2022-2023学年辽宁省辽南协作体高二上学期期末物理试题

2022-2023学年度上学期期末考试高二试题

物  理

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合要求）

1．如图所示，下列矩形线框在无限大的匀强磁场中运动，则能够产生感应电流的是（    ）

A． B． C． D．

2．下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是（    ）

A．均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的电场

B．只有空间某个区域有振荡变化的电场或磁场，才能产生电磁波

C．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在

D．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波

3．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，为定值电阻，为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），C为电容器，L为小灯泡，电表均为理想电表，闭合开关S后，若减弱照射光强度，则（    ）

A．电压表的示数增大  B．电容器上的电荷量减小

C．电流表的示数增大  D．小灯泡的功率减小

4．如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨平行放置在倾角为的斜面上，导轨间距为L，导轨下端接有电阻R，匀强磁场B垂直于斜面向上，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨以速度v匀速上滑，则它在上滑h高度的过程中，以下说法正确的是（    ）

A．安培力对金属棒所做的功为

B．金属棒克服安培力做的功等于回路中产生的焦耳热

C．拉力F做的功等于回路中增加的焦耳热

D．重力做的功等于金属棒克服恒力F做功

5．如图所示，A、B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，下列说法正确的是（    ）

A．断开开关S时，A灯与B灯同时慢慢熄灭

B．断开开关S时，B灯立即熄灭而A灯慢慢熄灭

C．闭合开关S时，A、B灯同时亮，且达到正常亮度

D．闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮

6．在一个很小的矩形半导体薄片上制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件。在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，此时M、N间的电压为。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的是（    ）

A．N板电势低于M板电势

B．磁感应强度越大，M、N间的电势差越大

C．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，不变

D．将磁场和电流同时反向，N板电势低于M板电势

7．半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为l、电阻为r的金属棒OC一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴上，由电动机带动顺时针旋转（从上往下看），在金属导轨区域内存在大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。从圆形金属导轨及转轴通过电刷引出导线连接成如图所示的电路，灯泡电阻为R转轴以的角速度匀速转动，不计其余电阻，则（    ）

A．C点电势比O点电势高 B．电动势大小为

C．棒OC每旋转一圈通过灯泡的电量为 D．灯泡消耗的电功率是

8．如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁场感应强度的大小分别为、，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，一个水平放置的桌面上的边长为a，质量为m，电阻为R的单匝正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时速度为，则下列判断正确的是（    ）

A．  B．此时线框的加速度大小为

C．此过程中通过线框截面的电量为 D．此时线框的电功率为

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合要求，全部选对的得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分）

9．如图所示，在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，有一个10匝矩形金属线框，绕垂直磁场的轴以角速度匀速转动，线框电阻为，面积为，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只额定电压为2V的灯泡和，开关S断开时灯泡正常发光，理想电流表示数为0.01A，则（    ）

A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式

B．灯泡的额定功率为0.98W

C．若开关S闭合，灯泡将更亮

D．原副线圈的匝数比为

10．如图所示，在半径为R的圆形区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的一条直径。一带电粒子从a点射入磁场，速度大小为2v，方向与ab成30°时恰好从b点飞出磁场，粒子在磁场中运动的时间为t；不计带电粒子所受重力，则（    ）

A．该带电粒子带正电

B．粒子在磁场中做圆周运动的半径为2R

C．若仅将速度大小改为v，则粒子在磁场中运动的时间为

D．若仅将速度大小改为v，则粒子在磁场中运动的时间为2t

11．如图所示，为一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电的示意图。已知发电机的输出电压为250V，升压变压器原、副线圈的匝数比是，两变压器之间输电导线的总电阻为，向用户供220V交流电，若变压器是理想变压器，当发电机的输出电功率为200kW时。下列说法正确的是（    ）

A．远距离输电损失的电压160V B．远距离输电损失的功率为640W

C．降压变压器原、副线圈的匝数比 D．若用户用电器增多则降压变压器输出电压增大

12．如图所示，两根足够长且相互平行的光滑长直金属导轨固定在与水平面成的绝缘斜面上，在导轨的右上端分别接入阻值为R的电阻、电动势为E、内阻不计的电源和电容为C的电容器（电容器不会被击穿），导轨上端用单刀多掷开关可以分别连接电阻、电源和电容。质量为m、长为L、阻值也为R的金属杆ab锁定于导轨上，与导轨垂直且接触良好，解除ab锁定后，其运动时始终与CD平行，不计导轨的电阻和空气阻力，整个导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，重力加速度g。则下列说法正确的是（    ）

A．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆最大速度为

B．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆ab一定沿轨道向下加速

C．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆做匀加速直线运动

D．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则t时间内金属杆的位移为

第Ⅱ卷（非选择题，共52分）

三、实验题（本题共2小题，共14分。其中13题6分，14题8分）

13．在“探究变压器电压与匝数的关系”实验中，某同学利用可拆变压器（如图所示）进行探究。

（1）以下给出的器材中，本实验还需要用到的是______；（填字母代号）

A．干电池 B．学生电源

C．直流电压表 D．万用表

（2）本实验中需要运用的科学方法是______。（填字母代号）

A．控制变量法 B．等效替代法 C．科学推理法

（3）已知该变压器两组线圈的匝数分别为、，有关测量数据见下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是______（填“”或“”）。

14．某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中，图像斜率。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势E＝3.5V，内阻，电流表量程为100mA，内阻未知，g取。实验步骤如下：

步骤1：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；

步骤2：秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电阻不变；读出此时毫安表示数I；

步骤3：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；

步骤4：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。

（1）当电流表半偏时，压敏电阻大小为______；（结果保留2位有效数字）

（2）若电流表示数为20mA，则待测重物质量为m＝______kg；（结果保留2位有效数字）

（3）改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表______（填“零刻度”或“满刻度”）处；

（4）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤1操作，则测量结果______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

四、计算题（本题共3小题，共38分。其中15题10分，16题10分，17题18分）

15．（10分）某一带有速度选择器的质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，加速电压；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d＝5cm；c为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（不计重力），初速度不计，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：

（1）粒子经过加速器后的速度v为多大？

（2）速度选择器两板间电压为多大？

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？

16．（10分）如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。长方形硬质金属框ABCD放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻，AB边长a＝0.5m，BC边长b＝0.4m，求：

（1）在t＝0到t＝0.1s时间内，金属框中的感应电动势大小E；

（2）t＝0.05s时，金属框AB边受到的安培力F的大小和方向；

（3）在t＝0到t＝0.1s时间内，流过AB边的电荷量的大小q。

17．（18分）如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFHG矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在0时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为；一段时间后，金属棒a、b没有相碰，且两棒整个过程中相距最近时b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b长度均为L，电阻均为R，a棒的质量为2m、b棒的质量为m，最终其中一棒恰好停在磁场边界处，在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。求：

（1）0时刻a棒的加速度大小；

（2）两棒整个过程中相距最近的距离s；

（3）整个过程中，a棒产生的焦耳热。

2022-2023学年上学期期末考试高二试题

物理参考答案

一、单项选择题（32分）

1-5：DBDBA 6-8：BCD

二、多项选择题（16分）

9．BD   10．ABD   11．AC   12．ACD

三、实验题（共14分）

13．BD；A；（每空2分）

14．50；10；满刻度：不变（每空2分）

15．（1）；（2）；（3）R＝0.05m

（1）由动能定理可知   解得 

（2）粒子恰能通过速度选择器，电场力等于洛伦兹力

解得    

（3）磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力

解得  代入数据有R＝0.05m

16．（10分）（1）0.4V；（2）0.01N，方向垂直AB向左；（3）0.02C

（1）在0至0.1s的时间内，   

（2）设金属框内电流为I，则有

由图可知，当0.05s时，B为0.1T，此时金属框AB边受到的安培力F的大小为

根据楞次定律和左手定则，可分析出安培力F的方向为垂直AB向左。

（3）在0至0.1s的时间内，流过AB边的电荷量为 

17．（18分）（1）；（2）；（3）

（1）  

对a，根据牛顿第二定律有  解得

（2）取向右为正方向，相距最近时，根据系统动量守恒有

  解得

此时，电路中感应电流为0，a、b棒一起向右匀速运动，直到b棒出磁场区域；之后b棒不受安培力、a棒受安培力减速直到停下，对a，有

         解得

（3）对a、b组成的系统，最终b棒一直做匀速直线运动，根据能量守恒有

   解得回路中产生的总热量为

对a、b，根据焦耳定律有

因a、b流过的电流一直相等，所用时间相同，故a、b产生的热量与电阻成正比，即

   又

解得a棒产生的焦耳热为