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福建省福州市福清市2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
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这是一份福建省福州市福清市2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题，共9页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
（全卷共8页，16小题，完卷时间75分钟，满分100分）
友情提醒：所有答案都必须填写在答题卡相应的位置上
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．如图1所示，带负电的小球竖直向下射入垂直纸面向里的匀强磁场，关于小球运动和受力说法正确的是（ ）
图1
A．小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向左
B．小球运动过程中的速度不变
C．小球运动过程的加速度保持不变
D．小球受到的洛伦兹力对小球做负功
2．如图2所示，一磁铁通过支架悬挂于电子秤上方，磁铁的正下方有两条光滑的固定金属导轨M、N，其上有两根可以左右自由滑动的金属杆a、b，磁铁在金属导轨M、N、a、b组成回路中心的正上方且S极朝下，当剪断细线磁铁下落时，以下说法正确的是（ ）
图2
A．a、b杆保持静止状态B．磁铁会受到向下的吸引力
C．a、b杆相互靠近D．与剪断前相比，导轨对电子秤的压力变小
3．如图3所示，甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，某时刻开始，线圈中产生的交流电的电压随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（ ）
图3
A．图甲所示位置为中性面，通过线框的磁通量最大
B．交变电压瞬时值表达式V
C．时刻穿过线圈的磁通量变化率最大
D．s时刻线圈平面与磁场方向平行
4．如图4所示是教材插图，介绍火花塞点火原理，一同学课本存在污渍，看不清完整原理图。他根据所学知识，利用一直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，则以下原理图可行的是（ ）
图4
A．B．C．D．
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，全部选对得6分，选不全得3分，有选错或不答得0分。）
5．如图5所示是一小区供电电路模拟图，已知变压器输入端V，用户端电压为220V，若变压器原线圈匝数为1000匝，下列说法正确的是（ ）
图5
A．输入端电源电压有效值为VB．交变电流的周期为0.02s
C．副线圈匝数为220匝D．当支路发生断路时，支路也无法正常工作
6．一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图6所示。已知，一质子（）以速度自0点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。则以下说法正确的是（ ）（所有粒子均不考虑重力的影响）
图6
A．以速度自O点沿中轴线射入的正电子（），能够做匀速直线运动
B．以速度自O点沿中轴线射入的电子（），能够做匀速直线运动
C．以速度自A点沿中轴线射入的电子（），能够做匀速直线运动
D．以速度自A点沿中轴线射入的质子（），不能做匀速直线运动
7．如图7所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子从正对圆心O射入磁场，并从a点射出，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是（ ）
图7
A．仅增大粒子速率，粒子可能从b点射出
B．仅减小粒子速率，粒子可能从b点射出
C．仅改变粒子速率，它将可能从c点射出
D．a、b两点，从b点射出的粒子在磁场中运动的时间较短
8．如图8所示，甲是一兴趣小组通过DIS实验探究感应电动势与磁通量变化率关系的模型简图，实验中通过电源使原线圈中的电流发生变化，利用传感器即可得到原线圈产生的磁感应强度随时间变化的图像[图乙（a）]，以及副线圈中对应的感应电动势随时间变化的情况[图乙（b）]。根据图像信息，以下说法正确的是（ ）
图8
A．原线圈中磁感应强度不为零，副线圈中的感应电动势就不为零
B．副线圈中感应电动势与穿过线圈的磁通量变化率成正比
C．副线圈中感应电动势与穿过线圈的磁通量成正比
D．实验中，若测得副线圈的横截面积，根据图像数据即可测得副线圈的匝数
第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
三、非选择题（本大题8小题，共60分）
9．（2分）2023年11月，中国原子能科学研究院“BNCT强流质子回旋加速器样机研制”顺利通过技术验收。如图9所示，该回旋加速器两D形盒接______（选填“直流”或“交流”）电源，窄缝区域存在______（选填“周期性变化”或“均匀不变”）的电场，使带电粒子经过该区域时被加速。
图9
10．（2分）在社团课上几位同学手拉手成一串，用一节电动势为1.5V的新干电池、用于日光灯上的镇流器、开关、导线连成如图10所示的实验电路。闭合开关，经过一段时间再断开开关，此过程中同学们会有触电的感觉。人有触电感觉发生在开关______（填“断开瞬间”或“一直接通”）时，其原因是______。
图10
11．（4分）汽车CDC电磁减震器可等效简化为如图11所示（俯视）的装置，减震线圈处于辐射状的水平磁场中。若某时刻测得线圈内有顺时针方向且正在增大的感应电流，则图中线圈此时在竖直方向做______（选填“向上”或“向下”）加速运动。已知线圈质量为0.5kg、周长为5m，线圈所处磁场的磁感应强度大小为0.2T，以竖直向下为正方向，当线圈的加速度1m/s时其瞬时电流______A（重力加速度g取110m/s）
图11
12．（6分）某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
图12
（1）变压器原线圈和副线圈电路______（选填“有”或“没有”）用导线相连接。
（2）为了完成该实验，除了选用如图12所示器材外，还需要将变压器原线圈两端接在低压______（选填“直流”或“交流”）电源上。
（3）在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅增大原线圈的匝数，则副线圈两端的电压将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
13．（6分）在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：
（1）首先要判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图甲所示。已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。
某同学在一次探究中，将磁铁S极向上从线圈上方竖直离开L时，发现指针向右偏转，则线圈L中产生感应电流的磁场方向是______（填“向上”或“向下”）。俯视线圈，其绕向为______（填“顺时针”或“逆时针”）。
图13
（2）已知线圈绕行方向如图乙所示，该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流计的指针向左偏转，请在图乙中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性。
14．（10分）如图14所示，某物理兴趣小组制作了一种可“称量”磁感应强度大小的实验装置。U形磁铁置于水平电子测力计上，U形磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，磁感应强度B大小为1T，不计两极间以外区域磁场。一水平导体棒垂直磁场方向放入U形磁铁两极之间（未与磁铁接触），导体棒由两根绝缘杆固定于铁架台上。导体棒没有通电时，测力计的示数为N；测得导体棒在两极间的长度为，m，磁铁始终静止，不考虑导体棒电流对磁铁磁场的影响。当导体棒通以图示方向电流A时，求
图14
（1）此时导体棒所受的安培力；
（2）测力计的示数。
15．（14分）如图15（a）所示，两根间距为L足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定，金属棒质量为v，其电阻为r，顶端接有阻值为R的电阻。垂直导轨平面存在变化规律如图15（b）所示的磁场，时磁场方向垂直纸面向里。整个过程中金属棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，在到的时间内，金属棒水平固定在距导轨顶端L处，重力加速度为g。
图15
（1）在到的时间内，求金属棒中感应电流的大小和方向；
（2）在到的时间内，求电阻R上产生的热量；
（3）时，释放金属棒，求此后金属棒运动过程中的最大速度。
16．（16分）“神舟十七号”航天员顺利奔赴“天宫”，为防止宇宙间各种高能粒子对在轨航天员造成的危害，研制出各种磁防护装置。某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面图如图16所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R和，区域中的危险区内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，外圆为绝缘薄板，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点处开有一小孔C。一质量为m、电荷量为、不计重力的带电粒子从左板内侧的A点由静止释放，两板间电压为U，粒子经电场加速后从C点沿CO方向射入磁场，若恰好不进入安全区，求：
图16
（1）粒子通过C点时的速度大小；
（2）若粒子恰好不进入安全区，求两板间电压为；
（3）在（2）问中，若粒子每次与绝缘薄板碰撞后原速反弹，求粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间
t。
2023—2024学年第二学期高二年级校内期中质量检测
物理参考答案
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、选择题（本题共8小题，第1—4题单选，每题4分，共16分。第5—8题双项，每小题6分，共24分，全部选对得6分，选不全得3分，有选错或不答得0分。）
第Ⅱ卷（非选择题共60分）
9．交流（1分） 周期性变化（1分）
10．断开瞬间（1分） 断开瞬间产生瞬间高压（1分）
11．向下（2分） 4.5A（2分）
12．（1）没有（2分）（2）交流（2分）（3）减小（2分）
13．（1）向下（2分）（2）顺时针（2分）（3）（2分）
【解析】
（1）磁铁S极向上从绕圈上方竖直离开L时，线圈的磁场向下且减弱，则感应磁场向下，结合电流流入电流计右端，根据右手定则可知线圈顺时针绕向。
（2）电流计的指针向左偏转，则电流流入电流计左端，进而确定线圈电流方向向右，根据右手定则可知感应磁场向上，又因磁铁靠近，磁通量变大，则磁铁磁场向下，故磁铁N极在下，S极在上。
14．（10分）
（1）当导体棒通以图示方向电流I时，根据左手定则可知，
导体棒受安培力方向竖直向上，-（2分）
（3分）
代入数据得N（1分）
（2）由牛顿第三定律知，磁铁受到向下的作用力N（2分）
由平衡可知：N，（2分）
15．（14分）
（1）由图可知在时间段内产生的感应电动势为（2分）
根据闭合电路欧姆定律有此时间段的电流为（2分）
由楞次定律知金属棒中的电流方向从右向左。（或闭合回路的电流方向沿顺时针方向）（1分）
（2）电阻R上产生的热量（2分）
代入电流得（2分）
（3）当到导体棒达到最大速度，（1分）
（1分）
（1分）
（1分）
联立得（1分）
16、（16分）
【详解】（1）粒子从A点运动到C点，根据动能定理得（2分）
解得（2分）
（2）设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，如图所示
由几何关系得：（1分）
解得（1分）
由牛顿第二定律得：（2分）
又因：（1分）
解得：（1分）
（3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为θ，
由几何关系得：（1分）
解得：（1分）
粒子在磁场中运动的周期为：（1分）
粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为
解得（1分）
由几何关系可得粒子在危险区运动时总共与绝缘薄板发生5次碰撞，粒子从离开电场到再次返回电场时间为：（2分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
A
C
B
C
BC
BD
AD
BD
（全卷共8页，16小题，完卷时间75分钟，满分100分）
友情提醒：所有答案都必须填写在答题卡相应的位置上
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．如图1所示，带负电的小球竖直向下射入垂直纸面向里的匀强磁场，关于小球运动和受力说法正确的是（ ）
图1
A．小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向左
B．小球运动过程中的速度不变
C．小球运动过程的加速度保持不变
D．小球受到的洛伦兹力对小球做负功
2．如图2所示，一磁铁通过支架悬挂于电子秤上方，磁铁的正下方有两条光滑的固定金属导轨M、N，其上有两根可以左右自由滑动的金属杆a、b，磁铁在金属导轨M、N、a、b组成回路中心的正上方且S极朝下，当剪断细线磁铁下落时，以下说法正确的是（ ）
图2
A．a、b杆保持静止状态B．磁铁会受到向下的吸引力
C．a、b杆相互靠近D．与剪断前相比，导轨对电子秤的压力变小
3．如图3所示，甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，某时刻开始，线圈中产生的交流电的电压随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（ ）
图3
A．图甲所示位置为中性面，通过线框的磁通量最大
B．交变电压瞬时值表达式V
C．时刻穿过线圈的磁通量变化率最大
D．s时刻线圈平面与磁场方向平行
4．如图4所示是教材插图，介绍火花塞点火原理，一同学课本存在污渍，看不清完整原理图。他根据所学知识，利用一直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，则以下原理图可行的是（ ）
图4
A．B．C．D．
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，全部选对得6分，选不全得3分，有选错或不答得0分。）
5．如图5所示是一小区供电电路模拟图，已知变压器输入端V，用户端电压为220V，若变压器原线圈匝数为1000匝，下列说法正确的是（ ）
图5
A．输入端电源电压有效值为VB．交变电流的周期为0.02s
C．副线圈匝数为220匝D．当支路发生断路时，支路也无法正常工作
6．一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图6所示。已知，一质子（）以速度自0点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。则以下说法正确的是（ ）（所有粒子均不考虑重力的影响）
图6
A．以速度自O点沿中轴线射入的正电子（），能够做匀速直线运动
B．以速度自O点沿中轴线射入的电子（），能够做匀速直线运动
C．以速度自A点沿中轴线射入的电子（），能够做匀速直线运动
D．以速度自A点沿中轴线射入的质子（），不能做匀速直线运动
7．如图7所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子从正对圆心O射入磁场，并从a点射出，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是（ ）
图7
A．仅增大粒子速率，粒子可能从b点射出
B．仅减小粒子速率，粒子可能从b点射出
C．仅改变粒子速率，它将可能从c点射出
D．a、b两点，从b点射出的粒子在磁场中运动的时间较短
8．如图8所示，甲是一兴趣小组通过DIS实验探究感应电动势与磁通量变化率关系的模型简图，实验中通过电源使原线圈中的电流发生变化，利用传感器即可得到原线圈产生的磁感应强度随时间变化的图像[图乙（a）]，以及副线圈中对应的感应电动势随时间变化的情况[图乙（b）]。根据图像信息，以下说法正确的是（ ）
图8
A．原线圈中磁感应强度不为零，副线圈中的感应电动势就不为零
B．副线圈中感应电动势与穿过线圈的磁通量变化率成正比
C．副线圈中感应电动势与穿过线圈的磁通量成正比
D．实验中，若测得副线圈的横截面积，根据图像数据即可测得副线圈的匝数
第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
三、非选择题（本大题8小题，共60分）
9．（2分）2023年11月，中国原子能科学研究院“BNCT强流质子回旋加速器样机研制”顺利通过技术验收。如图9所示，该回旋加速器两D形盒接______（选填“直流”或“交流”）电源，窄缝区域存在______（选填“周期性变化”或“均匀不变”）的电场，使带电粒子经过该区域时被加速。
图9
10．（2分）在社团课上几位同学手拉手成一串，用一节电动势为1.5V的新干电池、用于日光灯上的镇流器、开关、导线连成如图10所示的实验电路。闭合开关，经过一段时间再断开开关，此过程中同学们会有触电的感觉。人有触电感觉发生在开关______（填“断开瞬间”或“一直接通”）时，其原因是______。
图10
11．（4分）汽车CDC电磁减震器可等效简化为如图11所示（俯视）的装置，减震线圈处于辐射状的水平磁场中。若某时刻测得线圈内有顺时针方向且正在增大的感应电流，则图中线圈此时在竖直方向做______（选填“向上”或“向下”）加速运动。已知线圈质量为0.5kg、周长为5m，线圈所处磁场的磁感应强度大小为0.2T，以竖直向下为正方向，当线圈的加速度1m/s时其瞬时电流______A（重力加速度g取110m/s）
图11
12．（6分）某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
图12
（1）变压器原线圈和副线圈电路______（选填“有”或“没有”）用导线相连接。
（2）为了完成该实验，除了选用如图12所示器材外，还需要将变压器原线圈两端接在低压______（选填“直流”或“交流”）电源上。
（3）在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅增大原线圈的匝数，则副线圈两端的电压将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
13．（6分）在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：
（1）首先要判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图甲所示。已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。
某同学在一次探究中，将磁铁S极向上从线圈上方竖直离开L时，发现指针向右偏转，则线圈L中产生感应电流的磁场方向是______（填“向上”或“向下”）。俯视线圈，其绕向为______（填“顺时针”或“逆时针”）。
图13
（2）已知线圈绕行方向如图乙所示，该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流计的指针向左偏转，请在图乙中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性。
14．（10分）如图14所示，某物理兴趣小组制作了一种可“称量”磁感应强度大小的实验装置。U形磁铁置于水平电子测力计上，U形磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，磁感应强度B大小为1T，不计两极间以外区域磁场。一水平导体棒垂直磁场方向放入U形磁铁两极之间（未与磁铁接触），导体棒由两根绝缘杆固定于铁架台上。导体棒没有通电时，测力计的示数为N；测得导体棒在两极间的长度为，m，磁铁始终静止，不考虑导体棒电流对磁铁磁场的影响。当导体棒通以图示方向电流A时，求
图14
（1）此时导体棒所受的安培力；
（2）测力计的示数。
15．（14分）如图15（a）所示，两根间距为L足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定，金属棒质量为v，其电阻为r，顶端接有阻值为R的电阻。垂直导轨平面存在变化规律如图15（b）所示的磁场，时磁场方向垂直纸面向里。整个过程中金属棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，在到的时间内，金属棒水平固定在距导轨顶端L处，重力加速度为g。
图15
（1）在到的时间内，求金属棒中感应电流的大小和方向；
（2）在到的时间内，求电阻R上产生的热量；
（3）时，释放金属棒，求此后金属棒运动过程中的最大速度。
16．（16分）“神舟十七号”航天员顺利奔赴“天宫”，为防止宇宙间各种高能粒子对在轨航天员造成的危害，研制出各种磁防护装置。某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面图如图16所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R和，区域中的危险区内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，外圆为绝缘薄板，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点处开有一小孔C。一质量为m、电荷量为、不计重力的带电粒子从左板内侧的A点由静止释放，两板间电压为U，粒子经电场加速后从C点沿CO方向射入磁场，若恰好不进入安全区，求：
图16
（1）粒子通过C点时的速度大小；
（2）若粒子恰好不进入安全区，求两板间电压为；
（3）在（2）问中，若粒子每次与绝缘薄板碰撞后原速反弹，求粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间
t。
2023—2024学年第二学期高二年级校内期中质量检测
物理参考答案
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、选择题（本题共8小题，第1—4题单选，每题4分，共16分。第5—8题双项，每小题6分，共24分，全部选对得6分，选不全得3分，有选错或不答得0分。）
第Ⅱ卷（非选择题共60分）
9．交流（1分） 周期性变化（1分）
10．断开瞬间（1分） 断开瞬间产生瞬间高压（1分）
11．向下（2分） 4.5A（2分）
12．（1）没有（2分）（2）交流（2分）（3）减小（2分）
13．（1）向下（2分）（2）顺时针（2分）（3）（2分）
【解析】
（1）磁铁S极向上从绕圈上方竖直离开L时，线圈的磁场向下且减弱，则感应磁场向下，结合电流流入电流计右端，根据右手定则可知线圈顺时针绕向。
（2）电流计的指针向左偏转，则电流流入电流计左端，进而确定线圈电流方向向右，根据右手定则可知感应磁场向上，又因磁铁靠近，磁通量变大，则磁铁磁场向下，故磁铁N极在下，S极在上。
14．（10分）
（1）当导体棒通以图示方向电流I时，根据左手定则可知，
导体棒受安培力方向竖直向上，-（2分）
（3分）
代入数据得N（1分）
（2）由牛顿第三定律知，磁铁受到向下的作用力N（2分）
由平衡可知：N，（2分）
15．（14分）
（1）由图可知在时间段内产生的感应电动势为（2分）
根据闭合电路欧姆定律有此时间段的电流为（2分）
由楞次定律知金属棒中的电流方向从右向左。（或闭合回路的电流方向沿顺时针方向）（1分）
（2）电阻R上产生的热量（2分）
代入电流得（2分）
（3）当到导体棒达到最大速度，（1分）
（1分）
（1分）
（1分）
联立得（1分）
16、（16分）
【详解】（1）粒子从A点运动到C点，根据动能定理得（2分）
解得（2分）
（2）设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，如图所示
由几何关系得：（1分）
解得（1分）
由牛顿第二定律得：（2分）
又因：（1分）
解得：（1分）
（3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为θ，
由几何关系得：（1分）
解得：（1分）
粒子在磁场中运动的周期为：（1分）
粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为
解得（1分）
由几何关系可得粒子在危险区运动时总共与绝缘薄板发生5次碰撞，粒子从离开电场到再次返回电场时间为：（2分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
A
C
B
C
BC
BD
AD
BD
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