河南省许平汝名校2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷(含答案)

这是一份河南省许平汝名校2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷(含答案)，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．中国第39次南极科学考察队在南极工作时观看到美丽的极光。极光是来自太阳的高能带电粒子与大气分子剧烈碰撞或摩擦，而激发大气分子发出的各种颜色的光。如图所示，假设南极观测点附近的磁场方向竖直向上，一带负电的粒子从左向右运动，则粒子受到的洛伦兹力的方向( )
A.向左B.向右C.向里D.向外
2．电容位移传感器具有灵敏度高的优点，某电容位移传感器的工作原理可简化为如图所示的装置，电容器接在恒压直流电源上，其中A是固定极板，B是可动极板，B与被测物体连接在一起，(G)为灵敏电流计，当被测物体水平向左移动时，下列说法正确的是( )
A.电容器的电容减小
B.极板间的电场强度增大
C.电容器所带的电荷量保持不变
D.灵敏电流计中有从a到b方向的放电电流
3．小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，电流表可视为理想交流电表，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，下列说法正确的是( )
A.图中线圈位于中性面
B.线圈每经过图示位置时，线圈中感应电流方向发生改变
C.线圈位于图示位置时，穿过线圈的磁通量的变化率最大
D.在线圈由图示位置转过90°的过程中，电流表的示数逐渐减小
4．电磁弹射装置的原理图如图甲所示，驱动线圈通过开关S与电源连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的发射导管内。闭合开关S后，在时间内驱动线圈中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在这段时间内，下列说法正确的是( )
A.发射线圈中感应电流产生的磁场水平向左
B.时驱动线圈产生的自感电动势最大
C.时发射线圈中的感应电动势最小
D.时发射线圈中的感应电流最大
5．芯片制造中的重要工序之一是离子注入，速度选择器是离子注入机的重要组成部分。如图所示，从离子源S发射出速度不同的各种离子，仅有部分离子沿平行于纸面的水平直线穿过速度选择器右侧挡板上的小孔，已知速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E、方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B，速度选择器置于真空中，不计离子受到的重力。下列说法正确的是( )
A.穿过小孔的离子一定带正电荷
B.穿过小孔的离子的速度大小一定为
C.穿过小孔的离子的比荷一定相同
D.若离子受到的重力不能忽略，则从小孔穿过的负离子的速度小于正离子的速度
6．通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示(初始部分为正弦函数的四分之一周期)，则该交变电流的有效值为( )
A.B.C.D.
7．如图甲所示，横截面积的线圈的匝数匝，线圈总电阻，沿线圈轴向有匀强磁场，设图示的磁场方向为正方向，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，则在内( )
A.a点的电势比b点的低
B.线圈的感应电动势为
C.穿过每匝线圈的磁通量的变化率为
D.在a，b间接一个理想电流表时，电流表的示数为
二、多选题
8．在如图甲所示的电路中，电感线圈的直流电阻可忽略不计，闭合开关S后一段时间电路达到稳定状态。时刻断开开关S，LC振荡电路中产生电磁振荡，LC振荡电路随时间t变化的规律如图乙所示(其纵轴表示的物理量未标出)。下列说法正确的是( )
A.图乙可以表示电感线圈中的电流随时间变化的图像
B.图乙可以表示电容器所带电荷量随时间变化的图像
C.时刻，磁场能最大
D.将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的
9．一粒子探测器装置的侧视图如图所示，水平放置、厚度为d的薄板的上方有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，下方的磁场方向垂直纸面向外、磁感应强度大小也为B。一质量为m、电荷量为q的粒子进入该探测器，其运动轨迹如图中曲线所示，粒子的轨迹垂直于磁场方向且垂直穿过薄板。若薄板上方轨迹的半径小于薄板下方轨迹的半径R，粒子受到的重力与空气阻力均可忽略不计，则下列说法正确的是( )
A.粒子带正电，由P点沿着轨迹运动至O点
B.穿过薄板后，粒子的动能为
C.穿过薄板导致粒子的动能减小了
D.粒子穿过薄板时，所受到的平均阻力大小为
10．如图所示，在绝缘水平桌面上固定两条相距为L的平行光滑导轨ab与cd，导轨的a、c端与阻值为R的电阻相连，质量为m，电阻为2R，长度也为L的导体棒垂直于导轨放置，整个装置置于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场(图中未画出)中。导体棒的中点系一不可伸长的轻绳(与导轨平行)，轻绳绕过固定在桌边的光滑定滑轮与一个质量也为m的物块相连，初始时物块被托住，绳处于拉直状态。现由静止释放物块，用h表示物块下落的高度(物块始终未触地)，重力加速度大小为g，导体棒始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，则下列说法正确的是( )
A.电阻R中的电流方向由a到c
B.导体棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热
C.物块下落的最大速度为
D.通过电阻R的电荷量为
三、实验题
11．付同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数。
(1)付同学组装好可拆式变压器后，使用学生电源给原线圈供电，用多用电表测量副线圈两端的电压，下列操作正确的是______。
A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
(2)如果变压器是理想变压器，电源接变压器原线圈“0”“14”接线柱，副线圈接“1”“4”接线柱，若原线圈的输入电压为，则使用正确的电压表测得的副线圈电压为_____V。
(3)实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应的电压，记录数据如表所示，由数据可知一定代表_____(填“原”或“副”)线圈的匝数。
12．彭同学正在探究影响感应电流方向的因素，已知当电流从灵敏电流计的正接线柱流入时，灵敏电流计的指针向右偏转。
(1)如图甲所示，导体棒向右匀速平移的过程中，电流计的指针将______（填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。
(2)该同学研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系时采用了如图乙所示的实验装置，该同学用螺旋测微器测量挡光片的宽度示数如图丙所示，则挡光片的宽度_____；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和感应电动势的平均值E，改变小车速度进行多次实验，得到多组数据，为了更直观地体现E和的关系，若以E为纵坐标，则横坐标应为_______；误差范围内绘制的图像为一条直线，则得出的结论是_______________。
四、计算题
13．远距离输电示意图如图所示，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为，发电机的电压为。通过升压变压器升高电压至后向远处输电，在用户端用降压变压器把电压降为，使用户得到的功率为。求:
(1)输电线的总电阻r；
(2)降压变压器的原、副线圈的匝数比。
14．如图所示，固定光滑绝缘斜面与水平面的夹角，斜面所在空间存在两个相邻且互不影响的有界匀强磁场I、II，磁场边界水平，磁场I的方向垂直斜面向里、磁感应强度大小，磁场II的方向垂直斜面向外、磁感应强度大小，磁场I、II的宽度均为。现有一边长也为、电阻的正方形闭合导线框abcd从距磁场I上边界处由静止释放，已知线框ab边刚进入磁场I时线框恰好做匀速直线运动，进入磁场II经一段时间后，在ab边未出磁场II区域下边界之前线框又做匀速直线运动，整个线框在穿过磁场区域的过程中，ab边始终水平，取重力加速度大小。求:
(1)线框abcd的质量m；
(2)线框ab边刚到达磁场II下边界时线框的速度大小。
15．如图所示，为竖直平面内的一条水平分界线，的上方有方向竖直向下的匀强电场，的下方有垂直于竖直面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带正电粒子从上的A点射入电场，从上的C点射入磁场，此后在电场和磁场中沿闭合轨迹做周期性运动。粒子射入电场时的速度方向与的夹角，速度大小为，A、C两点间的距离为L，不计带电粒子受到的重力。
(1)求匀强电场的电场强度大小E；
(2)求匀强磁场的磁感应强度大小B和粒子的运动周期T；
(3)若仅使上方的匀强电场的电场强度变为原来的倍，求粒子第6次返回到分界线时与出发点A之间的距离。
参考答案
1．答案：C
解析：根据左手定则可知，粒子受到的洛伦兹力的方向向里，选项C正确。
2．答案：B
解析：当物体水平向左移动时，极板间的距离减小，根据可知，电容器的电容变大，选项A错误；由于两极板间的电势差不变，由可得，极板间的电场强度增大，选项正确；根据可知，电容器所带的电荷量增大，选项C错误；电容器所带的电荷量增大，电容器充电，故灵敏电流计中的电流方向从b到a，选项错误。
3．答案：C
解析：题图中线圈与中性面垂直，选项A错误；线圈每经过中性面时，线圈中感应电流方向发生改变，选项B错误；线圈位于题中图示位置时，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，选项C正确；交流电表显示的是交变电流的有效值，在线圈由题中图示位置转过90°的过程中，电流表的示数不变，选
项D错误。
4．答案：A
解析：根据安培定则可知，驱动线圈内的磁场方向水平向右，结合题图乙可知，驱动线圈的电流增大，通过发射线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，发射线圈内部的感应磁场方向水平向左，选项A正确；由题图乙可知，时驱动线圈的电流变化率最小，此时通过发射线圈的磁通量变化率最小，驱动线圈产生的自感电动势最小，发射线圈中的感应电流最小，选项B、D均错误；时驱动线圈的电流变化率最大，则此时通过发射线圈的磁通量变化得最快，发射线圈中的感应电动势最大，选项C错误。
5．答案：B
解析：假设离子带正电，根据左手定则可知，离子受到的洛伦兹力竖直向下，与其受到的电场力平衡时，离子可沿平行于纸面的水平直线穿过小孔，即，可得离子的速度大小，若离子带负电，其受到的洛伦兹力竖直向上，其受到的电场力竖直向下，仍可能受力平衡，故选项B正确、A错误；穿过小孔的离子速度大小一定相等，但其电荷量和质量均未知且未被限定，选项C错误；若离子受到的重力不能忽略，则正离子受力平衡时有，穿过小孔的正离子速度减小，负离子受力平衡时有，穿过小孔的负离子速度增大，选项D错误。
6．答案：D
解析：根据电流的热效应，设电流的有效值为I，则有，解得，选项D正确。
7．答案：B
解析：根据楞次定律可知，a点的电势比b点的高，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势，选项B正确；穿过每匝线圈的磁通量的变化率为，选项C错误；在a，b间接一个理想电流表时，根据闭合电路欧姆定律可知，电流表的示数，选项D错误。
8．答案：BD
解析：断开开关前，线圈中存在电流，但电压为零，故此时电容器两端电压为零，电量为零，时刻断开开关S，电感线圈L与电容器构成振荡电路，此时L中的电流最大，电容器所带电荷量等于零，选项A错误、B正确；振荡电路经历，振荡电路中磁场能为零，电场能最大，选项C错误；由振荡电路的周期知，将自感系数L和电容C同时增大为原来的2倍，电磁振荡的频率变为原来的，选项D正确。
9．答案：AC
解析：粒子穿过薄板后速度会减小，根据洛伦兹力提供向心力，有，可知粒子的轨迹半径会变小，又因为，所以粒子是由P点沿着轨迹运动到O点的，由左手定则知，粒子带正电，选项A正确；粒子在磁场中运动时的动能，粒子穿过薄板过程中的动能减小量，选项C正确、B错误；根据功的计算公式有，解得粒子所受的平均阻力大小，选项D错误。
10．答案：AD
解析：根据右手定则可知，回路中产生逆时针方向的感应电流，电阻R中的电流方向由a到c，选项正确；根据功能关系可知，导体棒克服安培力做的功等于电阻R和导体棒的内阻上产生的焦耳热之和，选项B错误；导体棒受到的安培力，物块匀速运动时，根据受力平衡有，所以物块下落的最大速度，选项C错误；根据公式、和可得，通过电阻R的电荷量，选项D正确。
11．答案：(1)D
(2)9.0或者9
(3)副
解析：(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，电源应使用交流电源，同时还需要交流电压表来测量电压，选项D正确。
(2)对于理想变压器有，解得
(3)对于理想变压器有，由于有漏磁，因此测得的副线圈电压应该小于理论变压值，结合题表中给出的数据可知代表副线圈的匝数。
12．答案：(1)向左
(2)5.665(均可)；
在误差允许的范围内感应电动势与磁通量的变化率成正比
解析：(1)导体棒向右匀速运动的过程中，根据右手定则可知，感应电流由电流计的负接线柱流入，结合题中条件可知，电流计的指针将向左偏转。
(2)挡光片的宽度；在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，即穿过线圈的磁通量的变化量相同，这种情况下E与成正比，横坐标应该是；根据绘制的图像是一条直线，可以得出的结论是:在误差允许的范围内感应电动势与磁通量的变化率成正比。
13．答案：(1)(2)
解析：(1)输电线上的电流
输电线上损失的功率
解得
(2)降压变压器的输入电压
降压变压器原、副线圈的匝数比为
解得
14．答案：(1)(2)
解析：(1)线框由静止开始做匀加速运动，设加速度大小为a，线框边到达磁场I上边界时速度为，根据牛顿第二定律有
根据运动学公式有
线框边进入磁场I边界切割磁感线产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
线框边受到的安培力大小
线框边刚进入磁场I时恰好做匀速直线运动，根据受力平衡有
解得。
(2)当边进入磁场II后，线框再次匀速运动时的速度为，线框边和边同时切割磁感线，产生同方向感应电流，此时回路的感应电动势
此时线框中的电流
线框边和边同时受到沿斜面向上的安培力，由受力平衡可得
解得
15．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)设粒子在电场中运动时的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
设一个周期内粒子在电场中运动的时间为，根据运动的合成和分解有
解得
(2)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
一个周期内粒子在磁场中运动的时间
粒子的运动周期
。
(3)根据题意可知，粒子第1次返回分界线时到A点的距离
根据题意可知
则
粒子从第1次返回分界线时到第2次返回分界线时的距离
即粒子第2次返回分界线时到A点的距离
同理可得，粒子第6次返回分界线时与出发点A之间的距离