精品解析：江苏省扬州大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试卷

扬大附中2023~2024学年度第二学期期中考试 高二物理试卷 本试卷共计：100分 考试时间：75分钟 一、单项选择题：（本大题共10个小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请在答题纸的指定位置填涂答案选项.） 1. 下列设备中工作原理与涡流无关的是（ ） A. 冶炼炉 B. 电磁炉 C. 微波炉 D. 金属探测器 2. 把1.5V干电池接到理想变压器原线圈两端，已知原副线圈匝数比为1：3，则副线圈输出电压为（ ） A. 4.5V B. 1.5V C. 0.5V D. 0 3. 闭合回路中的交变电流在1个周期内的图像如图所示，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. D. 4. 如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接。现将滑动变阻器的滑片P向上滑动，则在滑动的过程中下列说法正确的是（ ） A. 从上往下看，线圈a中将产生顺时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量增加 C. 线圈a有收缩的趋势 D. 线圈a对桌面压力大于重力 5. 一台发电机的结构示意图如图甲所示，线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，则（ ） A. 在0.005s时，穿过线圈的磁通量最大 B. 在0.01s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 C. 图甲中电流表的指针始终在左右摆动 D. 线圈经过图甲位置时电流方向将发生改变 6. 如图所示的电路中，两个相同的小灯泡A1、A2与电阻R的阻值相同，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计。下列说法中正确的是（ ） A. S闭合时，灯泡A2先亮，稳定后两灯一样亮 B. S闭合时，灯泡A1先亮，稳定后比A2更亮 C. 电路稳定后断开S时，流过灯泡A2的电流方向不变 D. 电路稳定后断开S时，A2会闪亮一下再慢慢熄灭 7. 如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入由互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B构成的叠加场中（E和B已知），小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，重力加速度大小为g，则（ ） A. 小球带负电 B. 小球做匀速圆周运动的半径为 C. 小球做匀速圆周运动的周期为 D. 若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加 8. 一块横截面为矩形的金属导体的宽度为b，厚度为d，水平放置，将导体置于一磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感应强度的方向水平且垂直于侧面如图所示.当在导体中通以图示方向的电流I时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为，已知载流子为自由电子，则下列判断正确的是（ ） A. 载流子只受垂直于运动方向的洛伦兹力作用 B. 用电压表测时，电压表的“+”接线柱接上表面 C. 电流I越大，越大 D. 磁感应强度B越大，越小 9. 如图所示为一理想变压器的电路示意图，交流电源的输出电压U恒定，图中的交流电表均为理想电表.下列说法正确的是（ ） A. 仅将滑片下移时，、和V表示数均变大 B. 仅将滑片下移时，变压器的输入功率变小 C. 仅将触头上移时，、和V表示数均变大 D. 仅将触头上移时，变压器的输入功率变小 10. 如图所示，直线MN与水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B.一粒子源位于上的点，能水平向右发射不同速率、质量为m、电荷量为的同种粒子（重力不计，粒子间的相互作用不计），所有粒子均能通过上的点，已知，则粒子的速度可能是（ ） A. B. C. D. 二、非选择题：本题共6题，共60分.其中第13题-第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位. 11. “探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是______。 A. 整块硅钢铁芯 B. 绝缘的铜片叠成 C. 绝缘的硅钢片层层叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______。（填“多”或“少”） （3）某学生进行实验时，为了保证人身安全，低压交流电源的电压最好不要超过______。 A. 2V B. 12V C. 220V （4）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线的输入电压可能为______。 A. 1.5V B. 7.0V C. 10.0V （5）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因可能是______。 A. 原、副线圈通过电流时发热 B. 铁芯在交变磁场作用下发热 C. 原线圈输入电压发生变化 12. 如图所示为交流发电机示意图，匝数匝的矩形线圈，边长分别为20cm和40cm，内阻为5Ω，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈和外部15Ω的电阻R相连接，已知线圈绕轴转动，时刻为图示位置，求： （1）交流电瞬时电动势的表达式； （2）电压表示数。 13. 如图所示为某工厂购买的升压变压器和降压变压器各一台，给工厂车间供电，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比，输电线总电阻。发电机输出电压，输出功率为。问： （1）降压变压器的输出电压为多大？ （2）工厂获得的功率为多大？ 14. 如图所示，与水平面成角的两平行倾斜光滑导轨，上端连接定值电阻。平行导轨处于垂直于导轨平面向下、磁感应强度为的匀强磁场中。两平行导轨相距，在导轨底部放置一电阻为r=0.4Ω，质量为m=1kg的导体棒，导体棒在沿导轨向上的恒力F=9N作用下由静止开始向上运动时，导体棒速度达到最大。已知导轨电阻不计，。求： （1）导体棒最大速度v； （2）导体棒在加速过程，导体棒产生的焦耳热Q； （3）导体棒在加速过程，通过导体棒的电荷量q。 15. 如图所示，轴上方存在方向沿轴负方向的匀强电场，轴下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，离子源处于轴上点发出两种速度均为的带正电荷离子a和b.离子a、b分别沿x轴正方向和y轴负方向发射，离子a经过x轴上点进入磁场，最后打在放置于x轴负半轴的探测板上M点（图中未标出），离子b经过原点O进入磁场，最后打在放置于x轴负半轴的探测板上N点（图中未标出）.已知离子a比荷为，离子b比荷为（离子重力不计）. （1）求匀强电场强度E的大小； （2）求离子a、b最后分别打在探测板上M和N点的坐标； （3）若磁感应强度在到之间波动，要在探测板上完全分辨出a、b两束离子，求的最大值. 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 扬大附中2023~2024学年度第二学期期中考试 高二物理试卷 本试卷共计：100分 考试时间：75分钟 一、单项选择题：（本大题共10个小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请在答题纸的指定位置填涂答案选项.） 1. 下列设备中工作原理与涡流无关的是（ ） A. 冶炼炉 B. 电磁炉 C. 微波炉 D. 金属探测器 【答案】C 【解析】 【详解】冶炼炉、电磁炉和金属探测器的工作原理均与涡流有关；微波炉是利用微波进行工作的，与涡流无关。 故选C。 2. 把1.5V干电池接到理想变压器原线圈两端，已知原副线圈匝数比为1：3，则副线圈输出电压为（ ） A. 4.5V B. 1.5V C. 0.5V D. 0 【答案】D 【解析】 【详解】把1.5V干电池接到理想变压器原线圈两端，原线圈电压保持不变，所以副线圈不会产生感应电动势，则副线圈输出电压为0。 故选D。 3. 闭合回路中的交变电流在1个周期内的图像如图所示，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. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设该交变电流的有效值为，则有 解得 故选B。 4. 如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接。现将滑动变阻器的滑片P向上滑动，则在滑动的过程中下列说法正确的是（ ） A. 从上往下看，线圈a中将产生顺时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量增加 C. 线圈a有收缩的趋势 D. 线圈a对桌面压力大于重力 【答案】A 【解析】 【详解】AB．将滑动变阻器的滑片P向上滑动，滑动变阻器接入电路阻值增大，可知螺线管b的电流减小，则穿过线圈a的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，从上往下看，线圈a中将产生顺时针方向的感应电流，故A正确，B错误； C．为了阻碍穿过线圈a磁通量的减小，根据增缩减扩推论，可知线圈a有扩张的趋势，故C错误； D．由于线圈a中产生顺时针方向的感应电流，与螺线管b的电流相同，根据同向电流相互吸引，可知线圈a受到向上的安培力作用，则线圈a受到的支持力小于重力，线圈a对桌面压力小于重力，故D错误。 故选A。 5. 一台发电机的结构示意图如图甲所示，线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，则（ ） A. 在0.005s时，穿过线圈的磁通量最大 B. 在0.01s时，穿过线圈的磁通量变化率为零 C. 图甲中电流表的指针始终在左右摆动 D. 线圈经过图甲位置时电流方向将发生改变 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图乙可知，在0.005s时，感应电动势最大，则此时磁通量变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，故A错误； B．由图乙可知，在0.01s时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量变化率为零，故B正确； C．电流表为理想交流电流表，可知电流表的示数为电流有效值，则指针不会左右摆动，故C错误； D．线圈经过图甲位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，电流方向没有发生变化，故D错误。 故选B。 6. 如图所示的电路中，两个相同的小灯泡A1、A2与电阻R的阻值相同，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计。下列说法中正确的是（ ） A. S闭合时，灯泡A2先亮，稳定后两灯一样亮 B. S闭合时，灯泡A1先亮，稳定后比A2更亮 C. 电路稳定后断开S时，流过灯泡A2的电流方向不变 D. 电路稳定后断开S时，A2会闪亮一下再慢慢熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】AB．闭合开关的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，A2灯先亮，A1灯逐渐变亮，因L为自感系数很大，其直流电阻不计的电感，故稳定后A1支路的电流I1大于A2支路的电流I2，故稳定后A1比A2更亮，故AB错误； CD．断开开关S，线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈L与两灯串联组成新的回路，流过灯泡A2的电流方向反向，因I1>I2，故A2会闪亮一下再慢慢熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 7. 如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入由互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B构成的叠加场中（E和B已知），小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，重力加速度大小为g，则（ ） A. 小球带负电 B. 小球做匀速圆周运动的半径为 C. 小球做匀速圆周运动的周期为 D. 若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加 【答案】A 【解析】 【详解】A．小球在叠加场中做匀速圆周运动，则小球受到的电场力和重力平衡，则有 电场力竖直向上，则小球带负电，故A正确； B．小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，由牛顿第二定律得 由动能定理可得 联立解得小球做匀速圆周运动的半径为 故B错误； CD．由 得 可知周期与电压U无关，若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期不变，故CD错误。 故选A。 8. 一块横截面为矩形的金属导体的宽度为b，厚度为d，水平放置，将导体置于一磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感应强度的方向水平且垂直于侧面如图所示.当在导体中通以图示方向的电流I时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为，已知载流子为自由电子，则下列判断正确的是（ ） A. 载流子只受垂直于运动方向的洛伦兹力作用 B. 用电压表测时，电压表的“+”接线柱接上表面 C. 电流I越大，越大 D. 磁感应强度B越大，越小 【答案】C 【解析】 【详解】A．载流子为自由电子，受向上的洛伦兹力偏向上表面，则上表面电势较低，于是在上下表面形成电场，即电阻除了受垂直于运动方向的洛伦兹力作用外还受电场力作用，选项A错误； B．因下表面电势高，则用电压表测时，电压表的“+”接线柱接下表面，选项B错误； CD．根据 可得 则电流I越大，越大；磁感应强度B越大，越大，选项C正确，D错误。 故选C。 9. 如图所示为一理想变压器的电路示意图，交流电源的输出电压U恒定，图中的交流电表均为理想电表.下列说法正确的是（ ） A. 仅将滑片下移时，、和V表示数均变大 B. 仅将滑片下移时，变压器的输入功率变小 C. 仅将触头上移时，、和V表示数均变大 D. 仅将触头上移时，变压器的输入功率变小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．仅将滑片下移时，R2阻值减小，次级电阻减小，则次级电流变大，次级电压一定，则R1电压变大，电压表V示数减小，则L的电流减小，则示数变大；因次级电流变大，则初级电流也变大，即示数变大，根据P=IU可知，变压器的输入功率变大，选项AB错误； CD．仅将触头上移时，变压器初级匝数变大，则根据 则次级电压变小，因次级电阻均不变，可知次级功率减小， 和V表示数均变小，初级输入功率减小，则示数减小，选项C错误D正确。 故选D。 10. 如图所示，直线MN与水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B.一粒子源位于上的点，能水平向右发射不同速率、质量为m、电荷量为的同种粒子（重力不计，粒子间的相互作用不计），所有粒子均能通过上的点，已知，则粒子的速度可能是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】粒子可能在两个磁场间做多次运动，画出粒子可能的轨迹，如图所示 所有粒子对应的圆心角均为，由几何关系可知 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 当时，可得 故选C。 二、非选择题：本题共6题，共60分.其中第13题-第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位. 11. “探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是______。 A. 整块硅钢铁芯 B. 绝缘的铜片叠成 C. 绝缘的硅钢片层层叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______。（填“多”或“少”） （3）某学生进行实验时，为了保证人身安全，低压交流电源的电压最好不要超过______。 A. 2V B. 12V C. 220V （4）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线的输入电压可能为______。 A. 1.5V B. 7.0V C. 10.0V （5）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因可能是______。 A. 原、副线圈通过电流时发热 B. 铁芯在交变磁场作用下发热 C. 原线圈输入电压发生变化 【答案】（1）C （2）少 （3）B （4）BC （5）AB 【解析】 【小问1详解】 变压器的铁芯是由绝缘的硅钢片层层叠成。 故选C。 【小问2详解】 察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据 可知匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。 【小问3详解】 为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12V。 故选B。 【小问4详解】 若是理想变压器，则原、副线圈电压比等于匝数比，有 若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的电压为 考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线的输入电压应大于6V，可能为7.0V或10.0V。 故选BC。 【小问5详解】 AB．原副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，故AB正确； C．原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故C错误。 故选AB。 12. 如图所示为交流发电机示意图，匝数匝的矩形线圈，边长分别为20cm和40cm，内阻为5Ω，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈和外部15Ω的电阻R相连接，已知线圈绕轴转动，时刻为图示位置，求： （1）交流电瞬时电动势的表达式； （2）电压表示数。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）线圈产生的电动势最大值为 图示位置，穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势位置，则交流电瞬时电动势的表达式为 （2）电动势有效值为 电流有效值为 电压表示数等于电阻R的两端电压有效值，则有 13. 如图所示为某工厂购买的升压变压器和降压变压器各一台，给工厂车间供电，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比，输电线总电阻。发电机输出电压，输出功率为。问： （1）降压变压器的输出电压为多大？ （2）工厂获得的功率为多大？ 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据 可得升压变压器副线圈输出电压为 根据 可得通过输电线电流为 则降压变压器原线圈输入电压为 根据 可得降压变压器的输出电压为 （2）工厂获得的功率为 又 联立可得 14. 如图所示，与水平面成角的两平行倾斜光滑导轨，上端连接定值电阻。平行导轨处于垂直于导轨平面向下、磁感应强度为的匀强磁场中。两平行导轨相距，在导轨底部放置一电阻为r=0.4Ω，质量为m=1kg的导体棒，导体棒在沿导轨向上的恒力F=9N作用下由静止开始向上运动时，导体棒速度达到最大。已知导轨电阻不计，。求： （1）导体棒最大速度v； （2）导体棒在加速过程，导体棒产生的焦耳热Q； （3）导体棒在加速过程，通过导体棒的电荷量q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）对导体棒进行受力分析，沿斜面方向受到沿斜面向上的恒定拉力，沿斜面向下的重力分力和安培力，随着安培力的增大，导体棒向上做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减为0时，导体棒速度达到最大，导体棒开始做匀速直线运动；根据受力平衡可得 又 ，， 联立解得导体棒的最大速度为 （2）导体棒在加速过程，根据动能定理可得 又 联立解得整个回路产生的焦耳热为 则导体棒产生的焦耳热为 （3）导体棒在加速过程，通过导体棒的电荷量为 可得 15. 如图所示，轴上方存在方向沿轴负方向的匀强电场，轴下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，离子源处于轴上点发出两种速度均为的带正电荷离子a和b.离子a、b分别沿x轴正方向和y轴负方向发射，离子a经过x轴上点进入磁场，最后打在放置于x轴负半轴的探测板上M点（图中未标出），离子b经过原点O进入磁场，最后打在放置于x轴负半轴的探测板上N点（图中未标出）.已知离子a比荷为，离子b比荷为（离子重力不计）. （1）求匀强电场强度E的大小； （2）求离子a、b最后分别打在探测板上M和N点的坐标； （3）若磁感应强度在到之间波动，要在探测板上完全分辨出a、b两束离子，求的最大值. 【答案】（1）；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）a粒子在电场中运动的时间 沿y轴的加速度 对其受力分析，可得 解得 （2）a粒子进入磁场时，竖直方向上的速度大小为，则有 所以，a粒子进入磁场时的速度方向与水平方向的夹角为，进入磁场时的速度为，如图所示，设其圆心为，则粒子a的圆周半径为 则有 由几何知识可得 由此可得粒子a运动的轨迹方程为 零，解得 即M点的坐标为 b粒子进入磁场中的速度 解得 同理可知，其做圆周运动的半径 故N点坐标为 （3）能够完全分离两种粒子，b粒子的最近位置（磁感应强度为）与a粒子的最远位置（磁感应强度为）重合 整理可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $