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2024/2025学年度春学期

联盟校第一次考试高二年级物理试题

（总分：100分  考试时间：75分钟）

注意事项：

1、本试卷中所有试题必须作答在答题纸上规定的位置，否则不给分。

2、答题前，务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水签字笔填写在试卷及答题纸上。

3、作答非选择题时必须用黑色字迹0.5毫米签字笔书写在答题纸的指定位置上，作答选择题必须用2B铅笔在答题纸上将对应题目的选项涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，请保持答题纸清洁，不折叠、不破损。

第I卷（选择题 共44分）

一、单项选择题：（本大题共11个小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请在答题纸的指定位置填涂答案选项。）

1. 下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是（　　）

A. 甲图中，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框将沿逆时针方向转动

B. 乙图中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量使金属熔化，从而冶炼金属

C. 丙图中，用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流

D. 丁图中，铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速不变

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据电磁驱动原理可知，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框也顺时针转动，故A错误；

B．真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，周围空间产生高频磁场，炉内的金属内部就产生很强的涡流，从而冶炼金属，故B错误；

C．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流，故C正确；

D．铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘中产生涡流，铜盘受到电磁阻尼作用，铜盘的转速变小，故D错误。

故选C。

2. 如图所示，一根长直导线折成边长分别为、直角导线，置于与其所在平面相平行的匀强磁场中，磁感应强度为B。当导线中通以大小为I、方向如图的电流时，该通电导线受到的安培力大小为（　　）

A. B. C. D.

【答案】B

【解析】

【详解】当电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力，所以ac不受安培力，仅有cd受到垂直纸面向外的安培力，其大小为

故选B。

3. 如图所示为电流天平，可以用来测量虚线框内匀强磁场的磁感应强度B。它的右臂挂着边长为L的正方形线圈abcd，匝数为n，ab、cd边水平，线圈的一半处于匀强磁场内，磁场方向与线圈平面垂直。当线圈中通入逆时针方向电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。撤去磁场后，需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再次达到新的平衡。则（    ）

A. 磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为

B. 磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度的大小为

C. 磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为

D. 磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度的大小为

【答案】A

【解析】

【详解】撤去磁场后，线圈所受安培力消失，左盘需增加质量为的砝码才能平衡，对右盘砝码及线圈整体进行受力分析可判断出线圈所受总安培力方向为竖直向上，且大小

由左手安培定则可得磁感应强度方向为垂直纸面向里，匝线圈所受总安培力

解得

故选A。

4. 蹄形磁铁上方放置一通有方向如图电流I的轻质直导线ab，则ab运动的情况是（　　）

A. a端转向纸外，b端转向纸里，同时向上运动

B. a端转向纸外，b端转向纸里，同时向下运动

C. a端转向纸里，b端转向纸外，同时向上运动

D. a端转向纸里，b端转向纸外，同时向下运动

【答案】B

【解析】

【详解】如图所示

将导线ab分成左、中、右三部分，中间一段开始时电流方向与磁场方向一致，不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向右上，根据左手定则知其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向右下，受力方向向里；当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左手定则可知其受力方向向下，所以a端转向纸外，b端转向纸里，同时向下运动。

故选B。

5. 图甲为洛伦兹力演示仪的实物图，乙图为其结构示意图。演示仪中有一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈（励磁线圈），通过电流时，两线圈之间产生沿线圈轴向、方向垂直纸面向内的匀强磁场。圆球形玻璃泡内有电子枪，电子枪发射电子，电子在磁场中做匀速圆周运动。电子速度的大小可由电子枪的加速电压来调节，磁场强弱可由励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（　　）

A. 仅使励磁线圈中电流为零，电子枪中飞出的电子将做匀加速直线运动

B. 乙图中电子发射时向右运动，若要正常观察电子运动径迹，励磁线圈中电流方向应该为逆时针（垂直纸面向里看）

C. 仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的半径将变大

D. 仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的半径将变小

【答案】B

【解析】

【详解】A．若励磁线圈中电流为零，则磁感应强度为0，电子枪中飞出的电子将做匀速直线运动，故A错误；

B．乙图中电子发射时向右运动，若要正常观察电子运动径迹，根据左手定则可知，电子受到向上的洛伦兹力，所以励磁线圈中电流方向应该为逆时针（垂直纸面向里看），故B正确；

C．电子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有

所以

由此可知，增大励磁线圈中电流，磁感应强度增大，半径减小，故C错误；

D．电子加速过程，根据动能定理有

所以

若提高电子枪加速电压，粒子圆周运动的线速度增大，则电子做圆周运动的半径将变大，故D错误。

故选B。

6. 下列四幅图分别是等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器、速度选择器的示意图，进入装置的带电粒子重力均不计，下列说法正确的是（　　）

A. 图甲中板是电源的负极

B. 图乙中粒子打在照相底片上的位置越靠近，粒子的比荷越小

C. 图丙中若增大回旋加速器的加速电压，粒子获得的最大动能增大

D. 图丁中从左侧射入的带电粒子，若能沿直线射出，其速度大小为

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据左手定则可以判断等离子体中正电荷向B极板偏转，负电荷向A极板偏转，故A为电源负极，故A答案正确；

B．电荷在电场中加速，由动能定理可得

到磁场后

又由

解得

即比荷越大，d越小，故B答案错误；

C．回旋加速器的最大速度由D型盒的半径决定，故C答案错误；

D．图丁中从左侧射入的带电粒子，若能沿直线射出，则有

则速度大小为,故D答案错误；

故选A。

7. 如图，金属棒、放在水平金属导轨上，条形磁铁从 abcd上方某处由静止开始下落，在加速接近导轨过程中，金属棒、均未滑动。下列说法错误的是（　　）

A. 磁铁加速度小于g

B. 金属棒有c指向d的感应电流

C. 导轨对金属棒的支持力大于金属棒的重力

D. 金属棒受到向右摩擦力

【答案】D

【解析】

【详解】A．条形磁铁向下运动，穿过回路的磁通量增大，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流激发的磁场对条形磁铁的磁场力阻碍条形磁铁的相对运动，即该磁场力方向向上，可知，磁铁加速度小于g，故A正确，不符合题意；

B．条形磁铁的磁场在回路所在位置的方向整体向下，磁通量增大，根据楞次定律可知，金属棒有c指向d的感应电流，故B正确，不符合题意；

C．结合上述可知，条形磁铁的磁场对金属棒中的感应电流有安培力的作用，由于磁通量增大，根据楞次定律可知，该安培力使金属棒有向下运动的趋势，即安培力使金属棒有挤压导轨的效果，可知，导轨对金属棒的支持力大于金属棒的重力，故C正确，不符合题意；

D．结合上述可知，条形磁铁的磁场对金属棒中的感应电流有安培力的作用，由于磁通量增大，根据楞次定律可知，该安培力使金属棒有向回路内侧运动的趋势，则金属棒受到向左的摩擦力，故D错误。

故选D。

8. 先后以v和3v的速度匀速把同一个矩形线圈拉出如图所示的匀强磁场区域，下列说法正确的是（　　）

A. 两次线圈中的感应电动势之比为1:1

B. 两次线圈中的感应电流之比为3:1

C. 两次线圈受到的恒定外力大小之比为1:3

D. 两次通过线圈同一截面的电荷量之比为1:3

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据可知，感应电动势之比等于速度之比，所以感应电动势之比为1:3，故A错误；

B．感应电流为

则感应电流之比为1:3，故B错误；

C．由于线圈做匀速运动，所受外力等于线圈所受安培力，即

所以两次线圈受到的恒定外力大小之比为1:3，故C正确；

D．根据，

可知时间之比为3:1，由于感应电流之比为1:3，所以通过某截面的电荷量之比为1:1，故D错误。

故选C。

9. 如图甲所示是法拉第制作的世上最早的发电机的实验装置：一个可绕水平固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中。如图乙所示，设蹄形磁体的磁场沿水平方向且磁感应强度为B，实验时用导线连接铜盘的中心C，用导线通过滑片D与铜盘的边缘连接且接触良好。若用外力转动使圆盘如图乙方向转动起来，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（   ）

A. R中的电流沿b到a的方向

B. 因为通过圆盘面的磁通量不变，所以R中无电流

C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

D. 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

【答案】A

【解析】

【详解】AB．若用外力转动使圆盘如图乙方向转动起来，根据右手定则可得感应电流方向为C到D（电源内部），D端是感应电动势的正极，所以通过R的电流沿b到a的方向，A正确、B错误；

C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流大小发生变化，但是电流方向不发生变化，C错误；

D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则根据

则电流在R上的热功率

即在R，上的热功率变为原来的4倍，D错误。

故选A。

10. 如图，水平面MN下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，纸面为竖直平面。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框，其中ab处于水平位置框从MN上方由静止释放，框面始终在纸面内框落入磁场且ab未到达MN的过程中，沿磁场方向观察，框的大致形状及回路中的电流方向为（　　）

A.    B.   

C    D.   

【答案】C

【解析】

【详解】由楞次定律“增反减同”可知回路框中感应电流方向为逆时针，根据左手定则可知左侧导体棒所受安培力斜向右上方，右侧导体棒所受安培力斜向左上方。

故选C。

11. 如图，圆心为、半径为的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场。从圆周上的点在纸面内沿不同方向射入各种速率的同种粒子，粒子的质量为、电荷量为。其中速率为且沿方向射入的粒子，经时间后从点离开磁场，。则（　　）

A. 匀强磁场方向垂直纸面向里

B. 粒子在磁场中运动的周期为

C. 速率为的粒子在磁场中的运动最长时间为

D. 从点离开磁场的粒子速率最小值为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题意知该粒子带正电，结合左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，故A错误；

B．由题意知粒子在磁场中偏转了，则可知粒子在磁场中运动的周期为，故B错误；

C．速率为且沿PO方向射入的粒子，从A点离开磁场，由几何关系可知，运动的轨迹半径为R，而由洛伦兹力提供向心力有

解得

由此可知，当粒子速率为时，粒子运动的轨迹半径为2R，根据几何关系可知，当粒子轨迹的弦长等于圆形磁场的直径时，所对应的最大圆心角为，因此可得运动得最长时间为

，故C正确；

D．当AP连线为粒子在磁场中运动轨迹的直径时，从A点离开磁场的粒子速率最小，由几何关系可知，此时粒子的轨迹半径为

由洛伦兹力提供向心力可得

而速度为的粒子沿PO方向射入恰好从A点离开，有

联立可得

故D错误。

故选C。

第II卷（非选择题 共56分）

二、实验题（共1小题，计15分。请把答案写在答题纸的指定位置上。）

12. 某小组利用如图所示电路研究自感线圈L对小灯泡亮暗变化的影响，已知线圈自身电阻几乎为0，A、B是两个相同的小灯泡。

对于观察到的小灯泡A、B的现象，请在横线上填入最相匹配的现象前的字母。

A.立即变亮，然后亮度不变

B.立即变亮，然后逐渐更亮

C.立即变亮，然后慢慢熄灭

D.稍微变暗，然后亮度不变

E.立即熄灭

F.闪亮一下，然后熄灭

G.逐渐熄灭

（1）闭合开关S瞬间，看到A电灯________，B灯泡________；

（2）闭合开关S一段时间后，待电路稳定，再断开开关S的瞬间，看到A电灯________，B灯泡________。

（3）开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关S，则通过灯泡B中的电流I随时间变化的图线最可能是图中的（　　）

A. B.

C. D.

【答案】（1）    ①. B    ②. C    

（2）    ①. E    ②. F    （3）D

【解析】

【小问1详解】

[1]电键S闭合后，线圈L中产生自感电动势阻碍电流的增加，小灯泡A将瞬间变亮，电路稳定后，线圈电阻可以忽略，小灯泡B被短路，小灯泡A亮度增大。

故选B。

[2]电键S闭合后，小灯泡B瞬间变亮，然后由于线圈短路，则B灯逐渐熄灭。

故选C。

【小问2详解】

[1]S断开后，小灯泡A电路中没有闭合回路，小灯泡A将立即熄灭

故选E。

[2]S断开后，线圈L中产生自感电动势阻碍电流的减小，在线圈与小灯泡B构成的闭合回路中产生感应电流，故S断开后，小灯泡B闪亮一下，然后熄灭。

故选F。

【小问3详解】

开关S原来闭合时，电路处于稳定状态，流过灯泡B电流方向向左，当某一时刻开关S突然断开时，线圈L中向左的电流要减小，由于自感现象，线圈L产生自感电动势，在线圈与小灯泡B构成闭合回路中产生感应电流，通过小灯泡B的电流方向与原来相反，变为向右且逐渐减小到零。

故选D。

三、解答题：（本大题共4小题，共41分，请在答题纸指定的区域内作答，解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤。）

13. 如图甲所示，一个圆形线圈的匝数，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求：

（1）线圈中的感应电动势的大小；

（2）线圈中的感应电流的大小和方向。

【答案】（1）    

（2），方向为逆时针

【解析】

【详解】（1）由图像可知

根据

（2）由闭合电路欧姆定律得

根据楞次定律可得线圈中的感应电流的方向为逆时针；

14. 如图所示，两条平行的光滑金属导轨间距L=1m，导轨平面与水平面夹角α=37°，两导轨顶端接有电源，将一根质量m=0.8kg的直导体棒ab垂直放在两导轨上。已知通过导体棒的电流I=2A，在两导轨间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在导轨上保持静止，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s²。

（1）求导体棒所受安培力的大小；

（2）若只改变两导轨间的磁场方向，且保持导体棒静止，求磁感应强度B的最小值及方向。

【答案】（1）6N    （2）2.4T，方向垂直导轨平面斜向上

【解析】

【小问1详解】

分析导体棒的受力情况，如图所示

由平衡条件可知导体棒所受的安培力大小为

【小问2详解】

当安培力的方向沿导轨向上时，安培力最小，磁感应强度最小，由平衡条件知最小安培力为

即

解得磁感应强度的最小值

由左手定则知磁感应强度的方向垂直导轨平面斜向上。

15. 如图所示，两根平行光滑金属导轨和放置在水平面内，其间距，磁感应强度的匀强磁场垂直导轨平面向下。两导轨之间连接的电阻，在导轨上有一金属棒，其接入电路的电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，且足够长。在棒上施加水平拉力使其以速度向右匀速运动，设金属导轨足够长。求：

（1）金属棒产生的感应电动势；

（2）通过电阻电流大小和方向；

（3）施加水平拉力大小。

【答案】（1）    

（2），电流方向从通过流向    

（3）

【解析】

【小问1详解】

金属棒产生的感应电动势为

【小问2详解】

棒向右匀速运动，根据右手定则可知，回路中的电流方向为逆时针方向，则通过电阻的电流方向从通过流向；根据闭合电路欧姆定律可得电流大小为

【小问3详解】

导体棒匀速运动，则水平拉力大小于等于安培力，则有

16. 如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强电场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为 m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P（0，h）点，以大小为v₀的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a（2h，0）点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从 y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：

（1）电场强度E的大小；

（2）粒子到达a点时速度的大小和方向；

（3）abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值．

【答案】（1）；（2），方向与x轴的夹角为45°；（3）

【解析】

【详解】（1）设粒子在电场中运动的时间为，则有

联立以上各式可得

；

（2）粒子达到a点时沿负y方向的分速度为

所以

方向指向第IV象限与x轴正方向成45^o角；

（3）粒子在磁场中运动时，有

当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有

所以磁感应强度B的最小值