四川省江油市太白中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

这是一份四川省江油市太白中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题，共15页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上，如图所示等内容，欢迎下载使用。

总分:100分考试时间:75分钟
命题人:苏梅审题人:胡文君向滔
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(本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。)
1．如图所示，利用左手定则，正确标明了正电荷刚进入磁场时所受洛伦兹力F方向的是（ ）
A．甲图B．乙图C．丙图D．丁图
2．如图所示， 空间中存在匀强磁场B，方向垂直纸面向里。一长度为l的铜棒以速度v向右匀速运动，速度方向与铜棒之间的夹角为30°，则铜棒ab两端的电势差Uab为（ ）
A．BlvB．-BlvC．D．
3．如图所示，竖直放置的光滑绝缘斜面处于方向垂直竖直平面（纸面）向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一带电荷量为的滑块自a点由静止沿斜面滑下，下降高度为h时到达b点，滑块恰好对斜面无压力。关于滑块自a点运动到b点的过程，下列说法正确的是（ ）（重力加速度为g）
A．滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用B．滑块在b点受到的洛伦兹力大小为
C．洛伦兹力做正功D．滑块的机械能增大
4．如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场.若粒子射入磁场时的速度大小为v1，在磁场中运动时间为t1，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v2，在磁场中运动时间为t2，离开磁场时速度方向偏转60°，不计带电粒子所受重力，则t1：t2、v1：v2分别为（ ）
A．2:3、1:2B．3:2、1:C．1: 2、:2D．:1、1:
5．质谱仪在物理研究中起着非常重要的作用。如图是质谱仪的工作原理示意图。粒子源（在加速电场上方，未画出）产生的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片。平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场。不计带电粒子的重力和粒子间的作用力，下列表述正确的是（ ）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
C．粒子打在胶片上的位置离狭缝P越远，粒子的比荷越大
D．某种元素同位素的原子核，打在胶片上的位置离狭缝P越远，表明其质量数越大
6．法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A．若圆盘转动的角速度不变，则电流为零
B．若圆盘转动方向不变，角速度大小均匀增大，则产生恒定电流
C．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流方向从a到b
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电阻R的热功率也变为原来的2倍
7．如图，空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场下边界和荧光屏之间的夹角为。上的P点处有一粒子源沿与垂直的方向以不同的速率持续向磁场发射质量为m、电荷量为的粒子。已知P点到O点的距离为d，荧光屏上被打亮区域的长度为（ ）
A．B．C．D．
8．如图所示。实线表示竖直平面内匀强电场的电场线，电场线与水平方向成角，匀强磁场与电场正交，垂直纸面向里。有一带电液滴沿斜向上的虚线L做直线运动，L与水平方向成角，且，则下列说法中正确的是（ ）
A．液滴一定带负电B．液滴一定做匀速直线运动
C．电场线的方向一定斜向下D．液滴可能做匀变速直线运
多选题多项选择题:(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，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
9．如图所示，电路中的自感线圈L的自感系数很大但是阻值很小（小于灯泡电阻），D为小灯泡，E为电源（内阻不计）。先闭合开关K，过一段时间后，再断开开关K。则下列说法正确的是（ ）

A．闭合K，灯D立即变亮，稳定后一直保持亮度不变
B．闭合K，灯D立即变亮，然后渐渐变暗，直至不亮
C．断开K，灯D立即熄灭
D．断开K，灯D要闪亮一下再熄灭
10．某发电厂向工厂供电，输送的功率为P，输出的电压为U，输电线路的总电阻为r。若
用原、副线圈的匝数之比为1∶10的理想升压变压器输电，则输电线上的电流I和工厂得到的功率分别为（ ）
A．B．
C．D．
11．如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接。右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）
A．金属棒的最大电压为
B．金属在磁场中的运动时间为
C．克服安培力所做的功为mgh
D．右端的电阻R产生的焦耳热为（mgh﹣μmgd）
12．如图甲所示为自耦变压器，原线圈接有图乙所示的交流电源，副线圈两端电压有效值为220V，灯泡和其他电阻受温度的影响忽略不计，开始时开关S断开。则下列说法正确的是（ ）
A．原、副线圈匝数比为5：11B．闭合开关S后，上滑可使小灯泡亮度增
大
C．滑片P1上滑，通过电阻的电流增大D．向上滑动P3，变压器的输出功率增大
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
实验题(共16分)
13．小明同学做“探究感应电流产生条件”实验的装置如图所示。

（1）闭合开关的瞬间，他观察到电流表G的指针向右偏转。电路稳定后，他将线圈A中的铁芯快速抽出，电流表G的指针将向 （选填“左”或“右”）偏转。
（2）小明同学将滑动变阻器的滑片从左端滑到右端时，第一次快速滑动，第二次缓慢滑动，发现两次电流表G的指针摆动幅度大小不同，第一次的摆动幅度比第二次 （选填“大”或“小”），原因是两次实验中线圈的 （选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）不同。
14．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数。

（1）本实验中，实验室有下列器材：
A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B．多用电表
C．低压交流电源
D．直流电压表
E．开关、导线若干
上述器材在本实验中不需要的有 （填器材序号）。
（2）对于实验过程，下列说法正确的有 。
A．为便于探究，可以采用控制变量法
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈两端的电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（3）实验中，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“1”接线柱，当副线圈两端所接电表的示数为，若变压器是理想变压器，则原线圈两端的电压应为 。
A． B． C． D．
（4）组装变压器时，李同学没有将铁芯闭合，原线圈两端接的学生电源，原、副线圈的匝数比为，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际示数可能是 。
A．0V B． C． D．
解答题(共 36分)
15．(8分)如图所示，矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO’以角速度ω=10πrad/s匀速转动，线框共10匝，面积S=0.5m2，电阻r=1Ω，通过导线与一阻值R=24Ω的定值电阻相连，所有电表均为理想交流电表。（计算结果可保留根号）
（1）将图示时刻记为t=0，写出该正弦式交流电电动势的瞬时值表达式；
（2）时，电压表、电流表的示数；
（3）过程流过电阻R的电荷量。
16．(12分)如图所示，在大小为B的匀强磁场区域内，垂直磁场方向的水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨，在导轨上面平放着两根导体棒ab和cd，两棒彼此平行且相距d，构成一矩形回路。导轨间距为l，导体棒的质量均为m，电阻均为R，导轨电阻可忽略不计。设导体棒可在导轨上无摩擦地滑行，初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速度v0，求：
（1）当cd棒速度减为0.6v0时，ab棒的速度v及加速度a的大小；
（2）ab、cd棒间的距离从d增大到最大的过程中，通过回路的电荷量q及两棒间的最大距离x
17．(12分)如图所示，在平面内，直线与轴正方向夹角为45°，直线左侧存在平行于轴的匀强电场，方向沿轴负方向。直线右侧存在垂直平面向里的磁感应强度为的匀强磁场。一带电量为，质量为带正电的粒子（忽略重力）从原点沿轴正方向以速度射入磁场。当粒子第三次经过直线时，电场方向突然调整为垂直于直线斜向右下方，电场强度的大小不变，粒子恰好从电场中回到原点。粒子通过边界时，其运动不受边界的影响。求：
（1）粒子第一次在磁场中做圆周运动的半径和周期；
（2）匀强电场电场强度的大小；
（3）从点射出至第一次回到点所用的时间。
参考答案：
1．A
【详解】A．根据左手定则甲图中洛伦兹力方向竖直向上，A正确；
B．根据左手定则乙图中洛伦兹力方向竖直向下，B错误；
C．根据左手定则丙图中洛伦兹力方向垂直纸面向里，C错误；
D．根据左手定则丁图中洛伦兹力方向垂直纸面向外，D错误。
故选A。
2．D
【详解】铜棒切割磁感线产生感应电动势，ab相当于电源，根据右手定则，判断知a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，根据法拉第电磁感应定律，可得
故选D。
3．B
【详解】A．滑块自a点由静止沿斜面滑下，在a点不受洛伦兹力作用，故A错误；
BCD．滑块自a点运动到b点的过程中，洛伦兹力不做功，支持力不做功，滑块机械能守恒
得
故滑块在b点受到的洛伦兹力为
故B正确，C错误，D错误。
故选B。
4．B
【详解】粒子在磁场中运动的周期不变，均为
运动时间
两次在磁场中转过的角度分别为90°和60°，则
设磁场的半径为R，则第一次在磁场中运动的半径
r1=R
第二次在磁场中运动的半径为
根据
可得
故选B。
5．D
【详解】A．根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，A错误；
B．在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有
求得
能通过狭缝P的带电粒子的速率等于，B错误；
CD．粒子进入磁场后，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的轨迹半径越小，粒子的比荷越大；粒子所带电荷量相同时，打在胶片上的位置越远离狭缝P，粒子的轨迹半径越大，表明其质量越大，C错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】AB．设铜盘的半径为r，则铜盘转动产生的感应电动势为
根据欧姆定律可得，电流为
若圆盘转动的角速度不变，则电流不为零保持不变；若圆盘转动方向不变，角速度大小均匀增大，则电流均匀增大，故AB错误；
C．若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流沿a到b的方向流动，故C正确；
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，回路电流变为原来2倍，根据
电流在R上的热功率也变为原来的4倍，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】根据题意，若粒子的速率足够大，粒子无限接近沿直线打到荧光屏的点，如图所示
由几何关系可得
若粒子的速率较小，打到荧光屏上点为临界点，如图所示
设粒子做圆周运动的半径为，由几何关系可得
，
解得
则荧光屏上被打亮区域的长度为
故选A。
8．B
【详解】BD．带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线方向的电场力F、垂直于速度方向的洛伦兹力f，由于α＞θ，这三个力的合力不可能沿带电液滴的速度方向，因此这三个力的合力一定为零，带电液滴做匀速直线运动，不可能做匀变速直线运动，故B正确，D错误；
AC．当带电液滴带正电，且电场线方向斜向上时，带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线向上的电场力F、垂直于速度方向斜向左上方的洛伦兹力f作用，这三个力的合力可能为零，带电液滴沿虚线L做匀速直线运动，如果带电液滴带负电或电场线方向斜向下时，带电液滴所受合力不为零，不可能沿直线运动，故AC错误；
故选B。
9．AD
【详解】AB．开关闭合时，由于线圈L的自感作用阻碍电流的增大，所以大部分电流从灯D中流过，所以灯D立即变亮，又由于L的电阻较小，所以L中的电流逐渐增大直至稳定，小灯泡D中电流逐渐减小，但稳定后电流不变，亮度不变，A正确，B错误；
CD．稳定后K断开瞬间，由于线圈的电流较大，L与灯D组成回路，灯D要闪亮一下再熄灭，C错误，D正确。
故选AD。
10．BC
【详解】AB．发电厂输出的电流为
输电线路上的电流为
故A错误；B正确；
CD．工厂得到的功率为
故C正确；D错误。
故选BC。
11．AD
【详解】A．金属棒在下滑过程中，由机械能守恒定律得
则得金属棒到达水平面时的速度
金属棒进入磁场后受到向左的安培力和摩擦力而做减速运动，则金属棒刚到达水平面时的速度最大，所以最大感应电动势为
金属棒的最大电压为
A正确；
B．金属棒在磁场中运动时，取向右为正方向，根据牛顿第二定律得
即得
两边求和得
则得
解得金属在磁场中的运动时间为
B错误；
C．金属棒在整个运动过程中，由动能定理得
则克服安培力做功
C错误；
D．克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热
D正确。
故选AD。
12．AB
【详解】A．根据图乙可知，原线圈所接正弦交流电压有效值为100V，副线圈电压的有效值为220V，由
可知原、副线圈匝数比为5∶11，故A正确；
B．闭合开关S后，上滑，增大，副线圈的总电阻增大，因为不变，线圈匝数比不变，则不变，根据欧姆定律可知，副线圈的电流
减小，则两端电压
减小，所以小灯泡两端电压
增大，故小灯泡亮度增大，故B正确；
C．滑片P1上滑，原、副线圈匝数比增大，根据
可得副线圈两端电压变小，通过电阻R1的电流变小，故C错误；
D．向上滑动P3，R2接入电路中的阻值大，利用副线圈电阻
可知，副线圈总电阻增大，副线圈两端电压不变，总电流减小，变压器的输出功率减小，故D错误。
故选AB。
13． 左 大 磁通量的变化率
【详解】（1）[1]闭合开关的瞬间，线圈B中的磁通量增大，电流表G的指针向右偏转；线圈A中的铁芯快速抽出，线圈B中的磁通量减小，电流表G的指针将向左偏转。
（2）[2][3]将滑动变阻器的滑片从左端滑到右端时，第一次快速滑动，第二次缓慢滑动，第一次实验磁通量的变化率大，产生的感应电流较大，故第一次的摆动幅度比第二次大。
14． D AC C D
【详解】（1）[1]测量线圈两端的电压需要使用多用电表的交流电压挡，不需要直流电压表。
故选D。
（2）[2]A．为便于探究，可以采用控制变量法，故A正确；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。
故选AC。
（3）[3]根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比规律可知，副线圈所接电表的示数为，原线圈的电压应为。
故选C。
（4）[4]组装变压器时，李同学没有将铁芯闭合，则变压器漏磁比较厉害，连接副线圈的交流电压表的实际示数小于理想变压器的副线圈的示数，若为理想变压器，则有
实际电压小于。
故选D。
15．（1）；（2）48V；（3）0.064C
【详解】（1）交流电动势峰值
从图示位置开始计时，交流电动势瞬时值
（2）电流表示数
电压表示数

（3）经,线圈转过

此过程

故流过R的电荷量

代入数据得
16．（1）v=0.4v0，；（2），
【详解】（1）两棒所受合外力为零，因此满足动量守恒定律
mv0=0.6mv0+mv
解得
v=0.4v0
回路感应电动势
此时回路电流
因此加速度
整理得
（2）最大距离时两棒速度相等，根据动量守恒可得
对ab棒，根据动量定理
而
解得
在这段时间内，平均感应电动势
回路平均电流
因此流过某截面的电量
解得最大距离
17．（1），；（2）；（3）
【详解】（1）带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
故
可得
（2）如图所示，设粒子第一次经过上的点为点，粒子第三次经过上的点为点。由几何关系可知
过点后，粒子在新的电场中沿方向做匀速直线运动，沿方向的速度大小为
粒子在新的电场中沿垂直于方向先做匀减速运动后做匀加速直线运动。
解得
（3）根据轨迹图可知，粒子在磁场中时间为
粒子在旧电场中运动的时间为
粒子在新电场中运动的时间为
粒子从点射出到第一次回到点的时间为