2020-2021学年河北省衡水市第十四中学高二上学期期末考试物理试题 Word版

河北省衡水市第十四中学2020-2021学年高二上学期期末考试物 理 试 卷

一.选择题（其中1-8为单选，每题3分，9-14题为多选，每题4分）

1．下列现象中利用的原理不是利用电磁感应的是（　　）

A．如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化

B．如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警

C．如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来

D．如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来

2．如图所示为某一线圈通过的交流电的电流—时间关系图象（前半个周期为正弦波形的），则一个周期内该电流的有效值为（　　）

A． B． C．      D．

3．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图象如图（正弦式）所示。下列说法正确的是（　　）

A．时刻线框平面与中性面垂直    B．线框的感应电动势有效值为

C．时刻，感应电动势为最大

D.从到过程中线框的平均感应电动势为

4．手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示为电磁感应式无线充电的原理图，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入按正弦规律变化的电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中,说法不正确的是（    ）

A. 送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化

B. 受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变

C 送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递 

D.手机和基座无需导线连接

5．如图所示，相距为L的两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与水平面成θ角（0<θ<90°）斜向右上方。已知金属棒ab与电阻R的距离也为L。t=0时刻，使磁感应强度从B0开始随时间均匀减小，且金属棒ab始终保持静止。下列说法正确的是（　　）

A．t=0时刻，穿过回路的磁通量大小为ϕ= B0L2  B．金属棒ab中的感应电流方向由a到b

C．金属棒ab中的感应电流随时间均匀减小   D．金属棒ab所受的安培力随时间均匀减小

6．如图所示，矩形金属线圈abed与理想变压器的原线圈组成闭合电路，灯泡L1、L2完全相同，当变压器原线圈中的抽头P置于最上端时，原、副线圈的匝数比为n：1．矩形线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，且磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动的角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计。则下列说法不正确的是（　　）

A.若减小矩形线圈abcd的转速，灯L1会变暗

B．在图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最小

C．当抽头P置于最上端时，在线圈abcd转动的过程中，电压表示数为

D．若仅将线圈abcd的转轴平移至ad边处，且转速不变，则电压表示数也不变

7．2020年11月17~20日长春遭遇了一轮冻雨暴雪天气，致使多条供电线路停运，电力部门持续进行抢修除冰作业。针对高压输电线融冰有一种电流发热融冰法，就是增大高压电线内通入的电流使电线发热，利用电线自身的发热量使其外部冰层由内向外融化，达到融冰除冰的目的。为了监测高压线路融冰进展情况，技术人员通过如图所示的装置检测融冰线路。图中、是监测交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），的原、副线圈匝数比为，、是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的电压为，高压线路输送的电功率是、电压是，则（　　）

A．是交流电压表      

B．的原、副线圈匝数比为

C．通过交流电流表的电流为  

D．绕制副线圈的导线应比原线圈的粗

8．如图所示，在匀强电场中，将带电荷量为－6×10－6C的点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做了－2.4×10－5J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.2×10－5的功。已知电场的方向与△ABC所在的平面平行。下列说法正确的是（　　）

A．A、B两点间的电势差=—4V   B．B、C两点的电势差=2V

C．C点的电势比B点的电势高       D．场强的方向垂直于AC指向B

9.如图所示，竖直放置的两根足够长平行金属导轨相距L，导轨间接有一定值电阻R，质量为m，电阻为r的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，且无摩擦，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，现将金属棒由静止释放，金属棒下落高度为h时开始做匀速运动，在此过程中(　　)

A．导体棒的最大速度为        B．通过电阻R的电荷量为

C．导体棒克服安培力做的功大于电阻R上产生的热量

D．重力对导体棒做的功大于导体棒动能的增加量 

10．笔记本电脑趋于普及，电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件．当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态．如图，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v．当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向上的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭．则关于元件的说法正确的是（　　）

A．前表面的电势比后表面的低     B．前、后表面间的电压U与a成正比

C．前、后表面间的电压U与c成正比     D．自由电子受到的洛伦兹力大小为

11．如图所示为电能输送的示意图，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线总电阻R为8Ω，升压变压器的输入功率100kW，用户端得到的电压为220V，用户得到的功率为95kW．下面说法正确的是(    )

A．输电线上损失的电压为200V   B．升压变压器输出电压为400V

C．降压变压器原、副线圈匝数比为

D．用户端负载增加，有利于减少远距离输电的电能损失

12．如图甲所示为理想变压器，现将原线圈a接在电压u随时间t按如图乙所示正弦规律变化的交流电源上，将滑动变阻器滑片P置于图中所示位置．电压表V1、V2均为理想交流电表．现将滑动变阻器滑片P向右滑动一小段距离，与移动前比较，下列说法正确的是（　　）

A．电阻R1消耗功率减小 B．电压表V1的示数变大

C．电压表V2的示数减小 D．灯泡L变亮

13．如图所示，光滑平行金属导轨MN、PQ放置在同一水平面内，M、P之间接一定值电阻R，金属棒ab垂直导轨放置，金属棒和导轨的电阻均不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．t＝0时对金属棒施加水平向右的外力F，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动．下列关于通过金属棒的电流i、通过电阻R的电荷量q、拉力F和拉力的功率P随时间变化的图象，正确的是(　　)    

14．如图所示，匀强磁场中有两个用同样导线绕城的闭合线圈A、B，线圈A、B匝数之比为2∶3，半径之比为3∶2，磁感应强度B随时间均匀增大。下列说法正确的有（　　）

A．两线圈产生的感应电流均沿逆时针方向

B．某一时刻两线圈的磁通量之比

C．两线圈的电阻之比  D．两线圈中产生的感应电流之比

三.计算题（共46分）

15（10分）如图所示，两金属板平行放置，金属板右侧的矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，分别为边和边的中点，ab=3cm，ad=2cm，金属板与矩形区域的轴线垂直。比荷为5×105c/kg的粒子在板附近自由释放，经两板间电压U=100v加速后，穿过板上的小孔，沿轴线进入磁场区域，并由点离开磁场。不计粒子重力，求：

(1)粒子进入磁场的速度的大小；

(2)矩形磁场中磁感应强度的大小。  

16.（12分）如图，质量 m＝0.9kg、匝数 n＝20 的矩形线圈 abcd 被细绳悬挂在天花板上，线圈有一半在磁场中，且线圈平面与磁场垂直．其中 lab＝0.3m，lad＝0.4m，线圈电阻为 r＝1Ω， 磁感应强度随时间的关系式为 B＝0.5t，g＝10m/s2，求：

（1）t＝2s 时线圈中的磁通量；   （2）流过线圈中的电流大小

（3）t 为何值时细绳中的拉力为零．

17.（12分）如图所示,空间中有场强为E=的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,y轴为两种场的分界面。图中虚线为磁场区的右边界。现有一质量为m、电荷量为-q的带电粒子,从电场中的P点以初速度v0沿x轴正方向开始运动,已知P点的坐标为(-L,0),试求:

(1)带电粒子运动到y轴上时的纵坐标大小;

(2)要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回到电场中,磁场的宽度最大为多少?(不计带电粒子的重力)

18.（18分）如图所示，倾角θ=30°的两光滑金属导轨ab、cd平行放置，且导轨足够长，电阻可忽略，其间距L=1m。磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直导轨平面向上，一质量m=0.2 kg、电阻R0=1Ω的金属棒MN垂直放置在导轨ab、cd上，且始终与导轨接触良好。将并联的电阻R1=3Ω，R2=6Ω通过开关S连接在两导轨顶端。重力加速度g取10 m/s2，闭合开关S后，将金属棒由静止释放，下滑x=2m时刚好达到最大速度，求：

(1)金属棒的最大速度的大小；(2) 金属棒从静止到刚好达到最大速度过程中流过电阻R1的电荷量

(3)金属棒从静止到刚好达到最大速度过程中金属棒上产生的焦耳热。

(4)求金属棒从静止到最大速度所用的时间。

物理参考答案

1-5  C  B C B D   6-10  D  C  C  CD  AD   11-14  AC   AB  AC  ACD 

15.【答案】(1)v=104 m/s ；(2) 0.4T

【详解】(1)在电场中加速过程中，根据动能定理可得    解得v= 104 m/s

(2)粒子在磁场中运动轨迹如图所示，
根据几何关系可得    R2=(3L）2+（R-L）2  解得  R=5L

根据洛伦兹力提供向心力可得     解得  = 0.4T

16.【解答】解：（1）0.06Wb（2） 0.6A   (3)5S

17.【答案】(1)L/2   (2)

【解析】(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,竖直方向速度vy=at,加速度a=,水平位移L=v0t,又L=,由以上各式得带电粒子运动到y轴上时的速度v=v0,方向与y轴正方向成45°角斜向上。Y=l/2

(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,有qvB=m 得R==

当带电粒子运动轨迹与磁场右边界相切时,有几何关系

R sin 45°+R=d,解得d= 故磁场的宽度最大为。

18.【答案】(1) ；（2） C  (3)   J    （4）  s

(1)当杆平衡时，达收尾速度vm  对杆 

总电阻为  联立并代入数据解得 

(3)从静止到刚好达到收尾速度过程中，由能量守恒定律有

代入数据解得  Q=1.1J  金属棒上产生的热量  约为0.37J