2023-2024学年上海市闵行区高二（下）期中物理试卷（含解析）

第=page11页，共=sectionpages11页2023-2024学年上海市闵行区高二（下）期中物理试卷一、简答题：本大题共3小题，共100分。1.磁场对电流的作用力通常称为安培力，这是为了纪念法国物理学家安培(1775−1836)，他研究磁场对电流的作用力有杰出的贡献。

(1)一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导线中的电流为I。下列说法正确的是______。

A.通电直导线受到的安培力大小为BIL

B.无论通电直导线如何放置，它都将受到安培力

C.通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面

D.安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功

(2)在下列如图1四幅图中，能正确标明通电直导线所受安培力F方向的是______。

(3)一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向如图2所示，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度v0开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是______。

A.电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大

B.电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小

C.电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大

D.电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小

(4)某磁电式电流表结构如图3甲所示，矩形线圈匝数为n，长边长度为l。矩形线圈放在均匀辐射状磁场中，如图3乙所示，两条长边经过的位置磁感应强度大小为B。当线圈长边中电流为I时，电流表指针偏转的角度为θ，则当电流表指针偏转的角度为2θ时，线圈一侧长边受到的安培力大小为______。

A.2nBIl

B.nBIl

C.2BIl

D.BIl

(5)如图4所示，两光滑金属导轨倾斜放置，与水平面夹角为30°，导轨间距为L，一质量为m的导体棒与导轨垂直放置，电源输出电流保持恒定，不计导轨电阻。当磁场水平向右时，导体棒恰能静止，现磁场发生变化，方向沿逆时针旋转，最终竖直向上，在磁场变化的过程中，导体棒始终静止，关于B的大小的变化说法正确的是______。

A.逐渐增大

B.逐渐减小

C.先增大后减小

D.先减小后增大

(6)如图5所示，质量和电荷量大小都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直射入有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，M和N运行的半圆轨迹如图中的虚线所示，则M带______(选填“正电”或“负电”)；M的运行时间______N的运行时间(选填“>”、“=”或“<”)。

(7)图62.1834年，物理学家海因里希⋅楞次(H.F.E.Lenz,1804−1865)在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律(Lenzlaw)。简单地说就是“来拒去留”的规律，这就是楞次定律的主要内容。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。

(1)如图1所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，磁场的方向如图所示，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时(位置Ⅱ正好是细杆竖直时线圈所处的位置)，线圈内的感应电流(顺着磁场方向看去)______。

A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向

B、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向

C.Ⅰ位置是顺时针方向，Ⅱ位置为0，Ⅲ位置是逆时针方向

D.Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为0，Ⅲ位置是顺时针方向

(2)如图2所示，光滑金属导轨框架MON竖直放置，水平方向的匀强磁场垂直MON平面。金属棒ab从∠abO=60°位置由静止释放。在重力的作用下，棒ab的两端沿框架滑动。在棒ab由图示位置滑动到水平位置的过程中，棒ab中感应电流的方向是______。

A.始终由a到b

B.始终由b到a

C.先由a到b，再由b到a

D.先由b到a，再由a到b

(3)如图3所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。

①将图中所缺的导线补接完整；

②如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：

a.将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将______；(选填“向左偏”或“向右偏”)

b.原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针______；(选填“向左偏”或“向右偏”)

③在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将______。

A.因电路不闭合，无电磁感应现象

B.有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势

C.不能用楞次定律判断感应电动势方向

④根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为______。

(4)如图4所示，匀强磁场的磁感应强度B随时间均匀增大，两导线框均为正方形，边长之比为2：1。试求：

①若两线框由相同导线做成，则两线框中感应电动势之比______；感应电流之比______；消耗的电功率之比______；

②相同时间内通过导线某横截面的电量之比______。

(5)通过一单匝闭合线圈的磁通量为Φ，Φ随时间t的变化规律如图5，下列说法正确的是______。

A.0～0.3s时间内线圈中的感应电动势均匀增加

B.第0.6s末线圈中的感应电动势是4V

3.如图1电磁炉的原理是利用感应电动势在锅底内产生涡流，致使锅体本身快速发热，从而加热锅内食物。

(1)适合做电磁炉锅具的材料是______。

A.铁

B.陶瓷

C.玻璃

D.塑料

(2)关于涡流，如图2下列说法中错误的是______。

A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置

B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的

C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动

D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流

(3)间距L=0.5m光滑平行金属导轨，水平放置在竖直方向的磁感应强度B=1T的匀强磁场中，一端接阻值为R=5Ω的电阻。一电阻为r=1Ω、质量为m，长也为L的导体棒垂直放置在导轨上，在外力作用下可以让导体棒在匀强磁场中做简谐运动产生类似电磁炉所用的正弦交流电。导体棒从t=0时刻开始运动，其感应电动势e答案和解析1.【答案】C

B

B

A

D

负电

=

【解析】解：(1)AB.根据安培力计算公式：F=BILsinθ(θ为直导线与磁场方向的夹角)，当θ≠90°时，通电直导线受到的安培力大小不等于BIL；当θ≠0°时，通电直导线不受安培力作用，故AB错误；

C.根据左手定则可知通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面，故C正确；

D.安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，安培力对通电直导线是可以做功的，故D错误。

(2)根据左手定则可知，选项A中的通电直导线所受安培力F方向向下；选项B中的通电直导线所受安培力F方向向下；选项C中的通电直导线所受安培力F方向向下；选项D中的通电直导线所受安培力F方向垂直纸面向外，故B正确，ACD错误。

(3)根据安培定则可知通过直导线的恒定电流产生的磁场在导线下方的方向垂直纸面向外，电子带负电，根据左手定则，可知电子受到向上的洛伦兹力作用，则电子将向上偏转，越靠近直导线磁感应强度越大，根据洛伦兹力提供向心力可得eBv=mv2r，解得电子运动半径r=mveB，可知运动半径逐渐变小，故B正确，ACD错误。

(4)磁电式电流表指针偏转的角度与通过的电流成正比，则当指针偏转的角度为2θ时，线圈中的电流为2I，则一侧长边受到的安培力大小为F=nB⋅2Il=2nBIl，故A正确，BCD错误。

(5)磁场由水平方向沿逆时针旋转到竖直向上的过程，对应的安培力的方向由竖直向上逆时针旋转到水平向左，如下图所示，

导体棒始终静止，重力、安培力F、支持力N三力平衡，作出这三个力组成的矢量三角形，如上图所示，可得此过程安培力F先减小后增大，当F与N方向垂直时安培力最小，由安培力计算公式可知B的大小先减小后增大，故D正确，ABC错误。

(6)带电粒子M顺时针偏转，射入磁场时所受洛伦兹力向右，由左手定则可知M带负电。

带电粒子M和N的质量m和电荷量q都相等，粒子在磁场中做匀速圆周运动的运动周期T=2πmqB，可见两个粒子的运动周期相同，M和N运行轨迹均为半圆，运动时间均为周期的一半，M的运行时间等于N的运行时间。

(7)(i)能通过速度选择器的粒子在其中做直线运动，所受电场力与洛伦兹力等大反向，则有：

qE=qB1v，解得：v=EB1=1.2×1050.6m/s=2×105m/s；

(ii)质子和氘核在偏转分离器中均做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得：qB2v=mv2r

解得运动半径：r=2.【答案】D

D

向右偏

向左偏

B

闭合回路的磁通量变化

4：1

2：1

8：1

2：1

B

【解析】解：(1)当线圈第一次由最高点到位置Ⅱ的过程，线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向向左，根据安培定则可知感应电流方向为逆时针(顺着磁场方向看去)，当线圈第一次由位置Ⅱ到右侧最高点的过程，线圈的磁通量减少，同理，根据楞次定律和安培定则可知感应电流方向为顺时针(顺着磁场方向看去)，在位置Ⅱ时线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律可知，此时线圈内的感应电流为零。综上分析可得Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为0，Ⅲ位置是顺时针方向，故D正确，ABC错误。

(2)由几何知识可知，棒ab滑动到∠abO=45°位置时△abO的面积最大，则在棒ab由图示位置滑动到水平位置的过程中，棒ab与导轨框架构成的回路的磁通量先增加后减少，根据楞次定律和安培定则可知，棒ab中感应电流的方向是先由b到a，再由a到b，故D正确，ABC错误。

(3)①补接完整的连接图如下图所示。

②在闭合开关时电流迅速增大，副线圈的磁通量增大，此情况灵敏电流计的指针向右偏转，那么合上开关后可能出现的情况有：

a.将原线圈迅速插入副线圈时，副线圈的磁通量增大，则灵敏电流计指针将向右偏；

b.原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电流减小，副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏；

③如果副线圈两端不接任何元件，磁通量变化时，会发生电磁感应现象，因电路不闭合，故无感应电流，只有感应电动势，可以用楞次定律判断感应电动势方向，故B正确，AC错误。

④根据实验探究，可以总结出感应电流产生的条件为：闭合回路的磁通量变化。

(4)①设正方形的边长为L，磁感应强度B的变化率为k(即ΔBΔt=k)。

根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为：E=ΔΦΔt=kL2

可得两线框中感应电动势之比等于边长的平方之比，为4：1；

根据电阻定律可得线框的电阻R=ρ4LS(S为导线的横截面积)

根据闭合电路欧姆定律得感应电流为：I=ER=kLS4ρ

可得两线框中感应电流之比等于边长之比，为2：1；

线框消耗的电功率为：P=I2R=k2L3S4ρ

可得消耗的电功率之比边长的立方之比，为8：1。

②时间t内通过导线某横截面的电量为：q=It

可得相同时间内通过导线某横截面的电量之比等于感应电流之比，为2：1。

(5)A.根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为：E=ΔΦΔt，由图5可知0～0.3s时间内ΔΦΔt恒定，则线圈中的感应电动势恒定，故A错误；

B.0.3s～0.8s时间内，感应电动势恒为：E=|ΔΦΔt|=8−60.8−0.3V=4V，故第0.6s末线圈中的感应电动势是4V，故B正确；

C.Φ−t图像的斜率绝对值等于感应电动势的大小，由图5可知0.8s～1.0s时间内的Φ−t图像的斜率绝对值大于0～0.3s时间内的，则第0.9s末线圈中的感应电动势的值比第0.2s末的大，故C错误；

D.0～0.3s时间内磁通量增加，0.3s～0.8s时间内磁通量减少，而磁场方向相同，根据楞次定律可知，第0.2s末和第0.43.【答案】A

B

【解析】解：(1)电磁炉是利用感应电动势在锅底内产生涡流，致使锅体本身快速发热，则电磁炉锅应是导体，选项所列四种材料只有铁是导体，故A正确，BCD错误。

故选：A。

(2)A.真空冶炼炉是用交流电产生变化的磁场，利用感应电动势在炉内金属产生涡流来熔化金属，故A正确；

B.恒定磁场不会使锅体发生电磁感应产生涡流，家用电磁炉锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故B错误；

C.根据楞次定律的推