江苏省无锡市锡东高级中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

这是一份江苏省无锡市锡东高级中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题，共11页。试卷主要包含了单选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
考试时间：75分钟 分值：100分
一、单选题：（本大题共10小题，共40分）
1.使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波（ ）
A.是蓝光B.波长比手机通信的电磁波短
C.在真空中的传播速度大小为340m/sD.不能在真空中传播
2.关于下列四幅图的说法正确的是（ ）
A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U
B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的正极，B极板是发电机的负极
C.图丙是速度选择器的示意图，带电粒子（不计重力）能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器的条件是，即
D.图丁是质谱仪的主要原理图。其中、、在磁场中偏转半径最大的是
3.如图所示，一根有裂缝的空心铝管竖直放置。让一枚磁性比较强的永磁体从管口处由静止下落，磁体在管内运动时没有跟铝管内壁发生摩擦。则磁体（ ）
A.在管内的加速度越来越大
B.受到铝管中涡流的作用力方向一直向下
C.受到铝管中涡流的作用力方向一直向上
D.受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下
4.如图甲所示电路中，电流i（以图甲中电流方向为正）随时间t的变化规律如图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（ ）
A.0~t1内，，电容器C正在充电
B.t1∼t2内，电容器C上极板带负电
C.t2∼t3内，自感电动势逐渐增大
D.t3∼t4内，电场能转化为磁场能
5.笔记本电脑盖上屏幕，屏幕盖板上磁铁和主板机壳上“霍尔传感器”配合，使屏幕进入休眠模式，其工作原理如图所示。当电脑盖上屏幕时，相当于屏幕边缘的磁极靠近霍尔元件，已知该霍尔元件载流子为电子，以下说法正确的是（ ）
A.盖上盖板，a端带正电
B.打开盖板，a端带正电
C.盖上屏幕过程中，a、b间电势差逐渐增大
D.盖上屏幕过程中，a、b间电势差不变
6.如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒为20kW。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1A，输电线的总电阻用表示，大小为10Ω。下列说法正确的是（ ）
A.电流互感器是一种降压变压器
B.将滑动触头P下移，用户获得的电压将增大
C.升压变压器的输出电压U2=1000V
D.用户获得的功率为19kW
7.下图是用电流传感器（电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S。在下图所示的图象中，可能正确表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的是（ ）
A. B. C. D.
8.半径分别为r和2r的同心半圆导轨MN、PQ固定在同一水平面内，一长为r、电阻为R的导体棒AB置于半圆轨道上面，BA的延长线通过导轨的圆心O，装置的俯视图如图所示。整个装置位于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。在N、Q之间接有一阻值也为R的电阻。导体棒AB以角速度ω绕O顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。导轨电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A.导体棒A端相等于电源正极
B.导体棒中的电流方向为B→A
C.导体棒AB两端的电压大小为
D.若导体棒不动，要产生同方向的感应电流，可使磁感应强度增强
9.无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用.如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是（ ）
A.供电线圈中电流的有效值为
B.受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次
C.t=0.01s时受电线圈的感应电流最小
D.t=0.01s时两线圈之间的相互作用力最大
10.一个边长为2L的正方形ABCD区域内，有垂直纸面的匀强磁场，其中ABC范围内的磁场垂直纸面向内，ACD范围内的磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B，如图所示。其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正。在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流I随时间t变化规律正确的是（ ）
A. B. C. D.
二、非选择题：（本大题共6小题，共60分）
11.（10分）为探究影响感应电流方向的因素，两位同学做了如下的实验。
图（甲） 图（乙）
（1）小李同学选用图（甲）中的器材模仿法拉第的实验进行探究
①为了保证实验现象明显，电源选用________；电表选用________；（填写器材前的代码）
A.低压直流电源B.低压交流电源C.220V交流电源D.灵敏电流计
E.0~0.6A量程的电流表F.0~0.6V量程的电压表
②实验过程中，记录的实验现象如下表所示，观察四项实验结果，能够得出结论，产生感应电流的条件与________的变化有关？（选填“A”“B”或“C”）
A.磁场B.电场C.闭合导体回路包围的面积
（2）小张同学用导轨、导体棒、电表、导线组成图（乙）所示的电路，整个电路处于垂直导轨的磁场中，当导体棒在金属导轨上向右移动时，电表中有电流，得出结论，产生感应电流的条件与________的变化有关？（选填“A”“B”或“C”）
A.磁场B.电场C.闭合导体回路包围的面积
依据小李和小张两位同学的实验得出结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。
12.（6分）盐道街外语学校创新小组同学想用220V交流电作为小型收录机的电源。他先制作了一个交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6V的交流电源，于是他又添置了一台220V/6V的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。
（1）他不知道如何接法，也没有相应的说明书，你能帮他判断正确的接法是ad端接________（填“220V”或“6V”）.
（2）这台220V/6V的理想变压器接6V的线圈匝数是300匝，则接220V的线圈匝数是________匝。
（3）如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是________（填字母）.
A.用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
B.测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表
C.原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，则副线圈电压大于原线圈电压
D.为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响
13.（8分）如图所示，矩形线圈abcd的面积是0.01m2，共100匝，线圈的总电阻r=1Ω，外接电阻R=9Ω，线圈以角速度绕ab边匀速转动，ab边右侧有匀强磁场（左侧没有磁场），匀强磁场的磁感应强度，求（电压表为理想电表）：
（1）线圈中感应电动势的最大值为多少；
（2）当线圈由图示位置转过60°时，通过电阻R的电流大小；
（3）电压表的示数。
14.（8分）如图所示，质量m=1kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L=1m的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内）.右侧回路中，电源的电动势E=8V、内阻r=1Ω，，额定功率为8W、额定电压为4V的电动机M正常工作.取sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度大小g=10m/s2.试求：
（1）电动机当中的电流与通过电源的电流.
（2）金属棒受到的安培力大小及磁场的磁感应强度大小.
15.（15分）如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，在-x轴上的a点以速率v0沿与x轴负方向成60°角的方向射入磁场，然后经y轴上的b点沿垂直于y轴的方向进入电场，并从x轴上处的c点进入第Ⅳ象限，此后粒子做匀速直线运动，进入矩形有界匀强磁场区域（图中未画出），并从矩形磁场边界上的d点射出，速度沿x轴负方向，不计粒子重力。求：
（1）粒子在第Ⅱ象限的运动时间t；
（2）电场强度E的大小及粒子射出电场时的速度偏转角θ；
（3）矩形有界匀强磁场的磁感应强度B0的大小以及其最小面积。
16.（15分）如图所示，与水平方向成夹角θ=37⁰的两平行金属导轨AB、A′B′，下端连接足够长的水平金属轨道BC、B′C′，并在轨道上静止放置导体棒b。已知轨道间距均为d=1m，AB、A′B′长度L=12m，a、b棒质量均为1kg，a棒电阻为R=3Ω，b棒电阻r=1Ω，，两轨道平面内均有垂直于其平面的磁场，磁感应强度均为B=2T，不计一切摩擦，导轨电阻不计，g=10m/s2。现将导体棒a自顶端AA′静止释放，先将导体棒b锁定，导体棒a运动至BB′前已匀速。求：
（1）导体棒a匀速下滑时的速度；
（2）导体棒a沿倾斜导轨从AA′下滑至.BB′的过程中通过导体棒a的电荷量及在斜导轨上的下滑时间；
（3）若导体棒a滑到BB′进入水平轨道时无机械能损失，同时解除对导体棒b的锁定，要使a、b棒在水平轨道上不发生碰撞，则导体棒b初始位置至少应离BB多远。
2023—2024学年度高二物理第二学期期中考试答案和解析
1.【答案】B【解析】A.蓝牙通信的电磁波频率不在可见光频率范围内，不是蓝光，A错误；B.蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波频率大，所以其波长比手机通信的电磁波短，B正确；CD.电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，故CD错误故选B。
2.【答案】D【解析】A.粒子射出回旋加速度器时，得可知，粒子的最大动能与加速度电压无关，A错误；B.根据左手定则，正离子向下偏转，负离子向上偏转，则A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，B错误；C.根据左手定则可知，电场力与洛伦兹力同向，则图丙不是速度选择器，C错误；D.粒子经过速度选择器后的速度相同，根据得， 的比荷最小，则运动半径最大，D正确。故选D。
3.【答案】C【解析】解：BCD.磁体从管口处由静止下落，铝管壁内部可以感应出涡流，根据楞次定律可知，铝管中的感应电流阻碍磁体的下落，对磁体始终产生向上的阻力，故C正确，BD错误；A.磁体在下落过程中由牛顿第二定律可得又，，解得，刚开始时磁体的加速度为g，随速度增大感应电动势增大，安培力增大，加速度减小，故A错误。
4.【答案】B【解析】A、0~t1内，电流逐渐增大，所以电容器正在放电，故A错误；B、t1~t2内，电流逐渐减小，则电容器充电，因为电流为正（即逆时针），所以电容器C上极板带负电，故B正确；C、t2∼t3内，电流增加的越来越慢，所以自感电动势逐渐减小，故C错误；D、t3∼t4内，电流逐渐减小，则电容器充电，磁场能转化为电场能，故D错误。
5.【答案】C【解析】AB.由左手定则可知，自由电子往a端偏转，故a端带负电，故AB错误；CD.稳定时，自由电子不再偏转，设自由电子定向移动的速率为v，前后表面间的距离为d，满足，解得，盖上屏幕过程中，磁感应强度B增大，故前、后表面间的电势差U增大，故C正确，D错误。故选：C。
6.【答案】D【解析】解：A、根据线圈匝数关系可知电流互感器是一种升压变压器，故A错误；B、将滑动触头P下移，相当于增大了，根据变压器原理可知减小，用户获得的电压将减小，故B错误；C.原、副线圈的匝数比为，电流互感器原线圈中的电流：升压变压器的输出电压：，故C错误；D.输电线上的损失功率，用户获得的功率：，故D正确。故选：D。
7.【答案】B【解析】由于自感线圈L直流电阻值大于灯泡D的阻值，由通过线圈L的电流小于通过灯泡D的电流；当断开电键，原来通过D的电流渐渐减小，由于电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与规定图示流过电阻的方向相反，I慢慢减小最后为0.故ACD错误，B正确。故选B。
8.【答案】C【解析】AB.导体棒旋转切割磁感线产生感应电流相当于电源，由右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是从A端流向B端，A点相当于电源负极，故AB错误；C.AB棒产生的感应电动势为，导体棒AB两端的电压为，故C正确；D.若导体棒不动，使磁感应强度增强，磁通量增大，根据楞次定律可得电流由B流向A，故D错误。
9.【答案】C【解析】AB、结合图乙知，供电线圈中电流的有效值为，交流电的周期T=0.02s，其频率，一个周期内交流电的方向改变两次，则受电线圈中的电流方向每秒钟改变100次，故AB错误；CD、由图乙知，t=0.01s时供电线圈中电流最大，磁通量变化率最小，为0，则感应电动势最小，为0，感应电流最小为0，此时两线圈之间的相互作用力最小，故C正确，D错误。
10.【答案】A【解析】线框从开始进入磁场到运动L的过程中，只有边bc切割磁感线，感应电流不变，根据右手定则可知，产生逆时针方向的感应电流，即为正方向；前进了L后，边bc开始出垂直纸面向里的磁场，进入垂直纸面向外的磁场，边ad开始进入磁场，回路中的感应电动势为边bc在垂直纸面向外的磁场中产生的电动势的2倍，随着线框的运动，感应电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为顺时针方向，即为负方向；当再前进L时，边bc完全出磁场，边ad开始出垂直纸面向里的磁场，进入垂直纸面向外的磁场，有效切割长度逐渐减小，根据楞次定律可得，线框中产生顺时针方向的感应电流，即为负方向；当再前进时，切割磁感线的长度为零，之后切割磁感线的长度逐渐增大，根据楞次定律可得，产生逆时针方向的感应电流，即为正方向，故A正确，B、C、D错误.
11.【答案】（1）①A；D；②A （2）C；
【解析】解：（1）①依据电磁感应现象，结合实验器材，为了保证实验现象明显，电源选用低压直流电源，即选用A；而电表选用灵敏电流计，即选用D；
②由以下开关和变阻器的状态与线圈中是否有电流关系，
可知，产生感应电流的条件与磁场的变化有关，故A正确，BC错误；
（2）整个电路处于垂直导轨的磁场中，当导体棒在金属导轨上向右移动时，电表中有电流，得出结论，产生感应电流的条件与闭合导体回路包围的面积的变化有关，故C正确，AB错误；
12.【答案】（1）6V；（2）11000；（3）AD。
【解析】解：（1）由于变压器输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，故副线圈电线电阻要小，故引线要粗，故a、d接6V，b、c接220V。
（2）根据变压比等于匝数比可得：，解得 。
（3）AD.变压器的输出电压跟输入电压以及原副线圈匝数之比都有关，因此需要用可拆卸的变压器研究，探究副线圈电压与匝数的关系，采用控制变量法，即为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响，故AD正确；B. “测定电池的电动势和内阻”实验中的电压表是直流电压表，直流电压表不能测量交变电流的电压，故B错误；C.根据原副线圈匝数之比等于输入输出电压之比可知，原线圈0、8，副线圈0、4，那么副线圈的电压小于原线圈电压，故C错误。故选AD。
13.【答案】解：（1）线圈中感应电动势的最大值为；
（2）交变电流的最大值，电流的瞬时值表达式为
从图示位置转过60°时，此时的电流为；
（3）电压表的示数为交流电路端电压的有效值，，电动势有效值
则电压表的示数为
14.【答案】解：（1）电动机的正常工作时，有： ，代入数据解得：
通过电源的电流为：
（2）导体棒静止在导轨上，由共点力的平衡可知，安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即：，流过电动机的电流I为： ，
解得：
15.【答案】解：（1）根据题意可知，电子在磁场中转过的圆心角为120°.由几何关系，，
而联立得：
（2）设电子在电场中运动的加速度为a，时间为t，离开电场时，沿y轴方向的速度大小为，
则水平方向有：，
竖直方向有根据牛顿第二定律有：，
且，
解得：，
因为，
得；
（3）粒子进入矩形有界磁场的速度为：，
因为洛伦兹力提供向心力，有：，
根据几何知识有：，
得： ，
联立得：，
如图，以切点e、d的连线为矩形的一条边，其对边与粒子的运动轨迹相切，则有界匀强磁场区域面积为最小。
且，
得： 。
17.【答案】（1）导体棒a匀速下滑时，根据法拉第电磁感应定律有，由闭合电路欧姆定律，则有，导体棒a匀速下滑，则有，联立解得
（2）根据，，，联立得，
由动量定理可得，，联立解得，t=3s
（3）a、b棒共速时，根据动量定理，对b棒，可得， ，对a棒，可得
且，联立解得，，又，解得
则导体棒b初始位置至少应离BB′3m远。
开关和变阻器的状态
线圈B中是否有电流
开关闭合瞬间
有
开关断开瞬间
有
开关闭合时，滑动变阻器不动
无
开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片
有
开关和变阻器的状态
线圈B中是否有电流
开关闭合瞬间
有
开关断开瞬间
有
开关闭合时，滑动变阻器不动
无
开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片
有