精品解析：四川省自贡市第一中学校2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

自贡一中2023—2024学年度下期高二年级期中考试 物理试题 一、单选题（每题5分，共40分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 变化的磁场能产生电场，变化的电场能产生磁场 B. 由可知，电场中某点的电场强度E与q成反比，与F成正比 C. 红外线可以用来消毒，紫外线可以用来加热理疗，X射线可以用来诊断病情 D. 根据公式可知，通电导线受磁场力为零的地方磁感应强度一定为零 2. 目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域，关于传感器的应用，下列说法中错误的是（　　） A. 自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器 B. 走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器 C. 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 D. 热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 3. 如图甲所示，100匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻的阻值，线圈的电阻，则下列说法正确的是（　　） A. 时通过线圈的磁通量为零 B. 时线圈恰好垂直中性面 C. 电压表的示数为 D. 线圈中产生的感应电动势表达式 4. 如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R，已知电场的电场强度为E，方向竖直向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A. 液滴带正电 B. 液滴受到重力、电场力、洛伦兹力、向心力作用 C. 液滴所受合外力为零 D. 液滴比荷 5. 如图所示，一理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，交流电源的电压，电阻，电压表、电流表均为理想电表。则下列说法错误的是（ ） A. 交流电的频率为50Hz B. 电流表的示数为0.8A C. 电压表的示数为88V D. 电阻R的功率为352W 6. 如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，Ll、L2和L3是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　） A. 闭合S瞬间，三个灯立即亮 B. 闭合S瞬间，Ll灯比L2灯先亮 C. 断开S瞬间，L2灯闪亮后慢慢熄灭 D. 断开S瞬间，Ll灯闪亮后慢慢熄灭 7. 如图所示，平行边界区域内存在匀强磁场，比荷相同的带电粒子a和b依次从O点垂直于磁场的左边界射入，经磁场偏转后从右边界射出，带电粒子a和b射出磁场时与磁场右边界的夹角分别为和，不计粒子的重力，下列判断正确的是（ ） A. 粒子a带负电，粒子b带正电 B. 粒子a和b在磁场中运动的半径之比为 C. 粒子a和b在磁场中运动的速率之比为 D. 粒子a和b在磁场中运动的时间之比为 8. 如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为（　　） A. d随v0增大而增大，d与U无关 B. d随v0增大而增大，d随U增大而增大 C. d随U增大而增大，d与v0无关 D. d随v0增大而增大，d随U增大而减小 二、多选题（每题5分，漏选得3分，错选得0分，共20分） 9. 如图所示，LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置。从开关S闭合时开始计时，设LC振荡电路的振荡周期为T，则（ ） A. S刚闭合瞬间，电感线圈中磁场能最大 B. S刚闭合瞬间，电感线圈中电流为0 C. 经过时，电容器中磁场能最大 D. 经过时，电容器上的电压为0 10. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，R=4Ω，金属棒ab的在磁场中的长度L=0.4m，电阻r=1Ω，导轨电阻不计。当金属棒ab边以速度v=5m/s向右匀速移动时，下列判断正确的是（　　） A. 感应电流的方向由a到b B. 感应电动势的大小为0.2V C. 感应电流的大小为0.04A D. ab两点的电势差大小为0.2V 11. 空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的磁场，其边界如图甲中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成边长为的正方形线框固定在纸面内，虚线MN过正方形线框上下两边的中点．t = 0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，则在t = 0到 t = t1的时间间隔内，下列说法中正确的是 A. 线框中的感应电流始终沿顺时针方向 B. 线框所受安培力的方向始终不变 C. 线框中的感应电动势大小为 D. 线框中的感应电流大小为 12. 如图甲所示，将粗细均匀的导线做成的正方形线框abcd在磁场上方某高处由静止释放，cd边刚进入磁场时开始计时（），线框的图像如图乙所示，在时刻cd边刚离开磁场时速度也为，已知线框的质量为m、边长为L，两条水平虚线、相距为d（），虚线之间的匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，重力加速度为g，则（ ） A. 线框进入磁场过程中电流方向为adcba B. 在时刻线框的速度为 C. cd边刚进入磁场时c、d两点间的电势差为 D. 线框穿过磁场的过程中产生的电热等于2mgd 三、解答题（13题12分，14题14分，15题14分，共40分） 13. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)求电阻R两端的电压U； (2)若将电阻R换成一个的电容器，磁通量仍按此规律变化，求电容器上的电量q； (3)再将电容器换成一个电动机，电动机的额定电压为18V，磁通量仍按此规律变化，此时，电动机恰正常工作，求此电动机的实际功率P。 14. 如图所示的直角坐标系中，x<0区域有沿x轴正向的匀强电场，x≥0区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一个带正电的粒子从原点O进入磁场，初速度大小为v0，速度方向与y轴正向夹角为θ，粒子第一次在磁场中运动时离y轴最远距离为L。且带电粒子经电场偏转后将再次从O点进入磁场，不计粒子重力，求： （1）粒子的比荷； （2）粒子从O点出发再次回到O点所用时间。 15. 如图所示，质量为m的“匚”型金属导轨abcd，静止放在足够大的光滑水平面上，导轨的宽为L，长为2L，cd部分的电阻为R，bc和ad部分电阻不计，P、P′分别为bc和ad的中点，整个导轨处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场（未画出，范围足够大）中。一质量为m、长为L、电阻为R的金属棒MN以速度v从ab端滑上导轨，并最终在PP′处与导轨相对静止。已知金属棒和导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，整个过程金属棒和导轨接触良好。求： （1）MN刚滑上导轨时，金属导轨的加速度a的大小； （2）整个过程金属棒上产生的焦耳热Q； （3）金属棒从滑上导轨到刚与导轨相对静止所经历的时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 自贡一中2023—2024学年度下期高二年级期中考试 物理试题 一、单选题（每题5分，共40分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 变化的磁场能产生电场，变化的电场能产生磁场 B. 由可知，电场中某点的电场强度E与q成反比，与F成正比 C. 红外线可以用来消毒，紫外线可以用来加热理疗，X射线可以用来诊断病情 D. 根据公式可知，通电导线受磁场力为零的地方磁感应强度一定为零 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，故A正确； B．电场强度的定义采用比值定义法，E与F、q均无关，只与电场本身的性质有关，故B错误； C．外线具有热作用可以用来加热理疗，紫外线具有波长短、频率高、能量大的特点可以进行消毒，X射线可以用来进行透视以诊断病情，故C错误； D．公式只适用于B和I相互垂直的情况，如果二者平行，通电导线受磁场力为零，所以不能根据通电导线受磁场力为零来判断磁感应强度是否为零，故D错误。 故选A。 2. 目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域，关于传感器的应用，下列说法中错误的是（　　） A. 自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器 B. 走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器 C. 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 D. 热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 【答案】B 【解析】 【详解】A．自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器，故A正确，不符合题意； B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中既有声音传感器，又有光传感器；但红外报警装置是应用了红外线传感器．故B错误，符合题意； C．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，且随着光照强度的变化，其电阻会发生变化，故C正确，不符合题意。 D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，且随着温度的升高，其电阻会发生变化，故D正确，不符合题意。 故选B。 3. 如图甲所示，100匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻的阻值，线圈的电阻，则下列说法正确的是（　　） A. 时通过线圈的磁通量为零 B. 时线圈恰好垂直中性面 C. 电压表的示数为 D. 线圈中产生的感应电动势表达式 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据乙图可知时感应电动势为0，故此时线圈处于中性面位置，通过线圈的磁通量最大，AB错误； C．感应电动势的有效值为 电压表测的是电阻R两端电压，有 C正确； D．根据乙图可知，线圈的转动周期为 可得线圈中产生的感应电动势表达式为 D错误。 故选C。 4. 如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R，已知电场的电场强度为E，方向竖直向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A. 液滴带正电 B. 液滴受到重力、电场力、洛伦兹力、向心力作用 C. 液滴所受合外力为零 D. 液滴比荷 【答案】D 【解析】 【详解】A．液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，故液滴受到的电场力方向竖直向上，与电场方向相反，可知液滴带负电，故选项A错误； BC．液滴受到重力、电场力、洛伦兹力作用，洛伦兹力充当向心力，液滴所受合外力不为零，选项BC错误； D．液滴做匀速圆周运动，即 联立解得液滴比荷 故D正确。 故选D。 5. 如图所示，一理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，交流电源的电压，电阻，电压表、电流表均为理想电表。则下列说法错误的是（ ） A. 交流电的频率为50Hz B. 电流表的示数为0.8A C. 电压表的示数为88V D. 电阻R的功率为352W 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据交流电电压瞬时值的表达式 可知该交流电的频率为 故A正确； BC．通过电压瞬时值表达式可知该交流电电压的有效值为 结合理想变压器电压与匝数比关系，可得电压表的示数为 则电流表示数为 电流表的示数为 故BC正确； D．电阻R的功率为 故D错误。 由于本题选择错误的，故选D。 6. 如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，Ll、L2和L3是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　） A. 闭合S瞬间，三个灯立即亮 B. 闭合S瞬间，Ll灯比L2灯先亮 C. 断开S瞬间，L2灯闪亮后慢慢熄灭 D. 断开S瞬间，Ll灯闪亮后慢慢熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】AB．S闭合瞬间，Ll、L2两灯泡立即亮，由于线圈的自感作用从而使L3灯泡慢慢变亮，故AB错误； CD．断开开关瞬间，线圈产生自感电动势，于是线圈、L3与Ll形成一个闭合电路，由于稳定时L3比Ll亮（L3所在的支路的总电阻比Ll所在的支路的总电阻小），所以Ll灯将闪亮一下再慢慢熄灭，而二极管单向导通性能，所以L2灯立即熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 7. 如图所示，平行边界区域内存在匀强磁场，比荷相同的带电粒子a和b依次从O点垂直于磁场的左边界射入，经磁场偏转后从右边界射出，带电粒子a和b射出磁场时与磁场右边界的夹角分别为和，不计粒子的重力，下列判断正确的是（ ） A. 粒子a带负电，粒子b带正电 B. 粒子a和b在磁场中运动的半径之比为 C. 粒子a和b在磁场中运动的速率之比为 D. 粒子a和b在磁场中运动的时间之比为 【答案】B 【解析】 【详解】A．a粒子向上偏转，b粒子向下偏转，由左手定则可知，粒子a带正电，粒子b带负电，故A错误； B．如图所示 由几何关系可得 可得粒子a和b在磁场中运动的半径之比为，故B正确； C．由洛伦兹力提供向心力得 可得 比荷相同，磁场相同，则粒子a和b在磁场中运动的速率之比为，故C错误； D．粒子运动周期为 则有 粒子a在磁场中运动的时间为 粒子b在磁场中运动的时间为 则粒子a和b在磁场中运动的时间之比为，故D错误。 故选B。 8. 如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为（　　） A. d随v0增大而增大，d与U无关 B. d随v0增大而增大，d随U增大而增大 C. d随U增大而增大，d与v0无关 D. d随v0增大而增大，d随U增大而减小 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】带电粒子在电场中做类平抛运动，可将射出电场的粒子速度v分解成初速度方向与垂直极板方向，设出射速度与水平夹角为，则有 而在磁场中做匀速圆周运动，设运动轨迹对应的半径为R，由几何关系可得，半径与直线MN夹角正好等于，则有 所以 又因为粒子在磁场中运动有 半径公式 则有 故d与m、v0成正比，与B、q成反比，与U无关。 故选A。 【点睛】带电粒子在组合场中的运动问题，首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况，再选择合适方法处理。对于匀变速曲线运动，常常运用运动的分解法，将其分解为两个直线的合成，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解；对于磁场中圆周运动，要正确画出轨迹，由几何知识求解半径。 二、多选题（每题5分，漏选得3分，错选得0分，共20分） 9. 如图所示，LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置。从开关S闭合时开始计时，设LC振荡电路的振荡周期为T，则（ ） A. S刚闭合瞬间，电感线圈中磁场能最大 B. S刚闭合瞬间，电感线圈中电流为0 C. 经过时，电容器中磁场能最大 D. 经过时，电容器上的电压为0 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．S刚闭合瞬间，由于线圈对电流的阻碍作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零开始逐渐增大，所以此时线圈中的电流为0，电感线圈中的磁场能为0，故A错误，B正确； C．经过时，电容器充电结束，电路中电流为0，电容器两极板的电荷量达到最大，电容器中电场能达到最大，故C错误； D．经过时，电路中电流达到反方向最大，电容器极板上的电荷量为0，所以电容器上的电压为0，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，R=4Ω，金属棒ab的在磁场中的长度L=0.4m，电阻r=1Ω，导轨电阻不计。当金属棒ab边以速度v=5m/s向右匀速移动时，下列判断正确的是（　　） A. 感应电流的方向由a到b B. 感应电动势的大小为0.2V C. 感应电流的大小为0.04A D. ab两点的电势差大小为0.2V 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据右手定则，感应电流的方向由b到a，故A错误； B．感应电动势的大小为 E=BLv=0.2V 故B正确； C．感应电流的大小为 故C正确； D．ab两点的电势差大小为 故D错误。 故选BC。 11. 空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的磁场，其边界如图甲中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成边长为的正方形线框固定在纸面内，虚线MN过正方形线框上下两边的中点．t = 0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，则在t = 0到 t = t1的时间间隔内，下列说法中正确的是 A. 线框中的感应电流始终沿顺时针方向 B. 线框所受安培力的方向始终不变 C. 线框中的感应电动势大小为 D. 线框中的感应电流大小为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB.由楞次定律可知，在t=0到t=t1的时间间隔内感应电流始终沿顺时针方向，由左手定则可知：0-t0时间内圆环受到的安培力向左，t0-t1时间内安培力向右，故A正确，B错误； CD.由电阻定律可知，圆环电阻： 由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势： 根据闭合电路的欧姆定律，则感应电流： 故C错误，D正确． 12. 如图甲所示，将粗细均匀的导线做成的正方形线框abcd在磁场上方某高处由静止释放，cd边刚进入磁场时开始计时（），线框的图像如图乙所示，在时刻cd边刚离开磁场时速度也为，已知线框的质量为m、边长为L，两条水平虚线、相距为d（），虚线之间的匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，重力加速度为g，则（ ） A. 线框进入磁场过程中电流方向为adcba B. 在时刻线框的速度为 C. cd边刚进入磁场时c、d两点间的电势差为 D. 线框穿过磁场的过程中产生的电热等于2mgd 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据楞次定律可得，线框中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，则线框进入磁场过程中电流方向为adcba，故A正确； B．在t0时刻线框完全进入磁场，从t0到3t0时间内做加速度为g的匀加速直线运动，由逆向思维，速度为 故B错误； C．cd边刚进入磁场时产生的感应电动势为 所以c、d两点间的电势差为 故C错误； D．线框从进入磁场到cd边刚到达磁场下边界过程中，根据能量守恒定律可得产生的焦耳热为 穿出和穿入磁场的过程中产生的焦耳热相等，则线框穿过磁场的过程中产生的电热为 故D正确。 故选AD。 三、解答题（13题12分，14题14分，15题14分，共40分） 13. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)求电阻R两端的电压U； (2)若将电阻R换成一个的电容器，磁通量仍按此规律变化，求电容器上的电量q； (3)再将电容器换成一个电动机，电动机的额定电压为18V，磁通量仍按此规律变化，此时，电动机恰正常工作，求此电动机的实际功率P。 【答案】(1)19.2V；(2)1.0×10-3C；(3)18W 【解析】 【详解】(1)由法拉第电磁感应定律得 由闭合电路的欧姆定律得 又由部分电路的欧姆定律得 (2)电容器上的电量 (3)电动机电压恰好为18V，则线圈内阻降压2V，此时电路中电流为 电动机功率为 14. 如图所示的直角坐标系中，x<0区域有沿x轴正向的匀强电场，x≥0区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一个带正电的粒子从原点O进入磁场，初速度大小为v0，速度方向与y轴正向夹角为θ，粒子第一次在磁场中运动时离y轴最远距离为L。且带电粒子经电场偏转后将再次从O点进入磁场，不计粒子重力，求： （1）粒子的比荷； （2）粒子从O点出发再次回到O点所用时间。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）粒子的运动轨迹如图所示 粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 根据几何知识，粒子在磁场中运动时离y轴最远距离为 联立解得粒子比荷为 （2）粒子在磁场中运动时间为 在电场中运动时间为t2，粒子进入电场时的速度方向与y轴正向成θ角，则从磁场进入电场的位置与O点距离为 粒子进入电场后沿y轴正方向做匀速运动，沿x轴方向先减速后加速，最后到达O点，则有 解得 粒子从O点出发再次回到O点所用时间为 联立以上相关式子解得 15. 如图所示，质量为m的“匚”型金属导轨abcd，静止放在足够大的光滑水平面上，导轨的宽为L，长为2L，cd部分的电阻为R，bc和ad部分电阻不计，P、P′分别为bc和ad的中点，整个导轨处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场（未画出，范围足够大）中。一质量为m、长为L、电阻为R的金属棒MN以速度v从ab端滑上导轨，并最终在PP′处与导轨相对静止。已知金属棒和导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，整个过程金属棒和导轨接触良好。求： （1）MN刚滑上导轨时，金属导轨的加速度a的大小； （2）整个过程金属棒上产生的焦耳热Q； （3）金属棒从滑上导轨到刚与导轨相对静止所经历的时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）根据电磁感应定律可知，金属棒刚滑上导轨时，产生的电动势为 根据闭合电路欧姆定律可知电路中的电流为 对金属导轨： 解得金属导轨的加速度大小 （2）设金属棒和导轨相对静止时的共同速度为vt,由动量守恒定律可知 根据能量守恒定律 联立解得 （3）以金属棒为研究对象，由动量定理可知 摩擦力的冲量 安培力的冲量 又有 磁通量的变化量为 联立解得： 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $