太原市第六十六中学校2022-2023学年高二下学期期中考试物理试卷（含答案）

太原市第六十六中学校2022-2023学年高二下学期期中考试物理试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、东汉时期思想家王充在《论衡》书中有关于“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”的记载，如图所示。司南是用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑盘上。下列说法正确的是(   )

A.“柢”相当于磁体的N极

B.司南在转动过程中产生感生电场

C.地球的磁场是人为想象出来的

D.司南的勺柄能够指南是由司南的磁场决定的

2、有关电和磁现象，下列说法正确的是(   )

A.图甲中若该元件用金属材料制作，则通人图示的电流时，上表面电势比下表面电势低

B.图乙中用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自上而下

C.图丙中使用电磁炉加热食物时可以使用陶瓷锅

D.图丁中探雷器工作时，线圈中要有恒定的电流

3、科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针静止时，N极指向为北偏东30°，如图所示。设该位置地磁场磁感应强度的水平分量为B，磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小值为(   )

A. B.B C. D.

4、质量为m的通电细杆置于倾角为θ的光滑斜面上，杆中电流方向垂直于纸面向内。电流恒定，金属杆长度不变。现加一匀强磁场，使杆能在斜面上静止。所加磁场磁感应强度最小时，其方向为(   )

A.水平向右 B.竖直向下 C.沿斜面向下 D.垂直斜面向上

5、如图所示，甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮，磁铁远离螺线管，回归原位置。下列说法正确的是(   )

A.按住按钮不动，门铃可以持续响

B.松开按钮过程，螺线管A端电势较高

C.按下按钮过程，通过门铃的电流方向是A到B

D.无论快速按下按钮，还是缓慢按下按钮，螺线管产生的感应电流大小都相同

6、如图所示，粗细均匀的同种导线制成的单匝正方形线框abcd固定于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、d与直流电源相接。若ab边受到的安培力大小为F，则整个线框受到的安培力的大小为(   )

A.F B.2F C.3F D.4F

7、威尔逊云室是能显示带电粒子运动径迹的实验装置，是研究微观粒子的重要器材。某次实验时，在云室中加上匀强磁场，电子垂直磁场方向射入云室的运动轨迹如图所示，由于电子运动过程中受到阻力的作用，因此其动能逐渐减小，下列说法正确的是(   )

A.磁场垂直纸面向外，电子从A点运动到B点

B.磁场垂直纸面向外，电子从B点运动到A点

C.磁场垂直纸面向里，电子从A点运动到B点

D.磁场垂直纸面向里，电子从B点运动到A点

8、一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量和质量均相同的粒子飘入电压为的加速电场，其初速度几乎为零，这些粒子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，粒子刚好能打在底片上的M点。已知放置底片的区域，且。若想要粒子始终能打在底片MN上，则加速电场的电压最大为(   )

A. B. C. D.

9、电磁感应回转炉是由发热线圈紧密缠绕粘土制成，当穿过回转炉内的磁场发生变化时，回转炉闭合线圈产生感应电流而发热，从而加热工件。如图为简化示意图，假设回转炉管半径为r，闭合线圈单位长度的电阻为R，线圈匝数为n。充满炉管的匀强磁场平行于轴线，磁感应强度的大小B随时间t变化的关系为，下列说法正确的是(   )

A.线圈内产生的感应电动势为  B.线圈产生的热功率与成正比

C.穿过线圈的磁通量为 D.线圈内的感应电流是

10、2022年12月28日我国中核集团全面完成了230MeV超导回旋加速器（左图）自主研制的任务，突破了国外垄断，实现我国重大疾病诊断和治疗设备的国产化。如右图所示为回旋加速器工作原理示意图，置于高真空中的D形金属盒半径为R，带电粒子穿过两金属盒间狭缝的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，加速电压为U。圆心A处粒子源产生质子，初速度为零，质子在加速器中被加速，且加速过程中忽略相对论效应和重力的影响，则下列说法正确的是(   )

A.在其他条件都不改变的情况下，可以用这套装置加速氘核

B.质子第n次加速后在磁场中的运动半径是第一次加速后的n倍

C.若磁感应强度变为2B，则加速电压的变化频率应调整为原来的2倍，质子离开回旋加速器时的最大动能为原来的2倍

D.在其他条件都不改变的情况下，质子被加速的次数与成正比

二、多选题

11、如图的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其直流电阻忽略不计。下列说法正确的是(   )

A.闭合S时，灯泡B立即变亮，A缓慢变亮

B.闭合S时，灯泡B不亮，A缓慢变亮

C.闭合S待稳定后再断开，灯泡A、B慢慢熄灭

D.闭合S待稳定后再断开，灯泡B立即变亮，然后A、B慢慢熄灭

12、如图甲所示，在匀强磁场中，一单匝矩形金属线圈，两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则(   )

A.两次时刻线圈的磁通量均为零

B.曲线a、b对应的线圈转速之比为3:2

C.两种情况下穿过线圈的最大磁通量相同，都为

D.曲线b表示的交变电动势有效值为

13、发电机的示意图如图甲所示，边长为L的单匝正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO'轴转动，转轴与磁场垂直。阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的为已知量。则金属框转动一周(   )

A.线框转动的角速度 B.线框内电流方向不变

C.通过电阻的电荷量 D.电阻产生的焦耳热

14、如图电路变压器为理想变压器，输入端接有电压为的交流电，在原、副线圈的回路中接入的电阻阻值均为R。则(   )

A.当理想变压器的原、副线圈的匝数比为2:1时，理想电压表的示数为

B.当理想变压器的原、副线圈的匝数比为2:1时，理想电压表的示数为

C.当理想变压器的原、副线圈的匝数比为2:1时，副线圈输出功率是原线圈中R发热功率的4倍

D.当理想变压器的原、副线圈的匝数比为1:1时，副线圈所接电阻的电功率最大

15、光伏发电系统是指无须通过热过程，直接将光能转变为电能的发电系统。下图是某光伏发电系统为一所偏远学校的教室供电照明的示意图。已知太阳能光伏发电机的输出功率为100kW、输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数之比为1:20，输电线的总电阻为12.5Ω；该学校每间教室有标有“220V 50W”字样的电灯10盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，则(   )

A.输电线上的电流为80A

B.降压变压器的原、副线圈的匝数之比为475:22

C.输电线损耗功率是发电机输出功率的6%

D.该光伏发电系统最多能供电190间教室照明

三、实验题

16、在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L。为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标、为纵坐标的坐标纸上，即图中用“×”表示的点。（结果保留三位有效数字）

（1）的关系为________。

（2）根据图中给出的数据点作出与C的关系图线；

（3）求得的L值是________。

17、如图甲所示，某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景。它的工作原理是：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机就工作，拍摄违规车辆。光控开关未受到该种光照射就自动断开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光。（结果保留三位有效数字）

（1）要记录车辆违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到_______光（选填“红”“绿”或“黄”）时自动闭合。

（2）图乙为压敏电阻阻值与所受压力的关系图线。已知控制电路的电源电动势为6V，内阻为1Ω，继电器电阻为，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁会被吸合。则只有质量超过_______kg的车辆违规时才会被记录。（g取）

四、计算题

18、在芯片制造过程中，离子注入是一道重要的工序。如图所示是离子注入工作的部分原理示意图，离子发射器将离子由静止加速，加速电压为U。离子由ab中点垂直于磁分析器边界垂直射入匀强磁场，磁分析器中为截面为矩形的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，离子从矩形边界的下边界射出时与边界夹角为60°，已知矩形边界ab长为L，不计离子间的相互作用及重力。求：

（1）带电粒子的比荷；

（2）带电粒子在磁场中运动的时间。

19、无线充电技术已经广泛应用于日常生活中，图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的受电线圈示意图，已知线圈匝数，电阻，线圈的横截面积，外接电阻。线圈处在平行于线圈轴线的磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，求：

（1）时线圈中的感应电动势E；

（2）内电阻R上产生的热量Q；

（3）内通过电阻R的电荷量q。

20、如图所示，在xOy坐标系所在的竖直平面内有一方向未知的匀强电场，第二象限内有垂直纸面向里大小为B的匀强磁场。一质量为m，带电量为+q的粒子沿AO方向以速度向坐标原点O做直线运动，AO与x轴负向夹角为30°，不计粒子重力。求：

（1）试判断粒子到达坐标原点O之前是否做匀速直线运动，并确定匀强电场场强的大小和方向；

（2）过O点后粒子经多长时间到达y轴，并确定粒子过y轴的坐标。

21、如图所示，在xOy坐标系所在的竖直平面内有一方向未知的匀强电场，第二象限内有垂直纸面向里、磁感应强度大小未知的匀强磁场。一带质量为m，电量为+q的小球沿AO方向以速度v向坐标原点O做直线运动，AO与x轴负向夹角为30°，小球重力加速度为g。求：

（1）试判断小球到达坐标原点O之前是否做匀速直线运动，并确定匀强电场场强可能的最小值和方向；

（2）在满足（1）条件下，小球过O点后小球经多长时间到达y轴，并确定小球过y轴的坐标。

22、均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为l，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行，线框ab边进入磁场边界时的速度是cd边进入磁场边界时速度的。忽略空气阻力，重力加速度为g。求：

（1）当cd边刚进入磁场边界时线框的加速度大小；

（2）线框进入磁场过程中通过线框横截面的电荷量；

（3）线框进入磁场过程中，线框中产生的焦耳热。

23、如图所示，将边长为l、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度也为l、磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升的最大高度为h。整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f作用，且线框不发生转动，重力加速度为g。求：

（1）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度；

（2）线框在上升阶段刚进入磁场时的加速度大小；

（3）框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热。

参考答案

1、答案：B

解析：

2、答案：A

解析：

3、答案：A

解析：由题可知，磁矿所产生的磁场使原来指向正北的N极逆时针转过30°，根据平行四边形定则可知，磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时方向与图中虚线垂直，则磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时的值为。

4、答案：D

解析：对物体受力分析并合成如图：

由平衡条件得：支持力N与安培力F的合力F'与重力大小相等。

安培力：

在直角三角形中，由三角函数关系得：

，所以

即：

所以：

磁场的方向为垂直斜面向上；

故选D。

5、答案：B

解析：A.按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，则无感应电流产生，则门铃不响，选项A错误；

B.松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，螺线管4端电势较高，选项B正确；

C.按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，通过门铃的电流方向是B到A，选项C错误；

D.快速按下按钮，穿过螺线管的磁通量变化较快，产生的感应电动势较大，螺线管产生的感应电流大小较大，选项D错误。

故选B。

6、答案：D

解析：

7、答案：D

解析：

8、答案：C

解析：

9、答案：B

解析：

10、答案：D

解析：

11、答案：BD

解析：

12、答案：BD

解析：

13、答案：AC

解析：

14、答案：ACD

解析：

15、答案：BD

解析：

16、答案：（1）

（2）

（3）28.2mH（27.3mH～29.0mH）

解析：

17、答案：（1）红

（2）400

解析：

18、答案：（1）

（2）

解析：（1）根据几何关系可知离子在磁场中的运动半径为

根据

可得：

（2）

可得：

19、答案：（1）1V

（2）

（3）

解析：（1）由图乙可知时刻

根据法拉第电磁感应定律得

代入数据解得：

（2）0~0.02s内根据闭合电路欧姆定律可以得到：

根据焦耳定律可以得到

R上产生的焦耳热为：

0.02~0.03s内，同理可以得到：

根据焦耳定律可以得到

R上产生的焦耳热为：

所以

（3）0～0.025s内，根据法拉第电磁感应定律得

根据闭合电路欧姆定律可以得到：

电荷量

代入数据可以解得：

20、答案：（1）见解析

（2）（）

解析：（1）粒子一定做匀速直线运动

方向与x轴负向夹角为60°斜向左下

（2）粒子做类平抛运动，等效高度y'，等效射程x'

B点坐标（）

21、答案：（1）见解析

（2）（）

解析：（1）做匀速直线运动

，

方向与y轴正方向夹角为60°斜向左上

（2）小球做类平抛运动，等效高度y'，等效射程x'

B点坐标（）

22、答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）由机械能守恒：

得

（2）

得

（3）由能量守恒：

得

23、答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）线框在上升阶段离开磁场到最大高度的过程中，

由动能定理：

解得：

（2）由题意知，线框在上升阶段刚进入磁场的速度为2v。

解得

（3）由能量守恒：

解得