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1、河北省邢台市邢台一中 2021-2021 学年高二物理上学期第三次月考试 题（含解析） 一、单选题（每小题 4 分，共 32 分） 1. 下列有关电磁感应现象说法正确的是（） A. 磁场对电流一定会产生力的作用 B. 变化的磁场可以使闭合电路中产生感应电流 C. 在没有导体的空间中变化的磁场不会产生感生电场 D. 判断电流周围磁场分布情况，可以用左手手定则 【答案】B 【解析】 【详解】A磁场对电流产生力的作用属于安培力，不是电磁感应现象，故 A 错误； B变化的磁场使闭合电路中产生电流属于电磁感应现象，故 B 正确； C麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间中激发产生感生电场，与是否存在导体无关，
2、故 C 错误； D判断电流周围磁场分布情况，可以用右手螺旋定则，故 D 错误。 故选 B。 2. 如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合电路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁的 S 极朝下，在将磁铁的 S 极插入线圈的过程中() A. 通过电阻 的 感应电流的方向由 b 到 a，线圈与磁铁相互排斥 B. 通过电阻的感应电流的方向由 a 到 b，线圈与磁铁相互吸引 C. 通过电阻的感应电流的方向由 a 到 b，线圈与磁铁相互排斥 D. 通过电阻的感应电流的方向由 b 到 a，线圈与磁铁相互吸引 【答案】A 【解析】 【详解】当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向
3、向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向， 即通过电阻的电流方向为 ba；根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍 作用，故磁铁与线圈相互排斥，故选项 A 正确，BCD 错误 故选 A 3. 在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为 B、方向相反的水平匀强磁场，如 图 PQ 为两个磁场的边界，磁场范围足够大一个边长为 L、质量为 m、电阻为 R 的金属 正方形线框，以速度 v 垂直磁场方向从如图实线()位置开始向右运动，当线框运动到分 别有一半面积在两个磁场中的如图()位置时，线框的速度为 v/2，则下列说法正确的是( ) A. 图()时
4、线框中感应电流方向为逆时针 B. 图()时线框中恰好无感应电流 C. 图()时线框感应电流大小为 BLv/R D. 图()时线框受到的加速度大小为 B2L2v/mR 【答案】C 【解析】 【详解】A 项：在图（I）时，穿过线框的磁通量不变，线框中没有感应电流，故 A 错误； B 项：图（II）时线框两边都切割磁感线，都产生感应电动势，且感应电动势方向相同，线 框中有感应电流，故 B 错误； C 项：图（II）时线框产生的感应电动势： ，感应电流： 2vEBL ，故 C 正确； ELvIR D 项：由左手定则可知，图（II）时线框左右两边所示安培力都向左，线框所受安培力： ，由牛顿第二定律可知，
5、线框的加速度： ，故 D 错 2BvFIL 2FBLvamR 误 4. 如图所示， U 型金属框架的两平行导轨与水平面成 角一个横截面为矩形的金属棒 ab 静止在导轨上，金属棒 ab 的电阻一定，其它电阻不计从某时刻起，在此空间施加一 个方向垂直于导轨平面向下且磁感应强度从零开始均匀增大的匀强磁场（即 B=kt， k 为常 数）直到金属棒刚要开始在导轨上滑动为止在这一过程中，下列说法正确的是（ ） A. 回路中的感应电流一直增大 B. 金属棒 ab 所受的安培力大小一直 不变 C. 金属棒 ab 所受的摩擦力大小一直不变 D. 金属棒 ab 所受的摩擦力大小先减 小后增大 【答案】D 【解析】
6、 【详解】A 项：由法拉第电磁感应定律得： ，感应电流： BESkt ，由于 k、 S、R 都不变，回路中的感应电流保持不变，故 A 错误； EIR B 项：金属棒受到的安培力： ，由于 k、 S、 L、 R 都是定值，则安培力 F 随 2kSLFBItR 时间增大，故 B 错误； CD 项：安培力 F 随时间 t 增大，开始时安培力较小，当 F mgsin 时，摩擦力 f 平行于斜 面向上，对金属棒，由平衡条件可得： f+F=mgsin ， f=mgsin -F，由于 F 不断增大，则摩 擦力 f 逐渐减小；当安培力 F mgsin 时，摩擦力 f 平行于斜面向下，由平衡条件得： mgsin
7、 +f=F， f=F-mgsin ， F 逐渐增大，摩擦力 f 逐渐增大；综上所述可知，在整个过程 中，摩擦力先减小后增大，故 C 错误，D 正确 5. 如图所示，一个边长为 a、电阻为 R 的等边三角形线框，在外力作用下，以速度 v 匀速穿 过宽均为 a 的两个匀强磁场。这两个磁场的磁感应强度大小均为 B，方向相反。线框运动方 向与底边平行且与磁场边缘垂直。取逆时针方向的电流为正。若从图示位置开始，线框中产 生的感应电流 I 与沿运动方向的时间 t 之间的函数图象，下面四个图中正确的是（） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】C线框从开始进入到全部进入第一个磁场时，磁通量向
8、里增大，由楞次定律可知 电流方向为逆时针，C 错误； D因切割的有效长度均匀增大，由 可知 时间内，切割的有效长度均匀增大，EBLv 02a 电动势也均匀增加，感应电流均匀增加， 时间内，切割的有效长度均匀减小，电动 势也均匀减小，感应电流均匀减小，D 错误； AB 时间内，垂直向外的磁通量增多，向内的减少，由楞次定律可知电流方向为顺 32av 时针，由于处在两磁场的线圈两部分产生的电流相同，且有效长度是均匀变大的，所以在 时刻感应电动势是 时刻的 2 倍，A 错误，B 正确。 32atvatv 故选 B。 6. 如图所示，静止的离子 A+和 A3+，经电压为 U 的电场加速后进入方向垂直纸面
9、向 里的一 定宽度的匀强磁场 B 中已知离子 A+在磁场中转过 =30后从磁场右边界射出在电场和 磁场中运动时，离子 A+和 A3+（ ） A. 在电场中的加速度之比为 1 ：1 B. 在磁场中运动的半径之比为 3 : 1 C. 在磁场中转过的角度之比为 1：2 D. 在磁场中运动的时间之比为 1: 2 【答案】C 【解析】 【详解】A两个离子的质量相同，其带电量是 的关系,所以由：1:3qUamd 可以知道其在电场中 的 加速度是 ,故 A 错误. 1:3 B要想知道半径必须先知道进入磁场的速度,而速度的决定因素是加速电场,所以在离开电 场时其速度表达式为： 2qUvm 可以知道其速度之比为
10、 .又由：3:12vqBr 知： mvrq 所以其半径之比为 ,所以 B 错误. 3:1 C由 B 的分析知道离子在磁场中运动的半径之比为 ,设磁场宽度为 L,离子通过磁场转3:1 过的角度等于其圆心角,所以有： sinLR 则可以知道角度的正弦值之比为 ，又 A+的角度为 ,可以知道 A3+角度为 ,所以在1:330 60 磁场中转过的角度之比为 ,故 C 正确. 2 D由电场加速后： 21qUmv 可以知道两离子离开电场的动能之比为 ,所以 D 错误.:3 7. 如图，两条光滑平行金属导轨间距为 L，所在平面与水平面重合，导轨电阻忽略不计。 ab、 cd 为两根质量均为 m、电阻均为 R
11、的金属棒，两者始终与导轨垂直且接触良好，两导轨 所在区域存在方向竖直向上大小为 B 的匀强磁场，现给 ab 棒一向左的初速度 v0使其向左运 动，则以下说法正确的是（） A. ab 刚运动时回路中的感应电流为 0BLvR B. ab、 cd 最终的速度为 0 14v C. 整个过程中回路中产生的热量为 208mv D. ab、 cd 组成 的 系统水平方向动量守恒 【答案】D 【解析】 【详解】A当 ab 棒刚开始运动瞬间，只有 ab 切割磁感线产生感应电动势 002BLvEvIR 故 A 错误； BD ab、 cd 水平方向合力为零，水平方向动量守恒，有 mv0=2mv 共 求得 ab、 c
12、d 最终的速度为 ，故 B 错误，D 正确；0 12v C整个过程中回路中产生的热量为 2220014Qmvmv 故 C 错误； 故选 D。 8. 长度相等、电阻均为 r 的三根金属棒 AB、 CD、 EF 用导线相连，如图所示，不考虑导线电 阻，此装置匀速进入匀强磁场的过程中（匀强磁场垂直纸面向里，宽度大于 AE 间距离） ， AB 两端电势差 u 随时间变化的图像是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设磁感应强度为 B， EF=CD=AB=L，导线运动的速度为 v；仅 EF 进入磁场切割磁感线 时， EF 是电源， AB 与 CD 并联， AB 两端电势差 ；仅
13、CD、 EF 进入磁场切割磁感线 13uB 时， CD、 EF 是并联电源，AB 两端电势差 ；当 AB、 CD、 EF 都进入磁场切割磁感线 2Lv 时， AB、 CD、 EF 是并联电源， AB 两端电势差 u=BLv。 故选 C。 二、多选题（每小题 5 分，共 25 分） 9. 如图所示，在水平通电直导线正下方，有一半圆形光滑弧形轨道，一导体圆环自轨道右 侧的 P 点无初速度滑下，下列判断正确的是（） A. 圆环中将有感应电流产生 B. 圆环能滑到轨道左侧与 P 点等高处 C. 圆环最终停到轨道最低点 D. 圆环将会在轨道上永远滑动下去 【答案】AC 【解析】 【分析】 水平通电导线周
14、围有磁场，且离导线越远磁场强度越小，在圆环下落过程中，通过圆环的磁 通量变小故能判断圆环中是否有感应电流 【详解】水平通电导线周围有磁场，且离导线越远磁场强度越小，在圆环下落过程中，通过 圆环的磁通量变小，故有感应电流产生，故 A 正确；因为圆环在上滑的过程中，有感应电流， 对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电能，故不能上升到左侧与 P 点等高处，故 B 错误；整个过程重力势能转化为电能，故小球最终停在最低点，不会在轨道上永远滑动下 去，故 C 正确，D 错误；故选 AC 10. 如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为 L，右端接有阻值 R 的电阻， 空间存在方向竖直向上、
15、磁感应强度为 B 的匀强磁场。质量为 m、电阻为 r 的导体棒 ab 与固 定弹簧相连，放在导轨上初始时刻，弹簧恰处于自然长度给导体棒水平向右的初速度 v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触已 知导体棒的电阻 r 与定值电阻 R 的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是() A. 导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左 B. 导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压 U BLv0 C. 导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能 Ep 201mv D. 导体棒最终会停在初始位置，在导体棒整个运动过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 Q2014m
16、v 【答案】AD 【解析】 【详解】A导体棒和定值电阻组成闭合线圈，开始运动的初始时刻，导体棒向右运动，线 圈面积减小，根据楞次定律来据去留，安培力阻碍线圈面积的变化，所以安培力水平向左， 选项 A 对； B根据楞次定律导体棒切割磁感线产生的感应电动势 ，但导体棒和定值电阻组成0EBLv 闭合回路，导体棒两端电压为路端电压，已知导体棒的电阻 r 与定值电阻 R 的阻值相等所以 路端电压 012UEBLv 选项 B 错； C导体棒向右运动的过程，安培力和弹簧弹力做功，根据功能关系产生的焦耳热 201pQmv 选项 C 错； D金属棒最终会停下来时，不再切割磁感线，没有感应电动势和感应电流，不受安
17、培力， 而导轨光滑，没有摩擦力，所以导体棒静止时，弹簧弹力为 0，即弹簧原长，根据功能关系， 电路上产生的焦耳热 ，由于电路内阻等于外阻，所以电阻 R 上产生的焦耳热为 201Qmv2014Qmv 选项 D 对。 故选 AD。 11. 图（a） ，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向螺 线管与导线框 abcd 相连，导线框内有一小金属圆环 L，圆环与导线框在同一平面内当螺 线管内的磁感应强度 B 随时间按图（b）所示规律变化时，下列说法正确的是（ ） A. 在 t1t2 时间内， L 有收缩趋势 B. 在 t2t3 时间内， L 有先扩张再收缩 的 趋势 C. 在
18、t2t3 时间内， L 内无感应电流 D. 在 t3t4 时间内， L 内有逆时针方向的感应电流 【答案】AC 【解析】 【详解】A 项：在 t1-t2时间内，穿过圆环的磁通量向上不是均匀增大，且 图的斜率逐Bt 渐增加，通过法拉第电磁感应定律可知感应电流逐渐增大，因此线圈 L 的磁通量在增大；由 愣次定律可以确定 L 必须减小面积以达到阻碍磁通量的增大，故 L 有收缩的趋势，故 A 正确； BC 项：在 t2-t3时间内，穿过圆环的磁通量向上均匀减小，之后是向下均匀增大的，由法拉 第电磁感应定律可知， L 中磁通量不变，则 L 中没有感应电流，因此没有变化的趋势，故 B 错误，C 正确； D
19、 项：在 t3-t4时间内，向下的磁通量减小，根据楞次定律，在线圈中的电流方向 c 到 b， 图的斜率逐渐减小，感应电流逐渐减小，根据右手螺旋定则，穿过圆环 L 的磁通量向B 里减小，则根据楞次定律，在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，故 D 错误 12. 如图， abcd 是边长 L=0.1m、质量 m=0.01kg 的正方形导线框，框面竖直，线框每条边的 电阻均为 0.01 ，线框下方有一足够宽的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度 B=0.4T，方向 与线框平面垂直，让线框从距磁场上边界 h=5m 处自由下落（ ab 平行于上边界） ，不计空气阻 力， g=10m/s2。下列说法正确的是（）
20、 A. cd 边刚进入磁场时，通过 cd 边的电流方向从 d 到 c B. cd 边刚进入磁场时， cd 两端的电势差为 0.1V C. 线框进入磁场的过程中，线框产生的焦耳热等于重力势能减少量 D. 线框进入磁场的过程中，通过 cd 边的电荷量为 0.1C 【答案】AD 【解析】 【详解】A由右手定则可知， cd 边刚进入磁场时，通过 cd 边的电流方向从 d 到 c，故 A 正 确； B由机械能守恒定律可得 21mghv 则 cd 边刚进磁场时的速度为 0/sv 则产生的感应电动势为 .4VEBL 故 cd 边刚进入磁场时， cd 两端的电势差为 30.Ur 故 B 错误； C cd 边刚
21、进磁场时，线框中的电流为 10A4EIr cd 边受到的安培力大小为 .NFBIL 因为 Fmg，所以线框进入磁场后做减速运动，线框进入磁场的过程中，线框产生的焦耳热等 于重力势能减少量与动能减少量之和，故 C 错误； D线框进入磁场的过程中，通过 cd 边的电荷量为 20.14BLqr 故 D 正确。 13. 如图所示，固定在水平面上的半径为 r 的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大 小为 B 的匀强磁场。长为 l 的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴 上，随轴以角速度 匀速转动。在圆环的 A 点和电刷间接有阻值为 R 的电阻和电容为O C、板间距为 d 的平行板电容
22、器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加 速度为 g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（） A. 棒产生的电动势为 21Bl B. 微粒的电荷量与质量之比为 2 gdr C. 电阻消耗的电功率为 4BR D. 电容器所带的电荷量为 2Cr 【答案】BC 【解析】 【详解】A因为切割磁感线的有效长度为 r，所以棒产生的感应电动势为EBv 代入数据化简得 ，故 A 错误； 21EBr B金属棒电阻不计，电容两极板的电压等于金属棒产生的电动势，由微粒的重力等于电场 力得 Eqmgd 代入数据化简可得 ，故 B 正确；2 qgdmr C电阻消耗的电功率为 ，故 C 正确； 24UrP
23、R D电容器所带的电荷量为 ，故 D 错误。 21QEBr 故选 BC。 三、实验题（每空 2 分，共 10 分） 14. 在“测量小灯泡电阻”实验中，小灯泡的额定电压 U=2.5V。 (1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整_。 (2)闭合开关后，发现电流表指针如图乙所示，其原因是 _。 (3)排除故障后，闭合开关，移动滑片 P 使电压表示数为 2.5V，电流表示数如图丙所示 I=_A，则小灯泡的电阻 R=_。 (4)如图丁所示，是小华同学利用图甲电路做实验时，测绘出的小灯泡的电流随电压变化的 关系图象。在图甲电路中，电源电压 U=4.5V 保持不变，当滑动变阻器取值 Rp=10
24、 时，小灯 泡电阻值为 RL=_（保留两位小数点） 【答案】 (1). (2). 电流表的正负接线柱接反了 (3). 0.50 (4). 5 (5). 2.86 【解析】 【详解】(1)1采用滑动变阻器的限流接法，因为灯泡的电阻较小， 故采用电流表的外接 法，实物图连接如图所示 (2)2指针偏左转超过 0 刻度，说明电流表的正负接线柱接反了 (3)34 如图丙所示，电流表示数为 I=0.50A 根据欧姆定律得，小灯泡的电阻 2.50URI (4)5设通过灯泡的电流为 I，灯泡两端的电压为 U，由串联规律可知4.1I 小灯泡的电流随电压变化的关系图象中，作出 I-U 图线如图所示 由图示图线可知
25、，灯泡两端电压 U=1.0V 通过灯泡的电流 I=0.35A 小灯泡电阻值为 1.02.8635LRI 四、解答题。 15. 如图（a）所示，一个电阻值为 R，匝数为 n 的圆形金属线与阻值为 2R 的电阻 R1连结成 闭合回路线圈的半径为 r1 . 在线圈中半径为 r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀 强磁场，磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系图线如图（b）所示图线与横、纵轴的截距分 别为 t0和 B0. 导线的电阻不计求 0 至 t1时间内 （1）通过电阻 R1上的电流大小和方向； （2）通过电阻 R1上的电量 q 及电阻 R1上产生的热量 【答案】见解析 【解析】 【分析】 本题
26、考查法拉第电磁感应定律、焦耳定律、楞次定律 【详解】 （1）由法拉第电磁感应定律知 0 至 t1时间内的电动势为; 由闭合电路欧姆定律知通过 R1的电流为： 由楞次定律可判断通过 R1的电流方向为：从 b 到 a （2）通过 R1的电荷量为： 电阻 R1上产生的热量为： 16. 如图所示，在直角三角形 ADC 区域内存在垂直于纸面向外，磁感应强度为 B 的匀强磁场 （包含边界）中， ACD= 。现有一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子，以速度 v 从 D 点沿30 DA 边射入磁场，垂直于 AC 边射出磁场，粒子的重力可忽略不计。求： (1)带电粒子在磁场中的运动半径 R 及运动时间？ (2
27、)带电粒子从 CD 边射出的最大速度 v。 【答案】(1) ； ；(2) mvRBq6t13v 【解析】 【详解】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得 2vqBmR 得 mvRBq 粒子轨迹对应的圆心角为 ，粒子在磁场中运动的周期 ，如解图 1 有30 2mTBq2t 得 6mtBq (2)设粒子速度为 v、运动半径为 R时，与 AC 线相切，如解图 2 可知，3R 又 2vqBm 得 13v 17. 光滑平行的金属导轨 MN 和 PQ，间距为 L=l.0m，与水平面之间的夹角 ，匀强磁30 场的磁感应强度 B=2.0T 垂直于导轨平面向上， MP 间接有阻值 的电阻，
28、其他电阻不2.R 计，质量 m=2.0kg 的金属杆 ab 垂直导轨放置，如图所示，现用恒力 F=18N 沿导轨平面向上 拉金属杆 ab， t=0 时由静止开始运动。取 g=10m/s2，导轨足够长。求： (1)金属杆速度为 2.0m/s 时的加速度大小； (2)金属杆的最大速度； (3)当 t=1.0s 时，金属杆移动的距离为 x=1.47m，则在这一过程中电阻 R 产生的热量是多少。 【答案】(1) ；(2) ；(3)2m/sa4.0/smv5.36JQ 【解析】 【详解】(1)设金属杆 的 速度为 时，加速度为 ，电动势为 ，电路中电流为 ，则有aEIEBLvIRAF 根据牛顿第二定律可知 sinAmga 联立各式整理得 2siFBLvaR 代入数据解得当 时加速度 ；2.0m/sv2/ (2)当 时有最大速度，所以由(1)的分析可知a2sin0mBLvFagR 代入数据解得 ；4.0m/sv (3)根据 qItEBxRt 可得 1s 时间内通过回路的电量为 21.47C=.BxqR 当 ，根据动量定理有1.0stsin0FtmgtILv 即 sittBq 代入数据解得 ；由功能关系得产生的热量为2.53/sv21sinQFxmgv 代入数据得 。.6JQ
河北省邢台市邢台一中2020-2021学年高二物理上学期第三次月考试题（含解析）
