江西省萍乡市2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

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二、实验题
11. 减小（2分） 不偏转 （2分） 正 （1分） BD（2分）
12. a（2分） 左（2分） 左端（2分） 220（2分）
三、解答题
13.（1）线圈中感应电动势的最大值为Em=nBSω=42V（2分）
线圈中感应电动势的有效值为E=Em2=4V（1分）
小灯泡正常发光，小灯泡两端电压U=3V，通过小灯泡的电流I=E−Ur=1A（2分）
则灯泡电阻RL=UI=31Ω=3Ω（1分）
线圈从图示位置转过60º过程中，磁通量变化量 ΔΦ=BSsin60∘=32BS （1分）
通过小灯泡的电荷量为q=I⋅Δt=nΔΦRL+r（2分）
则：q=nΔΦRL+r=100×32×0.2×0.2×0.253+1C=38C（1分）
14.(1)由法拉第电磁感应定律，有E=ΔϕΔt=ΔBΔtLd（1分）
由闭合电路欧姆定律，可得I1=ER+r（1分）
代入数据，得I1=0.2A（1分）
(2)当t=2s时，B1=1.0T，导体棒受力平衡
F=mgsinθ+B1I1L（2分）
解得F=1.1N（1分）
(3)当t=4s时B2=2.0T，此后磁感应强度不变，设导体棒最大速度为vm，有
E2=B2Lvm
I2=E2R+r
mgsinθ=B2I2L
可解得vm=2.5m/s（3分）
由能量守恒，有mgdsinθ=12mvm2+Q（1分）
QR=RR+rQ（1分）
QR=1.1J（1分）
（1）带电粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系可得
r=lsin30∘=2l（2分）
设粒子在p点的速度大小为v1，由洛伦兹力提供向心力，
qv1B=mv12r（2分）
解得v1=2qBlm（1分）
粒子进入电场，在第三象限的运动可看做逆过程抛物线运动，设粒子经x轴的坐标为（-x1，0），粒子射入电场到经n点的时间为t1，由几何关系可得 x1=3+2l，在n点有v2=v1cs60，由抛物线运动的规律，有：
3+2l=v2t1（2分）
v1sin60=at1（1分）
a=qEm（1分）
联立解得E=(23−3)qlB2m（1分）
（3）由对称性可知，粒子在电场中运动时间为
2t1=23+2mqB（2分）
粒子在磁场中做圆周运动的周期T=2πmqB
粒子第一次在磁场中运动时间
t2=210360T=7πm6qB（2分）
粒子在第一象限磁场中运动时间
t3=23T=4πm3qB（2分）
带电粒子从开始到第三次通过x轴的时刻为t=5π2+23+4mqB（1分）
1．下列叙述中不符合物理学史实的有
A．法拉第提出用电场线描绘电场的分布，极大促进了人们对电磁现象的研究
B．安培提出的“分子电流假说”，揭示了磁现象的电本质
C．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并通过实验证实了电磁波的存在
D．库仑设计了“扭秤”，得到电荷间作用力与距离二次方成反比的规律
2.电磁学知识在科技生活中有广泛的应用，下列相关说法正确的是（ ）
A．图甲中动圈式扬声器的工作原理是电磁感应
B．图乙中摇动手柄使磁铁旋转，铝线框也会跟着转动起来这种现象叫电磁驱动
C．图丙中自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的
D．一切电流都可以用变压器改变它的电压
3.如图所示,圆形导体线圈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、电源和滑动变阻器连接成闭合回路.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中将产生顺时针方向(俯视)的感应电流
B.线圈a对水平桌面的压力将增大
C.线圈a有扩张的趋势
D.穿过线圈a的磁通量变小
4.将一段导线绕成如图甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，则下图中能正确反映F随时间t变化的图像是
5．磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲中回旋加速器，加速电压越大，带电粒子的最大动能越大
B．乙中比荷为的粒子在质谱仪C区域中运动的半径
C．丙中自由电荷为电子的霍尔元件有如图所示电流和磁场时，N侧电势高
D．丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示匀强磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压大小
6.随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某小型水电站的电能输送示意图如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1:16，输电线总电阻r=8Ω，降压变压器的输出功率和输出电压分别为95kW和220V。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的5%，变压器均视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．通过输电线的电流为20A
B．发电机的输出功率为98kW
C．发电机的输出电压有效值为500V
D．降压变压器的原、副线圈匝数比为190:11
7．如图，半径的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，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点射入磁场，这些粒子射出磁场时的位置均位于圆弧上且点为最远点。已知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．B．C．D．
8.图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图1中，与的电阻值相同
B．图1中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流
C．图2中，变阻器R与的电阻值相同
D．图2中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流相等
9．如图甲所示。用一台发电机给滑动变阻器供电，发电机产生的交变电流的电动势如图乙所示，发电机线圈的总电阻。电压表为现想交流电压表，调节滑动变阻器时，下列说法正确的是（ ）
A．线圈转至图甲位置时，线圈中感应电动势为零
B．该发电机线圈转动的角速度为
C．理想电压表示数为，电阻的功率为
D．如把击穿电压为的电容器与滑动变阻器并联，电容器将被击穿
10.如图所示，水平直线MN是匀强磁场的边界线，直线MN的上、下方磁场的方向相反，磁感应强度的大小分别为B和3B，磁场范围足够大。一边长为L、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框abcd竖直放置，线框的下边ab与磁场边界MN的距离为H，由静止开始释放线框，当ad边有进入边界MN下方时（图中虚线框位置），此时线框的速度为ab边到达MN时速度的一半（尚未达到匀速），重力加速度为g，空气阻力忽略不计，线框在运动过程中ab边始终与MN平行。下列说法正确的是（ ）
A．ab边刚进入下方磁场时，线框中感应电流大小为
B．ab边到达MN前，线框中的感应电流为0，ab边的电压也为0
C．线框从开始运动至虚线框位置的过程，通过线框的电荷量为
D．线框从开始运动至虚线框位置所用的时间为
（6分）
某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象。
（1）在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向左迅速移动的过程中，线圈B中的磁通量 __________（选填“增大”或“减小”）。
（2）在乙图中，将导体棒上下运动的过程中，电表指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。
（3）在丙图中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，感应电流从 （选填“正”或“负”）极接线柱流入电表。如果线圈两端取下电流计不接任何原件，则线圈中将
A．仍然有感应电流 B．无感应电流，只有感应电动势
C．不能用楞次定律判断感应电动势方向 D．可以用楞次定律判断感应电动势方向。
12.传感器在实际生活中应用得相当广泛，周小南在实验室测定某热敏电阻的阻值R随温度t变化的图像如图甲所示，现在用该热敏电阻制作的简易火灾自动报警器电路图如图乙所示。请回答以下问题：
（1）为使温度在升高到报警温度时，报警器响起，单刀双掷开关c应该接 （选填“a”或“b”）。
（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向 移动；（填“左”或“右”）
（2）为实现温度升高到60℃时报警器响起的目的，该同学先把热敏电阻放入60℃的恒温水中，然后调节滑动变阻器的电阻，直到报警器响起。在闭合两开关S1，S2之前，该同学还应将滑动变阻器的滑片滑至最 （选填“左端”或“右端”）。
（3）已知直流电源电动势E1=8V，内阻不计。若继电器线圈ed电阻忽略不计，流过继电器线圈的电流I0≥10mA才会报警，欲使温度升高到60℃时报警器响起，则滑动变阻器接入电路的阻值应该是 Ω。
13.（10分）如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab=0.25m，宽度bc=0.20m，共有n=100匝，总电阻r=1.0Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动，线圈处于磁感应强度B=0.20T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个额定电压为U=3.0V的灯泡。当线圈以角速度ω=42rad/s匀速转动时，小灯泡恰好能正常发光。求∶
（1）若线圈从图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时值的表达式；
（2）线圈以由图示位置转过60°的过程中，通过灯泡的电荷量。
14.（12分）如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角θ=30º，导轨间距L=0.5m，导轨下端接定值电阻R=2Ω，导轨电阻忽略不计。在导轨上距底端d=2m处垂直导轨放置一根导体棒MN，其质量m=0.2kg，电阻r=0.5Ω，导体棒始终与导轨接触良好。某时刻起在空间加一垂直导轨平面向上的变化磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系为B=0.5t（T），导体棒在沿导轨向上的拉力F作用下处于静止状态，g取10m/s2。求：
(1)流过电阻R的电流I；
(2)t=2s时导体棒所受拉力F的大小；
(3)从t=4s时磁场保持不变，同时撤去拉力F，导体棒沿导轨下滑至底端时速度恰好达到最大，此过程电阻R产生的热量QR。
15.（18分）在如图所示的坐标系中，y>0的区域内内存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy平面向里的匀强磁场；y