山东省济宁市邹城市2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

这是一份山东省济宁市邹城市2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题，共12页。试卷主要包含了04等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在相应位置。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用
B．感应电流的磁场方向总是和引发感应电流的磁场方向相反
C．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠压而成是为了减小涡流
D．交流电频率越大，电容器的电容越大，对交流电的阻碍作用越大
2．小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像。下列说法正确的是（ ）
A．时刻，感应电动势最大B．时刻，电流表示数为零
C．时刻，线圈处于中性面位置D．线圈转动一周，电流方向改变两次
3．如图所示，半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B，带电粒子以速率v从A点沿半径方向射入磁场，从B点射出磁场，速度的偏转角为60°，不计重力，则该粒子的比荷为（ ）
A．B．C．D．
4．某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈P的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为（ ）
A．B．C．D．
5．有边长为l的正方形均匀铜线框abcd，在铜线框的右侧有一边界为等腰直角三角形区域，该区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，两直角边的边长也为l，且磁场的下边界与线框的ad边处于同一水平面上。现线框以恒定的速度v沿垂直于磁场左边界的方向穿过磁场区域，如右图所示。设ab刚进入磁场为时刻，则在线框穿过磁场区域的过程中，ab间的电势差随时间t变化的图像是下图中的（ ）
A．B．C．D．
6．图甲为家用燃气灶点火装置的电路原理图，直流电通过转换器转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，原、副线圈的匝数分别为，电压表为理想电压表。当两点火针间电压大于时会产生电火花进而点燃燃气。闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为B．副线圈中电流的频率为
C．若能点燃燃气，则D．闭合开关后每秒钟点火50次
7．电子感应加速器的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。如图乙所示，从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，电磁铁中磁感应强度随时间的变化率为k（k为一定值）。下列说法正确的是（ ）
A．感生电场的方向沿逆时针方向
B．线圈中通入恒定电流也可使电子加速
C．若电磁铁的磁场方向由下向上，则电流正在减小
D．电子在真空室中加速运动一周，获得的动能
8．如图所示，在等腰直角三角形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度为的匀强磁场，为边的中点，在处有一粒子源，可沿纸面内不同方向、以相同的速率不断向磁场中释放相同的带正电的粒子。已知粒子的质量为，电荷量为，直角边长为，不计重力和粒子间的相互作用力。则从边射出的粒子中，在磁场中运动的最短时间为（ ）
A．B．C．D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．某同学设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈M、N水平固定，圆线圈P与MN共轴且平行等距。初始时，线圈M、N通以等大反向的电流后，在线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P内无电流且天平平衡。当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，从上往下看，可能的办法是（ ）
A．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入逆时针方向的电流
B．若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入顺时针方向的电流
C．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入逆时针方向的电流
D．若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入顺时针方向的电流
10．1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，其原理如图所示。铜质圆盘安装在水平同轴上，圆盘平面与水平向右的匀强磁场垂直，两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。圆盘以角速度ω顺时针（从左向右看）匀速转动，圆盘、导线和阻值为R的定值电阻组成闭合回路。已知磁感应强度为B，圆盘半径为，圆盘接入间的电阻为，其他电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．流经电阻的电流方向为
B．两端的电势差为
C．电阻的功率为
D．圆盘转动一周的过程中，通过电阻的电荷量为
11．霍尔效应在1879年被EH·霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系，霍尔元件是一种重要的磁传感器。利用霍尔元件将电压表改装为磁强计的原理如图所示，导电物质为电子的长方体霍尔元件三边长度分别为，放在与它垂直的匀强磁场中。当恒定电流通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生霍尔电压，通过电压表示数可以计算出匀强磁场磁感应强度的大小。下列说法正确的是（ ）
A．点电势高于点电势
B．适当增大，电压表示数会增大
C．将电压表的表盘改装为磁强计的表盘，则刻度线不均匀
D．为提升磁强计的灵敏度（灵敏度为），可减小导体的宽度
12．两正方形单匝线圈和由相同材料、相同粗细的导线制成，线圈的边长为、质量为、电阻为；线圈的边长为。现使两线圈从距离磁场上部水平边界处同时静止释放，线圈恰好能匀速进入磁场。已知磁场下方范围足够大，不计空气阻力和线圈之间的相互作用力，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A．线圈进入磁场的过程中做加速运动
B．匀强磁场的磁感应强度的大小
C．线圈在进入磁场的过程中产生的焦耳热
D．当线圈刚好完全进入磁场时，两线圈的下边与的高度差
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）用如图所示的实验电路来观察灯泡的发光情况，已知和是两个同样规格的灯泡，和带有铁芯的线圈串联，和滑动变阻器串联。闭合开关，调节变阻器，使灯泡和亮度相同；再调节滑动变阻器，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关。回答下列问题：
（1）若重新闭合开关，可观察到开关闭合的瞬间，灯泡_________（填“”或“”）逐渐变亮。
（2）闭合开关稳定后，断开开关的瞬间，通过灯泡的电流方向_________（填“向左”或“向右”）。
（3）断开开关时，欲观察到灯泡闪亮一下再熄灭，滑动变阻器接入电路的阻值应_________（填“大于”或“小于”）线圈的直流电阻阻值。
14．（8分）某同学从家里旧电器上拆得一环形变压器，如图所示，但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。该同学利用所学知识来探究该变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，操作步骤如下：
（1）确定绕组：结合铭牌残存数据可知图中1、2为输入端，3、4和5、6为两次级绕组输出端，用多用电表欧姆挡测量发现都导通。
（2）测量变压器的初级（原）、两次级（副）线圈匝数分别为和：先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕匝漆包细铜线，并将理想交流电压表接在细铜线两端；然后在初级线圈（1、2端）上输入有效值为的交流电，若理想交流电压表的示数为，则初级线圈的匝数_________；把理想交流电压表接在3、4端，示数为，则次级线圈的匝数_________。
（3）该同学通过裸露部分观察，发现该变压器使用了两种规格的铜线绕制，结合前面数据可以推想其中较粗的铜线属于_________（填“初级线圈”或“次级线圈”）。
（4）考虑到变压器工作时有漏磁损失，实验中测得的原线圈匝数_________（填“大于”“等于”或“小于”）原线圈的实际市数。
15．（8分）如图所示，第一象限内匀强磁场的磁感应强度为B，一电子从x轴上的点沿纸面方向射入磁场，速度与x轴正方向夹角为60°，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知电子质量为m，带电量为e，不计其重力。求：
（1）电子的速度v大小；
（2）电子穿过第一象限所用的时间t。
16．（10分）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一，基本原理就是将水流的机械能转化为电能。有一条河流，水的流量（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积，落差，水的密度为。现利用其发电，发电机的总效率，输出电压，水电站到用户之间需要远距离输电，输电线的总电阻，用户获得的电压，输电线上损耗的功率与发电机输出功率的比值。所用变压器均视为理想变压器，取重力加速度，求：
（1）画出远距离输电的示意图；
（2）发电机的输出功率；
（3）升压、降压变压器的原、副线圈匝数比。
17．（12分）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨相距，上端连接一个阻值的电阻，导轨竖直放置，长为的金属棒垂直于放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中。已知金属棒的质量，阻值，匀强磁场的磁感应强度，取重力加速度，导轨电阻不计，空气阻力不计。金属棒从静止开始下落，下落高度时，速度恰好达到最大。在金属棒从静止开始下落的过程中，求：
（1）最大速度大小；
（2）金属棒上产生的热量；
（3）下落时间。
18．（16分）如图甲所示，三维直角坐标系中，在的区域中，存在沿轴负方向的匀强磁场；在的区域中，存在沿轴正方向的匀强磁场，两区域的磁感应强度的大小相同。如图乙所示，原点处有一粒子源，可在平面内向Ⅰ、Ⅱ象限各个方向连续发射大量质量为，电荷量为的粒子，速度大小在之间。在轴上垂直于平面放置着一块足够长的薄板，粒子在薄板上轰击的区域的长度为。若在薄板上处开一个小孔，粒子源发射的部分粒子会穿过小孔进入的区域。不考虑粒子间的相互作用，不计粒子的重力。
（1）求匀强磁场磁感应强度的大小；
（2）求穿过长薄板的粒子在的磁场区域中运动的最短时间（提示：在的磁场中运动最短时间与最长时间的粒子，从小孔穿过时的速度大小均为）；
（3）若在处垂直于轴放置一圆形荧光屏，屏幕的圆心在轴上，求穿过长薄板打在苂光屏上的粒子，在整个磁场中运动的最短时间与最长时间的比值；
（4）在（3）问中，为了让所有穿过长薄板的粒子均能打到荧光屏上，求荧光屏的最小半径。
高二物理参考答案与评分标准2024.04
1．C 2．D 3．A 4．B 5．B 6．C 7．D 8．A 9．AD 10．BC 11．AD 12．BCD
13．（6分）；向左；大于（每空2分）
14．（8分）4400；200；次级线圈；大于（每空2分）
15．（8分）（1）电子进入磁场后，在xy平面内做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，得：
由几何关系，得：
联立可得，电子的速度大小
（2）由几何关系可知，圆弧轨迹对应的圆心角
电子圆周运动的周期
电子穿过第一象限所用的时间
16．（10分）（1）
（2）水的重力势能
发电机的输出功率
代入数据，解得：
（3）设输电线上的电流为，损耗的功率
代入数据，解得：
升压变压器的输出电压
升压变压器原、副线圈的匝数比
降压变压器原线圈两端的电压
降压变压器原、副线圈的匝数比
17．（12分）（1）当金属棒ab的速度最大时，加速度为0，则有感应电动势为
回路中的感应电流为
由平衡条件得：
联立代入数据，解得
（2）金属棒从静止开始下落的过程中，由能量守恒定律得：
金属棒产生的焦耳热
代入数据，解得
（3）金属棒从静止开始下落的过程中，通过棒某一截面的电荷量为
由动量定理得：
代入数据，解得：
18．（16分）（1）速度为的粒子沿y轴正向发射，打在薄板的最远处，其在磁场中运动的半径为，由几何关系得：
由牛顿第二定律得：
联立解得：
（2）如图所示，速度为的粒子与轴成角射出，恰好穿过小孔，在磁场中运动时，
由几何关系得：
即时，在的磁场区域中运动的时间最短
粒子圆周运动的周期为
则最短时间为
（3）粒子穿过小孔进入的区域中做螺旋运动，粒子沿轴方向的分速度
轴方向做匀速直线运动，到达屏幕时间
则在整个磁场中运动的最短时间
如图所示，当粒子以速度穿过小孔，，此时在的磁场区域中运动时间最长，
即在整个磁场中运动的时间最长，最长时间
则在整个磁场中运动的最短时间与最长时间的比值
（4）如图所示：粒子旋转一圈半到达屏幕，当粒子以速度为从点射入，可以到达离荧光屏圆心的最远处。粒子进入的区域时，沿轴方向的初速度为，有
对应半径为
联立解得：．
菼光屏的最小半径