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2020-2021学年山东省济宁市泗水县高二下学期期中考试 物理 word版
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这是一份2020-2021学年山东省济宁市泗水县高二下学期期中考试 物理 word版，共15页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
一、单选题(每小题3分，共24分)
1.关于电磁波理论，下列说法正确的是
A.在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
B.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
C.做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
2.装在汽车上的磁性转速表就利用了电磁驱动，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速转动
B.永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反
C.永久磁体相对铝盘转动，铝盘中产生感应电流，并受洛伦兹力而转动
D.在电磁驱动的过程中，将其它形式的能转化为机械能
3.如图所示为质谱仪的工作原理图，它由加速电场、速度选择器(磁场方向垂直纸面)和偏转磁场构成。四种电荷量相等，电性相同、质量不同的粒子a，b，c，d由O点处的粒子源竖直向下射入加速电场(粒子a，b，c的初速度相同)，四种粒子经过一段时间到达图中不同的位置，粒子的重力以及粒子间的相互作用均不计。则下列说法正确的是
A.粒子可能带负电
B.速度选择器中磁场的方向垂直纸面向里
C.粒子c在O点的初速度大于粒子d在O点的初速度
D.粒子d的质量大于粒子c的质量
4.如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是
A.变压器的输出电压U2增大 B.变压器的输出电压U4减小
C.输电线上的电流I3减小 D.输电线损耗的功率减小
5.如图所示，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，灯泡L1与理想二极管D相连，下列说法中正确的是
A.闭合开关S后，L1会逐渐变亮，L2立刻变亮 B.闭合开关S稳定后，L1比L2更亮
C.断开S的瞬间，L1会逐渐熄灭 D.断开S的瞬间，a点的电势比b点高
6.如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的电场强度大小为E，方向为竖直方向，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。一质量为m的带正电粒子在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断
A.E的方向竖直向下 B.粒子的机械能守恒
C.粒子沿圆周顺时针运动 D.粒子运动的角速度为
7.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则由O到D的过程中，下列说法正确的是
A.O时刻线圈中感应电动势为零 B.D时刻线圈中感应电动势为零
C.D时刻线圈中感应电动势最大 D.由D至0.01s时间内线圈中平均感应电动势为0.2V
8.如图所示，边长为L的正三角形ABC区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，BC边的中点O有一粒子源，可以在ABC平面内沿任意方向发射速率为v的带相同正电的粒子，若垂直AB边并由其中点D射出磁场的粒子，从O到D的过程中速度方向偏转了60°，不计粒子的重力及带电粒子之间的相互作用，下列说法正确的是
A.条件不足，无法求出粒子运动轨道半径 B.粒子可能从A点射出磁场
C.粒子的比荷为 D.从B点射出的粒子在磁场中的运动时为
二、多选题(每题4分，共16分。每题有多个选项符合题目要求，选对不全得2分，错选或不选的0分)
9.如图所示，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，下列表述正确的是
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B.穿过线圈a的磁通量变大
C.线圈a有扩大的趋势 D.线圈a对水平桌面的压力将增大
10.在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10Ω，R3=20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是
A.所用交流电的频率为2Hz B.电压表的示数为120V
C.电流表的示数为1.0A D.变压器传输的电功率为15.0W
11.光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向如图，大小为0.5T。质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动。已知MN=OP=1m，则下列说法不正确的是
A.金属细杆运动到圆弧轨道时受到重力，支持力，安培力
B.金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/s
C.金属细杆运动到P点时安培力的瞬时功率为0
D.金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为1.5N
12.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，运动轨迹如图所示，其中∠AOa=90°，∠AOb=120°，∠AOc=150°。若带电粒子只受磁场力的作用。则下列说法正确的是
A.三个粒子都带正电荷 B.a粒子在磁场中运动时间最长
C.三个粒子在磁场中运动的时间之比为3：4：5 D.b粒子的速率是a粒子速率的倍
第II卷(非选择题)
三、实验题(共14分)
13.(本题6分)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，斌斌利用如图所示可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。
(1)实验还需要下列器材中的 ；
(2)实验中，图中变压器的原线圈接线“0、8”接线柱，所接电源电压为交流10.0V，副线圈接线“0、4”接线柱，则副线圈所接电表示数可能是
14.(本题8分)小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。断开开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。
(1)闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，灵敏电流计的指针 (填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)；
(2)如图乙所示，R为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴(A线圈平面与螺线管线圈平面平行)，并位于其左侧。若周围环境温度急剧下降时，从左向右看，金属环A中电流方向 (填“顺时针”或“逆时针”)，金属环A将向 (填“左”或“右”)运动，并有 (填“收缩”或“扩张”)的趋势。
四、解答题(共46分)
15.(本题8分)如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕OO'轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，初始状态时线圈平面与磁场方向平行。线圈匝数n=50，电阻r=0.1Ω，长L1=5cm，宽L2=4cm，角速度ω=100rad/s，磁场的磁感应强度B=0.2T。线圈两端外接电阻R=0.9Ω的用电器和一个交流电流表。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求：
(1)从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内感应电流随时间变化的函数表达式；
(2)求线圈转动过程中电阻R的发热功率；
16.(本题8分)如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电粒子质量m、电量q(不计重力)，从A点沿半径方向以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并由B点射出，速度方向偏转了60°，求：
(1)该粒子在磁场中运动的轨道半径R；
(2)磁场的磁感应强度B及粒子在磁场中的运动时间t。
17.(本题14分)如图所示，平行光滑金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，M、P端接有阻值为R的定值电阻，导轨间距为L，质量为m、长为L的金属棒放在导轨上，宽为d的边界间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，磁场边界与导轨平行，开始时金属棒静止在磁场外离磁场左边界d处，用大小为F的水平恒定向右拉金属棒，金属棒在磁场中运动t时间达到最大速度，金属棒运动过程始终与导轨垂直并接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，求：
(1)金属棒刚进磁场时加速度的大小；
(2)从开始运动到金属棒达到最大速度的过程中，通过电阻R的电量；
(3)金属棒通过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热。
18.(16分)如图所示，在第I、IV象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等，在第II象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E(大小未知)，一个质量为m，电荷量为q的带电粒子以垂直于x轴的初速度v0从x轴上的P点进入匀强电场中，OP之间的距离为d，并恰好与y轴的正方向成45°角进入磁场，穿过第一象限磁场后垂直于x轴进入第IV象限的磁场，粒子重力不计。求：
(1)电场强度E的大小；
(2)带电粒子从P点开始运动到第二次经过x轴正半轴所用的时间t。
2019级高二物理期中质量检测参考答案
一、单选题
1、C【详解】A、B. 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，A、B均错误；
C．做非匀变速运动的电荷可以在周围空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确；
D、赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误。 故选项C正确。
2．D【详解】A．永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，故Ａ错误；
Ｂ．该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，故Ｂ错误；
Ｃ．当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有安培力的作用，而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩会使指针稳定在某一刻度上，故Ｃ错误；D．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功消耗电能转化为机械能，故D正确。故选D。
3．D【详解】A．由粒子c，d在磁场中的偏转方向结合左手定则可知，粒子一定带正电，故A错误；B．由于粒子c，d在速度选择器中的运动轨迹为直线，则粒子c、d在速度选择器中做匀速直线运动，由平衡条件可得因此粒子c、d在速度选择器中的速度大小相等，又左极板带正电，则速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故B错误；
CD．由粒子a，b在速度选择器中的偏转方向可知，粒子a所受的洛伦兹力大于电场力，粒子b所受的洛伦兹力小于电场力，因此粒子在加速电场中运动时，有可得又因为粒子a，b，c的初速度相同，所以粒子a的比荷大于粒子c的比荷，粒子c的比荷大于粒子b的比荷，粒子c，d在磁场中运动时，由洛伦兹力提供向心力，由解得由图可知粒子c的轨迹半径小于粒子d的轨迹半径，所以粒子c的比荷大于粒子d的比荷，两粒子在加速电场中运动时，由解得显然比荷越大的粒子初速度越小，因此粒子c在O点的初速度小于粒子d在O点的初速度，故D正确，C错误。故选D。
4．B【详解】A．升压变压器原副线圈的电压满足发电机的输出电压U1和匝数比不变，故变压器的输出电压U2不变，A错误；BCD．随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，电流I4变大，降压变压器两侧电流满足匝数比不变，可知I3变大，输电线损耗的电压，损耗的功率均变大，降压变压器原线圈的电压可知U3减小，进一步导致U4减小，B正确，C、D错误。故选B。
5．D【详解】A．闭合开关S后，线圈自感只是阻碍流过L的电流增大，则两灯立刻亮，故A错误；B．闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，导致灯泡L1不亮，而L2将更亮，故B错误；CD．断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，线圈L与灯泡L1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端，此时的二极管反接，所以回路中没有电流，故C错误D正确。故选D。
6．D【详解】A．在叠加场中，粒子做匀速圆周运动，则有正电荷的电场力方向向上，则E的方向竖直向上，所以A错误；B．粒子做匀速圆周运动过程中，电场力做功，所以粒子的机械能不守恒，则B错误；C．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由左手定则可判断粒子沿圆周逆时针运动，所以C错误；D．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
， ，由上几式解得所以D正确；故选D。
7．B【详解】A．在图像切线斜率表示感应电动势大小，O时刻斜率不为零，说明线圈中感应电动势不为零，故A错误；BC．D时刻斜率为零，说明此时线圈中感应电动势为零，故B正确，C错误；D．设由O至0.01s时间内线圈中平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律可得故D错误。故选B。
D【详解】A．因为由AB边中点D射出磁场的粒子，从O到D的过程中速度方向偏转了60°，则B点是轨迹的圆心，粒子运动的轨道半径为 ，A错误；B．从作图可知，粒子不可能从A点射出磁场，B错误；
C．根据牛顿第二定律 解得 C错误；
D．从B点射出的粒子在磁场中的运动时为 解得
D正确。故选D。
二、多选题
9．BD【详解】A．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，故A错误；
B．阻值减小，电流增大，磁感应强度增大，说明穿过线圈a的磁通量变大，故B正确；
CD．穿过线圈a的磁通量变大，要阻碍磁通量增大，由楞次定律可知线圈a有收缩的趋势，同时有远离螺线管的趋势，因此线圈a对水平桌面的压力将增大，故C错误、D正确。
故选BD。
10．BD【详解】A．交流电的频率为，A错误；B．通过电流的有效值为两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压
电阻两端分压即为电压表示数，即 ，B正确；
C．电流表的示数为，C错误；
D．副线圈中流过的总电流为变压器原副线圈传输的功率为，D正确。故选BD。
11．BD【详解】A．金属细杆运动到圆弧轨道时受到重力，支持力，安培力；故A正确；
B．设金属细杆运动到P点时的速度大小为v。从M到P过程，由动能定理得则得
故B错误；C．金属细杆运动到P点时，安培力的方向为水平向右，速度方向为竖直向上，安培力方向与速度方向垂直，故此时安培力的瞬时功率为0，C正确；
D．在P点，设每一条轨道对细杆的作用力大小为N，由牛顿第二定律得
代入数据解得
由牛顿第三定律得细杆在P点对每一条轨道的作用力大小为故D错误；故选BD。
12．ABD【详解】三个粒子在磁场中运动的圆心和圆心角如图所示。
A．由左手定则可知，三个粒子均带正电，A正确；
BC．三个粒子在磁场中运动的周期相等，轨迹对应的圆心角越大则运动时间越长，可见a粒子在磁场中运动时间最长，B正确，C错误。
D．设磁场半径为R，由几何关系可知，ra=R，，洛伦兹力提供向心力，则 所以有将ra、rb代入得，D正确；故选ABD。
三、实验题
13．AD D （每空3分，本题6分）
【详解】(1)[1]探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验要用到交流电压表，B是直流电流表，C是直流电压表，A是多用电表，可以用多用电表的交流电压挡测电压，实验中为了安全，输入电压不能超过12V，需要交流学生电源，故选AD。
(2)[2]如果是理想变压器，则电压比等于匝数比，输出电压为5V，但图中变压器存在比较大的漏磁，实际输出电压小于5V，故D正确。故选D。
14．向左偏转 顺时针 右 扩大 （每空2分，本题8分）
【详解】(1)[1]由题意可知当穿过B的磁通量减小时，指针向左偏转，则可知当穿过B的磁通量增大时，指针应该向右偏转，则闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，A所在回路中的电阻增大，则A中的电流减小，磁场变弱，穿过B的磁通量减小，故灵敏电流计的指针向左偏转；
(2)[2]当温度下降时，则电阻增大，导致线圈中的电流减小，依据右手螺旋定则与楞次定律，从左向右看，金属环A中电流方向为顺时针方向；
[3][4]因穿过A环的磁通量减小，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相同，故相互吸引，则金属环A将向右运动，且金属环A有扩大趋势。
四、解答题
15．（1） （2）2.0W (3)2.0×10-2C
【详解】(本题8分)线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为m=nBSω=50×0.2×5×4×10-4×100=2.0V ————(1分)
从中性面开始计时，则电动势的瞬时值为： e=2.0sin100t V————(1分)
瞬时感应电流的表达式 ————(1分)
(2)电路中电流的有效值为 ————(1分)
电阻R的发热功率 ————(1分)
(3)线框从此位置转过四分之一周期的过程中：
平均感应电动势 ————(1分)
平均感应电流 ————(1分)
通过电阻R的电荷量 =2.0×10-2C ————(1分)
16．(1)； (2); (3)
【详解】(本题8分)(1)根据题意，确定粒子的圆心，粒子速度的偏转角等于圆心角：
粒子运动的圆周运动半径为，根据几何关系： ————(1分)
解得： ————(1分)
洛伦兹力提供向心力： ————(2分)
解得： ————(1分)
粒子做圆周运动的周期为 ————(1分)
解得： ————(1分)
轨迹圆心角为600，粒子在磁场中的运动时间为————(1分)
17．（1） ； （2） ； （3）
【详解】(本题14分)（1）设金属棒刚进入磁场时速度大小为v1，根据动能定理有———(1分)
解得 v1=————(1分)
根据牛顿第二定律 ————(1分)
解得 ————(1分)
（2）设金属棒在磁场中运动的最大速度为v2，根据力平衡有———(2分)
解得 ————(1分)
金属棒从进入磁场到达到最大速度过程，根据动量定理有——(2分)
————(1分)
解得 ————(1分)
(3)由于金属棒最终是匀速通过磁场，根据功能关系有 ——(2分)
解得电阻R中产生的焦耳热 ————(1分)
18．(1)； (2)
【详解】(本题16分)（1）粒子以垂直于x轴的初速度进入水平方向的匀强电场，做类平抛运动，由进入电场时的速度与y轴正向成45°角，则有 ————(2分)
解得竖直速度————(1分)
加速度为 ————(1分)
加速位移为 ————(1分)
联立解得 ————(2分）
（2）作出粒子的运动轨迹，如图所示
粒子在电场中运动，则有 ————(1分)
解得 ————(1分)
粒子进入磁场的速度为 ————(1分)
粒子在电场中偏转沿y轴的位移为 ————(1分)
由几何知识得粒子在磁场中做圆周运动的半径 ————(2分)
由几何知识可知粒子在第一象限磁场偏转的圆心角，在第四象限偏转的圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间 ————(2分)
粒子第二次经过x轴时在电场和磁场中运动的总时间——(1分)
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
一、单选题(每小题3分，共24分)
1.关于电磁波理论，下列说法正确的是
A.在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
B.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
C.做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
2.装在汽车上的磁性转速表就利用了电磁驱动，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速转动
B.永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反
C.永久磁体相对铝盘转动，铝盘中产生感应电流，并受洛伦兹力而转动
D.在电磁驱动的过程中，将其它形式的能转化为机械能
3.如图所示为质谱仪的工作原理图，它由加速电场、速度选择器(磁场方向垂直纸面)和偏转磁场构成。四种电荷量相等，电性相同、质量不同的粒子a，b，c，d由O点处的粒子源竖直向下射入加速电场(粒子a，b，c的初速度相同)，四种粒子经过一段时间到达图中不同的位置，粒子的重力以及粒子间的相互作用均不计。则下列说法正确的是
A.粒子可能带负电
B.速度选择器中磁场的方向垂直纸面向里
C.粒子c在O点的初速度大于粒子d在O点的初速度
D.粒子d的质量大于粒子c的质量
4.如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是
A.变压器的输出电压U2增大 B.变压器的输出电压U4减小
C.输电线上的电流I3减小 D.输电线损耗的功率减小
5.如图所示，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，灯泡L1与理想二极管D相连，下列说法中正确的是
A.闭合开关S后，L1会逐渐变亮，L2立刻变亮 B.闭合开关S稳定后，L1比L2更亮
C.断开S的瞬间，L1会逐渐熄灭 D.断开S的瞬间，a点的电势比b点高
6.如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的电场强度大小为E，方向为竖直方向，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。一质量为m的带正电粒子在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断
A.E的方向竖直向下 B.粒子的机械能守恒
C.粒子沿圆周顺时针运动 D.粒子运动的角速度为
7.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则由O到D的过程中，下列说法正确的是
A.O时刻线圈中感应电动势为零 B.D时刻线圈中感应电动势为零
C.D时刻线圈中感应电动势最大 D.由D至0.01s时间内线圈中平均感应电动势为0.2V
8.如图所示，边长为L的正三角形ABC区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，BC边的中点O有一粒子源，可以在ABC平面内沿任意方向发射速率为v的带相同正电的粒子，若垂直AB边并由其中点D射出磁场的粒子，从O到D的过程中速度方向偏转了60°，不计粒子的重力及带电粒子之间的相互作用，下列说法正确的是
A.条件不足，无法求出粒子运动轨道半径 B.粒子可能从A点射出磁场
C.粒子的比荷为 D.从B点射出的粒子在磁场中的运动时为
二、多选题(每题4分，共16分。每题有多个选项符合题目要求，选对不全得2分，错选或不选的0分)
9.如图所示，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，下列表述正确的是
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B.穿过线圈a的磁通量变大
C.线圈a有扩大的趋势 D.线圈a对水平桌面的压力将增大
10.在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10Ω，R3=20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是
A.所用交流电的频率为2Hz B.电压表的示数为120V
C.电流表的示数为1.0A D.变压器传输的电功率为15.0W
11.光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向如图，大小为0.5T。质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动。已知MN=OP=1m，则下列说法不正确的是
A.金属细杆运动到圆弧轨道时受到重力，支持力，安培力
B.金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/s
C.金属细杆运动到P点时安培力的瞬时功率为0
D.金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为1.5N
12.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，运动轨迹如图所示，其中∠AOa=90°，∠AOb=120°，∠AOc=150°。若带电粒子只受磁场力的作用。则下列说法正确的是
A.三个粒子都带正电荷 B.a粒子在磁场中运动时间最长
C.三个粒子在磁场中运动的时间之比为3：4：5 D.b粒子的速率是a粒子速率的倍
第II卷(非选择题)
三、实验题(共14分)
13.(本题6分)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，斌斌利用如图所示可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。
(1)实验还需要下列器材中的 ；
(2)实验中，图中变压器的原线圈接线“0、8”接线柱，所接电源电压为交流10.0V，副线圈接线“0、4”接线柱，则副线圈所接电表示数可能是
14.(本题8分)小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。断开开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。
(1)闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，灵敏电流计的指针 (填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)；
(2)如图乙所示，R为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴(A线圈平面与螺线管线圈平面平行)，并位于其左侧。若周围环境温度急剧下降时，从左向右看，金属环A中电流方向 (填“顺时针”或“逆时针”)，金属环A将向 (填“左”或“右”)运动，并有 (填“收缩”或“扩张”)的趋势。
四、解答题(共46分)
15.(本题8分)如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕OO'轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，初始状态时线圈平面与磁场方向平行。线圈匝数n=50，电阻r=0.1Ω，长L1=5cm，宽L2=4cm，角速度ω=100rad/s，磁场的磁感应强度B=0.2T。线圈两端外接电阻R=0.9Ω的用电器和一个交流电流表。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。求：
(1)从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内感应电流随时间变化的函数表达式；
(2)求线圈转动过程中电阻R的发热功率；
16.(本题8分)如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电粒子质量m、电量q(不计重力)，从A点沿半径方向以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并由B点射出，速度方向偏转了60°，求：
(1)该粒子在磁场中运动的轨道半径R；
(2)磁场的磁感应强度B及粒子在磁场中的运动时间t。
17.(本题14分)如图所示，平行光滑金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，M、P端接有阻值为R的定值电阻，导轨间距为L，质量为m、长为L的金属棒放在导轨上，宽为d的边界间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，磁场边界与导轨平行，开始时金属棒静止在磁场外离磁场左边界d处，用大小为F的水平恒定向右拉金属棒，金属棒在磁场中运动t时间达到最大速度，金属棒运动过程始终与导轨垂直并接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，求：
(1)金属棒刚进磁场时加速度的大小；
(2)从开始运动到金属棒达到最大速度的过程中，通过电阻R的电量；
(3)金属棒通过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热。
18.(16分)如图所示，在第I、IV象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等，在第II象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E(大小未知)，一个质量为m，电荷量为q的带电粒子以垂直于x轴的初速度v0从x轴上的P点进入匀强电场中，OP之间的距离为d，并恰好与y轴的正方向成45°角进入磁场，穿过第一象限磁场后垂直于x轴进入第IV象限的磁场，粒子重力不计。求：
(1)电场强度E的大小；
(2)带电粒子从P点开始运动到第二次经过x轴正半轴所用的时间t。
2019级高二物理期中质量检测参考答案
一、单选题
1、C【详解】A、B. 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，A、B均错误；
C．做非匀变速运动的电荷可以在周围空间产生变化的电磁场，形成电磁波，C正确；
D、赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误。 故选项C正确。
2．D【详解】A．永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，故Ａ错误；
Ｂ．该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，故Ｂ错误；
Ｃ．当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有安培力的作用，而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩会使指针稳定在某一刻度上，故Ｃ错误；D．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功消耗电能转化为机械能，故D正确。故选D。
3．D【详解】A．由粒子c，d在磁场中的偏转方向结合左手定则可知，粒子一定带正电，故A错误；B．由于粒子c，d在速度选择器中的运动轨迹为直线，则粒子c、d在速度选择器中做匀速直线运动，由平衡条件可得因此粒子c、d在速度选择器中的速度大小相等，又左极板带正电，则速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故B错误；
CD．由粒子a，b在速度选择器中的偏转方向可知，粒子a所受的洛伦兹力大于电场力，粒子b所受的洛伦兹力小于电场力，因此粒子在加速电场中运动时，有可得又因为粒子a，b，c的初速度相同，所以粒子a的比荷大于粒子c的比荷，粒子c的比荷大于粒子b的比荷，粒子c，d在磁场中运动时，由洛伦兹力提供向心力，由解得由图可知粒子c的轨迹半径小于粒子d的轨迹半径，所以粒子c的比荷大于粒子d的比荷，两粒子在加速电场中运动时，由解得显然比荷越大的粒子初速度越小，因此粒子c在O点的初速度小于粒子d在O点的初速度，故D正确，C错误。故选D。
4．B【详解】A．升压变压器原副线圈的电压满足发电机的输出电压U1和匝数比不变，故变压器的输出电压U2不变，A错误；BCD．随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，电流I4变大，降压变压器两侧电流满足匝数比不变，可知I3变大，输电线损耗的电压，损耗的功率均变大，降压变压器原线圈的电压可知U3减小，进一步导致U4减小，B正确，C、D错误。故选B。
5．D【详解】A．闭合开关S后，线圈自感只是阻碍流过L的电流增大，则两灯立刻亮，故A错误；B．闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，导致灯泡L1不亮，而L2将更亮，故B错误；CD．断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，线圈L与灯泡L1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端，此时的二极管反接，所以回路中没有电流，故C错误D正确。故选D。
6．D【详解】A．在叠加场中，粒子做匀速圆周运动，则有正电荷的电场力方向向上，则E的方向竖直向上，所以A错误；B．粒子做匀速圆周运动过程中，电场力做功，所以粒子的机械能不守恒，则B错误；C．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由左手定则可判断粒子沿圆周逆时针运动，所以C错误；D．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
， ，由上几式解得所以D正确；故选D。
7．B【详解】A．在图像切线斜率表示感应电动势大小，O时刻斜率不为零，说明线圈中感应电动势不为零，故A错误；BC．D时刻斜率为零，说明此时线圈中感应电动势为零，故B正确，C错误；D．设由O至0.01s时间内线圈中平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律可得故D错误。故选B。
D【详解】A．因为由AB边中点D射出磁场的粒子，从O到D的过程中速度方向偏转了60°，则B点是轨迹的圆心，粒子运动的轨道半径为 ，A错误；B．从作图可知，粒子不可能从A点射出磁场，B错误；
C．根据牛顿第二定律 解得 C错误；
D．从B点射出的粒子在磁场中的运动时为 解得
D正确。故选D。
二、多选题
9．BD【详解】A．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，故A错误；
B．阻值减小，电流增大，磁感应强度增大，说明穿过线圈a的磁通量变大，故B正确；
CD．穿过线圈a的磁通量变大，要阻碍磁通量增大，由楞次定律可知线圈a有收缩的趋势，同时有远离螺线管的趋势，因此线圈a对水平桌面的压力将增大，故C错误、D正确。
故选BD。
10．BD【详解】A．交流电的频率为，A错误；B．通过电流的有效值为两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压
电阻两端分压即为电压表示数，即 ，B正确；
C．电流表的示数为，C错误；
D．副线圈中流过的总电流为变压器原副线圈传输的功率为，D正确。故选BD。
11．BD【详解】A．金属细杆运动到圆弧轨道时受到重力，支持力，安培力；故A正确；
B．设金属细杆运动到P点时的速度大小为v。从M到P过程，由动能定理得则得
故B错误；C．金属细杆运动到P点时，安培力的方向为水平向右，速度方向为竖直向上，安培力方向与速度方向垂直，故此时安培力的瞬时功率为0，C正确；
D．在P点，设每一条轨道对细杆的作用力大小为N，由牛顿第二定律得
代入数据解得
由牛顿第三定律得细杆在P点对每一条轨道的作用力大小为故D错误；故选BD。
12．ABD【详解】三个粒子在磁场中运动的圆心和圆心角如图所示。
A．由左手定则可知，三个粒子均带正电，A正确；
BC．三个粒子在磁场中运动的周期相等，轨迹对应的圆心角越大则运动时间越长，可见a粒子在磁场中运动时间最长，B正确，C错误。
D．设磁场半径为R，由几何关系可知，ra=R，，洛伦兹力提供向心力，则 所以有将ra、rb代入得，D正确；故选ABD。
三、实验题
13．AD D （每空3分，本题6分）
【详解】(1)[1]探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验要用到交流电压表，B是直流电流表，C是直流电压表，A是多用电表，可以用多用电表的交流电压挡测电压，实验中为了安全，输入电压不能超过12V，需要交流学生电源，故选AD。
(2)[2]如果是理想变压器，则电压比等于匝数比，输出电压为5V，但图中变压器存在比较大的漏磁，实际输出电压小于5V，故D正确。故选D。
14．向左偏转 顺时针 右 扩大 （每空2分，本题8分）
【详解】(1)[1]由题意可知当穿过B的磁通量减小时，指针向左偏转，则可知当穿过B的磁通量增大时，指针应该向右偏转，则闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，A所在回路中的电阻增大，则A中的电流减小，磁场变弱，穿过B的磁通量减小，故灵敏电流计的指针向左偏转；
(2)[2]当温度下降时，则电阻增大，导致线圈中的电流减小，依据右手螺旋定则与楞次定律，从左向右看，金属环A中电流方向为顺时针方向；
[3][4]因穿过A环的磁通量减小，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相同，故相互吸引，则金属环A将向右运动，且金属环A有扩大趋势。
四、解答题
15．（1） （2）2.0W (3)2.0×10-2C
【详解】(本题8分)线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为m=nBSω=50×0.2×5×4×10-4×100=2.0V ————(1分)
从中性面开始计时，则电动势的瞬时值为： e=2.0sin100t V————(1分)
瞬时感应电流的表达式 ————(1分)
(2)电路中电流的有效值为 ————(1分)
电阻R的发热功率 ————(1分)
(3)线框从此位置转过四分之一周期的过程中：
平均感应电动势 ————(1分)
平均感应电流 ————(1分)
通过电阻R的电荷量 =2.0×10-2C ————(1分)
16．(1)； (2); (3)
【详解】(本题8分)(1)根据题意，确定粒子的圆心，粒子速度的偏转角等于圆心角：
粒子运动的圆周运动半径为，根据几何关系： ————(1分)
解得： ————(1分)
洛伦兹力提供向心力： ————(2分)
解得： ————(1分)
粒子做圆周运动的周期为 ————(1分)
解得： ————(1分)
轨迹圆心角为600，粒子在磁场中的运动时间为————(1分)
17．（1） ； （2） ； （3）
【详解】(本题14分)（1）设金属棒刚进入磁场时速度大小为v1，根据动能定理有———(1分)
解得 v1=————(1分)
根据牛顿第二定律 ————(1分)
解得 ————(1分)
（2）设金属棒在磁场中运动的最大速度为v2，根据力平衡有———(2分)
解得 ————(1分)
金属棒从进入磁场到达到最大速度过程，根据动量定理有——(2分)
————(1分)
解得 ————(1分)
(3)由于金属棒最终是匀速通过磁场，根据功能关系有 ——(2分)
解得电阻R中产生的焦耳热 ————(1分)
18．(1)； (2)
【详解】(本题16分)（1）粒子以垂直于x轴的初速度进入水平方向的匀强电场，做类平抛运动，由进入电场时的速度与y轴正向成45°角，则有 ————(2分)
解得竖直速度————(1分)
加速度为 ————(1分)
加速位移为 ————(1分)
联立解得 ————(2分）
（2）作出粒子的运动轨迹，如图所示
粒子在电场中运动，则有 ————(1分)
解得 ————(1分)
粒子进入磁场的速度为 ————(1分)
粒子在电场中偏转沿y轴的位移为 ————(1分)
由几何知识得粒子在磁场中做圆周运动的半径 ————(2分)
由几何知识可知粒子在第一象限磁场偏转的圆心角，在第四象限偏转的圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间 ————(2分)
粒子第二次经过x轴时在电场和磁场中运动的总时间——(1分)
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