2022-2023学年河北省秦皇岛市青龙满族自治县实验中学高二上学期期末考试 物理试题（含答案）

2022-2023学年河北省秦皇岛市青龙满族自治县实验中学

高二上学期期末考试 物理试题（含答案）

分值：100分 考试时间：75分钟

一、选择题（本大题共10小题，共46分。其中1-7题只有一个选项符合题意，每小题4分，8-10题有多个选项符合题意，全选对的给6分，选对选不全给3分，有错选的不给分。）

1．如图所示，实线为某一点电荷所形成的一簇电场线，a、b、c三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O点射入电场的运动轨迹，其中虚线b为一垂直电场线的圆弧，AB=BC，且三个粒子的电荷量大小相等，不计粒子重力及相互作用力。以下说法正确的是（　　）

A．由于AB=BC，故UAB=UBC

B．a对应粒子的动能在增大，电势能在减小

C．b、c对应粒子的动能都在增大，电势能都在减小

D．a、c对应粒子的加速度越来越大，b对应粒子的加速度大小不变

2．电磁感应知识及其应用的下列说法错误的是 （     ）

A．楞次定律告诉我们，感应电流的效（结）果总是要反抗引起感应电流的原因

B．磁电式电流表、电压表中线圈要绕在铝框上一个重要原因是利用电磁阻尼

C．在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是因金属在交变磁场中产生涡流发热

D．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势一定越大

3．如图所示，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板（穿过金属板速度要变小），虚线表示其运动轨迹,上方和下方的磁感应强度分为B1、B2，且B1=3B2，ce=2ac。由图知（　　）

A．粒子带负电

B．粒子运动方向是abcde

C．粒子运动方向是edcba

D．粒子在上半周所用时间大于下半周所用时间

4．如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为Q左、Q右；若沿虚线2将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量分别为Q'左、Q'右。下列推断正确的是

A．Q左+Q右可能为负

B．Q左+Q右一定等于Q'左+Q'右

C．导体内虚线1上各点的场强小于虚线2上各点的场强

D．导体内虚线1上各点的电势小于虚线2上各点的电势

5．2021年2月24日，我国以“一箭三星”方式成功将遥感三十一号03组卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示，图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，则（　　）

A．电源的电动势为E=5V      B．电阻两端的电压为U=4V

C．电阻的电流为I=0.4A       D．太阳能电池的内阻为5Ω

6．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V.图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象.线圈内阻不计，则(　　)

A．此交流发电机的电动势平均值为10V

B．t＝0.02 s时R两端的电压瞬时值为零

C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝10cos (100πt) V

D．当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上

7．关于电场力和电场强度，以下说法正确的是（  ）

A．一点电荷分别处于电场中的A、B两点，电荷具有的电势能大则该处电势高

B．电场中某点场强为零，则检验电压在该点受到的电场力为零

C．在电场某点如果没有检验电荷，则电场力为零，电场强度也为零

D．一检验电荷在以一个点电荷为球心，半径为r的球面上各点所受电场力相同

8．如图是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是 （  ）

A．当右边磁铁S极离开B端时，线圈中产生感应电流

B．当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流

C．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流

D．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流

9．所示为航母上电磁弹射装置的等效电路图（俯视图），使用前先给电容器C充电，弹射时，电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒EF，EF在磁场（方向垂直纸面向外）作用下加速。下列说法正确的是（　　）

A．导体棒EF受到安培力的方向可用左手定则判断

B．弹射时导体棒EF先向右做变加速运动，后做匀速运动

C．电容器相当电源，放电时MN间的电势差保持不变

D．在电容器放电过程中，电容器电容不断减小

10．带电小球所在空间存在重力场、匀强电场和匀强磁场，关于小球在这三个场中的可能运动情况下列说法正确的是（    ）

A．可能做匀速直线运动 B．可能做匀速圆周运动

C．可能做匀变速直线运动 D．可能做匀变速曲线运动

第II卷（非选择题）

二、实验题（本大题共2个小题，共16分）

11．如图所示的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。

（1）在给出的实物图中，用实线作为导线将实验仪器连成实验电路。___________

（2）将线圈L1插入L2中，合上开关。在线圈L1中插入软铁棒，线圈L2中产生的感应电流与线圈L1中电流的绕行方向___________（填“相同”或“相反”）；断开开关，线圈L2中产生的感应电流与线圈L1中电流的绕行方向___________（填“相同”或“相反”）。

12．一课外小组同学想要测量一个电源的电动势及内阻．准备的器材有：电流表(0～200 mA，内阻是12Ω)，电阻箱R（最大阻值9.9Ω），一个开关和若干导线．

(1)由于电流表A的量程较小，考虑到安全因素，同学们将一个定值电阻和电流表并联，若要使并联后流过定值电阻的电流是流过电流表的电流的2倍，则定值电阻的阻值R0 = ___Ω．

(2)设计的电路图如图甲所示．若实验中记录电阻箱的阻值R和电流表的示数I，并计算出，得到多组数据后描点作出图线如图乙所示，则该电源的电动势___V，内阻_____Ω．

三．计算题（本大题共3个小题共38分）

13、（10分）如下图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽为的平行金属导轨在导轨上垂直于导轨放置一质量、电阻、长的金属棒，与导轨间的动摩擦因数为设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置处于垂直于斜面向下的匀强磁场中，闭合开关静止在导轨上且摩擦力恰好为零已知电源的电动势，内阻，定值电阻，其余电阻不计。取求：

（1）磁感应强度大小；

（2）开关断开时金属棒的加速度的大小。

14．（13分）如图甲所示，质量、电阻分布均匀的正方形导体线框随传送带向右运动，离开传送带后速度大小，方向水平进入右侧等间距分布的匀强磁场，落地前线框一直保持水平，落地后不再弹起。传送带右侧磁场个数足够多，高度足够大，俯视图如乙所示，每个磁场的宽度，磁场之间的距离，磁感应强度；线框总质量、边长、电阻。

(1)求线框刚进入磁场Ⅰ时两点的电势差；

(2)求线框从进入磁场Ⅰ到落地过程中水平方向的位移；

(3)传送带上有与线框仅电阻不同的两种线框，依次进入磁场，不考虑线框之间的相互影响，，，为使两种线圈在落地后能够分开，磁感应强度应当满足什么条件？

15．（15分）在地面上方某处的真空室里存在着水平方向的匀强电场，以水平向右和竖直向上为x轴、y轴正方向建立如图所示的平面直角坐标系。一质量为m、带电荷量为+q的微粒从点P(l，0)由静止释放后沿直线PQ运动。当微粒到达点Q(0，-l)的瞬间，突然将电场方向顺时针旋转，同时加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度的大小B=，该磁场有理想的下边界，其他方向范围无限大。已知重力加速度为g。求：

（1）匀强电场的场强E的大小；

（2）欲使微粒不从磁场下边界穿出,该磁场下边界的y轴坐标值应满足什么条件；

（3）求微粒从P点开始运动到第二次经过y轴所需要的时间。

参考答案：

1．B

【详解】A．根据公式，又因为，且AB间场强较小，故

故A错误；

BC．对应粒子，电场力指向轨迹凹的一侧，电场力做正功，则动能在增大，电势能在减小， 对应粒子，做圆周运动，电场力不做功，动能和电势能均不变，故B正确，C错误；

D．对应粒子，场强逐渐减小电场力减小加速度减小，对应粒子，场强逐渐增大电场力增大加速度增大，对应粒子，场强大小不变电场力大小不变加速度大小不变，故D错误。

故选B。

2．D

【详解】楞次定律告诉我们，感应电流的效（结）果总是要反抗引起感应电流的原因，选项A正确；磁电式电流表、电压表中线圈常用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，利用电磁阻尼的作用，选项B正确；在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是因金属在交变磁场中产生涡流发热，选项C正确；对于同一线圈，当电流变化率越大时，线圈中产生的自感电动势一定越大，选项D错误；此题选择不正确的选项，故选D.

3．B

【详解】ABC．设粒子在上方和下方磁场中运动的轨迹半径分别为，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

由题意知

，

解得

带电粒子穿过金属板后速度减小，故可知粒子运动方向是；粒子所受的洛伦兹力均指向圆心，在点洛伦兹力向右，则由左手定则可知，粒子应带正电，故AC错误，B正确；

D．粒子做圆周运动的周期

已知

则粒子在上半周所用时间小于下半周所用时间，故D错误。

故选B。

4．B

【详解】A. 因导体所带电量的总和为零，则Q左+Q右一定为零，选项A错误；

B. 因导体所带电量的总和为零，则Q左+Q右一定等于Q'左+Q'右且都等于零，选项B正确；

C. 达到静电平衡时，导体内部各处场强均为零，则导体内虚线1上各点的场强等于虚线2上各点的场强，选项C错误；

D. 达到静电平衡时，导体是等势体，则导体内虚线1上各点的电势等于虚线2上各点的电势，选项D错误；

故选B.

5．D

【详解】A．由闭合电路欧姆定律得

当I=0时，E=U，由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E=4V，A错误；

BC．根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为U=3V，电流为I=0.2A，B、C错误；

D．此时太阳能电池的内阻为

D正确。

故选D。

6．C

【详解】试题分析：矩形线圈为电源，若垂直于磁场的转轴匀速转动，产生正弦交流电，外电阻R＝10Ω，电压表示数１０Ｖ，说明即．根据乙图时磁通量等于０可判断电动势最大，所以电动势随时间变化的规律为，选项Ｃ对．带入电动势的表达式，此刻，选项Ｂ错．根据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项Ｄ错．电动势平均值为磁通量和时间的比值，而该比值最大为，所以平均值一定比小，选项Ａ错．

7．B

【详解】A．因为负电荷在电势低处电势能大，所以不能说电势能大的电势高，A错误；

B．电场中某点场强为零，则检验电荷在该点受到的电场力为零，B正确；

C．电场中某点的电场强度大小由电场本身决定，和检验电荷无关，C错误；

D．一检验电荷在以一个点电荷为球心，半径为r的球面上各点所受电场力大小相等，但方向不同，所以电场力不同，故D错误。

故选B。

8．ABD

【详解】AB．当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，AB正确；

CD．当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，C错误，D正确。

故选ABD。

9．AB

【详解】A．电容器下极板接正极，所以充电后N极板带正电，放电时，电流由F到E，则由左手定则可知，安培力向右，所以导体棒向右运动，故A正确；

B．电容器开始放电，导体棒向右做加速运动，同时导体棒切割磁感线产生感应电动势，当导体棒切割磁感线产生的感应电动势与电容器两极板间电压相等时导体棒匀速运动，故B正确；

C．放电过程，电容器电荷量减少，通过导体棒的电流发生变化，MN两端电势差发生变化，故C错误；

D．电容是电容器本身的性质，与电压和电量无关，故放电时，电容不变，故D错误。

故选AB。

10．ABC

【详解】A．当粒子所受的重力、电场力和洛伦兹力三力平衡时，粒子做匀速直线运动，选项A正确；

B．当粒子和重力和电场力平衡，则粒子在洛伦兹力作用下能做匀速圆周运动，选项B正确；

C．当小球的速度方向与磁场方向平行时，小球不受洛伦兹力作用，此时若电场力和重力的合力与速度方向平行，则小球做匀变速直线运动，选项C正确；

D．若小球做匀变速曲线运动，则速度方向不断变化，洛伦兹力不断变化，则小球受的合力不断变化，可知加速度不断变化，则小球不可能做匀变速曲线运动，选项D错误。

故选ABC。

11．          相反     相同

【详解】(1)[1]电源、开关、滑动变阻器与L1串联组成一个磁场可调的电磁铁，L2与电流计串联，用来检测线圈L2是否产生感应电流，实验电路如图所示

(2)[2]在线圈L1中插入软铁棒，使磁场增强，磁通量增大，由楞次定律的“增反减同”可知，线圈L2中产生的感应电流与线圈L1中电流的绕行方向相反。

[3]断开开关，磁通量减小，据“增反减同”可知，线圈L2中产生的感应电流与线圈L1中电流的绕行方向相同。

12．     6     6     2

【详解】（1）[1]由题意可知，设通过电流表的电流为I，则通过电阻R0的电流为2I；则

；

（2）[2][3]R0与RA并联后的电阻为

根据全电路欧姆定律

变形可得

由图线可知

4+r=6；，则r=2Ω；E=6V

13．（1）；（2）

【详解】（1）当S闭合后，电路中的电流为，由闭合电路欧姆定律得

由于物体静止在斜面导轨上且摩擦力刚好为零，则

由解得

（2）当S断开后，由牛顿第二定律得

解得

14．(1) 0.25V；(2)1.25m；(3)

【详解】（1）CD边刚进入磁场时，感应电动势

根据右手定则，电流方向逆时针，电流大小

两点的电势差

（2）进入磁场后，线框在竖直方向为自由落体运动，在水平方向由于受到安培力的作用，做减速运动，设在时间内，平均电动势大小

电流大小

安培力大小

根据动量定理

而

则

水平方向的最大位移

（3）根据第2小问，电阻为R2、R3的线框在水平方向进入磁场后，水平方向的位移

落地后能够分开要满足

则

解得

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）带电微粒由静止释放后沿直线PQ运动，由直线运动条件可知，合力沿直线PQ，由几何关系可知，直线PQ与水平方向的夹角为 则

解得

（2）带电微粒到达Q点的速度为v，则有

解得

电场方向顺时针旋转后，电场力与重力合力为0，带电微粒只受洛伦兹力，在复合场中微粒做匀速圆周运动，有

联立解得

由几何关系可得

所以磁场下边界的y轴坐标值应满足。

（3）电场方向不变时，带电微粒的运动时间为

电场方向顺时针旋转后，带电微粒的运动时间为

解得

微粒从P点开始运动到第二次经过y轴所需要的时间