2022-2023学年辽宁省兴城市中学高二（上）期末 物理试卷（含解析）

2022-2023学年辽宁省兴城市中学高二（上）期末

物理试卷（含解析）

1.  在物理学发展的过程中观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起了重要作用，下列叙述符合史实的是(    )

A. 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系
B. 洛伦兹根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C. 法拉第在对理论和实验资料进行分析后总结出法拉第电磁感应定律
D. 楞次认为磁场变化时会在空间激发出一种电场，叫感生电场

2.  当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时N极指向读者的是(    )

A.  B.
C.  D.

3.  如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在时间内，直导线中电流向上，则在时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(    )

A. 顺时针，向左 B. 逆时针，向右 C. 顺时针，向右 D. 逆时针，向左

4.  为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，可以先将玩具放置强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置可以检测到断针的存在，如图所示是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中是磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，a、b接报警器，当传感器所在处出现断针时，电流表的电流I、ab两端的电压U将(    )

A. I变大，U变大 B. I变小，U变小 C. I变大，U变小 D. I变小，U变大

5.  如图所示，和是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其电阻值与R相同。由于存在自感现象，下列说法正确的是(    )

A. 开关S闭合瞬间，A、B两灯亮度相同
B. 开关S闭合时，B灯比A灯先亮
C. 开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，A、B两灯同时熄灭
D. 开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，B灯立即熄灭，A灯稍迟熄灭

6.  如图所示，宽的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内，现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为，则(    )

A. 右边界：有粒子射出
B. 右边界：和有粒子射出
C. 左边界：有粒子射出
D. 左边界：有粒子射出

7.  如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，规定竖直向下为B的正方向。导体棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，在水平外力作用下始终处于静止状态。规定导体棒上从a到b的方向为电流的正方向，水平向左为安培力的正方向，则在时间内，能正确反映流过导体棒ab中的电流I和它所受的安培力F随时间t变化的图像是(    )

A.  B.
C.  D.

8.  如图所示，相距为d的两条水平虚线、之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m、电阻为R的正方形线圈abcd边长为，将线圈在磁场上方高h处由静止释放，cd边刚进入磁场时速度为，cd边刚离开磁场是速度也为，则线圈穿越磁场的过程中从cd边刚入磁场一直到ab边刚离开磁场(    )

A. 感应电流做功为mgL
B. 感应电流做功为2mgd
C. 线圈的最小速度可能为
D. 线圈的最小速度一定为

9.  如图，一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R的绝缘光滑槽轨。整个装置处在垂直纸面向外的水平匀强磁场中，磁感应强度为B有一个质量m，带电量为的小球在水平轨道上向右运动，恰好能通过最高点，取水平直槽轨所在水平面为零势能面，小球在最高点的动能为，重力加速度为g。下列说法正确的是(    )

A. 小球在最高点的速率为
B. 小球在最高点的机械能与其在水平轨道上的机械能相等
C. 小球在最高点的重力大于洛伦兹力
D. 小球在最高点处的重力势能

10.  甲图中S、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表，V为理想交流电压表，矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图像如图乙所示，忽略线圈、电刷与导线的电阻，以下判断正确的是(    )

A. 电压表的示数为
B. 时穿过发电机线圈的磁通量最小
C. 保持R的大小不变，P的位置向上移动，电流表读数减小
D. 保持R的大小及P的位置不变，发电机线圈的转速增大一倍，变压器的输入功率将增大到原来的4倍

11.  在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有：

A.小灯泡：规格为“、”

B.电流表：量程，内阻约为

C.电流表：量程，内阻约为

D.电压表：量程，内阻约为

E. 电压表：量程，内阻约为

F.滑动变阻器：阻值范围，额定电流2A

G. 滑动变阻器：阻值范围，额定电流50mA

H.电池组：电动势6V，内阻约为

I.开关一只，导线若干

为了使测量尽可能地准确，电流表应选______，电压表应选_____，滑动变阻器应选_______；填器材代号需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到且能方便地进行调节，滑动变阻器应采用_________的连接方式；

请在虚线框内设计一个电路图______。

12.  测量“水果电池”的电动势和内阻的实验中，将一铜片和一锌片分别插入同一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”。

按图1所示的电路进行实验，记录电压表的示数U与电流表的示数I，得到图像如图2所示，由图2可得该“水果电池”的电动势______V，内阻______；

实验中提供有滑动变阻器和滑动变阻器，本实验应该选用哪种规格的滑动变阻器？______。填写“”或“”

若不计测量中的偶然误差，考虑电表对测量结果的影响，用这种方法测量得出的电池内阻与真实值相比较，测量值______选填“偏大”、“相等”或“偏小”。

将两个这样的“水果电池”串联后接在额定电压为、额定电流为的小灯泡两端，在电路连接正常且小灯泡完好无损的情况下，小灯泡也不能正常工作，其主要原因是______。

13.  如图所示，在倾角为的斜面上，放置两条宽的平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量的金属杆ab，电源电动势，内阻，金属杆与导轨间最大静摩擦力为，磁场方向垂直轨道所在平面，。金属杆ab的电阻为，导轨电阻不计。欲使杆的轨道上保持静止，滑动变阻器的电阻的取值范围多大？取²

14.  如图所示，在的空间存在匀强电场，场强沿y轴的负方向；在的空间存在匀强磁场，磁感应强度垂直于纸面向外。一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上处的点时速率为，方向沿x轴的正方向；然后经过x轴上处的点进入磁场，并经过y轴上处的点，不计重力，求：

电场强度的大小；

磁感应强度的大小；

粒子从到经历的时间。

15.  如图所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下匀强磁场中，金属棒ab放置在框架上，接触良好、可无摩擦滑动，此时abed构成一个边长为L的正方形，其左端接有阻值为2r的电阻，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为。

若从时刻起，磁感应强度B均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求秒时需加的垂直于棒的水平拉力；

若从时刻起，磁感应强度B逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度B应怎样随时间t变化？写出B与t的关系式

若磁感应强度大小始终为1T，导体棒ab质量为、、，棒在水平向右、垂直于棒的恒力作用下从静止开始沿导轨运动距离时，速度恰好达到最大运动过程中杆始终与导轨保持垂直，试求金属棒在这一过程中产生的焦耳热。

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，故A项符合题意.

B.安培提出了分子电流假说，故B项不合题意.

C.法拉第电磁感应定律是由纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出的规律，故C项不合题意.

D.麦克斯韦认为磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，叫感生电场，故D项不合题意.
故选A。

2.【答案】A 

【解析】A.由右手螺旋定则可知，导线下方磁场垂直纸面向外，故小磁针N极会指向读者，A正确；

B.由右手螺旋定则可知，螺线管内部磁场向左，故小磁针N极指向左，B错误；

C.小磁针处的磁场垂直纸面向内，故小磁针N极指向纸内，C错误；

D.环形电流内部磁场垂直纸面向内，故小磁针N极指向纸内，D错误。

故选A。

3.【答案】B 

【解析】在  时间内，直导线中电流向上，则  时间内，直线电流方向也向上，根据安培定则，可知导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流；
根据安培左手定则，可知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向右。
故B正确，ACD错误。
 

4.【答案】C 

【解析】由题意知的电阻随断针的出现而减小，即外电路的电阻减小，必增大，由可知，U变小；
而由可知，增大，故必减小，由电流表的电流可知，电流表的电流必变大。
故选项C正确。
 

5.【答案】D 

【解析】开关闭合瞬间，由于L自感系数很大，AB同时亮，但通过A的电流大于通过B的电流，故A比B亮，故AB错误；

开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，B灯立即熄灭，L相当于电源与A灯串联，A灯稍迟熄灭，故C错误，D正确。

故选D。

6.【答案】A 

【解析】当粒子的轨迹恰好与磁场右边界相切时，如图所示：

根据几何知识得到，当粒子沿  轴方向射入磁场时，粒子从磁场右边界x轴下方射出时，则有，所以右边界：  有粒子射出，故A正确，B错误；

由图可知，粒子只能x轴上方从左边界射出磁场，y的最大值为，所以左边界：  有粒子射出，故CD错误。

故选A。

7.【答案】D 

【解析】由可知，电动势保持不变，则电路中电流不变，根据楞次定律可判断感应电流的方向总是从b到a保持不变，AB错误；

由安培力可知，电路中安培力随B的变化而变化，故C错误，D正确。

故选D。

8.【答案】BCD 

【解析】根据cd边刚进入磁场和cd边刚离开磁场时速度大小相等，对这一过程应用动能定理可得线圈进入磁场的过程克服安培力做功为mgd，出磁场的过程同样要克服安培力做功mgd，所以感应电流做功为2mgd，所以A错误，B正确；

C.若进入过程中出现匀速运动情况，则安培力与重力相等，故有，所以存在最小速度为的可能，C正确；

D.因为进磁场时要减速，线圈全部进入磁场后做匀加速运动，则知线圈刚全部进入磁场的瞬间速度最小。设线圈的最小速度为，线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程，根据能量守恒定律得，由上可知，解得线圈的最小速度为，故D正确。

故选BCD。

9.【答案】BCD 

【解析】A.小球恰好通过最高点时，轨道对小球无作用力，小球在最高点时只受到重力和洛伦兹力两个力作用，由重力和洛伦兹力的合力提供向心力，则可知，小球在最高点的速率，故A项不合题意；

B.由于洛伦兹力和轨道的弹力不做功，只有重力做功，小球运动过程中机械能是守恒的，则小球到达最高点的机械能与小球在水平轨道上的机械能相等，故B项符合题意；

C.小球在最高点时，由左手定则判断可知，小球受到的洛伦兹力方向竖直向上，由重力和洛伦兹力的合力提供向心力，则知，小球在最高点的重力大于洛伦兹力，故C项符合题意；

D.小球在最高点处的重力势能，动能 ，结合得，则得，故D项符合题意。
故选BCD。

10.【答案】BD 

【解析】A.电压表显示的是交流电的有效值，故示数为，故A错误；

B.时感应电动势负向最大，此时磁通量变化率最大，磁通量为零，故B正确；

C.若P的位置向上移动，匝数比减小，副线圈电压增大，R的大小不变时，电流表读数将增大，故C错误；

D.若P的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍，根据，电压增大为原来的2倍，则变压器的输入功率为将增大到原来的4倍，故D正确。

故选BD。

11.【答案】，D，F，分压式；

【解析】小灯泡的额定电压为，则电压表应选择D；灯泡的额定电流为，为了减小测量的误差，使得测量更精确，电流表量程选择的B；需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到且能方便地进行调节，要采用分压电路，故滑动变阻器选用阻值较小的F；
小灯泡电阻约为，则有，故灯泡电阻属于小电阻，电流表采用外接法。电压和电流需从0开始测起，所以滑动变阻器需采用分压式接法。电路图如图所示：

12.【答案】，500；
；
偏大；
电池的内阻太大，实际电流小于小灯泡的额定电流 

【解析】图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻，图线的纵轴截距约为，即“水果电池”的电动势为，图线斜率的绝对值为；

由于电源的内阻为，若选用的滑动变阻器，移动滑片，电流可调节测量范围较小，所以本实验中滑动变阻器应选用；

由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，而电流没有误差，运用图象法分别在图上由测量数据作出的图线2和修正误差后真实值作出的图线1，由图看出，电动势没有系统误差，即电动势值与真实值相等，内阻的测量值偏大；

流过灯泡的电流为，在电路连接正常且小灯泡完好无损的情况下，小灯泡也不能正常工作，其主要原因是电池的内阻太大，实际电流小于小灯泡的额定电流。

13.【答案】解：金属杆ab所受的安培力方向沿斜面向上，如果所取电阻较小，电流强度较大，则安培力BIL可能大于金属杆ab的重力沿斜面方向的分力  ，金属杆ab有向上滑动的趋势，静摩擦力沿斜面向下，
当静摩擦力为最大值时，由平衡条件得，则电流强度，

如果所取电阻较大，电流强度较小，则安培力BIL可能小于  ，金属杆ab有向下滑动的趋势，静摩擦力沿斜面向上，
当静摩擦力为最大值时，由平衡条件得，则电流强度，

根据闭合电路欧姆定律有，得最小电阻，

同理根据闭合电路欧姆定律，得最大电阻，

所以滑动变阻器使用范围为。

【解析】由题意可知，根据受力分析与力的平衡方程，结合闭合电路欧姆定律及安培力表达式即可求解。
 

14.【答案】解：如图所示，粒子在电场中做类平抛运动，

水平方向：，

竖直方向：，联立解得；

由水平方向：，竖直方向：，得，

由数学知识得，进入磁场的速度与水平方向夹角的正切值，

速度进入磁场方向与水平方向成角，连线恰为圆周运动的直径，

由洛伦兹力提供向心力，解得，

如图由几何关系可知，所以；

从到时间，

到恰好转过半圆，所用时间，

则总用时。

【解析】本题主要考查了带电粒子在组合场中运动的问题，要求能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，应用圆周运动及类平抛运动的基本公式即可解题。
 

15.【答案】解：由法拉第电磁感应定律知回路中感应电动势，

感应电流，

当时安培力大小，方向水平向右；

为了使棒中不产生感应电流，则回路中总磁通量不变，即，其中，

所以从开始，磁感应强度随时间的变化规律是；

棒达到最大速度时有，得，

由功能关系，得，

根据串联电路规律有，解得。

【解析】根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律及安培力公式求解秒时需加的垂直于棒的水平拉力。