精品解析：内蒙古自治区包头市第四中学2024-2025学年高二下学期5月期中物理试题

包头四中2024-2025学年度第二学期期中考试高二年级物理试题 满分：100分 时间：75分钟 一、选择题：（本题共10个小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。） 1. 在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的电场强度E的方向、线圈电流产生的磁场方向如图所示，灵敏电流计电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 流过电流计的电流方向向左 B. 电容器的电荷量正在减小 C. 线圈中的磁感应强度正在增大 D. 电容器两板间的电场强度恒定不变 【答案】A 【解析】 【详解】A．由线圈电流产生磁场的方向，结合右手螺旋定则，可知流过电流计的电流方向向左，故A正确； BD．由电容器极板间场强E的方向，可知电容器上极板带正电，结合电流方向，可知电容器正在充电，电容器的电荷量正在增大，两板间的电压、电场强度都在增大，故BD错误； C．由LC振荡电路的规律可知线圈中的电流正在减小，线圈中的磁感应强度正在减小，故C错误。 故选A。 2. 如图（a）为探究感应电流产生的磁场与原磁场变化关系的装置。将两个相同的线圈串联，两相同磁感应强度传感器探头分别伸入两线圈中心位置，且测量的磁场正方向设置相同。现用一条形磁铁先靠近、后远离图（a）中右侧线圈，图（a）中右侧传感器所记录的B1-t图像如图（b），则该过程左侧传感器所记录的B2-t图可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】条形磁铁靠近右侧线圈过程，右侧线圈中的磁感应强度方向竖直向上且增大，根据图（b）可知，正方向竖直向上，根据楞次定律可知，右侧线圈产生的感应电流方向为顺时针（俯视），则左侧线圈中的电流方向也为顺时针（俯视），根据右手螺旋定则可知，左侧线圈中的磁感应强度方向竖直向下，条形磁铁远离右侧线圈过程，磁场的变化与靠近过程相反，则感应电流方向也相反，进而左侧线圈的磁感应强度方向也相反，综上所述，左侧线圈的磁感应强度方向先负后正。 故选B。 3. 如图甲所示，水平面内有一个矩形导体线圈，线圈内充满匀强磁场（磁场方向向上为正），磁感应强度变化如图乙所示。图甲所示电路中三个灯泡完全相同（不考虑灯泡电阻随温度的变化），是自感系数很大、直流电阻不计的自感线圈，为理想二极管。时刻闭合开关，下列叙述正确的是（　　） A. 闭合开关瞬间，三灯同时亮 B. 左侧线圈在与两个阶段感应电流方向相反 C. 电路稳定后断开开关，则断开瞬间灯泡的电流是灯泡的两倍 D. 电路稳定后断开开关，灯泡先闪亮一下，再慢慢变暗直到最终熄灭 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由图乙可知，0~t时磁场向下减小，则磁通量减少，根据楞次定律可知，电流沿顺时针时针方向，自感系数很大，闭合开关瞬间，A3不亮，根据二极管单向导电性可知A2不亮，t~2t时，磁场向上增大，根据楞次定律可知，电流依然沿顺时针方向，故AB错误； CD．断开开关瞬间，自感线圈充当电源，、A2灯泡并联，根据串并联电流规律可知，断开开关瞬间灯泡的电流是灯泡的两倍，经过的电流是断开开关前的电流的一半，故慢慢变暗直到最终熄灭，不会闪亮，故D错误，C正确； 故选C。 4. 如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线的中点，连线上的a、b两点关于O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度（式中k是常数、I是导线中的电流、r为点到导线的距离）。一带负电的小球以初速度从a点出发沿M、N连线运动到b点，运动中小球一直未离开桌面。小球从a点运动到b点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球做匀加速直线运动 B. 小球做匀减速直线运动 C. 小球对桌面的压力一直在减小 D. 小球对桌面的压力一直在增大 【答案】C 【解析】 【详解】CD．已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度 根据安培定则，结合磁感应强度的叠加原理可知，直线MON上靠近M处的磁场方向垂直于MN向里，靠近N处的磁场方向垂直于MN向外，磁场大小先减小，过O点后反向增大，根据左手定则可知，带负电的小球受到的洛伦兹力方向开始时竖直向下，大小逐渐减小，过O点后洛伦兹力的方向向上，大小逐渐增大，小球在竖直方向受力平衡，则桌面对小球的支持力逐渐减小，根据牛顿第三定律可知，小球对桌面的压力一直在减小，故C正确，D错误； AB．结合上述可知，由于桌面光滑，小球仅在竖直方向上受到重力、洛伦兹力与支持力作用，在沿速度方向不受外力作用，小球所受外力的合力为0，则小球将做匀速直线运动，故AB错误。 故选C。 5. 如图所示，在光滑绝缘水平面上有一正方形线框，线框由均匀电阻丝制成，边长为，总电阻值为。两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场方向竖直向下。线框沿垂直于方向的速度进入磁场，当对角线刚进入磁场时线框的速度大小为，方向与磁场边界成角，则对角线刚进入磁场时（　　） A. 线框产生的感应电动势为 B. 线框中的感应电流为 C. 线框所受安培力大小为 D. 、两端的电压为 【答案】B 【解析】 【详解】A．对角线ac刚进入磁场时，线框切割磁感线的有效长度为，产生的感应电动势为 故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律可知线框中的感应电流为 故B正确； C．边所受的安培力大小为 边所受的安培力大小为 根据几何关系可知、方向垂直，故线框所受安培力的大小为 故C错误； D．、两端的电压为 故D错误。 故选B。 6. 如图甲所示，两根长为夹角为的光滑导轨M、N一端固定在地面上，另一端与电动势为的电源连接，两根导轨形成倾角为的斜面，有匀强磁场垂直斜面。质量为足够长的导体棒P平行于斜面底端放置，垂直斜面的视图如图乙所示，导体棒可静止在导轨的任意位置。已知两导轨的电阻与长度成正比，总电阻均为，与电源连接处靠得很近但彼此绝缘，不计电路其余部分的电阻，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 磁场方向垂直斜面向上 B. 导体棒静止在导轨的不同位置时，电流保持不变 C. 导体棒静止在导轨的不同位置时，导轨对导体棒的作用力不同 D. 匀强磁场的磁感应强度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．对导体棒进行受力分析，导体棒受到重力、导轨的支持力以及安培力作用而能静止在导轨的任意位置，则安培力必须沿斜面向上来平衡重力沿斜面向下的分力，根据左手定则知，磁场方向垂直斜面向下， 故A错误； B．根据题意，舍导体棒静止在导轨的不同位置时的长度分别为，根据欧姆定律，电流 不同，电流不同，故B错误； C．导体棒静止时，受到重力mg、导轨的支持力N和安培力F，根据平衡条件，三个力的合力为零，根据左手定则可知安培力在平行斜面方向上，而导轨对导体棒的作用力垂直于斜面方向上，故与安培力的大小无关，仅与重力垂直斜面的分力有关，故其保持不变，故C错误； D．根据B项分析有 对导体棒，根据平衡条件 联立解得 故D正确。 故选D。 7. 如图，两条“Λ”形的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为，左、右两导轨面与水平面夹角均为，均处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为和。将电阻均为的导体棒、在导轨上同时由静止释放，两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好，且加速度大小始终相等，两棒长度均为，的质量为。导轨足够长且电阻不计，重力加速度为，两棒在下滑过程中（　　） A. 回路中电流方向为 B. 的质量为 C. 中电流最终为 D. 棒最终下滑速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．两导体棒沿轨道向下滑动，根据右手定则可知回路中的电流方向为abcda；故A错误； B．设回路中的总电阻为R，对于任意时刻当电路中的电流为I时，对ab根据牛顿第二定律得 对cd根据牛顿第二定律得 又 解得 B错误； C．分析可知两个导体棒产生的电动势相互叠加，随着导体棒速度的增大，回路中的电流增大，导体棒受到的安培力在增大，故可知当安培力沿导轨方向的分力与重力沿导轨向下的分力平衡时导体棒将匀速运动，此时电路中的电流达到稳定值，此时对ab分析可得 解得 C错误； D．开始运动后，因两导体棒的加速度大小相等，因此两导体棒的速度相等，根据法拉第电磁感应定律有 感应电流 解得棒最终下滑速度为 D正确。 故选D。 8. 一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ） A. 变压器的变压比为 B. 向远方输电的电流大小为 C. 变压器的输入电压为 D. 有盏灯泡正常发光 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．变压器T1原线圈电流为 副线圈电流为 即向远方输电的电流大小为，根据理想变压器电流与匝数成反比，有 可得变压器T1的变压比为，故A正确，B错误； C．T1副线圈的电压 T2原线圈的电压等于T1副线圈的电压减去电线上损失的电压，即 故C错误； D．T2变压器得到的功率为 所以能正常发光的灯泡数为盏 故D正确。 故选AD。 9. 如图甲所示，一个半径为2m的半圆形线圈以直径为轴匀速转动，线圈匝数为10匝，角速度为，ab的左侧有垂直纸面向里（与ab垂直）的匀强磁场，磁感应强度为。M和N是两个集流环。图乙a、b与M、N相连，理想变压器原﹑副线圈的匝数比，定值电阻，，线圈、交流电流表和连接导线的电阻不计。则下列说法中正确的是（　　） A. 电流表的示数为2A B. 感应电动势的最大值为200V C. 线圈从图示位置起转过圈的时间内，线圈内磁通量的变化量大小为 D. 线圈从图示位置起转过圈的时间内，电阻R1上的焦耳热为2.5J 【答案】BC 【解析】 【详解】B．感应电动势的最大值为，故B正确； A．a、b的输出电压为 将变压器与看成一等效电阻，则有 根据欧姆定律可得 则电流表的示数为，故A错误； D．线圈从图示位置起转过圈的时间内，电阻R1上的焦耳热为，故D错误； C．线圈从图示位置起转过圈的时间内，线圈内磁通量的变化量大小为，故C正确。 故选BC。 10. 某控制带电粒子运动的装置模型如图所示，纸面内存在上、下宽度均为d的匀强电场与匀强磁场。电场强度大小为E（未知），方向竖直向下；磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从电场的上边界的O点由静止释放，运动到磁场的下边界的P点时正好与下边界相切。若把电场下移至磁场所在区域，如图乙所示，重新让粒子从上边界M点由静止释放，经过一段时间粒子第一次到达最低点N，下列说法正确的是（　　） A. 匀强电场E的大小为 B. 粒子从O点运动到P点的时间为 C. 把电场下移至磁场所在区域后，粒子在N点的动能最大 D. MN两点的竖直距离小于d 【答案】AC 【解析】 【详解】A．设粒子在磁场中的速率为v，半径为R，在电场中由动能定理，有 洛伦兹力提供向心力，有 由几何关系可得 联立以上可得，故A正确； B．粒子在电场中的运动时间为 在磁场中的运动时间为 粒子从O运动到P的时间为，故B错误； C．电场下移到磁场所在区域，粒子同时受到两个力的作用，其中洛伦兹力永不做功，运动到N点，电场力方向发生位移最大，电场力做功最多，根据动能定理，知粒子在N点的动能最大，故C正确； D．将粒子从M到N的过程中某时刻的速度分解为向右和向下的分量、，再把粒子受到的洛伦兹力分别沿水平方向和竖直方向分解，两个洛伦兹力分量分别为 ， 设粒子在最低点N的速度大小为v1，MN的竖直距离为y。水平方向由动量定理可得 由动能定理可得 联立解得 故D错误。 故选AC 二、实验题：（本大题共2小题，共12分。第11题6分，第12题6分。） 11. 某同学利用等腰直角玻璃砖测玻璃的折射率。主要步骤如下： ①将白纸平铺在木板上，在白纸上画直线MN，将玻璃砖底边与MN重合，在纸上标记玻璃砖顶点a； ②将大头针竖直插在合适的位置，再移动大头针，用视线观察，在挡住和玻璃砖顶点a处竖直插入； ③移走玻璃砖和大头针，过作直线交MN于O点，用圆规以O为圆心、以Oa为半径画圆，交于b点，如图。 请接着完成后续实验步骤，算出玻璃的折射率n。 （1）在图中画出所需的辅助线，并标注相应的字母。 （2）玻璃折射率的计算公式为：___________。（用相应字母符号表示） （3）请提出一条减少实验误差的方案：______________________。 【答案】（1） （2） （3）改变插针位置，重复实验，多次测量取平均值 【解析】 【小问1详解】 如图所示，过作的垂线，过作的垂线，垂足为，过作的垂线，垂足为。 【小问2详解】 玻璃折射率 计算公式 【小问3详解】 减少实验误差的方案：改变插针位置，重复实验，多次测量取平均值。 12. 一种霍尔元件是基于霍尔效应的金属磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，图甲为使用该霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图，由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，测量原理如乙图所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出并已经连接好电路。 （1）霍尔元件被夹在磁芯缝隙AB处，则AB间磁场方向为_________（填“竖直向下”、“竖直向上”、“水平向左”或“水平向右”）； （2）霍尔元件的前后两表面间形成电势差，则_________（填“前表面”或“后表面”）电势高； （3）已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h。为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，根据乙图中所给的器材和电路，还必须测量的物理量有电压表示数U和电流表示数I，则计算式B=_________。 【答案】（1）竖直向下 （2）前表面 （3） 【解析】 【小问1详解】 根据安培定则，通电直导线在磁芯上的磁感线为顺时针方向，即则AB间磁场方向为竖直向下。 【小问2详解】 电流向右，根据左手定则，安培力向里，金属载流子是负电荷，故后表面带负电，前表面带正电，故前表面电势较高。 【小问3详解】 设前后表面的厚度为d，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有 根据电流微观表达式，有 联立解得 三、计算题（本题3小题，共42分，第13题12分，第14题14分，第15题16分。解答应写明必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位） 13. 如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率。为一半径为R的圆弧，D为圆弧的圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源。若只考虑首次从圆弧直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧的光中，只有一部分能够从AB、BC直接射出。已知真空中光速为c。求： （1）光在该元件界面发生全反射时的临界角； （2）不能从AB、BC直接射出的光穿过圆弧的弧长； （3）从圆弧AC直接射向B点的光线在元件中传播的时间。 【答案】（1）30° （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设该种材料临界角为C，则  解得：C=30° 【小问2详解】 如图所示，若沿DE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，则∠ADF=30° 同理，若沿DG方向射入的光线恰好在BC面上发生全反射，可得∠CDG=30° 因此∠FDH=30° 据几何关系可得 【小问3详解】 从圆弧AC直接射向B点的光线在元件中传播的距离 速度 传播时间 14. 如图所示，和是两条足够长、相距为的平行金属导轨，左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且右侧空间存在一竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为处垂直导轨放置一导体棒AB，在右侧水平轨道上某位置垂直导轨放置另一导体棒CD。已知AB棒和CD棒的质量分别为和，接入回路部分的电阻均为，棒与水平轨道间的动摩擦因数为，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将AB棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终在棒CD左侧距处停下，此过程中CD棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为，求： （1）AB棒刚进入磁场时AB两端的电压； （2）AB棒从进入磁场到最终停止运动的过程中流过CD棒的电荷量； （3）若水平轨道光滑，两棒始终没有相撞，求AB棒从开始运动到最终达到稳定状态的过程中所产生的热量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 AB棒下滑过程，根据动能定理有 解得 AB棒刚进入磁场时，产生的电动势为 回路中的感应电流为 AB棒两端的电压大小为 AB为一个等效电源，根据右手定则可知 解得 【小问2详解】 从AB棒进入磁场到停止运动过程中，感应电动势的平均值 根据电流的定义式有 根据闭合电路欧姆定律有 解得 【小问3详解】 若水平轨道光滑，AB棒与CD棒构成的系统动量守恒，最终达到共速，设其为，则有 根据能量守恒定律有 AB棒产生的热量 解得 15. 如图所示，在第一象限，的区域中，存在沿轴正方向、场强大小为的匀强电场，电场的周围分布着垂直纸面向外的匀强磁场；第二象限区域I、II、III、IV其边界均与轴平行且宽度均为，其中区域II和IV存在垂直于纸面向里、与第一象限磁感应强度大小相同的匀强磁场。一个质量为、电量为的带正电粒子从点由静止释放，粒子从上边界离开电场后，垂直于再次进入该电场。不计粒子重力，求： （1）磁场的磁感应强度的大小； （2）该粒子第二次离开电场时与点的距离； （3）该粒子经过I、II、III、IV四个区域的总时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 令带电粒子第一次离开电场时的速度为，由点运动到时，根据动能定理可知 带电粒子在第一象限磁场中做匀速圆周运动，如图所示 轨迹圆心，轨道半径 洛伦兹力提供圆周运动的向心力 方程联立可得 【小问2详解】 带电粒子第二次进入电场后，做类平抛运动，根据运动规律得， 根据牛顿第二定律 方程联立可得 分析可得，粒子第二次离开电场的位置恰好是点，此时到点的距离为。 【小问3详解】 令带电粒子在点的速度大小为，方向与水平方向的夹角为，根据运动的合成与分解可得， 可得， 根据分析，带电粒子在区域I做匀速直线运动 带电粒子在区域II做匀速圆周运动， 带电粒子在区域III做匀速直线运动 带电粒子在区域IV做匀速圆周运动 方程联立可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 包头四中2024-2025学年度第二学期期中考试高二年级物理试题 满分：100分 时间：75分钟 一、选择题：（本题共10个小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。） 1. 在理想LC振荡电路中某时刻，电容器极板间的电场强度E的方向、线圈电流产生的磁场方向如图所示，灵敏电流计电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 流过电流计的电流方向向左 B. 电容器的电荷量正在减小 C. 线圈中的磁感应强度正在增大 D. 电容器两板间的电场强度恒定不变 2. 如图（a）为探究感应电流产生的磁场与原磁场变化关系的装置。将两个相同的线圈串联，两相同磁感应强度传感器探头分别伸入两线圈中心位置，且测量的磁场正方向设置相同。现用一条形磁铁先靠近、后远离图（a）中右侧线圈，图（a）中右侧传感器所记录的B1-t图像如图（b），则该过程左侧传感器所记录的B2-t图可能为（　　） A. B. C. D. 3. 如图甲所示，水平面内有一个矩形导体线圈，线圈内充满匀强磁场（磁场方向向上为正），磁感应强度变化如图乙所示。图甲所示电路中三个灯泡完全相同（不考虑灯泡电阻随温度的变化），是自感系数很大、直流电阻不计的自感线圈，为理想二极管。时刻闭合开关，下列叙述正确的是（　　） A 闭合开关瞬间，三灯同时亮 B. 左侧线圈在与两个阶段感应电流方向相反 C. 电路稳定后断开开关，则断开瞬间灯泡的电流是灯泡的两倍 D. 电路稳定后断开开关，灯泡先闪亮一下，再慢慢变暗直到最终熄灭 4. 如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线的中点，连线上的a、b两点关于O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度（式中k是常数、I是导线中的电流、r为点到导线的距离）。一带负电的小球以初速度从a点出发沿M、N连线运动到b点，运动中小球一直未离开桌面。小球从a点运动到b点的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球做匀加速直线运动 B. 小球做匀减速直线运动 C. 小球对桌面的压力一直在减小 D. 小球对桌面的压力一直在增大 5. 如图所示，在光滑绝缘水平面上有一正方形线框，线框由均匀电阻丝制成，边长为，总电阻值为。两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场方向竖直向下。线框沿垂直于方向的速度进入磁场，当对角线刚进入磁场时线框的速度大小为，方向与磁场边界成角，则对角线刚进入磁场时（　　） A. 线框产生的感应电动势为 B. 线框中的感应电流为 C. 线框所受安培力大小为 D. 、两端的电压为 6. 如图甲所示，两根长为夹角为的光滑导轨M、N一端固定在地面上，另一端与电动势为的电源连接，两根导轨形成倾角为的斜面，有匀强磁场垂直斜面。质量为足够长的导体棒P平行于斜面底端放置，垂直斜面的视图如图乙所示，导体棒可静止在导轨的任意位置。已知两导轨的电阻与长度成正比，总电阻均为，与电源连接处靠得很近但彼此绝缘，不计电路其余部分的电阻，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 磁场方向垂直斜面向上 B. 导体棒静止在导轨的不同位置时，电流保持不变 C. 导体棒静止在导轨的不同位置时，导轨对导体棒的作用力不同 D. 匀强磁场的磁感应强度为 7. 如图，两条“Λ”形光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为，左、右两导轨面与水平面夹角均为，均处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为和。将电阻均为的导体棒、在导轨上同时由静止释放，两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好，且加速度大小始终相等，两棒长度均为，的质量为。导轨足够长且电阻不计，重力加速度为，两棒在下滑过程中（　　） A. 回路中的电流方向为 B. 质量为 C. 中电流最终为 D. 棒最终下滑速度为 8. 一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ） A. 变压器的变压比为 B. 向远方输电的电流大小为 C. 变压器输入电压为 D. 有盏灯泡正常发光 9. 如图甲所示，一个半径为2m的半圆形线圈以直径为轴匀速转动，线圈匝数为10匝，角速度为，ab的左侧有垂直纸面向里（与ab垂直）的匀强磁场，磁感应强度为。M和N是两个集流环。图乙a、b与M、N相连，理想变压器原﹑副线圈的匝数比，定值电阻，，线圈、交流电流表和连接导线的电阻不计。则下列说法中正确的是（　　） A. 电流表的示数为2A B. 感应电动势的最大值为200V C. 线圈从图示位置起转过圈的时间内，线圈内磁通量的变化量大小为 D. 线圈从图示位置起转过圈的时间内，电阻R1上的焦耳热为2.5J 10. 某控制带电粒子运动的装置模型如图所示，纸面内存在上、下宽度均为d的匀强电场与匀强磁场。电场强度大小为E（未知），方向竖直向下；磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从电场的上边界的O点由静止释放，运动到磁场的下边界的P点时正好与下边界相切。若把电场下移至磁场所在区域，如图乙所示，重新让粒子从上边界M点由静止释放，经过一段时间粒子第一次到达最低点N，下列说法正确的是（　　） A. 匀强电场E的大小为 B. 粒子从O点运动到P点的时间为 C. 把电场下移至磁场所在区域后，粒子在N点的动能最大 D. MN两点的竖直距离小于d 二、实验题：（本大题共2小题，共12分。第11题6分，第12题6分。） 11. 某同学利用等腰直角玻璃砖测玻璃的折射率。主要步骤如下： ①将白纸平铺在木板上，在白纸上画直线MN，将玻璃砖底边与MN重合，在纸上标记玻璃砖顶点a； ②将大头针竖直插在合适的位置，再移动大头针，用视线观察，在挡住和玻璃砖顶点a处竖直插入； ③移走玻璃砖和大头针，过作直线交MN于O点，用圆规以O为圆心、以Oa为半径画圆，交于b点，如图。 请接着完成后续实验步骤，算出玻璃的折射率n。 （1）在图中画出所需的辅助线，并标注相应的字母。 （2）玻璃折射率的计算公式为：___________。（用相应字母符号表示） （3）请提出一条减少实验误差的方案：______________________。 12. 一种霍尔元件是基于霍尔效应的金属磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，图甲为使用该霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图，由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，测量原理如乙图所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出并已经连接好电路。 （1）霍尔元件被夹在磁芯缝隙AB处，则AB间磁场方向为_________（填“竖直向下”、“竖直向上”、“水平向左”或“水平向右”）； （2）霍尔元件的前后两表面间形成电势差，则_________（填“前表面”或“后表面”）电势高； （3）已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h。为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，根据乙图中所给的器材和电路，还必须测量的物理量有电压表示数U和电流表示数I，则计算式B=_________。 三、计算题（本题3小题，共42分，第13题12分，第14题14分，第15题16分。解答应写明必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位） 13. 如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率。为一半径为R的圆弧，D为圆弧的圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源。若只考虑首次从圆弧直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧的光中，只有一部分能够从AB、BC直接射出。已知真空中光速为c。求： （1）光在该元件界面发生全反射时的临界角； （2）不能从AB、BC直接射出的光穿过圆弧的弧长； （3）从圆弧AC直接射向B点的光线在元件中传播的时间。 14. 如图所示，和是两条足够长、相距为的平行金属导轨，左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且右侧空间存在一竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为处垂直导轨放置一导体棒AB，在右侧水平轨道上某位置垂直导轨放置另一导体棒CD。已知AB棒和CD棒的质量分别为和，接入回路部分的电阻均为，棒与水平轨道间的动摩擦因数为，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将AB棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终在棒CD左侧距处停下，此过程中CD棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为，求： （1）AB棒刚进入磁场时AB两端的电压； （2）AB棒从进入磁场到最终停止运动的过程中流过CD棒的电荷量； （3）若水平轨道光滑，两棒始终没有相撞，求AB棒从开始运动到最终达到稳定状态的过程中所产生的热量。 15. 如图所示，在第一象限，的区域中，存在沿轴正方向、场强大小为的匀强电场，电场的周围分布着垂直纸面向外的匀强磁场；第二象限区域I、II、III、IV其边界均与轴平行且宽度均为，其中区域II和IV存在垂直于纸面向里、与第一象限磁感应强度大小相同的匀强磁场。一个质量为、电量为的带正电粒子从点由静止释放，粒子从上边界离开电场后，垂直于再次进入该电场。不计粒子重力，求： （1）磁场的磁感应强度的大小； （2）该粒子第二次离开电场时与点的距离； （3）该粒子经过I、II、III、IV四个区域的总时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $