吉林省长春市十一高中2021-2022学年高二上学期第三学程考试物理试卷

第Ⅰ卷（共60 分） 一、选择题：本题共12 小题，每小题5 分. 其中第1-8 题单选，第9-12 题多选，全部 选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分。 1．如图是水平放置的电子射线管和马蹄形磁铁的示意图。 、 接电源两极后，电子射线由 极向 极射出，在荧光 屏上会看到一条亮线，下列说法正确的是（ ） A．P 接电源的负极，射线向下偏转 B．P 接电源的负极，射线向上偏转 C．P 接电源的正极，射线向上偏转 D．P 接电源的正极，射线向下偏转 2．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂 直的转动轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电 动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正 确的是（ ） A．t＝0.01s 时穿过线框的磁通量最小 B．该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22 sin（100 t）V C．电动势瞬时值为22V 时，线圈平面与磁感线的夹角为45° D．从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为22 V 3．如图所示的 振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情 况 和线圈 中的磁场方向如图所示，则此时（ ） A．电容器正在充电 B．线圈中的自感电动势在减小 C．磁场能正在转化为电场能 D．在线圈中插入铁芯，可以增大电路的振荡频率 长春市十一高中2021-2022 学年度高二上学期第三学程考试 物 理 试 题 4．如图所示的电路中， 为三盏完全相同的灯泡， 是自感线圈，线圈的直流电 值不可忽略．则下列说法正确的是（ ） A．合上开关后， 三盏灯同时亮起来 B．合上开关一段时间后， 灯最亮， 两盏灯一样亮 C．断开开关后，b 灯闪亮一下再熄灭 D．断开开关后， 灯先熄灭， 两盏灯逐渐熄灭 5．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M 为受电线圈，N 为送电线圈。图乙为受电线 圈M 的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b 两端连接车载变流装置， 磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法不正确的是（ ） A．当线圈N 接入恒定电流时，不能为电动汽车充电 B．当线圈N 接入周期性交变电流时，线圈M 两端产生周期性变化的电压 C．当线圈N 在M 中产生的磁感应强度B 竖直向上且减小时，有电流从b 端流出 D．充电时，若某时刻线圈M 中磁感应强度变化率为 k，此时M 两端电压为 6．如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B 竖直向下分布在 导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ 垂直导轨放置．若使棒以一定的初速度v0向 右运动，当其通过位置a、b 时，速率分别为va、vb，到位置c 时棒刚好静止，设金属导 轨与棒的电阻均不计，a 到b 到c 的间距相等，则金属棒在从a 到b 和从b 到c 的两个过 程中( ) A．棒做匀减速运动 B．通过棒横截面积的电荷量，从a 到b 比从b 到c 大 C．克服安培力做功，从a 到b 比从b 到c 大 D．回路中产生的内能相等 7．如图所示，理想变压器的 端所接的交变电压 ， 、 是规格为“4V、3W”的 灯泡，现调节电阻箱R 为某一值时恰好能使两个灯泡 均正常发光，电压表 、 均为理想交流电压表。电 阻箱R 调节过程中所有元件均可安全工作，则（ ） A．t=0.005s 时，V1的示数为 V B．变压器原、副线圈匝数比为4：1 C．增大电阻箱R 连入电路的阻值，电压表V1的示数增大 D．增大电阻箱R 连入电路的阻值，电压表V2的示数不变 8．如图，距离为d 的两平行金属板P、Q 之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一 束等离子体以一定速度垂直于磁场喷入板间，相距为L 的两光滑平行金属导轨，固定在 垂直于导轨平面斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，导轨平面与水平面夹角为 θ，两导轨分别与P、Q 相连，质量为m、电阻为R 的金属棒ab 垂直导轨放置，恰好静 止，重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力，下列说法正 确的是（ ） A．金属板P 可视为电源的正极 B．两金属板间形成的电势差只与磁感应强度B1大小有关 C．等离子体喷入金属板间的速度 D．等离子体喷入金属板间的速度 9．下列相关描述及判定，正确的是（ ） A．图甲中导线通电后，其正下方小磁针的N 极向纸面外转动 B．图乙中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压的大小无关 C．图丙话筒是利用电磁感应原理工作的 D．图丁中变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电磁波就是这样形成的 10．如图甲是法拉第发明的铜盘发电机， 也是人类历史上第一台发电机。利用这个 发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。 已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强 磁场磁感应强度为B1，盘匀速转动的角 速度为ω，每块平行板长度为d，板间距 离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应 强度为B2的匀强磁场，重力加速度为g。 下列选项正确的是（ ） A．若圆盘按照图示方向转动，那么平行板电容器C 板电势高 B．铜盘产生的感应电动势为 C．若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右 侧水平射出，则电子射入时速度为 D．若有一带电量为-q 的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆 周运动，则小球的质量为 11．如图所示，水平粗糙地面上有两磁场区域，左右两磁场区域内的匀强磁场宽度均为 L，磁感应强度大小分别为B 和2B，左磁场区磁场方向竖直向下，右磁场区磁场方向竖 直向上，两磁场间距为2L。一个质量为m、匝数为n、电阻为R、边长为L 的正方形金 属线框以速度v0水平向右进入左磁场区域，当金属线框刚离开右磁场区域时速度为v1， 金属线框离开右磁场区运动一段距离后停下。金属线框与水平面间的动摩擦因数为μ。 关于金属线框的运动下列判断正确的是（ ） A．金属线框穿过左侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为0 B．金属线框进入右侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为 C．金属线框通过两个磁场区域全过程中产生的焦耳热为 D．若金属线框进入左磁场区域过程所用时间为t，则金属线框刚好完全进入时的速 度应为 12．如图所示，在半径为R 的半圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场， 为圆的 直径，O 为圆心，某时刻从最高点S 向纸面1800角范围内各个方向均匀发射 粒子，速 度大小均为v。已知 粒子质量为m，电荷量为q，磁感应强度 ，不计粒子间的 相互作用，下列说法正确的是（ ） A．在直径 上有粒子射出的长度为R B．有 的粒子可以从直径 上射出 C．有一半的粒子可以从半圆弧上射出 D．经过 时间，直径 上开始有粒子射出 第Ⅱ卷（共 50 分） 二、实验题（本题共2 小题，每空2 分，共14 分） 13．现有一特殊的电池，其电动势E 约为9 V，内阻r 在35Ω～55Ω 范围内，最大允许 电流为50 mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实 验。图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计，R 为电阻箱，阻值范围为0- 9999Ω，R0是定值电阻，起保护作用。 (1)实验室备有的保护电阻R0有以下几种规格，本实验应选用___________。 A．10Ω，2.5 W B．50Ω，1.0 W C．150Ω，1.0 W D．1500Ω，5.0 W (2)根据乙图所作出的图像求得该电池的电动势E 为________V，内电阻r 为______Ω。 14．图a 为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E 是电池，R1、R2、R3、R4 和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G 的满偏电流为100 μA，内阻为450 Ω。虚线方 框内为换挡开关，A 端和B 端分别与两表笔相连。该多用电表有5 个挡位，5 个挡位为： 直流电压1V 挡和5V 挡，直流电流1mA 挡和2.5mA 挡，欧姆×100 Ω 挡。 (1)图a 中的B 端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接； (2)根据题给条件可得R1＋R2=_______Ω。 (3)某次测量时该多用电表B 端是与“1”相连的，指针位置如图b 所示。则读数为_____ mA； (4)某次利用多用电表欧姆档探测一个不含电源的黑箱中元件，如图c，已知黑箱中只有 两个元件，且分别在AB 和AC 之间。当红黑表笔分别接在AB 时，指针首先向右摆动， 然后又慢慢地向左回归至“∞”位置；将红黑表笔分别接在AC，指针指在 “∞”位置， 将红黑表笔分别接在CA，指针指在 “0”刻线偏左一点。在答题卡的黑箱图中画出电学 元件____。 三、解答题：本题4 小题,共36 分. 15．（7 分）如图所示， 是面积为 、 匝的圆形金属线圈，其总电阻 ，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈中的磁通量 在按图所示规律变化，线圈与阻值 的电阻连接，不计电压表对电路的影响．求： （）感应电动势的大小 ； （ ）通过 的电流大小 和方向（写 或 ）； （）电压表的示数 ． 16．（8 分）为做好疫情防控供电准备，供电部门为医院设计的供电系统输电电路简图 如图所示，发电机的矩形线框ABCD 处于磁感应强度大小 的水平匀强磁场中， 线框面积S＝0.25m2，匝数n＝100 匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以一定的 角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈匝数之比为 1：20，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻R＝60Ω， 变压器均为理想变压器。当发电机输出功率P＝5×104W 时，电压表的示数为250V，额 定电压为220V 的医疗设备正常工作。求： （1）线圈转动角速度大小； （2）降压变压器原、副线圈匝数之比。 17．（9 分）如图所示，在竖直平面内，直线MO 与水平线PQ 相交于O，二者夹角 θ=30°，在MOP 范围内存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E，MOQ 上方的某个区域 有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，O 点处在磁场的边界上，现有一群质量 为m、电量为+q 的带电粒子在纸面内以大小不等的速率v（v≤v0）垂直于MO 从O 点射 入磁场，所有粒子通过直线MO 时，速度方向均平行于PQ 向左，不计粒子的重力和粒 子间的相互作用力。求： （1）速度最大的粒子在电场中运动的时间； （2）磁场区域的最小面积。 18．（12 分）如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图（俯视图），其主要 部件为缓冲滑块 K 和质量为m 的缓冲车厢。在缓冲车的底板上，沿车的轴线固定着两个 光滑水平绝缘导轨PQ、MN。缓冲车的底部，安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直 于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K 由高强度绝缘材 料制成，滑块K 上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈匝数为n，总电阻为R，ab 边长为L。 假设缓冲车以速度v0与障碍物C 碰撞后，滑块K 立即停下，此后线圈与轨道的磁场作用 力使缓冲车厢减速运动，从而实现缓冲，一切摩擦阻力不计。 （1）若缓冲车厢向前移动距离S 后速度减为零，则此过程线圈abcd 中产生的焦耳热和 通过的电量各是多少？ （2）求此后缓冲车的速度v 随位移x 的变化规律及缓冲车在滑块K 停下后的最大位移 （设此过程中缓冲车未与缓冲滑块相碰）。