安徽省宿州市省市示范高中20232024学年高二下学期期中教学质量检测物理试题

宿州市省、市示范高中2023—2024学年度第二学期期中教学质量检测高二物理试卷一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合要求的。1.下列物理学史中说法正确的是（）A.电磁感应现象是由纽曼和韦伯发现的B.楞次提出了分子电流假说C.最早预言电磁波存在的科学家是赫兹D.建立完整的电磁场理论的科学家是麦克斯韦【答案】D【解析】【详解】A．法拉第最先发现了电磁感应现象，故A错误；B．安培提出了分子电流假说，故B错误；CD．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并最早预言了电磁波的存在，故C错误，D正确。故选D。2.下列说法正确的是（）A.如图甲，导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动B.如图乙，如果长为l、通过电流为I的短直导线在该磁场中所受磁场力的大小为F，则可测出该处磁感应强度必为C.如图丙，绕虚线轴转动的线圈平面S转到图示位置时，穿过线圈平面的磁通量为零D.如图丁，闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动，线圈中有交变电流产生【答案】C【解析】【详解】A．图甲中，由安培定则可知，导线下方的磁场垂直纸面向里，则其正下方小磁针的N极向纸面里转动，故A错误；B．图乙中，由于通电导线不一定是垂直于磁场方向放置的，所以公式不一定成立，即该处磁感应强度不一定等于，故B错误；C．图丙中，线圈平面与磁场平行，穿过线圈平面的磁通量为零，故C正确；D．图丁中，闭合线圈在匀强磁场中两个图示位置间来回水平运动，穿过线圈平面的磁通量不变，线圈中没有交变电流产生，故D错误。故选C。3.如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线通以垂直纸面向里方向的电流时，下列判断正确的是（）A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面压力增大C.磁铁受到向右的摩擦力作用D.磁铁不受到摩擦力作用【答案】B【解析】【详解】由条形磁铁及左手定则可判断通电导线所受安培力如图由牛顿第三定律得磁铁受到通电导线的力与大小相等，方向相反。对磁铁受力分析设与水平方向夹角为，则当导线不通电时，支持力等于重力，有上式可知，导线通电后，支持力大于重力，桌面对磁铁的支持力增大，有牛顿第三定律得，磁铁对桌面的压力增大。磁铁受到向左的摩擦力作用。故选B。4.如图所示，两个标有“4V0.8W”的相同灯泡L1、L2，分别与电感线圈L和电阻R相连后接在内阻r=1Ω的电源两端，闭合开关S，稳定后，两灯泡均正常发光。已知电感线圈的自感系数很大，电阻R的阻值为4Ω，则下列说法正确的是（）A.电感线圈直流电阻为5ΩB.断开开关S的瞬间，有向右的电流通过灯泡L1C.断开开关S的瞬间，两个灯泡会先闪亮再熄灭D.断开开关S的瞬间，灯泡L2先熄灭【答案】B【解析】【详解】A．闭合开关S，稳定后，两灯泡均正常发光，两端电压都为，且通过两灯泡的电流均为根据闭合电路的欧姆定律可知电感线圈的直流电阻等于电阻R的阻值，为4Ω，故A错误；BCD．断开开关S的瞬间，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈与L1、L2、构成闭合回路，有向右的电流通过灯泡L1，且通过两灯泡的电流均从逐渐减小，最后一起熄灭，故两个灯泡不会先闪亮再熄灭，故B正确，CD错误。故选B。5.如图所示，甲、乙、丙、丁为用相同导线制成的单匝闭合线框。其中甲、乙为边长为L和2L的矩形，丙、丁分别为边长为L和2L的正方形。它们以相同的速度先后沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过正方形（边长大于2L）匀强磁场区域，匀强磁场方向垂直于纸面向外，则进入磁场过程中，线框中感应电流最大的是（）A.甲线框 B.乙线框 C.丙线框 D.丁线框【答案】A【解析】【详解】线框进入磁场过程中，做切割磁感线运动，产生的感应电动势E＝Bdv根据电阻定律可知，线框的电阻R＝由闭合电路欧姆定律可知，回路中的感应电流为I＝联立以上各式有I甲＝，I乙＝I丙＝I丁＝甲线框中电流最大，故A正确，故BCD错误。故选A。6.如图所示，半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带电粒子以与水平方向成30°角的某速度斜向上从P点射入磁场，恰从Q点射出磁场，虚线PQ水平且通过圆心O，不计粒子的重力。下列说法正确的是（）A.粒子带负电B.粒子在磁场中做圆周运动对应的圆心角为120°C.粒子射入磁场时的速度大小为D.粒子在磁场中运动的时间为【答案】C【解析】【详解】A．根据左手定则可知粒子带正电，故A错误；C．由几何关系可知，粒子做圆周运动的半径为根据粒子射入磁场时的速度大小为故C正确；B．由几何关系可知，粒子在磁场中做圆周运动对应的圆心角为60°，故B错误；D．粒子在磁场中运动的时间为故D错误。故选C。7.如图（a）所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为5∶1，定值电阻R1=5Ω，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电源电压u随时间t按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是（）A.交流电压表示数为B.变压器输入、输出功率之比为5∶1C.若热敏电阻RT的温度升高，则电流表的示数变大，电压表示数变大D.当热敏电阻RT=5Ω时，变压器输出功率为250W【答案】D【解析】【详解】A．由图（b）可知原线圈所接电源电压的峰值交流电压表示数为电压的有效值故A错误；B．变压器输入、输出功率之比，故B错误；C．若热敏电阻RT的温度升高，其阻值减小，所以副线圈回路中总电阻减小，而副线圈两端的电压不变，所以副线圈中电流I2增大，所以电流表的示数变大，电压表示数不变，故C错误；D．原线圈电压由得当热敏电阻RT=5Ω时，变压器输出功率故D正确。故选D。8.如图所示，长、宽分别为L1、L2，电阻为r的单匝矩形金属线框置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度为B，电路中接入定值电阻R。线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。则下列说法正确的是（）A.在图示位置通过线框的磁通量最大，线框中产生的感应电动势最大B.匀速转动中经过图示位置线框中的电流方向不会发生改变C.线框中产生的感应电流有效值为D.线框匀速转动后，从图所示位置转过180的过程中，通过电阻R的电荷量为【答案】C【解析】【详解】A．由图可知，图示位置线框平面与磁场垂直，则穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势最小，故A错误；B．线框每经过中性面一次电流方向改变一次，所以在图示位置电流方向会发生改变，故B错误；C．根据可得，线圈转动过程中感应电动势的最大值为感应电流的最大值为则线框中产生的感应电流有效值为故C正确；D．根据公式、和q＝It可得，通过电阻R的电荷量故D错误。故选C。二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。9.如图甲所示，圆形线圈电阻r=1Ω，匝数n=100，线圈内部存在垂直纸面向外的磁场，磁场面积为S=0.2m2，有一个阻值为R=2Ω的电阻两端分别与线圈两端a、b相连，电阻的一端b接地。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，不考虑圆形线圈缺口对感应电动势的影响，下列说法正确的是（）A.在04s时间内，a点电势高于b点电势B.在04s时间内，通过电阻R的电荷量大小为4CC.当t=4s时穿过线圈的磁通量为12WbD.在04s时间内，a、b两点间电压大小为2V【答案】BD【解析】【详解】A．在04s时间内，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，通过电阻R的电流从b流向a，b点为电源的正极，则b点电势高于a点电势，故A错误；B．在04s时间内，感应电动势为感应电流为在04s时间内，通过电阻R的电荷量大小为故B正确；C．当t=4s时穿过线圈的磁通量为故C错误；D．在04s时间内，a、b两点间电压大小为故D正确。故选BD。10.如图所示，空间存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电量大小为q的小球，以初速度v0沿与电场方向成45°夹角射入场区，能沿直线运动。经过时间t，小球到达C点（图中没标出），电场方向突然变为竖直向上，电场强度大小不变。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.小球一定带正电B.时间t内小球可能做匀变速直线运动C.匀强磁场的磁感应强度为D.电场方向突然变为竖直向上，则小球一定做匀速圆周运动且半径【答案】ACD【解析】【详解】A．对小球受力分析如图所示，可知，小球一定带正电，A正确；B．由题可知，小球这三个力的作用下做匀速直线运动，B错误；C．根据几何知识可得所以解得C正确；D．由题可知，电场力与重力大小相等，当电场方向变为竖直向上时，小球受到重力和电场力恰好平衡，只受洛伦兹力的作用，故小球做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有解得把磁感应强度的大小代入可得D正确。故选ACD。三、非选择题（本题共5小题，共58分）11.如图所示，利用电流天平可以测量匀强磁场的磁感应强度。电流天平的右臂挂着矩形线圈，匝数n=10，线圈的水平边长L=10cm，bc边处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈中通过abcda方向电流且I=0.2A时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变，这时需要在右盘中增加质量为m=20g的砝码，才能使两臂达到新的平衡。回答以下问题：（1）可判断该匀强磁场的方向垂直于线圈平面_____（选填“向里”或“向外”）；（2）测得的磁感应强度表达式B=______（用n、L、I、m表示），磁感应强度的大小为______T（g取9.8m/s2）。【答案】（1）向外（2）①.②.0.49【解析】【小问1详解】若使电流反向，大小不变，这时需要在右盘中增加质量为m=20g的砝码，才能使两臂达到新的平衡，可知，电流方向改变后，线圈所受安培力方向向上，根据左手定则可知，匀强磁场的方向垂直于线圈平面向外。【小问2详解】[1]电流方向改变之前，结合上述可知，线圈所受安培力方向向下，两臂达到平衡，令左右臂上悬挂物的质量分别为、，则有电流方向改变之后，结合上述可知，线圈所受安培力方向向上，两臂达到新的平衡，则有解得[2]将所给数据代入上述表达式，解得12.在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中：（1）为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电阻和开关这些器材之外，还需要。A.条形磁铁 B.干电池 C.变压器 D.电子秤（2）实验得出，电流由“+”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转；如图甲所示，该同学将条形磁铁的N极向螺线管插入的过程中，发现指针__________（选填“向左”或“向右”）偏转。（3）如图乙所示，将第（2）问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电子秤的示数会___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（4）多次实验发现：感应电流产生的磁场，总是要___________引起感应电流的磁通量的变化。（5）本实验涉及的物理规律在生产和生活中的应用有___________。（举一例）【答案】（1）A（2）向左（3）变小（4）阻碍（5）发电机、变压器等符合题意即可【解析】【小问1详解】本实验通过感应电流磁感应强度方向与条形磁铁对线圈磁通量变化的关系，来探究影响感应电流方向的因素故选A【小问2详解】由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，又由右手定则可以判定，电流由负接线柱流入灵敏电流计，所以灵敏电流计指针向左偏转。【小问3详解】若条形磁铁不动，则线圈中磁通量不变，线圈中没有感应电流，线圈在电子秤上受重力和支持力二力平衡，支持力大小等于重力。当条形磁铁向上拔出过程中，由楞次定律得，感应电流的磁场方向向下，线圈的上端为S极，条形磁铁对线圈有向上的磁力作用，这时支持力大小加磁力大小等于重力的大小，即支持力小于重力。又由牛顿第三定律得，线圈对电子秤的压力减小，电子秤的示数变小。【小问4详解】由楞次定律可知，感应电流产生的磁场，总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。【小问5详解】发电机、变压器等都利用了电磁感应。13.绿色环保低碳出行已经成为一种时尚，新能源汽车越来越受市民的喜爱，正在加速“驶入”百姓家，某家用交流充电桩的供电电路如图所示。已知总电源的输出功率为100kW，其输出电压为，输电线的总电阻，变压器视为理想变压器，其中升压变压器原副线圈的匝数比为，汽车充电桩的额定电压为。当汽车以额定电压充电时，求：（1）通过输电线的电流的大小；（2）降压变压器原、副线圈的匝数之比。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意，由公式可得，电源的输出电流为又有代入数据解得（2）由可得又有解得则14.某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，加速电压U1（未知）；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d，极板间电压为U2；c为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一电荷量为q的带正电的粒子（不计重力），从静止开始经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，半径为R。求：（1）粒子通过速度选择器的速度大小v；（2）粒子的质量