江苏省江阴一中、青阳中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷

2024-2025学年江苏省江阴一中、青阳中学高二(下)期中考试物理试卷 一、单选题:本大题共11小题,共44分。 1.下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是 A. 甲图中,当蹄形磁体顺时针转动从上往下看时,铝框将沿顺时针方向转动 B. 乙图中,真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时,线圈会产生大量热量使金属熔化,从而冶炼金属 C. 丙图中磁电式仪表,把线圈绕在铝框骨架上,起到电磁驱动的作用 D. 图丁中,铜盘在转动过程中,当手持蹄形磁体靠近铜盘时,铜盘的转速不变 2.图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动,不能产生正弦式交变电流的是( ) A. B. C. D. 3.如图甲所示,理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上,保持输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示,副线圈接规格为“6V,3W”的灯泡,调节滑动变阻器使灯泡正常发光,下列说法正确的是 A. 原线圈两端电压的有效值为 B. 原线圈的输入功率为3W C. 原、副线圈匝数之比为 D. 增大R的阻值,灯泡变暗 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v1,运动轨迹为PN;若粒子射入磁场时的速度大小为v2,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v1大于速度v2 C. 粒子以速度射入时,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.如图所示,L是自感系数很大的线圈,其自身的电阻与灯泡B相同。A和B是两个相同的小灯泡,忽略温度对灯泡电阻的影响。则 A. 当开关S由断开变为闭合时,A立即变亮,B慢慢变亮 B. 当开关S由断开变为闭合时,A和B均慢慢变亮 C. 当开关S由闭合变为断开时,A立即熄灭 D. 当开关S由闭合变为断开时,B闪亮后熄灭 6.如图所示为法拉第圆盘发电机,一半径为r的导体铜圆盘绕竖直轴以角速度旋转,匀强磁场B与圆盘平面垂直,两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触,电刷间接有电阻R。下列说法正确的是 电阻R中电流沿a到b方向 电阻R中电流沿b到a方向 圆盘发电机的电动势为 圆盘发电机的电动势为 A. B. C. D. 7.在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间,只做以下改变,一定会增大图中电流表指针偏转角度的是 A. 磁铁静止,向上移动线圈 B. 增大图中位置磁铁运动速度 C. 将导线从接线柱内阻约移接至接线柱内阻约 D. 将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外 8.如图所示,MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆,金属杆具有一定质量和电阻。开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合。若从S闭合开始计时,金属杆运动的图像不可能为 A. B. C. D. 9.1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖.若一束粒子由左端经过速度选择器,沿直线通过后射入质谱仪的运动轨迹如图所示,已知速度选择器中电场强度为E,磁感应强度为,则下列说法中正确的是 A. 该束带电粒子带负电 B. 速度选择器的极板带负电 C. 从射入质谱仪的粒子速度为 D. 在磁场中运动半径越大的粒子,比荷越小 10.如图所示为一种改进后的回旋加速器的示意图,其中盒缝间的加速电场的场强大小恒定,且被限制在A、C板间,带正电的粒子从处静止释放,并沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对于这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是 A. 带电粒子每运动一周被加速两次 B. C. 加速电场的方向不需要做周期性的变化 D. 加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关 11.如图所示,在竖直向下的匀强磁场B中,宽度为L的水平U型导体框固定在水平面上,其左端连接一阻值为R的电阻,质量为m、长度为2L、电阻为2R的均匀导体棒ab置于导体框上,其a端刚好位于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度开始运动,最终停在导体框上。则 A. 初始时ab两端的电势差为 B. 初始时电阻两端的电势差大小为 C. 整个过程中电阻R消耗的总电能为 D. 整个过程中导体棒克服安培力做的总功为 二、实验题:本大题共1小题,共9分。 12.某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系,提供的实验器材有:学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。 变压器的工作原理是_选填“互感”或“自感”现象。 对于实验过程,下列说法正确的是_ A.若没有交流电压表,可用多用电表代替 B.变压器副线圈不接负载时,其两端就没有电压 C.副线圈两端的频率小于原线圈两端的频率 D.因为实验所用电压较低,通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 实验前,小明将可拆变压器拆下,他观察到铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成,组成铁芯的硅钢片相叠时应平行于平面_。选填“”、“”或“” 该同学在连接电路时,将变压器的右侧线圈0、8接线柱与学生电源的“稳压6V”接线柱相连。闭合开关,用交流电压表测得左侧线圈0、4接线柱之间的电压为_。 A. 正确连接电路后,变压器选用右侧0、2接线柱和左侧0、4接线柱进行实验,用交流电压表测得右侧0、2之间的电压为,左侧0、4之间的电压为,数据如下表所示,可判断学生电源接在了接线柱_上选填“右侧0、2”或“左侧0、4”。 实验次数 1 2 3 4 5 三、计算题:本大题共4小题,共40分。 13.如图所示,金属杆ab的质量为m,长为l,通过的电流为I,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面为角斜向上,结果ab静止于水平导轨上。求金属杆ab受到的: 安培力大小 摩擦力大小 14.如图甲所示,匝的线圈图中只画了2匝,线圈面积为,电阻,其两端与一个的电阻相连,线圈有一半处在指向纸内方向的磁场中。磁感应强度按规律变化。求: 内流经电阻R的电荷量q; 内电阻R上产生的焦耳热Q; 时刻线圈受到的安培力大小结果可用表示。 15.某小型风力发电站的发电机可以简化为如图的理想模型:发电机的线圈固定,磁体间的磁场为匀强磁场,磁体在外力驱动下绕线圈对称轴匀速转动,磁感应强度的大小为,线圈的匝数为200、面积为,内阻不计,磁体转动的角速度为。若发电机的输出功率为300kW,通过升压变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为,在用户端用降压变压器把电压降为220V,要求在输电线上损失的功率为请你设计两个变压器的匝数比。为此,请你计算: 发电机感应电动势的有效值E 输电线上通过的电流 两个变压器的匝数比 16.如图所示,在xoy平面的第 、 象限中,有垂直纸面向里的匀强磁场.磁场分界线OM与x轴正方向夹角为,其下方磁场的磁感应强度为,上方磁场大小未知.质量为m,电量为q的正离子以速度,从O点沿x轴正方向垂直射入磁场,第1次通过磁场分界线时经过OM上P点.不计离子重力. 求P到O的距离d; 为使离子不通过第 象限,求OM上方磁场的磁感应强度大小满足什么条件; 若离子可以通过第 象限,当第4次通过OM时又经过P点,求离子先后通过P点时间间隔。 答案和解析 1.【答案】A 【解析】A.根据电磁驱动原理可知,当蹄形磁体顺时针转动从上往下看时,铝框也顺时针转动,故A正确; B.真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时,周围空间产生高频磁场,炉内的金属内部就产生很强的涡流,从而冶炼金属,故B错误; C.磁电式仪表,把线圈绕在铝框骨架上,线圈通电受力后带动铝框转动,铝框内产生涡流,在电磁阻尼的作用下,线圈很快停止摆动,故C错误; D.铜盘在转动过程中,当手持蹄形磁体靠近铜盘时,铜盘中产生涡流,铜盘受到电磁阻尼作用,铜盘的转速变小,故D错误。 故选A。 2.【答案】C 【解析】【分析】 考查交流电的产生 【解答】AB、A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面的转轴匀速转动,满足产生正弦式交变电流的条件,能产生正弦式交变电流,故AB不符合题意; C、C选项中转轴平行于磁场,转动过程中,穿过线圈的磁通量始终为零,故C中不产生正弦式交变电流,故C符合题意; D、D选项中虽然只有一半线圈在磁场中,但是始终有一边切割磁感线按照正弦规律产生感应电动势,且一边出磁场时,另一边恰好进入磁场,保证转动过程中感应电动势连续按照正弦规律变化,故D不符合题意。 故选C。 3.【答案】D 【解析】A.从图乙可以看出,原线圈输入电压的峰值,正弦交流电的有效值,A错误; B.副线圈连接的灯泡规格为“6V,3 W”,且灯泡正常发光,由于滑动变阻器要消耗电能,说明副线圈的输出功率大于3 W,对于理想变压器,输入功率等于输出功率忽略损耗,因此原线圈的输入功率也是大于3W,B错误; 原线圈电压有效值,由于滑动变阻器也要分电压,故副线圈电压大于6V,则匝数比小于,C错误。 增大滑动变阻器的阻值会导致副线圈电流减小,则流过灯泡的电流减小,导致灯泡变暗, D正确。 4.【答案】C 【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动,作出轨迹如图所示 A.由左手定则可知,粒子带正电,故A错误; 由图可知,rMN,粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可得 则有v1<v2,qBv1<qBv2,故BD错误; C.由图可知,粒子以速度v1射入时,轨迹的圆心角大,结合,可知粒子以速度射入时,在磁场中运动时间较长,故C正确。 故选C。 5.【答案】C 【解析】当开关S由断开变为闭合时,电源的电压同时加到两灯上,A和B同时亮,随着线圈中电流的增大,由于线圈的电阻与灯泡B相同。电路总电阻减小,总电流增大,A变得更亮一些,B两端电压减小,故B变暗一些;故AB错误; 当开关S由闭合变为断开时,线圈阻碍电流的减小,产生感应电动势,B与线圈构成闭合回路,开关断开前通过线圈的电流等于B的电流,故A立即熄灭,B缓慢熄灭,故D错误,C正确。 6.【答案】D 【解析】圆盘转动时,相当于每条半径都在切割磁感线,根据右手定则可判断出,电阻R中电流沿b到a方向,若圆盘转动的角速度恒定,则圆盘转动时产生的感应电动势大小为,, 解得,所以说法正确的是,故ABC错误,D正确。 7.【答案】B 【解析】A选项磁铁静止,向上移动线圈,虽然改变了线圈与磁铁的相对位置,但不一定能增大磁通量的变化率,也就不一定会增大感应电流, A错误。 B 选项增大图中位置磁铁运动速度,会使磁通量的变化率增大,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势增大,在电路电阻不变的情况下,感应电流增大,一定会增大电流表指针偏转角度, B 正确。 C 选项将导线从接线柱内阻约100移接至接线柱内阻约2400,只是改变了电路的内阻,并没有改变磁通量的变化率,感应电动势不变,根据,电阻增大,感应电流减小,电流表指针偏转角度减小, C错误。 D 选项将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外,对原电路的磁通量变化率没有影响,感应电流不变,电流表指针偏转角度不变, D错误。 8.【答案】A 【解析】D.闭合开关时,金属杆在下滑过程中,受到重力和安培力作用,若此时重力与安培力相等,金属杆做匀速直线运动,这个图象是可能的,故D正确; 若闭合形状时安培力小于重力,则金属杆的合力向下,加速度向下,做加速运动,在加速运动的过程中,产生的感应电流增大,安培力增大,则合力减小,加速度减小,做加速度逐渐减小的加速运动,当重力与安培力相等时,做匀速直线运动;若安培力大于重力,则加速度的方向向上,做减速运动,减速运动的过程中,安培力减小,做加速度逐渐减小的减速运动,当重力与安培力相等时,做匀速直线运动,故BC正确,A错误。 根据题意,故选A。 9.【答案】D 【解析】A.该束带电粒子在磁场中向下偏转,据左手定则可知,粒子带正电,A错误; B.该束带电粒子在速度选择器中受到洛伦兹力向上,则受到电场力应向下,则极板带正电,B错误; C.能通过狭缝的带电粒子满足 解得 C错误; D.在磁场中,据洛伦兹力作为向心力可得 解得 故运动半径越大的粒子,比荷 越小,D正确。 故选D。 10.【答案】C 【解析】带电粒子只有经过AC板间时被加速,即带电粒子每运动一周被加速一次,电场的方向不需改变,在AC间加速,故A错误,C正确; B.根据,则,,因为每转一圈被加速一次,根据,知每转一圈,速度的变化量不等,则故B错误; D.当粒子从D形盒中出来时,速度最大,根据 得,,知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关,故D错误。 故选C。 11.【答案】D 【解析】A.初始时,ab切割磁感线产生的感应电动势,故A错误; B.初始时,回路中的电流为,电阻R两端的电势差大小等于 ,故B错误; C.根据能量守恒,,由于,因此,故C错误; D.由功能关系可知整个过程中导体棒克服安培力做的总功等于 ,故D正确。 12.【答案】互感;;;;左侧0、4 【解析】变压器的工作原理是互感现象。 若没有交流电压表,可用多用电表代替,故A正确; B.根据变压器原理,变压器副线圈不接负载时,其两端仍有电压,故B错误; C.变压器不改变频率,故副线圈两端的频率等于原线圈两端的频率,故C错误; D.为保证人身安全,实验通电时,不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路,故D错误。 为了减小涡流的产生,应使硅钢片的方向与磁场方向平行,所以硅钢片相叠时应平行于平面。 变压器是根据互感现象进行工作的,由题图可知,原线圈连接的电压为直流电压,所以副线圈两端的电压为0,故A正确,BCD错误。 由于实际变压器有漏磁,副线圈电压测量值小于理论值,因此右侧0、2接线柱为副线圈,可判断连接交流电源的原线圈是左侧0、4。 13.【答案】解:是磁场对其的安培力, 将分解在坐标系上可得:,, 则金属杆ab受力如图: ; 有 【解析】详细解答和解析过程见【答案】 14.【答案】解:设线圈的面积,根据法拉第电磁感应定律有: 其中, 由可知 解得 根据闭合电路欧姆定律有 2s内流经电阻R的电荷量 内电阻R上产生的焦耳热: 时刻, 线圈受到的安培力大小 解得。 【解析】详细解答和解析过程见【答案】 15.【答案】解:感应电动势的最大值为, 有效值为, 代入数据解得。 根据,代入数据解得。 设原线圈电流为,, 升压变压器匝数比, 设升压变压器的输出电压为,根据,得, , 降压变压器的输入电压, 降压压变压器匝数比。 【解析】本题关键是掌握感应电动势的最大值和电功率的计算公式,以及感应电动势的最大值与有效值间的关系。 发电机感应电动势的最大值为,有效值是最大值的。 远距离输电问题,要明确理想变压器电压比等于匝数比,电流比等于匝数的反比,原副线圈功率相等, 同时要掌握输电线的功率损耗和电压损耗,功率损耗为、R为输电线电流和电阻,电压损耗为。 16.【答案】解:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力, 所以 得 P、 O的距离为 当OM上方磁场垂直纸面向里时,离子的运动轨迹临界情况如图所示. 设离子在上方运动的轨迹半径为 ,由几何关系得: 解得: 所以上方磁场磁感应强度应满足: 离子第4次通过OM时又经过P点,则离子第2次经过OM边界时过Q点,Q点位OP 的中点,轨迹如图所示. 设粒子进入OM上方磁场运动的半径为 r, 由几何关系得 上方磁场的磁感应强度 离子在下方磁场运动的周期 离子在上方磁场运动的周期 离子先后通过P点时间间隔 解得 【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页,共1页 学科网(北京)股份有限公司 $$