2022-2023學(xué)年遼寧省朝陽市建平縣重點(diǎn)中學(xué)高二（下）期中物理試卷（含解析）

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物理試卷

一、選擇題（本大題共12小題，共48分）

1.如圖所示，表示磁場對直線電流的作用力示意圖中正確的是()

A.B.C.D.

2.兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，兩粒子質(zhì)量之比為，電荷量之比為，則剛進(jìn)入磁場時兩帶電粒子所受洛倫茲力之比為()

A.B.C.D.

3.一個不計重力的帶正電荷的粒子，沿圖中箭頭所示方向進(jìn)入磁場，磁場方向垂直于紙面向里，則粒子的運(yùn)動軌跡為()

A.圓弧B.直線

C.圓弧D.、、都有可能

4.如圖所示，長為的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為的形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流時，該形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()

A.B.C.D.

5.下列關(guān)于自感系數(shù)及自感電動勢的說法中正確的是()

A.通過線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動勢最大

B.電流變化越大，自感電動勢越大

C.線圈中的電流變化越快，其自感系數(shù)越大

D.線圈內(nèi)插入鐵芯，其自感系數(shù)增大

6.一飛機(jī)在南半球上空做飛行表演。當(dāng)它自東向西方向做飛行表演時，飛機(jī)左右兩機(jī)翼端點(diǎn)哪一點(diǎn)電勢高()

A.飛機(jī)右側(cè)機(jī)翼電勢低，左側(cè)電勢高B.飛機(jī)右側(cè)機(jī)翼電勢高，左側(cè)電勢低

C.兩機(jī)翼電勢一樣高D.條件不足，無法判斷

7.如圖甲所示，線圈總電阻，匝數(shù)，其端點(diǎn)、與的電阻相連，線圈內(nèi)磁通量變化規(guī)律如圖乙所示下列關(guān)于、兩點(diǎn)電勢、的關(guān)系及兩點(diǎn)電勢差的選項(xiàng)，正確的是()

A.，B.，

C.，D.，

8.關(guān)于楞次定律，下列說法中正確的是()

A.感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場的方向相反

B.感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場的方向相同

C.感應(yīng)電流的磁場方向與磁通量增大還是減小有關(guān)

D.感應(yīng)電流的磁場總是阻止原磁場的變化

9.質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子和，以不同的速率經(jīng)小孔垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場并最終打在金屬板上，運(yùn)動的半圓軌跡如圖中虛線所示，不計重力，下列表述正確的是()

A.帶負(fù)電，帶正電B.的速率小于的速率

C.洛倫茲力對、做正功D.的運(yùn)動時間等于的運(yùn)動時間

10.如圖所示，一導(dǎo)線彎成閉合線圈，以速率向左勻速進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外。線圈總電阻為，從線圈進(jìn)入磁場開始到完全進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是()

A.感應(yīng)電流一直沿順時針方向

B.線圈受到的安培力先增大，后減小

C.感應(yīng)電動勢的最大值

D.穿過線圈某個橫截面的電荷量為

11.如圖所示，用細(xì)線吊一個質(zhì)量為的帶電絕緣小球，小球處于勻強(qiáng)磁場中，空氣阻力不計小球分別從點(diǎn)和點(diǎn)向最低點(diǎn)運(yùn)動，當(dāng)小球兩次經(jīng)過點(diǎn)時()

A.小球的動能相同B.細(xì)線所受的拉力相同

C.小球所受的洛倫茲力相同D.小球的向心加速度大小相同

12.如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置。其核心部分是兩個型金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。則下列說法正確的是()

A.高頻交變電流的周期與粒子運(yùn)動周期一定相同

B.粒子從磁場中獲得能量

C.帶電粒子加速所獲得的最大動能與加速電壓的大小有關(guān)

D.帶電粒子加速所獲得的最大動能與金屬盒的半徑有關(guān)

二、非選擇題（52分）

13.如圖為“研究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件”的實(shí)驗(yàn)裝置。已經(jīng)探明，在閉合開關(guān)后，磁鐵的極向下插入線圈時，靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)，則：以下三空均選填“不會”、“向左”、“向右”。

待穩(wěn)定后，讓線圈和磁鐵一起以相同速度向上運(yùn)動，指針________偏轉(zhuǎn)。

待穩(wěn)定后，斷開圖中開關(guān)，靈敏電流計的指針________偏轉(zhuǎn)。

重新閉合開關(guān)，待穩(wěn)定后，把磁鐵極從線圈中拔出時，靈敏電流計的指針________偏轉(zhuǎn)。

14.下圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置。

將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整分。

如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向左偏了一下，那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有：

將原線圈迅速插入副線圈時，靈敏電流計指針將________；

原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器的阻值調(diào)大時，靈敏電流計指針________。

15.半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁場方向垂直紙面向里，半徑為的金屬圓環(huán)與磁場區(qū)域同圓心放置，磁場方向與環(huán)面垂直，其中，，一金屬棒與金屬圓環(huán)接觸良好。

若棒以的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑的瞬間如圖所示、間的電壓；

撤去中間的金屬棒，將右面的半圓環(huán)以為軸向上翻轉(zhuǎn)，若此后磁場隨時間均勻變化，其變化率為，求圖中平均感應(yīng)電動勢。

16.如圖所示，質(zhì)量為、電荷量為的帶正電荷的小滑塊，從半徑為的光滑固定絕緣圓弧軌道上由靜止自端滑下。整個裝置處在方向互相垂直的勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場中。已知，方向水平向右，，方向垂直紙面向里，。求：

滑塊到達(dá)點(diǎn)時的速度；

在點(diǎn)時滑塊所受洛倫茲力；

在點(diǎn)滑塊對軌道的壓力。

17.一個重力不計的帶電粒子，以大小為的速度從坐標(biāo)的點(diǎn)，平行于軸射入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，并從軸上點(diǎn)射出磁場，射出速度方向與軸正方向夾角為，如圖，求：

帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑；

帶電粒子的比荷及粒子從點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)的時間；

其他條件不變，要使該粒子恰從點(diǎn)射出磁場，求粒子入射速度大?。?/p>

18.如圖所示，水平放置的形導(dǎo)軌足夠長，置于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，導(dǎo)軌寬度，左側(cè)與的定值電阻連接。右側(cè)有導(dǎo)體棒跨放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒質(zhì)量，電阻，與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)，其余電阻可忽略不計。導(dǎo)體棒在大小為的水平外力作用下，由靜止開始運(yùn)動了后，速度達(dá)到最大，取，求：

導(dǎo)體棒運(yùn)動的最大速度是多少？

當(dāng)導(dǎo)體棒的速度時，導(dǎo)體棒的加速度是多少？

導(dǎo)體棒由靜止達(dá)到最大速度的過程中，電阻上產(chǎn)生的熱量是多少？

答案和解析

1.【答案】

【解析】

【分析】

通電直導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向利用左手定則判斷．對于左手定則的應(yīng)用，要搞清兩點(diǎn)：一是什么時候用；二是怎樣用．

磁場對直線電流的作用稱為安培力，用左手定則判斷方向．將四個選項(xiàng)逐一代入檢驗(yàn)，選擇符合題意的選項(xiàng)．

【解析】

A、伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向里穿過手心，則手心向外．四指指向電流方向：水平向右，根據(jù)左手定則判斷可知，拇指指向安培力方向：豎直向上．故A正確．

B、通電導(dǎo)線與磁場方向平行，沒有安培力．故B錯誤．

C、伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向里穿過手心，則手心向左．四指指向電流方向：垂直紙面向外，根據(jù)左手定則判斷可知，拇指指向安培力方向：豎直向上．故C錯誤．

、伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向里穿過手心，則手心向下．四指指向電流方向：水平向右，根據(jù)左手定則判斷可知，拇指指向安培力方向：垂直紙面向外．故D錯誤．

2.【答案】

【解析】解：根據(jù)洛倫茲力大小，，結(jié)合題意可得，洛倫茲力大小與電量成正比，即：，故C正確，ABD錯誤；

故選：

帶電粒子垂直進(jìn)入磁場中，受到洛倫茲力作用，根據(jù)洛倫茲力大小，，即可求解．

考查洛倫茲力產(chǎn)生條件，及影響洛倫茲力的大小因素，同時運(yùn)用控制變量法來確定問題．

3.【答案】

【解析】解：帶正電的電荷在向里的磁場中向上運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知，粒子的受到的洛倫茲力的方向向左，所以粒子的可能的運(yùn)動的軌跡為，所以A正確，BCD錯誤。

故選：。

帶電粒子在磁場中藥受到洛倫茲力的作用，根據(jù)左手定則可以判斷正電荷的受力的方向．

本題是對左手定則的直接的應(yīng)用，掌握好左手定則即可判斷粒子的受力的方向．

4.【答案】

【解析】略

5.【答案】

【解析】

【分析】

自感電動勢公式為。自感系數(shù)由線圈自身決定，與其它因素?zé)o關(guān)。

【解答】

由可知，自感電動勢的大小與電流的變化率成正比，與電流的大小及電流變化的大小無關(guān)，故AB錯誤；

線圈的自感系數(shù)僅由線圈自身的因素決定，如：線圈的橫截面積、長度、單位長度上的線圈匝數(shù)、有無鐵芯等，與其他因素?zé)o關(guān)，故C錯誤，D正確。

故選D。

6.【答案】

【解析】略

7.【答案】

【解析】

【分析】

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出線圈中的感應(yīng)電動勢，根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，結(jié)合電路知識求出、兩點(diǎn)電勢差。

通過圖像運(yùn)用數(shù)學(xué)知識結(jié)合物理規(guī)律解決問題，其中我們要知道圖像斜率的意義，在電磁感應(yīng)的問題中要知道哪部分相當(dāng)于電源。

【解答】

從圖中發(fā)現(xiàn)：線圈的磁通量是增大的，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場跟原磁場方向相反，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲猓鶕?jù)右手定則，我們可以判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針方向，在回路中，線圈相當(dāng)于電源，由于電流是逆時針方向，所以相當(dāng)于電源的正極，相當(dāng)于電源的負(fù)極，所以點(diǎn)的電勢大于點(diǎn)的電勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：

，

，

、兩點(diǎn)電勢差就相當(dāng)于電路中的路端電壓，所以。故選項(xiàng)A正確，BCD錯誤。

故選A。

8.【答案】

【解析】略

9.【答案】

【解析】略

10.【答案】

【解析】解：

A、線圈進(jìn)入磁場的過程，磁通量一直增大，根據(jù)楞次定律判斷可知感應(yīng)電流一直沿順時針方向，故A正確。

B、設(shè)線圈有效的切割長度為，由圖可知先增大后減小，線圈受到的安培力，則知安培力先增大，后減小，故B正確。

C、最大的有效切割長度等于，則感應(yīng)電動勢的最大值，故C錯誤。

D、穿過線圈某個橫截面的電荷量為，故D錯誤。

故選：。

由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向；分析線圈有效切割長度的變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律可分析感應(yīng)電動勢的變化，確定感應(yīng)電流和安培力的變化．當(dāng)有效的切割長度最大時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，最大的有效切割長度等于根據(jù)求解電量．

本題運(yùn)用安培力與速度的關(guān)系式、電量與磁通量變化量的關(guān)系式是兩個關(guān)鍵，要理解有效切割長度的意義，運(yùn)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行分析．

11.【答案】

【解析】解：、由題意可知，拉力與洛倫茲力對小球不做功，僅僅重力作功，則小球機(jī)械能守恒，所以小球分別從點(diǎn)和點(diǎn)向最低點(diǎn)運(yùn)動且兩次經(jīng)過點(diǎn)時的動能相同，故A正確；

B、由選項(xiàng)可知，速度大小相等，則根據(jù)牛頓第二定律可知，由于速度方向不同，導(dǎo)致產(chǎn)生的洛倫茲力的方向也不同，則拉力的大小也不同，故B錯誤；

C、由于小球的運(yùn)動方向不同，則根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力的方向不同，但大小卻相等，故C錯誤；

D、根據(jù)，可知小球的向心加速度大小相同，且方向指向固定點(diǎn)，即加速度相同，故D正確；

故選：．

帶電小球在重力與拉力及洛倫茲力共同作用下，繞固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動，由于拉力與洛倫茲力始終垂直于速度方向，它們對小球不做功．因此僅有重力作功，則有機(jī)械能守恒，從而可以確定動能是否相同；洛倫茲力與運(yùn)動方向有關(guān)，根據(jù)向心力公式可以確定拉力的大小是否相同；最后由向心加速度公式來確定是否相同．

本題考查對小球進(jìn)行受力分析，并得出力做功與否，根據(jù)機(jī)械能守恒定律來解題是突破口，同時注意洛倫茲力方向隨著速度的方向不同而不同．最后由牛頓第二定律來考查向心力與向心加速度．

12.【答案】

【解析】

【分析】

回旋加速器是通過電場對粒子加速，磁場對粒子偏轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)多次加速的，要使粒子每一次進(jìn)入電場都能被加速，則電場的變化周期與粒子在磁場的運(yùn)動周期要相等；由得出粒子在磁場中的軌道半徑，由形的盒的半徑可得粒子最大的軌道半徑，從而由動能的公式可得最大動能的表達(dá)式，據(jù)此分析即可。

本題的關(guān)鍵是要明白回旋加速器的加速原理，找出粒子加速以后最大的軌道半徑，即可分析問題。

【解答】

解：回旋加速器是通過電場對粒子加速，磁場對粒子偏轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)多次加速的，要使粒子每一次進(jìn)入電場都能被加速，則電場的變化周期與粒子在磁場的運(yùn)動周期要相等，故A正確，B錯誤；

由洛倫茲力提供向心力可得：，粒子被加速以后最大的軌道半徑為形盒的半徑，故有：，可得最大的動能為：，可知粒子獲得最大動能與形盒的半徑有關(guān)，而與加速電壓無關(guān)，故C錯誤，D正確。

故選AD。

13.【答案】不會；不會；向左

【解析】解：當(dāng)讓線圈和磁鐵一起以相同速度向上運(yùn)動，穿過閉合回路的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，指針不會偏轉(zhuǎn)

當(dāng)斷開圖中開關(guān)，穿過線圈的磁通量減小，線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但由于線圈與靈敏電流計沒有構(gòu)成閉合電路，則不產(chǎn)生感應(yīng)電流，靈敏電流計指針不會偏轉(zhuǎn)．

根據(jù)在閉合開關(guān)后，磁鐵的極向下插入線圈時，導(dǎo)致線圈中的磁通量增大，而靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)，

當(dāng)閉合開關(guān)，待穩(wěn)定后，把磁鐵極從線圈中拔出時，導(dǎo)致線圈中的磁能量減小，則靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)；

故答案為：不會；不會；向左．

穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，電路產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件分析答題．

本題考查了判斷指針是否偏轉(zhuǎn)，知道感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、根據(jù)題意判斷磁通量是否變化即可正確解題，注意第二問，雖產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而不滿足感應(yīng)電流產(chǎn)生條件．

14.【答案】將電源、電鍵、變阻器、小螺線管串聯(lián)成一個回路，再將電流計與大螺線管串聯(lián)成另一個回路，電路圖如圖所示：

向左偏轉(zhuǎn)一下；向右偏轉(zhuǎn)一下。

【解析】

【分析】

本題考查研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象及驗(yàn)證楞次定律的實(shí)驗(yàn)，對于該實(shí)驗(yàn)注意兩個回路的不同．知道磁場方向或磁通量變化情況相反時，感應(yīng)電流反向是判斷電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)鍵。

注意該實(shí)驗(yàn)中有兩個回路，一是電源、電鍵、變阻器、小螺線管串聯(lián)成的回路，二是電流計與大螺線管串聯(lián)成的回路，據(jù)此可正確解答。

磁場方向不變，磁通量的變化不變時電流方向不變，電流表指針偏轉(zhuǎn)方向相同，磁通量的變化相反時，電流表指針方向相反。

【解答】

將電源、電鍵、變阻器、小螺線管串聯(lián)成一個回路，再將電流計與大螺線管串聯(lián)成另一個回路，電路圖如圖所示：

閉合開關(guān)，穿過副線圈的磁通量增大，靈敏電流表的指針向左偏；

將原線圈迅速插入副線圈時，磁場方向不變，穿過副線圈的磁通量增大，靈敏電流計指針將向左偏轉(zhuǎn)一下．

原線圈插入副線圈后，滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)大時，原線圈電流變小，穿過副線圈的磁場方向不變，但磁通量變小，靈敏電流計指針將右偏轉(zhuǎn)一下。

15.【答案】

【解析】金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為；

兩個燈泡并聯(lián)，等效阻值為；

電路中的電流，

，

聯(lián)立解得。

撤去金屬棒后，磁場均勻變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

16.【答案】

方向豎直向睛

在點(diǎn)滑塊對軌道的壓力是，方向豎直向下。

【解析】滑塊滑運(yùn)過程中洛倫茲力不做功，由動能定理得：

代入數(shù)據(jù)解得：

根據(jù)洛倫茲力大小公式得：

方向豎直向睛

在點(diǎn)，受到四個力作用，如圖所示，由牛頓第二定律與圓周運(yùn)動知識