2022-2023学年重庆市第八中学校高二上学期期末物理试题（解析版）

这是一份2022-2023学年重庆市第八中学校高二上学期期末物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单顶选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
重庆八中2022-2023学年度（上）期末考试高二年级物理试题命题：郭林彭振中审核：向勇打印：彭振中校对：郭林一、单顶选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一顶符合题目要求。1. 在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（　　）A. 物理学家欧姆提出分子电流假说，用于解释磁场起源B. 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁存在联系C. 物理学家安培在分析许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律D. 法拉第观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流【答案】B【解析】【详解】A．物理学家安培提出分子电流假说，用于解释磁场起源，故A错误；B．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁存在联系，故B正确；C．物理学家楞次在分析许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律，故C错误；D．在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈，通过导线圈的磁通量保持不变，不会出现感应电流，故D错误。故选B。2. 以下四图都与电磁感应有关，下列说法正确的是（　　）A. 甲图中当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动B. 乙图中金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属C. 丙图中电磁炉是利用变化的磁场在金属锅底中产生涡流对食物加热D. 丁图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用【答案】C【解析】【详解】A．甲图中当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将产生感应电流阻碍蹄形磁体的转动，则铝框在磁场力的作用下将朝相同方向转动，故A错误；B．乙图中金属探测器通过使用变化电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故B错误；C．丙图中电磁炉是利用变化的磁场在金属锅底中产生涡流对食物加热，故C正确；D．丁图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，铝框中产生感应电流，使线框尽快停止摆动，起到电磁阻尼的作用，故D错误。故选C。3. 据新闻报道：某工地发生了电梯坠落事故，导致了人员伤亡。为了防止类似意外发生，某课外学习小组设计的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢的底部安装上永磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，线圈中轴线与永磁铁中轴线重合（轿厢未画出），该学习小组认为这个装置能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害，关于该装置，下列说法正确的是（　　）A. 当电梯坠落至永磁铁在图示位置时，该装置能恰好停在空中B. 当电梯坠落至永磁铁图示位置时，线圈A、B中电流方向相同C. 当电梯坠落、该装置可使电梯做减速运动并最终恰好到地面减速到零D. 当电梯坠落至永磁铁在图示位置时，线圈A、B对电梯的作用力方向相同【答案】D【解析】【详解】AC．电梯坠落时，线圈内的磁感应强度发生变化，产生感应电流；感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但是不能阻止磁铁的运动，也不会使其最终恰好到地面减速到零，AC错误；B．当电梯坠落至永磁铁在图示位置时，线圈A中此时向上的磁场减小，感应电流从上向下看是逆时针方向；B中此时向上的磁场增强，感应电流从上向下看是顺时针方向，所以此时线圈A、B中电流方向不同，B错误；D．根据前面分析当电梯坠落至永磁铁在图示位置时，线圈A、B都在阻碍电梯的下落，作用力方向相同，D正确。故选D。4. 如图所示、一段导线位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。线段、、的长度均为L，且。经过导线的电流为I、方向如图中箭头所示，则导线段所受到的磁场作用力的合力为（　　）A. 方向沿纸面向上，大小为 B. 方向沿纸面向上，大小为C. 方向沿纸面向下，大小为 D. 方向沿纸面向下，大小为【答案】A【解析】【详解】导线在磁场中的受力可等效为连线的受力，则有限长度为受到的安培力大小为根据左手定则可知，安培力方向沿纸面向上。故选A。5. 如图所示，一线状粒子源垂直于磁场边界不断地发射速度相同的同种离子，不考虑离子间的相互作用，则离子经过磁场的区域（阴影部分）可能的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】C【解析】【详解】离子在磁场中做匀速圆周运动，如图所示粒子源最左端发射的粒子落在A点，最右端发射的粒子落在B点，故选C。6. 南极科考人员使用磁强计测定地磁场磁感应强度。其原理可简化为：如图所示，电路中有一段长方体的金属导体，它的长、宽、高分别为a、b、c，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中电流沿x轴正方向，大小为。已知金属导体单位体积中的自由电子数为，电子电荷量为，自由电子做定向移动可视为匀速运动，测出的金属导体前后两个表面间电压为，则（　　）A. 金属导体的前表面电势较高 B. 地磁场的磁感应强度为C. 自由电子定向移动的速度大小为 D. 元件中每个自由电子所受洛伦兹力的大小为【答案】D【解析】【详解】A．根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力指向前表面，则电子向前表面偏转，金属导体的前表面电势较低，故A错误；CD．根据电流微观表达式可得，解得自由电子定向移动的速度大小为元件中每个自由电子所受洛伦兹力的大小为故C错误，D正确；B．根据解得地磁场的磁感应强度为故B错误。故选D。7. 如图所示，在扇形区域内存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场，圆弧上有磁场，、上没有磁场，。甲、乙两个带负电的粒子均从A点以相同的初速度垂直方向射入磁场，甲从边的中点离开磁场，乙恰好沿边离开磁场。粒子重力及粒子间的作用力不计。则（　　）A. 甲、乙的周期之比为B. 甲、乙在磁场中运动的角速度大小之比为C. 甲、乙在磁场中运动轨道半径之比为D. 甲、乙在磁场中运动的时间之比为【答案】B【解析】【详解】C．设磁场的半径为R，甲、乙粒子在磁场中运动轨迹半径分别为r1，r2，则有利用几何关系可求得：联立可求得C错误；A．甲乙粒子比荷为甲乙的周期之比为A错误；B．带电粒子在磁场中运动，有代入前面结论，可求得甲乙粒子角速度之比为B正确；D．由几何知识求得甲粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，故在磁场中运动时间为乙粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为150°，故在磁场中运动的时间为故可求得D错误；故选B。二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或未选的得0分。8. 如图所示是一位同学制作的实验装置：柔软导电弹簧（有电阻）竖直悬挂，弹簧上端与黑色绝缘支架左边的导线紧密相连，下端恰与铜片接触。开关闭合后，弹簧时伸时缩，灯泡时明时暗。关于这个实验现象，下列说法正确的是（　　）A. 有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相吸引致使弹簧收缩B. 有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相排斥致使弹簧伸长C. 弹簧伸长与铜片接触时，通过灯泡的电流较小，灯泡较暗淡D. 弹簧收缩与铜片分离时，通过灯泡的电流较小，灯泡较暗淡【答案】AC【解析】【详解】AB．有电流通过弹簧时，各匝环形电流同向，相互吸引致使弹簧收缩，故A正确，B错误；C．弹簧伸长与铜片接触时，弹簧电阻与灯泡并联，电路中总电阻较小，电路总电流较大，则路端电压较小，即灯泡两端电压较小，通过灯泡的电流较小，灯泡较暗淡，故C正确；D．弹簧收缩与铜片分离时，电路中总电阻较大，电路总电流较小，则路端电压较大，即灯泡两端电压较大，通过灯泡的电流较大，灯泡较明亮，故D错误。故选AC。9. 如图所示，磁感应强度大小为的匀强磁场中，匝数为、边长为的正方形线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，其角速度为，线圈总电阻为。则（　　）A. 理想电流表的示数为 B. 线圈转动过程中的最大电流为C. 线圈转动一周产生的热量为 D. 当线圈与中性面的夹角为时，线圈产生的瞬时电动势为【答案】BD【解析】【详解】AB．线圈产生的电动势最大值为则线圈转动过程中的最大电流为电动势有效值为理想电流表的示数等于电路电流有效值，则有故A错误，B正确；C．线圈转动一周产生的热量为故C错误；D．当线圈从中性面开始计时，线圈产生的电动势表达式为当线圈与中性面的夹角为时，线圈产生的瞬时电动势为故D正确。故选BD。10. 如图a所示，水平面内有一光滑金属导轨，边的电阻为，其他电阻均不计，与角夹角为，与垂直。将质量为的长直导体棒搁在导轨上，并与平行，棒与、的交点G、H间的距离为，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为。在外力作用下，棒由处以初速度向右做直线运动，其速度的倒数随位移变化的关系如图b所示。在棒从处运动到处的过程中（　　）A. 导体棒做匀速直线运动 B. 导体棒运动的时间为C. 流过导体棒的电流大小不变 D. 安培力做的功为【答案】BC【解析】【详解】A．由图像可知，导体棒的速度倒数逐渐增大，则导体棒的速度逐渐减小，导体棒做减速直线运动，故A错误；B．根据图像与横轴围成的面积表示时间可知，导体棒运动的时间为故B正确；C．图像的斜率为则有可得则导体棒切割磁感线产生的电动势为流过导体棒的电流大小为保持不变，故C正确；D．根据功能关系可知，安培力做的功为故D错误。故选BC。三、实验题：本题共2小题，第一小题6分，第二小题9分，共15分。11. 用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。磁体从靠近螺线管的上方由静止开始下落，当磁体运动到如图所示的位置时，流过螺线管的感应电流方向从__________（选填“a”到“b”或“b”到“a”）。【答案】“a”到“b”【解析】【详解】[1]由楞次定律可知磁体从靠近螺线管的上方由静止开始下落，当磁体运动到如图所示的位置时，流过螺线管的感应电流方向从“a”到“b”。12. （1）为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是__________A．有闭合铁芯的原副线圈     B．无铁芯的原副线圈     C．交流电源     D．直流电源E．多用电表（交流电压档）     F．多用电表（直流电压档）（2）用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是__________（填：或）4.006.018.029.981.802.803.804.80 【答案】    ①. ACE##AEC##CAE##CEA##EAC##ECA    ②. 【解析】【详解】（1）[1]为了完成变压器的探究，需要使用交流电源变压，多用电表交流电压挡；为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原副线圈。故选ACE。（2）由表格数据可知电压表不等于匝数比，可知该变压器不是理想变压器，由于漏磁、涡流、线圈电阻等影响，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，则为原线圈电压，连接电源的线圈是。13. 军军同学将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡进行实验，电路如图甲所示，得到了表头G中的电流I与待测电阻关系图象，如图乙所示，回答以下问题：（1）表头G的满偏电流为__________A；（2）电源的电动势__________V；（3）某次测量中，指针位置如图丙所示。则读数为__________（保留整数）；（4）将一个电阻并联在表头G两端，如图丁所示，则欧姆表倍率将__________．A．不变     B．变小     C．变大【答案】    ①. 0.01    ②.     ③.     ④. B【解析】【详解】（1）[1]根据图乙可知当待测电阻阻值为零时，表头G中的电流为，所以可知表头G的满偏电流为。（2）[2]根据闭合电路欧姆定律有结合图像有，联立解得，（3）[3]根据前面分析可得中值电阻为，表盘中间刻度是，所以此时的倍率是，可得图丙中的读数为（4）[4]在表头G两端并联一个电阻后，欧姆调零时，表头满偏时电路中的总电流大于表头的满偏电流，此时电路总电阻变小，即中间刻度所指示的中值电阻变小，倍率变小。故选B。四、计算题：本题共3小题，共42分。14. 西电东送是我国重要的基建工程。若某水电站依次通过原副线圈匝数比分别为、（）的两理想变压器将电能输送给用户，升压变压器的原线圈两端电压，降压变压器的副线圈两端电压为，两变压器之间的输电线的总电阻为，求：（1）输电线损耗的电压；（2）用户的电流。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设升压变压器的副线圈两端电压为，则有解得设降压变压器的原线圈两端电压为，则有解得则输电线损耗的电压为（2）根据欧姆定律可得，通过输电线的电流为对于降压变压器，有解得用户的电流为15. 如图，某竖直面（纸面）内间距为的两水平虚线之间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。在距磁场上边界处将边长为d、质量为m、电阻为r的正方形导线框水平向右抛出，最终线框匀速穿出磁场。线框始终在纸面内且底边始终与虚线平行，重力加速度为g，求：（1）线框穿出磁场过程中产生的热量；（2）线框穿出磁场时沿竖直方向的分速度大小；（3）线框刚要进入磁场到刚完全进入磁场的时间。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）线框匀速穿出磁场则由能量守恒定律得（2）线框匀速穿出磁场则由电磁感应定律可知由欧姆定律可知解得（3）线框进入磁场前在竖直方向线框完全进入磁场到下边界的过程中线框刚要进入磁场到刚完全进入磁场的过程中，由动量定理得由电磁感应定律得解得16. 如图，平面直角坐标系的第一象限内存在着垂直纸面的圆形匀强磁场，第二象限内存在沿轴正方向的匀强电场。一比荷为的正电粒子从轴的P点沿轴正方向以速率进入电场，并从轴的Q点进入第一象限，最终从轴某处M点（图中未画出）沿y轴负方向进入第四象限。已知、，不计粒子的重力，求：（1）粒子进入磁场的速度的大小和方向；（2）圆形磁场的最小半径；（3）M点的横坐标的最大取值范围。【答案】（1），方向与轴正方向成角；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，从P点到Q点过程，沿轴正方向有设粒子离开电场时沿轴正方向的分速度为，粒子沿轴正方向有联立解得则粒子离开电场的速度的大小为设粒子离开电场的速度与轴正方向的夹角为，则有解得可知粒子进入磁场速度的大小为，方向与轴正方向成角。（2）根据题干信息，粒子在第一象限的运动轨迹如图所示粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则有解得当粒子轨迹对应的弦刚好为圆形磁场的直径时，圆形磁场的半径具有最小值，由图中几何关系可得（3）如图所示当粒子从Q点直接进入圆形磁场时，M点的横坐标具有最小值，由图中几何关系可得则M点的横坐标的最大取值范围为