辽宁省辽南协作体2022-2023学年高二上学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2023-01-12 类型：期末考试

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一、单选题

1. 如图所示，下列矩形线框在无限大的匀强磁场中运动，则能够产生感应电流的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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2. 下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是（　　）

A、均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的电场 B、只有空间某个区域有振荡变化的电场或磁场，才能产生电磁波 C、麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 D、只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波

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3. 如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R₁为定值电阻，R₂为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），C为电容器，L为小灯泡，电表均为理想电表，闭合开关S后，若减弱照射光强度，则（　　）

A、电压表的示数增大 B、电容器上的电荷量减小 C、电流表的示数增大 D、小灯泡的功率减小

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4. 如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨间距为L，导轨下端接有电阻R，匀强磁场B垂直于斜面向上，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨以速度v匀速上滑，则它在上滑h高度的过程中，以下说法正确的是（　　）

A、安培力对金属棒所做的功为 $W = \frac{B^{2} L^{2} v h}{R sin θ}$ B、金属棒克服安培力做的功等于回路中产生的焦耳热 C、拉力F做的功等于回路中增加的焦耳热 D、重力做的功等于金属棒克服恒力F做功

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5. 如图所示，A，B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，下列说法正确的是（　　）

A、断开开关S时，A灯与B灯同时慢慢熄灭 B、断开开关S时，B灯立即熄灭而A灯慢慢熄灭 C、闭合开关S时，A，B灯同时亮，且达到正常亮度 D、闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮

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6. 在一个很小的矩形半导体薄片上制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件。在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，此时M、N间的电压为U_H。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、N板电势低于M板电势 B、磁感应强度越大，M、N间的电势差越大 C、将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，U_H不变 D、将磁场和电流同时反向，N板电势低于M板电势

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7. 半径为 $l$ 的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为 $l$ 、电阻为r的金属棒OC一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴上，由电动机带动顺时针旋转（从上往下看），在金属导轨区域内存在大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。从圆形金属导轨及转轴通过电刷引出导线连接成如图所示的电路，灯泡电阻为R，转轴以 $ω$ 的角速度匀速转动，不计其余电阻，则（）

A、C点电势比O点电势高 B、电动势大小为 $B ω l^{2}$ C、棒OC每旋转一圈通过灯泡的电量为 $\frac{π B l^{2}}{(R + r)}$ D、灯泡消耗的电功率是 $\frac{B^{2} ω^{2} l^{2} R}{4 {(R + r)}^{2}}$

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二、多选题

8. 如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁场感应强度的大小分别为B₁ = B、B₂ = 3B，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，一个水平放置的桌面上的边长为a，质量为m，电阻为R的单匝正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时速度为 $\frac{v}{2}$ ，则下列判断正确的是（）

A、 $v = \frac{16 B^{2} a^{3}}{m R}$ B、此时线框的加速度大小为 $\frac{4 B^{2} a^{2} v}{m R}$ C、此过程中通过线框截面的电量为 $\frac{4 B a^{2}}{R}$ D、此时线框的电功率为 $\frac{4 B^{2} a^{2} v^{2}}{R}$

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9. 如图所示，在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，有一个10匝矩形金属线框，绕垂直磁场的轴 $O O^{'}$ 以角速度 $50 \sqrt{2} rad/s$ 匀速转动，线框电阻为200Ω，面积为 $0.5 m^{2}$ ，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只额定电压为2V的灯泡 $L_{1}$ 和 $L_{2}$ ，开关S断开时灯泡 $L_{1}$ 正常发光，理想电流表示数为0.01A，则（　　）

A、若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为 $e = 100 \sqrt{2} \sin 50 \sqrt{2} t (V)$ B、灯泡 $L_{1}$ 的额定功率为0.98W C、若开关S闭合，灯泡 $L_{1}$ 将更亮 D、原副线圈的匝数比为 $49 ： 1$

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10. 如图所示，在半径为R的圆形区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的一条直径。一带电粒子从a点射入磁场，速度大小为2v，方向与ab成30°时恰好从b点飞出磁场，粒子在磁场中运动的时间为t；不计带电粒子所受重力，则（　　）

A、该带电粒子带正电 B、粒子在磁场中做圆周运动的半径为2R C、若仅将速度大小改为v，则粒子在磁场中运动的时间为 $\frac{1}{2} t$ D、若仅将速度大小改为v，则粒子在磁场中运动的时间为2t

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11. 如图所示，为一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电的示意图。已知发电机的输出电压为250V，升压变压器原、副线圈的匝数比是 $1 ： 20$ ，两变压器之间输电导线的总电阻为4Ω，向用户供220V交流电，若变压器是理想变压器，当发电机的输出电功率为 $200 kW$ 时。下列说法正确的是（　　）

A、远距离输电损失的电压160V B、远距离输电损失的功率为640W C、降压变压器原、副线圈的匝数比 $22 ： 1$ D、若用户用电器增多则降压变压器输出电压增大

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12. 如图所示，两根足够长且相互平行的光滑长直金属导轨固定在与水平面成 $θ$ 的绝缘斜面上，在导轨的右上端分别接入阻值为R的电阻、电动势为E、内阻不计的电源和电容为C的电容器（电容器不会被击穿），导轨上端用单刀多掷开关可以分别连接电阻、电源和电容。质量为m、长为L、阻值也为R的金属杆ab锁定于导轨上，与导轨垂直且接触良好，解除ab锁定后，其运动时始终与CD平行，不计导轨的电阻和空气阻力，整个导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，重力加速度g。则下列说法正确的是（　　）

A、当开关打到 $S_{1}$ 同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆最大速度为 $\frac{2 m g R \sin θ}{B^{2} L^{2}}$ B、当开关打到 $S_{2}$ 同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆ab一定沿轨道向下加速 C、当开关打到 $S_{3}$ 同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆做匀加速直线运动 D、当开关打到 $S_{3}$ 同时解除对金属杆ab的锁定，则在 $t s$ 内金属杆运动的位移为 $\frac{m g t^{2} \sin θ}{2 (B^{2} L^{2} C + m)}$

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三、实验题

13. 在“探究变压器电压与匝数的关系”实验中，某同学利用可拆变压器（如图所示）进行探究。

(1)、以下给出的器材中，本实验还需要用到的是____；（填字母代号）

A、干电池 B、学生电源 C、直流电压表 D、万用表

(2)、本实验中需要运用的科学方法是____。（填字母代号）

A、控制变量法 B、等效替代法 C、科学推理法

(3)、已知该变压器两组线圈的匝数分别为 $n_{a} = 200$ 、 $n_{b} = 400$ ，有关测量数据见下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是（填“na”或“nb”）。
实验次数
1
2
3
4
$U_{a} / V$
$0.90$
$1.90$
$2.89$
$3.8$
$U_{b} / V$
$2.01$
$4.00$
$6.03$
$8.01$

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14. 某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值 $R$ 随压力 $F$ 变化的图像如图（a）所示，其中 $R_{0} = 15 Ω$ ，图像斜率 $k = 1.4 Ω / N$ 。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势 $E = 3.5 V$ ，内 $r = 10 Ω$ ，电流表量程为 $100 m A$ ，内阻未知， $g$ 取10m/s²。实验步骤如下：
步骤1：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
步骤2：秤盘上放置已知重力的重物 $G$ ，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数 $I$ ；
步骤3：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
步骤4：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。

(1)、当电流表半偏时，压敏电阻大小为；（结果保留2位有效数字）

(2)、若电流表示数为20mA，则待测重物质量为 $m =$ kg；（结果保留2位有效数字）

(3)、改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表（填“零刻度”或“满刻度”）处；

(4)、若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤1操作，则测量结果（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

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四、解答题

15. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压U₁=5×10³V；B为速度选择器，磁场与电磁正交，磁感应强度为B₁=0.1T，两板间距离为d=5cm；C为偏转分离器，磁感应强度为B₂=0.5T。今有一质量为m=1.0×10^-25kg、电荷量为q=1.6×10^-18C的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：

(1)、粒子经过加速器后的速度v为多大？

(2)、速度选择器两板间电压U₂为多大？

(3)、粒子在B₂磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？

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16. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。长方形硬质金属框ABCD放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R=2Ω，AB边长a=0.5m，BC边长b=0.4m，求

(1)、在t=0到t=0.1s时间内，金属框中的感应电动势E；

(2)、t=0.05s时，金属框AB边受到的安培力F的大小和方向；

(3)、在t=0到t=0.1s时间内，流过AB边的电荷量q。

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17. 如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFHG矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在0时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为 $v_{0}$ ；一段时间后，金属棒a、b没有相碰，且两棒整个过程中相距最近时b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b长度均为L，电阻均为R，a棒的质量为2m、b棒的质量为m，最终其中一棒恰好停在磁场边界处，在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。求：

(1)、0时刻a棒的加速度大小；

(2)、两棒整个过程中相距最近的距离s；

(3)、整个过程中，a棒产生的焦耳热。

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实验次数	1	2	3	4
$U_{a} / V$	$0.90$	$1.90$	$2.89$	$3.8$
$U_{b} / V$	$2.01$	$4.00$	$6.03$	$8.01$