上海市松江二中2025_2026学年高二上学期期中考试(等级考)物理试题【附解析】

这是一份上海市松江二中2025_2026学年高二上学期期中考试(等级考)物理试题【附解析】，共21页。
1．本卷满分为100分，答题时间为60分钟；
2．本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的为单选；
3．在简答或计算题中，须给出必要的文字说明、图示、公式等。
（一）磁场的性质
磁场不仅对磁体有力的作用，对电流和运动电荷均有力的作用，且在现代生活中有着非常普遍的应用。
1. 图为航母上的电磁弹射装置简化图，它的基本原理为：待弹射的飞机挂在导体棒上，导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行导轨上，给导轨通以很大的电流，使飞机和导体棒作为一个载流导体在图示磁场作用下，沿导轨向右做加速运动，此时导体棒中的电流方向为______（A：从N→M ；B：从M→N）；若要增大飞机弹射速度，可采取的措施有____________（至少写出2个）
2. 小明学习了安培力知识后用铜丝自制了一个如图所示的心形电动机，他把一节干电池的正极朝上放在一个强磁铁上，强磁铁的S极朝上，N极朝下，然后把制成的线圈如图所示放在电池上，顶端搁在电池的正极，下部分和磁铁接触，忽略各接触面上的摩擦力，从上往下看，则（ ）
A. 线圈做逆时针转动B. 线圈做顺时针转动
C. 线圈不会转动D. 转动方向无法判断
3. 电流天平也是利用了磁场对电流的作用力，其原理图如下：天平右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场内。当线圈中通过如图所示的电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在其中一个托盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。（重力加速度为g）
（1）砝码应加在______（A：左边 B：右边）的托盘中；
（2）由上述条件可推出匀强磁场的磁感应强度大小______。
4. 电磁流量计是利用霍尔效应测量含有电荷量均为q的正负离子的导电液体流量的装置（流量是指单位时间内通过某一截面的液体体积）。其结构如图所示，上、下两个面M、N为导体材料，前后两个面为绝缘材料。流量计的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，液体从左往右流动，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，则：
（1）上下两板______板电势高（A：M B：N）；
（2）当电压表示数为U时，液体向右运动的速度大小______，该导电液的流量为______；
（3）若导电液体中正负离子电荷量均为2q，电压表示数将______（A：增大 B：减小 C：不变）。
5. 利用磁场对运动电荷的洛伦兹力，1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示：两个半径均为R的铜质D形盒、，其间留有空隙，两盒子之间加大小为U、周期为T的交流电压，为使质量为m，电荷量为q的粒子每次经过电场都被加速，则所加匀强磁场的磁感应强度______，该粒子获得的最大动能为______。
【答案】1. ①. B ②. ①增大导轨中电流；②增大磁感应强度大小。 2. B
3. ①. B ②.
4. ①. A ②. ③. ④. C
5. ①. ②.
【解析】
【1题详解】
[1]飞机受到的安培力向右，根据左手定则可知电流由M指向N。
故选B
[2]设导体棒的长度为L，导体棒中的电流为I，导轨的长度为x，弹射过程中飞机受的阻力恒为，则飞机受到的安培力大小为
根据牛顿第二定律则有
解得飞机加速度为
由匀变速直线运动规律
联立解得飞机的弹射速度
由此可知要增大飞机弹射速度，可以采取的措施有①增大导轨中电流；②增大磁感应强度大小。
【2题详解】
“心”形的线圈，左半部分电流由上到下，磁场的方向有向左的分量，根据左手定则可知，安培力是向里的；右半部分电流也是由上到下，磁场的方向有向右的分量，根据左手定则可知，安培力是向外的，则从上往下看，线圈做顺时针转动。
故选B。
【3题详解】
（1）[1]开始时天平平衡，设线圈所受安培力为 F，由左手定则可知安培力方向向下。当磁场反向时，安培力变为−��，方向向上。相当于左边重了2F，所以需要在右边托盘中增加质量为 m的砝码才能两臂再达到新的平衡。
故选B。
（2）[2]磁场反向前后，安培力变化量为
增加的砝码重力为mg，由平衡条件
可得匀强磁场的磁感应强度大小为
【4题详解】
（1）[1]根据左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力指向M板，负离子受到的洛伦兹力指向N板，可知正离子向M板偏转，负离子向N板偏转，故M板的电势高于N板的电势。
故选A。
（2）[2]根据
可得当电压表示数为U时，液体向右运动的速度大小
[3]该导电液的流量为
（3）[4]若导电液体中正负离子电荷量均为2q，根据平衡条件
电压表示数为，将保持不变。
故选C。
5题详解】
[1]根据回旋加速器的原理可知，所接交流电源的周期与粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，则有
故所加匀强磁场的磁感应强度为
[2]根据洛伦兹力提供向心力
得粒子加速后获得的最大速度大小为
粒子加速后获得的最大动能为
（二）楞次定律
楞次定律不仅是感应电流方向遵循的基本规律，也是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。
6. 小明用如图所示的装置探究楞次定律，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路。已知灵敏电流计指针向右偏转时，电流从正接线柱流入电流计。
（1）（多选）当条形磁铁N极朝下且向下靠近螺线管上端时（ ）
A.电流计指针向右偏转 B.螺线管内部的磁通量减小
C.螺线管内部的感应电流产生的磁场向下 D.磁铁受到向上的磁场力的作用
（2）在如图所示的实验装置中，电键闭合的瞬间，在线圈B中产生的感应电流方向与线圈A中电流方向（俯视）______（A：相同 B：相反）；电键闭合后，当滑片快速向右移动和将线圈A迅速从B线圈中拔出时相比，灵敏电流计指针偏转方向______（A：相同 B：相反）。
7. 某教室墙上有一扇朝南的平开玻璃窗，窗扇由有机玻璃加矩形金属边框构成，如图所示，窗扇一侧由合页固定在绝缘窗框（图中未画出）上，另一侧装有开窗手柄，某同学站在室内面向窗户水平推动开窗手柄，将闭合的窗向外（南）推开（开角小于90°）的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 穿过矩形窗扇的地磁场的磁通量变大
B. 穿过矩形窗扇的地磁场的磁通量不变
C. 从推窗者的角度看，窗扇金属边框中的感应电流方向是逆时针方向
D. 从推窗者的角度看，窗扇金属边框中的感应电流方向是顺时针方向
8. 如图所示，abcd是光滑水平放置的金属框，PQ为导体棒，静止在框架上；一条形磁体绕金属框平面内的轴转过90°。在此过程中，导体棒将向______运动（A：左 B：右），导体棒的运动方向与条形磁体的转动方向______（A：有关 B：无关）。
9. 如图，半圆形闭合导线圈OABC下方有垂直纸面向里的匀强磁场，线圈直径AC位于磁场边界所在水平面内。线圈从图示位置绕圆心O点在纸面内顺时针转动一周，在此过程中线圈内的感应电流方向（ ）
A. 先沿OABC，后沿OCBAB. 总是沿OCBA
C. 先沿OCBA，后沿OABCD. 总是沿OABC
10. 为防止电梯意外坠落造成乘客受伤，在电梯轿厢上安装永久磁铁，并壁上铺设线圈，当电梯坠落至图中磁铁所在位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 闭合线圈A、B中产生的感应电流方向相反
B. 闭合线圈A、B对磁铁的作用力均向下
C. 闭合线圈A、B均有扩张趋势
D. 电梯坠落过程中重力势能转化成线圈中的电能
【答案】6. ①. AD ②. B ③. B 7. C
8. ①. A ②. A 9. A 10. A
【解析】
【6题详解】
（1）[1] A．根据楞次定律可知，螺线管中电流方向从上往下，从正接线柱流入电流计，则电流计指针向右偏转，故A正确；
B．磁体向下靠近螺线管上端时，螺线管内部的磁通量增加，故B错误；
C．磁体向下靠近螺线管上端时，根据“增反减同”的结论判断，螺线管内部的感应电流产生的磁场向上，故C错误；
D．根据“来拒去留”的结论判断，磁铁受到向上的磁场力的作用，故D正确。
故选AD。
（2）[2]电键闭合的瞬间，线圈A中电流增大，磁场增强，磁通量增大，由楞次定律可知在线圈B中产生的感应电流方向与线圈A中电流方向（俯视）相反；
故选B
[3]电键闭合后，当滑片快速向右移动，电流变大，磁通量增大和将线圈A迅速从B线圈中拔出时磁通量减小相比，灵敏电流计指针偏转方向相反。
故选B
【7题详解】
地磁场由南向北，将闭合的窗向外（南）推开（开角小于）的过程中，穿过窗框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律，穿过窗框的磁通量减小时，从推窗者的角度看，窗扇金属边框中产生的感应电流的方向为逆时针。
故选C。
【8题详解】
[1]由题意知，开始时，条形磁铁在闭合回路所在平面内的磁通量为零。当条形磁体绕金属框平面内的轴转过的过程中，穿过闭合回路所在平面内的磁通量增大，由楞次定律知，为阻碍磁通量增大，则导体棒将向左运动，使回路所围面积减小。
故选A。
[2]当条形磁铁的转动平面不在闭合回路所在平面时，穿过闭合回路所在平面内的磁通量均增大，导体棒均向左运动。若条形磁铁的转动平面在闭合回路所在平面时，穿过闭合回路所在平面内的磁通量不变，则导体棒静止不动。
故选A。
【9题详解】
根据题意可知，穿过线圈的磁通量先增大后减小，由楞次定律可知，感应磁场的方向先垂直纸面向外后垂直纸面向里，由安培定则可知，感应电流的方向先沿，后沿。
故选A
【10题详解】
AB．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，但闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，对电梯的作用力方向相同，均向上，故A正确，B错误；
C．闭合线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故C错误；
D．电梯坠落过程中重力势能转化成线圈中的电能和电梯的动能，故D错误。
故选A。
（三）世界上第一台发电机
图1为世界上第一台发电机—法拉第圆盘发电机。圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。
11. 不论是何种发电机，其根本原理都是应用了法拉第电磁感应定律。
（1）依据法拉第电磁感应定律，当穿过单匝线圈回路的磁通量发生变化时，产生的感应电动势大小与______成正比，请依据该定律，写出图2中导体棒ab以速度ν向右切割磁感线时产生的感应电动势表达式的推导过程：____________（已知导轨间距为l，磁感应强度为B，方向与导轨平面垂直）；
（2）图1的圆盘发电机正常发电时，黄铜电刷C的电势比黄铜电刷D的电势______（A：高 B：低）；若已知圆盘半径为r，圆盘转动的角速度为，圆盘所在处的磁场可看成磁感应强度为B的匀强磁场，电阻器的阻值为R，其它电阻均忽略不计，则电流表的示数为______。
12. 随着对电磁感应原理的深入研究，各种不同的发电机也陆续被发明。如图为正弦交流电发电机模型。单匝边长为a，总电阻为r的正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度顺时针方向匀速转动，则线圈中产生的最大感应电动势______，若从线圈平面与磁场平行开始计时，负载电阻为R，回路电流随时间变化的关系式为____________。
13. 如图所示，在铁芯上绕着两个线圈甲和乙，如果线圈甲中电流i与时间t的关系如图A、B、C、D所示，图D为正弦曲线。则在这段时间内能使线圈乙中的电流计G有向右的恒定电流的是图（ ）
A. B. C. D.
14. （多选）如图所示，要使金属环C向线圈A运动，导线ab在金属导轨上应（ ）
A. 向右做减速运动B. 向左做减速运动
C. 向右做匀速运动D. 向左做加速运动
15. 如图所示，光滑竖直平行导轨上套有一质量为m的导体棒ab，导轨上端连接一阻值为R的电阻，导体棒ab的电阻阻值为，其余电阻不计。导体棒ab从磁场上方某一位置自由下落，以速度ν进入高为h的水平匀强磁场区域，穿出磁场时的速度为。则：
（1）导体棒ab穿过磁场区域过程中可能做什么运动？
（2）此过程中电阻R产生多少焦耳热？
【答案】11. ①. 磁通量的变化率 ②. 见解析 ③. B ④.
12. ①. ②. 13. D 14. AB
15. （1）加速度逐渐减小的减速运动；（2）
【解析】
【11题详解】
（1）[1]根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势大小与磁通量的变化率成正比；
[2]设经过时间，导体棒ab向右运动的距离为
由法拉第电磁感应定律可得，导体棒ab以速度ν向右切割磁感线时产生的感应电动势表达式为
（2）[3]由右手定则可以判断在圆盘上，电流由C到D，即D点电势高，则黄铜电刷C的电势比黄铜电刷D的电势低。
故选B。
[4]圆盘转动时产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律可知电路中电流为
故电流表示数为。
【12题详解】
[1]线圈中产生的最大感应电动势为
[2]由闭合电路欧姆定律，回路中的最大电流为
由于从线圈平面与磁场平行开始计时，则回路电流随时间变化的关系式为
【13题详解】
A．如果甲中通以A图电流，则穿过乙回路磁通量不变，没有感应电流，故A不符合题意；
B．如果甲中通以B图电流，根据右手螺旋定则可知，穿过乙的磁通量向左增大，根据楞次定律可知，则乙中电流计G中有向左的恒定电流通过，故B不符合题意；
C．如果甲中通以C图电流，根据右手螺旋定则可知，穿过乙的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，则乙中电流计G中有向右的恒定电流通过，故C符合题意；
D．如果甲中通以D图电流，在t1~t2时间段内，甲中电流为正且逐渐减小，根据右手螺旋定则可知，穿过乙的磁通量向左减小，则乙中电流计G中电流中有向右的变化电流通过，故D不符合题意。
故选C。
【14题详解】
由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化，由于金属环C向线圈A运动，说明原磁场在减小，由于线圈A中的电流是导线切割磁场产生的，由于原磁场在减小，只需要导线ab减速运动即可。
故选AB。
【15题详解】
（1）由于导体棒以速度v进入磁场，以穿出磁场，则导体棒在磁场中做减速运动，设导体棒ab长度为l，由牛顿第二定律
导体棒的速度减小，加速度减小，故导体棒ab穿过磁场区域过程中可能做加速度逐渐减小的减速运动。
（2）导体棒在穿过磁场的过程中，根据能量守恒有
解得导体棒穿过磁场区域过程中电路中产生的焦耳热为
由于电阻R与导体棒的阻值之比为，则此过程中电阻R产生的焦耳热为
（四）自感与互感
自感与互感现象的本质都是电磁感应，都遵循法拉第电磁感应定律。
16. （多选）如图所示的电路中，A是灯泡，L是带铁芯的线圈，E为电源，K是开关。下述判断正确的是（ ）
A. K接通瞬间，因L产生自感电动势，灯泡将延迟发光
B. K断开瞬间，因L产生自感电动势，灯泡将延迟熄灭
C. K接通并稳定后L不再产生自感电动势
D. K在接通或断开瞬间以及K接通后，L一直产生自感电动势
17. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻，定值电阻，A、B间电压。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。则线圈L的直流电阻______；断开开关后通过电灯的电流方向为______（A：向左 B：向右）；在时刻线圈L中的自感电动势的大小为______V。
18. 如图所示，一理想变压器原线圈的匝数匝，副线圈的匝数匝，交流电源的电压，R为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，则该交流电的频率为______Hz，电压表的示数为______V，电流表的示数与电流表的示数之比为______。
19. 某贫困山区利用当地丰富的水利资源修建了小型水力发电站，发电机的输出功率为，发电机的输出电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，两根输电线的总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降低为。要求在输电线上损失的功率控制在。输电线路如图所示，则
（1）降压变压器输出的电流I为多少？（结果用分数表示）；输电线上通过的电流是多少？
（2）升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的原、副线圈的匝数比和各应等于多少？（结果用分数表示）
【答案】16. AC 17. ①. ②. A ③. 3.0
18. ①. 50 ②. 44 ③. 1:5
19. （1），20A；（2）5000V；（1），
【解析】
【16题详解】
A．电路中电流发生变化时，L中的磁通量发生变化，L会产生自感电动势，故K接通瞬间，因L产生自感电动势，灯泡将延迟发光，故A正确；
B．K断开瞬间，L产生自感电动势，但由于电路断开，则灯泡将立即熄灭，故B错误；
CD．K接通后，电流稳定后，磁通量保持不变，L不再产生自感电动势，故C正确，D错误。
故选AC。
【17题详解】
[1]图乙可知电路稳定时通过线圈电流I=1.5A
根据闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
[2]由楞次定律可知，断开开关后，线圈产生的感应电流向右，则通过灯泡的电流方向向左。
故选A。
[3]由图像可知，在时通过线圈的电流为
则线圈L中的自感电动势大小为
【18题详解】
[1]交流电的周期为
则该交流电的频率为
[2]原线圈两端的电压为
根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系可得
故电压表的示数为44V。
[3]根据理想变压器不改变功率可知
解得电流表的示数与电流表的示数之比为
【19题详解】
（1）用户得到的功率为
用户得到的电压为
降压变压器输出的电流
根据可得输电线上通过的电流
（2）升压变压器输出电压
（3）输电线损失的电压
两个变压器的原、副线圈的匝数比，