江苏省镇江中学2024-2025学年高二下学期4月期中模拟物理试题

江苏省镇江中学2024-2024学年度高二年级物理期中模考试卷 一、选择题（包括11题，每小题4分，共44分.每小题只有一个选项符合题意） 1．下列关于的磁场相关知识说法正确的是（　　） A．甲图中，通电螺线管内部小磁针静止时N极水平向左 B．乙图中，小磁针正上方的直导线中通有电流时，小磁针的N极会垂直纸面向外转动 C．丙图中，面积为S的矩形线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，此时通过线框的磁通量为BS D．丁图中，同向通电直导线之间的相互作用是通过磁场发生的 【详解】A．当导线中通有题图甲所示的电流时，导线在小磁针处产生磁场的方向向右，所以小磁针静止时N极水平向右，故A错误； B．当导线中通有题图乙所示的电流时，导线在小磁针处产生垂直纸面向内的磁场，所以小磁针的N极将会垂直纸面向内转动，故B错误； C．线框平面与磁场方向平行，根据磁通量的物理意义可知此时磁通量为0，故C错误； D．两条通电导线会产生磁场，导线之间的相互作用是通过磁场产生的，故D正确。 故选D。 2．在匀强磁场中，一个带电粒子正在做匀速率圆周运动，如果突然将它的速率增大到原来的2倍，那么粒子运动的（   ） A．轨迹半径不变，周期是原来的一半 B．轨迹半径是原来的2倍，周期不变 C．轨迹半径和周期都是原来的2倍 D．轨迹半径是原来的4倍，周期不变 【详解】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有， 解得① 周期为② 由①式，半径与速度成正比，速度变为2倍，故半径变为2倍；由②式，周期与速度无关，故速度不变。 故选B。 3．如图所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，方向垂直纸面向里，每根导体棒在A点产生的磁感应强度均为B，如果AB=AC=AD，则关于A点的磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．3根导体棒在A点磁感应强度矢量和为3B B．3根导体棒在A点磁感应强度矢量和为B C．3根导体棒在A点叠加的磁感应强度方向水平向右 D．3根导体棒在A点叠加的磁感应强度方向与AD成45°角向右下方 【详解】根据右手螺旋定则可知B、D、C三处的导线在A点产生的磁场方向分别为竖直向下、竖直向上、水平向右，大小相等，根据磁场的叠加法则可知A点的磁感应强度的大小B，方向向右，B正确，C正确。 故选BC。 4．小李同学用图中带有线圈的电路研究通电自感和断电自感现象。如图所示，灯泡A1和A2的规格完全相同，线圈的电阻不计，下列说法中正确的是（   ） A．当接通电路时，A1和A2始终一样亮 B．当断开电路时，A2立即熄灭、A1过一会才熄灭 C．当断开电路时，A2灯先闪亮一下再熄灭 D．当接通电路时，A2先达到最大亮度，A1后达到最大亮度，最后两灯一样亮 【详解】AD．当接通电路时，A2立即正常发光，而线圈中电流要增大，由于自感电动势的阻碍，灯泡A1中电流只能逐渐增大，则A2先达到最大亮度，A1后达到最大亮度，电路稳定后，最后两灯一样亮，故A错误，D正确； BC．当断开电路时，A2原来方向的电流立即减小为零，线圈中产生自感电动势，两灯泡串联和线圈组成回路，由于线圈L的电阻不计，回路中电流从原来值逐渐减小到零，流过A2的电流与原来方向相反，则A1和A2都要过一会儿才熄灭，故BC错误。 故选D。 5．电能远距离输送时需要使用变压器进行升压和降压，图为远距离输电的电路示意图。升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器，T1原线圈上接有电压有效值恒定的交变电源，R为输电线的电阻，T2的副线圈并联多个用电器，对于此电路，下列分析正确的有（　　） A．T1的输出电压等于R两端的电压 B．T1的输出功率一定等于T2的输入功率 C．若T2的副线圈并联的用电器增多，R消耗的功率增大 D．若T2的副线圈并联的用电器增多，T2输出电压不变 【详解】A．T1的输出电压等于R两端的电压与T2的输入电压之和，选项A错误； B．T1的输出功率等于R的功率与T2的输入功率之和，选项B错误； CD．因T2的等效电阻 若T2的副线圈并联的用电器增多，则副线圈的电阻R次减小，电流变大，则R消耗的功率增大，T2输入电压减小，输出电压也减小，选项C正确，D错误。 故选C。 6．交流发电机的线圈匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 B．时，线圈位于中性面 C．时，穿过线圈的磁通量为零 D．发电机线圈转动的角速度为 【详解】A．由图可知，时，电动势为零，线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量变化率为零，A错误； BC．时，电动势最大，平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，C正确，B错误； D． 由图可知，周期，发电机线圈转动的角速度D错误。 故选C。 7．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法正确的是（    ） A．当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电 B．充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M两端电压为 C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，有电流从a端流出 D．当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压 【详解】A．当线圈N接入恒定电流时，穿过线圈M的磁通量不变，不产生感应电动势，不能为电动汽车充电，故A正确； B． 充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M线圈产生的感应电动势为，把看作电源，M两端电压为路端电压，小于，故B错误； C． 当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，由楞次定律可知，感应电流磁感应强度向上，由安培定则，感应电流方向从a向b，即有电流从b端流出，故C错误； D． 当线圈N接入周期性交变电流时，穿过线圈M的磁通量周期性变化，由法拉第电磁感应定律可知，线圈M两端产生周期性变化的电压，故D错误。 故选A。 8．应用磁场工作的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压大小有一定关系 B．乙中磁流体发电机的A板是电源的正极，B板是电源的负极 C．丙中通如图所示电流和加如图磁场时，，则霍尔元件的自由电荷为负电荷 D．图丁是质谱仪的示意图，A、B是两种同位素的原子核，在磁场中运动轨迹的直径之比是，则其质量之比为 【详解】A．带电粒子在回旋加速器中，根据 最大轨迹半径 最大动能为与加速电压无关，A错误； B． 图乙磁流体发电机的结构示意图，根据左手定则可知A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，B错误； C． 假设该霍尔元件是负电荷导电，根据左手定则可判断负电荷受到的洛伦兹力方向指向侧，所以侧带负电，电势低，满足条件，C正确； D． 对于A、B两种同位素的原子核，则有 已知，则有 两边平方可得 即两种同位素的质量之比为，而不是1：4，D错误。 故选C。 9．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图、若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（　　） A．三个粒子都带负电荷 B．c粒子运动速率最小 C．a粒子在磁场中运动时间最长 D．它们在磁场中做圆周运动的周期 【详解】A．根据左手定则可知，三个粒子都带正电荷，Ａ错误； ＢD．在运动的过程中洛伦兹力提供向心力，则 解得 解得 由图可知，三个粒子在磁场中运动的轨道半径关系为 故BD错误； C． 由图可知，粒子a、b、c在磁场中运动轨迹对应的圆心角关系为 粒子在磁场中运动的时间 故 C正确。 故选C。 10．如图所示，一闭合直角三角形线框ABC以速度v匀速穿过匀强磁场区域。从BC边进入磁场区域开始计时，到A点离开磁场区域的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（　　） A． B． B． D． 【详解】C．根据感应电流产生的条件可知，线框进入或离开磁场时，穿过线框的磁通量发生变化，线框中有感应电流产生，当线框完全在磁场中运动时，磁通量不变，没有感应电流产生，C错误； ABD．线框切割磁感线产生的感应电流可表示为 线框进入磁场时，BC边切割磁感线产生逆时针方向的感应电流，AB边进入磁场部分切割磁感线产生顺时针方向的感应电流，随着AB边的进入，其有效长度不断变大，产生的顺时针方向的感应电流变大，故抵消后回路的感应电流为逆时针（正值）且逐渐变小，同理可知，当BC边离开磁场后，AB边切割磁感线的有效长度不断变小，回路的感应电流为顺时针（负值）且逐渐变小，A正确，BD错误。 故选A。 11．如图所示，光滑水平面上先后以和使同一个正方形闭合单匝线框滑入有界匀强磁场区域中（磁场足够大），在先后两种情况下（ ）    A． 先后两次线框到达同一位置时安培力之比为 B． 先后两次线框滑行全部进入磁场时速度大小相差为 C． 线框产生的焦耳热之比为 D． 通过线框横截面的电荷量之比为 【详解】A．设导线框的边长为L，根据 可得线框所受安培力大小之比为 ，故A错误； C.线框匀速进入磁场，所用时间，根据焦耳定律， 可知焦耳热之比,故C错误； D.根据电荷量的定义 流过任一横截面的电荷量之比为，故D错误； 故选B。 二、实验填空题（包括3小题，每空2分，共8分） 13．物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。 （1）请用笔画线代表导线，将图中各器材连接起来，组成正确的实验电路。( ) （2）把A线圈插入B线圈中，如果闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，下面操作出现的情况有： ①向右移动滑动变阻器滑片，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏转； ②保持滑动变阻器滑片位置不变，拔出线圈A中的铁芯，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏转； （3）根据实验结果判断产生感应电流的本质是 。 【答案】 右 左 穿过B线圈的磁通量发生变化 【详解】（1）[1]将电源、电键、A线圈、滑动变阻器串联成一个回路，再将电流计与B线圈串联成另一个回路，电路图如图所示（说明滑动变阻器接下端左线柱也正确，相应（2）中①填“左”） （2）[2]①闭合开关，穿过B线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏了一下，滑片向右移动接入电路电阻减小，电流增大，磁通量增大，指针向右偏转；拔出铁芯，磁通量减小，指针向左偏转。 （3）[3]产生感应电流的本质是穿过B线圈的磁通量发生变化。 三、计算题（包括4题，共计41分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后的答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位） 13．（9分）如图所示，一只原、副线圈分别是200匝和100匝的理想变压器．副线圈的两端连接两个阻值均为20Ω的电阻，原线圈接频率为50Hz的正弦交流电源，电压表的示数为5V．电流表、电压表均为理想交流电表，则： （1）副线圈中的电流，原线圈中的电流表示数； （2）原线圈输出电压的最大值； （3）交流电源的输出功率。 【详解】副线圈的电流为， 则原线圈的电流为，由得。 （2）副线圈的电压为， 由得，，则其最大值为。 （3） 14．（12分）如图，在倾斜固定的粗糙平行导轨上端接入电动势、内阻的电源和滑动变阻器R，导轨的间距，倾角。质量的细金属杆ab垂直置于导轨上，整个装置处在垂直轨道平面向下的磁感应强度的匀强磁场中图中未画出，导轨与杆的电阻不计。细杆与导轨间的动摩擦因数（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力）。，，。调节滑动变阻器使细杆保持静止，求： （1）当电阻R多大时，杆ab不受摩擦力； （2）当电阻R多大时，杆ab受到的安培力最小； （3）当电阻R多大时，杆ab受到的安培力最大。 【详解】（1）由左手定则可知，杆ab受到的安培力沿导轨向上，若杆ab不受摩擦力，则 又由闭合电路欧姆定律 联立解得 （2）当杆ab刚好要向下滑时，杆ab受到的安培力最小，由平衡条件 联立解得 （3）当杆ab刚好要向上滑时，杆ab受到的安培力最小，由平衡条件 联立解得 15．（12分）如图所示，和是竖直放置且足够长的光滑金属导轨，相距，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度。断开开关S，将质量、有效电阻的导体棒从静止释放，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻和空气阻力，重力加速度取。导体棒速度时，闭合开关，求此时导体棒的 （1） 电动势大小，指出、两点电势的高低关系； （2） 整个回路热功率； （3） 加速度大小； （4） 导体棒的最终速度大小。 【详解】（1）闭合开关，此时导体棒的产生的电动势为， 的电势高于的电势； （2）回路电流为 则导体棒的热功率为 （3） 导体棒受到的安培力为 由牛顿第二定律得 解得加速度大小为 （4） 电流稳定之后，导体棒做匀速直线运动，此时导体棒受到的重力和安培力平衡， 即， 根据，，可得 。 16．（15分）如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在的区域内有磁感应强度大小、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在的区域内有电场强度大小E＝4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场，其宽度d＝2m。一质量、电荷量的带电粒子从P点以速度，沿与x轴正方向成角射入磁场，经磁场、电场偏转后，最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力。求： （1）带电粒子在磁场中运动的轨道半径； （2）带电粒子在磁场中的运动时间； （3）当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标。 【详解】（1）由洛伦兹力充当向心力有 得 解得 （2）由 可得 如图圆心角为， 则可知粒子在磁场中运动得时间为 （3）粒子从磁场边界出射时沿水平方向，根据几何关系可知，粒子从磁场进入电场的位置离O点的距离为 粒子进入电场后做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，设加速度为，竖直方向的位移为，在磁场中运动的时间为，则有 ，， 解得 因此可判定Q点不在电场内，则粒子射出电场后将做匀速直线运动，设Q点离电场右边界的距离为，粒子出电场时速度方向与水平方向的夹角为，则根据几何关系可得 解得 则可知Q点的横坐标为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 江苏省镇江中学2024-2024学年度高二年级物理期中模考试卷 一、选择题（包括11题，每小题4分，共44分.每小题只有一个选项符合题意） 1．下列关于的磁场相关知识说法正确的是（　　） A．甲图中，通电螺线管内部小磁针静止时N极水平向左 B．乙图中，小磁针正上方的直导线中通有电流时，小磁针的N极会垂直纸面向外转动 C．丙图中，面积为S的矩形线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，此时通过线框的磁通量为BS D．丁图中，同向通电直导线之间的相互作用是通过磁场发生的 2．在匀强磁场中，一个带电粒子正在做匀速率圆周运动，如果突然将它的速率增大到原来的2倍，那么粒子运动的（   ） A．轨迹半径不变，周期是原来的一半 B．轨迹半径是原来的2倍，周期不变 C．轨迹半径和周期都是原来的2倍 D．轨迹半径是原来的4倍，周期不变 3．如图所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，方向垂直纸面向里，每根导体棒在A点产生的磁感应强度均为B，如果AB=AC=AD，则关于A点的磁感应强度，下列说法正确的是（　　） A．3根导体棒在A点磁感应强度矢量和为3B B．3根导体棒在A点磁感应强度矢量和为B C．3根导体棒在A点叠加的磁感应强度方向水平向右 D．3根导体棒在A点叠加的磁感应强度方向与AD成45°角向右下方 4．小李同学用图中带有线圈的电路研究通电自感和断电自感现象。如图所示，灯泡A1和A2的规格完全相同，线圈的电阻不计，下列说法中正确的是（   ） A．当接通电路时，A1和A2始终一样亮 B．当断开电路时，A2立即熄灭、A1过一会才熄灭 C．当断开电路时，A2灯先闪亮一下再熄灭 D．当接通电路时，A2先达到最大亮度，A1后达到最大亮度，最后两灯一样亮 5．电能远距离输送时需要使用变压器进行升压和降压，图为远距离输电的电路示意图。升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器，T1原线圈上接有电压有效值恒定的交变电源，R为输电线的电阻，T2的副线圈并联多个用电器，对于此电路，下列分析正确的有（　　） A．T1的输出电压等于R两端的电压 B．T1的输出功率一定等于T2的输入功率 C．若T2的副线圈并联的用电器增多，R消耗的功率增大 D．若T2的副线圈并联的用电器增多，T2输出电压不变 6．交流发电机的线圈匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 B．时，线圈位于中性面 C．时，穿过线圈的磁通量为零 D．发电机线圈转动的角速度为 7．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法正确的是（    ） A．当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电 B．充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M两端电压为 C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，有电流从a端流出 D．当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压 8．应用磁场工作的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压大小有一定关系 B．乙中磁流体发电机的A板是电源的正极，B板是电源的负极 C．丙中通如图所示电流和加如图磁场时，，则霍尔元件的自由电荷为负电荷 D．图丁是质谱仪的示意图，A、B是两种同位素的原子核，在磁场中运动轨迹的直径之比是，则其质量之比为 9．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图、若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（　　） A．三个粒子都带负电荷 B．c粒子运动速率最小 C．a粒子在磁场中运动时间最长 D．它们在磁场中做圆周运动的周期 10．如图所示，一闭合直角三角形线框ABC以速度v匀速穿过匀强磁场区域。从BC边进入磁场区域开始计时，到A点离开磁场区域的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（　　） A． B． B． D． 11．如图所示，光滑水平面上先后以和使同一个正方形闭合单匝线框滑入有界匀强磁场区域中（磁场足够大），在先后两种情况下（ ）    A． 先后两次线框到达同一位置时安培力之比为 B． 先后两次线框滑行全部进入磁场时速度大小相差为 C． 线框产生的焦耳热之比为 D． 通过线框横截面的电荷量之比为 二、实验填空题（包括3小题，每空2分，共8分） 13．物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。 （1）请用笔画线代表导线，将图中各器材连接起来，组成正确的实验电路。( ) （2）把A线圈插入B线圈中，如果闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，下面操作出现的情况有： ①向右移动滑动变阻器滑片，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏转； ②保持滑动变阻器滑片位置不变，拔出线圈A中的铁芯，灵敏电流计指针将向 （填“左”或“右”）偏转； （3）根据实验结果判断产生感应电流的本质是 。 三、计算题（包括4题，共计48分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后的答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位） 13．（9分）如图所示，一只原、副线圈分别是200匝和100匝的理想变压器．副线圈的两端连接两个阻值均为20Ω的电阻，原线圈接频率为50Hz的正弦交流电源，电压表的示数为5V．电流表、电压表均为理想交流电表，则： （1）副线圈中的电流，原线圈中的电流表示数； （2）原线圈输出电压的最大值； （3）交流电源的输出功率。 14．（12分）如图，在倾斜固定的粗糙平行导轨上端接入电动势、内阻的电源和滑动变阻器R，导轨的间距，倾角。质量的细金属杆ab垂直置于导轨上，整个装置处在垂直轨道平面向下的磁感应强度的匀强磁场中图中未画出，导轨与杆的电阻不计。细杆与导轨间的动摩擦因数（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力）。，，。调节滑动变阻器使细杆保持静止，求： （1）当电阻R多大时，杆ab不受摩擦力； （2）当电阻R多大时，杆ab受到的安培力最小； （3）当电阻R多大时，杆ab受到的安培力最大。 15．（12分）如图所示，和是竖直放置且足够长的光滑金属导轨，相距，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度。断开开关S，将质量、有效电阻的导体棒从静止释放，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻和空气阻力，重力加速度取。导体棒速度时，闭合开关，求此时导体棒的 16．（15分）如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在的区域内有磁感应强度大小、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在的区域内有电场强度大小E＝4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场，其宽度d＝2m。一质量、电荷量的带电粒子从P点以速度，沿与x轴正方向成角射入磁场，经磁场、电场偏转后，最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力。求： （1）带电粒子在磁场中运动的轨道半径； （2）带电粒子在磁场中的运动时间； （3）当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$