高級中學(xué)名校試卷PAGEPAGE12025年春高二學(xué)科素養(yǎng)檢測（一）考試科目：物理滿分：100分考試時間：75分鐘一、單項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。如圖南北方向放置的直導(dǎo)線正下方有一靜止的小磁針，當(dāng)導(dǎo)線通入由南向北的電流時觀察到小磁針偏轉(zhuǎn)，則小磁針()A.N極會垂直紙面向里偏轉(zhuǎn)B.N極會沿紙面內(nèi)向上偏轉(zhuǎn)C.對通電直導(dǎo)線無力的作用D.轉(zhuǎn)動方向與電流方向無關(guān)【答案】A【解析】〖祥解〗AB．若導(dǎo)線通入由南向北的電流時，根據(jù)安培定則可知小磁針處的磁場的方向垂直于紙面向里，所以小磁針的N極會向垂直紙面向里偏轉(zhuǎn)。故A正確B錯誤；C．因為力的作用是相互的，故小磁針對通電直導(dǎo)線也有力的作用，故C錯誤；D．若導(dǎo)線通入由北向南的電流時，根據(jù)安培定則可知小磁針處的磁場的方向垂直于紙面向外，所以小磁針的N極會向垂直紙面向外偏轉(zhuǎn)。故轉(zhuǎn)動方向與電流方向有關(guān)。故D錯誤。故選A。2.有三根通電長直導(dǎo)線分別位于等邊三角形的三個頂點，三角形各邊與其中垂線的交點分別為、、，為三角形的中心點。已知三根長直導(dǎo)線均垂直于三角形所在平面，其中的電流大小相等、電流方向如圖所示。關(guān)于點的合磁場下列說法中正確的是（）A.方向垂直指向邊 B.方向由指向C.方向由指向 D.磁感應(yīng)強度大小為0【答案】A【解析】三根導(dǎo)線到點的距離相等，三根導(dǎo)線在點處產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強度的大小均相等，設(shè)為，根據(jù)右手螺旋定則，判斷出導(dǎo)線A在點產(chǎn)生的磁場方向垂直與向左，導(dǎo)線在點產(chǎn)生的磁場方向垂直于指向邊，導(dǎo)線在點產(chǎn)生的磁場方向垂直于指向邊，如圖所示將點的三個分磁場矢量疊加，最終的合磁場為點的實際磁場，方向垂直指向邊。故選A3.如圖所示，閉合矩形線圈abcd以速度v從無磁場區(qū)域垂直磁場勻速穿過勻強磁場區(qū)域。以順時針方向為電流的正方向，能正確反映bc兩點間的電勢差、線圈中電流I隨時間t變化關(guān)系的圖像是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】AB．線圈進入磁場時，bc邊切割磁感線相當(dāng)于電源，電源電動勢感應(yīng)電流方向為順時針方向，則c點為高電勢，則bc兩點間的電勢差線圈離開磁場時，ad邊切割磁感線相當(dāng)于電源，電源電動勢感應(yīng)電流方向為逆時針方向，則c點為高電勢，則bc兩點間的電勢差線圈完全在磁場中運動時，bc邊、ad邊同時切割磁感線，線路中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，c點、d點為高電勢，此時bc兩點間的電勢差，故AB錯誤。CD．有AB分析可得，線圈進入磁場時，感應(yīng)電流方向為順時針方向，為正值；線圈穿出磁場時，感應(yīng)電流方向為逆時針方向，為負(fù)值，線圈完全在磁場中運動時，磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生；線圈進入和穿出磁場時感應(yīng)電流的大小不變，故C正確，D錯誤；故選C。4.半導(dǎo)體材料的發(fā)展為霍爾效應(yīng)的實際應(yīng)用提供了高質(zhì)量的換能器。如圖所示，一塊寬為，厚為，長為的長方體N型半導(dǎo)體，導(dǎo)電粒子為負(fù)電子，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為，通入方向向右的恒定電流，將元件置于垂直上表面向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為，元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓，其絕對值為。則（）A.前表面的電勢比后表面的電勢低B.若選擇單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)值較大的半導(dǎo)體，其他條件相同，則更大C.若選擇寬度更小的半導(dǎo)體，其他條件相同，則更大D.若選擇厚度更小的半導(dǎo)體，其他條件相同，則更大【答案】D【解析】A．根據(jù)左手定則可知，負(fù)電子受洛倫茲力指向后表面，可知前表面的電勢比后表面高，故A錯誤；BCD．由洛倫茲力和電場力平衡再結(jié)合電流微觀表達式可得可知電壓U與寬度無關(guān)；選擇單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)值較大的半導(dǎo)體，其他條件相同，則更小；選擇厚度更小的半導(dǎo)體，其他條件相同，則更大，故BC錯誤，D正確。故選D。二、雙項選擇題：本題共4小題，每小題6分，共24分。每小題有兩項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。5.如圖所示，一只陰極射線管左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時，發(fā)現(xiàn)射線的軌跡往下偏，則（）A.導(dǎo)線中的電流由A流向BB.陰極射線管處磁場方向垂直紙面向里C.若要使電子束的軌跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現(xiàn)D.電子束的軌跡與AB中的電流方向無關(guān)【答案】BCCD．若要使電子束的軌跡往上偏，即使電子受向上的洛倫茲力，此時陰極射線管處磁場方向垂直紙面向外，則可以通過改變AB中的電流方向來實現(xiàn)，可知電子束的軌跡與AB中的電流方向有關(guān)，故C正確，D錯誤。故選BC。6.如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有（）A.增加線圈匝數(shù) B.提高交流電源的頻率C.將金屬杯換為瓷杯 D.取走線圈中的鐵芯【答案】AB【解析】AB．當(dāng)線圈中通以交變電流時，金屬杯中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢增加線圈的匝數(shù)可以提高交流電產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，則感應(yīng)電流的功率增大，使杯內(nèi)的水沸騰所需的時間縮短；提高交流電源的頻率，磁感應(yīng)強度的變化率變大，感應(yīng)電動勢變大，感應(yīng)電流的功率增大，AB正確；C．將金屬杯換為瓷杯后，由于陶瓷不是導(dǎo)體，因此瓷杯中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，無法給水加熱，C錯誤；D．取走線圈中的鐵芯則使得線圈周圍的磁場變?nèi)酰鸥袘?yīng)強度變化率減小，感應(yīng)電動勢變小，從而使杯內(nèi)的水沸騰所需的時間反而延長，D錯誤。故選AB。7.磁電式電流表的構(gòu)造如左圖所示，其最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈。兩磁極間裝有極靴，極靴中間又有一個用軟鐵制成的圓柱，極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，如右圖所示。當(dāng)線圈中通以恒定電流時，安培力帶動線圈偏轉(zhuǎn)，在螺旋彈簧的反向作用下最終使線圈穩(wěn)定。下列說法正確的是（）A.極靴與圓柱間的磁場是勻強磁場B.線圈轉(zhuǎn)動過程中不產(chǎn)生感應(yīng)電流C.線圈通電轉(zhuǎn)動停止后，仍然受到安培力D.若線圈a、b兩邊通以如右圖所示方向的電流時，a邊受到的安培力方向向上【答案】CD【解析】A．磁場是輻向分布的，方向不同，所以極靴與圓柱間的磁場不是勻強磁場，故A錯誤；B．線圈在轉(zhuǎn)動過程中線圈在切割磁感線，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，也就有感應(yīng)電流，故B錯誤；C．線圈中通電流時，線圈受到安培力的作用使線圈轉(zhuǎn)動，螺旋彈簧被扭緊，阻礙線圈轉(zhuǎn)動，隨著彈力的增加，當(dāng)彈力與安培力平衡時線圈停止轉(zhuǎn)動，故C正確；D．若線圈a、b兩邊通以如右圖所示方向的電流時，根據(jù)左手則，可知a邊受到的安培力方向向上，故D正確。故選CD。8.新一代航母阻攔系統(tǒng)將采用電磁阻攔技術(shù)，基本原理如圖所示，飛機著艦時關(guān)閉動力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索鉤住軌道上的一根金屬棒ab，導(dǎo)軌間距為d，飛機質(zhì)量為M，金屬棒質(zhì)量為m，飛機著艦鉤住金屬棒后與金屬棒以共同速度進入磁場，軌道端點MP間電阻為R、金屬棒電阻為r，不計其他電阻和阻攔索的質(zhì)量。軌道間有豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。金屬棒運動一段距離x后飛機停下、測得此過程電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則（）A.金屬棒ab中感應(yīng)電流方向由a到bB.通過金屬棒ab的電荷量為C.金屬棒ab運動位移為x0時的速度D.飛機和金屬棒克服摩擦阻力和空氣阻力所做的總功【答案】BD【解析】A．根據(jù)右手定則可知金屬棒ab中感應(yīng)電流方向由b到a，故A錯誤；B．通過金屬棒的電荷量為故B正確；C．對金屬棒ab根據(jù)動量定理，有又有聯(lián)立可得金屬棒ab運動位移為x0時的速度所以金屬棒ab運動位移為x0時的速度故C錯誤；D．電阻R上產(chǎn)生焦耳熱為Q，根據(jù)焦耳定律可得金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱為根據(jù)能量守恒可知飛機和金屬棒克服摩擦阻力和空氣阻力所做的總功為故D正確。故選BD。三、非選擇題：共60分，其中9、10、11題為填空題，12、13題為實驗題，14、15、16題為計算題。考生根據(jù)要求作答。9.如圖所示，長為l的導(dǎo)體棒ab以a為圓心，以角速度ω在足夠大的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，則其感應(yīng)電動勢大小為___________，導(dǎo)體棒___________端（選填“a”或“b”）的電勢高。【答案】b【解析】[1]根據(jù)公式可得其電動勢大小為[2]根據(jù)右手定則可知導(dǎo)體棒b端的電勢高。10.某同學(xué)為了探究磁感應(yīng)強度的大小和方向，設(shè)計了如圖所示的實驗：將一長為10cm，質(zhì)量為0.01kg的金屬棒ab用兩個完全相同的絕緣彈簧水平地懸掛在垂直于紙面的勻強磁場中（磁場未畫出），彈簧上端固定，將金屬棒用導(dǎo)線通過開關(guān)與一電動勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω，不考慮導(dǎo)線的質(zhì)量，實驗的主要步驟如下：（1）閉合開關(guān)前，金屬棒靜止時，用刻度尺測得兩彈簧的伸長量均為0.50cm，重力加速度取g=10m/s2，則其中一根彈簧的勁度系數(shù)為__________N/m；（2）閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量均增加了0.30cm，則該磁場的方向為___________，磁感應(yīng)強度的大小為__________T。【答案】（1）10（2）垂直紙面向里0.1【解析】（1）閉合開關(guān)前，金屬棒靜止時根據(jù)受力平衡可得解得彈簧的勁度系數(shù)為（2）[1][2]閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量均增加了0.30cm，可知金屬棒受到的安培力向下，根據(jù)左手定則可知，該磁場的方向為垂直紙面向里；根據(jù)受力平衡可得其中解得磁感應(yīng)強度的大小為11.為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計G與線圈L連接，如圖所示．已知線圈由a端開始繞至b端：當(dāng)電流從電流計G左端流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)．（1）將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)．俯視線圈，其繞向為____________（填：“順時針”或“逆時針”）．（2）當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠(yuǎn)離L時，指針向右偏轉(zhuǎn)．俯視線圈，其繞向為____________（填：“順時針”或“逆時針”）．【答案】（1）順時針（2）逆時針【解析】（1）由楞次定律知感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向上，感應(yīng)電流由a經(jīng)G流向b，再由安培定則知線圈繞向如圖所示，為順時針．（2）由楞次定律知感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向上，感應(yīng)電流由b經(jīng)G流向a，再由安培定則知線圈繞向為逆時針．12.如圖所示為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖，勵磁線圈產(chǎn)生的勻強磁場方向垂直紙面向外，電子束由電子槍產(chǎn)生，其速度方向與磁場方向垂直。電子速度的大小和磁場強弱可分別由通過電子槍的加速電壓和勵磁線圈的電流來調(diào)節(jié)，保持電子槍加速電壓不變，增大勵磁線圈電流，則電子束受到洛倫之力大小__________（選填“增大”“不變”或“減小”），其軌跡的半徑__________（選填“增大”“不變”或“減小”），運動周期:__________（選填“增大”“不變”或“減小”）。【答案】增大減小減小【解析】[1]增大勵磁線圈中電流，磁感應(yīng)強度增大；電子束運動速度由電子槍加速獲得，由動能定理電子束速度不變，電子束受到洛倫茲力B增大，所以增大；[2]電子在勻強磁場中做勻速圓周運動由牛頓第二定律得軌道半徑B增大，所以減小；[3]運動周期B增大，所以減小。13.如圖，這是研究自感現(xiàn)象的實驗原理圖，圖中是插有鐵芯的自感線圈，、是規(guī)格相同的兩個燈泡，回答下列問題：（1）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器、使得兩個燈泡的亮度相同后斷開開關(guān)，斷開開關(guān)的瞬間，流過燈泡的電流方向向______（填“左”或“右”），流過燈泡的電流方向向______（填“左”或“右”）。（2）要觀察到斷開電路時，燈泡亮一下再熄滅，滑動變阻器接入電路的電阻阻值應(yīng)______（填“大于”或“小于”）自感線圈的直流電阻阻值。【答案】（1）左右（2）大于【解析】（1）[1][2]斷開開關(guān)得瞬間，線圈L發(fā)生自感現(xiàn)象，產(chǎn)生與原電流方向相同的電流，即流過燈泡的電流方向向左，流過燈泡的電流方向向右。（2）[3]斷開電路時，流過燈泡的電流等于流過燈泡的電流，觀察到燈泡亮一下再熄滅，說明流過燈泡的電流大于斷開前的電流，則滑動變阻器接入電路的電阻阻值應(yīng)大于自感線圈的直流電阻阻值。14.如圖甲所示，輕質(zhì)細(xì)線吊著正方形閉合線圈（上、下邊框均水平），正方形線圈中間位置以下區(qū)域處于垂直紙面向里的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。正方形線圈的質(zhì)量、邊長，匝數(shù)，總電阻，取重力加速度大小。求4s內(nèi)（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小及方向；（2）線圈中產(chǎn)生的焦耳熱。【答案】（1），順時針（2）【解析】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律解得原磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間減小，根據(jù)楞次定律“增反減同”，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相同，即垂直紙面向里，再根據(jù)右手螺旋定則，可判斷出感應(yīng)電流方向為順時針方向（2）線圈中產(chǎn)生的電流為定值，根據(jù)焦耳定律解得15.如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距，其電阻不計，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成角，N、Q兩端接有的電阻。一金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，ab兩端與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知ab的質(zhì)量，電阻，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小。ab在平行于導(dǎo)軌向上的拉力作用下，以初速度沿導(dǎo)軌向上開始運動，可達到最大速度。運動過程中拉力的功率恒定不變，取重力加速度大小。（1）求ab速度最大時所受到的安培力大小及兩端的電壓U；（2）求拉力的功率；（3）ab開始運動后，經(jīng)速度達到，此過程中ab克服安培力做功為，求該過程中ab沿導(dǎo)軌的位移大小x。【答案】（1），（2）（3）【解析】（1）棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為設(shè)回路中感應(yīng)電流為，根據(jù)閉合電路歐姆定律得棒受到的安培力大小為兩端的電壓聯(lián)立以上各式解得，（2）在棒運動過程中，由于拉力功率恒定，棒做加速度逐漸減小的加速運動，加速度為零時，速度達到最大，設(shè)此時拉力大小為，安培力大小為，由平衡條件得拉力的功率解得拉力的功率為（3）ab棒從到的過程中，由動能定理得解得16.如圖，在xOy坐標(biāo)系中有三個區(qū)域，圓形區(qū)域Ⅰ分別與x軸和y軸相切于P點和S點。半圓形區(qū)域Ⅱ的半徑是區(qū)域Ⅰ半徑的2倍。區(qū)域Ⅰ、Ⅱ的圓心連線與x軸平行，半圓與圓相切于Q點，QF垂直于x軸，半圓的直徑MN所在的直線右側(cè)為區(qū)域Ⅲ。區(qū)域Ⅰ、Ⅱ分別有磁感應(yīng)強度大小為B、的勻強磁場，磁場方向均垂直紙面向外。區(qū)域Ⅰ下方有一粒子源和加速電場組成的發(fā)射器，可將質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子由電場加速到。改變發(fā)射器的位置，使帶電粒子在OF范圍內(nèi)都沿著y軸正方向以相同的速度沿紙面射入?yún)^(qū)域Ⅰ。已知某粒子從P點射入?yún)^(qū)域Ⅰ，并從Q點射入?yún)^(qū)域Ⅱ（不計粒子的重力和粒子之間的影響）（1）求加速電場兩板間的電壓U和區(qū)域Ⅰ的半徑R；（2）在能射入?yún)^(qū)域Ⅲ的粒子中，某粒子在區(qū)域Ⅱ中運動的時間最短，求該粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中運動的總時間t；（3）在區(qū)域Ⅲ加入勻強磁場和勻強電場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里，電場強度的大小，方向沿x軸正方向。此后，粒子源中某粒子經(jīng)區(qū)域Ⅰ