2021-2022学年广东省韶关市高二下学期开学考试物理试题（解析版）

广东省韶关市2021-2022学年高二下学期开学考试物理试卷

一、多选题

1．如图所示，A、B中的装置是长方管，C中的长方形密闭容器盛满NaCl溶液，它们的上下面为导体、前后面为绝缘体，D为长方形的金属导体，四者都处在水平向里的匀强磁场中，A管中的等离子体和B管中的污水（含有正负离子）都向右流动，C容器中的NaCl溶液和金属D中都通有方向向右的电流，则四幅图中上表面比下表面电势高的有

A． B．

C． D．

2．如图所示，导体棒P竖直放置，一固定圆形线圈Q与P在同一竖直面内，P中通有变化电流i，规定如图所示的电流方向为正，电流随时间变化的规律如图所示，则（　　）

A．t1时刻，线圈Q中有顺时针电流

B．t2时刻，线圈Q中有逆时针电流

C．t1～t2，线圈Q有扩张趋势

D．t2～t3，Q中磁通量的变化率增大

3．将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。在图示磁极配置的情况下，下列表述正确的是（　　）

A．金属板A的电势较高

B．通过电阻R的电流方向是b→R→a

C．等离子体在A、B间运动时，磁场力对等离子体做正功

D．等离子体在A、B间运动时，磁场力对等离子体不做功

4．如图所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时0.2s，第二次用时0.4s，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则（　　）

A．第一次线圈中的磁通量变化较快

B．第一次电流表G的最大偏转角较大

C．第二次电流表G的最大偏转角较大

D．若断开S，电流表G均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势

二、单选题

5．1876年美国著名物理学家罗兰在实验室中完成了著名的“罗兰实验”．罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，使圆盘绕中心轴高速旋转，发现小磁针发生了偏转．下列说法正确的是

A．使小磁针发生转动的原因是圆盘上的电荷运动时产生了磁场

B．使小磁针发生转动的原因是圆盘上产生了涡流

C．仅改变圆盘的转动方向，小磁针的偏转方向不变

D．如果使圆盘带上正电，圆盘的转动方向不变，小磁针的偏转方向不变

6．如图所示，在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成θ角的方向以相同的速度v射入磁场中，则关于正、负电子，下列说法不正确的是（ ）

A．在磁场中的运动时间相同

B．在磁场中运动的轨道半径相同

C．出边界时两者的速度相同

D．出边界点到O点处的距离相等

7．如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是（       ）

A．铝环有收缩趋势，对桌面压力小于重力

B．铝环有收缩趋势，对桌面压力大于重力

C．铝环有扩张趋势，对桌面压力小于重力

D．铝环有扩张趋势，对桌面压力大于重力

8．如图甲所示是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈匝数为n，面积为S，线圈a、b两边导线长均为l，所在处的磁感应强度大小均为B，当线圈中通电流I时，a、b边所受安培力F方向加图乙所示。则（　　）

A．该辐向磁场是匀强磁场

B．穿过线圈的磁通量为

C．转动过程中安培力F大小总为

D．线圈a边导线电流方向垂直纸面向外

9．某实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是：（       ）

A．负离子所受洛伦兹力方向由指向

B．点的电势高于点的电势

C．相同流速时，废液内正、负离子浓度越大，、间的电势差越大

D．若测得两点电压，则废液的流量为

10．一个正点电荷Q固定在正方形的一个角上，另一个带电粒子射入该区域时，恰好能经过正方形的另外三个角a、b、c，如图所示，则有（ ）

A．根据轨迹可判断该带电粒子带正电

B．a、b、c三点场强大小之比是1：2：1

C．粒子在a、b、c三点的加速度大小之比是2：1：2

D．a、c二点的电场强度相同

11．下列所示各图中，小磁针的指向错误的是（   ）

A． B． C． D．

12．如图所示，将圆柱形强磁铁吸在干电池负极，金属导线折成上端有一支点、下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个线框就可以绕电池轴心旋转起来．下列判断中正确的是

A．线框能旋转起来，是因为电磁感应

B．俯视观察，线框沿顺时针方向旋转

C．电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率

D．旋转达到稳定时，线框中电流比刚开始转动时的大

13．在玻璃皿中，沿内壁边缘放一个环形电极，中心放一个圆柱形电极，把它们分别接在电源的正、负两极，然后在玻璃皿中注入导电液体，再将整个玻璃皿如左图所示放入磁场中，磁铁的上部为S极，下部为N极．液体将会旋转起来，从上往下看，如右图所示，关于液体的旋转下列说法中正确的是

A．如果导电液是正离子导电，从上往下看液体顺时针旋转

B．如果导电液是负离子导电，从上往下看液体顺时针旋转

C．如果是液体中有等量的正负离子，从上往下看液体不旋转

D．如果是液体中有等量的正负离子，从.上往下看液体逆时针旋转

14．一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为（　　）

A．0 B．－2BS C．－2BScosθ D．－2BSsinθ

三、实验题

15．实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了两种方案：甲方案为让小车沿倾斜的木板下滑，然后测量相关物理量；乙方案为将小球用细长绳悬挂固定后，使小球摆动，然后测量相关物理量；

（1）你建议选择的方案是_____（填“甲”或“乙”），理由是_____________________．

（2）若实验小组选用了乙方案，实验装置如图a所示．实验中，用于测量小球速度的传感器可选用____________传感器．

（3）实验前已测得D、C、B、A各点高度分别为0 m、0.050 m、0.100 m、0.150 m．某同学获得的实验数据如图b，分析表中数据发现：从B到C到D，机械能逐渐减小，其原因是__________________________________________________________________________．

（4）表中A点的机械能数据明显偏小，其原因可能是摆锤的释放点________A点(选填“高于”、“低于”)

16．现有一材料未知的电学元件为了研究元件的伏安特性，采用了如图甲所示的实验电路．

（1）请补充完成图甲的实物连线____________．

（2）根据图甲测得元件的伏安特性曲线如图乙所示，表示该元件为线性元件，其阻值为______Ω．

（3）现将图甲的电路改装成测电源电动势和内阻的电路，如图丙所示．除了要改变电压表并联的位置外，还需要拆除与滑动变阻器相连的______号导线（填“①”或“②”或“③”）．

（4）根据丙电路图测量电压随电流变化的关系如图丁所示，则可以求得电源的电动势E=______V，r=______Ω．（电流表的内阻忽略不计）

四、解答题

17．如图甲所示，两相距L=0. 5m的平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值R=2Ω的电阻连接，导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场。质量m=0. 2kg的金属杆垂直置于导轨上，与导轨接触良好，导轨与金属杆的电阻可忽略。杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动，并始终与导轨垂直，其v-t图像如图乙所示。在15s末时撤去拉力，同时使磁场随时间变化，从而保持回路磁通量不变，杆中电流为零。求：

（1）金属杆所受拉力的大小F；

（2）0~15s内匀强磁场的磁感应强度大小；

（3）撤去恒定拉力之后，磁感应强度随时间的变化规律.

18．如图甲所示，轻质细线吊着一质量、边长、匝数的正方形线圈，总电阻为，边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间的变化关系如图乙所示，从开始经时间细线开始松弛，取。求：

(1)从到时间内线圈中产生的电动势；

(2)从到时间内线圈的电功率；

(3)的值。

参考答案：

1．AB

【详解】

A．等离子体向右运动，根据左手定则可知，正离子偏向上，负离子偏向下，则上表面电势高于下表面，故A正确；

B．正负离子向右运动，根据左手定则可知，正离子偏向上，负离子偏向下，则上表面电势高于下表面，故B正确；

C．NaCl溶液中电流方向右运动，由正离子的运动即为电流方向，负离子的反方向也为电流方向，根据左手定则可知，钠离子向右运动，则偏向上，氯离子向左运动，则也偏向上，则上表面电势与下表面相等，故C错误；

D．金属D电子向左运动，根据左手定则可知，电子偏向上，则上表面电势低于下表面，故D错误；

故选AB．

2．BC

【详解】

A．在t1时刻，通入螺线管中电流在减小，依据右手螺旋定则，其形成垂直纸面向外的磁场不断减小，因此线圈Q中的磁通量也要减小，根据楞次定律可知线圈Q将阻碍其磁通量的减小，因此线圈Q会产生逆时针电流，故A错误；

B．同理在t2时刻，线圈Q中有逆时针电流，故B正确；

C．在t1～t2，电流随时间在减小，即通过线圈Q的磁通量在减小，由楞次定律“增缩减扩”可知线圈Q由扩张趋势，故C正确；

D．在t2～t3，电流随时间虽然在增大，但其斜率却在减小，即通过线圈Q的磁通量变化率在减小，故D错误；

故选BC。

3．AD

【详解】

A．根据左手定则判断，正粒子向上偏转，打在A板；负粒子向下偏转，打在B板；A正确；

B．A板为正极，通过电阻R的电流方向是a→R→b，B错误；

CD．等离子体在A、B间运动时，磁场力提供向心力，对等离子体不做功，C错误D正确。

故选AD。

4．AB

【详解】

A项：磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，故A正确；

B、C项：感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流大，故B正确，C错误；

D项：断开电键，电流表不偏转，知感应电流为零，但感应电动势不为零，故D错误．

故选AB．

5．A

【详解】

AB．由题意可知，磁针受到磁场力的作用，原因是由于电荷的定向移动，从而形成电流，而电流周围会产生磁场，本题中不符合感应电流的产生条件，故无法产生涡流；故A正确，B错误；

C．仅改变圆盘的转动方向，即电荷的定向移动方向改变，磁场方向改变，则小磁针的偏转方向改变，选项C错误；

D．如果使圆盘带上正电，圆盘的转动方向不变，则产生的电流方向反向，磁场反向，则小磁针的偏转方向改变，选项D错误；

6．A

【详解】

A.粒子在磁场中运动周期为，则知两个离子圆周运动的周期相等。根据左手定则分析可知，正离子逆时针偏转，负离子顺时针偏转，重新回到边界时正离子的速度偏向角为2π-2θ，轨迹的圆心角也为2π-2θ，运动时间；同理，负离子运动时间，显示时间不相等．故A错误；

B.由得：，由题q、v、B大小均相同，则r相同，故B正确；

C.正负离子在磁场中均做匀速圆周运动，速度沿轨迹的切线方向，根据圆的对称性可知，重新回到边界时速度大小与方向相同，故C正确；

D.根据几何知识可得，重新回到边界的位置与O点距离S=2rsinθ，r、θ相同，则S相同．故D正确。

故选A。

7．B

【详解】

条形磁铁向下迅速移动，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环为了阻碍磁通量的增大，既会产生收缩的趋势，也会有远离磁铁的趋势（即圆环会受到竖直向下的作用力），所以铝环有收缩的趋势，并且对桌面的压力大于圆环的重力，故B正确，ACD错误。

故选B。

8．C

【详解】

A.匀强磁场的磁感线处处平行，而辐向磁场的磁感线不平行，所以不是匀强磁场，故A错误；

B.由题图乙根据对称性可知，穿过线圈的磁通量为零，故B错误；

C.根据安培力公式可得转动过程中安培力大小为

故C正确；

D.根据左手定则可知线圈a边导线电流方向为垂直纸面向里，故D错误。

故选C。

9．D

【详解】

AB．由左手定则可知，负离子所受洛伦兹力方向由N指向M，则M将集聚负离子，即M点的电势低于N点的电势，选项AB错误；

C．当达到平衡时

解得

U=Bdv

可知相同流速时，MN间的电势差与废液内正、负离子浓度无关，选项C错误；

D．若测得两点电压，则废液的流量为

选项D正确。

故选D。

10．C

【详解】

A．带电粒子受到的电场力指向轨迹的内侧，根据轨迹弯曲方向可知出粒子与固定在O点的电荷是异种电荷，它们之间存在引力，故该带电粒子带负电．故A错误；

B．根据几何知识可知a、b、c三点到Q的距离之比为

ra：rb：rc=1：：1

根据点电荷场强公式

得a、b、c三点场强大小之比是2：1：2．故B错误；

C．根据牛顿第二定律得

a∝E

则知粒子在a、b、c三点的加速度大小之比是2：1：2．故C正确；

D．a、c两点的电场强度大小相等，但方向不同，所以电场强度不同．故D错误．

故选C。

11．C

【详解】

A．由安培定则可知，螺线管右侧为S极，左侧为N极，则处在螺线管内部小磁针的N极应向左，故A正确；

B．由地磁场从地球的南极指向北极，结合小磁针静止时N极指向为磁场的方向，因此赤道处小磁针N极指向地球的北极，故B正确；

C．根据安培定则判断直导线周围磁场，则小磁针处的磁场方向竖直向下，应该是N极向下，故C错误；

D．U形磁铁，小磁针处的磁场向N极指向S极，则小磁针N极向右，故D正确；

故选C。

12．C

【详解】

AB、小磁铁产生的磁场方向为螺丝的下端A向下流向磁铁，对螺丝的下端平台侧面分析，扁圆柱形磁铁上端为S极，下端为N极，周围磁感线由上往下斜穿入螺丝内部在垂直于纸面向外的径向上，磁感应线有垂直于纸面向里的分量在此径向上的负电荷由下往上运动，由左手定则知：此负电荷受到垂直于径向沿纸面向右的洛伦兹力，即在径向的左垂线方向；同理，其他任一径向上的电荷均受到左垂线方向的洛伦兹力（中心原点除外）所以，由上往下看（俯视），螺丝沿逆时针转动，所以该装置的原理是电流在磁场中的受力，不是电磁感应．故AB错误；

C、因为电源消耗的总功率一部分转化为内能，另一部分转化为动能，所以总功率大于热功率．故C正确．

D、受到的安培力开始时使线圈做加速运动，当安培力等于阻力时速度达到最大．故D错误．

故选C

13．D

【详解】

A.如果导电液是正离子导电，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误；

B.如果导电液是负离子导电，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故B错误；

CD.由上分析，可知，不论液体的正离子，还是负离子，从上往下看液体总是逆时针旋转，故C错误，D正确；

14．C

【详解】

将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为

故选C。

15．     乙     摩擦阻力较小，更接近于机械能守恒的情况     光电门     摆动过程中小球还受到空气阻力，空气阻力做负功，使小球的机械能总量减小,运动的路程越长，机械能减少越多．     高于

【详解】

（1）甲方案中小车沿倾斜的木板下滑，受到木板的摩擦力作用，乙图小球在竖直面内摆动，受到的空气摩擦阻力远小于甲图中的摩擦力，故用乙图验证机械能守恒更合适．

（2）采用DIS系统测量小球的速度，可采用光电门传感器来测量，直接得到小球的速度．

（3）从B到C到D，机械能逐渐减小，原因是由于克服空气阻力做功，使得一部分机械能转化为内能，导致机械能减小．

（4）表中A点的机械能数据明显偏小，原因是摆锤释放器释放点高于A点，A点的机械能按A点的高度计算．

16．          2     ①     4.0     1

【详解】

第一空.连接实物图如图所示：

第二空.根据元件的伏安特性曲线，可知斜率表示元件的阻值，有Rx=.

第三空.由图丙可知，要拆除与滑动变阻器相连的①号导线；

第四空.第五空.电源的U-I 图象在U轴上的截距表示电源电动势，故电源的电动势为E=4.0V，U-I图象的斜率表示电源的等效内阻，有Rx+r=，故r=1Ω.

17．（1）0. 24N（2）0.4T（3）

【详解】

（1）由v—t图像可知，在0～10s内，金属杆做匀加速直线运动，杆没有进入磁场，由牛顿第二定律得：

由题意可知，15s末撤去拉力，没有感应电流，杆不受安培力作用，杆所受的合外力为滑动摩擦力，由牛顿第二定律得：

，

由v—t图像可知，加速度：

解得F=0. 24N            

（2）在10～15s内，金属杆做匀速直线运动，速度：t=4m/s，

金属杆受到的安培力

金属杆做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得：

代入数据解得：

（3）15～20s内没有产生感应电流，穿过回路的磁通量保持不变，金属杆在10～15s内的位移：

在15s后的金属杆的加速度：，金属杆的位移：

磁通量保持不变，则：

解得

18．(1)；(2)；(3)

【详解】

(1)由法拉第电磁感应定律得

(2)感应电流为

线圈的电功率为

(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有

则

由题图乙知

解得