山西省大同市临汾市2022-2023学年高二上学期物理期末试卷

试卷更新日期：2023-03-02 类型：期末考试

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一、单选题

1. 电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电势能的能力，因此电动势（）

A、就是闭合电路中电源两端的电压 B、由电源中非静电力的特性决定 C、越大，表明电源储存的电能越多 D、等于把1C的正电荷在电源内部从负极移到正极静电力做的功

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2. 如图所示，空间存在垂直纸面的磁场，一带电粒子从P点平行纸面射入磁场中，由于受到与运动方向相反的阻力作用，其运动轨迹恰好是一段圆弧。已知Q是轨迹上的另一点，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A、粒子从P到Q做匀速圆周运动 B、该磁场为匀强磁场 C、沿圆弧从P到Q磁感应强度越来越小 D、沿圆弧从P到Q磁感应强度越来越大

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3. 如图所示，通电直导线旁放有一闭合线圈abcd，线圈与直导线在同一平面内并可自由移动，ab与直导线平行。当直导线中的电流I大小发生变化时，下列判断正确的是（　　）

A、电流I增大，线圈向右平动 B、电流I增大，线圈向左平动 C、电流I减小，线圈向纸面外平动 D、电流I减小，线圈向纸面内平动

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4. 19世纪，安培为了解释地球的磁性提出“分子电流假说”，认为地球的磁场是由带电的地球绕过地心的轴形成的环形电流引起的，如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 B、地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近 C、根据右手螺旋定则可判断，地球带负电荷 D、地磁场对垂直射向地球赤道的质子有向西的力的作用

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5. 如图所示，矩形abcd中。 $a b > b c$ ，电荷量为 $q (q > 0)$ 的点电荷固定在a点。下列说法正确的是（）

A、沿bcd从b点到d点，电场强度的大小逐渐增大 B、沿bcd从b点到d点，电势先升高后降低 C、将正试探电荷从b点沿bcd移动到d点，电场力所做的总功为负 D、负试探电荷在cd上任意一点的电势能总小于在d点的电势能

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6. 如图所示，正五边形线框abcde由五根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点a、c与直流电源两端相接。已知导体棒abc受到的安培力大小为F，则线框abcde受到的安培力的大小为（　　）

A、0 B、 $\frac{2}{3}$ F C、F D、 $\frac{5}{3}$ F

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7. 图1为CT的剖面图，图2为其简化的工作原理示意图。M、N间有一加速电场，虚线框内有垂直纸面的匀强偏转磁场。从电子枪逸出的电子（忽略初速度），经M、N间的电场加速后沿带箭头的实线方向前进，打到靶上的P点，从而产生X射线进行工作，则（　　）

A、M处的电势高于N处的电势 B、偏转磁场的方向垂直于纸面向外 C、当加速电压增加为原来的2倍时，射出电场时的速度变为原来的2倍 D、当加速电压增加为原来的2倍时，在磁场中运动的半径变为原来的 $\sqrt{2}$ 倍

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8. 已知通电长直导线在其周围产生磁场磁感应强度的大小与电流成正比、与到导线的距离成反比。如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到b的磁场力为F，b受到a的磁场力为-F。现在a、b的正中间放置一根与a、b电流方向相反且平行共面的通电长直导线c，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力为（　　）

A、-5F B、5F C、-3F D、3F

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9. 如图为半导体离子注入工艺原理示意图。离子 $P^{3+}$ 经电压为U的电场加速后，垂直进入宽度为d的匀强磁场区域，转过一定角度后从磁场射出，注入半导体内部达到掺杂的目的。已知磁感应强度大小为 $\sqrt{\frac{m U}{6 e d^{2}}}$ 、方向垂直纸面向里，离子 $P^{3+}$ 的质量为m，元电荷为e。则离子 $P^{3+}$ 在磁场中转过的角度为（）

A、 $30^{\circ}$ B、60° C、37° D、 $53^{\circ}$

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10. 如图所示，金属棒ab垂直导轨放置在宽度为d的固定平行金属导轨上，导轨平面与水平面成θ角，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ（μ<tanθ），整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。已知金属棒ab的质量为m、电阻为 $R_{0}$ ，电源的电动势为E、内阻为r，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。为能让金属棒ab在导轨上保持静止，则（　　）

A、变阻器R的触头在最左端时，金属棒受到的安培力最大 B、金属棒受到的安培力最大时，摩擦力沿导轨平面向上 C、变阻器R接入电路的值不小于 $\frac{B E d}{m g \sin θ - μ m g \cos θ} - (R_{0} + r)$ D、变阻器R接入电路的值不大于 $\frac{B E d}{m g \sin θ - μ m g \cos θ} - (R_{0} + r)$

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二、多选题

11. 在物理学中，常常用物理量之比表示研究对象的某种性质，从而定义新物理量的方法叫比值定义法。在用 $\frac{F}{I L}$ 比值定义磁感应强度B时，下列理解正确的是（　　）

A、这一比值不描述电流元的性质，也不描述磁场的性质 B、被定义的B跟定义式中的物理量描述的是同一研究对象 C、在定义B的同时，也就确定了B与F，以及IL单位间的关系 D、在定义B的同时，也包含了利用相同电流元“比较”受安培力大小的思维方法

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12. 如图所示，磁铁固定在水平放置的电子测力计上时，测力计的示数为 $F_{1}$ 。现控制导线框abcd平面与磁场方向垂直，底边水平，以恒定的速率在磁场中竖直向下运动。当ab边进入磁铁两极间时，测力计的示数变为 $F_{2}$ 。将磁铁两极间的磁场视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。则（）

A、ab边进入磁场时，流过ab边电流由a指向b B、ab边进入磁场时，线框受到的安培力竖直向上 C、ab边中的感应电动势是由于洛伦兹力的作用产生的 D、磁场的磁感应强度大小与（ $F_{2} - F_{1}^{}$ ）成正比

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13. 直流电源、滑动变阻器R、定值电阻 $R_{0}$ 以及平行板电容器C连接成如图的电路。图中C的下极板接地，开始时C不带电。现闭合开关S₁、S₂ ，调节滑动变阻器的滑片，稳定后一带电油滴恰能静止在电容器中的P点，下列说法正确的是（）

A、保持两开关闭合，R的滑片上滑时，R₀中电流向右 B、保持两开关闭合，R的滑片下滑时，油滴向上运动 C、断开S₂ ， C的下极板下移时，P点的电势升高 D、断开S₂ ， C的上极板下移时，油滴的电势能减小

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14. 在用图1的电路研究自感现象时，电流传感器显示各时刻通过线圈L（直流电阻为0）的电流如图2所示。已知灯泡的电阻与定值电阻R相同且不随电流变化，可以判定（　　）

A、闭合S时灯泡缓慢变亮，断开S时灯泡缓慢熄灭 B、1.0×10^-3s前后，S由闭合变为断开 C、1.2×10^-3s时，通过灯泡的电流方向为从右向左 D、1.1×10^-3s时，灯泡的功率约为5.0×10^-4s时的二分之一

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15. 如图所示E=3V，r=1Ω，R₀=3Ω，滑动变阻器R的总阻值为10Ω。在滑动触头P从右向左移动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A、理想电压表V示数增大 B、理想电流表A示数增大 C、R消耗的最大功率为 $\frac{9}{8}$ W D、R₀消耗的最大功率为 $\frac{27}{16}$ W

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三、实验题

16. 某同学将电流表G（满偏电流I_g=3mA，内阻R_g=30Ω）按图1的电路改装成欧姆表，其中电源电动势E=1.5V，内阻r=1Ω。

(1)、图1中A端应与（填“红”或“黑”）表笔相连接：

(2)、测量电阻前，将红、黑表笔短接进行欧姆调零。当G满偏时，R₀接入电路的阻值为Ω；

(3)、将待测电阻Rx接入A、B间，此时G的示数如图2所示，则Rx=Ω。

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17. 叠层电池的性质与普通干电池相同，但它具有体积小、输出电压高的特点。为测量某叠层电池的电动势E和内电阻r，该同学利用下列器材设计了如图1所示的测量电路：

A．待测电池

B．定值电阻 $R_{0}$ （30.0Ω）

C．理想电压表V₁（量程为15V）

D．理想电压表V₂（量程为3V）

E．滑动变阻器R（最大阻值为500Ω）

F．开关一个，导线若干

回答下列问题

(1)、闭合开关前，应将滑动变阻器R的触头置于（选填“最左端”或“最右端”）；

(2)、实验中，调节R触头的位置，发现当电压表V₁读数为6.0V时，电压表V₂读数为1.96V，此时通过电源的电流为mA；（结果保留3位有效数字）。

(3)、多次改变R接入电路的电阻，读出多组V₁和V₂的示数 $U_{1}$ 、 $U_{2}$ ，将（2）中的点描在图2中，连同已描出的点作出 $U_{1} - U_{2}$ 的图像；

(4)、由 $U_{1} - U_{2}$ 图像可知该叠层电池的电动势E=V，内电阻r=Ω。（结果保留3位有效数字）

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四、解答题

18. 目前，中国汽车电池企业“宁德时代”和整车企业“比亚迪”，在全球新能源汽车领域处于领先地位。现将“比亚迪”某型号电动汽车的部分电路简化为如图所示，已知车灯电阻为174Ω，当电源电量剩余20%时，电源的电动势为350V。闭合开关S₁ ，断开开关S₂ ，电流表示数为2A；然后接着闭合S₂ ，电动机启动，电流表示数达到89A，设电流表为理想电表，车灯电阻恒定，求；

(1)、此状态下汽车电源的内阻r；

(2)、电动机启动后，电动机消耗的电功率。

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19. 2022年10月，我国成功运行了世界首个“电磁撬”，它对吨级物体的最高推进速度达到每小时1030公里（286m/s）。如图为简化后的“电磁撬”模型：两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块，滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流经导轨-滑块-导轨流回电源，滑块被导轨中电流形成的磁场推动而加速。将滑块所处位置的磁场简化为方向垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度B=5T，若两导轨间的距离L=2m，滑块质量为1000kg，设通电后滑块开始做匀加速直线运动，其加速度大小为50m/s² ，求：

(1)、滑块匀加速过程中电源提供的电流大小；

(2)、滑块沿轨道运动9m时所受安培力的瞬时功率。

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20. 如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨倾斜放置，其与水平面间的夹角为θ，整个装置处于垂直于导轨平面向下的匀强磁场中（图中磁场未画出），磁感应强度为B。导轨上端接有阻值为R的定值电阻。一质量为m的金属杆ab垂直导轨放置在导轨上。在沿导轨平面向下的恒力F作用下，金属杆ab以速度 $v_{0}$ 沿导轨向下做匀速直线运动。已知导轨足够长，不计其他电阻，求；

(1)、金属杆ab受力F的大小；

(2)、某时刻撤去力F，经过一段时间后，金属杆再次沿轨道向下匀速运动，求此时电阻R消耗的电功率。

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21. 2022年5月，我国自主设计建造的新一代碳约束核聚变实验装置——“人造太阳”实现首次放电。如图为磁约束装置的简化示意图，图中环形区域内有一垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T，磁场边界内圆半径R₁未知，外圆半径R₂=3m。一带正电粒子自中空区域的圆心O点以某一初速度v₀沿环形区域半径OM方向射入磁场后，恰好不能穿出磁场外边界，且从磁场内边界上的N点第一次射回中空区域。已知∠MON=60°，被束缚带正电粒子的比荷 $\frac{q}{m} = 4.0 \times 10^{7} C/kg$ ，不计带电粒子的重力，不考虑粒子之后的运动，求：

(1)、带电粒子射入环形磁场时的初速度v₀；

(2)、该粒子从O点出发到再次回到O点所需的最短时间。

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