湖南省郴州市临武县第一中学2023-2024学年高二下学期5月期中考试物理试题

这是一份湖南省郴州市临武县第一中学2023-2024学年高二下学期5月期中考试物理试题，共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，他取来一节5号电池，将两块圆柱形且表面镀有金属涂层的钕铁硼强磁铁固定在电池两端，并分别与电池正负两极良好接触，再将这一装置轻轻插入用粗铜丝绕制的一段螺线管(螺线管内径略大于圆柱形磁铁的直径，相邻线圈间有空隙)的一端，只见固定有磁铁的5号电池快速运动到螺线管的另一端。课后，周星星同学取来完全相同的器材，仿照老师的方法将它们重新组装，重复这一实验，但没有成功。分析可能的原因是( )
A. 范老师有特异功能B. 两个磁铁的磁性太弱
C. 放置两个磁铁时磁极的方向错误D. 螺线管两端没有连接为闭合回路
2.如图甲所示，MN左侧有一垂直纸面向里的匀强磁场．现将一边长为l、质量为m、电阻为R的正方形金属线框置于该磁场中，使线框平面与磁场垂直，且bc边与磁场边界MN重合．当t=0时，对线框施加一水平拉力F，使线框由静止开始向右做匀加速直线运动；当t=t0时，线框的ad边与磁场边界MN重合．图乙为拉力F随时间变化的图线，不计摩擦阻力．由以上条件可知，磁场的磁感应强度B的大小为( )
A. B=1l mRt0B. B=1l 2mRt0C. B=1l mR2t0D. B=2l mRt0
3.如图所示，带负电的粒子g(不计重力)，水平向左进人匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．该粒子将( )
A. 向下偏转
B. 向上偏转
C. 垂直纸面向里偏转
D. 垂直纸面向外偏转
4.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一铝质套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．
某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，并将线圈上端与电源正极相连，经重复试验，置于线圈上的套环未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是( )
A. 线圈接在了直流电源上B. 线圈与电源的正、负极接反了
C. 所选线圈的匝数过多D. 所用套环的材料与老师的不同
5.许多智能手机中都自带有“指南针”app，利用它可以测量当地地磁场磁感应强度的大小和方向。其测量原理可以简化为如图模型：一块长为a、宽为b、厚为c的半导体薄板水平放置，某处地磁场的竖直分量B，向下(可视为匀强磁场)。当给薄板通入沿水平方向的恒定电流时，就会在薄板前、后表面之间产生电势差U，设每个载流子移动的速率为v，则该处地磁场竖直分量By的大小为（）
A. UavB. UbvC. UcvD. Ucabv
6.在科学技术方面，人们常利用复合场控制带电小球的运动，如图，某空间中同时存在范围足够大的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外，电场强度方向竖直向上。在复合场中A点，一质量为m、电荷量为q的带正电小球以一水平初速度进入复合场，小球经过A点右下方C(未画出)点时速度方向与水平方向的夹角为37°，重力加速度大小为g，已知电场强度大小E=mgq,A、C两点间的高度差为h，不计阻力，sin37°=0.6,cs37°=0.8，则该带电小球从A点到C点的过程中（）
A. 经过C点时速度大小可能为 5qBhmB. 经过C点时速度大小可能为9qBh5m
C. 运动时间可能为 πm3qBD. 运动时间可能为19πm6qB
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。A，B是两个相同的灯泡，下列说法中正确的是( )
A. 当开关S由断开变为闭合时，A灯立即变亮，后逐断变暗
B. 当开关S由断开变为闭合时，B灯一直不亮
C. 当开关S由闭合变为断开时，B灯立即变亮后逐渐变暗至灭
D. 当开关S由闭合变为断开时，A灯立即熄灭
8.将四根绝缘硬质细导线顺次绕成如图甲、乙、丙、丁所示的线圈，其中大圆面积均为S₁，小圆面积均为S₂，垂直线圈平面有一向里的随时间t变化的磁场。磁场磁感应强度大小．B=B₀+kt，B₀和k均为大于零的常量，下列说法正确的是
A. 甲图的大圆中感应电流方向沿顺时针方向
B. 乙图的大圆和小圆总电动势为 k(S₁+S₂)
C. 丙图的大圆和小圆总电动势为 k(S₁+S₂)
D. 丁图的大圆和小圆所受安培力的合力为零
9.图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是( )
A. 图甲中，A1与L1的电阻值相同
B. 图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流小于L1中电流
C. 图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D. 图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
10.如图，OACD为矩形，OA边长为L，其内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为q的粒子从O点以速度v0垂直射入磁场，速度方向与OA的夹角为α=60°，粒子刚好从A点射出磁场，不计粒子的重力，sin60∘= 32,下列说法正确的是
A. 粒子带正电
B. 粒子做圆周运动的轨道半径 33L
C. 减小粒子的入射速度，粒子在磁场区域内的运动时间不变
D. 增大粒子的入射速度，粒子一定从AC边射出
三、非选择题：本大题共5小题，共56分。
11.如图为研究电磁感应现象的实验装置，部分导线已连接。
(1)将图中所缺的导线补接完整；
(2)在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将______(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向右滑动时，灵敏电流计指针将______(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)；断开开关时，灵敏电流计指针将______(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)。
12.实验小组设计了一款简易电子秤，其主要结构如图，一根带有指针的轻弹簧下端固定，弹簧处于自由状态时指针指在O点，然后在弹簧上端固定带有支架的矩形线框abcd，线框中金属线圈匝数为n，ad=bc=L，静止时线框平面在水平面内，线框上再放上托盘(未画出)。以线框中心线ef为界，空间中，在ef左、右两侧分别加上水平向左、向右的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B、方向垂直于ef，重力加速度大小为g。
(1)给线圈通入电流，ab边受到的安培力大小为_______，要使指针重新指在O位置，从上往下看，给线圈通入电流的方向应为_______(选填“顺时针”或“逆时针”)。
(2)当线圈中通入大小为I0的电流时，指针重新指在O位置，则线框和托盘的总质量m0=________(用给出的物理量符号表示)。
(3)在第(2)问的条件下，在托盘上放入被称量物体，同时改变线圈中电流的大小，当电流大小为I时，指针重新指在O位置，则被称量物体的质量为_______(用给出的物理量符号表示)。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动，角速度ω=2rad/s，外电路中的电阻R=4Ω，(结果可以保留根号和π)求：
(1)感应电动势的最大值；
(2)交流电压表的示数；
14.如图，直角坐标系xOy中的第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，在x轴上的a点以与x轴负方向成60°角的速度射入磁场，从y=L处的b点沿垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上x=1.5L处的c点。不计粒子重力，sin60∘= 32， cs60∘=12 求：
(1)粒子在a点的速度大小；
(2)电场强度E的大小；
(3)带电粒子在磁场和电场中运动的时间之比。
15.如图，倾斜平行轨道与水平面间的夹角为(θ=37∘。水平轨道足够长，两轨道宽度均为L=1m，在AA'处平滑连接，使导体棒a从倾斜轨道运动到水平轨道上时速度大小不变。过AA'的虚线(包含虚线边界)右侧水平轨道上有磁感应强度大小为B=1T、方向竖直向上的匀强磁场。导体棒a、b的质量均为m=0.1kg，两棒与轨道始终垂直且接触良好，两棒接入轨道的电阻 Ra=Rb=1Ω。 初始时刻，导体棒a在倾斜轨道上离. AA'的距离为．s=3m处由静止释放，导体棒b静止在水平轨道上并锁定，且导体棒b到AA'位置的水平距离为d=1.0m。不计一切摩擦阻力，导体棒a、b不会发生碰撞，轨道电阻不计。sin37°= 0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2。求：
(1)导体棒a滑到倾斜轨道底端AA'位置时受到的安培力大小；
(2)导体棒a从AA'位置到最后停止的过程中，导体棒a上产生的焦耳热；
(3)若导体棒a滑到倾斜轨道底端，AA'位置时，立即解除对导体棒b的锁定，导体棒a、b运动稳定时，导体棒a、b相距的距离。
参考答案
1.C
2.B
3.A
4.D
5.B
6.A
7.CD
8.CD
9.BC
10.BC
11.向右偏 向左偏 向左偏
12.(1)零；顺时针；(2)2nBLI0g；(3)2nBL(I-I0)g。
13.解：(1)感应电动势的最大值为：Em=NBSω=100×0.5×0.12×2V=1V。
(2)根据正弦式交流电最大值和有效值的关系可知，有效值E=Em 2，交流电压表的示数为外电路电压的有效值，即为：U=ER+r⋅R=2 25V。
答：(1)感应电动势的最大值为1V。
(2)交流电压表的示数为2 25V。
14.解：(1)设粒子在a点速度大小为v0，带电粒子的运动轨迹如图：
由几何关系可知r+rcs60∘=L
解得r=23L
又因为qBv0=mv02r
解得v0=2qBL3m；
(2)带电粒子在电场中运动时，沿x轴方向有1.5L=v0t2
沿y轴方向有L=12at22
又因为qE=ma
解得E=32qB2L81m；
(3)带电粒子在磁场中周期T=2πrv0=2πmqB
运动时间为t1=120∘360∘T=2πm3qB
带电粒子在电场中运动时间为t2=1.5Lv0
所以带电粒子在磁场和电场中运动时间之比为t1t2=8π27。
15.解：(1)导体棒a在倾斜轨道上运动的过程，由动能定理有
mgssin37∘=12mv12，
由法拉第电磁感应定律有E1=BLv1，
由闭合电路欧姆定律有I1=E1Ra+Rb，
导体棒a滑到倾斜轨道底端AA'位置时受到的安培力F1=BLI1，
解得F1=3N；
(2)导体棒a在水平轨道上受向左的安培力做减速运动，最后速度减为零，根据能量守恒有
Q=12mv12，
结合Q=I2Rt可得Qa=Qb=12Q，
解得Qa=0.9J；
(3)若导体棒a滑到倾斜轨道底端AA'位置时，立即解除对导体棒b的锁定，导体棒a做减速运动，导体棒b做加速运动，最终二者以相同速度做匀速运动，设共同速度为v2，以导体棒a和b为系统，由动量守恒定律有
mv1=(m+m)v2，
以导体棒a为研究对象，由动量定理有
-BILt=mv2-mv1，
根据法拉第电磁感应定律E=BLΔdt，
由闭合电路欧姆定律I=ERa+Rb，
导体棒a与导体棒b运动稳定时，相距的距离d1=d-△d，
解得d1=0.4m。