2021-2022学年辽宁省营口市高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年辽宁省营口市高二（上）期末物理试卷

1.     三根通电长直导线P、Q、R互相平行、垂直纸面放置。三根导线中电流大小相同、方向均垂直纸面向里，且每两根导线间的距离均相等。则P、Q中点O处的磁感应强度方向为(    )

A. 方向竖直向上 B. 方向竖直向下 C. 方向水平向右 D. 方向水平向左

2.     下列图中能产生感应电流的是(    )

A.  B.
C.  D.

3.     如图所示，实线为两个点电荷、产生的电场的电场线，虚线为带正电的粒子仅在电场力作用下从A点运动到B点的运动轨迹，则下列判断正确的是(    )

A. 点电荷、均为正电荷
B. 的电荷量大于的电荷量
C. 该粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
D. 该粒子在A点的速度小于在B点的速度

4.     如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定从上向下看顺时针方向为感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t发生如图乙所示变化时，图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是(    )

A.  B.
C.  D.

5.     真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为(    )

A.  B.  C.  D.

6.     如图所示电路中，开关S原先闭合，电路处于稳定状态时，通过两电阻的电流大小分别为，，已知，不计线圈L的直流电阻，为理想电流表．在某一时刻突然断开开关S，则通过电流表的电流I随时间t变化的图线可能是如图中的(    )

A.  B.  C.  D.

7.     如图所示，虚线边界MN右侧充满垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，纸面内有一个边长为L，粗细均匀的正方形导线框abcd，cd边与MN平行。导线框在外力作用下，先后以v和2v的速度垂直MN两次匀速进入磁场。运动过程中线框平面始终与磁场垂直，则(    )

A. 进入磁场过程中，导线框中感应电流方向为逆时针方向
B. 导线框以速度v进入磁场时，cd两点间电势差为BLv
C. 导线框两次进入磁场过程中产生的热量之比1：2
D. 导线框两次进入磁场过程中，外力做功的功率之比1：2

8.     如图所示，金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是(    )

A. 探测器内的探测线圈会产生变化的磁场 B. 只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C. 探测到金属物是因为金属物中产生了涡流 D. 探测到金属物是因为探测器中产生了涡流

9.     如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是(    )

A. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B. 穿过线圈a的磁通量变小
C. 线圈a有收缩的趋势
D. 线圈a对水平桌面的压力F将增大
 

10. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个半径为R的D形金属盒，两盒间宽d的狭缝中形成的变化的电场，电压为U；两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场B中，一电子利用其加速，则下列说法中正确的是(    )

A. 电子获得的最大速度为
B. 电子获得的最大动能为
C. 电子的加速时间为
D. 增大D形金属盒的半径，电子获得的最大动能减小

11. 图甲螺旋测微器读数为______ mm。
    图乙选择电流表的量程为，则图乙中电流表的读数为______ A。

12. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的器材有：
    ①干电池节；
    ②直流电流表挡，内阻约，挡，内阻约为；
    ③直流电压表挡，内阻约，挡，内阻约为；
    ④滑动变阻器允许最大电流为；
    ⑤滑动变阻器允许最大电流为；
    ⑤开关一个，导线若干；
    实验中滑动变阻器应选用______填““或““；
    该同学根据提供的器材设计了如甲、乙所示的两电路图，你认为______填“甲电路”、“乙电路”或“两个电路都不”可行。
    
    按正确的电路连接电路，闭合电键后移动滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数在坐标纸上描点如图，请根据描出的点作图，并根据作图求出电源的电动势______V，电源内阻______。
     
13. 如图所示，两金属板MN平行放置，金属板右侧的矩形区域abcd内存在垂直纸面向里的匀强磁场，P、Q分别为ad边和bc边的中点，，，金属板与矩形区域的轴线PQ垂直。质量为m、电荷量为q的粒子在M板附近自由释放，经两板间电压加速后，穿过N板上的小孔，以速度v沿轴线PQ进入磁场区域，并由b点离开磁场。不计粒子重力，求：
    加速电压U的大小；
    矩形磁场中磁感应强度的大小。
14. 如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，接入如图所示电路中，两板间的距离，电源电动势，内电阻r。电阻，，闭合开关S，待电路稳定后，将一带电的小球放入板间恰能保持静止，若小球质量为，电量，取问：
    小球带正电还是负电？电容器两端的电压为多大？
    电源的内阻为多大？

15. 如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为，固定在倾角为的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取，，。
    
    
    求金属棒与导轨间的动摩擦因数；
    求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；
    已知金属棒从进入磁场到速度达到时通过电阻的电荷量为，求此过程中电阻产生的焦耳热。
    

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：用右手螺旋定则判断通电直导线在O点上所产生的磁场方向，如图所示：

直导线P在O点产生磁场与直导线Q在O点产生磁场方向相反，大小相等。则合磁场为零；而直导线R在O点产生磁场，方向从Q指向P，即为水平向左；故D正确ABC错误。
故选：D。
该题考查了磁场的叠加问题。用右手螺旋定则首先确定三根通电直导线在a点产生的磁场的方向，利用矢量的叠加分析叠加后磁场大小和方向，从而判断各选项。
本题考查安培定则以及矢量的合成方法，要注意明确磁感应强度既有大小，又有方向，是矢量，它的合成遵循矢量合成的平行四边形法则
 

2.【答案】B 

【解析】解：A、由于圆环不闭合，所以没有感应电流，故A错误；
B、两导线相互远离，穿过回路的磁通量增大，能产生感应电流，故B正确；
C、根据安培定则可知，穿过虚线直径两侧的磁通量大小相等，方向相反，所以穿过线圈的磁通量等于零，导电导线中电流增大时，线圈的磁通量仍然是零，没有变化，所以线圈中不能产生感应电流，故C错误；
D、穿过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故D错误。
故选：B。
产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，对照这个条件来分析。
判断电路中能否产生感应电流，应把握两点：一是电路要闭合；二是回路中的磁通量要发生变化。
 

3.【答案】C 

【解析】解：A、虚线AB为粒子的轨迹，又因为该带正电的粒子仅在电场力作用下运动，所以该粒子受的电场力指向，所以电场线终止于，故带负电，故A错误；
B、周围的电场线比周围的电场线密，所以的电荷量大于的电荷量，故B错误；
C、A点电场线比B点的电场线密，则，所以，由牛顿第二定律可知该粒子在A点的加速度大于在B点的加速度，故C正确；
D、粒子由A到B的过程中，电场力对其做负功，所以该粒子在A点的速度大于在B点的速度，故D错误。
故选：C。
电场线的疏密反映场的强弱，据此可知A点电场强度大于B点电场强度；合力指向轨迹的凹面，则该正电粒子受到的电场力指向，带负电。
本题考查电场线的特点以及带电粒子的轨迹问题，还考查了牛顿第二定律。但本题比较基础。
 

4.【答案】A 

【解析】解：根据法拉第电磁感应定律，由图乙可知，在内，磁感应强度均匀增大，穿过线圈的磁通量均匀增大，由楞次定律可知线圈中产生恒定电流，其方向与正方向一致；内，穿过线圈的磁通量不变，感应电动势为0；在内，线圈中的磁通量均匀减小，由楞次定律可知线圈中产生恒定电流，其方向与正方向相反，由图乙可知内磁感应强度变化率是内磁感应强度变化率的2倍，故产生的电动势为其2倍，故A正确，BCD错误。
故选：A。
结合图像及感应电动势公式求解电动势的大小及正负，结合选项判断选择。
本题考查电磁感应，学生需结合感应电动势公式综合分析。
 

5.【答案】C 

【解析】解：当电子在磁场中的运动轨迹和外圆相切时，电子在图中实线圆围成的区域内运动的半径最大，电子的运动轨迹如图
，
令电子的半径为r，根据几何知识有，
所以电子的最大半径为，因为，所以，
则磁感应强度的最小值为，故ABD错误，C正确。
故选：C。
解决该题需要明确知道电子在实线圆围成的区域内运动的临界情况，能正确作出运动轨迹，能根据几何知识求解圆周运动的半径。
 

6.【答案】D 

【解析】解：当开关S原先闭合，电路处于稳定状态时，通过两电阻的电流大小分别为，，当断开电键，原来通过的电流立即消失，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与原来流过电阻的方向相反，慢慢减小最后为故D图象比较合适。
故选D。
电感对电流的变化起阻碍作用，断开电键，、L、构成一回路，电感阻碍电流减小。
做好本题的关键：知道线圈对电流突变时的阻碍作用，特别是断开时相当于电源，L中原来电流的方向即电动势的正极。
 

7.【答案】C 

【解析】解：A、由右手定则可知，线框进入磁场过程感应电流沿顺时针方向，故A错误；
B、线框以速度v进入磁场，感应电动势为：，感应电流为：，cd两点间的电势差为：，故B错误；
C、线框产生的焦耳热为：，线框两次进入磁场过程产生的热量之比为：：：：2，故C正确；
D、线框进入磁场过程所受安培力为：，线框做匀速直线运动，由平衡条件得：，
外力做功的功率为：，导线框两次进入磁场过程外力做功的功率之比为：：：：4，故D错误。
故选：C。
由右手定则可以判断出线框进入磁场过程感应电流方向；
由求出感应电动势，应用欧姆定律求出cd两点间的电势差；
由欧姆定律求出电流，应用焦耳定律可以焦耳热；
线框做匀速直线运动，由平衡条件求出外力，然后求出外力做功的功率。
线框进入磁场过程cd边切割磁感线产生感应电动势，由求出感应电动势，应用欧姆定律、安培力公式、平衡条件与功率公式可以解题。
 

8.【答案】AC 

【解析】解：A、探测器内的探测线圈会产生变化的磁场，故A正确；
B、能产生感应电流的金属物都能被探测到，故B错误；
C、探测到金属物是因为金属物中产生了涡流，故C正确；
D、探测到金属物是因为金属物中产生了涡流从而引起探测器中感应电流的变化，故D错误；
故选：AC。
金属探测器利用涡流探测金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到。
明确探测器的工作原理是解决问题的关键。
 

9.【答案】CD 

【解析】解：当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，从而判断出穿过线圈a的磁通量增加方向向下，再根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，故AB错误。
C.再根据微元法将线圈a无线分割根据左手定则不难判断出线圈a应有收缩的趋势，或直接根据楞次定律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a应有收缩的趋势，故C正确；
D.开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看做两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁的N极相对，互相排斥，故线圈a对水平桌面的压力将增大，故D正确。
故选：CD。
此题的关键首先明确滑动触头向下滑动时通过判断出线圈b中的电流增大，然后根据楞次定律判断出线圈a中感应电流的方向。本题利用“楞次定律的第二描述”求解将更为简便。
首先应掌握楞次定律的基本应用，楞次定律的第二描述是能量守恒定律在电磁感应现象中得出的必然结果。一般在解决有关相对运动类问题时用楞次定律的第二描述将会非常简便。
 

10.【答案】B 

【解析】解：ABD、电子离开回旋加速器时满足：，则有：，增大D形金属盒的半径，最大动能增大，故AD错误，B正确；
C、电子在电场中运动的加速度，末速度，电子加速时间，故C错误。
故选：B。
回旋加速器运用电场加速磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子的最大速度，从而求出最大动能。
在加速粒子的过程中，运动时间由粒子在磁场中运动的时间决定。
本题考查了回旋加速器的工作原理，理解最大动能的决定因素，了解并理解了常用实验仪器或实验器材的原理是解题的关键。
 

11.【答案】 

【解析】解：由图乙所示螺旋测微器可知，其固定刻度示数为，可动刻度示数为，则螺旋测微器示数为；
电流表的量程为，故最小分度为，故读数为。
故答案为：；。
螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；
根据电流表读数的方法读数。
掌握螺旋测微器和电流表的读数方法，注意螺旋测微器需要估读，知道电流表读数方法，明确最小分度为时保留到百分之一位。
 

12.【答案】甲电路   

【解析】解：干电池的内阻较小，根据电学实验的方便性，滑动变阻器选阻值较小的，即选用；
干电池的内阻较小，对电源而言，甲图是电流表外接；
图乙是电流表内接，此时测量的电源内阻是电源内阻的真实值和电流表内阻之和，此时带来误差较大；
故甲电路可行；
电源的图象如图所示

由图知纵轴的截距表示电源电动势大小，故

根据图象斜率的物理意义，得

故答案为：；甲电路；；。
根据电学实验的方便性，结合干电池内阻较小，滑动变阻器选阻值较小的；
对两种电路造成的误差分析，可知甲电路可行；
由题意画出电源的图象，结合图象截距和斜率的物理意义，可以求出电源电动势和内阻。
本题考查测定电源的电动势和内阻，在利用电源的图象时，要注意图象的纵轴是否从零开始。
 

13.【答案】解：
在电场中加速过程中，根据动能定理可得：，解得：；
粒子在磁场中运动轨迹如图所示，

根据几何关系可得：
解得：
根据洛伦兹力提供向心力可得：
解得：；
答：
加速电压U的大小为；
矩形磁场中磁感应强度的大小为。 

【解析】根据动能定理求解加速电压U的大小；
画出粒子在磁场中运动轨迹，根据几何关系求半径，根据洛伦兹力提供向心力求解磁感应强度；
对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量，弄清楚运动情况、画出运动轨迹是关键。
 

14.【答案】解：小球放入板间后，受重力和电场力作用，由二力平衡，小球应带负电
由    
解得：
电路中的电流
根据闭合电路欧姆定律得：
解得：
答：小球带负电，电容器两端的电压为10V
电源的内阻为 

【解析】小球在平行板电容器内处于静止状态，根据受力求出板间电场强度，然后求出板间电压，根据欧姆定律求出电流
本题考查基本的受力分析，含容电路的处理方法，还考查了闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律。
 

15.【答案】解：由图2可知，金属棒在做初速度为零的匀加速直线运动，1s后开始做加速度减小的加速运动，则金属棒在1s时进入磁场，
在内，金属棒的加速度为：，
整个过程中，金属棒沿斜面方向受到重力的下滑分力和滑动摩擦力，由牛顿第二定律可得：，
解得：；
金属棒达到最大速率时，金属棒此时加速度为零，金属棒此时处于平衡状态，假设金属棒的最大速度为，
此时金属棒切割磁感线产生的感应电动势为：，
根据闭合电路欧姆定律可得：，由安培力公式可得：，
对金属棒受力分析可得：，联立可得：；
有闭合电路欧姆定律和欧姆定律以及电流的定义式可得：，化简可得：，
由动能定理可得：，电阻产生的焦耳热等于克服安培力所做的功，则；
答：金属棒与导轨间的动摩擦因数为；
金属棒在磁场中能够达到的最大速率为；
此过程中电阻产生的焦耳热为。 

【解析】已知金属棒在内做匀加速直线运动，由牛顿第二定律进行分析；
当金属棒速度达到最大时，加速度为零，此时金属棒受力平衡；
由电荷量分析出金属棒走过的位移，由动能定理分析出电阻产生的焦耳热。
本题主要考查了动能定理和安培力公式以及法拉第电磁感应定律，解题关键在于当导体棒的速度达到最大时，导体棒此时受力平衡。