黑龙江省齐齐哈尔市2023-2024学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份黑龙江省齐齐哈尔市2023-2024学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 点电荷在电场中所受电场力的方向一定与电场线方向相同
B. 运动的点电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向可能与磁感线方向相同
C. 运动的点电荷在磁感应强度不为零的磁场中受到的洛伦兹力一定不为零
D. 通电长直导线在磁感应强度不为零的地方受到的安培力可能为零
【答案】D
【解析】A．正点电荷所受的电场力方向与电场强度方向相同，负点电荷所受的电场力方向与电场强度方向相反，故A错误；
B．运动的点电荷在磁场中所受的洛伦兹力方向与磁场方向垂直，故B错误；
C．当电荷的运动方向与磁场方向平行时不受洛伦兹力，故C错误；
D．通电长直导线在磁感应强度不为零的地方，当通电导线与磁场平行时不受安培力，故D正确。
故选D。
2. 太阳风（含有大量高能质子与电子）射向地球时，地磁场会改变这些带电粒子的运动方向，从而使很多粒子到达不了地面，另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成炫丽的极光．赤道上空P处的磁感应强度方向由南指向北，假设太阳风中的一电子以一定的速度竖直向下运动穿过P处的地磁场，如图所示．则该电子受到的洛伦兹力方向为（ ）
A. 向东B. 向南C. 向西D. 向北
【答案】C
【解析】根据左手定则，可知该电子受到的洛伦兹力方向向西。
故选C。
3. 如图所示是某一交变电流的图像，曲线部分为正弦函数的一部分，则该交变电流的有效值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由电流有效值的定义可得
解得该交变电流的有效值为
故选B。
4. 如图所示的电路，由两个相同的小灯泡、自感线圈、开关和直流电源连接而成。已知自感线圈的自感系数较大，且其直流电阻不为零．下列说法正确的是（ ）

A. 开关S闭合时，灯泡立刻变亮
B. 开关S闭合时，灯泡逐渐变亮
C. 开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，灯泡逐渐熄灭
D. 开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，灯泡闪亮一下后逐渐熄灭
【答案】C
【解析】AB．开关闭合时，由于自感线圈的存在，灯泡逐渐变亮，灯泡立刻变亮，AB错误；
CD．开关闭合待稳定后再断开的瞬间，自感线圈、、组成闭合回路，由于自感线圈阻碍原电流的变化，所以和灯泡都逐渐熄灭，C正确，D错误。
故选C。
5. 如图所示，两倾角为的光滑平行导轨，质量为m的导体棒垂直放在导轨上，整个空间存在竖直向上的匀强磁场。现导体棒中通有由a到b的恒定电流，使导体棒恰好保持静止。已知磁感应强度大小为B，导体棒中电流为I，重力加速度大小为g，忽略一切摩擦，则此时平行导轨间距为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】磁场方向竖直向上，由左手定则可知，安培力水平向右，由力的平衡条件得
解得
故选C。
6. 单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化图像如图所示，则（ ）
A. 在时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B. 在时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大
C. 在时，线圈中磁通量最大，感应电动势最大
D. 在时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
【答案】B
【解析】A．时刻，线圈中磁通量最大，线圈与磁场垂直，磁通量的变化率最小，感应电动势最小，故A项错误；
B．在时，线圈中磁通量为零，最小，图像的斜率为电动势，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故B项正确；
C．在时刻，线圈中磁通量最大，线圈与磁场垂直，磁通量变化率最小，感应电动势最小，故C项错误；
D．在时间内，磁通量的变化量不为零，由
则线圈中感应电动势的平均值不为零，故D项错误。
故选B。
7. 1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机，其原理如图所示，水平向右的匀强磁场垂直于盘面，圆盘绕水平轴C以角速度ω匀速转动，铜片D与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和阻值为R的定值电阻组成闭合回路。已知圆盘半径为L，圆盘接入CD间的电阻为，其他电阻均可忽略不计，下列说法正确的是（ ）

A. 回路中的电流方向为a→b
B. C、D两端的电势差为
C. 定值电阻的功率为
D. 圆盘转一圈的过程中，回路中的焦耳热为
【答案】D
【解析】A．根据右手定则可知，回路中的电流方向为b→a，故A错误；
B．由法拉第电磁感应定律，可知圆盘产生电动势为
因C处的电势比D处的电势低，故C、D两端的电势差为
故B错误；
C．根据欧姆定律，可知电路中的电流为
则定值电阻的功率为
故C错误；
D．圆盘转一圈的过程中，回路中的焦耳热为
故D正确。
8. 如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列说法中正确的是（ ）

A. 线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流
B. 穿过线圈a的磁通量变小
C. 线圈a有扩张的趋势
D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大
【答案】AD
【解析】B．当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路电阻减小，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，故B错误；
ACD．根据右手螺旋定则可知通过线圈a的磁通量向下增大，由楞次定律可知，线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故AD正确，C错误。
故选AD。
9. 风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，如图所示为某风力发电厂向一学校供电的线路图．已知发电厂的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线上损耗的功率为80W
B. 用户端的电流为44A
C. 降压变压器的匝数比
D. 若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小
【答案】BC
【解析】A．根据题意，由
可得升压变压器原线圈的电流为
输电线上的电流为
则输电线上损耗的功率为
A错误；
BC．用户端的功率为
解得
则降压变压器的匝数比
BC正确；
D．若用户端的用电器变多，则降压变压器的输出功率增大，输入电流增大，输电线上损失的功率增大，D错误。
故选BC。
10. 回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计。匀强磁场的磁感应强度为B、方向与盒面垂直。粒子源S产生的粒子质量为m，电荷量为+q，加速电压为U，则（ ）
A. 交变电压的周期等于粒子在磁场中回转周期
B. 加速电压为U越大，粒子获得的最大动能越大
C. D形盒半径R越大，粒子获得的最大动能越大
D. 磁感应强度B越大，粒子获得的最大动能越大
【答案】ACD
【解析】A．要想使粒子不断地在D型盒的缝隙中被加速，则交变电压的周期等于粒子在磁场中回转的周期，所以A正确；
BCD．根据
粒子获得的最大动能为
所以粒子获得的最大动能与加速电压的大小无关，D形盒半径R越大，磁感应强度B越大，粒子获得的最大动能越大，所以B错误；CD正确；
故选ACD。
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 某同学在做“探究电磁感应现象规律的实验”中，选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计时，电流计的指针恰好指在刻度盘中央，该同学先将灵敏电流计G连接在如图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。
（1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知，图乙中条形磁铁的运动情况可能是__________。
A.静止不动B.向下插入C.向上拔出
（2）该同学又将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。电路连接好后，A线圈已插入B线圈中，此时合上开关，灵敏电流计的指针向左偏了一下。当滑动变阻器的滑片向________（填“左”或“右”）滑动，可使灵敏电流计的指针向右偏转。
（3）通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是__________________________。
【答案】（1）C （2）右 （3）阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【解析】（1）[1]根据图甲可知，电流从灵敏电流计的左接线柱流入，指针往右偏；由图乙可知，螺线管中的感应电流方向为逆时针方向，根据安培定则，螺线管中感应电流的磁场方向竖直向上，条形磁铁在螺线管中的磁场方向（原磁场方向）竖直向上，可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，根据楞次定律可知穿过线圈的原磁通量减少，所以条形磁铁可能向上拔出线圈。
（2）[2]合上开关后，灵敏电流计的指针向左偏了一下，说明B线圈中磁通量增加时，灵敏电流计指针左偏；现在要使灵敏电流计的指针向右偏转，因此穿过B线圈的磁通量应该减小，由图丙可知，滑动变阻器的滑片向右滑动，电路中的电流减小，线圈A的磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相反，灵敏电流计的指针会向右偏，故滑动变阻器的滑片应向右滑动。
（3）[3]根据楞次定律可知，感应电流产生磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
12. 如图所示，(a)→(b)→(c)→(d)→(e)过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。
（1）图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量______________，磁通量变化率______________。（均填“最大”或“为零”）
（2）从图(b)开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是______________。（填“”或“”）
（3）当线圈转到图(c)位置时，感应电流______________。（填“最小”或“最大”）
（4）当线圈转到图(d)位置时，感应电动势______________。（填“最小”或“最大”）
（5）当线圈由图(d)转到图(e)过程中，ab边感应电流方向为______________。（填“a→b”或“b→a”）
【答案】（1）最大 为零 （2） （3）最小 （4）最大 （5）
【解析】（1）[1][2]图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，则此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小为零；
（2）根据题意，由图(b)可知，时刻线圈平面与磁感线方向平行，此时感应电流最大，线圈中电流i随时间t变化的关系是
（3）当线圈转到图(c)位置时，线圈平面与磁感线垂直，感应电流为零，最小。
（4）当线圈转到图(d)位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大。
（5）根据右手定则可知，ab边感应电流方向为。
三、计算题（本题共3小题，共38分。作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，匀强磁场方向垂直于导轨平面竖直向下，磁感应强度大小为，两根间距为的平行光滑金属导轨水平放置在匀强磁场中，金属杆垂直放在金属导轨上。若用大小为的水平拉力作用在金属杆上，可使其向右匀速运动。已知定值电阻的阻值为，金属杆的电阻为，其余电阻不计，整个过程中金属杆均与导轨垂直接触良好。求：
（1）通过金属杆的电流及方向；
（2）金属杆运动的速度大小；
（3）0.5s的时间内通过定值电阻R的电量及金属杆的焦耳热。
【答案】（1），；（2）；（3），
【解析】（1）对金属杆受力分析，根据平衡条件有
解得通过金属杆的电流为
根据左手定则，可知金属杆中的电流方向为；
（2）根据闭合电路欧姆定律，有
金属杆匀速运动过程中产生感应电动势为
解得金属杆运动的速度大小为
（3）的时间内，通过定值电阻的电量为
的时间内，金属杆的焦耳热为
14. 如图所示，为交流发电机的矩形线圈，其面积，匝数，线圈内阻，外电阻。线圈在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。图中的电压表、电流表均为理想交流电表，取，求：
（1）交流电压表的示数；
（2）从图示位置转过，通过R的电荷量；
（3）线圈转一周，线圈内阻产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）交变电压的峰值为
所以，交变电压的有效值为
根据欧姆定律，电压表示数为
（2）从图示位置开始，线圈转过的过程中，磁通量的变化量为
根据法拉第电磁感应定律，有
根据欧姆定律，有
根据电流强度定义，有
（3）回路中电流的有效值为
线圈转一圈所用时间为
则线圈内阻产生的焦耳热为
15. 如图所示，第一象限内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小的匀强磁场，第二象限内存在水平向右的匀强电场E1（大小未知），第三、四象限内存在与y轴正方向成45°角、场强大小为的匀强电场。现有一个比荷的带正电粒子从x轴上的A点以初速度垂直x轴射入电场，经y轴上的N点进入第一象限，已知A点横坐标为，N点纵坐标为2.0m，不计粒子重力，求：
（1）第二象限内匀强电场的场强E1的大小；
（2）粒子从A点出发到刚进入第四象限运动的时间；
（3）粒子从A点出发后第二次经过x轴时，距坐标原点距离。
【答案】（1）；（2）；（3）2m
【解析】（1）粒子的运动轨迹如图所示
y方向有
解得
x方向有
解得
（2）设粒子经N点时速度方向与y轴正方向的夹角为，有
解得
故
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，由向心力公式有
解得
粒子在磁场中做圆周运动的周期为
由几何关系可知，粒子在磁场中运动的圆心角为
粒子在磁场中的运动时间为
粒子从A点出发到刚进入第四象限运动的时间为
（3）粒子在第四象限内做类斜抛运动，粒子竖直方向做匀减速运动，设速度减为零所用时间为，有
解得
粒子水平方向做匀加速运动，沿x轴负半轴运动的距离为
粒子第二次经过x轴时到坐标原点的距离