2021-2022学年河南省原阳县第三高级中学高二11月考物理试题（Word版）

河南省原阳县第三高级中学2021-2022学年高二11月考物理试卷

一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）

1. 物理学发展史中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。有关物理学史正确的是

A. 英国物理学家法拉第发现了电流的磁效应
B. 丹麦物理学家奥斯特通过平行导线间相互作用的实验，证明通电导线间就像磁极和磁极之间一样会发生相互作用
C. 法拉第对理论和实验资料进行严格分析后，得出法拉第电磁感应定律
D. 1834年，俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，通过归纳推理得出了楞次定律

2. 关于电磁感应现象，下列叙述正确的是

A. 真空冶炼炉利用涡流来冶炼合金钢，优点是可以冶炼高质量的合金
B. 手机无线充电原理是利用了电磁感应中的自感现象
C. 交流感应电动机是利用电磁阻尼的原理工作的
D. 磁电式仪表在运输过程中，用导线将正负两个接线柱相连，在震动颠簸中，线圈中产生感应电流，使指针偏角变大

3. M、N两个闭合正方形线圈用相同的导线制成，分别为10匝和30匝，边长，图示区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律为，不考虑线圈之间的相互影响，则下列说法正确的是

A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B. M、N线圈中感应电动势大小之比为1：9
C. M、N线圈中感应电流大小之比为1：3
D. M、N线圈中电功率之比为1：27

4. 如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，、是两个完全相同的灯泡，滑动变阻器电阻的最大阻值是阻值的两倍，则

A. 若将的阻值调到与的阻值相等，闭合开关S后，、同时达到最亮
B. 若将的阻值调到与的阻值相等，闭合开关S后，、均缓慢亮起来
C. 若将的阻值调到最大，闭合开关S，电路稳定后，断开开关S，缓慢熄灭，闪亮一下后再缓慢熄灭
D. 若将的阻值调到最大，闭合开关S，电路稳定后，断开开关S，缓慢熄灭，立即熄灭
 

5. 如图所示，在水平向右的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，有一边长为L的正方形导线框，以为轴从图示位置逆时针匀速转动，角速度为。轴距AD为，距BC为，下列说法正确的是

A. 感应电动势的最大值为
B. 感应电动势的最大值为
C. 从图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量为
D. 从图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量为

6. 如图所示，一内壁光滑的玻璃管竖直放置，上端开口，下端封闭，管底有一带电小球，整个装置在垂直纸面向里且足够大的匀强磁场中。现对管施加一水平向右的恒力F，经过一段时间，小球从上端开口处飞出，在这个过程中小球所带电量不变，下列说法中正确的是

A. 小球所受洛伦兹力方向始终竖直向上
B. 小球运动的轨迹为抛物线
C. 洛伦兹力对小球做正功
D. 小球的机械能增加

7. 如图所示，在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一质量为m、电荷量为的绝缘小球由长度为l的绝缘细绳与悬点相连，将小球拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，不计空气阻力，且整个过程中洛伦兹力小于重力沿绳方向的分力，下列说法正确的是

A. 小球摆动的周期满足
B. 小球摆动的周期满足
C. 小球摆动的周期满足
D. 小球从右向左运动的时间比从左向右运动的时间短

8. 粒子加速器是利用电场来推动带电粒子使其获得能量的装置，是高能物理中重要的角色。1931年美国物理学家恩奈斯特劳伦斯发明了回旋加速器，被加速的粒子在一圆形结构里运动，其运动轨迹由磁场控制，通过交变电场给带电粒子加速。图甲是回旋加速器的示意图，粒子出口处如图所示；图乙是回旋加速器所用的交变电压随时间的变化规律。某物理学习小组在学习了回旋加速器原理之后，想利用同一回旋加速器分别加速两种带正电的粒子，所带电荷量分别为、，质量分别为、。保持交变电压随时间变化的规律不变，需要调整所加磁场的磁感应强度的大小，则

A. 所加磁场的磁感应强度大小之比为
B. 粒子获得的最大动能之比为
C. 粒子的加速次数之比为
D. 粒子在回旋加速器中的运动时间之比为

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9. 科学家们经常利用电偏转和磁偏转将带电粒子束分开，若一束粒子中含有质子和粒子粒子由两个质子和两个中子组成，用下列哪些方法能够把两种粒子分开

A. 粒子束以相同的动能垂直于磁场方向进入同一匀强磁场
B. 粒子束以相同的动能垂直于电场方向进入同一匀强电场
C. 粒子束由静止经同一加速电场加速后，再垂直于磁场方向进入同一匀强磁场
D. 粒子束由静止经同一加速电场加速后，再垂直于电场方向进入同一匀强电场

10. 将两根电阻均为R的导体棒ab、cd置于倾角为的足够长粗糙导轨上，ab棒质量为m，cd棒质量为2m，两导体棒都恰好静止在导轨上最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导轨与两导体棒的动摩擦因数均为，空间存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于斜面向上。某时刻给ab棒沿导轨向下的初速度，导轨电阻不计，下列分析正确的是

A. 在相等的时间内，安培力对两导体棒的冲量相同
B. 经过足够长的时间，两导体棒的距离均匀增大
C. 经过足够长的时间，两导体棒的距离保持不变
D. 经过足够长的时间，回路中产生的焦耳热为

11. 在平面直角坐标系区域内有沿y轴正方向的匀强电场E，区域内有沿y轴负方向的匀强电场E，区域内有一匀速转动圆筒，其转轴垂直于平面直角坐标系，经过点，半径为L，圆筒内存在着垂直于坐标系平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。筒壁上有两孔M、N在同一直径上，初始位置如图所示。质量为m、电荷量为e的电子，从y轴上的A点以速度沿x轴正方向射入电场，从处沿x轴正方向经孔M进入磁场区域，电子打在筒壁上时的速度与x轴正方向成角。若电子打到壁上就被吸收，不考虑电子间的相互作用力和重力，则下列说法正确的是

A. 匀强电场场强
B. 电子从进入电场到打到筒壁上所需要的时间
C. 电子打到筒壁上的位置坐标为
D. 要使电子从孔N射出，圆筒转动的角速度可能为

12. 如图所示，在平面直角坐标系的第一和第四象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于平面的匀强磁场。有一位于Oxy平面内的硬质导体框ABCDE，形状和大小如图所示，图中虚线小方格边长为l。导体框在外力作用下以恒定速率v沿x轴正方向运动不发生转动。从图示位置开始计时，到BC边刚好进入磁场。在此过程中，导体框内产生的感应电流的大小为I，AB边所受安培力的大小为，二者与时间t的关系图像可能正确的是

A.  B.
C.  D.

三、填空题（本大题共1小题，共6.0分）

13. 某化工厂用体积巨大的绝缘容器盛放电解质溶液，容器竖直放置，为了方便溶液缓慢流出，设计了如图剖面图所示的装置，将容器置于垂直于剖面向里的强磁场中图中未画出，容器中间用绝缘挡板分开，在容器底部内侧装有铂电极D，上方有铂电极E、F漂浮在液面上，当液面下降时，铂电极E、F会随液面下降，始终与液面良好接触。容器左侧盛放NaCl溶液，右侧盛放NaOH溶液。
    某次生产活动中需要使NaCl溶液从P管口流出，开关S应接______填“a”或“b”，M、N在同一水平面上，此时M点的电势______填“高于”“低于”或“等于”点的电势。
    若想加快电解质溶液流出的速度，可采取的措施为______写出一项即可。

四、实验题（本大题共1小题，共10.0分）

14. 瞳孔括约肌是受副交感神经支配的，它的收缩使瞳孔变小，瞳孔开大肌则受交感神经支配，其收缩使瞳孔放大。当人进入较黑暗环境时，交感神经兴奋，瞳孔开大肌收缩，副交感神经受抑制，瞳孔放大，这样才能使进入眼球的光线增多，可以渐渐看清物体。但是这个过程并不能瞬间出现，当人眼没有完成上述过程时，人们会感觉到环境特别黑暗。某酒店为了防止房客外出关灯后环境突然变暗导致跌倒，设计了一种“延时断路”装置，当开关K闭合时，衔铁M被吸引，电灯的工作电路接通，灯泡发光；当开关K断开时，灯泡还能持续亮一会儿，方便房客借助灯光走出房间。
    
    请利用所提供器材将电路图补充完整。
    当开关K断开时，线圈______填“”或“”能起到延时作用。
    当开关K断开时，的N极处于线圈的______填“上”或“下”端。
    某房客在进入房间后，闭合开关K，灯泡不发光，经检查发现，灯泡、所有电阻、电源、衔铁及导线均完好，则可以断定是______填“”或“”发生断路；如果发现断开开关后，灯泡立即熄灭，则可以断定是______填“”或“”发生断路。

五、计算题（本大题共4小题，共44.0分）

15. 如图所示，质量为、长度为的直导线用两绝缘细线悬挂于E、F，并处于匀强磁场中。导线中通以2A的电流，方向如图所示，悬线与竖直方向夹角为，导线保持静止。
    若匀强磁场方向竖直向上，则磁感应强度的大小为多少？
    若导线中的电流大小不变，方向相反，要使导线依然静止在此位置，求所加匀强磁场的最小值及方向。
    
    
    
    
    
    
     
16. 如图甲所示，电阻、与不计电阻的导线组成闭合回路，回路所在平面内存在一边长为a的正方形磁场区域，垂直于平面向里为正方向，磁感应强度按照图乙所示规律周期性变化，最大值为，周期为T。试求：
    一个周期内，电阻产生的焦耳热；
    在至时间内通过的电荷量。

17. 如图所示，水平放置一间距为L足够长的平行金属导轨，电阻忽略不计，导轨左侧接一电阻R。质量为m、长度为L、电阻为r的金属杆以速度进入磁感应强度大小为B、方向垂直于水平面向上的匀强磁场区域，一段时间后，杆停止运动。杆与导轨始终保持垂直且接触良好，两者接触面粗糙，动摩擦因数为，重力加速度为g。若在这个过程中，通过金属杆截面的电荷量为q，求
    杆的加速度大小如何变化？写出分析过程
    杆的运动时间；
    回路中产生的摩擦热、焦耳热。
    
    
    
    
     
18. 2020年新冠疫情蔓延，全国人民听从指挥，宅在家中，两个月不出门，高考17年来第一次推迟，经过科学家们的奋斗，研制出新冠疫苗；医护人员的全力奋战为人民战胜疫情增强了信心，大街小巷的电子屏上都能看到他们忙碌的身影。电子屏内部可简化为：一长方形电子屏区域内存在着周期性变化的电场和磁场，如图所示。磁场方向垂直于纸面向外为正，大小为，电场强度方向水平向右为正，大小为。一质量为m、电荷量为的粒子在时刻从区域的左上角以速度水平射入，粒子恰好不从左边界射出，不计粒子的重力。求：
    
    图像中的取值；
    在时间内，粒子始终未射出长方形区域，则长方形电子屏的长、宽至少为多少？
    定性画出粒子在时间内的运动轨迹。
    
    
    
    
    
    
    
    

答案

1.【答案】D2.【答案】A3.【答案】C4.【答案】C5.【答案】B6.【答案】D
7.【答案】B8.【答案】C9.【答案】BC10.【答案】CD11.【答案】ACD
12.【答案】AD
13.【答案】b  等于  换用电动势更大的电源；增强磁场
14.【答案】  上   

15.【答案】解：以直导线为研究对象，从左侧看受力如图1所示

              图1
由平衡条件可得，
安培力
联立解得：
以直导线为研究对象，从左侧看受力如图2所示

          图2

可见当B最小时，最小。
由重力mg、拉力T、安培力构成适量三角形
结合三角形知识可得当垂直于T时，最小。
由三角形知识可得
解得
由左手定则可知磁感应强度方向沿悬线向下。
答：
磁感应强度的大小为。
所加匀强磁场的最小值为1T及方向为沿悬线向下。
 

16.【答案】解：在0∽时间内产生的感应电动势为：

电流为
产生的热量为
一个周期内产生的热量为
联立解得：
由电流的定义可知电量为
由欧姆定律可知：
平均感应电动势：
联立可知：
在至时间内磁通量变化量为：
联立解得
答：
一个周期内，电阻产生的焦耳热为；
在至时间内通过的电荷量为。
 

17.【答案】解：设杆的速度为v时加速度为a。
杆产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律得
  
杆受到的安培力大小为
 
对杆，由牛顿第二定律得
 
联立解得
a方向与方向相反，杆做减速运动，随着v减小，a逐渐减小，最终减为零。
因杆做变速运动，所以杆受到的安培力为变力，设杆的运动时间为t。
平均安培力为
平均感应电流为
对杆，取水平向右为正方向，由动量定理得

解得
设杆滑行的距离为x。
根据法拉第电磁感应定律得
 
根据闭合电路欧姆定律得
 
通过金属杆截面的电荷量为
磁通量的变化量为
联立解得
回路中产生的摩擦热为
设回路中产生的焦耳热为。
根据能量守恒定律得
 
答：杆的加速度逐渐减小，最终为零。
杆的运动时间为；
回路中产生的摩擦热为，焦耳热为。
 

18.【答案】解：内，区域内无磁场、电场，即粒子不受任何作用力，沿区域上边界做匀速直线运动．


内，，区域内存在正向磁场．
由洛伦兹力提供向心力得：，
解得：，
可见，粒子完成半个圆周运动，在此区间内粒子一定不会从左边界射出．
内，粒子也恰好完成半个圆周运动，如图1所示，只要粒子在B点不从左边界射出磁场区域，其余地方都不可能．
故 即可
故
 
图1
内，，区域内只存在正向电场，粒子沿水平方向向右做匀加速直线运动．
由动量定理得
由动能定理得
解得：

内，，区域内只存在负向磁场，粒子完成整个圆周运动．

内，，区域内只存在负向电场，粒子沿水平方向向右做匀减速直线运动．
由运动的可逆性可知：，
以后粒子周期性运动．
故在内，竖直方向
水平方向：
即长方形区域长至少，宽至少
运动轨迹如图2

图2
说明：轨迹必须与左边界和上边界相切
答：图像中a的取值为1；
在时间内，粒子始终未射出长方形区域，则长方形电子屏的长至少，宽至少
本题考查多过程的运动分析，需要对每个时间段内粒子的运动情况分布计算，在计算的过程中注意粒子运动的速度大小与位移的大小，从而作出运动轨迹。难度较大。