精品解析：福建省泉州市丰泽区北附中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

北附中学2023-2024学年高二下学期期中考物理试卷 一、单项选择题（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只有一个选项正确，） 1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. 频率越高的电磁波，传播速度越大 B. 常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 C. 红外线的波长比可见光的长 D. 光可以反射，无线电波不会反射 2. 如图表示一交变电流随时间变化的图像，该电流的有效值为（ ） A. 5A B. 5A C. 3.5A D. 10A 3. 某速度选择器的示意图如图所示。K为电子枪，电子枪沿KA方向射出的电子束中电子的速度大小不一。当电子束通过由平行板电容器产生的匀强电场和同时存在的垂直于电场的匀强磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进通过小孔S。设两板间的电压为300V，间距为5cm，磁场的磁感应强度为6×10-2T。则下列说法正确的是（ ） A. 磁场方向应垂直纸面向外 B. 只有速率为1×105m/s的电子可以通过小孔S C. 当粒子带正电，需要改变电场或磁场的方向，才能通过小孔S D. 通过小孔S的粒子速率大小，与粒子的比荷有关 4. 为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩，我国在空间站中安装了如图甲所示可用于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简化成图乙所示模型，航天员锻炼时，半径为r的金属圆盘在磁感应强度大小为B、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，电阻R连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，不计圆盘电阻，若航天员消耗的能量约有50%转化为电能，则在t时间内航天员消耗的能量为（　　） A. B. C. D. 二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，每小题有两项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全对得3分，有选错的得0分） 5. 关于感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（　　） A. 在某一电路中产生了感应电流，电路中一定存在感应电动势 B. 在某一电路中产生了感应电动势，电路中一定存在感应电流 C. 在某一电路中磁通量的改变量越大，电路中的感应电动势也就越大 D. 某一个电路中虽然磁通量的改变量不大，但发生这种改变的时间极短，电路中产生的感应电动势也会很大 6. 调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上．AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q．则（ ） A. 保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大 B. 保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小 C. 保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大 D. 保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小 7. 如图（a）、（b）所示的电路中，电阻和自感线圈的阻值都很小，且小于灯泡A的阻值，闭合开关S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（　　） A. 在电路（a）中，断开将渐渐变暗 B. 在电路（a）中，断开将先变得更亮，然后渐渐变暗 C. 在电路（b）中，断开将渐渐变暗 D. 在电路（b）中，断开将先变得更亮，然后渐渐变暗 8. 如图，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM′和NN'是它的两条边界线，现有质量为m、电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入，要使粒子不能从边界NN'射出，粒子入射速率v的最大值可能是 A. qBd/m B. (2+)qBd/m C. qBd/2m' D. (2-)qBd/m 三、填空题（本题共2小题，每空2分，共10分） 9. 如图所示，当条形磁铁自上而下穿过线圈时，通过电流计的感应电流方向是，先________，后________（选填“a→G→b”或者“b→G→a”） 10. 在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，设线圈总电阻为2Ω，则t=0时，线圈平面与磁感线________（选填“平行”或“垂直”）；t=1s时，线圈中的电流方向________（选填“有”或“没有”）发生改变，线圈中的感应电动势最大值为________V。 四、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分） 11. 小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁体N极朝下，请回答下列问题： （1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是________。 A. 螺线管不动，磁体静止放在螺线管中 B. 螺线管不动，磁体插入或拔出螺线管 C. 磁体与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D. 磁体与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动 （2）已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图乙所示。将磁体N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将________（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。当磁体从图中虚线位置向右远离L时，a点电势________（选填“高于”“等于”或“低于”）b点电势 12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中： (1)下列仪器中不需要的是___________。 A．干电池 B．磁铁 C．低压交流电源 D．多用表 (2)实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是___________ A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡 D．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 (3)若某次实验中用匝数的变压器，测得的电压分别为，据此可知___________（填“N1”或“N2”）是原线圈匝数，电压比与匝数比不相等，可能的原因是___________。 五、计算题（本题共3小题，共36分：13题10分：14题10分：15题16分） 13. 某柴油发电机的铭牌中部分信息如图所示，用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，发电机到安置区的距离是400米，输电线总电阻为，安置区电器的总功率为，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时，求： 型号 AED6500S 输出电压范围 220-300V 输出功率范围 （1）输电线路中的电流大小； （2）输电线路上损失的电功率； （3）发电机的实际输出电压大小； 14. 如图所示，一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。求： （1）线圈从图示位置转过60°时的感应电动势； （2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过R的电荷量是多少； （3）图中电流表和电压表的示数各是多少； 15. 如图所示xOy坐标系,在第二象限内有水平向右的匀强电场,在第一、第四象限内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小相等,方向如图所示．现有一个质量为m、电量为q的带正电的粒子在该平面内从x轴上的P点,以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场,恰好经过y轴上的Q点，且与y轴成450角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场．已知OP之间的距离为d(不计粒子的重力)．求： （1）O点到Q点的距离； （2）磁感应强度B的大小； （3）带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北附中学2023-2024学年高二下学期期中考物理试卷 一、单项选择题（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只有一个选项正确，） 1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. 频率越高的电磁波，传播速度越大 B. 常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 C. 红外线的波长比可见光的长 D. 光可以反射，无线电波不会反射 【答案】C 【解析】 【详解】A．电磁波在真空中的传播速度均为光速（约3×10⁸ m/s），与频率无关，故A错误； B．常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，故B错误； C．电磁波谱中，红外线的波长比可见光的长，故C正确； D．所有电磁波（包括光和无线电波）均遵循反射定律，无线电波遇到障碍物会反射，故D错误。 故选C。 2. 如图表示一交变电流随时间变化的图像，该电流的有效值为（ ） A. 5A B. 5A C. 3.5A D. 10A 【答案】A 【解析】 【详解】根据交变电流有效值的定义可得 解得 故选A。 3. 某速度选择器的示意图如图所示。K为电子枪，电子枪沿KA方向射出的电子束中电子的速度大小不一。当电子束通过由平行板电容器产生的匀强电场和同时存在的垂直于电场的匀强磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进通过小孔S。设两板间的电压为300V，间距为5cm，磁场的磁感应强度为6×10-2T。则下列说法正确的是（ ） A. 磁场方向应垂直纸面向外 B. 只有速率为1×105m/s的电子可以通过小孔S C. 当粒子带正电，需要改变电场或磁场的方向，才能通过小孔S D. 通过小孔S的粒子速率大小，与粒子的比荷有关 【答案】B 【解析】 【详解】A．速率不同的电子从A点沿直线射入平行板电容器，并且只有一定速率的电子才能沿直线前进通过小孔S，说明具有该速率的电子受力平衡，即电场力与洛伦兹力平衡；由题知，电容器上极板带正电，下极板带负电，故电场强度方向向下，所以电子所受的电场力方向向上，则电子所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则，可知磁场方向应垂直纸面向里，故A错误； B．设能沿直线前进通过小孔S的电子速率为，根据平衡条件有 又 代入数据联立解得，故B正确； CD．由B项分析，可知能沿直线前进通过小孔S的带电粒子处于受力平衡状态，根据平衡条件有 解得 可知能通过小孔S的带电粒子速率与粒子的电性、比荷都无关，故CD错误。 故选B。 4. 为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩，我国在空间站中安装了如图甲所示可用于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简化成图乙所示模型，航天员锻炼时，半径为r的金属圆盘在磁感应强度大小为B、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，电阻R连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，不计圆盘电阻，若航天员消耗的能量约有50%转化为电能，则在t时间内航天员消耗的能量为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】圆盘转动时产生的感应电动势为 通过电阻R的感应电流为 电阻R消耗的电功率为 由于航天员锻炼时消耗的能量只有50%转化为电能，故在锻炼的t时间内航天员消耗的能量为 联立解得 故选B。 二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，每小题有两项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全对得3分，有选错的得0分） 5. 关于感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（　　） A. 在某一电路中产生了感应电流，电路中一定存在感应电动势 B. 在某一电路中产生了感应电动势，电路中一定存在感应电流 C. 在某一电路中磁通量的改变量越大，电路中的感应电动势也就越大 D. 某一个电路中虽然磁通量的改变量不大，但发生这种改变的时间极短，电路中产生的感应电动势也会很大 【答案】AD 【解析】 【详解】A．在电路中产生感应电流的必要条件是存在感应电动势，因此有感应电流必然存在感应电动势，故A正确； B．感应电动势的产生仅需磁通量变化，与电路是否闭合无关。若电路断开，虽有电动势但无电流，故B错误； C．感应电动势由磁通量变化率（）决定，而非改变量的大小，故C错误； D．若磁通量改变时间极短（极小），即使不大，变化率仍可能很大，导致感应电动势很大，故D正确。 故选AD。 6. 调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上．AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q．则（ ） A. 保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大 B. 保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小 C. 保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大 D. 保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小 【答案】BC 【解析】 【详解】保持P的位置不动，U2不变，将Q向下移动时，R变大，故电流表的读数变小；保持Q的位置不动，R不变，将P沿逆时针方向移动时，n2变大，U2变大，故电流表的读数变大． 思路分析：保持P的位置不动，U2不变，将Q向下移动时，R变大，根据欧姆定律可得电流表的读数变化，保持Q的位置不动，R不变，将P沿逆时针方向移动时，n2变大，根据公式可得电压的变化， 试题点评：本题综合考查了带有变压器的电路的动态分析， 7. 如图（a）、（b）所示的电路中，电阻和自感线圈的阻值都很小，且小于灯泡A的阻值，闭合开关S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（　　） A. 在电路（a）中，断开将渐渐变暗 B. 在电路（a）中，断开将先变得更亮，然后渐渐变暗 C. 在电路（b）中，断开将渐渐变暗 D. 在电路（b）中，断开将先变得更亮，然后渐渐变暗 【答案】AD 【解析】 【详解】A B．在电路（a）中，断开S，线圈产生自感电动势，阻碍电流变小，电流重新在A、L、R中组成新的回路，故A将渐渐变暗，故A正确，B错误； CD．在电路（b）中，由于电阻和自感线圈的阻值都很小，且小于灯泡A的阻值，所以通过灯泡A的电流比通过线圈的电流小，断开S，由于线圈产生自感电动势，阻碍电流变小，原来通过L的电流在A、L、R中组成新的回路，故灯泡A将先变得更亮，然后渐渐变暗，故C错误，D正确。 故选AD。 8. 如图，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM′和NN'是它的两条边界线，现有质量为m、电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入，要使粒子不能从边界NN'射出，粒子入射速率v的最大值可能是 A. qBd/m B. (2+)qBd/m C. qBd/2m' D. (2-)qBd/m 【答案】BD 【解析】 【详解】设带电粒子在磁场中运动的轨道半径为R，粒子在磁场中做圆周运动时由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得：，解得 带电粒子速率越大，轨道半径越大，当轨迹恰好与边界NN'相切时，粒子恰好不能从边界NN'射出，对应的速率最大． 若粒子带负电，临界轨迹如左图，由几何知识得：，解得：，对应的速率 若粒子带正电，临界轨迹如右图，由几何知识得：，解得：，对应的速率 故BD两项正确． 点睛：本题是带电粒子在有界磁场中圆周运动问题，画出轨迹，由几何知识求半径是关键．要注意电荷的电性不清楚，要考虑正负电荷都有可能，切不可漏解． 三、填空题（本题共2小题，每空2分，共10分） 9. 如图所示，当条形磁铁自上而下穿过线圈时，通过电流计的感应电流方向是，先________，后________（选填“a→G→b”或者“b→G→a”） 【答案】 ①. b→G→a ②. a→G→b 【解析】 【详解】当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且先增加后减小，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场先向上后向下，故感应电流先（俯视）逆时针（b→G→a）后（俯视）顺时针（a→G→b）。 10. 在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，设线圈总电阻为2Ω，则t=0时，线圈平面与磁感线________（选填“平行”或“垂直”）；t=1s时，线圈中的电流方向________（选填“有”或“没有”）发生改变，线圈中的感应电动势最大值为________V。 【答案】 ①. 平行 ②. 没有 ③. 【解析】 【详解】[1]根据图像，在0时刻时磁通量，所以线圈平面应与磁感线平行。 [2]根据图像与公式，在之间，磁通量的变化率正负不变，所以产生的电动势和感应电流方向不变。 [3]正弦式交变电流的感应电动势最大值为 根据图像可知， 代入数据后可得， 四、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分） 11. 小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁体N极朝下，请回答下列问题： （1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是________。 A. 螺线管不动，磁体静止放在螺线管中 B. 螺线管不动，磁体插入或拔出螺线管 C. 磁体与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D. 磁体与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动 （2）已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图乙所示。将磁体N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将________（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。当磁体从图中虚线位置向右远离L时，a点电势________（选填“高于”“等于”或“低于”）b点电势 【答案】（1）B （2） ①. 向左 ②. 高于 【解析】 【小问1详解】 A．螺线管不动，磁体静止放在螺线管中时，穿过线圈的磁通量不变，则无感应电流产生，A错误； B．螺线管不动，磁体插入或拔出螺线管时，穿过线圈的磁通量发生变化，则有感应电流产生，B正确； C．磁体与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动时，穿过线圈的磁通量不变，则无感应电流产生，C错误； D．磁体与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动时，穿过线圈的磁通量不变，则无感应电流产生，D错误。 故选B。 【小问2详解】 [1]将磁体N极向下从线圈L上方竖直插入L时，由楞次定律可知，产生的感应电流从左端流入电流计，则灵敏电流计G的指针将向左偏转。 [2]当磁体从图中虚线位置向右远离L时，根据楞次定律可知，螺线管中产生的感应电流从下到上，则a点电势高于b点电势。 12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中： (1)下列仪器中不需要的是___________。 A．干电池 B．磁铁 C．低压交流电源 D．多用表 (2)实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是___________ A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡 D．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 (3)若某次实验中用匝数的变压器，测得的电压分别为，据此可知___________（填“N1”或“N2”）是原线圈匝数，电压比与匝数比不相等，可能的原因是___________。 【答案】 ①. AB ②. C ③. ④. 存在漏磁、线圈电阻大、铁芯发热等 【解析】 【详解】(1)[1]下列仪器中不需要干电池和磁铁，需要低压交流电源给变压器供电，需要多用表测量变压器的电压，AB符合题意，CD不符合题意。 故选AB； (2)[2]变压器接直流电源不能工作，必须接交流电源才能工作，电表也必须用交流电压挡。 故选C； (3)[3][4]若N1是原线圈匝数，根据匝数比，副线圈两端的电压为7.2V，或者小于7.2V,不可能是8.2V，所以N2是原线圈匝数，电压比与匝数比不相等，可能的原因有存在漏磁、线圈电阻大、铁芯发热等。 五、计算题（本题共3小题，共36分：13题10分：14题10分：15题16分） 13. 某柴油发电机的铭牌中部分信息如图所示，用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，发电机到安置区的距离是400米，输电线总电阻为，安置区电器的总功率为，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时，求： 型号 AED6500S 输出电压范围 220-300V 输出功率范围 （1）输电线路中的电流大小； （2）输电线路上损失的电功率； （3）发电机的实际输出电压大小； 【答案】（1）200A （2）8000W （3）260V 【解析】 【小问1详解】 根据题意，由公式可得，输电线路中的电流大小 【小问2详解】 输电线路上损失的电功率 【小问3详解】 输电线路上损失的电压为 发电机的实际输出电压大小 14. 如图所示，一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。求： （1）线圈从图示位置转过60°时的感应电动势； （2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过R的电荷量是多少； （3）图中电流表和电压表的示数各是多少； 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 线圈从图示位置转过60°时的感应电动势 【小问2详解】 线圈从图示位置转过90°的过程中通过R的电荷量 【小问3详解】 电动势有效值为 电流表示数 电压表示数 15. 如图所示xOy坐标系,在第二象限内有水平向右的匀强电场,在第一、第四象限内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小相等,方向如图所示．现有一个质量为m、电量为q的带正电的粒子在该平面内从x轴上的P点,以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场,恰好经过y轴上的Q点，且与y轴成450角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场．已知OP之间的距离为d(不计粒子的重力)．求： （1）O点到Q点的距离； （2）磁感应强度B的大小； （3）带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间． 【答案】①2d ② ③ 【解析】 【详解】（1）设Q点的纵坐标为h，到达Q点的水平分速度为vx，则由类平抛运动的规律可知 竖直方向匀速直线运动，有： 水平方向匀加速直线运动平均速度， 根据速度的矢量合成 可得 （2）粒子在磁场中的运动轨迹如图所示： 设粒子在磁场中运动的半径为R，周期为T．则由几何关系可知： 带电粒子进入磁场时的速度大小为 则由牛顿第二定律得： 联立解得： （3）粒子在磁场中运动的周期为 设粒子在电场中的运动时间为，则 设粒子在磁场中的运动时间为， 则总时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $