟练应用右手定则。
【解答】
A.绳系卫星在赤道上空，自西向东运行时，由右手定则判出缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势，故A正确；
B.绳系卫星在赤道上空，自南向北运行时，缆绳不切割磁感线，不产生感应电动势，故B错误；
C.绳系卫星在北半球上空，自北向南运行时，缆绳不切割磁感线，不产生感应电动势，故C错误；
D.绳系卫星在南半球上空，自西南向东北运行时，由右手定则判出缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势，故D正确；
故选AD。
13.【答案】
【解析】解：、甲管是无缝铝管，小圆柱下落时，产生电磁感应，阻碍磁体与导体间的相对运动，乙为有竖直裂缝的铝管，则小圆柱在铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对小圆柱产生向上的阻力较小，下落的加速度小于。丙管为绝缘体，不产生电磁感应，对小圆柱没有阻碍作用。所以小圆柱穿越甲管的时间比穿越乙管的时间长，小圆柱穿越乙管的时间比穿越丙管的时间长，即最大，，故A正确，B错误。
C、小圆柱在乙管内下落的过程中，管中磁通量变化，会产生感应电动势，故C正确。
D、铝管可看成一个个小圆环组成，在小圆柱下落过程中，小圆环中磁通量先增大后减小，要发生变化。故D正确。
故选：。
磁性小圆柱在下落中会使金属导体产生电磁感应，从而使磁体的下落变慢，而绝缘体不会发生电磁感应，小圆柱做自由落体运动。
解决本题时，要掌握产生感应电流的条件，根据楞次定律的推论：来拒去留，分析铝管与小圆柱间的安培力性质。
14.【答案】
【解析】【分析】
根据右手定则判断间感应电流方向，即可知道电势高低；依据闭合电路欧姆定律，结合感应电动势，及线速度与角速度关系，得到电动势的表达式、电流的表达式和电功率的表达式即可判定；根据右手定则，即可判定电流方向。
【解答】
A.根据右手定则可知，外电路中电流从点流出，流向点，因此铜片的电势比铜片的电势低，故A正确；
B.因感应电动势，，而，则有，，当转速增大为原来的倍，角速度增大倍，流过电阻的电流也随之增大倍，故B正确；
C.由，若磁感应强度变为原来的一半，总电流变为原来的一半，根据电功率，则总的电功率将变为原来的，故C错误；
D.若所加的匀强磁场垂直穿过整个圆盘，铜盘匀速转动时相当于长为的导体棒切割磁感线，根据右手定则可知，铜盘转动时电阻上电流方向为故D错误。
15.【答案】
【解析】
【详解】若测量的偏大，会引起串联值偏小，电流偏大，其他计算操作均正确，则改装后电压表的读数比标准表偏大，故A错误；
若改装后电压表的读数比标准表稍小一些，说明流过电流计的电流小，应该减小串联电阻，或给串联电阻再并联一个较大的电阻，故B错误，C正确；
D.若分流电阻的阻值计算错误，导致接入的的阻值偏小，串联值偏小，电流偏大，其他计算操作均正确，则改装后的电压表读数比标准表大，故D错误。
故选C。
16.【答案】 ，
【详解】当导体棒下滑速度为时，此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势为
根据右手定则可知，点的电势低于点的电势，则可得此时两端的电压为
根据闭合电路欧姆定律可得此时电路中的电流
在此时对导体棒由牛顿第二定律有
代入数据解得

【解析】见答案
17.【答案】解：当导体棒与金属框接触的两点间棒长度为时，根据法拉第电磁感应定律知，导体棒上感应电动势的大小为：，
根据欧姆定律，流过导体棒的电流为：
式中，为这一段导体棒的电阻，根据题意有：
此时导体棒受到的安培力大小为：
根据几何关系有：
则有：
【解析】解决该题需要明确知道感应电动势中以及安培力公式中的指的是有效长度，能根据几何知识求解在不同的过程中有效长度与位移的关系。
根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势，由欧姆定律求解通过导体棒的电流，根据求解导体棒受到的安培力表达式。
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