山东省淄博市沂源县第一中学2022-2023学年高二下学期4月期中考试物理试卷(含答案)

这是一份山东省淄博市沂源县第一中学2022-2023学年高二下学期4月期中考试物理试卷(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．传感器在生产生活中的应用越来越广泛，以下说法正确的是( )
A.干簧管是感知电场的传感器
B.话筒是将电信号转化为声音信号的传感器
C.电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器
D.检测汽车尾气排放是否符合标准，主要利用的是热传感器
2．如图所示，甲为空心铝管，乙为有裂缝的空心铝管，两管竖直固定，磁性较强的小圆柱形永磁体分别从管的上端口静止释放，磁体在管中运动时均未与铝管内壁摩擦。下列说法正确的是( )
A.沿甲管下落，磁体所用时间较短
B.沿乙管下落，磁体不受阻力作用
C.磁体通过甲损失的机械能大于通过乙损失的机械能
D.若甲管足够长，磁体可能会停在管中某一位置
3．如图所示，a、b为水平粗糙绝缘桌面上两点，一根长直导线经a点的小孔竖直穿过桌面，导线中通有方向向下的电流I。一带正电小物块沿桌面运动，在P点时的速度大小为，方向由a指向b，小物块运动过程中电荷量不变，则小物块( )
A.沿直线运动且加速度越来越小B.沿直线运动且加速度越来越大
C.沿曲线运动且加速度越来越小D.沿曲线运动且加速度越来越大
4．如图所示，电路中电容器的电容为C，电感线圈的电感为L，电阻忽略不计。闭合开关S待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。断开开关的时刻，则从到这段时间内( )
A.线圈中的电流方向由a到bB.磁场能正在转化为电场能
C.电容器两端电压逐渐增大D.线圈中的自感电动势逐渐减小
5．如图所示，正三棱柱的底面边长与高均为L，将长为3L的粗细均匀的铜棒沿弯折并固定，导线中通有沿方向的电流I。在空间中施加磁感应强度为B的匀强磁场，当磁场方向平行时铜棒受到的安培力大小为；当磁场方向平行于ac时，铜棒受到的安培力大小为，则等于( )
A.B.1C.D.2
6．如图所示，矩形导体框abcd的ab边长为l、bc边长为2l，在外力作用下以速度v向右匀速进入有界匀强磁场，第一次ab边与磁场边界平行、第二次bc边与磁场边界平行。则先后两次进入磁场过程中，ab两点间的电势差之比为( )
A.1:2B.5:2C.5:4D.5:8
7．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，单匝矩形线圈的CD边与滑环F相连，电阻。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，线圈电阻忽略不计，以下判断正确的是( )
A.发电机的电功率为20W
B.线圈转动的角速度为
C.通过线圈平面的最大磁通量为
D.线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为
8．如图所示，长方形abcd的ab边长90cm、ad边长。空间存在垂直长方形区域的磁场，abc区域内磁场方向垂直纸面向外、acd区域内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为0.25T。一个比荷为的正电荷从a点以的速度沿ad进入磁场，则该电荷在磁场中运动时间为( )
A.B.C.D.
二、多选题
9．如图所示的电路中，L是自感系数很大的线圈，其电阻不为零，A和B是两个相同的小灯泡。闭合开关S，一段时间后两灯泡都发光；断开开关S瞬间，灯泡B闪亮一下后熄灭。则下列说法正确的是( )
A.闭合开关S瞬间两灯泡亮度相同
B.断开开关S后灯泡A逐渐熄灭
C.线圈的直流电阻小于灯泡的电阻
D.断开开关S前后通过灯泡B的电流方向不变
10．如图所示为法拉第圆盘发电机的示意图，半径为L的铜质圆盘安装在竖直的铜轴上，两电刷P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，空间施加竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。圆盘随转轴沿如图所示的方向以角速度ω匀速转动，下列说法正确的是( )
A.穿过圆盘的磁通量不变，回路中无感应电流
B.电阻R中电流方向由b到a
C.圆盘中心电势比边缘电势高
D.电路中感应电动势大小为
11．如图所示为某电站向其他地区远距离输电的原理图，图中交流电表均为理想电表，变压器、均为理想变压器。输电线电阻为，可变电阻R为用户端负载，发电机输出电压有效值、输电功率保持不变。变压器原副线圈匝数比为，电压表示数为220V。下列说法正确的是( )
A.输电线上的电流为40A
B.输电线上消耗的功率为160kW
C.降压变压器的原、副线圈匝数比为
D.电流表示数为
12．如图所示为回旋加速器的示意图，和是两个半径均为R的中空半圆金属盒，两盒间留有一狭缝，狭缝间接电压为U的高频交流电源。盒中心有一粒子源A，匀强磁场的磁感应强度为B。用该回旋加速器加速某带电粒子，已知粒子的初速为零、电荷量为q、质量为m，忽略在带电粒子电场中运动的时间，不考虑加速过程中的相对论效应，不计粒子重力，下列说法正确的是( )
A.交流电源的周期等于
B.粒子第n次通过狭缝后的速度大小为
C.粒子被加速的次数为
D.仅提高加速电压，粒子最终获得的动能增大
三、计算题
13．用如图所示的实验器材，探究电磁感应现象。
(1)为便于观察实验中产生的电流，下列电表中最合适的是________。
A.量程为的电压表B.量程为的电流表
C.量程为的电流表D.零刻度在中间的灵敏电流表
(2)现已用导线连接了部分实验电路，请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(3)若某次操作中线圈和中电流的方向均为顺时针(俯视)，则可能的实验操作是________。
A.将线圈从中抽出B.中插入软铁棒
C.使滑动变阻器接入电阻变小D.使滑动变阻器接入电阻变大
14．某型号磁力锁的工作原理如图甲所示，其主要部分由电磁铁电路和金属应变片电路组成，金属应变片所接电路如图乙所示；电磁铁线圈两端电压U与衔铁所受磁力大小F的关系如图丙所示。弹性梁左端固定在墙壁上，右端连接有衔铁，并随着磁铁的吸合而上下运动；金属应变片粘贴在弹性梁的上表面，其电阻值会因其形状变化而发生改变，为理想电压表。
(1)若要减小电磁铁与衔铁间的磁力，滑动变阻器的滑片P应向______端移动 (选填“c”或“d”)。
(2)线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，电压表的读数将______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)线圈在通电吸合衔铁后，用600N的拉力才能将衔铁与电磁铁分开，则此时电磁铁的工作电压为______V。
(4)已知甲图中电磁铁线圈的直流电阻为20Ω，滑动变阻器的最大阻值为180Ω，电源E的电动势为12.0V，滑动变阻器的滑片P移到c端时电压表示数为11.8V，则电源E的内阻为______Ω(结果保留一位有效数字)。
15．如图所示在三维坐标系中，长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、，并处于沿z轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导线与水平方向的x轴平行，当导线中通有电流I时，悬线与z轴负方向的夹角为θ，两悬线均与导线垂直，已知重力加速度大小为g。
(1)作出导线的受力分析图并判断导线中电流的方向；
(2)求导体棒的质量及每根绳的拉力大小。
16．如图所示，理想变压器的原副线圈匝数比为，在原线圈回路中接阻值100Ω的电阻，副线圈回路中接阻值为7.5Ω的电阻，原线圈输入端与交流电源相连接，交流电源电压，电表均为理想电表，求：
(1)电源输出电压的有效值；
(2)电流表示数大小及电压表示数的大小。
17．如图所示，水平面内有两根光滑金属导轨平行固定放置，导轨的电阻不计，间距为，左端通过导线与阻值的电阻连接，右端通过导线与阻值为的小灯泡连接，在CDFE矩形区域内有垂直于纸面向外、磁感应强度的匀强磁场。一金属棒质量，连入电路的阻值，在水平拉力作用下由静止开始从MN位置沿导轨向右运动，进入磁场恰好做匀速运动，磁场区域足够长。求：
(1)MN位置到磁场边界CD的距离；
(2)金属棒进入磁场后小灯泡两端的电压；
(3)若撤去恒力F，金属棒继续前进的距离。
18．如图所示，平面直角坐标系xOy面内，第Ⅱ象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，第Ⅰ象限内有竖直向上的匀强电场，x轴下方有一平行x轴过点的荧光屏。一电子以速度从原点O射入磁场，与y轴正方向的夹角，经点射入电场，之后从M点离开电场。已知电子的质量为m，电荷量为e，，。求：
(1)匀强磁场的磁感应强度；
(2)匀强电场的电场强度；
(3)电子打到荧光屏上的位置坐标。
参考答案
1．答案：C
解析：A.干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能够把磁信号转变为电路的通断，故A错误；
B.话筒是一种声传感器，即将声音信号转化为电信号的传感器，故B错误；
C.通过压力传感器，可以使电梯判断是否超出负载，即电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器，故C正确；
D.检测汽车尾气排放是否符合标准，主要利用的是气体传感器，故D错误。
故选C。
2．答案：C
解析：AB.甲管是无缝铝管，小圆柱下落时，产生电磁感应，阻力很大，阻碍磁体与导体间的相对运动。乙为有竖直裂缝的铝管，则小圆柱在铝管中下落时，在侧壁也产生涡流，但对小圆柱产生向上的阻力较小，所以小圆柱穿越甲管的时间比穿越乙管的时间长。故AB错误；
C.磁体沿甲管下落过程，阻力做功较多，即损失的机械能大于通过乙损失的机械能。故C正确；
D.磁体下落过程，相对甲管管壁运动，才导致产生电磁感应，产生阻力，一旦停在某个位置，则阻力消失，所以即使甲管足够长，磁体也不可能会停在管中某一位置。故D错误。
故选C。
3．答案：A
解析：由右手螺旋定则可知通电直导线产生的磁场在P点是垂直ab向外，由左手定则可知带正电的物体所受的洛伦兹力竖直向下，则物块所受的滑动摩擦力为
滑动摩擦力的方向与初速度相反，则物块向右做减速直线运动，而磁感应强度B逐渐减小，则物块的加速度逐渐减小。
故选A。
4．答案：D
解析：ABC.由题可知，电路中电流的变化如图所示
断开开关的时刻，此时电路中的电流要减小，而线圈产生的感应电动势要阻碍电流的减小，故电流的方向不变，对电容器充电，当，充电完毕，电路电流为零，之后电容器放电，电流方向与之相反，并逐渐增大，当电容器放电完毕，电流最大，故从到这段时间内，线圈中电流方向由b到a，电容器两端的电压逐渐减小，电场能转化为磁场能，故ABC错误；
D.由可知，随着电流的变化，线圈中的自感电动势逐渐减小，D正确。
故选D。
5．答案：B
解析：当磁场方向平行时铜棒受到的安培力大小为，根据几何关系可知导线的有效长度为L，
当磁场方向平行于ac时，铜棒受到的安培力大小为，则
则。
故选B。
6．答案：B
解析：当导体框刚进入磁场时，两次产生的感应电动势分别为
两次产生的感应电流分别为
第一次ab间的电压为路端电压，则有
第一次ab间的电压为
则先后两次进入磁场过程中，ab两点间的电势差之比为
故选B。
7．答案：C
解析：A.由图乙可知，电流的最大值为，则有效值为
则发电机的电功率为
故A错误；
B.根据图乙可知
则线圈转动的角速度为
故B错误；
C.由图乙可知，电流的最大值为，线圈在磁场中转动产生的感应电动势最大值为
由闭合电路欧姆定律可得
解得
故C正确；
D.根据法拉第电磁感应定律
可知线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为
故D错误。
故选C。
8．答案：B
解析：由洛伦兹力提供向心力，可得
解得
由几何关系可得
又
正电荷从a运动到c的轨迹如图
对应的圆心角为
则该电荷在磁场中运动时间为
又
联立，解得
故选B。
9．答案：AC
解析：A.闭合开关S瞬间，L是自感系数很大的线圈，则两个灯可视为串联，所以两灯泡同时发光，亮度相同，故A正确；
B.断开开关S后，小灯泡A无法与线圈构成回路，小灯泡A马上熄灭，故B错误；
C.断开开关S瞬间，灯泡B闪亮一下后熄灭，说明开关S闭合稳定后，通过线圈的电流大于通过B的电流，则线圈的电阻小于小灯泡的电阻，故C正确；
D.断开开关S前后小灯泡B的电流方向由原来的向右变为向左，故D错误。
故选AC。
10．答案：CD
解析：A.圆盘可以看作是由无数条金属棒组成的，金属棒切割磁感线产生感应电动势，回路中产生感应电流，故A错误；
BC.根据右手定则可知，圆盘中的电流方向指向内部，则电阻R中电流方向由a到b；在电源内部，电流是从低电势流向高电势，所以圆盘中心电势比边缘电势高，故B错误，C正确；
D.根据法拉第电磁感应定律，可得电路中感应电动势大小为
故D正确。
故选CD。
11．答案：ABC
解析：A.设发电机输出电流为，输电线上的电流为，则有
根据
解得
故A正确；
B.输电线上消耗的功率为
故B正确；
CD.设降压变压器副线圈输出电流为，则有
解得
即电流表示数为，则降压变压器的原、副线圈匝数比为
故C正确，D错误。
故选ABC。
12．答案：AB
解析：A.回旋加速器的工作条件是交变电场的周期(或频率与粒子做圆周运动的周期(或频率)相同，而粒子做匀速圆周运动的周期满足
联立，解得
即交流电源的周期等于。故A正确；
B.粒子第n次通过狭缝后的速度满足
解得
故B正确；
C.当质子的轨迹半径增加到D形盒的半径时，速度最大，设经过n次加速有
洛伦兹力提供向心力有
联立可得
故C错误；
D.粒子最终获得的动能为
可知仅提高加速电压，粒子最终获得的动能不会增大。故D错误。
故选AB。
13．答案：(1)D
(2)
(3)AD/DA
解析：(1)实验过程中，产生的感应电流较小，且电表指针可能向左偏，也可能向右偏，故应选用零刻度在中间的灵敏电流表较好。
故选D。
(2)将电源、开关、滑动变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将灵敏电流表与大螺线管串联成另一个回路，电路连接如图所示
(3)依题意，可知感应电流的方向与原电流方向相同，则它们产生的磁场也一定相同，由楞次定律可知，原磁场应减小，故可以将线圈从中抽出，或者使滑动变阻器接入电阻变大，从而使得通过线圈的电流减小，穿过的磁通量也减小。
故选AD。
14．答案：(1)d
(2)增大
(3)4.0
(4)0.3
解析：(1)根据电流的磁效应可知，流经线圈中电流越小，产生的磁场强度就越弱，电磁铁与衔铁间的磁力就越小。由图甲可知为了减小通过线圈中的电流，故应将变阻器的滑片应滑向d端；
(2)线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，根据电阻定律，的阻值将增大。在图乙中，根据串联电路分压规律可知，电阻增大，电压增大，所以电压表的读数将增大；
(3)由图丙可知，时对应的工作电压为4.0V，即要求该锁能抵抗600N的外力，则工作电压至少为4.0V；
(4)当滑动变阻器的滑片P滑到c端时，滑动变阻器提供的分压最大，由闭合电路欧姆定律可得
式子中线圈电阻，滑动变阻器电阻，代入求得
15．答案：(1)见解析；(2)，
解析：(1)从O向看，将立体图转换成平面图，对导体棒受力分析如图所示
由左手定则可知，电流的方向垂直纸面向里；
(2)导体棒处于平衡，有
可解得
，
16．答案：(1)220V；(2)1A，30V
解析：(1)该交流电源电压的表达式为
可得电源输出电压的有效值为
(2)设变压器输入端电压为，输出端电流为，则输出电压为
根据
结合
代入已知相关数据求得
，
即电流表示数为1A，电压表示数的大小为30V
17．答案：(1)；(2)；(3)
解析：(1)金属棒进入磁场时，恰好匀速，则有
又
联立以上式子，代入相关已知数据求得，金属棒进入磁场时的速度
对金属棒，根据动能定理有
可得MN位置到磁场边界CD的距离为
(2)根据闭合电路欧姆定律，可得金属棒进入磁场后小灯泡两端的电压
(3)若撤去恒力F，金属棒在安培力的作用下向前减速，根据动量定律可得
又
联立两式，代入相关已知数据求得金属棒继续前进的距离为
18．答案：(1)；(2)；(3)
解析：(1)在磁场中做圆周运动，如图所示
由几何关系可知
由洛伦兹力提供向心力得
联立解得
(2)将电子射出磁场的速度分解在x轴方向和y轴方向上，则有
，
x轴方向上做匀速直线运动，则有
y轴方向上做匀变速直线运动，则有
联立解得
(3)电子离开电场时，此时的y轴方向上速度大小为
设电子离开电场时的速度与水平方向的夹角为，则
电子离开电场后做匀速直线运动，则根据几何关系可知
解得
则电子打到荧光屏上的位置的横坐标为
则粒子打到荧光屏上的位置坐标为。