四川省南充市嘉陵第一名校2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

试卷更新日期：2024-05-06 类型：月考试卷

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一、单选题（8个小题，每题4分，共32分）

1. 如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电，其示意图如图乙所示。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，下列说法正确的是（）

A、线圈转动的快慢程度不会影响回路中的电流大小 B、当线圈转到图乙所示位置时，电流方向将发生改变 C、若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为 $i = I_{m} s i n ω t$ D、当线圈转到图乙所示位置时，穿过线圈磁通量的变化率最大

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2. 根据磁场对电流有安培力作用的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示：间距为L的平行导轨水平放置，导轨一端接电动势为E、内阻为r的电源，带有可导电金属炮弹质量为m，垂直放在导轨上，电阻为R，导轨电阻不计。炮弹与导轨阻力忽略不计。则下列说法正确的是（　　）

A、磁场方向应竖直向下 B、闭合开关瞬间，加速度的大小为 $\frac{B E L}{(R + r) m}$ C、减小磁感应强度B的值，炮弹受到的安培力变大 D、若同时将电流方向和磁场方向反向，安培力方向也会反向

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3. 如图，空间存在着沿水平方向且相互正交的匀强电场和匀强磁场，有一带电小球与电场方向成 $45 °$ 角垂直于磁场射入复合场中，且刚好做直线运动。已知电场强度 $E = 10 V / m$ ，磁感应强度 $B = 0.2 T$ ，则带电小球运动的速度大小为（　　）

A、 $50 m / s$ B、 $50 \sqrt{2} m / s$ C、 $\frac{1}{100} m / s$ D、 $\frac{\sqrt{2}}{100} m / s$

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4. 固定在水平面上的半径为 $l$ 的金属圆环内存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。内阻为R的金属棒一端与圆环接触良好，另一端通过电刷固定在竖直导电转轴 $O O'$ 上的P点（P为金属圆环的圆心），随轴以角速度 $ω$ 顺时针匀速转动。在M点和电刷间接有阻值为R的电阻，不计其他电阻及摩擦。下列说法正确的是（　　）

A、金属棒两端的电压为 $B ω l^{2}$ B、电路中的电流为 $\frac{B ω l^{2}}{4 R}$ C、流过R的电流由M到N D、P点相当于电源的负极

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5. 如图所示，一小型水电站，输出的电功率为 $P = 20 k W ，$ 输出电压 $U_{0} = 400 V$ ，经理想升压变压器 $T_{1}$ 变为2000V电压远距离输送，输电线总电阻为 $r = 10 Ω ，$ ，最后经理想降压变压器 $T_{2}$ 降为220V向用户供电。下列说法正确的是（　　）

A、变压器 $T_{1}$ 的匝数比1︰10 B、变压器 $T_{2}$ 的匝数比为10︰1 C、输电线上的电流为10A D、输电线上损失的电压为500V

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6. 两个宽度均为a的竖直边界区域如图所示，区域内匀强磁场的磁感应强度的大小相等、方向相反，且方向与纸面垂直。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，在半径为R的圆形区域内有一匀强磁场，边界上的A点处，有一粒子源能在垂直于磁场的平面内沿不同方向向磁场中发射速率相同的同种带电粒子，在磁场边界的 $\frac{1}{6}$ 圆周上可观测到有粒子飞出，则粒子在磁场中的运动半径为（　　）

A、 $\frac{R}{6}$ B、 $\frac{R}{3}$ C、 $\frac{R}{2}$ D、R

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8. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，一矩形线圈以速度 $v_{1}$ 开始进入磁场，离开磁场区域后速度为 $v_{2}$ 。已知磁场区域宽度大于线圈宽度，则线圈（　　）

A、进、出磁场过程通过截面的电荷量不同 B、进、出磁场过程中产生的焦耳热相同 C、线圈在磁场中匀速运动的速度为 $\frac{v_{1} + v_{2}}{2}$ D、进、出磁场过程安培力平均功率相同

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二、多选题（4个小题，每题5分，共20分）

9. 在如图所示的含有理想变压器的电路中，变压器原副线圈匝数比为20︰1，图中电表均为理想交流电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L₁和L₂是两个完全相同的灯泡，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（）

A、交流电的频率为50Hz B、电压表的示数为 $20 \sqrt{2}$ V C、当照射R的光强增大时，电压表的示数变大 D、若L₁的灯丝烧断后，电流表的示数变小

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10. 如图甲所示，一个 $n = 100$ 匝的圆形导体线圈面积 $S = 0.5 m^{2}$ ，总电阻 $r = 1 Ω$ 。在线圈内存在面积 $S_{2} = 0.4 m^{2}$ 的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个 $R = 2 Ω$ 的电阻，将其与图甲中线圈的两端a、b分别相连接，其余电阻不计，下列说法正确的是（）

A、0~4s内a、b间的电势差 $U_{a b} = - 0.04 V$ B、4~6s内a、b间的电势差 $U_{a b} = 8 V$ C、0~4s内通过电阻R的电荷量为16C D、4~6s内电阻R上产生的焦耳热为64J

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11. 2023年9月日本向太平洋排放核废水引起了我国的强烈抗议，核废水中包含了具有放射性的碘的同位素 ${}_{131}I$ ，利用质谱仪可分析碘的各种同位素．如图所示，电荷量均为 $q$ 的带正电的 ${}_{131}I$ 和 ${}_{127}I$ ，质量分别为 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ （ $m_{1} > m_{2}$ ），它们从容器 $A$ 下方的小孔 $S_{1}$ 进入电压为 $U$ 的加速电场（初速度忽略不计），经电场加速后从小孔 $S_{2}$ 射出，垂直进入磁感应强度为 $B$ 的匀强磁场中，最后打到照相底片 $D$ 上，下列说法正确的是（）

A、磁场的方向垂直于纸面向外 B、 ${}_{131}I$ 在磁场中做圆周运动的半径更小 C、 ${}_{131}I$ 与 ${}_{127}I$ 在磁场中运动的时间差值为 $\frac{2 π (m_{1} - m_{2})}{q B}$ D、打到照相底片上的 ${}_{131}I$ 与 ${}_{127}I$ 之间的距离为 $\frac{2}{B} (\sqrt{\frac{2 m_{1} U}{q}} - \sqrt{\frac{2 m_{2} U}{q}})$

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12. 两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆 $a b$ 、 $c d$ 与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为 $μ$ ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B ，方向竖直向上的匀强磁场中。当 $a b$ 杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度 $v_{1}$ 沿导轨匀速运动时， $c d$ 杆也正好以速度 $v_{2}$ 向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是（）

A、回路中感应电流方向为 $a b d c a$ B、 $c d$ 杆所受安培力大小为 $\frac{B^{2} L^{2} v_{2}}{2 R}$ C、 $a b$ 杆所受拉力F的大小为 $μ m g + \frac{B^{2} L^{2} v_{1}}{2 R}$ D、 $μ$ 与 $v_{1}$ 大小的关系为 $μ = \frac{R m g}{B^{2} L^{2} v_{1}}$

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三、实验题（10分）

13. 某校高二物理研究学习小组的小王同学利用如图1所示实验装置来完成“探究影响感应电流方向的因素”的实验，则：

下表为该同学记录的实验现象：

序号	磁体磁场的方向（正视）	磁体运动情况	指针偏转情况	感应电流的磁场方向（正视）
1	向下	插入线圈	向左	向上
2	向下	拔出线圈	向右	向下
3	向上	插入线圈	向右	向下
4	向上	拔出线圈	向左	向上

(1)、由实验记录1、3可发现穿过闭合回路的磁通量增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向；由实验记录2、4可发现穿过闭合回路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向；由此得出的结论是感应电流的磁场总是。

(2)、该同学利用上面实验中得到的结论，在图2所示装置中进行以下____（选填字母代号）操作会导致电流表乙的指针向左偏转。其中两个电流表的相同，零刻度居中。闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针位置如图2所示。

A、断开开关瞬间 B、断开开关，等电路稳定后再闭合开关的瞬间 C、滑动变阻器的滑片向a端迅速滑动 D、滑动变阻器的滑片向b端迅速滑动

(3)、小李同学用如图所示电路研究自感现象，在图中，L为自感系数较大的电感线圈，且电阻不计；AB为两个完全相同的灯泡，且它们的额定电压均等于电源的电动势。则（　　）

A、合上K的瞬间，A先亮，B后亮 B、合上K的瞬间，A、B同时亮 C、断开K以后，B变得更亮，A缓慢熄灭 D、断开K后，A熄灭，B重新亮后再熄灭

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四、解答题（14题10分，15题12分，16题16分，共计38分）

14. 如图所示，矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为 $B = \frac{\sqrt{2}}{π} T$ 的水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴 $O O^{'}$ 以角速度 $ω = 10 π r a d / s$ 匀速转动，线框共10匝，面积 $S = 0.5 m^{2}$ ，电阻 $r = 1 Ω$ ，通过导线与一阻值 $R = 49 Ω$ 的定值电阻相连，所有电表均为理想交流电表。（计算结果可保留根号）

(1)、将图示时刻记为 $t = 0$ ，写出该正弦式交流电电动势的瞬时值表达式；

(2)、电压表、电流表的示数；

(3)、转动一周的过程中，整个电路产生的热量。

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15. 如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有沿－y方向的匀强电场，在第四象限内有垂直于平面向外的匀强磁场．现有一质量为m ，带电量为q的粒子（重力不计）以初速度v₀沿－x方向从坐标为（3L、L）的P点开始运动，接着进入磁场，最后由坐标原点射出，射出时速度方向与y轴方间夹角为45°，求：

(1)、粒子从O点射出时的速度v和电场强度E；

(2)、粒子从P点运动到O点过程所用的时间？

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16. 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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