山西省名校2021-2022学年高二下学期物理期中联合考试试卷

试卷更新日期：2022-05-13 类型：期中考试

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一、单选题

1. 宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，危险程度不亚于黑洞，其磁感应强度相当于地球磁场的1000万亿倍，下列有关磁星的磁场说法正确的是（）

A、“磁星”表面的磁场如此强大，故而磁感线非常密集，导致磁感线可能相交 B、“磁星”表面各点的磁场方向可以用磁感线在该点的切线方向表示 C、磁场只存在于“磁星”外部，而“磁星”内部不存在磁场 D、若在“磁星”表面选一闭合区域，则闭合区域中的磁通量不可能为零

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2. 为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的下列结论不正确的是（）

A、脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应 B、脉冲磁场使脑部特定区域产生感应电流是电磁感应现象 C、若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用 D、若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强

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3. 质量为m，电阻率为 $ρ$ ，横截面积为S，长度为L的粗细均匀的金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线悬挂，金属棒置于竖直方向的匀强磁场中，初始细线竖直，金属棒静止。现在MN两端加上大小为U的电压，使电流由M流向N，当金属棒再次静止时，绝缘细线向左偏离竖直方向30°角，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（）

A、磁场方向竖直向下，B的大小为 $\frac{m g ρ}{2 U S}$ B、磁场方向竖直向上，B的大小为 $\frac{\sqrt{3} m g ρ}{U S}$ C、增长绝缘细线长度，其余条件不变，金属棒摆角仍等于30° D、增大金属棒长度，其余条件不变，金属棒摆角将大于30°

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4. 下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（）

A、图甲中，摆动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快 B、图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线图中产生大量热量，从而冶炼全属 C、图丙中，粒子以初速度为0进入加速电场，则击中光屏同一位置的粒子比荷相同 D、图丁是微安表的表头，在运输时要把正，负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理

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5. 某同学为了验证自感现象，找来带铁芯的线圈L（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略），两个相同的小灯泡A和B、二极管D、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作。他可能观察到的现象是（）

A、闭合S瞬间，A比B先亮 B、闭合S瞬间，A，B一起亮 C、断开S瞬间，A会先亮再逐渐熄灭 D、闭合S持电路稳定后，B不会亮

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6. 如图所示，两个宽度均为a的竖直边界区域，区域内匀强磁场的磁感应强度的大小相等、方向相反，且与纸面垂直，现有直角边长为a的等腰直角三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。若以顺时针方向为电流的正方向，则线框中产生的感应电流i与线框移动的位移x的关系图像是（）

A、 B、 C、 D、

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7. 如图所示，一内壁光滑，上端开口、下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置在水平桌面上。已知玻璃管的高度为h，管底有质量为m，电荷量为+q的小球。玻璃管以速度v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，且在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球最终从上端管口飞出，在此过程中，下列说法正确的是（）

A、洛仑兹力对小球做正功 B、小球做匀变速曲线运动 C、管壁对小球的弹力对小球不做功 D、玻璃管的运动速度对小球在玻璃管中的运动时间无影响

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8. 近期小朋友热衷玩的一种夜光飞行器的实物和模型如图所示。假设该飞行器在北半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向下，磁感应强度为B。飞行器的螺旋桨叶片远端在固定的水平圆环内转动，在螺旋桨转轴和叶片的运端b之间连接有一个发光二极管D，已知叶片长度为L，转动的频率为f，从上向下看叶片是按顺时针方向转动的。用E表示每个叶片中的感应电动势，螺旋桨转轴和叶片均为导体。则（）

A、 $E = π B L^{2} f$ ，图示连接的二极管不会发光 B、 $E = 2 π B L^{2} f$ ，图示连接的二极管不会发光 C、 $E = π B L^{2} f$ ，图示连接的二极管可以发光 D、 $E = 2 π B L^{2} f$ ，图示连接的二极管可以发光

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9. 磁流体发电具有结构简单、启动快捷、环保等优势。磁流体发电机的简易模型图如图所示，其发电通道是一个长方体空腔，长、高、宽分别为L、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极通过开关与阻值为R的金属导体MN连成闭合电路，整个发电通道处于如图所示方向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直前后侧面。高温等离子体均以速率v水平向右喷入发电通道内，发电机的等效内阻为r，忽略等离子体的重力，相互作用力及其他因素。以下说法正确的是（）

A、磁流体发电机不是利用电磁感应原理工作的 B、开关闭合后，磁流体发电机上下两端的电压为 $\frac{B a v r}{R + r}$ C、从能量转化的角度来看，发电机是将等离子体的动能转化为电能 D、开关闭合后，R上消耗的功率为 $\frac{B^{2} L^{2} v^{2} R}{{(R + r)}^{2}}$

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10. 如图甲所示，在光滑水平面上用恒力F拉一质量为m，边长为a，电阻为R的单匝均匀正方形铜线框，在1位置以速度 $v_{0}$ ，进入磁感应强度大小为B的匀强磁场并开始计时。在3 $t_{0}$ 时线框到达2位置速度又为 $v_{0}$ ，并开始离开匀强磁场，此过程中 $v - t$ 图像如图乙所示，则说法正确的是（）

A、t=0时刻，线框右边MN两端的电压为Bav₀ B、 $t_{0}$ 时刻线框的速度为 $v_{0} - \frac{2 F t_{0}}{m}$ C、0~3 $t_{0}$ 时间内，铜线框的最大加速度为 $\frac{F}{m}$ D、线框从1位置运动到2位置的过程中，线框中产生的焦耳热为 $F a$

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二、多选题

11. 如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线框两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（）

A、曲线a、b对应的线圈频率之比为3：2 B、两次t=0时刻线圈的磁通量均为零 C、穿过线圈磁通量的最大值为 $\frac{0.3}{π}$ Wb D、t=0时刻，甲图中电压表的示数为0

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12. 如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场平行于斜面向下，斜面是粗糙的。一带正电物块以某一初速度沿斜面向上滑动，经a点后到b点时速度减为零，接着又滑了下来。全程物块一直受摩擦力，设物块带电荷量保持不变，则从a到b和从b回到a两过程相比较（）

A、加速度大小相等 B、由b到a的过程中摩擦产生的热量更多 C、由a到b的时间小于从b回到a的时间 D、动能变化量的绝对值相同

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13. 如图所示，一质量为2m的足够长的光滑金属框abed置于水平绝缘平台上，ab、dc边平行且和长为L的bc边垂直。整个金属框电阻可忽略。一根有效阻值为R、质量为m的导体棒MN置于金属框上，装置始终处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。现给金属：框向右的初速度 $v_{0}$ ，运动时MN始终与金属框保持良好接触且与bc边平行。则整个运动过程中（）

A、感应电流方向为M→b→c→N→M B、达稳定状态后回路中不再有感应电流 C、通过导体棒的电量为 $\frac{2 m v_{0}}{3 B L}$ D、导体棒产生的焦耳热为 $\frac{5}{8} m v_{0}^{2}$

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14. 早期回旋加速器的结构示意图如图所示，两个半径为R的D形金属盒相距很近，连接电压为U、频率为 $f = \frac{q B}{4 π m}$ 的高频交流电源，垂直D形盒的匀强磁场的磁感应强度大小为B。现准备用此加速器来加速电荷量分别为+0.5q、+q、+2q，对应质量分别为m、2m、3m的三种静止粒子a、b、c，不考虑加速过程中粒子质量的变化，下列说法正确的是（）

A、a、b、c三种粒子均能正常加速 B、粒子能够获得的最大动能不随电源的电压大小变化而变化 C、经加速后从D形盒中飞出的粒子中，动能最大的粒子的动能为 $E = \frac{q^{2} B^{2} R^{2}}{2 m}$ D、经加速后从D形盒中飞出的粒子中，动能最大的粒子的动能为 $E = \frac{q^{2} B^{2} R^{2}}{4 m}$

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15. 如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，d为ac边的中点，e为bc边上的一点。现有一带正电的粒子（不计重力）从a点以大小不同的速度沿ab方向射人磁场，分别从d、c、e点射出磁场，所用时间分别为t₁、t₂、t₃ ，且t₁：t₃=3：2，若t₃已知，则（）

A、t₂：t₃=3：2 B、带电粒子的比荷为 $\frac{2 π}{B t_{3}}$ C、从c点与从e点射出的速度大小之比为 $\sqrt{3} ： 4$ D、从d点与从e点射出的速度大小之比为 $\sqrt{3} ： 4$

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三、实验题

16. 小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题

(1)、要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了下四种操作，其中可行的是（）

A、螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中 B、螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管 C、磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D、磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动

(2)、在(1)的研究中，小红发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，小红又将实验装置改造，如图乙所示，螺线管A经过滑动变阻器与开关，电池相连构成直流电路：螺线管B与电流计构成闭合电路，螺线管B套在螺线管A的外面，实验中发现：
①闭合开关时，灵敏电流计的指针向左偏转了一下。闭合开关后，若将线圈A快速插入线圈B中，灵敏电流计的指针会（选填“向左偏”、“不偏转”或“向右偏”）
②开关保持闭合，线圈A保持静止，若把滑动变阻器的滑片快速向右滑动，灵敏电流计的指针会（选填“向左偏”、“不偏转”或“向右偏”）。

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17. 甲、乙两个学习小组的同学分别设计了如图所示的甲，乙两种装置用来验证动量守恒定律。

(1)、两组实验中，小球A的半径应（选填“大于”，“等于”或“小于”）小球B的半径；

(2)、图甲中O点是小球抛出点在地面上的投影，实验时，先让入射小球 $m_{1}$ 多次从斜轨上同一位置S静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛水平射程OP。然后，把被碰小球 $m_{2}$ 静置于轨道的水平部分，再将入射小球 $m_{1}$ 从斜轨上S位置静止释放，与小球 $m_{2}$ 相碰并多次重复本操作，接下来要完成的必要步骤是____。（填选项前的字母）

A、用天平测量两个小球的质量 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ B、测量小球 $m_{1}$ 开始释放的高度h C、测量数是点原地面的高度H D、分别通过画最小的圆找到 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 相碰后平均落地点的位置M、N，并测量平抛水平射程OM、ON

(3)、用刻度尺测量发现OM：OP：ON=1：5：6，若碰撞过程中动量守恒，则小球A与小球B的质量之比为。

(4)、图乙中，若两球相碰前后的动量守恒，系统动量守恒的表达式可表示为____。

A、 $\frac{m_{1}}{H^{'} P} = \frac{m_{1}}{B^{'} M} + \frac{m_{2}}{B^{'} N}$ B、 $\frac{m_{1}}{\sqrt{B^{^{'}} P}} = \frac{m_{1}}{\sqrt{B^{^{'}} M}} + \frac{m_{2}}{\sqrt{B^{^{'}} N}}$ C、 $\frac{m_{1}}{B^{'} P^{2}} = \frac{m_{2}}{B^{'} M^{2}} + \frac{m_{1}}{B^{'} N^{2}}$

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四、解答题

18. 在冬奥会中，队长王冰五最后一段，将质量为20kg的冰壶推出，运动一段时间后以0.5m/s的速度正碰静止的瑞典队冰壶，两冰壶质量相等。

(1)、若两球发生弹性碰撞，求碰后瑞典队冰壶的速度大小；

(2)、若碰后中国队冰壶以0.1m/s的速度继续向前滑向大本营中心。求碰后瑞典队冰壶的速度大小和碰撞过程中系统损失的机械能。

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19. 如图所示，有一对与水平面夹角为θ=37°的足够长平行光滑倾斜导轨ab、cd，两导轨间距L=1m，顶端bc间连一电阻R，R=0.5Ω，在导轨与电阻构成的回路中有垂直轨道平面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小 $B_{1}$ =1T。在导轨上横放一质量m=1kg，电阻r=0.5Ω、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终接触良好，又在导轨ab、cd的顶端通过导线连接一面积为S=0.5m² ，总电阻也为r、匝数N=100的线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向，且均匀增加的磁场B（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态。不计导轨电阻，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s^2.求

(1)、从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少；

(2)、导体棒从静止释放到稳定运行的这段时间内，流过电阻R的电荷量q=6C，那么导体棒下滑的距离及R上产生的焦耳热是多少；

(3)、现闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小是多少？

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20. 如图所示，直线MN上方有平行于纸面且与MN或45°角的有界匀强电场，电场强度大小未知；MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，现从MN上的O点向磁场中射入一个速度大小为v，方向与MN成45°角的带正电粒子，该粒子从开始运动到第一次进入电场所用时间为πs，将该粒子从O点出发记为第一次经过直线MN，其第五次经过直线MN时恰好又通过O点。不计粒子的重力。求：

(1)、粒子的比荷大小及在磁场中的运动半径；

(2)、电场强度E的大小；

(3)、该粒子从O点出发到再次回到O点所需的时间t。

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