2022-2023学年浙江省杭州市浙江大学附属中学高二下学期期中物理试题 （解析版）

2022学年第二学期浙大附中期中考试

高二物理试卷

Ⅰ 选择题部分

一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. 某同学设计了一个电磁炉冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（　　）

A. 保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向左滑动

B. 保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动

C. 开关S由闭合到断开的瞬间

D. 保持开关S断开，变阻器滑片P加速向左滑动

【答案】A

【解析】

【详解】A．开关S闭合，则左边线圈的右端为N极；变阻器滑片P加速向左滑动，则阻值减小，左边线圈中的电流变大，根据楞次定律可知，在右侧线圈中产生的感应电流磁场与左边线圈中的磁场相反，即左端为N极，则钻头M突然向右运动，选项A正确；

B．同理可判断，保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动，左边线圈中的电流变小，则钻头M突然向左运动，选项B错误；

C．开关S由闭合到断开的瞬间，相当于电流减小，则与B的情况相同，则钻头M突然向左运动，选项C错误；

D．保持开关S断开，变阻器滑片P加速向左滑动，左边线圈中无电流，则右边线圈中也无感应电流产生，则钻头M不会运动，选项D错误。

故选A。

2. 如图所示，垂直穿过纸面的三根导线a，b和c分别位于等边三角形的三个顶点，通有大小为I、I和的恒定电流，方向如图。导线c所受安培力的方向（　　）

A. 与边平行，竖直向上 B. 与边平行，竖直向下

C. 与边垂直，指向左边 D. 与边垂直，指向右边

【答案】C

【解析】

【详解】同向电流相互吸引，则ab对c都是吸引力且大小相等，则导线c所受安培力的方向垂直ab边指向左边。

故选C。

3. 薄铝板将垂直纸面向外的匀强磁场分成I、Ⅱ两个区域．一高速带电粒子穿过铝板后速度减小，所带电荷量保持不变．一段时间内带电粒子穿过铝板前后在两个区域运动的轨迹均为圆弧，如图中虚线所示．已知区I的圆弧半径小于区域Ⅱ的圆弧半径，粒子重力忽略不计．则该粒子（　　）

A. 带正电，从区域I穿过铝板到达区域Ⅱ

B. 带正电，从区域Ⅱ穿过铝板到达区域I

C. 带负电，从区域I穿过铝板到达区域Ⅱ

D. 带负电，从区域Ⅱ穿过铝板到达区域I

【答案】D

【解析】

【详解】粒子穿过铝板后，动能减小，速度减小，根据可知，轨迹半径减小，由图可知粒子一定是从区域Ⅱ穿过铝板到达区域Ⅰ；根据左手定则可知该粒子带负电。

故选D。

4. 如图为演示自感现象的实验电路，电感线圈的自感系数较大，调节滑动变阻器R的阻值，且使得滑动变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是（　　）

A. 接通开关S，灯、同时变亮

B. 接通开关S，灯逐渐变亮，立即变亮

C. 断开开关S，灯、立即熄灭

D. 断开开关S，灯逐渐熄灭，立即熄灭

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】AB．接通开关S，灯立即变亮，灯逐渐变亮，所以A错误；B正确；

CD．断开开关S，电感线圈发生自感电动势阻碍电流减小，则灯、逐渐熄灭，所以CD错误；

故选B。

5. 如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（   ）

A. 图示位置为中性面，线圆中无感应电流

B. 图示位置ab边的感应电流方向为b→a

C. 线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零

D. 线圈每转动一周，指针左右摆动一次

【答案】D

【解析】

【详解】AC．线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，AC错误；

B．线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，B错误；

D．线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，D正确。

故选D。

6. 关于下列器材的原理和用途，正确的是（　　）

A. 甲图中电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速

B. 乙图中真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化

C. 丙图中磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是匀强磁场

D. 丁图中电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理

【答案】D

【解析】

【详解】A．电子感应加速器是利用磁场产生电场对电子进行加速，故A错误；

B．真空冶炼炉的工作原理是炉内金属产生涡流而熔化，故B错误；

C．磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是辐射状磁场，不是匀强磁场，故C错误；

D．电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理，故D正确。

故选D。

7. 如图所示，ab间接有一电压稳定的正弦交流电，交流电流表和交流电压表均为理想电表，开始时开关S处于断开状态，下列说法正确的是（　　）

A. 若仅将滑动变阻器的滑动触头P向左滑动，电压表的示数将减小

B. 若仅将滑动变阻器的滑动触头P向左滑动，电流表的示数将减小

C. 若仅将开关S闭合，电压表的示数将减小

D. 若仅将开关S闭合，电流表的示数将减小

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB．当滑动变阻器的滑动触头P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻将减小，副线圈中电压一定，则副线圈的电流将变大，电压表的示数为

可知示数将变大；由

可知原线圈中的电流变大，即电流表的示数变大，AB项错误；

CD．若将开关S闭合，副线圈所接负载电阻的总阻值减小，副线圈中的电流增大，滑动变阻器R上的电压变大，则电压表的示数将减小；由

可知电流表的示数增大；C项正确，D错误；

故选C。

8. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据题意做出粒子的圆心如图所示

设圆形磁场区域的半径为R，根据几何关系有第一次的半径

第二次的半径

根据洛伦兹力提供向心力有

可得

所以

故选B。

9. 图（甲）为手机及无线充电板，图（乙）为充电原理示意图。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。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，总电阻（含所接元件）为R，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，若在到时间内，其磁感应强度由增加到。下列说法正确的是（　　）

A. 在到时间内，c点的电势高于d点的电势

B. 在到时间内，受电线圈通过的电量为

C. 在到时间内，两个线圈之间有相互吸引的作用力

D. 受电线圈中的电流大小与交流电的频率无关

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据楞次定律可知，受电线圈内部感应电流的方向为由，则c点的电势低于d点的电势，故A错误；

B．在到时间内，感应电动势为

感应电流为

受电线圈通过的电量为

故B正确；

C．在到时间内，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，两个线圈之间有相互排斥的作用力，故C错误；

D．交流电的频率越大，磁通量变化越快，则产生的感应电流越大，则受电线圈中的电流大小与交流电的频率有关，故D错误。

故选B。

10. 如图所示，在空间中存在两个相邻的，磁感应强度大小相等，方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L。现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，以逆时针方向电流为正，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图像是下图中的（    ）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】AB．当线框进入左边磁场时，由右手定则可判断产生感应电流沿逆时针方向，设线框的速度为v，电阻值为R，此时电流，当线框开始进入右边磁场区域时，有两条边同时切割磁感线，回路电动势E=2BLv，电流，方向顺时针方向，所以A、B错误；

CD．当线框进入左边磁场时，受安培力F=BI1L，方向根据左手定则可判断水平向左，开始进入右边磁场时，F2=2BI2L=4F1，方向还是向左，故安培力方向一致为正，所以C错误；D正确。

故选D。

11. 武汉病毒研究所内的实验室是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q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、磁感应强度大小为B的匀强磁场，下列说法正确的是（　　）

A. 图乙中M点的电势高于N点的电势

B. 正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的

C. 当污水中离子浓度升高，MN两点电压将增大

D. 只需要测量两点电压就能够推算废液的流量

【答案】D

【解析】

【详解】AB．根据左手定则，带正电荷的离子受到向下的洛伦兹力，带负电荷的离子受到向上的洛伦兹力，所以M点电势低于N点电势，故A、B错误；

C．废液流速稳定后，离子受力平衡，有

解得

MN两点电压与污水中离子浓度无关，故C错误；

D．废液流量

其中

解得

故只需要测量两点电压就能够推算废液的流量，故D正确。

故选D。

12. 北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16，下列说法正确的是（　　）

A. 若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失的功率为5×103W

B. 若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200:11

C. 若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小

D. 若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大

【答案】A

【解析】

【详解】A．对于该系统输入输出功率不变，由于

故原线圈电流为

对于中间线路有

代入数据，解得

则损失的功率为

A正确；

B．根据

代入数据，解得

由A可知

输电线的总电阻两端的电压为

则

又

即有

B错误；

C．由于输入输出功率相同，当用户消耗功率减小时，电流减小，但是

不变，则U2不变，C错误；

D．当消耗功率增大时，输电线电流变大，输电线的总电阻两端的电压变大，U2不变，根据

可知，U3变小，又由

可知，U4变小，D错误。

故选A。

13. 如图，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里匀强磁场，两个用相同材料、相同粗细的导线绕制的单匝闭合正方形线圈1和2，其边长L1=2L2，在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再逐渐完全进入磁场，最后落到地面。运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈1、2落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2，不计空气阻力，则（　　）

A. v1＜v2，Q1＜Q2 B. v1=v2，Q1= Q2

C. v1＜v2，Q1>Q2 D. v1>v2，Q1＜Q2

【答案】C

【解析】

【详解】线圈从同一高度下落，到达磁场边界时具有相同的速度v，切割磁感线产生感应电流，受到磁场的安培力大小为

由电阻定律有

（为材料的电阻率，L为线圈的边长，S为导线的横截面积），线圈的质量为

（为材料的密度），当线圈的下边刚进入磁场时其加速度为

联立得，加速度为

则知，线圈1和2进入磁场的过程先同步运动，由于当线圈2刚好全部进入磁场中时，线圈1由于边长较长还没有全部进入磁场，线圈2完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动，而线圈1仍先做加速度小于g的变加速运动，完全进入磁场后再做加速度为g的匀加速运动，而线圈2做匀加直线运动的位移较大，所以落地速度关系为。

由能量守恒可得

（H是磁场区域的高度），因为，，所以可得

故选C。

二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）

14. 如图是质谱仪的工作原理示意图．现有一束几种不同的正离子，经过加速电场加速后，垂直射入速度选择器（速度选择器内有相互正交的匀强电场E和匀强磁场），离子束保持原运动方向未发生偏转，接着进入另一匀强磁场，发现这些离子分成几束，最后打到极板S上。由此可得出的结论正确的（　　）

A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内

B. 不同轨迹的离子在中的运动时间一定不同

C. 不同轨迹的离子的电量一定不相同

D. 不同轨迹的离子的比荷一定不相同

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由粒子在B2中的偏转知粒子带正电，而在速度选择器中，粒子受的电场力向右，则粒子受水平向左的洛伦兹力，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，故A错误；

B．粒子经过速度选择器进入磁场，速度一定相同，在磁场B2中做匀速圆周运动，由

可得

粒子的半径不同，一定是比荷不同，而运动的周期

则它们的周期不同，这些离子在B2中的运动时间即为周期的一半，也不相同，故B正确；

CD．在磁场B2中做匀速圆周运动，由

可得

粒子的半径不同，比荷一定不同，而电量可能相等，故D正确，C错误。

故选BD。

15. 如图甲所示，面积为S带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板足够大，间距为d。有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。在平行金属板A、B正中间有一质量为m的带电液滴，液滴在第0～内处于静止状态。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 液滴带负电 B. 液滴的电荷量为

C. 在内，液滴的运动方向向下 D. 若极板间距离足够大，则时液滴与初始位置相距

【答案】CD

【解析】

【详解】A．根据楞次定律感应电流形成的磁场垂直纸面向外，由安培定则感应电流方向为逆时针，在电源内部电流从低电势流向高电势，则在0～内，金属板B带正电，液滴的电场力方向向上，则液滴带正电，A错误；

B．根据法拉第电磁感应定律可得，在0～内，两极板间电势差为

由于液滴在此时间内受力平衡，则

联立解得

B错误；

C．在0～内，金属板B带正电，液滴的电场力方向向上，则液滴带正电，在内，根据楞次定律感应电流形成的磁场垂直纸面向里，由安培定则感应电流方向为顺时针，在电源内部电流从低电势流向高电势，则金属板A带正电，小液滴受电场力向下，所以液滴向下运动，C正确；

D．在内，由C选项中分析，金属板A带正电，小液滴受电场力向下大小仍为mg，所以液滴向下运动，加速度大小为2g，则时液滴与初始位置相距

D正确。

故选CD。

Ⅱ．非选择题部分（本题共5小题，共55分）

16. （1）某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象。

①在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向右迅速移动的过程中，线圈B中的磁通量_________。（选填“增大”或“减小”）

②在乙图中，将导体棒沿磁感线向上平移过程中，电表指针_________ ；（选填“偏转”或“不偏转”）

③在丙图中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，感应电流从_________（选填“正”或“负”）极接线柱流入电表。

（2）为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，实验室提供一个可拆变压器如图所示，某同学用匝数为na=200匝的A线圈和匝数为nb=400匝的B线圈构成一个变压器来做电压与匝数关系的实验，实验测量数据如下表，

根据测量数据可判断该同学在做实验时，原线圈是_______（填“A线圈”或“B线圈”）

【答案】    ①. 增大    ②. 不偏转    ③. 负    ④. B线圈

【解析】

【详解】（1）①[1]在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向右迅速移动的过程中，接入电路中的电阻减小，那么线圈A的电流变大，导致线圈A中的磁场增强，那么线圈B中的磁通量增大；

②[2]在乙图中，将导体棒沿磁感线向上平移的过程中，没有切割到磁感线，磁通量也没有变化，所以没有感应电流产生，电表指针不偏转；

③[3]在丙图中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，根据楞次定律的“增反减同”，结合右手螺旋定则，那么感应电流从负极接线柱流入电表；

（2）[4]因AB线圈匝数比为1：2，由于漏磁等因素，则若A线圈为原线圈则B线圈电压值应小于A线圈电压的2倍，若B线圈为原线圈，则A线圈电压值应小于B线圈电压的一半，故可得B线圈为原线圈。

17. 某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：

（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；

A．将单缝向双缝靠近

B．将屏向靠近双缝的方向移动

C．将屏向远离双缝的方向移动

D．使用间距更小的双缝

（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条明条纹到第n条明条纹之间的距离为，则单色光的波长________；

（3）某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第1条明条纹到第4条明条纹之间的距离为．则所测单色光的波长为________nm（结果保留3位有效数字）。

【答案】    ①. B    ②.     ③. 630

【解析】

【详解】（1）[1]相邻两亮（暗）干涉条纹的Δx=，要增加观察到的条纹数，即Δx越小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确；

（2）[2]由

得

（3）[3]所测单色光的波长

18. 如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，磁感应强度为B，电压表为理想交流电压表。现在线圈以角速度绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，试求：

（1）转动过程中感应电动势的最大值；

（2）电压表的示数；

（3）不计一切摩擦，使线圈匀速转动一周外力要做的功。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）转动过程中感应电动势的最大值为

（2）由闭合电路的欧姆定律，最大电流为

故闭合电路中电流瞬时值的表达式为

电路中电流的有效值

则电压表的示数

（3）不计一切摩擦，根据能量守恒，使线圈匀速转动一周外力要做的功转化为线圈产生的热量

19. 如图所示，两平行光滑金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，空间内存在匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源．现把一质量的导体棒ab放在金属导轨上，当电阻箱的电阻调为时，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨电阻不计，g取，，。

（1）求通过导体棒的电流大小；

（2）若磁场方向在竖直方向上，求匀强磁场的磁感应度大小；

（3）保持导体棒静止，磁感应强度B至少多大，此时方向如何。

【答案】（1）；（2）；（3），方向垂直斜面向下。

【解析】

【详解】（1）根据闭合回路欧姆定律

可得

（2）若磁场方向在竖直方向上，则安培力方向水平向右，设安培力为F，根据平衡情况可知

其中

可得

（3）根据动态平衡可知，当F最小时B最小，沿斜面向上，则

得

方向垂直斜面向下。

20. 如图（a）为一研究电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器（电阻不计）能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出图像。平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计，左侧倾斜导轨平面与水平方向夹角,与右侧水平导轨平滑连接, 轨道上端连接一阻值的定值电阻，金属杆MN的电阻，质量，杆长跨接在两导轨上。左侧倾斜导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，右侧水平导轨区域也加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小都为, 闭合开关S，让金属杆MN从图示位置由静止开始释放，其始终与轨道垂直且接触良好，此后计算机屏幕上显示出金属杆在倾斜导轨上滑行过程中的图像形状，如图（b）所示。 （）

（1）求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率；

（2）根据计算机显示出的图像可知，当时，内通过电阻的电荷量为, 求内金属杆MN在倾斜导轨上滑行的距离以及内电阻上产生的焦耳热；     

（3）金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离。

【答案】（1）1m/s；（2）1m，0.468J；（3）0.2m

【解析】

【详解】（1）由图线可知，当金属杆达到最大速率时已经匀速下滑，则

解得

（2）2s末杆的电流，因为

解得

内通过电阻电荷量为，则

解得

根据能量守恒定律可得

解得

则及内电阻上产生的焦耳热

（3）根据

，，

可得

根据动量定理可得

又

联立解得

21. 如图所示，在平面直角坐标系的第一四象限内，存在垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度B=0.1T，在X轴上坐标为处，有一个放射源S，向平面内各个方向放射出质量，电量的带正电粒子，速度大小为。MN是一个很大的屏，与X轴的夹角，经观测发现从S出发的带电粒子打到屏上的最短时间为。求：

（1）带电粒子运动半径和周期，以及坐标a的值？

（2）在MN上有粒子打到的区域内，离开O点的最远距离多大？

（3）假设粒子均匀分布，请分析说明打到屏上的带电粒子占总粒子数目的百分比？

【答案】（1），，；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力有

代入数据可得

周期为

设运动时间最短时所对圆心角为，则有

解得

根据题意可知，由向做垂线，交与点，当运动轨迹过点时，运动时间最短，且此时轨迹所对圆心角为，根据几何关系有

解得

（2）根据题意可知，弦长最长等于直径时，粒子打到上离点最远，运动轨迹如图所示

根据几何关系可得

（3）根据题意可知，粒子在磁场中运动的半径恒为，则粒子所有轨迹的圆心连线在以为圆心，为半径的圆上，如图中虚线圆，当粒子运动的轨迹圆心在、两点时，粒子恰好能打到屏上，如图所示

由图可知，当粒子轨迹的圆心在阴影区域时，粒子能打到屏上，则打到屏上的带电粒子占总粒子数目的百分比为。