北京市人大附中2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题（选考）

人大附中2024-2025学年度第一学期高二年级期末练习 物理（选考) 命题人：刘永进李志刚 审题人：刘永进 2025年01月15日 说明：本练习共分为两部分，共四道大题，20道小题，共10页，满分100分，考试时间90分钟，请在答题纸上作答，在试 卷作答无效。 第I卷（共42分） 一单项选择题（本题共10小题，每题3分，共计30分。在每小恩的选项中有且只有，个符合题意） 1,关于电磁场电磁波，下列说法正确的是() A.电磁波可以由电磁振荡产生，频率越高，在真空中传播速度越大 B.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能在介质中传播 C.只要有变化的电场就可以产生变化的磁场，从而相互激发，形成电磁波电磁波 D.平面电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与其电场强度、磁感应强度均垂直 2.将R1=102、R2202的电阻串联接在正弦交流电路中，通过电阻 A R的电流1随时间t变化的情况如图所示。则() A.通过R1的电流有效值是0.6A 0.6√2 B.R两端的电压有效值是6√2V C.通过的电流有效值是1.2√2A -0.6√2 D.R两端的电压有效值是6√2V 3.如图甲所示电路中，电流1（以图甲中电流方向为正） 随时间1的变化规律如图乙所示的正弦曲线，下列说法正 确的是（) A.0~4内，磁场能转化为电场能 B.,~4内，自感电动势逐渐减小 C,42~与内，电容器C正在充电 D.与~4内，电容器C上极板带正电 4.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从圆周上的P点沿半径方向射入磁场。 若粒子射入磁场时的速度大小为1，运动轨迹为PN若粒子射入磁场时的速度大小为2， N M 运动轨迹为PM。不计粒子的重力。下列判断正确的是（) A,粒子带负电 B.速度大于速度吃 C.粒子以速度1射入时，在磁场中运动时间较长 D.粒子以速度射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大 5边长为L的正方形导线框abcd,在磁感应强度为B的匀强磁场中以速度v垂直于bc边在线框平面内移动， 磁场力向与线框平面垂直，如图所示。设整个线框中的总感应电动势为E,五、c两点间的电压为U,则() A.E=BLy,U=BLV B.E=0,U=-BLy C.E=0,U=0 D.E=BLv,U=0 高二第一学期期末练习物理（选考）第1页/共8页 6.在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感 应电流方向如图甲所示的方向为正。当磁场的磁感应强度B随时间1的变化规律如图乙所示时，下面四幅 图中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是() B 12 34/8 7.回旋粒子加速器原理如图所示，图中显示了置于真空室中的两个金属D形盒 D、D2,两盒之间加以高频电压，均匀磁场垂直加于盒的平面。由于盒内无电 场，离子将在盒内空间作匀速圆周运动，只有在两盒间的空隙才受电场作用。如 果电场方向的改变周期正好等于离子在磁场中运动的周期，就有可能在每次通过 间隙时加速。下列说法正确的是() A离子从磁场中获得能量 B、离子从电场中获得能量 C离子由加速器的边缘进入加速器 D离子在磁场中做匀速圆周运动的过程，洛仑兹力对其做正功 8把动能和速度方向相同的质子(H)和α粒子(H)分离开，如果使用匀强电场及匀强磁场，可行的 方法是（) A.只能用电场 B.只能用磁场 0.电场和磁场都可以 D.电场和磁场都不行 9.如图所示，在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小B随时间：的变化关系为B= B+:,其中k为正的常量。在此区域的水平面内固定一个半径为r的圆环形内壁光滑的细玻璃管，将一电 荷量为g的带正电小球在管内由静止释放，不考虑带电小球在运动迂程中产生的磁场，则下列说法正确的 是() A.变化磁场产生的涡旋电场在细管处的场强大小为： B,竖直向下看（俯视），变化磁场产生的涡旋电场电场线在细管内沿顺时针方向 C.小球在玻璃管中转动一圈的过程中动能增量为2g2 D.小球在玻璃管中转动一圈的过程中动能增量为2gk 高二第一学期期末练习物理（选考）第2页/共8页 10如图1所示，长直圆柱为导电性能良好的导体。若通以恒定直流电，则该导体中横截面上的电流密度（流 过单位横截面积的电流)是均匀的。但若通以正弦交流电，随着频率的增加，在导线截面上的电流密度就会 星现从表面到轴线逐渐衰减的分布规律，如图2所示，这会导致导体中的电流向表面附近集中的现象，称 为趋肤效应。这一现象可解释如下：当一根导线中通有交变电流6时，在它周围产生变化的环形磁场B,从 而在导体内产生感应电动势和涡电流，图3为某一时刻导体中涡流山的示意图，此时山所在的平面垂直 于纸面，在一个周期的大部分时间里，轴线附近与6方向相反，表面附近与0方向相同，于是在导线 横截面上电流密度的分布将是边缘大于中心。定量地描述趋肤效应的大小，通常引用趋肤深度。当电流密 度衰减到表面值的一定比例处对应的深度称为趋肤深度，趋肤深度d与正弦交流电的频率∫和导体的电阻 率0、导体的磁导率4（反映导体对磁感线的束缚导向能力）有关，可表达为d,=k°p°f”的形式，其中， k为无单位的常量，4单位为2·s/m(欧秒米)，a、B、y为确定数值的指数。结合题目所给信息和你所学 的知识分析，以下说法说法正确的是() 横战面 个电流密度 的有效值 B 到轴线 的匣离 +R 2R 图1 图2 图3 A.图丙对应的时刻正在增大 B,导体中正弦交流电的趋肤深度与该电流的频率成反比 C,沿同一圆柱导体轴线方向，通有效值为I的正弦交流电和通大小为I的恒定直流电，产生焦耳热的功率 相同 D,对平铺到某一平面绝缘长带形基底上的厚度均匀的导电薄膜，其中通有沿长带方向的正弦交流电时，要 使薄膜中所有点都能落在趋肤深度内，薄膜的最大厚度应为趋肤深度 二、不定项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。每小题的选项中至少有，个是符合题意的。全 部选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选或不答的得0分，) 1山，如图所示电路中，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且电阻 可忽略。下列关于此电路的说法中正确的是() A,S闭合后的瞬间，A、B同时亮，然后A变暗最后熄灭 B.S闭合后的瞬间，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮 C.$断开后的瞬间，A立即熄灭，B逐渐变暗最后熄灭 D.S断开后的瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭 高二第一学期期末练习物理（选考）第3页/共8页 12.如图所示，空间中存在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场。边长为L的正方形线框abcd的总电阻 为R。除ab边为硬质金属杆外，其它边均为不可伸长的轻质金属细线，并且cd边保持不动，杆ab的质量 为m,将线框拉至水平后由静止释放，杆ab第一次摆到最低位置时的速率为V。 重力加速度为8，忽略空气阻力。关于该过程，下列说法正确的是( A.a端电势始终低于b端电势 B.杆ab中电流的大小、方向均保持不变 C安培力对杆ab的冲量大小为B卫 R D.整个回路产生的焦耳热为mgL-2m 13.车速表是用来测量车辆瞬时速度的一种装置，其工作原理如图所示。 永久磁铁固定在驱动轴上，当车运动时，驱动轴会带动磁铁转动，由于 指针 电磁感应，由金属做成的速度盘也会带动指针随之转动，使游丝形变， 当阻力矩与安培力矩平衡时，达到静止，从而指针指示出相应的速度。 ·速度盘 则下列说法正确的是() A.)车速表采用的工作原理是电磁驱动 永久磁铁 B.在速度盘转动过程中，穿过整个速度盘的磁通量发生了变化 驱动轴 C,速度盘中产生的感应电流受到的安培力驱使速度盘转动 D,速度盘中的感应电流是速度盘中的自由电子随圆盘转动形成的 14.如图所示，真空中存在一有理想平行边界（图中虚线）的垂直纸面向里的匀强磁场（沿 ix× 平行于边界方向磁场范围足够大)，磁感应强度大小为B,边界间距为d,一带电量为+q (驴0)的粒子，以垂直于磁感应强度和磁场边界的初动量进入场区，经一段时间后会 从某一边界离开磁场，离开时的动量称为末动量。若初动量的大小不同，则末动量随之 x 变化，将末动量矢量的矢尾重合于一点，则末动量矢量的矢端会排布成特定的形状，称 为矢端曲线。不考虑相对论效应，不计重力影响，则以下说法正确的是() A.若po<gBd,则粒子的末动量矢量的矢端曲线为直线的一部分 B.若po>gBd,则粒子的末动量矢量的矢端曲线为直线的一部分 科 C.若po<gBd,则粒子受到的洛伦兹力的冲量大小与粒子初动量大小的比值与po无关 +g IxPoX X C.若p>gBd,则粒子受到的洛伦兹力的冲量大小与粒子初动量大小的比值与p0无关 B 高二第一学期期末练习物理（选考）第4页/共8页 三.实验题：本题共2小题，共18分。请将解答填写在答题卡相应的位置。 15.(8分) (1)小新同学用如图所示的器材研究感应电流的产生条件。 将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针 发生偏转，则以下操作中能使电流计偏转的是▲一· A.断开开关 B.保持开关闭合，拔出线圈A C.保持开关闭合，在实验台面内移动电池组 D.保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片向左移动 (2)小念同学用如图甲的实验装置“探究彩响感应电流方向的 因素”，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当 电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 将条形磁铁按如图甲方式极向下插入螺线管的过程中，发现 电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。关于 该实验，下列说法正确的是▲。 图甲 图乙 A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C.将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出的过程，灵敏电流计指针会向右偏转 D,将磁体的N、S极对调，并将其向下插入的过程，灵敏电流计指针会向左偏转 E.灵敏电流计的铝框（图丙）在指针偏转时会产生感应电流阻碍指针偏转 磁电式仪表 图丙 (3)为了研究自感电动势阻碍线圈的电流变化，小吕同学用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略 不计)显示自感对电流的影响，对图1，观察开关$闭合流过传感器的电流；用图2电路观察开关S断开前 后流过传感器的电流。 传感器1 传感器2 图1 图2 实验发现：闭合S,图1电路传感器的波形如▲所示，切断S,图2中传感器2的波形如▲所 示。（两空均选填“甲、乙、丙、丁”） ifei a 16.(10分) 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈 的电压比与匝数比的关系。 变压器铁芯A 线阀密 侧 变压器铁芯B 甲拆变压器零部件 乙组装后的变压器 (1)小程同学实验时选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所 接电源为“8V挡位，测得副线圈的电压为4.2V。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是▲一· A.学生电源实际输出电压大于标注的“8V B.原线圈实际匝数与标注“800不符，应大于800匝 C.副线圈实际匝数与标注“400不符，应小于400匝 D,变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合 (2)变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，如图所示。 ①图中，硅钢片应平行于▲一。 A,平面abcd B.平面abgh c.平面aehd ②这样设计的原因是▲一。 A,增大涡流，提高变压器的效率 B.减小涡流，提高变压器的效率 C.增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 (3)右图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器 的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的 波动。变压器线圈虫的电流越大，所用的导线应当越粗。 ①街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一 个副线圈，▲（选填”原或“副）线圈应该使用较粗的导 线，理由： ②输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻， 当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，各电表均为理 想电裴，当用户的用电器增加时，以下说法正确的是▲一。 A,电流表A1、Az示数均增大 R.电压表V、V2、V,示数均减小 C.变压器的输出功率减小 D.输电线上发热功率增大 高.弟学期圳k然物理（选考）第6市1非只声 四.计算论证题：本题共4小题，共40分。解答时请写出必要的文字、方程式、推理演算步骤。只写出最 后答案的不能得分。有数值计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位。 17.(9分) 某质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U:B为速度选择 U 器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1,两板间距离为山C为偏转分离器， KB. 磁感应强度为B2。现有一质量为m,电荷是为+g(q>0)的粒子（不计重 B 力)，初速度为0，经A加速后，该粒子进入B恰好做匀速运动，粒子从M XI X 点进入C后做匀速圆周运动，打在底片上的N点。求： xM x (1)粒子进入速度选择器的速度大小： (2)速度选择器两板间的电压： X (3)MN的距离L. 18.(9分) 如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在 ◆B/x10T 着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方 向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S100cm, 匝数=1000，线圈总电阻=1.02.线圈与电阻R -/x0.1s 构成闭合回路，电阻R2.02。以图甲所示磁感应强 度方向为正，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的 情况如图乙所示，求： (1)求出在0~0.2s时间内，线圈中感应电动势的 大小。 x0.1s (2)在图丙中画出线圈中感应电流随时间变化的 1-1图像（以线画中逆时方向为电流正方向，至少 画出两个周期)。 (3)求出线圈中电流的有效值。 19.(10分) 如图所示，MN、Pg为足够长的平行金属导轨，间距L-0.S0m,导轨平面与水平面间夹角-37°，N、Q间 连接一个电阻B=5.02,匀强磁场垂直于导轨平面问上，磁感应强度B=1.0T。将一根质量m-0.050kg的金属 棒放在导轨的b位置，金属棒及导轨的电阻不计。现由静止释放金偶稀，金属棒沿导轨向下运动过程中始 终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.50，当金属棒滑行至cd处时， 其速度大小保持不变，位置cd与ab之间的距离s=9.0m。已知g=10W,sin37°-060cos37°=0.80.求： (1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小： (2)金属棒达到cd处的速度大小： (3)金属棒从位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量。 高二第学期期末练习物理（选考）第7页/共8页 20.(12分) 如图1所示，在载流体薄板上通以电流(+x方向)，沿薄板法线方向(+y 方向)施加磁感应强度为B的匀强磁场，载流子受洛伦兹力的作用，就会 在与电流和磁场两者垂直的方向(z轴上正对的两点M、N连线方向)上产 生电势差，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电压，霍尔 电压UH-OM-pN。 某霍尔元件样品，长（沿x轴）为L、宽（沿z轴）为h、厚（沿y轴）为 图1 d,通以沿+x方向的工作电流I,施加沿y方向磁感应强度为B的磁场，已知载流子的数密度为m,载流子 的电荷量为q,霍尔电阻定义为 0.4 几=要，蛋尔电限与藏尔电 a 2k 10k 20k 阻率PH的关系类似电阻定律，求霍 2 30吸 尔电阻率P咖的的表达式（表达式不 35k 可包含UHI、pMN): 5 50k (2)某种新型材料根据(1)的测 u) 60k 量原理测得的霜尔电阻率在不同温 0.0 -100 一300 度下随磁场变化的结果如图所示 (图中磁感应强度B沿+y方向时取 正值)，该材料中载流子的电荷量绝 -0.2 对值均为e。 a.请根据实验结果判断该材料在 50K时的载流子类型； b.请根据实验结果判断该材料在 B(T） 50K时的载流子浓度随磁场变化的 图2某种材料在不同温度下猛尔电阻率随磁场的变化曲线 规律： ©，由本题图可看出：同一磁场下，霍尔电阻率会随温度变化反号。请说明原 因。 (3)某霍尔元件制备过程中M、N两电极不对称焊在霍尔片两侧，导致不 等位电势差。测量霍耳电压U归时，需要消除该不等位电势差的影响，简要 给出你的测量方案。 高二第一学期期末练习物理（选考）第8页/共8页