2023-2024学年重庆八中高二（下）入学物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年重庆八中高二（下）入学物理试卷（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于电磁学的相关理论，下列正确的是( )
A. 某点的磁场方向与该点的正电荷所受磁场力方向相同
B. 穿过某一回路的磁通量变化越大，回路中产生的感应电动势越大
C. 将一小段直导线放在磁场中，若导线不受安培力则此处磁感应强度一定为0
D. 若把+q改为−q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
2.下列四幅图的说法中正确的是( )
A. 图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，炉外线圈中会产生大量热量
B. 图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、恒定电场进行加速的仪器
C. 图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头
D. 图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向共速转动
3.两个弹簧振子甲、乙沿水平方向放置，其振动图像如图所示，则( )
A. 甲、乙两弹簧振子的频率之比为1：2
B. t=2s时甲具有负向最大加速度
C. t=2s时乙具有正向最大位移
D. t=4s时甲、乙两弹簧振子的速度方向相同
4.如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t=0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则图中能定性描述电流随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
5.如图，电源电动势E=3V，内阻r=1Ω，电阻箱初始电阻值R1=3Ω，定值电阻R2=1Ω，R3=2Ω，电容器电容C=6μF。当开关S闭合时，电容器内的带电微粒恰好处于静止状态。则( )
A. R1变大，带电微粒将向下加速运动
B. R1变大，R1上的功率可能增大
C. 电容器两极板距离增大时，电流表的电流方向从a到b
D. 开关S由闭合到断开，通过电流表的电荷量为9×10−6C
6.如图所示，在边长为2l的正三角形ABC区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，一边长为l的菱形单匝金属线框abcd的底边与BC在同一直线上，菱形线框的∠c=60°。使线框保持恒定的速度沿平行于BC方向匀速穿过磁场区域。以ab边刚进磁场时为零时刻，规定导线框中感应电流沿顺时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是( )
A. B. C. D.
二、多选题（本体共4小题，共20分）
7.如图，半径R=2m的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带正电粒子，在纸面内沿各个方向以相同的速率从P点射入磁场，这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上且Q点为最远点。已知PQ圆弧长等于磁场边界周长的四分之一，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该圆形磁场中有粒子经过的区域面积为( )
A. (3π−2)m2B. (2π−2)m2C. 3πm2D. 2πm2
8.如图，水平放置内壁光滑的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比增加的磁场，若小球带电量不变，则( )
A. 小球对玻璃环的水平压力一定不断增大
B. 小球受到的磁场力一定不断增大
C. 电场力对小球先做负功后做正功
D. 小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动
9.八中科技节上，小明制作了一个风力发电机模型如图1所示。空气流动带动风叶下方的磁铁旋转，引起线圈中磁通量发生变化，产生交变电流。某稳定风速环境下，电压传感器上得到的发电机电动势u随时间t变化的关系如图2所示，则( )
A. 该交流电的频率为2.5Hz
B. 风力发电机电动势的有效值为6V
C. 若仅增大风速，使磁铁转速加倍，则电动势表达式为u=24sin10πt(V)
D. 将击穿电压为15V的电容器接到电压传感器两端，在各种风速环境下电容器均安全工作
10.“太空粒子探测器”简化原理图如图，两个同心扇形圆弧面PQ、MN之间存在辐射状的加速电场，方向由MN指向PQ，圆心为O，两弧面间的电势差为U。右侧边长为L的正方形边界abcd内存在垂直纸面向里的匀强磁场B(大小可调节)，O点为ad边的中点，PO、QO与ad边的夹角均为30°。若太空中质量为m、电荷量为−e的粒子均匀地吸附到外弧面PQ的右侧面上，由静止经电场加速后穿过内弧面均从O点进入磁场，不计粒子重力、粒子间的作用力及碰撞，则( )
A. 粒子到达O点时的速率v0= 2eUm
B. 若从O点垂直于ad边界射入磁场的粒子恰能从c点离开，则B=54L 2mUe
C. 若沿PO方向射入磁场的粒子恰好从d点射出磁场，此时B=2L 2mUe
D. 若外弧面PQ上所有的粒子均从cd边射出磁场，则(2+ 3)2L 2mUer
R1变大，电路的外电阻增大，电源输出功率减小，通过R2、R3的电流增大，R2、R3的功率增大，则R1上的功率一定减小，故B错误；
C.根据C=ɛrS4πkd
电容器两极板距离增大时，电容减小，电容器两极板电势差不变，根据
Q=CU
可知电容器带电量减少，电容器放电，电流表的电流方向从a到b，故C正确；
D.开关S闭合时，干路电流为
I干=ER外+r
路端电压为
U=E−I干r
电阻R两端的电压为
U3=R3R2+R3U
开关S断开时，电阻R3两端的电压为
U′3=ER2+R3+rR3
开关S由闭合到断开，通过电流表的电荷量为
ΔQ=C(U3−U′3)
解得ΔQ=1.8×10−6C
故D错误。
故选：C。
分析电路结构，电阻R2和R3串联，再与电阻R1并联，电容器测量电阻R3两端的电压；根据电阻的变化情况结合闭合电路欧姆定律分析AB，根据电容器的决定式和定义式分析CD。
本题主要考查了电路的动态分析，根据电阻的变化和电路结构分析出电路中电流和电压的变化，同时结合电容器的公式分析出电容器的变化即可。
6.【答案】B
【解析】解：线框进入磁场时，根据楞次定律可以判断出感应电流的方向为顺时针，所以感应电流为正值，由于ab边与AB边平行，所以ab边进入磁场后线框切割磁感线的有效长度一直为：l′=lcs60= 32l
根据动生电动势公式有：E=Bl′v
线框中的电流为：I=ER
可知，有效切割长度不变，电流都不变。
线框全部进入磁场后，由几何关系可知，a点即将从AC边穿出，在穿出磁场过程中根据楞次定律，可判断出感应电流方向为逆时针，所以电流为负值。
线框在穿出磁场的过程中有效切割长度从0开始增大到l′后又逐渐减小到0，
根据动生电动势公式有：E=Bl′v
线框中的电流：I=ER，可知，电流先增大后减小。故ACD错误，B正确。
故选：B。
先判断磁通量的变化情况，利用楞次定律判断感应电流方向。由Φ=BS求金属线框abc内的磁通量大小，由法拉第电磁感应定律求感应电动势，结合欧姆定律求感应电流大小。
本题中，磁通量存在抵消的情况，要根据抵消后总的磁通量来判断感应电流方向。
7.【答案】A
【解析】解：设轨迹圆的半径为r，当轨迹圆的直径落在PQ上时粒子射出磁场时的位置最远，如图所示
由几何关系
∠POQ=90°
2R=2r
解得粒子做圆周运动的半径为
r= 2R2
作出粒子的轨迹图像，阴影区域为有粒子经过的面积，如图所示
则有
S1=πr22=πR24=π×224m2=πm2
S2=π(2r)28=πR24=π×224m2=πm2
S3=πR24−R22=(π−2)R24=(π−2)×224m2=(π−2)m2
则圆形磁场中有粒子经过的区域面积为
S=S1+S2+S3=(π+π+π−2)m2=(3π−2)m2，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据几何知识求解粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径，作出粒子在磁场运动的轨迹，根据圆、扇形的面积公式求解有粒子经过的区域面积。
本题考查带电粒子在电场和磁场的组合场中的运动，要求学生能正确分析带电粒子的运动过程和运动性质，熟练应用对应的规律解题。
8.【答案】CD
【解析】解：磁感应强度竖直向上，B随时间成正比增加，由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电场沿顺时针方向；
小球带正电，小球所受电场力沿顺时针方向，与小球的运动方向相反，小球做减速运动，当小球速度减小到零后，小球沿顺时针方向加速运动，速度又增加；
A、小球在水平面内做圆周运动，环对小球的弹力与小球所受的洛伦兹力提供向心力，小球做逆时针减速运动时，洛伦兹力与向心力方向相反，则环对小球的沿水平方向上的弹力减去洛伦兹力等于向心力，当小球速度为0时，向心力和洛伦兹力均为0，此时小球对环水平方向上压力为零，由于竖直方向上的压力等于重力，不变，则可以说明压力一定有减小过程，故A错误；
B、由于小球的速度先减小后增大，且有为零的瞬间，则可知，虽然磁场是增大的，但由洛伦兹力公式f=qvB可知，小球受到的磁场力肯定不是一直增大的，故B错误；
C、由以上分析可知，小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动，故C正确；
D、开始时电场力与运动方向相反，故电场力做负功，当小球减速到零后反向运动后，电场力与运动方向相同，电场力做正功，故D正确。
故选：CD。
变化的磁场产生感生电场，由楞次定律判断出感生电场方向，然后判断带电小球受到的电场力方向，判断小球的运动性质，然后判断小球对环的压力如何变化，判断小球受到的磁场力如何变化。
本题考查了楞次定律的应用，由楞次定律判断出感生电场的方向，是正确解题的前提与关键；根据感生电场方向判断出带电小球受力方向，即可正确解题。
9.【答案】AC
【解析】解：A.由图象可得交流电的周期是T=0.4s，则根据T=1f=10.4Hz=2.5Hz，故A正确；
B.由图象可得交流电的电动势的最大值为Um=12V，根据U=Um 2=12 2V=6 2V，可得风力发电机电动势的有效值6 2V，故B错误；
C.转动的角速度ω=2πT=2π0.4rad/s=5πrad/s，则电动势的瞬时表达式为u=12sin5πtV，使磁铁转速加倍时，转动的角速度加倍，产生的电动势的最大值加倍，则u=UMsinωtV=24sin10πtV，故C正确；
D.因为风速增大，磁铁转速加大，则产生的交流电的电动势就会增大，有可能电动势大于15V，所以击穿电压为15V的电容器接到电压传感器两端，在各种风速环境下电容器不一定安全工作，故D错误。
故选：AC。
根据u−t图象判断出电流的最大值与周期，明确交流电的最大值和有效值间的关系，知道电容器的击穿电压为交流电的最大值。
本题考查了正弦式电流的图象和三角函数表达式、交流发电机及其产生正弦式电流的原理。由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快。
10.【答案】ACD
【解析】解：A.粒子加速过程，根据动能定理可得
eU=12mv02
解得粒子到达O点时的速率
v0= 2eUm，故A正确；
B.若从O点垂直于ad边界射入磁场的粒子恰能从c点离开，轨迹如图所示
由几何关系有
L2+(R−L2)2=R2
根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力有
ev0B=mv02R
解得
B=45L 2mUe，故B错误；
C.如上图所示，若沿PO方向射入磁场的粒子恰好从d点射出磁场，由几何关系可得
r2=L2
根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力有
ev0B=mv02r2
解得
B=2L 2mUe，故C正确；
D.如上图所示，磁感应强度最小时，只要沿着QO方向入射的粒子轨迹与bc边界相切，则其他方向射入磁场的粒子均能从cd边界射出，由几何关系可得
r1+r1cs30°=L
根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力有
ev0B=mv02r1
解得
B=(2+ 3)2L 2mUe
磁感应强度最大时，只要满足沿PO方向射入磁场的粒子，轨迹经过d点，则其他方向射入磁场的粒子均能从cd边界射出，综上所述，要求外弧面PQ上所有的粒子均从cd边射出磁场，则磁场范围应满足
(2+ 3)2L 2mUe