河南省驻马店市新蔡县第一高级中学2024-2025学年高二（下）月考物理试卷（4月）（含解析）

河南省驻马店市新蔡县第一高级中学2024-2025学年高二（下）月考物理试卷（4月）（B部）
一、单选题：本大题共9小题，共36分。
1.如图所示，两个正方形金属框架放置于水平绝缘桌面上，构成“回”字结构，内框架通有顺时针方向的电流。某时刻当通过内框架的电流突然增大时，则( )
A. 外框架中感应电流的方向为顺时针，有收缩趋势
B. 外框架中感应电流的方向为顺时针，有扩张趋势
C. 外框架中感应电流的方向为逆时针，有收缩趋势
D. 外框架中感应电流的方向为逆时针，有扩张趋势
2.法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机。如图所示，圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与零刻度在中央的电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动。下列说法正确的是( )
A. 圆盘的磁通量不变，电流表指针指向零刻度
B. 圆盘转动的角速度增大，产生的交变电流周期减小
C. 若磁场的磁感应强度增大，产生的恒定电流增大
D. 若圆盘顺时针匀速转动，电流从导线流入电流表
3.如图所示，两光滑平衍金属导轨的间距为，直导线垂直跨在金属导轨上，且与金属导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为电容器的电容为，除电阻外，金属导轨和直导线的电阻均不计现给直导线一初速度，使直导线向右运动，当电路稳定后，直导线以速度向右做匀速运动，则( )
A. 电阻两端的电压为
B. 电容器所带电荷量为
C. 给直导线的初速度大于
D. 为保持直导线匀速运动，需对其施加的拉力大小为
4.在如图所示的电路中，为电感线圈电阻不计，，为两灯泡，以下结论正确的是( )
A. 闭合开关时，先亮，后亮
B. 闭合开关时，，同时亮，以后变暗直至熄灭，变亮
C. 断开开关时，变亮，熄灭
D. 断开开关时，，两灯都亮一下再逐渐熄灭
5.如图所示，磁感应强度为的匀强磁场垂直于竖直平面内的形框，水平导体棒可沿两侧足够长的光滑导轨下滑而不分离，除外，装置的其余部分电阻都可忽略不计，将导体棒无初速度释放，要使电流稳定后的热功率变为原来的两倍，在其他条件不变的情况下，可以采用的办法有( )
A. 导体棒质量不变，形框宽度减为原来的
B. 电阻变为原来的一半
C. 磁感应强度变为原来的倍
D. 导体棒质量增加为原来的倍
6.如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到( )
A. 拨至端或端，圆环都向左运动
B. 拨至端或端，圆环都向右运动
C. 拨至端时圆环向左运动，拨至端时向右运动
D. 拨至端时圆环向右运动，拨至端时向左运动
7.如图所示，是边长为，每边电阻均相同的正方形导体框，今维持线框以恒定的速度沿轴运动，并穿过倾角为的三角形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为，方向垂直纸面向里。线框点在位置时开始计时，则在时间内，、两点的电势差随时间的变化图线为( )
A. B.
C. D.
8.如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环、水平放置，圆环中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是( )
A. 时刻，两圆环间无作用力
B. 时刻，圆环中感应电流为零
C. 时间内，圆环中感应电流始终沿逆时针方向
D. 时间内，圆环有扩张的趋势
9.两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为导轨上横放着两根导体棒和构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为，棒的电阻为，棒的电阻为，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场磁感应强度为，开始时，棒静止，棒有指向棒的初速度，若两导体棒在运动中始终不接触，榉达到的最大速度为，则在两根棒到达共同速度的过程中，下列说法中错误的是( )
A. 棒的最小速度为
B. 棒和棒的加速度大小始终相同，方向始终相反
C. 安培力对棒做的功为，棒产生热量为
D. 棒克服安培力做功为，两根导体棒生热为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
10.如图所示，圆形线圈静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管，和共轴，中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图所示。则( )
A. 时刻，有收缩的趋势 B. 时刻，此时穿过的磁通量最大
C. 时刻，此时中无感应电流 D. 时刻，此时穿过的磁通量最小
11.如图所示，，两灯泡与两电阻的阻值均为。闭合、，电路稳定后，两灯亮度相同，则( )
A. 只断开，两灯亮度不变
B. 在只断开的瞬间，电流从
C. 只断开，灯立即熄灭，灯闪亮一下再熄灭
D. 只断开，灯立即熄灭，灯闪亮一下再熄灭
12.如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为，导轨电阻不计，与阻值为的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为。有一质量为、长为的导体棒在位置以初速度沿斜面向上运动，最远到达处，导体棒向上滑行的最远距离为。导体棒的电阻也为，与导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度为。在导体棒向上滑动过程中，下列说法正确的是( )
A. 导体棒受到的最大安培力为
B. 导体棒损失的机械能为
C. 导体棒运动的时间为
D. 整个电路产生的焦耳热为
三、简答题：本大题共1小题，共12分。
13.如图甲所示，一个面积为，阻值为的单圈圆形金属线圈与阻值为的电阻组成闭合回路。在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，图中和已知，导线电阻不计。在至时间内，求：
电阻中电流的方向；
、两点间的电势差。
四、计算题：本大题共2小题，共34分。
14.如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定于倾角的斜面上，在整个导轨平面内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场。现将质量、电阻的金属棒从导轨某处静止释放，当棒沿导轨下滑的位移时达到最大速度。已知导轨宽度，磁感应强度，电阻，电阻，导轨自身电阻不计，棒在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，，，重力加速度取。求：
棒能达到的最大速度；
棒加速过程中，整个电路产生的焦耳热。
15.如图所示是法拉第圆盘发电机，圆盘直径，圆盘处于磁感应强度，方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘左边有两条光滑平行倾斜导轨，导轨间距，其所在平面与水平面夹角，导轨处于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度，用导线把两导轨分别与圆盘发电机中心和边缘的电刷连接，圆盘边缘和圆心之间的电阻。在倾斜导轨上放置一根质量，长度也为，电阻的导体棒，其余电阻不计。求：
当圆盘匀速转动时棒刚好能静止在斜面上，求流过棒的电流大小和方向；
在满足第问的前提下，求圆盘转动的方向从上往下看和转动的角速度大小；
由于故障圆盘卡住，突然瞬间停止转动，棒从高为的地方开始下滑到底端，并已达到稳定速度，求稳定速度的大小和此过程棒上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】当内框架电流方向为顺时针时，内框架内部磁场方向垂直纸面向里，内框架外部磁场方向垂直纸面向外。合磁通方向垂直纸面向里，当通过内框架的电流突然增大时，磁通量增大，根据楞次定律“增反减同”，可判断出外框架中感应电流的方向为逆时针方向；外框架的四边均处在垂直于纸面向外的磁场中，每个边的受力均垂直于框架边向外，外框架有扩张趋势，故D正确，ABC错误。
故选D。
2.【答案】
【解析】圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，圆盘转动产生的感应电动势为：，、、不变，不变，电流：，电流大小恒定不变，若圆盘顺时针俯视匀速转动，由右手定则可知，回路中电流方向不变，从导线流进电流表，若磁场的磁感应强度增大，产生的电流增大，若圆盘转动的角速度增大，产生的感应电流增大；
故ABD错误，C正确。
3.【答案】
【解析】当导体棒匀速向右运动时，导体棒产生的感应电动势恒定，电路稳定后，电容器既不充电也不放电，电路中没有电流，电阻两端电压为零，项错误
电路稳定后，电容器两端电压，电容器所带电荷量，项错误
导体棒刚开始运动时产生感应电动势，电路中有电流，电容器充电，导体棒受安培力作用而做减速运动，电路稳定后导体棒的速度为，因此导体棒的初速度大于，项正确；
导体棒做匀速直线运动时，电路中没有电流，导体棒不受安培力作用，导体棒做匀速直线运动时所受合力为零，由平衡条件可知，需施加的拉力为零，项错误。
4.【答案】
【解析】合上开关时，由于线圈中的自感电动势阻碍电流的增大，故电路中的大部分电流通过灯，故A，同时亮；由于线圈电阻不计，故当电路稳定后，灯被短路，故最后灯亮，熄灭，A错误，B正确；
断开开关时，由于线圈中的自感电动势阻碍电流的减小，而此时由于开关已断开，故A灯立即灭，由于线圈的电动势为灯提供电源，故B灯又变亮，最后熄灭，故C，D错误。
5.【答案】
【解析】导体棒下滑，电流稳定后做匀速运动，稳定后的热功率为
感应电动势为 得
又由平衡条件得
则导体棒质量不变，形框宽度减为原来的，则速度变为原来的倍，的热功率变为原来的倍，故A正确；
B.电阻变为原来的一半，速度变为原来的一半，变为原来的一半，故B错误；
C.磁感应强度变为原来的倍，则速度变为原来的一半，的热功率变为原来的一半，故C错误；
D.导体棒质量增加为原来的倍，则速度变为原来的倍，的热功率变为原来的倍，故D错误；
故选A。
6.【答案】
【解析】当开关由断开状态拨至连接状态时，不论拨至端或端，均会导致通电螺线管的电流增大，根据右手螺旋定则可知，穿过通电螺线管的磁场在增强，那么导致圆环的磁通量变大，从而由楞次定律可知圆环中产生感应电流，且又处于磁场中，则受到的安培力作用，使它远离通电螺线管，即向右移动，故正确，错误；
故选：。
7.【答案】
【解析】边的位置坐标在过程，线框边有效切线长度为，感应电动势为
感应电流
根据楞次定律判断出来感应电流方向沿当时
在过程，根据楞次定律判断出来感应电流方向仍然沿；线框边有效切线长度为，感应电动势为
边产生的电动势
回路的总电动势
感应电流
此时两端的电势差
当时
故选D。
8.【答案】
【解析】A、产生的磁场的大小与流过的电流大小成正比，在时刻，流过的电流最大，但电流的变化率为零，所以产生的磁场最强，但变化率为零，所以穿过的磁通量的变化率也等于零，根据法拉第电磁感应定律可知，内产生的感应电动势为零，则感应电流为零，所以两圆环间无作用力，故A正确；
B、由图可知在时刻流过的电流为零但电流的变化率最大，所以穿过的磁通量的变化率也最大，根据法拉第电磁感应定律可知，内产生的感应电动势最大，则感应电流最大，故B错误；
C、在时间内，从上向下看内顺时针方向的电流减小，根据安培定则可知，产生方向向下的磁场减小，根据楞次定律可知，内将产生沿顺时针方向的感应电流；在时间内，从上向下看内逆时针方向的电流增大，根据安培定则可知，产生方向向上的磁场增大，根据楞次定律可知，内将产生沿顺时针方向的感应电流，故C错误；
D、由图可知在时间内，从上向下看内逆时针方向的电流减小，根据安培定则可知，产生方向向上的磁场减小，根据楞次定律可知，内将产生沿逆时针方向的感应电流；由于内电流的方向与内电流的方向相同，根据同向电流相互吸引可知，与之间的作用力为吸引力，所以有面积缩小的趋势，故D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】榉达到的最大速度为，两棒的总动量守恒，此时棒的速度最小，根据动量守恒定律可得
解得： 故A项与题意不相符；
B.根据右手定则可知感应电流方向为，根据左手定则可知受到的安培力方向向右、受到的安培力方向向左，安培力大小相等，根据牛顿第二定律可得
所以棒和棒的加速度大小始终相同，方向始终相反，故B项与题意不相符；
C.安培力对棒做的功为
整个过程中动能损失为
棒产生热量为 故C项与题意相符；
D.棒克服安培力做功为
整个过程中动能损失为
则两根导体棒生热为，故 D项与题意不相符．
10.【答案】
【解析】A.当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，故A正确；
当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故和时刻，但是时刻电流大，产生的磁感应强度大，此时穿过的磁通量最大，故B正确，D错误；
C.时刻螺线管中电流为零，但是线圈中磁通量是变化的，因此此时线圈中有感应电流，此瞬间螺线管中电流为零，两线圈间没有作用力，因此此时，故C错误。
故选AB。
11.【答案】
【解析】开关闭合时电路的结构是、串联，再与并联，与并联，然后两部分串联开关断开时电路的结构是与串联，、与串联，然后两部分并联。
A.、两灯泡的电阻均为，且闭合、，电路稳定后，两灯亮度相同，则线圈的电阻忽略不计，当只断开，因两点电势差为零，电路没有变化，则两灯亮度不变，故A正确
B.将断开的瞬间，将阻碍自身电流的减小，即该电流还会维持一段时间，在这段时间里，因闭合，电流不可能经过灯和，只能通过与灯，即电流从，故B正确
只断开，灯立即熄灭，灯也不会闪亮一下，但会慢慢熄灭，因为断开前后最大电流大小没有变化，故 CD错误。
12.【答案】
【解析】A.导体棒刚开始向上运动时所受的安培力最大，由、、得到最大安培力为，故A错误；
B.上滑的过程中导体棒的动能减小，重力势能增加，所以导体棒损失的机械能为，故B正确；
C.上滑的过程中通过回路中的电荷量为：，
上滑过程中根据动量定理有；，
解得所用时间为：，故C正确；
D.根据能量守恒可知，上滑过程中导体棒的动能减小，转化为焦耳热、摩擦生热和重力势能，回路中产生的焦耳热为：
，故D正确。
故选BCD。
13.【解析】由乙图可知，线圈内磁通量持续增加，根据楞次定律可判断出电阻中电流的方向由到。
根据法拉第电磁感应定律：
又：，，
联立可得：
根据闭合电路欧姆定律：
又：，
解得：
答：电阻中电流方向由到；
、两点间的电势差。
14.【解析】外电路总电阻为，
速度达最大时，有，
由闭合电路欧姆定律可得，联立解得；
由能量守恒定律可得，解得。

15.【解析】斜面上的棒受力平衡：
代入数据得：，由左手定则判断出电流方向：流向；
根据右手定则，圆盘沿逆时针方向从上往下看转动，产生的感应电流从圆盘中心指向圆周，圆盘发电机可以看成半径旋转切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律得：
由闭合电路欧姆定律得：
代入数据得：，转动的方向：从上往下看，转盘逆时针转动；
对导体棒受力分析，得方程：
导体棒经历加速度减小的加速运动，当加速度等于时，
开始做匀速直线运动，并达到稳定速度。
代入数据得：
由能量守恒：
由电路分析可得导体棒产生的热：
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