江苏省常州市新北区新桥中学2020-2021学年高二年级第一学期期末物理试题

这是一份江苏省常州市新北区新桥中学2020-2021学年高二年级第一学期期末物理试题，共9页。

说明：本卷满分为100分，考试时间90分钟。第1-18小题为公共部分，第19题由班级根据实际情况自行选做。
单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。）
如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，当开关S断开时，测得电阻R1 QUOTE 两端的电压为6V，R2两端的电压为12V，则当开关S闭合后，下列说法错误的是（ ）
A. 电压表的示数大于18V B. 电阻R2两端的电压小于12V
C. 电阻R1两端的电压大于6V D. 内电阻r上的电压变大
如图所示，质量为m、半径为r的金属圆环立在绝缘水平面上，圆环的电阻为R，一根绝缘细线一端连在圆环上，另一端连接在天花板上，细线刚好拉直，且细线与竖直方向的夹角为60°．竖直虚线MN将圆环一分为二，在虚线MN右侧加一垂直于金属圆环面向里的匀强磁场，使磁场的磁感应强度B按B=kt（k为常数）的规律随时间t均匀增大，重力加速度为g，忽略圆环的粗细，t时刻，圆环对水平面的压力刚好为零，则t的值为（ ）
A. 3mgRπk2r3B. 3mgR2πk2r3C. 3mgRk2r3D. 3πmgR2k2r3
3．如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd.bc边长为l，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里．线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡．则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是( )
A. Δx＝2nBIlk，方向向上 B. Δx＝2nBIlk ，方向向下
C. Δx＝nBIlk，方向向上 D. Δx＝nBIlk，方向向下
4. 如图，直线OP上方分布着垂直纸面向里的匀强磁场，从粒子源O在纸面内沿不同的方向先后发射速率均为v的质子1和2，两个质子都过P点．已知OP＝a，质子1沿与OP成30°角的方向发射，不计质子的重力和质子间的相互作用力，则( )
A．质子1在磁场中运动的半径为eq \f(1,2)a B．质子2在磁场中的运动周期为eq \f(2πa,v)
C．质子1在磁场中的运动时间为eq \f(2πa,3v) D．质子2在磁场中的运动时间为eq \f(5πa,6v)
磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图中箭头所示方向的感应电流，则磁铁( )
A．向上运动 B.向下运动 C．向左运动 D．向右运动
如图5所示，在外力的作用下，导体杆OC可绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，A、O间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则所施外力的功率为( )
A.eq \f(B2ω2r2,R) B.eq \f(B2ω2r4,R) C.eq \f(B2ω2r4,4R) D.eq \f(B2ω2r4,8R)
如图所示是演示自感现象的电路图，关于此实验，下列说法正确的是（ ）
A．通电稳定后，断开开关时灯泡A逐渐熄灭，灯泡B立刻熄灭
B．变阻器R的作用是在接通开关时使灯泡B逐渐变亮
C．如果灯泡B短路，接通开关时灯泡A立刻变亮
D．如果灯泡A短路，接通开关时通过L的电流逐渐增大
L
R
B
A
图甲是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴OO’沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（ ）
A．交流电的频率是100Hz B．0.02s时线圈平面与磁场方向平行
C．0.02s时穿过线圈的磁通量最大 D．电流表的示数为20A
多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分，每小题有多个选项符合题意，全选对得4分，选对但不全对得2分，错选或不选的0分）
足够大的空间内存在着竖直向上的匀强磁场和匀强电场，有一带正电的小球在电场力和重力作用下处于静止状态.现将磁场方向顺时针旋转30°，同时给小球一个垂直磁场方向斜向下的速度v(如图所示)，则关于小球的运动，下列说法正确的是( )
A.小球做类平抛运动 B.小球在纸面内做匀速圆周运动
C.小球运动到最低点时电势能增加 D.整个运动过程中机械能不守恒
如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是( )
A．直导线中的电流方向垂直纸面向外
B．b点的实际磁感应强度为eq \r(2) T，方向斜向上，与B的夹角为45°
C．c点的实际磁感应强度也为零
D．d点的实际磁感应强度跟b点的相同
如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是( )
A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
如图，半径为L的小圆与半径为3L的圆形金属导轨拥有共同的圆心，在小圆与导轨之间的环形区域存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现将一长度为3L的导体棒置于磁场中，让其一端O点与圆心重合，另一端A与圆形导轨良好接触。在O点与导轨间接入一阻值为r的电阻，导体棒以角速度ω绕O点做逆时针匀速圆周运动，其它电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．导体棒O点的电势比A点的电势低
B．电阻r两端的电压为
C．在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻r的电荷量为
D．在导体棒旋转一周的时间内，电阻r产生的焦耳热为
图7甲为小型交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100、总电阻r＝5 Ω，线圈的两端与阻值为95 Ω的电阻R连接，交流电压表为理想电表。t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。若交流发电机产生的电动势的最大值为Em，电压表的示数为U，则( )
图7
A.Em＝200 V，U＝134 V B.Em＝134 V，U＝95 V
C.通过电阻R的电流每秒内方向改变约50次 D.电阻R实际消耗的功率为190 W
简答题（本题共5小题，共56分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分）
14.(8分)如图甲所示为“研究电磁感应现象”的实验装置.
(1)按实验的要求将图甲中所缺的导线补画完整.
(2)开关闭合后，下列说法正确的是________.
A.只要将线圈A放在线圈B中就会引起电流计指针偏转
B.线圈A插入或拔出线圈B的速度越大，电流计指针偏转的角度越大
C.如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，A线圈插入B线圈中，将滑动变阻器滑动触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针向左偏一下
(3)上述实验中，原线圈A可等效为一个条形磁铁，将线圈B和灵敏电流计连接如图乙所示，当电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转.则当条形磁铁迅速向上拔出时，图中灵敏电流计指针向________(填“正”或“负”)接线柱方向偏转.
15. （12分）如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力。求
（1）带电粒子的比荷；
（2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。
(12分)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，电阻R与两导轨相连，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、电阻不计的导体棒MN，在竖直向上的恒力F作用下，由静止开始沿导轨向上运动。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。求：
(1)初始时刻导体棒的加速度；
(2)当流过电阻R的电流恒定时，导体棒的速度大小。
(12分)如图甲所示，一边长L＝2.5 m、质量m＝0.5 kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向上、磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合.在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5 s线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中，
(1)求通过线框的电荷量及线框的总电阻；
(2)分析线框运动性质并写出水平力F随时间变化的表达式；
(3)已知在这5 s内力F做功1.92 J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少.
（12分）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1:n2=3：l，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡。输入端交变电压u的图象如图乙所示。

(1)求图甲中电压表的读数。
(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数。
(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值
附加题
如图所示，半径为L1＝2 m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1＝eq \f(10,π) T．长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝eq \f(π,10) rad/s．通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R)，图中的平行板长度为L2＝2 m，宽度为d＝2 m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0＝0．5 m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：
(1)在0～4 s内，平行板间的电势差UMN；
(2)带电粒子飞出电场时的速度；
(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B2应满足的条件．
题号
一
二
三
合计
14
15
16
17
18
得分