辽宁省抚顺市六校协作体2022-2023学年高二上学期物理期中考试试卷

试卷更新日期：2022-12-14 类型：期中考试

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一、单选题

1. 图甲是一个磁悬浮地球仪，磁悬浮原理如图乙所示，地球仪中有一个磁铁，底座中有一个线圈（线圈电阻不计），给线圈通上电，地球仪就可以悬浮起来。下列说法正确的是（　　）

A、线圈必须连接交流电源 B、若地球仪转动，则不能保持继续悬浮 C、若仅增加线圈匝数，可增加地球仪稳定悬浮的高度 D、若仅增大线圈中的电流，地球仪再次稳定悬浮后受到的斥力增大

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2. 利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变为直流电流。如图为某一正弦交变电流整流后的输出电流，则该输出电流的有效值为（　　）

A、 $10 A$ B、 $5 A$ C、 $2.5 A$ D、 $5 \sqrt{2} A$

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3. 水平圆形导体环置于竖直方向的匀强磁场中，规定如图甲所示导体环中电流的方向为正方向，磁场向上为正。磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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4. 近日，小米发布了“小感量+磁吸”无线充电预研技术——磁吸式无线充电，通过磁铁的吸附力，把无线充电发射线圈和接收线圈紧密结合在一起，将大大降低能量损耗。某次测试中磁吸无线充电底座线圈接于u=220 $\sqrt{2}$ sin（100πt）（V）的交流电源，已知发射线圈和接收线圈匝数比为11：1，功率为50W。则（　　）

A、接收线圈的工作原理是电流的磁效应 B、发射线圈连接直流电源也能实现无线充电 C、若不计能量损耗，接收线圈获得的电压最大值为20V D、若不计能量损耗，通过接收线圈的电流有效值为2.5A

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5. 如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为L水平导轨上。下列说法正确的是（）

A、金属棒受到的安培力大小为F=BILsinθ B、金属棒受到的摩擦力大小为f=BILcosθ C、若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大 D、若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大

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6. 回旋加速器原理如图所示，置于真空中的 $D$ 形金属盒的半径为 $R$ ，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略；磁感应强度为 $B$ 的匀强磁场与盒面垂直，交流电源的频率为 $f$ ，加速电压为 $U$ 。若A处粒子源产生质子的质量为 $m$ 、电荷量为 $+ q$ ，下列说法正确的是（）

A、若只增大交流电压 $U$ ，则质子获得的最大动能增大 B、质子在回旋加速器中做圆周运动的周期随回旋半径的增大而增大 C、若只增大 $D$ 形金属盒的半径，则质子离开加速器的时间变长 D、若磁感应强度 $B$ 增大，则交流电频率 $f$ 必须适当减小，加速器才能正常工作

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7. 两个相同的小灯泡 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 和自感线圈 $L$ 、电容器 $C$ 、开关 $S$ 和直流电源连接成如图所示的电路。已知自感线圈 $L$ 的自感系数较大且直流电阻为零，电容器 $C$ 的电容较大，下列判断正确的是（　　）

A、开关S闭合的瞬间， $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 灯泡立即变亮后亮度保持不变 B、开关S闭合的瞬间， $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 灯泡同时亮，后 $L_{1}$ 灯泡逐渐变暗但不熄灭， $L_{2}$ 灯泡变得更亮 C、开关S闭合待稳定后再断开的瞬间， $L_{1}$ 灯泡突然亮一下，然后熄灭， $L_{2}$ 灯泡逐渐熄灭 D、去掉电容器 $C$ ，开关S闭合待稳定后再断开的瞬间， $L_{1}$ 和 $L_{2}$ 灯泡均逐渐熄灭

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二、多选题

8. 如图所示，在磁感应强度 $B = 2 T$ 的匀强磁场中，有一个半径 $r = 0.5 m$ 的金属圆环，圆环所在的平面与磁感线垂直。 $O A$ 是一根金属棒，它沿着顺时针方向以 $20 rad / s$ 的角速度绕圆心 $O$ 匀速转动，且 $A$ 端始终与圆环相接触， $O A$ 棒的电阻 $R = 0.1 Ω$ ，图中定值电阻 $R_{1} = 100 Ω$ ， $R_{2} = 4.9 Ω$ ，电容器的电容 $C = 100 pF$ ，圆环和连接导线的电阻忽略不计，则（　　）

A、电容器上极板带负电 B、稳定后电容器所带电荷量为 $4.9 \times 10^{- 7} C$ C、电路中消耗的电功率为 $5 W$ D、稳定后的金属棒转动一周时在棒上产生的焦耳热为 $\frac{π}{100} J$

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9. 如图所示，质量一定的导体棒 $a b$ 放置于倾角为 $θ$ 的导轨上，导轨上端连接电源和定值电阻形成闭合回路，空间内加垂直于导体棒的大小相等、方向不同的匀强磁场，导体棒 $a b$ 均静止，则下列判断正确的是（　　）

A、四种情况下，导体棒受到的安培力大小不相等 B、甲中导体棒 $a b$ 与导轨间摩擦力可能为零 C、乙中导体棒 $a b$ 与导轨间摩擦力可能为零 D、丙和丁中导体棒 $a b$ 与导轨间摩擦力可能为零

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10. 如图所示，在直角坐标系xOy第一象限内x轴上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在y轴上S处有一粒子源，它可向右侧纸面内各个方向射出速率相等的质量大小均为m ，电荷量大小均为q的同种带电粒子，所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点。已知OP＝ $\sqrt{3}$ OS＝ $\sqrt{3}$ d ，粒子带负电，粒子重力及粒子间的相互作用均不计，则（　　）

A、粒子的速度大小为 $\frac{q B d}{m}$ B、从O点射出的粒子在磁场中的运动时间为 $\frac{π m}{3 q B}$ C、沿平行x轴正方向射入的粒子离开磁场时的位置到O点的距离为 $\frac{1}{2}$ d D、从x轴上射出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为9：4

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三、填空题

11. 用如图等臂天平可测量磁感应强度B ，天平右侧下方悬挂的矩形线圈宽为L ，共N匝。虚线框中匀强磁场垂直于纸面，线圈通以图示方向的电流I时，天平平衡。保持电流大小不变，改变其方向，从右盘中移动质量为m的砝码至左盘，使天平重新平衡。由此可知磁场的方向垂直纸面向，磁感应强度大小 $B =$ 。（已知重力加速度g）

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四、实验题

12. 某兴趣小组用如图甲所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。

(1)、下列说法正确的是________。

A、变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B、变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能 C、理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失 D、变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零

(2)、实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为 $3.0 V$ ，则可推断原线圈的输入电压可能为________。

A、 $3 V$ B、 $5.5 V$ C、 $6.0 V$ D、 $6.5 V$

(3)、图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻 $R_{0}$ 可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻 $R$ 与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为 $n_{1}$ 、 $n_{2}$ （右侧实线框内的电路也可以等效为一个电阻）。在交流电源的电压有效值 $U_{0}$ 不变的情况下，调节可变电阻 $R$ 的过程中，当 $\frac{R}{R_{0}} =$ 时， $R$ 获得的功率最大。

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五、解答题

13. 如图，矩形线圈 $a b c d$ 的面积为 $0.1 m^{2}$ ，共50匝，线圈的总电阻为 $r = 2 Ω$ ，外接电阻为 $R = 8 Ω$ ，匀强磁场的磁感应强度大小为 $B = \frac{1}{π} T$ ，电表均为理想电表。当线圈以 $20 π rad / s$ 的角速度匀速转动时，求：

(1)、在运动过程中，线圈产生的感应电动势的最大值；

(2)、从图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

(3)、电阻R消耗的电功率。

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14. 如图所示，静止于A处的带正电粒子，经加速电场加速后沿图中四分之一虚线圆弧通过静电分析器，从 $P$ 点垂直 $C N$ 竖直向上进入矩形区域的有界匀强磁场（磁场方向如图所示，其中 $C N Q D$ 为匀强磁场的边界）。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，方向如图所示。已知加速电场的电压 $U = \frac{q}{m}$ （只表示电压的大小），电场中虚线圆弧的半径为 $R$ ，粒子的质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ ， $Q N = 2 d$ ， $P N = 3 d$ ，粒子所受重力不计。

(1)、求粒子经过辐向电场时其所在处的电场强度大小 $E$ ；

(2)、若要使带电粒子只能打在 $N C$ 边上，求磁感应强度 $B$ 满足的条件；

(3)、调节磁场强弱可以使粒子打在 $Q N$ 边上不同位置，求在能到达 $Q N$ 边的粒子中，离 $N$ 点最远的粒子在磁场中运动的时间。

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15. 如图所示， $M N$ 和 $P Q$ 是两根相距 $L$ 、竖直固定放置的光滑金属导轨，导轨足够长，其电阻不计。水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内均有磁感应强度大小为 $B$ 、方向垂直于导轨平面向里的匀强磁场，其宽度均为 $d$ ，区域Ⅰ和区域Ⅱ相距 $h$ ，其他区域内无磁场。导体棒 $a b$ 的长度为 $L$ 、质量为 $m$ 、电阻为 $R$ ，开关 $S$ 处于断开状态。现将 $a b$ 棒由区域Ⅰ上边界上方 $H$ 处由静止释放， $a b$ 棒下落 $\frac{H}{2}$ 时闭合 $S$ 。已知 $a b$ 棒在先后穿过两个磁场区域的过程中，流过棒的电流及其变化情况相同。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力，重力加速度大小为 $g$ 。求：

(1)、 $a b$ 棒进入磁场区域Ⅰ的瞬间，通过棒的电流 $I$ ；

(2)、 $a b$ 棒穿过磁场区域Ⅰ的过程中，棒上产生的热量 $Q$ ；

(3)、 $a b$ 棒穿过磁场区域Ⅱ过程所用时间 $t$ 。

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