2022-2023学年湖北省武汉市高二下册期中物理模拟试卷（含解析）

2022-2023学年湖北省武汉市高二下册期中物理模拟试卷

注意事项：

1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。并请认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号，在规定的位置贴好条形码。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将答题卡交回。

一、选择题（共11小题，每小题4分，共44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，第8～11题有多项符合题目要求.全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错不得分）

1.下列说法正确的是（    ）

A.线圈置于磁感应强度越大的地方，磁通量就一定越大

B.洛伦兹力可以改变粒子的速度，但不能改变该粒子的动能

C.电场线和磁感线都是客观存在的闭合曲线

D.将通电导线放在磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零

2.图为一架歼15飞机刚着舰时的情景。已知该飞机机身长为l，机翼两端点C，D的距离为d，某次在我国近海海域训练中飞机降落时的速度沿水平方向，大小为v，该空间地磁场磁感应强度的水平分量为，竖直分量为，C、D两点间的电势差为U，下列分析正确的是（    ）

A.，C点电势低于D点电势 B.，C点电势高于D点电势

C.，C点电势低于D点电势 D.，C点电势高于D点电势

3.如图所示，条形磁铁竖直放在水平桌面上，铜质金属环从条形磁铁的正。上方足够高处由静止开始下落，下落过程中，金属环始终保持水平，能穿过条形磁铁且不会接触，不计空气阻力，下列判断正确的是（    ）

A.金属环下落过程中，磁通量不变化，不产生感应电流

B.金属环下落过程中，感应电流的方向不变

C.金属环在下落过程中其重力势能的减少量大于其动能的增加量

D.桌面对条形磁铁的支持力大小始终大于条形磁铁所受的重力

4.如图，长为L的粗细均匀的直金属棒AB沿中点C弯折，将金属棒用两根轻质细金属线连接固定在天花板上的两个力传感器上，A、B两点在同一水平面上，金属棒有一半处在垂直于金属棒所在平面向外的匀强磁场中，静止时，两金属线竖直，通过金属线给金属棒通电，电流强度大小为I，当电流沿ACB方向时，两个力传感器的示数均为，保持电流大小不变，将电流反向，两力传感器的示数均为。已知sin53°=0.8，则磁感应强度大小为（    ）

A. B. C. D.

5.如图所示，a、b、c是三个相同的小灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻和灯泡电阻一样大，下列说法正确的是（    ）

A.开关S闭合时，b、c灯立即亮，a灯逐渐亮，通过b灯电流方向向左

B.开关S闭合，电路稳定后，a、b、c灯都亮，a、b灯亮度一样

C.开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯闪亮一下再逐渐熄灭

D.开关S断开时，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭，通过b灯电流方向向左

6.为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩，我国在空间站中安装了如图甲所示可用于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简化成图乙所示模型，航天员锻炼时，半径为r的金属圆盘在磁感应强度大小为B、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度匀速转动，电阻R连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，电路中其他电阻和圆盘电阻均忽略不计，则（    ）

甲     乙

A.仅改变角速度的大小，通过R的电流保持不变

B.仅改变磁场的磁感应强度的大小，通过R的电流保持不变

C.电阻R的热功率与成正比

D.若航天员锻炼时消耗的能量有40%转化为电能，则在锻炼的t时间内航天员消耗的能量为

7.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，两粒子质子（）和粒子（）先后从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若质子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转90°，若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转60°，不计重力，则为（    ）

A.1∶2 B. C.2∶3 D.1∶3

8.如图所示，空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的光滑直杆，它与水平面的倾角为，一电荷量为、质量为m的带负电的小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，在小球以后运动的过程中，下列说法正确的是（    ）

A.小球下滑过程中做变加速直线运动

B.小球下滑过程中做匀加速直线运动

C.小球下滑过程中所受到杆的弹力越来越小

D.小球下滑过程中所受到杆的弹力先减少后增加

9.如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数，边长，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则（    ）

A.a、b线圈中电阻之比为4∶1 B.a、b线圈中感应电动势之比为32∶1

C.a、b线圈中感应电流之比为4∶1 D.a、b线圈消耗的电功率之比为64∶1

10.如图所示，光滑绝缘水平面的右侧存在着匀强电场和匀强磁场组成的复合场，电场方向竖直向下，磁场方向水平向外，磁感应强度大小为B；一电荷量为q、质量为m的小球a在水平面上从静止开始经电压U加速后，与静止着的另一相同质量的不带电金属小球b发生碰撞并粘在一起，此后水平向右进入复合场中，在竖直面内做匀速圆周运动。电荷量的损失不计，重力加速度大小为g。下列判断正确的是（    ）

A.小球a一定带负电

B.若增大电压U，则小球做匀速圆周运动的周期变大

C.小球a、b做匀速圆周运动的半径为

D.小球a、b从圆轨道的最低点到最高点，其机械能增加量

11.轻质细线吊着一质量为m=0.5kg、半径为0.4m、电阻、匝数n=100的金属闭合圆环线圈。圆环圆心等高点的上方区域分布着磁场，如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。不考虑金属圆环的形变和电阻的变化，整个过程细线未断且圆环始终处于静止状态。重力加速度g取。则下列判断正确的是（    ）

甲         乙

A.线圈中的感应电流大小为0.8A

B.0-2s时间内金属环发热的功率为0.8πW

C.t=0时轻质细线的拉力大小等于17.8N

D.线圈中感应电流的方向为顺时针

二、实验题（共两大题，12题6分，13题8分，共14分。）

12.为了探究电磁感应现象，如图所示为“探究产生感应电流的条件的实验装置”。

图1  图2

（1）如图1所示，下列操作中，电流表的指针不发生偏转的是（    ）

A.将条形磁铁放在线圈中不动 B.将条形磁铁插入线圈

C.将条形磁铁从线圈中拔出 D.将条形磁铁从图示位置向左移动

（2）某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图2所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针左偏。由此可知：

（a）当滑动变阻器的滑片P向左移动时，灵敏电流计的指针______（填“左偏”、“不动”、“右偏”）；

（b）将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针______（填“左偏”、“不动”、“右偏"）。

（3）某同学在实验室按如图2所示重做电磁感应现象的实验，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其可能的原因______。

A.开关接线柱断路  B.电流表的正负极接错

C.线圈B的接头接反  D.蓄电池的正负极接反

13.近年来，我国全面打响了蓝天、碧水、净土三大保卫战，检测组在某化工厂的排污管末端安装了如图1所示的流量计，用此装置测量污水（有大量的正、负离子）的电阻，测量管由绝缘材料制成，其直径为D，左右两端开口，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下（未画出），在前后两个内侧面A、C上固定有竖直正对的金属板作为电极（未画出，电阻不计），金属板电极与开关S、电阻箱R和灵敏电流计连接，管道内始终充满污水，污水以恒定的速度v自左向右通过。

图1  图2        图3

图4

（1）由于图1中的灵敏电流计G的内阻未知，利用图2中的电路测量灵敏电流计G的内阻，实验过程包含以下步骤：

a.分别将和的阻值调至最大；

b.合上开关；

c.调节，使G的指针偏转到满刻度，记下此时的示数；

d.合上开关；

e.反复调节和的阻值，使的示数仍为，G的指针偏转到满刻度的二分之一处，此时的读数为。

则灵敏电流计内阻为______。灵敏电流计内阻的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）的真实值。

（2）用游标卡尺测量测量管的直径D，如图3所示，则D=______cm。

（3）图1中与C极相连的是灵敏电流计的______（填“正”或“负”）接线柱。

（4）闭合图甲中的开关S，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应灵敏电流计G的读数I，绘制图像，如图4所示，则污水接入电路的电阻为______。（用题中的字母a、B、c、v、D、表示）。

三、计算题（本题共3小题，14题8分，15题15分，16题19分，共42分）

14.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=1m，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，存在垂直于导轨所在平面向上，磁感应强度B=2T的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=12V、内阻r=1Ω的直流电源。现把一根质量m=1kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。若导体棒接入电路中电阻，导轨电阻不计，重力加速度g取，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：

（1）导体棒受到的安培力大小和方向；

（2）导体棒与轨道间的滑动摩擦因数。

15.如图所示，某光滑金属导轨由水平平行轨道和半径为r=0.18m的半圆轨道组成，水平平行轨道MN、ST相距L=0.5m，轨道左端用阻值的电阻相连。水平轨道的某区域内有方向竖直向上、磁感应强度大小B=6T的匀强磁场。现有一根质量m=0.2kg、电阻的金属杆ab以v=6m/s的初速度沿水平导轨从左端冲入磁场，离开磁场后沿竖直半圆轨道上升，恰好通过半圆轨道的最高处。设金属杆ab与轨道接触良好，并始终与导轨垂直，导轨电阻忽略不计，且不考虑离开轨道后的情况，重力加速度g取。求：

（1）金属杆刚进入磁场时，通过金属杆的电流大小和方向；

（2）整个过程电阻R上产生的焦耳热；

（3）磁场区域的长度。

16.如图所示，以O点为坐标原点在竖直面内建立坐标系，Oa、cd是两个线状粒子放射源，长度均为L=1m，放出同种带正电的粒子，粒子电荷量为，粒子的质量为，其中Oa发出的所有粒子初速度为零，cd发出的所有粒子初速度均为，方向水平向右，带电粒子的重力以及粒子之间的相互作用均可忽略。曲线ob的方程为，在曲线Ob与放射源Oa之间存在竖直向上、场强E大小为的匀强电场；第一象限内、虚线eb的上方有垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场I；第二象限内以O为圆心、L长为半径的四分之一圆形区域内有垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场II。图中的Oe、ab、Oc、eb、ed的长度均为L。观察发现：Oa发出的所有粒子均从同一点离开匀强磁场I，cd发出的所有粒子在匀强磁场II的作用下也汇聚于同一点，即该点可接收到两个粒子源发出的所有粒子。在所有粒子到达汇聚点的过程中，求：

（1）粒子放射源Oa发出粒子进入匀强磁场I时的最大速度；

（2）匀强磁场I、II的磁感应强度、的大小；

（3）Oa、cd两个放射源中点M、N发出的粒子在磁场中的运动时间之比。

答案及解析

一、选择题

1.【正确答案】B

A.匀强磁场中穿过某一平面的磁通量为，是平面与磁场方向的夹角。所以磁感应强度越大的地方，磁通量不一定越大，还要看夹角。故A错误。

B.根据左手定测可知，洛伦兹力的方向一定与电荷运动的方向垂直，故洛伦兹力可以改变粒子的速度方向，但不能改变粒子的动能，故B正确。

C.电场线和磁感线都不是真实存在的，是为了形象地描述电场和磁场引入的假想曲线，电场线不是闭合曲线，磁感线是闭合曲线，C错误。

D.通电导线平行放在某处不受安培力作用，可能是电流的方向与磁场方向平行，该处的磁感应强度不一定为零，D错误；故选B。

2.【正确答案】D

【分析】解决本题的关键掌握切割产生的感应电动势大小公式，以及会运用右手定则判断感应电动势的方向。

歼-15飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，切割磁感应强度的竖直分量，切割的长度等于机翼的长度，所以；北半球的磁感应强度的竖直分量是向下的，根据右手定则，感应电动势的方向D指向C，所以C点的电势高于D点的电势，故D正确，ABC错误。故选D。

3.【正确答案】C

【详解】AB.金属环从条形磁铁的正上方足够高处由静止开始下落，磁通量先增大，根据楞次定律，金属环产生逆时针方向的感应电流，环落到磁铁中间O后磁通量减小，产生顺时针方向的感应电流，感应电流方向会改变，A、B均不符合题意，

C.整个下落过程中，减少的是重力势能，增加的是动能和电热能（内能），由能量守恒定律可知，重力势能的减少量等于动能的增加量和电热能（内能）的增加量，所以下落过程其重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确；

D.当金属环从静止下落过程中，由于磁通量变大，导致金属环中出现感应电流，根据“来拒去留”，可知刚开始时金属环受到竖直向上的安培力，根据牛顿第三定律可知，金属环对磁铁的作用力竖直向下，所以桌面对磁铁的支持力大于磁铁的重力，但环落到磁铁中间O时候，由于金属环此时不切割磁感线，则安培力为零，此时桌面对磁铁的支持力大小等于磁铁的重力，故D错误。故选C

4.【正确答案】B

【分析】本题主要是考查安培力作用下的平衡问题，解答本题的关键是弄清楚受力情况。根据两次电流方向可得导体棒受力情况，根据左手定则判断出安培力的方向，根据平衡条件可以判断出磁感应强度大小。

金属棒在磁场中的有效长度为：，当电流沿ACB方向时，电流反向时，解得，故B正确，ACD错误。

5.【正确答案】D

【详解】A.开关S闭合时，b、c灯立即亮，由于线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，使得a灯逐渐亮，左边电源正极，通过b灯电流方向向右，A错误；

B.开关S闭合，电路稳定后，三灯都亮，自感线圈有电阻，通过a、b灯电流不一样，亮度不一样，B错误；

CD.开关S断开时，c灯立即熄灭，由于在L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则电流将在L与a、b灯之间形成新的回路，使得a、b灯逐渐熄灭，通过b灯电流方向向左，C错误，D正确，故选D。

6.【正确答案】D

【详解】AB因感应电动势，，而，，则有，所以仅改变圆盘转动的角速度或仅改变磁场的磁感应强度都会使通过R的电流发生变化，故AB错误；

CD圆盘转动时产生的感应电动势为，通过电阻R的感应电流为电阻R消耗的电功率为  ，故C错误；

若航天员锻炼时消耗的能量只有40%转化为电能，故在锻炼的t时间内航天员消耗的能量为，故选D。

7.【正确答案】C

【详解】根据题意做出粒子的圆心，如图所示设圆形磁场区域的半径为R，根据几何关系有第一次的半径第二次的半径根据洛伦兹力提供向心力有，可得，所以，故选C。

8.【正确答案】BD

【详解】小球从A点由静止沿杆下滑，受到重力、支持力、洛伦兹力，根据牛顿第二定律表示出加速度，做匀加速直线运动，小球开始下滑时又随v增大洛伦兹力增加压力减小，此时洛伦兹力等于，支持力等于0，此后随着速度增大，洛伦兹力增大，支持力反向增大，故选BD。

9.【正确答案】BC

【详解】

A.线圈中电阻而导线长度，故电阻之比为8∶1。故A错误；

B.根据法拉第电磁感应定律可知而因此电动势之比为32∶1，故B正确；

C.线圈中电阻而导线长度，故电阻之比为8∶1。由欧姆定律可知，则电流之比为4∶1，故C正确；

D.电功率为，电动势之比为32∶1，电阻之比为8∶1，则电功率之比为128∶1，故D错误。故选B、C。

10.【正确答案】AC

【详解】

A.小球a、b碰撞后在竖直面内做匀速圆周运动，则重力和电场力平衡，所以电场力竖直向上，小球a带负电，故A正确；

B.小球a、b碰撞后在竖直面内做匀速圆周运动的周期可知，增大电压U，周期不变，故B错误；

C.由，，小球a、b碰撞后在竖直面内做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得，解得，故C正确；

D.洛伦兹力不做功，电场力做功为

所以机械能增加，故D错误。故选AC。

11.【正确答案】AC

【详解】AD.由楞次定律可知：电流的方向为逆时针方向，由法拉第电磁感应定律得

线圈中的感应电流大小为，故A正确，D错误；

B.根据，故B错误；

C.根据安培力公式，根据平衡条件，解得，故C正确。故选AC。

二、实验题

12.（6分）【正确答案】A（2分）  右偏（1分）  右偏（1分）  A（2分）

【详解】（1）A.将条形磁铁放在线圈中不动，线圈内磁通量不变，没有感应电流产生，电流表的指针不会发生偏转，故A符合题意；

B.将条形磁铁插入线圈，线圈内磁通量增加，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故B不符合题意；

C.将条形磁铁从线圈中拔出，线圈内磁通量减少，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故C不符合题意；

D.将条形磁铁从图示位置向左移动，线圈内磁感应强度变小，磁通量减小，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，故D不符合题意。故选A。

（2）闭合开关时灵敏电流计的指针左偏，即线圈内磁通量增加时，灵敏电流计的指针左偏。滑动变阻器的滑片P向左移动时，接入的有效电阻变大，回路中电流变小，线圈内的磁场变弱，磁通量减少，所以灵敏电流计的指针右偏；将线圈A拔出时，线圈内磁通量减小，灵敏电流计的指针右偏

（3）A.若开关和灵敏电流计构成回路，则开关闭合、断开时，不会引起线圈B的磁通量变化，电流计指针不会偏转，A正确；

B.电流表的正负极接错，只是偏转方向变化，B错误；

C.线圈B的接头接反，开关闭合、断开时，线圈B的磁通量会发生变化，指针会偏转，C错误；

D.蓄电池的正负极接反，电流计指针偏转方向变化，D错误。

13.（8分）【正确答案】（2分）  等于（1分）  5.015cm（2分）  负（1分）  （2分）

【详解】（1）由欧姆定律可知

则灵敏电流计内阻为

因为总电流不变，所以通过的电流等于，灵敏电流计的真实值等于，故灵敏电流计内阻的测量值等于真实值；

（2）由游标尺读数原理可得直径

（3）由左手定则可得正离子往A极方向运动、负离子往C极方向运动，所以与C极相连的是灵敏电流计的负接线柱；

（4）由，得电源的电动势，由欧姆定律知

其中r为污水的电阻，所以，由图像斜率可知纵截距

所以，故。

三、计算题

14.（8分）【正确答案】（1）8N （2）

【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得

导体棒受到的安培力为

（2）对导体棒受力分析如图所示

设摩擦力沿斜面向下，沿斜面方向，有

垂直于斜面方向，有

联立解得

15.（15分）解：（1）导体棒刚进入磁场时，切割磁感线产生的电动势：

感应电流：

由右手定则知感应电流方向从a沿杆流向b；

（2）在半圆轨道最高处有：

导体棒整个运动过程，根据能量守恒定律：

得：

所以电阻R产生的焦耳热

（3）设通过磁场时的电量为q，在磁场中运动的距离为x，刚离开磁场时的速度为，

离开磁场运动到最高处的过程中，根据动能定理：

得：

在磁场中的运动过程，根据动量定理：

又因为：

解得x=1m。

16.（19分）【正确答案】（1） （2），

（3）

【详解】（1）粒子在电场中受电场力而加速

得

由，代入可得

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力

由

又因为，可得

x接近于0，r也接近于0，可知粒子均汇聚于e点，所以

得到

所以

在磁场中运动的粒子也汇聚于e点，可知

得到

（3）粒子在磁场中圆周运动，

得

由几何关系可知，M点射出的粒子在磁场I中偏转半周，运动时间为

设N点射出的粒子在磁场II中偏转

得

则运动时间为

则Oa、cd两个放射源中点M、N发出的粒子在磁场中的运动时间之比为