辽宁省丹东市东港市北井子中学2022-2023学年高二上学期期末物理试题（解析版）.docx

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东港市北井子中学2022-2023学年度高二年级上学期期末考试物理试卷一．选择题：（1-7小题为单项选择题，只有一个正确的选项，每题4分；8-10题为多项选择题，有两个或以上的正确选项，每题6分。总计46分）1.如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，直径与磁场宽度相同的圆形金属线框以一定的初速度斜向上匀速通过磁场．在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其做匀速运动，则下列说法中正确的是（　　）A.金属线框内感应电流经历两次先增大后减小B金属线框内感应电流方向先沿顺时针方向再沿逆时针方向C拉力方向与速度方向相同D.以上答案都不正确【答案】A【解析】【详解】AB．金属线框进入磁场的过程中，切割的有效长度先增大后减小，感应电流先增大后减小，方向为逆时针方向，金属线框出磁场的过程中，切割的有效长度也是先增大后减小，感应电流先增大后减小，方向为顺时针方向，故金属线框匀速通过磁场的过程，感应电流经历两次先增大后减小，感应电流方向先沿逆时针方向再沿顺时针方向，故A正确、B错误；CD．金属线框匀速运动，受到的合外力为零，根据左手定则可知，安培力的方向为水平向左，故拉力方向一定水平向右，与速度方向无关，故CD错误。故选A。2.如图所示，在一根软铁棒上绕有一组线圈，a、c是线圈的两端，b为中心抽头。把a端和b抽头分别接到两条平行金属导轨上，导轨间有匀强磁场，方向垂直于导轨所在纸面向里。金属棒PQ在外力作用下左右运动，运动过程中保持与导轨垂直，且两端与导轨始终接触良好。若PQ运动过程中，a、c的电势都比b点的电势高，则PQ可能的运动情况为（）第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 A.向左减速运动B.向右减速运动C.向左匀速运动D.向右匀速运动【答案】B【解析】【详解】A．PQ向左边减速运动过程中，根据右手定则可知产生的感应电流由P到Q减小，此时b点电势高于a点；由于穿过线圈的磁通量向上减小，根据楞次定律可知，b、c线圈产生的感应电动势，b点电势高于c点，则a、c的电势都比b点的电势低，A错误；B．PQ向右边减速运动的过程中，根据右手定则可知产生的感应电流由Q到P减小，此时a点电势高于b点；由于穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，b、c线圈产生的感应电动势，c点电势高于b点，则a、c的电势都比b点的电势高，B正确；CD．PQ做匀速直线运动，产生恒定的电流，线圈不会产生感应电流，bc等电势，CD错误。故选B。3.如图，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。金属棒一端与圆环接触良好，另一端通过电刷固定在竖直导电转轴上的P点（P点为金属圆环的圆心），随轴以角速度顺时针匀速转动。在金属圆环的M点和电刷间接有阻值为R的电阻，不计其他电阻及摩擦。下列说法正确的是（　　）A.R两端的电压为B.电路中的电流为C.P点相当于电源的负极D.流过R的电流由M到N【答案】B【解析】第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 【详解】A．金属棒绕转轴转动切割磁感线，因不计其他电阻，则R两端端的电压就等于金属棒产生的感应电动势，则有故A错误；B．电阻的阻值为R，不计其他电阻，则有故B正确；CD．根据右手定则，P点相当于电源的正极，流过R的电流由N到M，故CD错误。故选B。4.如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为。一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框CDEF从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域，在图中给出的线框E、F两端的电压与线框移动距离x的关系的图像正确的是（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】当x在0~a范围内时，线框进入磁场，此时EF切割磁感线产生的感应电动势大小为第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 根据右手定则可知此时E点电势高于F点电势，根据闭合电路欧姆定律可得当x在a~2a范围内时，线框全部在磁场中运动，此时回路中磁通量不变，感应电流为零，所以当x在2a~3a范围内时，线框离开磁场，此时DC切割磁感线产生的感应电动势大小也为E，根据右手定则可知此时E点电势仍高于F点电势，根据闭合电路欧姆定律可得综上所述可知D正确。故选D。5.如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计，下列说法正确的（　　）A.S闭合瞬间，A先亮B.S闭合瞬间，A、B同时亮C.S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭D.S断开瞬间，A逐渐熄灭，但不会闪亮一下【答案】C【解析】【详解】AB．开关S闭合时，灯泡A所在支路由于二极管的单向导电性而处于断路状态，所以灯泡A不会亮。由于线圈的自感作用，灯泡B逐渐亮起来，故AB错误；CD．开光S断开瞬间，由于线圈的自感作用，线圈、二极管、灯泡A构成了一个闭合回路，自感电流的方向符合二极管的导通方向，所以灯泡A开始发光，随着自感电流减小，灯泡A熄灭，即灯泡A闪亮一下，然后逐渐熄灭。灯泡B则立即熄灭，故C正确，D错误。故选C。6.课本中有以下图片，下列说法错误的是（　　）第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 A.真空冶炼炉利用金属中涡流产生的热量使金属熔化B.使用电磁炉加热食物时可以使用陶瓷锅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热损失D.用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用电磁感应工作的【答案】B【解析】【详解】A．真空冶炼炉利用金属中涡流产生的热量使金属融化，故A正确，不符合题意；B．使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅内没有自由电荷，不能产生涡流，不会发热，故B错误，符合题意；C．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯可以减小涡流，减小热损失，故C正确，不符合题意；D．用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷的探雷器是利用电磁感应工作的，故D正确，不符合题意。故选B。7.如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为B匀强有界磁场，EF是其左边界，一面积为S的n匝圆形金属线框垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心O在EF上，若线框以角速度ω绕EF匀速转动，并从图示位置开始计时，则（　　）A.t=时，线框中的感应电流最大B.t=时，穿过线框的磁通量最大C.线框中产生的交变电动势的最大值为D.线框中产生的交变电动势的有效值为【答案】D第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 【解析】【详解】A．当时，即时，线框回到图示位置，此时的感应电流最小，磁通量最大，A错误；B．当，即时，线圈转到与图示垂直位置，此时磁通量为零，B错误；C．线框中产生的交变电动势的最大值为C错误；D．线框中产生的交变电动势的有效值为D正确。故选D。8.一正弦交流电电压随时间变化的规律如图所示．由图可知A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u="100"sin（25t）VB.该交流电的频率为25HzC.该交流电的电压的有效值为VD.若将该交流电压加在阻值为R="100"Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W【答案】BD【解析】【详解】试题分析：由图可知，故，，所以其表达式为，故A错误B正确；由图象可知交流电的最大值为100V，因此其有效值为，所以R消耗的功率为，故C错误，D正确；考点：考查了交流电图像第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 【名师点睛】要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式．9.如图所示，足够长的光滑平行导轨水平放置，导轨间距，虚线右侧存在磁感应强度大小，方向竖直向下的匀强磁场。质量均为、电阻均为、长度均为L的导体棒a，b均静止轨上，导体棒b距离磁场左边界，导体棒a在磁场外，在外力作用下压缩着一根水平轻弹簧，弹簧储存的弹性势能为8J。现撤去外力，导体棒a被弹簧水平弹出，且进入磁场前已与弹簧分离，在此运动过程中，两导体棒与导轨始终接触良好。若导轨电阻不计，两导体棒发生的是弹性碰撞，则下列说法正确的是（　　）A.导体棒a刚进入磁场时导体棒b的加速度大小为2m/s2B.导体棒a先减速到2.5m/s时与导体棒b相碰，碰后又开始加速运动C.整个过程中导体棒b产生的焦耳热为4JD.最终稳定时a、b两导体棒之间的距离为1m【答案】ABD【解析】【详解】A．由可得导体棒a进入磁场时的速度为v0=4m/s则由E=BLv0F安=ma解得a=2m/s2选项A正确；B．当导体棒a减速到2.5m/s时，由动量定理第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 其中的解得因为，可知此刻两棒刚好相碰，对b棒由动量定理解得v2=1.5m/s因两棒碰撞为弹性碰撞，两棒质量相等，则由可得v1′=1.5v2′=2.5m/s以后由于b棒速度大于a棒速度，则a棒将受到向右的安培力则将向右继续加速运动，选项B正确；C．最终稳定时，两棒共速，则解得v=2m/s整个过程中产生的焦耳热整个过程中导体棒b产生的焦耳热为选项C错误；D．从两棒碰撞到两棒共速，对a棒由动量定理其中的第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 解得即最终稳定时a、b两导体棒之间的距离为1m，选项D正确。故选ABD。10.应用霍尔效应可以测量车轮的转动角速度，如图所示为轮速传感器的原理示意图，假设齿轮为五齿结构，且均匀分布，当齿轮凸起部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场增强，凹陷部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场减弱。工作时，通过霍尔元件上下两面通入电流I，前后两面连接控制电路。下列说法正确的是（  ）A.若霍尔元件内部是通过正电荷导电的，则前表面比后表面的电势高B.增大通过霍尔元件的电流，可以使控制电路监测到的电压变小C.控制电路接收到的电压升高，说明齿轮的凹陷部分在靠近霍尔元件D.若控制电路接收到的信号电压变化周期为T，则车轮的角速度为【答案】AD【解析】【详解】A．若霍尔元件内部是通过正电荷导电的，由图可知，正电荷由上向下运动，根据左手定则，正电荷向前表面集聚，故前表面比后表面电势高，故A正确；B．如果增大通过霍尔元件的电流，根据电流的微观解释，，可知电荷的定向运动速度增大，电荷受到的洛伦兹力增大，故控制电路检测到的电压变大，故B错误；C．控制电路接收到的电压升高，说明是齿轮的凸出部分在靠近霍尔元件，故C错误；D．若控制电路接收到的信号电压变化周期为T，由图可知，则齿轮的运动周期为5T，根据圆周运动周期与角速度的关系有第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 故D正确。故选AD。二．填空题：(共16分)11.某校高二物理研究学习小组的小王同学用如图甲、乙所示电路研究电磁感应现象，小李同学用如图丙所示电路研究自感现象。（1）小王同学为判断线圈绕向，将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。（2）如图乙所示，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S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将____；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将______。（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”）（3）在图乙中，小王同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端慢慢滑到左端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________（选填“大”或“小”）。（4）小李同学用图丙中（1）（2）两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中L是一带铁芯的线圈，直流电阻忽略不计，A、B是额定电压为的灯泡，直流电源为一节新的干电池。实验过程中可能会观察到的现象：①慢慢变亮，然后亮度不变②立即变亮，然后亮度不变③立即变亮，然后慢慢熄灭④慢慢熄灭⑤立即熄灭⑥闪亮一下，然后熄灭。两电路电键S闭合后，小灯泡A将______，小灯泡B将______；S断开后，小灯泡A将_____，小灯泡B将______。请你将小李同学观察到的实验现象对应的序号填在相应的横线上。【答案】①.顺时针②.向左偏③.向右偏④.大⑤.①⑥.③⑦.⑤⑧.⑥【解析】【详解】（1）[1]将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 时，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，电流计指针向左偏转，说明从左端流入电流计，由安培定则可知，俯视线圈，其绕向为顺时针方向由由a端开始绕至b端。（2）[2]如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明B中磁通量增加时电流计指针右偏转；那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，穿过B线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏转。[3]A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，A线圈中的电流增大，穿过B线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏转。（3）[4]第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端，A线圈的电流变化快，电流产生的磁场变化快，穿过B线圈的磁通量变化快，B线圈中的感应电动势大，感应电流大，电流计的指针摆动幅度大；同理，慢慢滑动摆动幅度小，故第一次比第二次的指针摆动幅度大。（4）[5]两电路电键S闭合后，由于线圈中自感电动势阻碍电流增加，则会看到A慢慢变亮，然后稳定亮度不变。[6]B将立即变亮，电路稳定后，线圈中自感电动势消失，电阻为0。则灯泡B会慢慢被短路而熄灭。[7]S断开后，电路断路，小灯泡A将立即熄灭。[8]小灯泡B由于线圈中自感电动势阻碍电流减小，则会在线圈和灯泡B中形成回路，使得灯泡亮一下然后再熄灭。三．计算题：（12题12分，13题12分，14题14分，共38分）12.如图所示，半径r＝0.08m的半圆形无场区的圆心在坐标原点O处，半径R＝0.1m，磁感应强度大小B＝0.1T的圆形有界磁场区的圆心坐标为（0，0.06m），平行金属板MN的极板长L＝0.3m、间距d＝0.1m，极板间所加电压U＝4.8×102V，其中N极板收集粒子全部中和吸收。一位于O处的粒子源向第Ⅰ、Ⅱ象限均匀地发射速度大小v＝6×105m/s的带正电粒子，经圆形磁场偏转后，从第Ⅰ象限出射的粒子速度方向均沿x轴正方向。若粒子重力不计、比荷、不计粒子间的相互作用力及电场的边缘效应。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。（1）粒子在磁场中的运动半径R0；（2）从坐标（0，0.16m）处射出磁场的粒子，其在O点入射方向与y轴夹角θ；（3）N板收集到的粒子占所有发射粒子的比例η。第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 【答案】（1）0.06m；（2）；（3）【解析】【分析】由洛伦兹力充当向心力可求得运动半径；做出带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹，由几何知识即可求出θ；利用带电粒子在匀强电场中类平抛运动规律和带电粒子在磁场中的匀速圆周运动规律求。【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力充当向心力，代入数据解得（2）粒子运动轨迹如图所示，由几何关系可得即（3）如图所示，令恰能从下极板右端出射的粒子垂直于板方向的位移为y，由带电粒子在电场中偏转的规律得，，联立可得设此粒子射入时与x轴的夹角为α，则由几何知识得可得第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 即N板收集到的粒子占所有发射粒子的比例为【点睛】本题主要考查了带电粒子在云匀强磁场中的偏转和磁场中的匀速圆周运动，做出正确运动轨迹示意图是关键。13.如图甲所示，螺线管线圈的匝数匝，横截面积，导线的总电阻，定值电阻，电阻箱的最大阻值为。穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图乙所示规律变化，求：（1）线圈产生的感应电动势大小；（2）消耗的最大电功率；（3）消耗的最大电功率。【答案】（1）6V；（2）2W；（3）1.5W【解析】【详解】（1）由乙图可知，磁感应强度的变化率第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 由法拉第电磁感应定律可得螺线管中感应电动势代入数据可得E=6V（2）当R1=0时电路中的感应电流最大，R2消耗的电功率最大R2消耗的电功率P2=I2R2=2W（3）当R1=r＋R2时R1消耗的电功率最大，此时R1=6Ω由于因此P1=I2R1=1.5W14.如图所示，间距L=1m的两光滑平行金属导轨水平放置，左侧接C=0.1F的电容，开始时不带电，右侧接R=6Ω的电阻，中间MA、ND段绝缘，右侧ADEF区域存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度B1=1T，AF长度d=1.8m，MN左侧轨道足够长且存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度B2=2T，EF的右侧某位置固定一轻质弹簧。金属杆a、b的长度均为L，质量均为m=0.1kg，电阻均为r=6Ω，金属杆a以v0=10m/s的速度进入ADEF磁场区域，金属杆b静止在ADEF区域外侧，金属杆a、b碰后粘连在一起，求：（1）a棒刚进入ADEF磁场区域时，通过a棒的电流大小；（2）粘连一起后的导体棒刚进入MN左侧磁场区域时的速度大小；（3）导体棒最终的速度大小。第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 【答案】（1）；（2）3m/s；（3）1m/s【解析】【详解】(1)由公式得由电路结构可知R总=9Ω得（2）a棒恰好穿过磁场区域时得速度为v1，a棒穿过ADGH过程，动量定理得v1=8m/s碰撞过程，两棒动量守恒mv1=2mv2得v2=4m/s两棒向左出磁场的速度为v3，两棒一起向左划出磁场过程，动量定理得v3=3m/s（3）棒从MN进入磁场，电容器充电，充电完成后，棒一直向左匀速，此时第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 此过程，对棒用动量定理由上两式联立可得v4=1m/s第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司 第17页/共17页学科网（北京）股份有限公司