精品解析：山东省枣庄市滕州2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷

2023~2024学年度第二学期期中教学质量检测 高二物理 本试卷共8页。满分100分。考试用时90分钟。 注意事项： 1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号、学校、班级等填写在答题卡规定的位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将答题卡交回。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 考生人场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允许其进入考场。当探测器靠近任何金属材料物体时，就会发出警报；靠近非金属物体时则不发出警报。关于探测器工作原理，下列说法正确的是（　　） A. 探测器利用的是静电感应现象 B. 探测器利用的是涡流现象 C. 探测器利用发射和接收电磁波进行工作的 D. 探测器利用的是磁场对金属的吸引作用 【答案】B 【解析】 【详解】金属探测器利用的是电磁感应现象，探测过程中工作时，当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起探测器中线圈电流的变化，从而发出警报。 故选B。 2. 闭合回路中的交变电流在1个周期内的i—t图像如图所示，其中图线的ab段和bc段均为正弦曲线的四分之一，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. 1A D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据有效值的定义可知，令该交变电流的有效值为I，则有 解得 故选A。 3. 如图，半径为r、粗细均匀的金属圆环放在绝缘水平面上，虚线MN左侧有垂直于水平面向下的匀强磁场，右侧有垂直于水平面向上的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B，MN与圆环的直径重合，PQ是圆环垂直MN的直径，将P、Q两端接入电路，从P点流入的电流大小为I，圆环保持静止不动，则下列判断正确的是（　　） A. 整个圆环受到的安培力为2BIr B. 整个圆环受到的安培力大小为 C. MN左侧半圆环受到的安培力大小为 D. MN左侧半圆环受到的安培力大小为BIr 【答案】D 【解析】 【详解】AB．圆环的上半部分的电流是顺时针，下半部分的电流是逆时针，把圆环平均分成左上、右上、左下、右下四部分，根据左手定则可知这四部分受力如图所示。 左上部分圆环受到的安培力为 其中L为导线的有效长度，四部分的有效长度都为，且通过圆环的上、下半部分的电流相同，为，故四部分所受的安培力大小相等，且与方向相反，与方向相反，故圆环所受安培力的合力为零，故AB错误； CD．MN左侧半圆环受到的安培力大小为 故C错误，D正确。 故选D。 4. 如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（　　） A. 线圈进磁场的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向 B. 该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同 C. 该拉力的方向水平向右 D. 该拉力为恒力 【答案】C 【解析】 【详解】A．线圈进入磁场的过程中，垂直于纸面向里的磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的电流为逆时针方向，故A错误； BC．线圈切割磁感线的有效长度示意图如图所示 结合楞次定律阻碍相对运动推论，再根据左手定则可知安培力始终水平向左，则该拉力的方向水平向右，与线圈运动速度的方向不相同，故B错误，C正确； D．由于切割磁感线的有效长度是变化的，所以线圈中产生的感应电动势是变化的，感应电流是变化的，线圈受到的安培力大小是变化的，所以拉力大小是变化的，故D错误。 故选C。 5. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。单匝线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10Ω，外接一只阻值为90Ω的电阻，不计电路的其它电阻，则（　　） A. 电流表的示数为0.22A B. 0.02s时线圈磁通量为 C. 线圈转动的角速度为50πrad/s D. 0~0.01s内，电动势的平均值为 【答案】B 【解析】 【详解】A．电动势的有效值为 电流表的示数为干路电流，则有 故A错误； C．线圈转动的角速度为 故C错误； B．根据图乙可知，0.02s时刻，感应电动势的瞬时值为0，表明0.02s时刻，线圈处于中性面，此时线圈平面与磁场方向垂直，当电动势最大时 解得 故B正确； D．0~0.01s内，电动势的平均值，根据法拉第电磁感应定律 故D错误。 故选B。 6. 如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，在原副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R。原线圈一侧接电压为220V的正弦交流电时，副线圈回路中电阻R的电压为（　　） A. 22V B. 55V C. 66V D. 73.3V 【答案】C 【解析】 【详解】原线圈回路中有 根据电压、电流与匝数关系有 ， 副线圈回路中有 解得 故选C。 7. 如图所示，整个空间存在一水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，光滑绝缘斜面固定在水平面上。一带正电滑块从斜面顶端由静止下滑，下滑过程中始终没有离开斜面，下滑过程中滑块的位移x、受到的洛伦兹力力、加速度a与机械能等物理量的大小随时间变化的图线可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AC．滑块下滑过程中始终没有离开斜面，滑块沿斜面受到的重力分力和电场力分力均保持不变，滑块做匀加速直线运动，则图像为一条与横轴平行的直线；根据图像的斜率表示速度，可知图像的斜率逐渐增大，故AC错误； B．由于滑块由静止做匀加速直线运动，则有 可知图像为过原点的倾斜直线，故B正确； D．除重力做功外，还有电场力做功，则滑块的机械能不守恒，故D错误。 故选B。 8. 如图，真空中区域I中存在匀强电场和匀强磁场，等腰直角三角形CGF区域（区域II）内存在匀强磁场。图中A、C、O三点在同一直线上，AO与GF垂直，且与电场和磁场方向均垂直。A点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同的粒子射入区域I中，只有沿直线AC运动的粒子才能进入区域II。若区域I中电场强度大小为E、磁感应强度大小为B1，区域II中磁感应强度大小为B2，则粒子从CF的中点射出，它们在区域II中运动的时间为t0。若改变电场或磁场强弱，能进入区域II中的粒子在区域II中运动的时间为t，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 若仅将区域I中磁感应强度大小变为2B1，则t=2t0 B. 若仅将区域I中电场强度大小变为3E，则t=t0 C. 若仅将区域II中磁感应强度大小变为，则 D. 若仅将区域II中磁感应强度大小变为，则 【答案】C 【解析】 【详解】由题知粒子在AC做直线运动，则有 qv0B1= qE 区域Ⅱ中磁感应强度大小为B2，则粒子从CF的中点射出，则粒子转过的圆心角为90°，根据 有 A．若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B1，则粒子在AC做直线运动的速度，有 qvA∙2B1= qE 则 再根据 可知粒子半径减小，则粒子仍然从CF边射出，粒子转过的圆心角仍为90°，则 t = t0 故A错误； B．若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为3E，则粒子在AC做直线运动的速度，有 qvBB1= q∙3E 则 vB = 3v0 再根据 可知粒子半径变为原来的3倍，则粒子将在OF之间某点射出，粒子转过的圆心角小于90°，则 故B错误； C．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则粒子在AC做直线运动的速度仍为v0，再根据 可知粒子半径变为原来的4倍，则粒子从OF边射出，则画出粒子的运动轨迹如下图   根据 可知转过的圆心角θ = 30°，根据 有 则 故C正确； D．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则粒子在AC做直线运动的速度仍为v0，再根据 可知粒子半径变为原来的2倍，则粒子F点射出，粒子转过的圆心角仍为90°，则 t = t0 故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 振荡电路在无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场及电容器中的电场方向如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 电容器极板上的电荷量正在增大 B. 电路中的电流正在增大 C. 线圈中感应电动势正在增大 D. 增大电容器的电容，可以增大振荡电路的固有频率 【答案】AC 【解析】 【详解】ABC．由电容器电场方向可知，此时上极板带正电，下极板带负电；由线圈中磁场方向结合右手螺旋定则可知，电流方向由下极板流向上极板，可知此时电容器正在充电，电容器极板上的电荷量正在增大，电场能正在增大，磁场能正在减小，则电路中的电流正在减小，但电流的变化率正在增大，所以线圈中感应电动势正在增大，故AC正确，B错误； D．根据 可知增大电容器的电容，可以减小振荡电路的固有频率，故D错误。 故选AC。 10. 某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时特点．图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响．在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关．图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像．电感线圈自感系数较大，不计线圈的电阻及电源内阻．下列说法正确的是（ ） A. 开关S闭合后，灯逐渐变亮 B. 开关S闭合后，流经灯的电流大小不变 C. 开关S断开后，灯均马上熄灭 D. 根据题中信息，可以推算出图乙中 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的阻碍作用，灯D3逐渐变亮，通过灯D3的电流缓慢增加，待稳定后，流经灯D1和D3的电流相等。故从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D1的电流也是逐渐增加，故A正确，B错误； C．开关S断开瞬间，灯所在回路为断路，故灯马上熄灭。而灯D2和D3和电感线圈形成闭合回路，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，电感线圈继续为灯D2和D3提供电流，所以D2和D3逐渐熄灭。故C错误； D．开关S闭合瞬间，灯D1和D2串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律可得 电路稳定后，流过D3的电流为 开关S断开瞬间，电感线圈能够为D2和D3提供与之前等大电流，故其两端电压为 故 故D正确。 故选AD。 11. 如图所示为回旋加速器的工作原理示意图，两个D形盒的正中间有狭缝，狭缝宽度为d，狭缝之间存在匀强电场，电场强度为E。两个半径为R的D形盒接上高频交流电，并处在匀强磁场中。在D1的中心A处有一个粒子源，它产生并发出质量为m、电量为+q的带电粒子，粒子的初速度视为0，经加速后从D形盒的边缘以速度v飞出，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度E越大，粒子从D形盒飞出时的速度v越大 B. 粒子在狭缝之间运动的总时间为 C. 粒子在磁场中的运动时间为 D. 粒子在电场中第2次加速时间是第3次加速时间的倍 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当粒子轨迹半径与D形盒半径相同时，其达到最大速度，根据 解得 可知跟加速电场的电场强度无关，故A项错误； B．由牛顿第二定律有 根据运动学公式 解得 故B项正确； C．加速一次由动能定理有 一共加速的次数 在电场中每加速一次然后会在磁场中运动半周，则在磁场中的运动时间 故C项错误； D．仅考虑粒子加速的过程，是初速度为零的匀变速直线运动，则相邻相等位移所用时间之比满足，则第2次加速的时间是第3次加速时间的倍，故D项正确。 故选BD。 12. 如图所示，半径为2L的光滑圆导轨内部存在理想边界的匀强磁场，其边界为与导轨内切、半径均为L的两个外切圆，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一根长度为2L的金属棒一端铰接于圆心O，另一端搭在导轨上，从导轨和圆心处分别引出两根导线接在阻值为R的定值电阻两端。金属棒在外力作用下以角速度ω顺时针匀速转动，转动过程中始终与导轨接触良好，电路中除定值电阻以外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　） A. 通过定值电阻R的最大电流为 B. 金属棒转动一周通过电阻R某截面的电荷量为 C. 从图示位置开始计时，通过电阻R的瞬时电流 D. 从图示位置开始计时，电阻R两端的瞬时电压 【答案】BC 【解析】 【详解】A．当金属棒全部位于磁场中时，回路中产生的感应电动势最大，对应的最大电流为 故A错误； B．在时间内回路中磁通量的变化量对应如图甲所示的阴影部分，则金属棒转动一周回路中磁通量的变化量为 通过回路某截面的电荷量为 故B正确； C．从图示位置开始计时，t时刻金属棒转过的角度为 结合如图乙所示的几何关系，回路中产生的感应电动势 通过电阻R的瞬时电流 故C正确； D．由欧姆定律可知 所以从图示位置开始计时，电阻R两端的瞬时电压为 故D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 实验小组利用如图甲所示的可拆卸变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。请回答下列问题： （1）组装好变压器，原线圈接“0”、“16”，副线圈接“0”、“4”。将交流电压表的旋钮置于交流档10V处，并将交流电压表接在原线圈两端，示数如图乙所示。若把该变压器视为理想变压器，则副线圈的输出电压为__________V（结果保留两位有效数字）。 （2）实验小组发现，保持电路连通，仅从变压器上取出铁芯，副线圈的输出电压将__________（选填“不变”、“变大”、“变小”）。 （3）实验过程中，听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，下列解释合理的是 。（选填选项前的字母） A. “嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的 B. “嗡嗡”声来自变压器开始正常工作后，铁芯中电流流动的声音 C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声 【答案】（1）1.8 （2）变小 （3）C 【解析】 【小问1详解】 原线圈电压为U1=7.2V，则次级电压 【小问2详解】 从变压器上取出铁芯，副线圈上会出现“漏磁”，则副线圈的磁通量减小，则副线圈的输出电压将变小。 【小问3详解】 实验过程中，听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声，故选C。 14. 某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下。 （1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是 。（选填选项前的字母） A. 检查各仪器及导线是否完好 B. 检查电流计量程是否合适 C. 检查电流计测量电路的电流是否准确 D. 推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向 （2）接下来用如图3所示的装置做实验，按实验要求在答题卡上补充连接电路____________。 （3）连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，发现电流计指针向右偏转。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，则会观察到电流计指针向____________偏转。 （4）把A线圈从同样高度插到B线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下流过B线圈的电荷量分别为q1和q2，则q1____________q2（选填“>”、“=”或“<”）。 【答案】（1）D （2） （3）左 （4）= 【解析】 【小问1详解】 进行上述实验最主要的目的是推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向，故选D。 【小问2详解】 电路连线如图 【小问3详解】 连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，发现电流计指针向右偏转，说明当磁通量增加时指针右偏。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，则滑动变阻器的阻值变大，回路电流减小，穿过线圈的磁通量减小，则会观察到电流计指针向左偏转。 【小问4详解】 把A线圈从同样高度插到B线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，根据 两情况下磁通量的变化量相等，则流过B线圈的电荷量 q1=q2 15. 如图所示，宽为L的光滑平行金属导轨与水平而成α角，质量为m、长为L的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当电阻箱阻值为R时，金属杆恰好能静止在光滑平行导轨上。已知电源电动势为E，内阻为r，不计金属杆及导轨的电阻。求： （1）磁场磁感应强度B至少有多大？此时方向如何？ （2）若保持磁感应强度的大小不变而将方向改为竖直向上，应把回路中电流调到多大才能使金属杆保持静止。 【答案】（1），方向垂直斜面向上；（2） 【解析】 【详解】（1）磁感应强度垂直斜面向上时最小，金属杆受力如图 根据平衡条件，有 又 联立可得磁场磁感应强度的最小值为 （2）若保持磁感应强度的大小不变而将方向改为竖直向上，金属杆受力如图所示 根据平衡条件，有 联立可得回路中电流应为 16. 水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。某条河流，河水流量为200m3/s，落差为4m。现利用它来发电，水电站的总效率为，发电机的输出电压为500V。水电站到用户之间要进行远距离高压输电，两地间输电线的总电阻为125Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，认为所用的变压器都是理想变压器。已知水的密度为，取。求： （1）发电机输出的功率； （2）高压输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）若采用超高压1000kV的方式输电，除了我们熟悉的电阻类损耗以外，还存在大约占总损耗功率60%的电晕类损耗。相比于高压输电，超高压输电节省的总功率是多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）时间内流过水的质量为 河水减少的重力势能为 发电机输出的功率为 （2）升压变压器输出端电流为 升压变压器输出端电压为 升压变压器的原、副线圈的匝数比为 （3）高压输电，电线上损失的功率 采用超高压1000kV的方式输电，输电线上的电流 电线上损失的功率 相比于高压输电，超高压输电节省的总功率 17. 如图甲所示，足够长的平行金属导轨固定在水平面内，间距，电阻不计。与导轨左端连接的线圈面积，内阻，匝数匝。一根长，质量、电阻的导体棒ab垂直放置在导轨上，与导轨的动摩擦因数。线圈内的磁场平行于轴线向上，磁感应强度的大小B1随时间变化的关系如图乙所示。导轨之间的匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度的大小。时刻闭合开关，当时导体棒已达到最大速度，重力加速度，求： （1）刚合上开关时导体棒的加速度a； （2）导体棒运动的最大速度vm； （3）0~8.0s内整个电路产生的焦耳热Q。 【答案】（1）2m/s2；（2）4m/s；（3）20.8J 【解析】 【详解】（1）线圈中产生感应电动势 回路的电流 合上开关时棒受的安培力 棒的加速度 （2）当达到最大速度时，， 联立解得 （3）根据题意，对导体棒由动量定理有 则有 即 解得 对导体棒，由动量定理有 即 解得 由能量守恒定律有 解得 18. 如图所示，x轴上方存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。第三象限内直线OC与x负半轴的夹角为30°，其与x负半轴之间存在平行于纸面的匀强电场；与y负半轴之间存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场。在x轴上方有一圆心在O点，半径为R的半圆形绝缘壳，带电粒子与绝缘壳发生碰撞时，电荷量不变，碰撞规律符合光的反射定律。现将一质量为m、电荷量为q的质子从O点沿y轴正方向射入磁场，第一次恰好沿x轴正方向撞向绝缘壳，忽略磁场区域的边缘效应。 （1）求质子射入磁场的速度v； （2）忽略质子与绝缘壳的碰撞时间，求质子从射入磁场到第一次进入电场所需的时间； （3）若质子第三次返回O点时，速度恰好沿x轴正方向，求质子第一次在电场中的运动时间； （4）撤去x轴下方电、磁场，并把绝缘壳换成极板，当质子打到半圆形极板上会瞬间被吸收，连接外电路会产生电流。现在O点上方沿着各个方向均匀、持续地发射速度大小恒定的质子，发现有三分之二的质子能打到极板上。此时测得外电路的电流大小为I，求半圆形极板在半径方向受到的作用力大小之和。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，质子第一次恰好沿水平方向撞向绝缘壳，设质子在轴上方运动半径为，由几何关系可得 又有 解得 （2）质子在上方磁场做圆周运动周期为 根据题意，由几何关系可知，质子与绝缘壳碰撞后，速度沿轴负方向，经过点，第二次碰撞绝缘壳，随后第二次返回点，之后进入下方磁场，运动轨迹如图所示 根据对称性可知，质子在上方磁场的运动时间为 由几何关系可知，质子在下方磁场的运动时间为 又有 则质子从射入磁场到第一次进入电场所需的时间为 （3）根据题意，设质子在轴下方磁场中运动半径为，则有 解得 设与直线的交点为点，沿轴方向的距离为 质子在电场区域做类斜抛运动，设运动时间为，质子在点沿轴分速度大小为 由于质子第三次返回O点时，速度恰好沿x轴正方向，可知，第三次返回O点时，质子沿轴方向的速度为0，则有 解得 （4）根据题意,有三分之二的质子能打到极板，则表明右侧范围内发射的质子无法打到极板，如图所示 设质子在磁场中运动半径为，由几何关系得 设质子发射速度为，由牛顿第二定律有 则质子以该速度发射，任意一质子打到极板时，与半径方向的夹角均为，如图所示 因此与极板碰撞后，沿半径方向质子的动量变化的大小为 设时间内打到极板上的电子数目为N，则有 设半圆形极板在半径方向受到的作用力大小之和为，由动量定理有 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023~2024学年度第二学期期中教学质量检测 高二物理 本试卷共8页。满分100分。考试用时90分钟。 注意事项： 1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号、学校、班级等填写在答题卡规定的位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将答题卡交回。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 考生人场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允许其进入考场。当探测器靠近任何金属材料物体时，就会发出警报；靠近非金属物体时则不发出警报。关于探测器工作原理，下列说法正确的是（　　） A. 探测器利用的是静电感应现象 B. 探测器利用的是涡流现象 C. 探测器利用发射和接收电磁波进行工作的 D. 探测器利用是磁场对金属的吸引作用 2. 闭合回路中的交变电流在1个周期内的i—t图像如图所示，其中图线的ab段和bc段均为正弦曲线的四分之一，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. 1A D. 3. 如图，半径为r、粗细均匀的金属圆环放在绝缘水平面上，虚线MN左侧有垂直于水平面向下的匀强磁场，右侧有垂直于水平面向上的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B，MN与圆环的直径重合，PQ是圆环垂直MN的直径，将P、Q两端接入电路，从P点流入的电流大小为I，圆环保持静止不动，则下列判断正确的是（　　） A. 整个圆环受到的安培力为2BIr B. 整个圆环受到的安培力大小为 C. MN左侧半圆环受到的安培力大小为 D. MN左侧半圆环受到的安培力大小为BIr 4. 如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（　　） A. 线圈进磁场的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向 B. 该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同 C. 该拉力的方向水平向右 D. 该拉力为恒力 5. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。单匝线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10Ω，外接一只阻值为90Ω的电阻，不计电路的其它电阻，则（　　） A. 电流表示数为0.22A B. 0.02s时线圈磁通量为 C. 线圈转动的角速度为50πrad/s D. 0~0.01s内，电动势的平均值为 6. 如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，在原副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R。原线圈一侧接电压为220V的正弦交流电时，副线圈回路中电阻R的电压为（　　） A. 22V B. 55V C. 66V D. 73.3V 7. 如图所示，整个空间存在一水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，光滑绝缘斜面固定在水平面上。一带正电滑块从斜面顶端由静止下滑，下滑过程中始终没有离开斜面，下滑过程中滑块的位移x、受到的洛伦兹力力、加速度a与机械能等物理量的大小随时间变化的图线可能正确的是（　　） A. B. C. D. 8. 如图，真空中区域I中存在匀强电场和匀强磁场，等腰直角三角形CGF区域（区域II）内存在匀强磁场。图中A、C、O三点在同一直线上，AO与GF垂直，且与电场和磁场方向均垂直。A点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同的粒子射入区域I中，只有沿直线AC运动的粒子才能进入区域II。若区域I中电场强度大小为E、磁感应强度大小为B1，区域II中磁感应强度大小为B2，则粒子从CF的中点射出，它们在区域II中运动的时间为t0。若改变电场或磁场强弱，能进入区域II中的粒子在区域II中运动的时间为t，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 若仅将区域I中磁感应强度大小变为2B1，则t=2t0 B. 若仅将区域I中电场强度大小变为3E，则t=t0 C. 若仅将区域II中磁感应强度大小变为，则 D. 若仅将区域II中磁感应强度大小变为，则 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 振荡电路在无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场及电容器中的电场方向如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 电容器极板上的电荷量正在增大 B. 电路中的电流正在增大 C. 线圈中感应电动势正在增大 D. 增大电容器的电容，可以增大振荡电路的固有频率 10. 某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点．图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响．在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关．图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像．电感线圈自感系数较大，不计线圈的电阻及电源内阻．下列说法正确的是（ ） A. 开关S闭合后，灯逐渐变亮 B. 开关S闭合后，流经灯的电流大小不变 C. 开关S断开后，灯均马上熄灭 D. 根据题中信息，可以推算出图乙中 11. 如图所示为回旋加速器的工作原理示意图，两个D形盒的正中间有狭缝，狭缝宽度为d，狭缝之间存在匀强电场，电场强度为E。两个半径为R的D形盒接上高频交流电，并处在匀强磁场中。在D1的中心A处有一个粒子源，它产生并发出质量为m、电量为+q的带电粒子，粒子的初速度视为0，经加速后从D形盒的边缘以速度v飞出，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A. 电场强度E越大，粒子从D形盒飞出时的速度v越大 B. 粒子在狭缝之间运动的总时间为 C. 粒子在磁场中的运动时间为 D. 粒子在电场中第2次加速的时间是第3次加速时间的倍 12. 如图所示，半径为2L的光滑圆导轨内部存在理想边界的匀强磁场，其边界为与导轨内切、半径均为L的两个外切圆，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一根长度为2L的金属棒一端铰接于圆心O，另一端搭在导轨上，从导轨和圆心处分别引出两根导线接在阻值为R的定值电阻两端。金属棒在外力作用下以角速度ω顺时针匀速转动，转动过程中始终与导轨接触良好，电路中除定值电阻以外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　） A. 通过定值电阻R的最大电流为 B. 金属棒转动一周通过电阻R某截面的电荷量为 C. 从图示位置开始计时，通过电阻R的瞬时电流 D. 从图示位置开始计时，电阻R两端的瞬时电压 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 实验小组利用如图甲所示的可拆卸变压器探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。请回答下列问题： （1）组装好变压器，原线圈接“0”、“16”，副线圈接“0”、“4”。将交流电压表的旋钮置于交流档10V处，并将交流电压表接在原线圈两端，示数如图乙所示。若把该变压器视为理想变压器，则副线圈的输出电压为__________V（结果保留两位有效数字）。 （2）实验小组发现，保持电路连通，仅从变压器上取出铁芯，副线圈的输出电压将__________（选填“不变”、“变大”、“变小”）。 （3）实验过程中，听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，下列解释合理的是 。（选填选项前的字母） A. “嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的 B. “嗡嗡”声来自变压器开始正常工作后，铁芯中电流流动的声音 C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声 14. 某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下。 （1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是 。（选填选项前的字母） A. 检查各仪器及导线是否完好 B. 检查电流计量程是否合适 C. 检查电流计测量电路的电流是否准确 D. 推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向 （2）接下来用如图3所示的装置做实验，按实验要求在答题卡上补充连接电路____________。 （3）连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，发现电流计指针向右偏转。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，则会观察到电流计指针向____________偏转。 （4）把A线圈从同样高度插到B线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下流过B线圈的电荷量分别为q1和q2，则q1____________q2（选填“>”、“=”或“<”）。 15. 如图所示，宽为L的光滑平行金属导轨与水平而成α角，质量为m、长为L的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当电阻箱阻值为R时，金属杆恰好能静止在光滑平行导轨上。已知电源电动势为E，内阻为r，不计金属杆及导轨的电阻。求： （1）磁场磁感应强度B至少有多大？此时方向如何？ （2）若保持磁感应强度的大小不变而将方向改为竖直向上，应把回路中电流调到多大才能使金属杆保持静止。 16. 水力发电是获得清洁能源重要途径之一。某条河流，河水流量为200m3/s，落差为4m。现利用它来发电，水电站的总效率为，发电机的输出电压为500V。水电站到用户之间要进行远距离高压输电，两地间输电线的总电阻为125Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，认为所用的变压器都是理想变压器。已知水的密度为，取。求： （1）发电机输出的功率； （2）高压输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）若采用超高压1000kV的方式输电，除了我们熟悉的电阻类损耗以外，还存在大约占总损耗功率60%的电晕类损耗。相比于高压输电，超高压输电节省的总功率是多少？ 17. 如图甲所示，足够长的平行金属导轨固定在水平面内，间距，电阻不计。与导轨左端连接的线圈面积，内阻，匝数匝。一根长，质量、电阻的导体棒ab垂直放置在导轨上，与导轨的动摩擦因数。线圈内的磁场平行于轴线向上，磁感应强度的大小B1随时间变化的关系如图乙所示。导轨之间的匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度的大小。时刻闭合开关，当时导体棒已达到最大速度，重力加速度，求： （1）刚合上开关时导体棒的加速度a； （2）导体棒运动最大速度vm； （3）0~8.0s内整个电路产生的焦耳热Q。 18. 如图所示，x轴上方存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。第三象限内直线OC与x负半轴的夹角为30°，其与x负半轴之间存在平行于纸面的匀强电场；与y负半轴之间存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场。在x轴上方有一圆心在O点，半径为R的半圆形绝缘壳，带电粒子与绝缘壳发生碰撞时，电荷量不变，碰撞规律符合光的反射定律。现将一质量为m、电荷量为q的质子从O点沿y轴正方向射入磁场，第一次恰好沿x轴正方向撞向绝缘壳，忽略磁场区域的边缘效应。 （1）求质子射入磁场的速度v； （2）忽略质子与绝缘壳的碰撞时间，求质子从射入磁场到第一次进入电场所需的时间； （3）若质子第三次返回O点时，速度恰好沿x轴正方向，求质子第一次在电场中运动时间； （4）撤去x轴下方的电、磁场，并把绝缘壳换成极板，当质子打到半圆形极板上会瞬间被吸收，连接外电路会产生电流。现在O点上方沿着各个方向均匀、持续地发射速度大小恒定的质子，发现有三分之二的质子能打到极板上。此时测得外电路的电流大小为I，求半圆形极板在半径方向受到的作用力大小之和。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$