2022宁波效实中学高二上学期期中物理试题含答案

宁波效实中学二〇二一学年度第一学期

高二物理期中试卷

考试时间：90分钟  满分：100分

试卷说明：

（1）本卷共四大题，20小题，所有的题目都解答在答卷上，考试结束后，只交答卷。

（2）考试过程中不得使用计算器或具有计算功能的电子设备。

第Ⅰ卷（选择题，共46分）

一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，选错或不答的得0分。）

1. 下列物理量属于矢量的是（　　）

A. 磁感应强度 B. 电流 C. 磁通量 D. 电动势

2. 关于磁感应强度，下列说法正确的是（  ）

A. 由B=可知，B与F成正比，与IL成反比

B. 通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零

C. 磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关

D. 通电导线受安培力不为零地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场

3. 面积为2.5×10-2 m2的矩形线圈放在磁感应强度为4.0×10-2 T的匀强磁场中，则穿过线圈的磁通量不可能是（　　）

A. 1.0×10-2Wb B. 1.0×10-3Wb C. 1.0×10-4Wb D. 0

4. 如图是两个有趣的实验，第一个实验叫“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，见图甲。第二个实验叫“振动的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，见图乙。下列说法正确的是（　　）

A. 图甲中，如果从上往下看，液体旋转方向为逆时针

B. 图甲中，如果改变电流的方向，液体的旋转方向不变

C. 图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动

D. 图乙中，如果改变电流的方向，将观察不到弹簧不断上下振动

5. 如图所示是电视显像管原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子重力，下列说法正确的是（　　）

A. 电子经过磁场时速度增大

B. 欲使电子束打在荧光屏上的A点，偏转磁场的方向应垂直纸面向里

C. 欲使电子束打在荧光屏上的B点，偏转磁场的方向应垂直纸面向外

D. 欲使电子束打在荧光屏上的位置由A点调整到B点，应调节偏转线圈中的电流使磁场增强

6. 现在人们可以利用无线充电板为手机充电，如图所示为充电原理道图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度均匀增加。下列说法正确的是（　　）

A. 所有手机都能用该无线充电板进行无线充电

B. 无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是“电流的磁效应”

C. 在上述时间段内，感应电流方向由受电线圈

D. 在上述时间段内，感应电流方向由受电线圈

7. 如图所示，放置在水平桌面上的光滑导轨、成“”型连接，在其空间内存在垂直于桌面向里的匀强磁场，导体棒在外力作用下沿方向以速度匀速向右运动。已知导体棒与导轨规格相同，不考虑接触电阻，以在O开始作为计时起点，则受到的安培力随时间变化关系，正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

8. 在如图甲所示电路中，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=20cm2。螺线管导线电阻r=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF。在一段时间内，垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示，大小按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是（　　）

A. 螺线管中产生的感应电动势为1.2V

B. 闭合K，电路中的电流稳定后，电容器的下极板带负电

C. 闭合K，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为2.56×10-2W

D. 闭合K，电路中的电流稳定后，断开K，则K断开后，流经R2的电荷量为1.8×10-2C

9. 霍尔元件广泛应用于生产生活中，有的电动自行车上控制速度的转动把手就应用了霍尔元件，这种转动把手称为“霍尔转把”。“霍尔转把”内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图。开启电动自行车的电源时，在霍尔器件的上下面之间就有一个恒定电流I，如图。将“霍尔转把”旋转，永久磁铁也跟着转动，施加在霍尔器件上的磁场就发生变化，霍尔器件就能输出变化的电势差U。这个电势差是控制车速的，电势差与车速的关系如图。以下叙述正确的是（　　）

A. 若霍尔元件的自由电荷是自由电子，则端的电势高于端的电势

B. 若改变霍尔器件上下面之间的恒定电流I的方向，将影响车速控制

C. 其他条件不变，仅增大恒定电流I，可使电动自行车更容易获得最大速度

D. 按第一张图顺时针均匀转动把手，车速减小

10. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，a、b接在电压为U、周期为T的交流电源上．两盒间的窄缝中形成匀强电场，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面．带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．设D形盒的半径为R，现将垂直于金属D形盒的磁场感应强度调节为B．，刚好可以对氚核()进行加速，氚核所能获得的能量为，以后保持交流电源的周期T不变．(已知氚核和α粒子质量比为3：4，电荷量之比为1：2)则：

A. 若只增大交变电压U，则氚核在回旋加速器中运行时间不会发生变化

B. 若用该装置加速α粒子，应将磁场的磁感应强度大小调整为

C. 将磁感应强度调整后对α粒子进行加速，a粒子在加速器中获得的能量等于氚核的能量

D. 将磁感应强度调整后对α粒子进行加速，粒子在加速器中加速的次数小于氚核的次数

二、不定项选择题（本题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）

11. 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

12. 下列说法中正确的是（　　）

A. 电磁炉中的线圈通高频电流时，在铁磁性金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物

B. 磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是为了防止产生电磁感应

C. 可以通过增加线圈匝数或者插入铁芯来增大自感线圈的自感系数

D. 车站的安检门探测人携带的金属物品的工作原理是电磁感应

13. 如图所示，abcd为水平放置的平行“C”形光滑金属导轨，间距为l。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则（　　）

A. 电路中感应电动势的大小为Blv B. 电路中感应电流的大小为

C. 金属杆所受安培力的大小为 D. 金属杆的热功率为

14. 如图所示，竖直悬挂的弹簧下端拴有导体棒ab，ab无限靠近竖直平行导轨的内侧、与导轨处于竖直向上的匀强磁场中，导体棒MN与平行导轨处于垂直导轨平面的匀强磁场中，当MN以速度v向右匀速运动时，ab恰好静止，弹簧无形变，现使v减半仍沿原方向匀速运动，ab开始沿导轨下滑，磁感应强度大小均为B，导轨宽均为L，导体棒ab、MN质量相同、电阻均为R，其他电阻不计，导体棒与导轨接触良好，弹簧始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，ab与竖直平行导轨间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　）

A. MN中电流方向从M到N

B. ab受到安培力垂直纸面向外

C. ab开始下滑直至速度首次达到峰值的过程中，克服摩擦产生的热量为

D. ab速度首次达到峰值时，电路的电热功率为

第Ⅱ卷（非选择题，共54分）

三、实验题 （本题共2小题，每空2分，共18分）

15. 如图所示的电路可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向

（1）在图中用实线代替导线把它们连成实验电路。（      ）

（2）将线圈A插入线圈B中，合上开关S，能使线圈B中磁通量增加的实验操作是（      ）

A．插入铁芯F

B．拔出线圈A

C．使变阻器阻值R变小

D．断开开关S

（3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端快速滑到右端，第二次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端慢慢滑到右端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度______（填写“大”或“小”），原因是线圈中的______（填写“磁通量”或“磁通量的变化量”或“磁通量变化率”）第一次比第二次的大。

16. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。

（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，___________。

（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内___________。

（3）得到多组与E的数据之后，若以E为纵坐标、为横坐标画出图象，发现图象是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图象为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。

（4）根据改进后画出的图象得出的结论是：在误差允许的范围内___________。

（5）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线，其斜率___________（填“减半”“不变”或“加倍”）。

四、计算题（本题共4小题，共36分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。）

17. 光滑平行导轨水平放置，导轨间距离L=0.1m，导轨左端通过开关与一恒流源相连，恒流源使电路中的电流始终保持，右端与半径为的两段光滑圆弧导轨相接，c、d为圆弧轨道最低点。空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B=1T，当闭合开关S后，一根质量，长度略大于导轨间距的导体棒ab从静止开始，向右沿直线运动了0.5m的距离后进入了圆弧轨道，导轨电阻不计，。求：

（1）匀强磁场的方向及导体棒所受安培力大小；

（2）导体棒ab运动到cd位置时，对导轨的压力大小；

（3）导体棒ab最终能离开导轨竖直向上运动，求导体棒能到达的最大高度。

18. 如图表示，在磁感强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面夹角为α．一质量为m、带电荷为+q的圆环A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ<tanα．现让圆环A由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：

(1)圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？

(2)圆环A能够达到的最大速度为多大？

19. 如图所示，水平边界MN与PQ之间分布着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两边界间的高度差为l。由粗细均匀的电阻丝制成的单匝矩形线框abcd的电阻为R，以ac=l，ab=2l。现将线框从边界MN上方l处由静止释放，当cd边进入磁场时线框恰好做匀速运动，整个过程中线框平面始终保持竖直且ab边保持水平。已知重力加速度为g，空气阻力忽略不计，求：

(1)cd边刚进入磁场时c、d两点间的电压U；

(2)线框进入磁场的过程中，通过线框的电量q；

(3)线框穿过磁场的过程中，ac边产生的热量Q。

20. 如图，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，S1、S2分别为M、N板上的小孔，S1、S2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且S2O=R。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。D为收集板，收集板上各点到O点的距离以及两端点A和C的距离都为2R，板两端点的连线AC垂直M、N板，且∠AOC=60°。质量为m、带电量为＋q的粒子，经S1进入M、N间的电场后，通过S2进入磁场，粒子在S1处的速度和粒子所受的重力均不计。

（1）当MN间的电压为Ux时，在N板右侧加上哪个方向、大小为多少的匀强电场才能使粒子进入磁场后能做直线运动；

（2）调节M、N间的电压，若粒子均能打到收集板，求加速M、N间的电压范围。

（3）若收集板是弹性绝缘的，粒子与板发生弹性碰撞（速度大小不变，方向反向），碰后电量不变，求在磁场中运动时间最长的粒子从S1开始运动到最终离开磁场所经历的时间。

【答案】A

【答案】C

【答案】A

【答案】A

【答案】C

【答案】C

【答案】B

【答案】C

【答案】C

【答案】D

【答案】BC

【答案】ACD

【答案】AC

【答案】BC

【答案】    ①.     ②. AC    ③. 大    ④. 磁通量变化率

【答案】    ①. 5.665（5.663～5.667）    ②. 穿过线圈的磁通量的变化量    ③.     ④. 感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）    ⑤. 加倍

【答案】（1）匀强磁场方向竖直向下，0.2N；（2）；（3）0.28m

【详解】（1）安培力

根据左手定则知匀强磁场方向竖直向下；

（2）根据动能定理

解得

根据牛顿第二定律

根据牛顿第三定律得

（3）根据动能定理

解得

【答案】(1) gsinα     (2)

【详解】(1)由于μ＜tanα，所以环将由静止开始沿棒下滑．环A沿棒运动的速度为v1时，受到重力mg、洛仑兹力qv1B、杆的弹力N1和摩擦力f1=μN1．

根据牛顿第二定律，对沿棒的方向有mgsinα-f1=ma

垂直棒的方向有N1+qv1B=mgcosα

所以当f1=0，即N1=0时，a有最大值am，且am=gsinα

此时qv1B=mgcosα

解得

(2)设当环A的速度达到最大值vm时，环受杆的弹力为N2，方向垂直于杆向下，摩擦力为f2=μN2．此时应有a=0，即

mgsinα=f2

N2+mgcosα=qvmB

解得

【答案】(1)；(2)；(3)

【详解】(1)线框进入磁场前做自由落体运动

由闭合电路欧姆定律得

c、d两点间的电压为

联立解得

(2)线框进入磁场的过程中，由法拉第电磁感应定律得

由闭合电路欧姆定律得

 联立解得

(3)线框穿过磁场的过程中，由功能关系可知克服安培力做的功等于回路中产生的热量

ac边产生的热量为

 联立解得

【答案】（1）竖直向上 ；（2）~；（3）

【详解】（1）粒子从到达的过程中，根据动能定理有

解得

在N板右侧加上竖直向上的匀强电场，要满足粒子做匀速直线运动，有

联立解得

（2）当粒子打在收集板左端时，根据几何关系可求得粒子在磁场中运动的半径

设粒子进入磁场的速度为v0，则有

粒子在加速电场中，有

联立可得

当粒子打在收集板右端时，根据几何关系可求得粒子在磁场中运动的半径

设粒子进入磁场的速度为v0，则有

粒子在加速电场中，有

联立可得

所以M、N间电压范围为~

（3）当粒子打到收集板的A点时，经历的时间最长，根据几何关系可知粒子在磁场中半径为

根据公式，有

联立，可得

粒子在加速电场中运动时间为

粒子在磁场中共经历的时间为

又

粒子出磁场后，做匀速直线运动经历的时间为

粒子从开始运动到最终离开磁场所经历的时间为