四川省绵阳中学实验学校2023-2024学年高二下学期半期考试物理试卷

1 绵阳中学实验学校 2022 级高二下期 期中考试物理试卷 （考试时间：75 分钟 满分：100 分） 一、单项选择题。本题共 8小题，每小题 4分，共 32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题 目要求。 1．如图所示，电磁炮是一种新型的发射炮弹的装置，把待发射的炮弹放在匀强磁场中的两平行导电导轨 上，给导轨通以电流，炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速，使炮弹获得极大的发射速度。下 列各俯视图中正确表示磁场 B方向的是（ ） A． B． C． D． 2．“南鲲号”称之为“海上充电宝”，是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下 摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如 下图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是（ ） A．线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大 B．线圈转动到如图所示位置时产生的电动势为零 C．线圈转动到如图所示位置时其靠近 N 极的导线框受到的安培力方向向上 D．线圈转动一周电流方向改变两次，图示位置正是电流变向的时刻 3．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q 是两个相同的小灯泡，开始时，开关 S 处于闭 合状态，P 灯微亮，Q 灯正常发光，断开开关（ ） A．P 与 Q 同时熄灭 B． P 闪亮后再熄灭 C．Q 闪亮后再熄灭 D． P 比 Q 先熄灭 4．无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池 相连，如图所示。送电线圈和受电线圈匝数比为𝑛1: 𝑛2 = 4: 1。当送电线圈接上图中的正弦交流电后，受电 线圈中的电流为 2A。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是（ ） 2 A．受电线圈的电流方向每秒改变 50 次 B．送电线圈的输入电压为220√2V C．受电线圈的输出电压为55√2V D．送电线圈的输入功率为 110W 5．某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所 示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁 N 极朝上，电梯井道内壁上 铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对厢 内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（ ） A．从上往下看，金属线圈 A 中的感应电流沿顺时针方向 B．从上往下看，金属线圈 B 中的感应电流沿逆时针方向 C．电梯轿厢在金属线圈 AB 的阻碍作用下，速度越来越小最终可以 使轿厢停在图示位置 D．金属线圈 B 有收缩的趋势，A 有扩张的趋势 6．圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子 a、b 从圆周上的M点沿直径MON方向以相同的 速度射入磁场，粒子 a、b 的运动轨迹如图所示。已知粒子 a离开磁场时速度方向偏转了 90°，粒子 b离 开磁场时速度方向偏转了 60°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ） A．粒子 a、b都带负电 B．粒子 a、b在磁场中运动的时间之比为 3:2 C．粒子 a、b的比荷之比为 3 :1 D．粒子 a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为 1:3 7．不见腾空而起的蘑菇云，不见火光冲天的弥漫硝烟，顷刻间作战系统中的所有数据就“烟消云散”，紧接 着，如同陨石般坠落的高速弹丸仿佛长了眼睛一样砸向阵地，让防守一方毫无招架之力，而这一切都只是 被称为“无形之手”的现代电磁技术在未来战争中应用的冰山一角，下列关于现代电磁技术的说法正确的是 （ ） A．霍尔效应如图甲所示，金属导体外表面的电势比内表面的电势低 B．磁流体发电机如图乙所示，可以判断出通过 R 的电流方向由 b 流向 a C．回旋加速器如图丙所示，仅增大加速电压 U，对同一粒子加速时获得的最大动能一定增大 D．速度选择器如图丁所示，带电粒子（忽略重力）速度大小满足一定条件时，就能够从 N 到 M 匀速 直线通过 3 8.1831 年 10 月 28 日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机一法拉第圆盘发电机，其原理图如图所示， 水平匀强磁场𝐵垂直于盘面，圆盘绕水平轴𝐶以角速度𝜔匀速转动，铜片𝐷与圆盘的边缘接触，圆盘、导线 和电阻 R 组成闭合回路，圆盘半径为𝐿，圆盘接入CD间的电阻也为 R ，其他电阻均可忽略不计。下列说法正 确的是（ ） A．𝐶点电势高于𝐷点电势 B．C、D两端的电压为 1 2 𝐵𝐿2𝜔 C．圆盘转动过程中，电流的大小为 𝐵𝐿2𝜔 2𝑅 D．圆盘转动过程中，产生的电功率为 𝐵2𝐿4𝜔2 8𝑅 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．如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化， 后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻 R阻值为 50Ω，电源内阻不 计。则（ ） A．理想电压表读数为 50V B．理想电流表读数为 0.9A C．该交流电的频率为 100HZ D．电阻 R在 50 秒内产生的热量为 2025J 10．三角形导线框 abc放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度 B随时间变化的图像 如图所示， 0=t 时刻，磁感应强度的方向垂直纸 面向里。则在 0 5s～ 时间内，下列描述线框中的 感应电流 I（规定顺时针方向为正方向）、bc边 所受安培力 F（规定垂直 bc沿纸面向右为正方 向）随时间 t变化的四个图像正确的是（ ） A． B． C． D． 4 11．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为 L，底端接阻值为 R的电阻，将质量为 m的金属棒悬挂在一 根固定的轻弹簧的下端，金属棒与导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为 B的匀强磁场垂直，如图 所示，除电阻 R外，金属棒电阻为 r，其余电阻不计，现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则：（ ） A．释放瞬间金属棒的加速度大小小于重力加速度 g大小 B．金属棒向下运动时，流过电阻 R的电流方向为 b→a C．金属棒的速度为 v时，它所受的安培力的大小为𝐹 = 𝐵2𝐿2𝑣 𝑅+𝑟 D．在金属棒运动的整个过程中，回路产生的总热量小于金属棒重力势能的减 少量 12．如图所示，矩形区域𝑎𝑏𝑐𝑑位于竖直平面内，𝑎𝑏边水平，该区域内有方向平行于𝑎𝑏𝑐𝑑平面、与水平方向 成45°角斜向左上方的匀强电场，还有方向垂直于𝑎𝑏𝑐𝑑平面的匀强磁场（图中未画出），磁场的磁感应强 度为𝐵。质量为𝑚、带电量为+𝑞的小球从𝑎𝑏边上方某处由静止释放，并沿竖直线通过该区域，重力加速度 为𝑔。下列说法正确的是（ ） A．匀强磁场方向垂直于𝑎𝑏𝑐𝑑平面向外 B．小球通过电磁场区域过程中机械能守恒 C．匀强电场的电场强度大小为 √2𝑚𝑔 𝑞 D．小球开始下落时离𝑎𝑏边的高度为 𝑚2𝑔 2𝑞2𝐵2 三、实验题。本题共 2小题，每空 2分，共 16分。 13．为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 (1)小明同学用如图甲的实验装置“探究影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。 ①将条形磁铁按如图甲方式 S 极向下匀速插入螺线管时，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。 ②经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向 （填“相同”或“相反”）。 ③关于该实验，下列说法正确的是 。 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，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 5 D．将磁体的 N、S 极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 (2)小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路 。 ②将线圈 A 插入线圈 B 中，闭合开关 S 瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能 使电流计右偏的是 。 A．拔出线圈 A B．插入铁芯 C．将滑动变阻器的滑片向左移动 D．将滑动变阻器的滑片向右移动 (3)小齐设计了一种延时继电器：如图 2 所示是一种延时继电器的示意图。铁芯 上有两个线圈 A 和 B．线圈 A 和电源连接，线圈 B 与直导线ab构成一个闭合 回路。弹簧 K 与衔铁 D 相连，D 的右端触头 C 连接工作电路（未画出）。开 关 S 闭合状态下，工作电路处于导通状态。S 断开瞬间，延时功能启动，此时 直导线 ab中电流方向为 （填写“a到 b”或“b到 a”）。 14．图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器 T1和降压变压器 T2向用户供电。已知 输电线的总电阻 R = 20Ω，降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为 5 ： 1，副线圈与用电器 R0组成闭合 电路。若 T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压𝑢 = 220√2 𝑠𝑖𝑛 1 00𝜋𝑡(𝑉)，当用电器电阻 R0 = 22Ω 时：①输电线上的发热功率 W；②变压器 T1的副线圈的电压 V。③变压器 T1的原线圈的输入功率 ___ _W 四、计算题。本题共 3小题，共 36分。解答过程中，要求必须写出必要的文字说明、主要的计算步骤和 明确的答案。 15．(8 分) 如图所示，线圈的面积是 S=0.05m2，共有 N=100 匝，线圈电阻 r=1Ω，外接电阻 R=4Ω，匀强磁 场的磁感应强度为 𝐵 = √2 𝜋 𝑇，当线圈以𝜔 = 100𝜋 rad/s匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈每转过一周，电阻 R 产生的焦耳热； 6 16．（12 分） 如图所示,直角坐标系 xOy 位于竖直平面内，在水平的 x轴下方存在匀强磁场和匀强电场， 磁场的磁感应强度为 B，方向垂直 xOy平面向里，电场线平行于 y轴，质量为 m、电荷量为 q的带正电的 小球，从 y轴上的 A点以初速度 v0水平向右抛出，经 x轴上的 M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运 动，从 x轴上的 N点第一次离开电场和磁场，已知𝑂𝐴: 𝑂𝑀 = 3: 8，不计空气阻力，重力加速度为 g，求: （1）电场强度 E的大小和方向； （2）小球从 M 运动到 N 的过程中离𝑥轴的最大距离； （3）小球从 A 点抛出运动到 N 点的总时间； 17．（16 分）如图所示，有一对与水平面夹角为 θ=53°的足够长平行倾斜粗糙导轨 ab、cd，两导轨间距 L=1m，顶端 bc间连一电阻 R，R=0.5Ω，在导轨与电阻构成的回路中有垂直轨道平面向下的匀强磁场，其 磁感应强度大小𝐵1=1T。在导轨上横放一质量 m=1kg，电阻 r=0.5Ω、长度也为 L的导体棒 ef，导体棒与导 轨始终接触良好，导体棒与导轨间动摩擦因素μ=0.5，又在导轨 ab、cd 的顶端通过导线连接一面积为 S=5 × 10−3m2，总电阻也为 r、匝数 N=100 的带铁芯线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖 直方向，且均匀增加的磁场 B（图中未画出），连接线圈电路上的开关 K 处于断开状态。不计导轨电阻， 取 sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s2.求 （1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少； （2）导体棒从静止释放到稳定运行的这段时间内，流过电阻 R的电荷量 q=6C，那么导体棒下滑的距离𝑥 及 R上产生的焦耳热是多少； （3）现闭合开关 K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率 𝛥𝐵 𝛥𝑡 大小取值范围是多少？ 7 null 绵阳中学实验学校2022级高二下册半期考试物理 参考答案： 1.A 2.C 3.B 4.D 5.D 6.C 7.A 8.D 9.BD 10.AD 11.BCD 12.CD 13．(1) ②相反 （2分） ③ D（2分） (2) ① （2分） ②BC/CB（2分） (3)b到a（2分） 14． 80 （2分） 1140（2分） 2280（2分） 15．（1）；（2）800J 【详解】（1）产生的最大感应电动势为： V ( 1分) 感应电动势的瞬时值表达式为 ( 2分) （2）线圈产生的感应电动势的有效值为 V ( 1分) 线圈产生的电流为 = 100A ( 1分) 电阻R产生的焦耳热为 ( 2分) 解得 Q=800J ( 1分) 16．（1），电场强度方向竖直向上；（2） 【详解】（1）小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡，有 ( 1分) 求得 ( 1分) 电场强度方向竖直向上；( 1分) （2）小球做匀速圆周运动，为圆心，M运动到N过程中离X轴得最大距离设为，，如图所示 设半径为，由几何关系知 ( 1分) 根据牛顿第二定律有 ( 1分) 在第一象限中，小球做平抛运动可得 ( 1分) ( 1分) 又∵ ( 1分) 联立求得 ( 1分) (3)小球在第一象限运动时间 = ( 1分) 小球在磁场中运动时间 ( 1分) T= 解得 所以 + ( 1分) 17．（1）6m/s；（2）6m，9J；（3）向下，0.18T/s 【详解】（1）设最大速度为，当导体棒速度达到最大值时 ( 2分) ( 1分) 解得 =5m/s ( 1分) （2）设导体棒下滑的距离为x，整个电路产生的焦耳热为， 根据 q＝·Δt ( 1分) ＝ ＝n q＝n = ( 1分) 解得 x=6m 导体棒从释放到稳定运行的过程中，根据能量守恒可得： + ( 2分) 解得 =17.5J =8.75J ( 2分) （3）设线圈中产生的感应电动势为，流过导体棒的电流为I′。 对导体棒进行受力分析，导体棒静止，导体棒中通过的电流方向由e到f，有： 1 当线圈产生得电动势较大时，导体棒有上滑的趋势，则摩擦力沿斜面向下 ( 1分) I1=11A 此时，电路中的总电流为 ( 1分) =16.5V ( 1分) 解得 =33T/s 2 当线圈产生得电动势较小时，导体棒有下滑的趋势，则摩擦力沿斜面向上 ( 1分) I2=5A 此时，电路中的总电流为 =7.5V 解得 =15T/s ∴33 T/s≥≥15T/s ( 1分) 由楞次定律可得，线圈中的磁场方向竖直向下。 ( 1分) 答案第1页，共2页 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 绵阳中学实验学校2022级高二下期 期中考试物理试卷 （考试时间：75分钟 满分：100分） 一、单项选择题。本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．如图所示，电磁炮是一种新型的发射炮弹的装置，把待发射的炮弹放在匀强磁场中的两平行导电导轨上，给导轨通以电流，炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速，使炮弹获得极大的发射速度。下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是（　　） A． B． C． D． 2．“南鲲号”称之为“海上充电宝”，是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是（    ） A．线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大 B．线圈转动到如图所示位置时产生的电动势为零 C．线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上 D．线圈转动一周电流方向改变两次，图示位置正是电流变向的时刻 3．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（   ）    A．P与Q同时熄灭 B． P闪亮后再熄灭 C．Q闪亮后再熄灭 D． P比Q先熄灭 4．无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池相连，如图所示。送电线圈和受电线圈匝数比为。当送电线圈接上图中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为2A。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是（　　） A．受电线圈的电流方向每秒改变50次 B．送电线圈的输入电压为V C．受电线圈的输出电压为V D．送电线圈的输入功率为110W 5．某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对厢内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（　　） A．从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿顺时针方向 B．从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向 C．电梯轿厢在金属线圈AB的阻碍作用下，速度越来越小最终可以使轿厢停在图示位置 D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势 6．圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子a、b从圆周上的M点沿直径MON方向以相同的速度射入磁场，粒子a、b的运动轨迹如图所示。已知粒子a离开磁场时速度方向偏转了90°，粒子b离开磁场时速度方向偏转了60°，不计粒子的重力，下列说法正确的是（    ） A．粒子a、b都带负电 B．粒子a、b在磁场中运动的时间之比为3:2 C．粒子a、b的比荷之比为 D．粒子a、b在磁场中运动轨迹的半径之比为1:3 7．不见腾空而起的蘑菇云，不见火光冲天的弥漫硝烟，顷刻间作战系统中的所有数据就“烟消云散”，紧接着，如同陨石般坠落的高速弹丸仿佛长了眼睛一样砸向阵地，让防守一方毫无招架之力，而这一切都只是被称为“无形之手”的现代电磁技术在未来战争中应用的冰山一角，下列关于现代电磁技术的说法正确的是（　　） A．霍尔效应如图甲所示，金属导体外表面的电势比内表面的电势低 B．磁流体发电机如图乙所示，可以判断出通过R的电流方向由b流向a C．回旋加速器如图丙所示，仅增大加速电压U，对同一粒子加速时获得的最大动能一定增大 D．速度选择器如图丁所示，带电粒子（忽略重力）速度大小满足一定条件时，就能够从N到M匀速直线通过 8.1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机一法拉第圆盘发电机，其原理图如图所示，水平匀强磁场垂直于盘面，圆盘绕水平轴以角速度匀速转动，铜片与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和电阻组成闭合回路，圆盘半径为，圆盘接入间的电阻也为，其他电阻均可忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．点电势高于点电势 B．C、D两端的电压为 C．圆盘转动过程中，电流的大小为 D．圆盘转动过程中，产生的电功率为 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．如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻R阻值为50Ω，电源内阻不计。则（　　） A．理想电压表读数为50V B．理想电流表读数为0.9A C．该交流电的频率为100HZ D．电阻R在50秒内产生的热量为2025J 10．三角形导线框abc放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图所示，时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。则在时间内，下列描述线框中的感应电流I（规定顺时针方向为正方向）、bc边所受安培力F（规定垂直bc沿纸面向右为正方向）随时间t变化的四个图像正确的是（　　） A． B． C． D． 11．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻，将质量为m的金属棒悬挂在一根固定的轻弹簧的下端，金属棒与导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，除电阻R外，金属棒电阻为r，其余电阻不计，现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则：（  ） A．释放瞬间金属棒的加速度大小小于重力加速度g大小 B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为b→a C．金属棒的速度为v时，它所受的安培力的大小为 D．在金属棒运动的整个过程中，回路产生的总热量小于金属棒重力势能的减少量 12．如图所示，矩形区域位于竖直平面内，边水平，该区域内有方向平行于平面、与水平方向成角斜向左上方的匀强电场，还有方向垂直于平面的匀强磁场（图中未画出），磁场的磁感应强度为。质量为、带电量为的小球从边上方某处由静止释放，并沿竖直线通过该区域，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．匀强磁场方向垂直于平面向外 B．小球通过电磁场区域过程中机械能守恒 C．匀强电场的电场强度大小为 D．小球开始下落时离边的高度为 三、实验题。本题共2小题，每空2分，共16分。 13．为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 (1)小明同学用如图甲的实验装置“探究影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。 ①将条形磁铁按如图甲方式S极向下匀速插入螺线管时，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。 ②经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向 （填“相同”或“相反”）。 ③关于该实验，下列说法正确的是 。 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，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 D．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 (2)小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路 。 ②将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是 。 A．拔出线圈A   B．插入铁芯  C．将滑动变阻器的滑片向左移动        D．将滑动变阻器的滑片向右移动 (3)小齐设计了一种延时继电器：如图2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B．线圈A和电源连接，线圈B与直导线构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连，D的右端触头C连接工作电路（未画出）。开关S闭合状态下，工作电路处于导通状态。S断开瞬间，延时功能启动，此时直导线中电流方向为 （填写“a到b”或“b到a”）。 14．图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻R = 20Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为5 ： 1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压，当用电器电阻R0 = 22Ω时：①输电线上的发热功率 W；②变压器T1的副线圈的电压 V。③变压器T1的原线圈的输入功率___ _W    四、计算题。本题共3小题，共36分。解答过程中，要求必须写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。 15．(8分) 如图所示，线圈的面积是S=0.05m2，共有N=100匝，线圈电阻r=1Ω，外接电阻R=4Ω，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以匀速旋转时，求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈每转过一周，电阻R产生的焦耳热； 16．（12分） 如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴，质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点以初速度v0水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，已知，不计空气阻力，重力加速度为g，求: （1）电场强度E的大小和方向； （2）小球从M运动到N的过程中离轴的最大距离； （3）小球从A点抛出运动到N点的总时间； 17．（16分）如图所示，有一对与水平面夹角为θ=53°的足够长平行倾斜粗糙导轨ab、cd，两导轨间距L=1m，顶端bc间连一电阻R，R=0.5Ω，在导轨与电阻构成的回路中有垂直轨道平面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小=1T。在导轨上横放一质量m=1kg，电阻r=0.5Ω、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨间动摩擦因素μ=0.5，又在导轨ab、cd的顶端通过导线连接一面积为S=m2，总电阻也为r、匝数N=100的带铁芯线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向，且均匀增加的磁场B（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态。不计导轨电阻，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s2.求 （1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少； （2）导体棒从静止释放到稳定运行的这段时间内，流过电阻R的电荷量q=6C，那么导体棒下滑的距离及R上产生的焦耳热是多少； （3）现闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小取值范围是多少？ 2 学科网（北京）股份有限公司 $$1 绵阳中学实验学校 2022 级高二下册半期考试物理 参考答案： 1.A 2.C 3.B 4.D 5.D 6.C 7.A 8.D 9.BD 10.AD 11.BCD 12.CD 13．(1) ②相反 （2 分） ③ D（2 分） (2) ① （2 分） ②BC/CB（2 分） (3)b 到 a（2 分） 14． 80 （2 分） 1140（2 分） 2280（2 分） 15．（1）𝑒 = 500√2 𝑠𝑖𝑛 1 00𝜋𝑡；（2）800J 【详解】（1）产生的最大感应电动势为： 𝐸𝑚＝𝑁𝐵𝑆𝜔＝500√2V ( 1 分) 感应电动势的瞬时值表达式为 𝑒 = 𝐸𝑚 𝑠𝑖𝑛 𝜔 𝑡 = 500 √2𝑠𝑖𝑛 1 00𝜋𝑡 ( 2 分) （2）线圈产生的感应电动势的有效值为 𝐸 = 𝐸𝑚 √2 = 250√2V ( 1 分) 线圈产生的电流为 𝐼 = 𝐸 𝑅+𝑟 = 100A ( 1 分) 电阻 R 产生的焦耳热为 𝑄 = 𝐼2 ⋅ 𝑅 ⋅ 2𝛱 𝜔 ( 2 分) 解得 Q=800J ( 1 分) 16．（1）𝐸 = 𝑚𝑔 𝑞 ，电场强度方向竖直向上；（2）𝐿 = 2𝑚𝑣0 𝑞𝐵 【详解】（1）小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡，有 𝑞𝐸 = 𝑚𝑔 ( 1 分) 求得 𝐸 = 𝑚𝑔 𝑞 ( 1 分) 电场强度方向竖直向上；( 1 分) （2）小球做匀速圆周运动，𝑂′为圆心，M 运动到 N 过程中离 X 轴得最大距离设为𝑑， MO P  = ，如图所示 设半径为𝑟，由几何关系知 𝑑 = 𝑟 − 𝑟 𝑐𝑜𝑠 𝜃 ( 1 分) 根据牛顿第二定律有 𝑞𝑣𝐵 = 𝑚𝑣2 𝑟 ( 1 分) 在第一象限中，小球做平抛运动可得 𝑥𝑂𝑀 = 𝑣0𝑡 ( 1 分) 𝑦𝑂𝐴 = 𝑣𝑦 2 𝑡 ( 1 分) 2 又∵ 𝑦 𝑂𝐴 𝑥 𝑂𝑀 = 3 8 𝑡𝑎𝑛 𝜃 = 𝑣𝑦 𝑣0 ( 1 分) 𝑣 = √𝑣0 2 + 𝑣𝑦 2 联立求得 𝑑 = 𝑚𝑣0 4𝑞𝐵 ( 1 分) (3)小球在第一象限运动时间 𝑡1 = 𝑣𝑦 𝑔 = 3𝑣0 4𝑔 ( 1 分) 小球在磁场中运动时间 𝑡2 = 2𝜃 360° 𝑇 ( 1 分) T= 2𝛱𝑚 𝑞𝐵 解得 𝑡2 = 37𝛱𝑚 90𝑞𝐵 所以 𝑡总 = 𝑡1 + 𝑡2 = 3𝑣0 4𝑔 + 37𝛱𝑚 90𝑞𝐵 ( 1 分) 17．（1）6m/s；（2）6m，9J；（3）向下，0.18T/s 【详解】（1）设最大速度为𝑣𝑚，当导体棒速度达到最大值时 𝐵1𝐼𝐿 + 𝜇𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 = 𝑚𝑔 𝑠𝑖𝑛 𝜃 ( 2 分) 𝐼 = 𝐵1 𝐿𝑣𝑚 𝑅+𝑟 ( 1 分) 解得 𝑣𝑚=5m/s ( 1 分) （2）设导体棒下滑的距离为 x，整个电路产生的焦耳热为𝑄总， 根据 q＝ I － ·Δt ( 1 分) 𝐼 － ＝ E R＋r 𝐸＝n Δ𝛷 Δ𝑡 q＝n Δ𝛷 𝑅＋𝑟 = 𝐵1 𝐿𝑥 𝑅+𝑟 ( 1 分) 解得 x=6m 导体棒从释放到稳定运行的过程中，根据能量守恒可得： 𝑚𝑔𝑥 𝑠𝑖𝑛 𝜃 = 𝑄总 + 1 2 𝑚𝑣𝑚 2 + 𝜇𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 𝑥 ( 2 分) 解得 𝑄总=17.5J 𝑄𝑅 = 1 2 𝑄总=8.75J ( 2 分) （3）设线圈中产生的感应电动势为𝐸′，流过导体棒的电流为 I′。 对导体棒进行受力分析，导体棒静止，导体棒中通过的电流方向由 e 到 f，有： ① 当线圈产生得电动势较大时，导体棒有上滑的趋势，则摩擦力沿斜面向下 𝑚𝑔 𝑠𝑖𝑛 𝜃 + 𝜇𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 = 𝐵1𝐼1𝐿 ( 1 分) I1=11A 此时，电路中的总电流为 2𝐼1 = 𝐸1 𝑅 并 +𝑟 ( 1 分) 𝑅并 = 𝑅𝑟 𝑅+𝑟 𝐸1=16.5V 𝐸1 = 𝑁 ( 𝛥𝐵 𝛥𝑡 ) 𝑆 ( 1 分) 解得 B t   =33T/s ② 当线圈产生得电动势较小时，导体棒有下滑的趋势，则摩擦力沿斜面向上 𝑚𝑔 𝑠𝑖𝑛 𝜃 = 𝐵1𝐼2𝐿 + 𝜇𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 ( 1 分) I2=5A 此时，电路中的总电流为 2𝐼2 = 𝐸2 𝑅 并 +𝑟 𝐸2=7.5V 𝐸2 = 𝑁 ( 𝛥𝐵 𝛥𝑡 ) 𝑆 解得 B t   =15T/s ∴33 T/s≥ 𝛥𝐵 𝛥𝑡 ≥15T/s ( 1 分) 由楞次定律可得，线圈中的磁场方向竖直向下。 ( 1 分)