广东深圳市沙井中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理（选考）试题

**基本信息** 本试卷聚焦高二物理电磁学核心内容，以电动汽车制动发电、磁流体发电机等真实情境为载体，通过分层设问（如单选基础概念、计算综合应用）和探究性实验（变压器电压关系、热敏电阻报警电路），考查物理观念与科学思维，适配期中阶段性评估需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|7/28|电磁感应条件（题1）、楞次定律（题2）|结合矩形线圈转动等模型，强化运动与相互作用观念| |多选|3/18|自感现象（题8）、变压器动态分析（题9）|通过二极管、光敏电阻等元件，考查科学推理能力| |实验题|2/16|变压器电压与匝数关系（题11）、热敏电阻报警电路（题12）|设计探究性实验，培养科学探究中的证据分析能力| |计算题|3/38|电磁感应综合（题13）、输电电路（题14）、带电粒子在电磁场中运动（题15）|从受力分析到多过程综合，体现模型建构与科学论证

沙井中学2024-2025学年第二学期期中考试 高二年级物理（选考）试卷 班级：________ 姓名：_________ 本试卷共4页，满分100分，考试用时75分钟 第Ⅰ卷（选择题，共46分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。选对得4分，不选或错选得0分。） 1．如图所示，纸面内闭合的矩形线圈abcd 放在范围足够大的垂直于纸面的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流 A．线圈向左平移 B．线圈向上平移 C．线圈以ab边为轴转动 D．线圈以过a点垂直于纸面的轴转动 2．如图所示，一匀强磁场区域宽40cm，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20cm的正方形导线框以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过该磁场区域。在线框通过该磁场区域的过程中，线框速度方向始终与磁场边界垂直，线框刚进入磁场时开始计时，规定线框中电流逆时针方向为正方向，线框所受的安培力向左为正方向，下列图线能正确反映该过程线圈中电流和线圈所受安培力随时间变化规律的是（　　） A． B． C． D． 3．电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。制动时车轮转动带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生交变电流。若t=0时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极位置如图甲所示，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，下列说法正确的是（ 　　） A．t=0时线圈中磁通量为0，磁通量变化率最大 B．t=t1时线圈中电流方向由P指向Q C．0~t1过程，线圈中的平均感应电动势大小为 D．线圈中的电动势瞬时值表达式为 4．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出，棒运动过程中始终保持水平。不计空气阻力，金属棒内产生的感应电动势将（    ） A．越来越大 B．越来越小 C．保持不变 D．方向不变，大小改变 5．下列图片源于教科书。关于它们情景的说法中正确的是（　　） A．图甲是磁电式电流表的内部结构图，里面的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是因为铝 框转动时能产生感应电流，磁场对该感应电流的安培力使指针偏转 B．图乙是动圈式扬声器的结构示意图，音频电流通过线圈，在安培力作用下线圈发生振动，从而带动 纸盆振动发出声音，如果我们对着纸盆说话，扬声器也能把声音变成相应的电流 C．图丙是闭合线圈竖直向下通过水平放置的条形磁铁，闭合线圈在A位置的加速度小于g，在B（该 位置与磁感线平行）位置的加速度等于g，在C位置的加速度大于g D．图丁是两根空心铝管，左侧甲管完好，右侧乙管的右侧开有竖直裂缝，现让一块磁性很强的小磁铁 依次从两管上端由静止释放，小磁铁在左侧甲管下落得快，在右侧乙管中下落得慢 6．如图所示是世界上早期制作的发电机及电动机的实验装置，有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁铁当中。实验时用导线A连接铜盘的中心，用导线B通过滑片与铜盘的边缘连接且接触良好。若用外力摇动手柄使得铜盘转动起来时，在AB两端会产生感应电动势；若将AB导线连接外电源，则铜盘会转动起来。下列说法正确的是（　　） A．若顺时针（俯视）转动铜盘，产生的感应电动势的方向会周期性改变 B．若电路闭合且顺时针（俯视）转动铜盘，则电路中会产生感应电流，且电流从A端流出 C．若要通电使铜盘顺时针（俯视）转动起来，A导线应连接外电源的正极 D．若要通电使铜盘顺时针（俯视）转动起来，B导线应连接外电源的正极 7．下列关于磁场的应用，正确的是（　　） A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电场 的电压U B．图乙是磁流体发电机的示意图，由此可判断B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极 C．图丙是速度选择器的示意图，速度方向从P到Q且不考虑重力的带电粒子能够沿直线匀速通过速 度选择器的条件是 D．图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的4个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不答得0分。） 8．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．S闭合瞬间，A不亮，B逐渐亮起 B．S闭合瞬间，A、B同时亮 C．S断开瞬间，B逐渐熄灭 D．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭 9．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1=1000匝、副线圈匝数n2=200匝，原线圈AB两端接有V的正弦交变电压，副线圈接定值电阻R1、R2，光敏电阻R（阻值随光照强度的增加而减小），电流表、电压表均为理想电表。当光照增强时，下列说法正确的是（ 　　） A．电压表的读数仍为22V B．两电流表读数都减小 C．电阻R2消耗的功率减小 D．变压器的输入功率减小 10．如图（a）所示，半径为r1的n匝的圆形金属线圈，阻值为2R，与阻值为R的电阻连接成闭合回路。在线圈中半径为r2的圆形区域内，存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计，则0-t0时间内（　　 ） A．通过电阻R的电流方向自a向b B．通过电阻R的电流方向自b向a C．电阻R两端的电压为 D．电阻R两端的电压为 三.实验题(本题共2小题，共16分) 11．（8分）某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）为了减少铁芯内涡电流的影响，实验用的变压器铁芯是 。（选填字母序号） A．由彼此绝缘的铜片叠压而成 B．由彼此绝缘的硅钢片叠压而成 C．整块硅钢铁芯  （2）实验中使用的电源应为 。（选填字母序号） A．低压直流电源                  B．低压交流电源                     C．220V交流电源 （3）某同学的实验数据如下表所示。 实验序号 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圈电压（V） 副线圈电压（V） 1 400 200 4.22 2.10 2 400 800 4.22 8.36 3 400 1600 4.22 16.83 分析实验数据发现， （选填“>”、“=”或者“<”）；根据变压器的工作原理，出现这个结果的原因可能是__________________________________________。 12．(8分)小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象。 （1）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱 相连（选填“A”或“B”）； （2）当环境温度达到 时，警铃报警； （3）如果要使报警电路在更高的温度报警，下列方案可行的是 。（选填字母序号） A．适当减小U1 B．适当增大U1 C．适当减小U2 D．适当增大U2 四、计算题（本题共3小题，共38分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只有结果的不计分。） 13．（12分）如图所示．足够长的平行金属导轨ab、cd放置在水平面上，两导轨间的距离l=0.40m，导轨处在磁感应强度B=1.0T的竖直向下的匀强磁场中，导轨间连接阻值为R=0.3的电阻。质量m=0.5kg、电阻r=0.1的金属棒ef在水平恒力F作用下紧贴导轨由静止开始向右运动，经历时间t1=3s、运动距离x1=4.3m时速度刚好达到最大值v=2.5m/s．已知导轨与金属棒ef间的动摩擦因数为0.3，导轨电阻不计，g取10m/s2． (1)求水平恒力F (2)求t2=4.0s时间内，整个回路产生的焦耳热Q． 14．（12分）某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积为S=0.25m2，匝数为N=100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2=1：20，降压变压器的副线圈接入到小区供交流220V的生活用电，两变压器间的输电线等效电阻R=20Ω，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率为P=时，此时电压表的示数为UV=250V，灯泡正常发光。求： (1)发电机线圈转动角速度ω的大小； (2)输电线上损失的功率∆P； (3)降压变压器原、副线圈的匝数之比 n3：n4。 15．（14分）如图所示，在y>0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场；在第四象限的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面（纸面）向外。有一带正电的粒子，经过y轴上处的点P1时速率为v0、方向沿x轴正方向，后经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场，偏转后垂直于y轴从D点（图中未画出）离开磁场，电场强度E和磁感应强度B均未知，不计粒子重力及阻力。求： （1）粒子在P2点进入磁场时的速度v的大小及方向与x轴正向的夹角θ； （2）粒子在磁场运动过程中离y轴的最大距离d； （3）粒子从P1到D的总时间t。 2024-2025学年第二学期期中考试高二物理 第4页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 沙井中学2024-2025学年第二学期期中考试 高二年级物理（选考）试卷答案 1．【答案】C 【解析】AB.线圈中产生感应电流的条件是穿过线圈的磁通量发生变化，由于匀强磁场足够大，当线圈向左平移或线圈向上平移时，穿过线圈的磁通量不会发生变化，线圈中无感应电流，AB选项错误； C.线圈以ab边为轴转动时，穿过线圈的磁通量会周期性发生变化，线圈中有感应电流，C选项正确； D．线圈以过a点垂直于纸面的轴转动时，穿过线圈的磁通量不会发生变化，线圈中无感应电流，D选项错误； 2．【答案】A 【解析】AB.因导线框垂直于磁场边界的速度恒为v=20cm/s，则在0~1s内，线框进入磁场区域，线框的右边框向右切割磁感线，据右手定则知，线框中有逆时针方向的感应电流，此时感应电流大小恒为，方向为正方向；在1s~2s内，整个线框都在匀强磁场中运动，穿过线框的磁通量不变，线框中不产生感应电流；在2s~3s内，线框出磁场区域，线框的左边框向右切割磁感线，据右手定则知，线框中有顺时针方向的感应电流，感应电流大小恒为，方向为负方向，A选项正确、B选项错误。 CD.据左手定则，在0~1s内线框的右边框所受的安培力向左，大小恒为，为正值；在1s~2s内，线框中无感应电流，不受安培力；在2s~3s内，线框出磁场区域，线框的左边框所受的安培力向左，大小恒为，为正值，CD选项均错误。 3．【答案】C 【解析】A．t=0时线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零， A选项错误； B．由图乙知，t=t1时线圈产生的感应电动势最大，磁极应是从图甲所示位置转过了900，此时线圈平面与磁感线平行，线圈的PQ边相对磁场向左切割磁感线，根据右手定则，此时线圈中电流方向由Q指向P， B选项错误； C．0~t1过程，线圈中的平均感应电动势大小为， C选项正确； D．线圈中的电动势瞬时值表达式为， D选项错误。 4．【答案】C 【解析】金属棒水平抛出后做平抛运动，垂直切割磁感线的速度为水平速度，平抛运动水平方向的分速度不变，因而垂直切割磁感线的速度不变，棒上产生的感应电动势大小不变，C选项正确。 5．【答案】B 【解析】A．通电线圈在磁场中受力转动，线圈的转动可以带动指针的偏转，线圈绕在铝框上，铝框也一起转动，铝框中产生涡电流，起到电磁阻尼的作用，让线圈快速稳定下来，故A错误； B．动圈式扬声器也可以当话筒使用，声音使纸盆振动，带动线圈切割磁感线，从而产生感应电流，故B正确； C．闭合线圈从A到B过程和从B到C过程，磁通量均有发生变化，产生感应电流，据楞次定律的推论可知，线框受到的安培阻力的作用使线框在A、C位置的加速度均小于g；经过B位置时，由于线框恰好与磁感线平行，磁通量为零且不变，根据法拉第电磁感应定律可知此时闭合回路没有感应电动势，故此时线框内没有感应电流，没有受到安培力作用，故线框只受自身重力，故加速度等于g，故C错误； D．左管没有裂缝，存在涡流，从而阻碍小磁铁的下落，而右管有裂缝，涡流仍旧存在，只不过没有完好时那么大，所以在右侧铝管中比左侧铝管中下落的快，故D错误。 故选B。 6．【答案】D 【解析】AB．顺时针（俯视）转动铜盘时，铜盘可看成无数根沿半径方向的铜棒在切割磁感线，由右手定则知，感应电动势的方向不变，且从盘心指向盘的边缘，电路闭合时，电流从B端流出，AB选项均错误； CD．若通电，同样可以将铜盘看成无数根沿半径方向的铜棒，这些通电铜棒受安培力作用使铜盘转动起来，要使铜盘顺时针转动起来，根据左手定则，电流方向应该从铜盘边缘指向盘心，则B导线应连接外电源的正极，C选项错误、D选项正确。 7．【答案】B 【解析】A．设回旋加速器的最大半径为R，加速后最大速度为vm，根据可得 粒子获得的最大动能为,所以粒子的最大动能与加速电场的电压U无关，A错误； B．根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B板带正电，为发电机的正极，A极板是发动机的负极，B正确； C．粒子速度方向从P到Q时，设粒子带正电，则受向下的电场力和向上的洛伦兹力，当即时，粒子就能匀速通过速度选择器，粒子带负电时同理，C错误； D．线圈在磁极间产生的磁场为均匀辐向磁场，该磁场为非匀强磁场，D错误。 8．【答案】AD 【解析】AB.S闭合瞬间，线圈L产生与电源电动势方向相反的自感电动势阻碍通过其电流的增大，所以B不能立即亮起，而是逐渐亮起，同时A所在支路由于二极管处于截止状态，电流不能通过此支路，A灯不亮，A选项正确、B选项错误； C．S断开后，通过B的电流瞬间变为零，所以B立即熄灭，故C错误； D．S断开瞬间，线圈L产生与原电流方向相同的自感电动势，相当于一个新的电源（左侧为负极、右侧为正极），并通过二极管D和A灯形成回路，此时二极管处于导通状态，通过A灯的电流瞬间增大，闪亮一下，之后回路中的电流逐渐减小，A灯逐渐熄灭，D选项正确。 9．【答案】AC 【解析】A．由题图知电压表测量的是副线圈两端电压的有效值，因原线圈电压的有效值为U1=110V,则,并保持不变，A选项正确； B．光照增强时，光敏电阻的阻值变小，则副线圈回路的总阻值变小，总电流变大，即电流表A1的示数变大，又因R减小，则据并联支路电流的分配与电阻成反比知，通过R的电流一定增大，即电流表A2的示数增大，B选项错误； C．由于副线圈两端的电压U2不变，总电流变大，因此R1两端的电压变大，R2两端的电压变小，故R2消耗的功率变小，C选项正确。 D．副线圈的输出功率，R总变小，U2不变，则P2变大，又原线圈的输入功率等于输出功率，故输入功率增大，D选项错误； 10．【答案】BC 【解析】AB．由图（b）知，垂直于线圈平面向里的磁场在减小，则穿过线圈的磁通量减小，据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，再据安培定则知，线圈中的电流方向为顺时针，流经R的电流方向由b→a，A选项错误、B选项正确； CD．电阻R两端的电压为电源（线圈）两端的路端电压，据法拉第电磁感应定律知，线圈产生的感应电动势为，据闭合电路的欧姆定律可得电阻R两端的电压为，C选项正确、D选项错误。 11.【答案】(1)B；（2）B；（3）>，变压器工作时存在能量损失（漏磁、铜损、铁损） 【解析】（1） 变压器工作时，铁芯内会产生涡电流，为减少铁芯内涡电流的影响，变压器铁芯由彼此绝缘的硅钢片叠压而成，B选项正确。 （2）变压器是根据电磁感应的原理工作的，电源不能用直流电源；为保证实验中的人身安全，应用低压交流电源，B选项正确； （3）分析表中数据，可以得出；原因是变压器工作时存在能量损失。 12．【答案】（1）B （2分）；（2）80（3分） ；（3）A（3分） 【解析】(1)根据“当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”知，警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连； (2)当环境温度升高时，热敏电阻阻值减小，由欧姆定律知电路中电流增大，则继电器的磁性将增大。当线圈中的电流等于50mA时，继电器的衔铁刚好被吸合，此时控制电路中的总电阻为，则此时热敏电阻阻值为，由图乙知，此时环境温度为； (3)报警电路在更高的温度报警，则热敏电阻的阻值R更小，而线圈电阻R0不变，但线圈中的电流仍然是等于50mA时报警，则只有适当减小U1才能达到这个目的。改变U2不会影响控制电路中的电流。 13．【答案】(1)2.5N； (2)5.24J 【解析】(1)金属棒做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大。由题意知，金属棒ef在t1=3.0s时加速度为零，有 2分 1分 1分 1分 解得 1分 (2) 金属棒在前4.0s时间内运动的距离为： 2分 由能量转化和守恒定律得 3分 解得： 1分 14．【答案】(1)100πrad/s；(2)2000W；(3)240∶11 【解析】(1)发电机线圈的电阻不计，则发电机的路端电压等于电动势。图中电压表的示数为路端电压的有效值，则发电机电动势的最大值为 1分 矩形闭合导体框ABCD在匀强磁场中转动时产生的电动势的最大值为 2分 解得 1分 (2)升压变压器的输出电压 1分 当发电机输出功率为时,输电线中的电流为 1分 则输电线上损失的功率为 2分 (3)降压变压器原线圈两端的电压为 2分 又由题意知，降压变压器的另一端供220V的生活用电且灯泡正常发光，所以 1分 降压变压器原、副线圈的匝数之比为 1分 15．【答案】(1) ， ；(1)；(2) 【解析】（1）粒子运动的轨迹如图所示。设粒子从P1到P2的时间为t1，则有 1分 1分 1分 1分 解得， 2分 （2）因垂直于y轴从D点离开磁场，故粒子离y轴的最大距离等于粒子在磁场中运动的半径R，即 1分 又，由几何关系有 2分 解得 1分 （3）粒子在电场中运动的时间 1分 粒子在磁场中运动圆弧的圆心角为，则运动的弧长为 粒子在磁场中运动的时间 解得 1分 粒子从P1到D的总时间： 1分 解得 1分 2024-2025学年第二学期期中考试高二物理答案 第4页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 $