遼寧省撫順市2023-2024學年高二上學期物理期中考試試卷（含答案）

遼寧省撫順市2023-2024學年高二上學期物理期中考試試卷姓名：__________班級：__________考號：__________題號一二三四五總分評分一、單選題1．圖甲是一個磁懸浮地球儀，磁懸浮原理如圖乙所示，地球儀中有一個磁鐵，底座中有一個線圈（線圈電阻不計），給線圈通上電，地球儀就可以懸浮起來。下列說法正確的是（）A．線圈必須連接交流電源B．若地球儀轉(zhuǎn)動，則不能保持繼續(xù)懸浮C．若僅增加線圈匝數(shù)，可增加地球儀穩(wěn)定懸浮的高度D．若僅增大線圈中的電流，地球儀再次穩(wěn)定懸浮后受到的斥力增大2．利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦?，可以對交變電流進行整流，將交變電流變?yōu)橹绷麟娏鳌Ｈ鐖D為某一正弦交變電流整流后的輸出電流，則該輸出電流的有效值為（）A．10A B．5A C．2.5A D．53．水平圓形導(dǎo)體環(huán)置于豎直方向的勻強磁場中，規(guī)定如圖甲所示導(dǎo)體環(huán)中電流的方向為正方向，磁場向上為正。磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖乙變化時，下列能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流變化情況的是（）A． B．C． D．4．近日，小米發(fā)布了“小感量+磁吸”無線充電預(yù)研技術(shù)——磁吸式無線充電，通過磁鐵的吸附力，把無線充電發(fā)射線圈和接收線圈緊密結(jié)合在一起，將大大降低能量損耗。某次測試中磁吸無線充電底座線圈接于u=2202sin（100πt）（V）的交流電源，已知發(fā)射線圈和接收線圈匝數(shù)比為11：1，功率為50W。則（）A．接收線圈的工作原理是電流的磁效應(yīng)B．發(fā)射線圈連接直流電源也能實現(xiàn)無線充電C．若不計能量損耗，接收線圈獲得的電壓最大值為20VD．若不計能量損耗，通過接收線圈的電流有效值為2.5A5．如圖所示，金屬棒ab質(zhì)量為m，通過電流為I，處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面夾角為θ，ab靜止于寬為L水平導(dǎo)軌上。下列說法正確的是（）A．金屬棒受到的安培力大小為F=BILsinθB．金屬棒受到的摩擦力大小為f=BILcosθC．若只改變電流方向，金屬棒對導(dǎo)軌的壓力將增大D．若只增大磁感應(yīng)強度B后，金屬棒對導(dǎo)軌的壓力將增大6．回旋加速器原理如圖所示，置于真空中的D形金屬盒的半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過狹縫的時間可忽略；磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直，交流電源的頻率為f，加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子的質(zhì)量為m、電荷量為+q，下列說法正確的是（）A．若只增大交流電壓U，則質(zhì)子獲得的最大動能增大B．質(zhì)子在回旋加速器中做圓周運動的周期隨回旋半徑的增大而增大C．若只增大D形金屬盒的半徑，則質(zhì)子離開加速器的時間變長D．若磁感應(yīng)強度B增大，則交流電頻率f必須適當減小，加速器才能正常工作7．兩個相同的小燈泡L1、L2和自感線圈L、電容器C、開關(guān)S和直流電源連接成如圖所示的電路。已知自感線圈L的自感系數(shù)較大且直流電阻為零，電容器A．開關(guān)S閉合的瞬間，L1、LB．開關(guān)S閉合的瞬間，L1、L2燈泡同時亮，后L1C．開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開的瞬間，L1燈泡突然亮一下，然后熄滅，LD．去掉電容器C，開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開的瞬間，L1和L二、多選題8．如圖所示，在磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中，有一個半徑r=0.5m的金屬圓環(huán)，圓環(huán)所在的平面與磁感線垂直。OA是一根金屬棒，它沿著順時針方向以20rad/s的角速度繞圓心O勻速轉(zhuǎn)動，且A端始終與圓環(huán)相接觸，OA棒的電阻R=0.1Ω，圖中定值電阻R1=100Ω，R2A．電容器上極板帶負電B．穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為4.9×C．電路中消耗的電功率為5WD．穩(wěn)定后的金屬棒轉(zhuǎn)動一周時在棒上產(chǎn)生的焦耳熱為π9．如圖所示，質(zhì)量一定的導(dǎo)體棒ab放置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌上端連接電源和定值電阻形成閉合回路，空間內(nèi)加垂直于導(dǎo)體棒的大小相等、方向不同的勻強磁場，導(dǎo)體棒ab均靜止，則下列判斷正確的是（）A．四種情況下，導(dǎo)體棒受到的安培力大小不相等B．甲中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零C．乙中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零D．丙和丁中導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零10．如圖所示，在直角坐標系xOy第一象限內(nèi)x軸上方存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，在y軸上S處有一粒子源，它可向右側(cè)紙面內(nèi)各個方向射出速率相等的質(zhì)量大小均為m，電荷量大小均為q的同種帶電粒子，所有粒子射出磁場時離S最遠的位置是x軸上的P點。已知OP＝3OS＝3d，粒子帶負電，粒子重力及粒子間的相互作用均不計，則（）A．粒子的速度大小為qBdB．從O點射出的粒子在磁場中的運動時間為πmC．沿平行x軸正方向射入的粒子離開磁場時的位置到O點的距離為12D．從x軸上射出磁場的粒子在磁場中運動的最長時間與最短時間之比為9：4三、填空題11．用如圖等臂天平可測量磁感應(yīng)強度B，天平右側(cè)下方懸掛的矩形線圈寬為L，共N匝。虛線框中勻強磁場垂直于紙面，線圈通以圖示方向的電流I時，天平平衡。保持電流大小不變，改變其方向，從右盤中移動質(zhì)量為m的砝碼至左盤，使天平重新平衡。由此可知磁場的方向垂直紙面向，磁感應(yīng)強度大小B=。（已知重力加速度g）四、實驗題12．某興趣小組用如圖甲所示的可拆變壓器進行“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗。（1）下列說法正確的是________。A．變壓器工作時，通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈B．變壓器工作時在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化為磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化為電能C．理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，沒有能量損失D．變壓器副線圈上不接負載時，原線圈兩端電壓為零（2）實際操作中將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個接線柱之間，測得副線圈的“0”和“4”兩個接線柱之間的電壓為3.0V，則可推斷原線圈的輸入電壓可能為________。A．3V B．5.5V C．6.0V D．6.5V（3）圖乙為某電學儀器原理圖，圖中變壓器為理想變壓器。左側(cè)虛線框內(nèi)的交流電源與串聯(lián)的定值電阻R0可等效為該電學儀器電壓輸出部分，該部分與一理想變壓器的原線圈連接；一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2（右側(cè)實線框內(nèi)的電路也可以等效為一個電阻）。在交流電源的電壓有效值U0不變的情況下，調(diào)節(jié)可變電阻R的過程中，當R五、解答題13．如圖，矩形線圈abcd的面積為0.1m2，共50匝，線圈的總電阻為r=2Ω，外接電阻為R=8Ω，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B=1（1）在運動過程中，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；（2）從圖示位置開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式；（3）電阻R消耗的電功率。14．如圖所示，靜止于A處的帶正電粒子，經(jīng)加速電場加速后沿圖中四分之一虛線圓弧通過靜電分析器，從P點垂直CN豎直向上進入矩形區(qū)域的有界勻強磁場（磁場方向如圖所示，其中CNQD為勻強磁場的邊界）。靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻向分布的電場，方向如圖所示。已知加速電場的電壓U=qm（只表示電壓的大小），電場中虛線圓弧的半徑為R，粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q，QN=2d，（1）求粒子經(jīng)過輻向電場時其所在處的電場強度大小E；（2）若要使帶電粒子只能打在NC邊上，求磁感應(yīng)強度B滿足的條件；（3）調(diào)節(jié)磁場強弱可以使粒子打在QN邊上不同位置，求在能到達QN邊的粒子中，離N點最遠的粒子在磁場中運動的時間。15．如圖所示，MN和PQ是兩根相距L、豎直固定放置的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌足夠長，其電阻不計。水平條形區(qū)域Ⅰ和Ⅱ內(nèi)均有磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場，其寬度均為d，區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ相距h，其他區(qū)域內(nèi)無磁場。導(dǎo)體棒ab的長度為L、質(zhì)量為m、電阻為R，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)?，F(xiàn)將ab棒由區(qū)域Ⅰ上邊界上方H處由靜止釋放，ab棒下落H2時閉合S。已知ab棒在先后穿過兩個磁場區(qū)域的過程中，流過棒的電流及其變化情況相同。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計空氣阻力，重力加速度大小為g（1）ab棒進入磁場區(qū)域Ⅰ的瞬間，通過棒的電流I；（2）ab棒穿過磁場區(qū)域Ⅰ的過程中，棒上產(chǎn)生的熱量Q；（3）ab棒穿過磁場區(qū)域Ⅱ過程所用時間t。

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】A．地球儀中的磁鐵其N、S極是固定的，所以電流激發(fā)的磁場也應(yīng)該是穩(wěn)恒的磁場，則線圈應(yīng)該連接直流電源，A不符合題意；B．地球儀轉(zhuǎn)動時，其內(nèi)部磁鐵的磁極位置不變，所以能保持繼續(xù)懸浮，B不符合題意；C．若僅增加線圈匝數(shù)，則電流激發(fā)的磁場將增強，則可增加地球儀穩(wěn)定懸浮的高度，C符合題意；D．地球儀穩(wěn)定懸浮時受到的斥力與重力等大反向，所以大小是一定的，D不符合題意。故答案為：C。

【分析】為了磁鐵受力均勻，線圈激發(fā)的磁場必須是穩(wěn)定的，所以線圈應(yīng)該接直流電源；當?shù)厍騼x轉(zhuǎn)動時，由于內(nèi)部磁極位置不變所以繼續(xù)保持懸??；增加線圈的匝數(shù)會增大磁場的強度，則會增大地球儀穩(wěn)定懸浮的高度；地球儀穩(wěn)定懸浮時受到的斥力與重力等大反向。2．【答案】B【解析】【解答】根據(jù)有效值的定義，讓圖示交變電流和一恒定電流都通過阻值為R的電阻，在相同時間（一個周期T）內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，可得(102故答案為：B。

【分析】利用焦耳定律結(jié)合電流的周期可以求出有效值的大小。3．【答案】A【解析】【解答】規(guī)定以向上為磁場的正方向，從圖乙可知，0~1s磁感應(yīng)強度向下且減小，則通過線圈的磁通量在減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向下，則感應(yīng)電流與圖甲所示電流方向相同，為正方向，同理可知1s~2s電流為正方向、2s~4s為負方向，4s~5s為正方向；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律及歐姆定律，線圈的感應(yīng)電流為I=ER=SΔBΔtR故答案為：A。

【分析】利用磁場的變化結(jié)合楞次定律可以判別感應(yīng)電流的大小，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律及歐姆定律可以求出感應(yīng)電流的大小。4．【答案】D【解析】【解答】A．接收線圈的工作原理是電磁感應(yīng)原理，A不符合題意；B．底座線圈連接直流電源時因不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)，則不能實現(xiàn)無線充電，B不符合題意；C．接收線圈獲得的電壓有效值U2=nD．功率為50W，根據(jù)功率的表達式得I=P故答案為：D。

【分析】接收線圈的原理是電磁感應(yīng)原理；由于使用電磁感應(yīng)原理所以底座應(yīng)該接交流電源；利用匝數(shù)之比可以求出接收線圈獲得的最大電壓；利用電功率的表達式可以求出接收線圈電流的有效值。5．【答案】C【解析】【解答】A．金屬棒受到的安培力大小F=BILA不符合題意；BD．電流方向從a到b，受力分析如圖所示根據(jù)平衡條件有f=Fsinθ=BIL所以若只增大磁感應(yīng)強度B后，導(dǎo)軌對金屬棒的支持力減小，所以金屬棒對導(dǎo)軌的壓力減小，BD不符合題意；C．若只改變電流方向，安培力方向?qū)⒆優(yōu)樾毕蛴蚁?，安培力在豎直方向上的分力豎直向下，所以金屬棒對導(dǎo)軌的壓力將增大，C符合題意。故答案為：C。

【分析】對導(dǎo)體棒進行受力分析，在重力、支持力、摩擦力和安培力的作用下，物體處于平衡狀態(tài)，合力為零，根據(jù)該條件列方程分析求解即可。6．【答案】C【解析】【解答】A．質(zhì)子在磁場中做勻速圓周運動，則有qvB=mv2R，質(zhì)子動能EkB．質(zhì)子在回旋加速器中做圓周運動的周期T=2πmC．質(zhì)子的加速次數(shù)n=EkqU=qD．質(zhì)子做勻速圓周運動的頻率與加速電場的頻率相同，則有f=1T=qB2πm故答案為：C。

【分析】利用牛頓第二定律結(jié)合動能的表達式可以求出最大動能的表達式；利用周期的表達式可以判別與粒子運動的半徑無關(guān)；利用最大動能的大小結(jié)合每次電場力做功的大小可以求出加速的次數(shù)，結(jié)合運動的周期可以求出加速的時間；利用粒子周期的表達式可以求出交流電頻率和磁感應(yīng)強度的大小關(guān)系。7．【答案】C【解析】【解答】AB．開關(guān)S閉合的瞬間，由于線圈的自感作用阻礙電流的變化，因此流過線圈L中的電流逐漸增加，燈L1立刻變亮，然后逐漸熄滅；而電容器兩端由零電壓逐漸升高，因此加在L2兩端的電壓逐漸升高，L2逐漸變亮，AB不符合題意；C．開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開的瞬間，由于線圈的自感作用阻礙電流的變化，燈L1立刻閃亮，然后熄滅；而電容器通過等L2放電，燈L2逐漸熄滅，C符合題意；D．去掉電容器C，開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開的瞬間，L1燈泡逐漸熄滅，燈泡L2故答案為：C。

【分析】當開關(guān)閉合時，由于電感對變化電流的阻礙作用，所以燈泡L1立即變亮，再逐漸變暗；當開關(guān)閉合穩(wěn)定后斷開，由于電感的阻礙作用及電容器的放電，兩個燈泡逐漸熄滅；去掉電容器后，L2立即熄滅，L1逐漸熄滅。8．【答案】C,D【解析】【解答】A．根據(jù)右手定則知，感應(yīng)電流的方向由O→A，由圖示電路圖可知，電容器上極板電勢高下極板電勢低，電容器上極板帶正電，下極板帶負電，A不符合題意；BC．感應(yīng)電動勢E=12Br2ω=1D．根據(jù)ω=2πT，解得T=π故答案為：CD。

【分析】利用右手定則可以判別感應(yīng)電流的方向進而判別極板的電性；利用動生電動勢的表達式及歐姆定律可以求出回路電流的大小，利用電功率的表達式可以求出電路消耗的電功率大小，利用電容的定義式可以求出電荷量的大??；利用焦耳定律及金屬棒運動的周期可以求出焦耳定律的大小。9．【答案】B,C【解析】【解答】A.導(dǎo)體棒受到的安培力F=BIL，由于四種情況中導(dǎo)體棒的電流相同，所處的磁場磁感應(yīng)強度相同，故受到的的安培力大小相等，A不符合題意；B.甲圖中導(dǎo)體棒受到豎直向下的重力、水平向右的安培力、垂直于傾斜導(dǎo)軌向上的彈力，若這三個力平衡，則導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零，B符合題意；C．乙圖中，導(dǎo)體棒受豎直向下的重力、豎直向上的安培力，若這兩個力大小相等，則處于平衡狀態(tài)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零，C符合題意；D．丙圖中，導(dǎo)體棒受到豎直向下的重力、豎直向下的安培力、垂直導(dǎo)軌向上的彈力；丁圖中，導(dǎo)體棒受到豎直向下的重力、水平向左的安培力。兩種情況中，三個力均無法使導(dǎo)體棒平衡，故導(dǎo)體棒一定受到導(dǎo)軌提供的摩擦力，即導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間摩擦力不可能為零，D不符合題意；故答案為：BC。

【分析】利用安培力的表達式可以判別四種情況安培力的大小相等；利用平衡條件可以判別摩擦力的大小及方向。10．【答案】A,B【解析】【解答】A．由OP＝3OS＝3d，可得SP＝2d，如圖所示，結(jié)合“在軌跡圓中，軌跡的直徑為最長的弦”和題中“所有粒子射出磁場時離S最遠的位置是x軸上的P點”可知SP是其中一個軌跡的直徑，由qvB=mv2r，可得r=mvqBB．由幾何知識可得從O點射出的粒子，軌跡所對的圓心角為60°，在磁場中的運動時間為t＝60°360°C．沿平行x軸正方向射入的粒子，圓心在原點處，運動軌跡為四分之一圓，離開磁場時的位置到O點的距離為d，C不符合題意；D．從x軸上射出磁場的粒子，從原點射出時在磁場中運動時間最短，運動軌跡與x軸相切時運動時間最長tmax＝270°360°?2πmqB＝3πm故答案為：AB。

【分析】利用粒子運動的軌跡及幾何關(guān)系可以求出粒子軌跡半徑的大小，結(jié)合牛頓第二定律可以求出粒子速度的大小，利用粒子運動的軌跡所對圓心角的大小結(jié)合周期的大小可以求出粒子在磁場中的運動時間；畫出粒子運動的軌跡，利用幾何關(guān)系可以求出粒子離開磁場時的位置到O點的距離；利用粒子軌跡所對圓心角的大小可以求出粒子運動最長時間和最短時間之比。11．【答案】外；mg【解析】【解答】由題知，當電流改為反方向時（大小不變），從右盤中移動質(zhì)量為m的砝碼至左盤，天平重新平衡，說明電流反向后，線框所受的安培力方向由原來的向上變成向下，即開始線圈所受安培力的方向向上，根據(jù)左手定則可知，磁感應(yīng)強度B的方向垂直紙面向外。開始線圈所受安培力的方向向上，電流方向反向，則安培力方向反向，變?yōu)樨Q直向下，安培力大小變化量等于所移動砝碼重力的2倍，根據(jù)天平平衡有2mg=2F安=2NBIL，解得12．【答案】（1）B；C（2）D（3）(【解析】【解答】（1）A．變壓器是通過互感工作，而不是通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈，A不符合題意；B．變壓器工作時在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化為磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化為電能，B符合題意；C．理想變壓器忽略能量損失，原線圈輸入功率全部轉(zhuǎn)到副線圈輸出功率，C符合題意；D．變壓器的原線圈兩端電壓由發(fā)電機提供，則副線圈上不接負載時，原線圈兩端電壓不變，不為0，D不符合題意。故答案為：BC。（2）若是理想變壓器，則有變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系為U1（3）把變壓器和R等效為一個電阻R1，R0當做電源內(nèi)阻，當內(nèi)外電阻相等時，即R1=R0，此時，輸出功率最大，根據(jù)U1U2=n1n【分析】（1）變壓器的原理是利用互感現(xiàn)象，不能利用鐵芯把電能傳給副線圈；

（2）副線圈不接負載時，原線圈兩端電壓保持不變；

（3）利用輸出電源結(jié)合匝數(shù)之比及能量損失可以判別輸入電壓的大?。?/p>

（4）變阻器的匝數(shù)之比結(jié)合電功率的表達式及內(nèi)外電阻相等可以求出R獲得的最大功率。13．【答案】（1）解：依題意有，感應(yīng)電動勢的最大值為E（2）解：因為從中性面開始計時，所以感應(yīng)電動勢按正弦規(guī)律變化e=（3）解：電動勢的有效值為E=電流表的示數(shù)I=電阻R消耗的電功率P=【解析】【分析】（1）在線圈運動的過程中，利用電動勢的表達式可以求出最大電動勢的大??；

（2）由于線圈從中性面開始運動，利用電動勢的峰值及轉(zhuǎn)動的角速度可以求出電動勢瞬時值的表達式；

（3）已知電動勢的大小可以求出電動勢的有效值，結(jié)合歐姆定律及電功率的表達式可以求出電阻消耗的電功率。14．【答案】（1）解：粒子在加速電場中加速，根據(jù)動能定理有qU=解得v=粒子在輻向電場中做勻速圓周運動，電