2023-2024年辽宁省大连市第二十四中协作校高二上学期期末考试物理试卷（解析版）

2023—2024学年度上学期期末考试高二年级物理科试卷大连市第二十四中学一、选择题1.下列说法中正确的是（）A.安培发现了电流的磁效应 B.奥斯特发现了电磁感应现象C.法拉第发现了产生感应电流条件 D.麦克斯韦用实验证实电磁波的存在【答案】C【解析】安培发现了分子电流假说，奥斯特发现了电流的磁效应，故AB错误；法拉第发现了电磁感应现象，发现了产生感应电流的条件，故C正确；麦克斯韦提出了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故D错误。故选C。2.一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来。下列说法正确的是（）A.磁针磁场使圆盘磁化，圆盘产生的磁场导致磁针转动B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动【答案】B【解析】铜不是铁磁质，不会被磁针磁化，磁针转动的原因在于圆盘与磁针存在相对运动，使圆盘切割磁感线，产生了涡流，而涡流的磁场导致磁针转动，故A错误，B正确；在圆盘转动的过程中，圆盘位置和面积均未变，根据磁针周围磁感线的分布情况可知磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量未变，故C错误；圆盘呈电中性，没有多余的电荷，圆盘转动时不会形成环形电流，所以也不会产生相应的磁场导致磁针转动，故D错误。故选B。3.如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，电感的电阻不计，电阻的阻值大于灯泡的阻值，在时刻闭合开关，经过一段时间后，在时刻断开，下列表示、两点间电压随时间变化的图像中，正确的是（）A. B. C. D.【答案】B【解析】开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到，所以正确选项B。4.如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平面的、两小孔中，为、连线的中点，连线上、两点关于点对称。导线中均通有大小相等、方向向下的电流．已知长直导线在周围产生磁场的磁感应强度，式中是常数、是导线中的电流、为点到与导线的距离．一带正电小球以初速度从点出发沿连线运动到点，关于该过程中小球对水平面的压力，下列说法中正确的是（）A.先增大后减小 B.先减小后增大 C.一直在增大 D.一直在减小【答案】D【解析】根据安培定则可知，从点出发沿连线运动到点，直线处的磁场方向垂直于向外，直线处的磁场方向垂直于向里，所以合磁场大小先减小过点后反向增大，而方向先外，过点后向里，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向开始的方向向下，大小在减小，过得后洛伦兹力的方向向上，大小在增大．由此可知，小球在速度方向不受力的作用，则将做匀速直线运动，而小球对桌面的压力一直在减小，故ABC错误，D正确，故选D。根据安培定则，判断出直线处磁场的方向，然后根据左手定则判断洛伦兹力大小和方向的变化，明确了受力情况，即可判断小球对桌面的压力大小。5.在一小段真空室内有水平向右的匀强电场和匀强磁场（如图），电场强度大小为，磁感应强度大小为。若某电荷量为的正离子在此电场和磁场中运动，其速度平行于磁场方向的分量大小为，垂直于磁场方向的分量大小为，不计离子重力，则（）A.电场力的瞬时功率为B.该离子受到的洛伦兹力大小为C.该离子的加速度大小不变，方向变化D.的比值不断减小【答案】C【解析】根据功率的计算公式，可知电场力的瞬时功率为，故A错误；由于与磁场平行，根据洛伦兹力的计算公式可知该离子受到的洛伦兹力大小为，故B错误；离子受到的电场力不变，洛伦兹力大小不变，方向总是与电场力方向垂直，则该离子受到的合力大小不变，方向改变，根据牛顿第二定律可知，该离子的加速度大小不变，方向改变；故C正确；根据运动的叠加原理可知，离子在垂直于纸面内做匀速圆周运动，沿水平方向做加速运动，则增大，不变，的比值不断增大，故D错误。故选C。6.如图所示，纸面内有一圆心为O，半径为的圆形磁场区域，磁感应强度的大小为，方向垂直于纸面向里。由距离点处的点沿着与连线成的方向发射速率大小不等的电子。已知电子的质量为，电荷量为，不计电子的重力且不考虑电子间的相互作用。为使电子不离开圆形磁场区域，则电子的最大速率为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】如图，当电子的运动轨迹与磁场边界相切时，根据，得，电子运动半径最大，速度最大。电子圆周运动的圆心与圆形磁场的圆心以及切点共线，过电子圆周运动的圆心做的垂线，由几何关系得，得，则最大速率为，故选C。7.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，为理想交流电流表，为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关断开时，电流表的示数为；当闭合时，电流表的示数为，则该变压器原、副线圈匝数的比值为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】设理想变压器原副线圈匝数的比值为，根据题述，当开关断开时，电流表示数为，由闭合电路的欧姆定律得，且有，，可得，即副线圈输出的电流为，由闭合电路的欧姆定律得，当开关闭合时，电流表示数，则有，由变压器电压关系有，且功率满足，可得，由闭合电路的欧姆定律得，联立解得，故选A。8.如图所示，足够长的荧屏板的上方分布了垂直纸面向里的匀强磁场。荧屏板上点的正上方有一粒子源，能够在纸面内不断均匀地向各个方向发射速度大小为，电荷量为、质量为的带负电粒子。粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径为，点到粒子源的距离为，不计粒子所受的重力和粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（）A.打到荧屏板上的粒子到点的最远距离为B.粒子能打到荧屏板上的区域长度为C.从粒子源出发到荧屏板的最短时间为D.从粒子源出发到荧屏板的最长时间为【答案】AD【解析】如图，可画出粒子在磁场中的可能运动轨迹如图所示；由几何知识可知，当粒子打在右侧极板上的点，且等于粒子做圆周运动的直径，打到荧屏板上的粒子到点的距离为最远，由几何知识可得，故A正确；由几何知识可知，当粒子在左侧的运动轨迹恰好与相切与点时，此时粒子为打在板左侧的最远点，由几何知识，可得，则粒子能打到荧屏板上的区域长度为，故B错误；由几何知识可知，当粒子在磁场中运动轨迹过点时，粒子运动轨迹所对应的弦长最短，则所用时间最短，由几何知识可得，则轨迹所对应的圆心角大小为，而若圆心角为时，所用时间为，所以，可知从粒子源出发到荧屏板的最短时间小于，故C错误；由几何知识可知，当粒子在右侧的运动轨迹恰好与相切于点时，粒子在磁场中运动所用时间最长，由几何知识可得此时粒子运动轨迹所对应的圆心角为，则运动所用最长时间为，故D正确。故选AD。9.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场方向垂直于霍尔元件的工作面向下，磁感应强度大小为，通入图示方向的电流，在、两侧面会形成电势差，则下列说法中正确的是（）A.若霍尔元件的载流子为正电荷，则点的电势比点高B.若电流越大，则电势差越大C.若磁感应强度越大，则电势差越小D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，则该元件的工作面应保持水平【答案】AB【解析】若霍尔元件的载流子为正电荷，则根据左手定则可得正电荷向侧面偏转，侧面累计正电荷，点的电势比点高，A正确；电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为、、，单位时间内有，，则，所以若电流越大，磁感应强度越大，则电势差越大，B正确、C错误；在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，D错误。故选AB。10.如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计。与导轨垂直的虚线、之间区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒、从导轨上不同位置同时由静止释放，棒释放高度小于棒释放高度，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知棒进入磁场时加速度恰好为零。从棒进入磁场开始计时，到离开磁场区域为止，流过的电流随时间变化的图像可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】BC【解析】棒进入磁场时加速度恰好为零，则进入磁场匀速运动，设速度为，匀强磁场的磁感应强度为，导轨宽度为，两根导体棒的总电阻为；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得进入磁场时电流，满足，保持不变，根据右手定则可知电流方向，由图像可知为正向电流；如果离开磁场时还没有进入磁场，此时电流为零；因棒释放高度小于棒释放高度，由动能定理可知进入磁场时的速度，则有，应该做加速度减小的减速运动，则通过的感应电流大小因逐渐减小，方向为，为负；离开磁场时可能已经匀速，电流减小至，方向为负向，故A错误，B正确；如果没有离开磁场时已经进入磁场，此时双棒双源抵消后以速度大的产生的电动势为准，大小为，电流为负向，此时的电流大小可以大于，小于，或等于，此后随着受安培阻力，受安培动力，减小，增大，则逐渐变小，若达到时，电流消失，两棒受重力的分力要重新加速，电流一直为零，当离开磁场后，重新开始做变减速运动，流过的电流为负逐渐减小，故C正确，D错误。故选BC二、非选择题11.某同学在实验室测定金属导体电阻的实验中：（1）游标卡尺测量长度如图1所示，可知其长度为______；（2）如图所示，为一正在测量中的多用电表表盘，如果用欧姆挡“”测量，读数为______；如果用“直流”档测量，则读数为______。（3）一个灵敏电流表，它的满偏电流为，表头内阻，若要将它改装成量程为的电流表，应并联的电阻阻值为______。（保留两位有效数字）。【答案】（1）；（2）；（3），【解析】（1）[1]分度游标卡尺的精确值为，由图可知长度为；（2）[2][3]如果用欧姆挡“”测量，由图可知读数为，如果用“直流”档测量，由图可知读数为。（3）[4]要将它改装成量程为的电流表，设应并联的电阻阻值为，则有，可得。12.为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用“伏安法”进行实验测量，现备有下列器材：A.被测干电池一节；B.电流表：量程，内阻；C.电流表：量程，内阻约为；D.电压表：量程，内阻未知；E.电压表：量程，内阻未知；F.滑动变阻器：，；G.滑动变阻器：，；H.开关、导线若干。利用伏安法测干电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量干电池的电动势和内阻。（1）上述现有器材，选用：、_____________________、（填写器材前面的字母）；（2）实验电路图应选择图中的________（选填“甲”或“乙”)；（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则干电池的电动势______，内电阻________。【答案】（1）、、；（2）甲；（3），【解析】（1）[1]本实验中必选的仪器有：被测干电池一节；采用“伏安法”测电源电动势和内阻，因此需要电流表和电压表，为了读数准确，电流表选量程为的电流表，即选B；一节干电池电压约，电压表选量程为的电压表，即选D；由于要测量多组数据，因此需要滑动变阻器，滑动变阻器选择阻值较小滑动变阻器，即F，有利于电表的数值变化，减小误差；另外还需要开关、导线若干。故器材还需BDF；（2）[2]由于电流表内阻已知而电压表内阻未知，因此应采用相对电源来说的电流表内接法，故选择图甲；（3）[3][4]由闭合回路欧姆定律可得，根据图像可得，，解得。13.如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈的边长，，匝数，线圈的总电阻，线圈在磁感强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度。线圈两端通过电刷、与阻值的定值电阻连接。（1）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的表达式；（2）发电机的输出功率；（3）求从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻的电荷量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）线圈产生感应电动势的最大值，解得，感应电动势随时间变化的表达式；（2）线圈中感应电动势的有效值，电流的有效值，交流发电机的输出功率即为电阻的热功率；（3）根据法拉第电磁感应定律有，由闭合电路欧姆定律，，联立解得。14.空间中存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为。电子枪将无初速的电子经加速电压加速后在纸面内垂直于的方向射出。一个截面为半圆形的粒子接收器固定在如图所示的位置，其截面半径为，直径沿方向放置，、、、在同一条直线上，圆心位于点，垂直于，长度为。已知电子电荷量为，质量为，图中与垂直。设电子击中接收器即被吸收，不计电荷间的相互作用。（1）为使电子能打到接收器上，求电子枪加速电压的调节范围；（2）若某电子刚好达到点，求该电子速度的大小；（3）求能打到接收器上的电子从点到击中接收器的最短时间。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）电子在电子枪中加速，由动能定理得，由，得，能打到接收屏或上，电子运动示意图如图，由图可知，如果被接收屏吸收，则，，得；（2）若电子达到点，作出轨迹线，圆心在，电子运动的示意图如图所示，由几何关系可得，得，由，可得电子的速度；（3）电子运动时间最短时，其对应的轨迹圆圆心角最小。如图，由几何关系，可得对应圆心角，由，