浙江省宁波市效实中学2021-2022学年高二上学期期中物理试题

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的 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，不计电子的 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. 在如图甲所示的 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 受到的 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 内感应电动势的 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