2022-2023学年宁夏青铜峡市宁朔中学高二上学期线上期末物理试题含解析

这是一份2022-2023学年宁夏青铜峡市宁朔中学高二上学期线上期末物理试题含解析，共25页。试卷主要包含了单项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（本题共15小题，每题3分，共计45分。）
1. 物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，为人类的科学做出了巨大贡献，值得我们敬仰。下列描述中符合物理学史实的是（ ）
A. 法拉第发现了电磁感应现象并总结出了法拉第电磁感应定律
B. 洛伦兹通过实验测定了磁场对电流的作用力
C. 奥斯特发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说
D. 楞次发现了确定感应电流方向的楞次定律
【答案】D
【解析】
【详解】A．法拉第通过大量实验发现了电磁感应现象，而法拉第电磁感应定律是纽曼和韦伯总结出来的，A错误；
B．安培通过实验测定了磁场对电流的作用力，B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，安培提出了分子电流假说，C错误；
D．楞次发现了确定感应电流方向的定律——楞次定律，D正确。
故选D。
2. 当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．通电直导线电流方向从左向右，根据安培定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，A错误；
B．通电直导线电流方向竖直向上，根据安培定则，磁场的方向为逆时针（从上向下看），因此小磁针静止时北极背离读者，B错误；
C．环形导线的电流方向如题图C所示，根据安培定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，C正确；
D．根据安培定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左方，D错误。
故选C。
3. 在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（ ）
A. b、d两点的磁感应强度大小相等B. c、d两点的磁感应强度相同
C. c点的磁感应强度的值最大D. a点的磁感应强度的值最小
【答案】A
【解析】
【详解】a、b、c、d四点的实际磁感应强度为匀强磁场B0和电流磁场B的叠加，如图所示
A． b点和d点磁感应强度大小为
b、d两点的磁感应强度大小相等，A正确；
B． c点的磁感应强度大小为
c、d两点的磁感应强度大小不相等，方向不相同，B错误；
CD． a点磁感应强度大小为
a点的磁感应强度的值最大，c点的磁感应强度的值最小，CD错误。
故选A。
4. 如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，在t时间内磁场的磁感应强度变为0，则线圈中感应电动势大小为 （ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】在时间t内磁通量的变化量，根据法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势的大小为
故选D。
5. 如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），下列判断正确的是（ ）
A. 磁铁与线圈相互吸引B. 穿过螺线管的磁通量减少
C. 通过R的感应电流方向为从a到bD. 通过R的感应电流方向为从b到a
【答案】D
【解析】
【详解】A．由“来拒去留”可知，磁铁靠近线圈，则磁铁与线圈相互排斥，A错误；
B．当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）。穿过螺线管的磁通量增大，B错误；
CD．由图可知，当磁铁竖直向下运动时，穿过线圈的磁场方向向下增大，由楞次定律可知感应电流的磁场应向上，则由右手螺旋定则可知电流方向从b经过R到a，故D正确，C错误。
故选D。
6. 磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）
A. a、b两处的磁感应强度的大小不等，
B. a、b两处的磁感应强度的大小不等，
C. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
【答案】A
【解析】
【详解】AB．磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a、b两处磁感线的疏密程度可知
故A正确，B错误；
CD．安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小、电流大小、导线长度和导线放置的方向与磁感应强度方向的夹角有关，故同一通电导线放在a处受到的安培力可能大于、等于、小于放在b处受到的安培力，故CD错误。
故选A。
7. 如图所示，两个相同的铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环（未穿出）的过程中，两环的运动情况是（ ）
A. 同时向右运动，距离增大B. 同时向左运动，距离变小
C. 同时向右运动，距离变小D. 同时向左运动，距离增大
【答案】B
【解析】
【详解】当磁铁靠近两圆环时，通过两圆环的磁通量均变大；由楞次定律可知，两圆环均产生顺时针的感应电流（从左向右看），可知两圆环均受到条形磁铁向左的安培力，所以两圆环同时向左运动；由于两圆环中感应电流方向相同，所以两圆环相互吸引，距离变小。
故选B
8. 如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（ ）
A. 电源的总功率为1.5WB. 电源内阻为0.5Ω
C. 电源效率为50%D. 电阻R功率为2.5W
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律可知路端电压
图Ⅰ可知，电源的电动势为
E=3.0V
内阻
电源的总功率
故A错误，B错误；
C．电源的效率
故C正确；
D．由图Ⅱ可知
电阻R功率
D错误。
故选C。
9. 如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R.已知电场的电场强度为E，方向竖直向上；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则（ ）
A. 液滴带负电B. 液滴的重力和电场力平衡
C. 液滴顺时针运动D. 液滴运动速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，故液滴受到的电场力方向竖直向上，与电场方向相同，可知液滴带正电，故A错误；
B．物体做匀速圆周运动，由平衡关系，满足
故B正确；
C．磁场方向垂直向里，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可以判断出液滴逆时针运动，故C错误；
D．液滴所受的洛伦兹力提供液滴做圆周运动的向心力，即
又
联立解得
故D错误。
故选B。
10. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导线，当通以电流I时，欲使导线静止在斜面上，外加匀强磁场B的大小和方向可能是（ ）
A. ，方向水平向左B. ，方向垂直斜面向上
C. ，方向垂直斜面向上D. ，方向竖直向上
【答案】A
【解析】
【详解】A．当磁场方向水平向左时，导线所受安培力方向竖直向上，导线静止，由平衡条件可得
解得
故A正确；
BC．当磁场方向垂直斜面向上时，导线受到重力、支持力和沿斜面向下的安培力，三个力不可能平衡，故BC错误；
D．当磁场方向竖直向上时，导线受重力、支持力和水平向右的安培力，三个力不可能平衡，故D错误。
故选A。
11. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（ ）
A. 增大匀强电场间的加速电压
B. 减小磁场的磁感应强度
C. 减小狭缝间的距离
D. 增大D形金属盒的半径
【答案】D
【解析】
【详解】带电粒子在磁场中运动时，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
则动能
则可知动能与加速电压、狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能。
故选D。
12. 某同学做了个有趣的实验，如图所示，水平面内有两根光滑平行金属导轨，上面放着两根金属棒a、b（a、b与导轨接触良好，且不会离开导轨）。其上方附近有一条形磁铁，下列对实验现象的描述正确的是（ ）
A. 当条形磁铁N极朝下，向上运动时，a、b将靠拢
B. 当条形磁铁N极朝下，向下运动时，a、b将分开
C. 当条形磁铁S极朝下，向上运动时，a、b将分开
D. 当条形磁铁S极朝下，向下运动时，a、b将静止
【答案】C
【解析】
【详解】AC．当条形磁铁向上运动，远离导轨时，穿过导轨磁通量减小，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流，产生磁场将会阻碍磁通量减小，故两棒向外分开，增大穿过的面积，从而起到阻碍磁通量减小的作用。因此不论条形磁铁是S极还是N极，由于磁铁的向上运动，则两棒分开，故A错误，C正确。
BD．当条形磁铁向下运动，当条形磁铁靠近导轨时，穿过导轨的磁通量增大，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流，产生磁场将会阻碍磁通量增大，故两棒向内靠近，减小穿过的面积，从而起到阻碍磁通量增大的作用。因此不论条形磁铁是S极还是N极，由于磁铁的靠近，则两棒靠近，故BD错误。
故选C。
13. 速度相同一束粒子（不计重力）经过速度选择器后射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是（ ）
A. 这束带电粒子带负电
B. 速度选择器的极板带负电
C. 若粒子在磁场中运动偏离的距离越大，则该粒子的比荷越小
D. 能通过狭缝的带电粒子的速率等于
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知该束带电粒子带正电，故A错误；
B．根据左手定则可知，该束带电粒子受到的洛伦兹力方向竖直向上，故该束带电粒子受到的电场力方向竖直向下，粒子带正电，故电场强度方向竖直向下，速度选择器的P1极板带正电，故B错误；
C．粒子在质谱仪内做圆周运动
解得
可知粒子的比荷越大，粒子在磁场中运动半径越小，C正确；
D．从速度选择器运动出去的粒子所受电场力等于洛伦兹力
解得
D错误。
故选C。
14. 如图所示，螺线管匝数匝，横截面积，螺线管导线电阻，电阻，磁感应强度B的图像如图所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（ ）
A. 通过电阻R的电流方向是从A到CB. 感应电流的大小保持不变为1.2A
C. 电阻R的电压为4.8VD. C点的电势为3.2V
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据楞次定律，结合原磁场的方向向右，且大小增加，可知电阻的电流方向是从C到A，A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律
感应电流大小为
即感应电流大小保持不变为0.8A，B错误；
C．根据欧姆定律，电阻两端的电压为
C错误；
D．由上分析知螺线管左端是正极，电阻两端的电压为
C点的电势为，D正确。
故选D。
15. 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析：由图可知，0-1s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-1s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为负方向；同理可知，1-2s内电路中的电流为顺时针，2-3s内，电路中的电流为顺时针，3-4s内，电路中的电流为逆时针，由可知，电路中电流大小恒定不变．
故选D
考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律
【名师点睛】本题要求学生能正确理解B-t图的含义，注意图线的斜率等于磁感应强度的变化率，斜率的符号能反映感应电流的方向，知道这些才能准确的利用楞次定律进行判定．
二、实验题（本题共2小题，共计17分）
16. 如图是多用表的刻度盘，当选用量程为100的电流挡测量电流时，指针指于图示位置，则所测电流为_________；若选用倍率为“×10”的电阻挡测电阻时，指针也指示在图示同一位置，则所测电阻的阻值为__________Ω。如果要用此多用表测量一个约的电阻，当选择“×10”倍率挡时发现指针偏角太小，为了使测量比较精确，应选的欧姆挡是___________（选填“×10”、“×100”或“×1k”），重新选挡后首要的操作是__________。
【答案】 ①. 62 ②. 150 ③. “×100” ④. 欧姆调零
【解析】
【详解】[1]当选用量程为100的电流挡测量电流时，电流挡读数：最小分度为2mA，为62mA；
[2]若选用倍率为“×10”的电阻挡测电阻时，欧姆挡读数
15.0×10Ω=150Ω
[3]如果要用此多用表测量一个约的电阻，当选择“×10”倍率挡时发现指针偏角太小，因为欧姆挡指针从左往右偏，读数从右往左读，所以当偏转角度较小说明示数较大，根据“大示数小挡位=小示数大挡位”，可知要使示数变小，必须选用大挡位，且要求指针处于表盘中央附近，所以选择“×100”挡；
[4]欧姆挡，每次换挡都需要重新欧姆调零。
17. 某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的其他器材有：
A.电压表V：0～3V～15V
B.电流表A：0～0.6A～3A
C.变阻器：（20Ω，1A）
D.变阻器：（1000Ω，0.1A）
E.电键S和导线若干
（1）实验中电压表应选用的量程为________（填“0～3V”或“0～15V”）；电流表应选用的量程为______（填“0～0.6A”或“0～3A”）；变阻器应选用________（填“变阻器”或“变阻器”）；
（2）根据实验要求画出电路图_______；
（3）实验测得的6组数据已在图中标出，如图所示，请你根据数据点位置完成图线_______，并由图线求出该电池的电动势________V，电阻________Ω。（此题保留两位有效数字）
【答案】 ①. 0～3V ②. 0～0.6A ③. ④. ⑤. ⑥. 1.5 ⑦. 0.50
【解析】
【详解】（1）[1][2][3]一节干电池电动势约为1.5V，则电压表应选用的量程为0～3V；电路允许通过的最大电流较小，电流表应选用的量程为0～0.6A；为方便实验操作，且外电压明显变化，变阻器应选小电阻，故选R1。
（2）[4]根据实验要求画出电路图如下
（3）[5]根据坐标系内描出的点作出电池U-I图像，如图所示。
[6]由图示电池UI图像可知，图像与纵轴交点坐标值为1.5，则电池电动势
E＝1.5V
[7]电池内阻为
r==Ω=0.50Ω
三、计算题（本题共4小题，共计36分.解答应写必要的文字说明和方程式.）
18. 如图所示，电源电动势，内阻为，“2.5V，5W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻。求
（1）电源的输出功率；
（2）电动机的输出功率。
【答案】（1）P出=22W；（2）
【解析】
【详解】（1）根据灯泡的额定值可知
解得
电源路端电压为
解得
电源的输出功率为
（2）电动机两端电压为
电动机内阻热功率为
电动机输出功率
19. 如图所示的狭长区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，区域的左、右两边界均沿竖直方向，磁场左、右两边界之间的距离L，磁场磁感应强度的大小为B，某种质量为m，电荷量q的带负电粒子从左边界上的P点以水平向右的初速度进入磁场区域，该粒子从磁场的右边界飞出，飞出时速度方向与右边界的夹角为60°。重力的影响忽略不计。求
（1）该粒子的运动速率；
（2）该粒子在磁场中运动的时间；
（3）若改变初速度大小，使粒子不能从右边界射出，则初速度v应该满足什么条件？
【答案】（1）；（2）；（3）当初速度v小于时，粒子不能从右边界射出
【解析】
【详解】（1）粒子在磁场中运动，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧的一部分，又因为，故圆心在粒子穿入和穿出磁场时受到洛伦兹力指向的交点上，设为O点，如图：
由几何知识可知，粒子偏转的圆心角
偏转半径
由洛伦兹力提供向心力有
联立得
（2）粒子穿过磁场时间
又
解得
故
（3）若粒子刚好不能从A边射出，运动轨迹如图：
由图知
由洛伦兹力提供向心力有
即
又
解得
故当初速度v小于时，粒子不能从右边界射出。
20. 如图所示，一水平放置的平行导体框宽度，接有的电阻，磁感应强度的匀强磁场垂直导轨平面方向向下，现有一导体棒跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，导体棒电阻，框架电阻不计，当以的速度向右匀速滑动时，试求
（1）导体棒上感应电流的大小及方向？
（2）电阻R上产生的热功率多大？
【答案】（1），方向由b向a；（2）P＝5.12W
【解析】
【详解】（1）导体棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势大小为
E＝BLv＝0.8×1×5.0V＝4V
导体棒ab相当于电源，由闭合电路欧姆定律得体ab上感应电流为
由右手定则知感应电流的方向由b向a；
（2）电阻R上的热功率为
P＝I2R＝5.12W
21. 在如图所示的直角坐标系第一象限与第三象限分布匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，现在第三象限中从点以初速度沿x轴正方向发射质量为m，带的离子，离子经电场后恰从坐标原点O射入磁场，离子重力不计。
（1）求电场强度E的大小；
（2）求离子进入磁场时的速度；
（3）求离子在磁场中运动的时间。
【答案】（1）；（2），方向是与x轴正方向成斜向上；（3）
【解析】
【详解】（1）离子在电场中做类平抛运动，在y方向匀变速运动
x方向匀速运动
根据牛顿第二定律得
联立求得
（2）进入磁场的竖直速度
得
，
即离子经过O点的速度大小是，方向是与x轴正方向成斜向上。
（3）由几何关系可知，离子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角为，则在磁场中运动的时间为