福建省龙岩2021-2022学年高二（下）开学考物理试题（word版含答案）

福建省龙岩2021-2022学年高二（下）开学考物理试题
一、单选题
1．如图所示，将三根完全相同长为L的导体棒连接成一闭合的三角形线框abc，大小为B的匀强磁场垂直于线框平面向里（图中未画出）。用导线将a、c两点接入电流恒为I的电路中，则下列说法正确的是（　　）
A．线框所受安培力的大小等于0
B．线框所受安培力的大小等于BIL
C．ab边与bc边所受安培力相同
D．ac边所受安培力的大小等于BIL
2．如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈．工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
3．如图所示，电动牙刷充电时将牙刷插入充电座内，充电座中的线圈接入220V交流电，牙刷内的线圈两端获得4.5V的电压，充电底座和牙刷内的线圈可简化为理想变压器，再通过控制电路对牙刷内部的直流充电电池充电，电池的电动势为2.4V，内阻为0.1Ω，容量为800mAh，10小时即可充满。充满电后用户平均每天使用4分钟，可以连续使用60天。关于此电动牙刷的说法正确的是（　　）
A．充电座和牙刷中线圈的匝数比为9：440
B．充电时，直流充电电池中的平均电流是200mA
C．电池最多能提供的电能为6912J
D．使用时电池的平均输出功率为0.48W
4．如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电。放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电。这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。该电路：（　　）
A．充电时，通过R的电流不变
B．若R增大，则充电时间变长
C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量减小
D．若E减小为85V，闪光灯闪光一次通过的电荷量变小
二、多选题
5．如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同的大功率电炉。a靠近电源；b、c离电源较远（输电线电阻不能忽略，虚线部分），但离用户电灯L很近。关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（　　）
A．使用电炉a时对电灯的影响最小
B．使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大
C．使用电炉c时对电灯几乎没有影响
D．使用电炉a或b时对电灯影响几乎一样
6．如图所示，半径为 R 的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），两个质量、电荷量都相同的带正电粒子，以相同的速率 v 从 a 点先后沿直径 ac和弦 ab的方向射入磁场区域，ab和 ac的夹角为 30°。已知沿 ac 方向射入的粒子在磁场中运动的时间为其圆周运动周期的，不计粒子重力，则（　　）
A．两粒子在磁场中运动轨道半径不相同
B．两粒子离开磁场时的速度方向相同
C．沿ab方向射入的粒子在磁场中运动的时间为
D．沿 ab方向射入的粒子在磁场中运动的时间为
7．在图示电路中，电阻R和线圈L的阻值相同，L1和L2是两个完全相同的灯泡，线圈电感足够大。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关瞬间，L1和L2的亮度相同
B．闭合开关瞬间，L1比L2更亮
C．断开开关后，L1慢慢熄灭，L2立即熄灭
D．断开开关后，L1和L2都慢慢熄灭
8．如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为粒子沿直线穿过速度选择器后通过平板S上的狭缝P，之后到达记录粒子位置的胶片板S下方有磁感应强度为的匀强磁场下列说法正确的是
A．粒子在速度选择器中一定做匀速运动
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D．比荷越大的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P
三、实验题
9．某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压
（1）下列操作正确的是___________
A．原线圈接直流电压，电表用直流电压档
B．原线圈接直流电压，电表用交流电压档
C．原线圈接交流电压，电表用直流电压档
D．原线圈接交流电压，电表用交流电压档
（2）该学生继续做实验，在电源电压不变的情况下，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压___________；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压___________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
10．如图是做探究电磁感应产生条件的实验装置，假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则闭合开关稳定后，当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向_____偏转（填“左”或“右”）
四、解答题
11．如图所示，abcd为交流发电机的矩形线圈，其面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，外电阻为R．线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度为ω．若图中的电压表、电流表均为理想交流电表，求：
（1）此交流发电机产生感应电动势的最大值EM；
（2）若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式；
（3）交流电流表的示数；
（4）此交流发电机的输出功率P出．
12．如图甲所示，单匝闭合线圈固定在匀强磁场中，t＝0时刻磁感线垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化如图乙所示，线圈面积S＝0.1m2，电阻R＝1Ω。求：
（1）0～1s时间内，线圈中的感应电流I的大小和方向；
（2）0～2s时间内，线圈中产生的焦耳热Q；
（3）0～2s时间内，通过线圈横截面的电量q。
13．如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正方形abcd区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正方形边长为L且ad边与x轴重合，ab边与y轴平行．一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限的磁场区域，不计粒子所受的重力．求：
(1)电场强度E的大小；
(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；
(3)磁感应强度B满足什么条件，粒子经过磁场后能到达y轴上，且速度与y轴负方向成450角
(4)磁感应强度B满足什么条件，粒子经过磁场后不能到达y轴上
五、填空题
14．如右图所示，N匝的矩形线圈abcd，面积为S，放在磁感应强度B的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直磁感线且通过线圈中线的OO′以n转/秒的转速匀速转动，线圈电阻r，外电路电阻R，t＝0时，线圈平面与磁感应线平行，ab边正好转出纸外、cd边转入纸里
（1）在图中标出t＝0时感应电流的方向________；（填abcda或adcba）
（2）写出线圈感应电动势的瞬时值表达式_________；
（3）从图示位置转过90°过程中流过电阻R的电荷量是________；
（4）线圈转一圈外力做功__________。
15．为了演示接通电源的瞬间和断开电源的瞬间的电磁感应现象，设计了如图所示的电路图，A、B两灯规格相同，L的直流电阻和R相等，开关接通的瞬间，A灯的亮度_______（填“大于”“等于”或“小于”）B灯的亮度；通电一段时间后，A灯的亮度_____________（填“大于”“等于”或“小于”）B灯的亮度；断电的瞬间，B灯_______（填“立即”或“逐渐”）熄灭。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．根据题意可判断abc与ac为并联关系，电流方向相同，所以根据左手定则安培力不为0，A错误。
B．根据并联电路电流之比等于电阻的反比，所以abc与ac中流过的电流为1：2，将abc可等效成ac的直导线，故线框受到的安培力为
B正确。
C．ab与bc边长度相等，电流大小相等，但根据左手定则可知，安培力的方向不同，大小相同，C错误。
D．根据安培力公式可知
D错误。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
当左侧线圈中通有不断减小的顺时针方向的电流时，知穿过右侧线圈的磁通量向右，且减小，根据楞次定律，右侧线圈中产生顺时针方向的电流；故A错误；无金属片通过时，通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则通电线圈中的磁通量均匀增大，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变．故B错误；有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化时，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化．但是电流的方向不会发生变化；故C错误，D正确；故选D．
【点睛】
解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向，以及掌握楞次定律的另一种表述，感应电流引起的效果阻碍磁通量的变化．
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据变压器原理得，充电座和牙刷中线圈的匝数比为
故A错误；
B．充电时，直流充电电池中的平均电流是
故B错误；
CD．电池最多能提供的电能为
使用时电池的总平均功率为
因为电池有内阻，使用过程中有部分内能产生，所以使用时电池的平均输出功率小于0.48W，故C正确，D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．充电时，电容器两端的电压变大，充电电流变小，故A错误；
B．若R增大，对电流的阻碍作用增强，充电时间变长，故B正确；
C．根据
可知，C增大，Q增大，故闪光灯闪光一次通过的电荷量增大，故C错误；
D． E减小为85V，电容器放电电压80V不变，根据
可知Q不变，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变，故D错误。
故选B。
5．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于电炉a靠近电源，流过a的电流，没有流过后面的输电线，不会引起输电线上电压降，接通与不接通对电路没有影响，则使用电炉a时对电灯的影响最小，故A正确；
B．使用电炉b时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减少，功率减少．所以使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大．故B正确；
C．c离电源较远，c靠近电灯，使用c时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减少，功率减少，故C错误；
D．b、c离电源都较远，根据上面分析，对电灯影响几乎一样，都比使用a对电灯的影响大．故D错误。
故选AB。
6．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于沿ac 方向射入的粒子在磁场中运动的时间为其圆周运动周期的，故其速度方向偏转了，粒子从O点正上方的A点射出，如图所示的轨迹1，由几何关系可知其运动轨道半径为R，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
由于两粒子相同，两粒子的速度v相等，则两粒子做圆周运动的轨道半径相等都为R，故A错误；
B．两粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径等于磁场半径R，沿ab方向射入磁场的粒子运动轨迹2所示，其圆心为，由几何关系可知四边形为菱形，与圆形磁场直径ac平行，粒子离开磁场时的速度方向竖直向上，结合A选项可知，两粒子离开磁场时的速度方向相同，故B正确；
CD．由几何知识知，沿ab方向射入磁场的粒子转过的圆心角
运动时间
故C正确，D错误。
故选BC。
7．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．当开关闭合时，电源的电压同时加到两个灯泡上，由于电感线圈对电流的阻碍作用，闭合开关瞬时，通过L1的电流大于L2的电流，L1比L2更亮，故A错误，B正确；
CD．当断开开关，L2立即熄灭，而自感线圈能短暂充当电源，使得L1逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选BC。
8．AD
【解析】
【详解】
A.在速度选择其中粒子做直速运动，受到的电场力和洛伦兹力大小相等，合力为零，故A正确；
B.粒子作直线运动，故受到的洛伦兹力向左，故磁场垂直于纸面向外，故B错误；
C.根据知，
知速度大小为的粒子能通过速度选择器，故C错误；
D.根据知，
，
则越靠近狭缝P，比荷越大，则半径越小，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，故D正确；
9． D 增大 减小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] 变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故电表用交流电压挡，故ABC错误，D正确；
(2)[2][3] 根据变压比公式，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小；
10．右
【解析】
【详解】
在开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，磁场方向不变，而穿过线圈B的磁通量减小，则由楞次定律可知，灵敏电流计的指针向右偏转．
11．（1）Em=nBSω；（2）i=；（3）；（4）．
【解析】
【详解】
(1)感应电动势的最大值为：Em=nBSω；
(2)感应电流的最大值为：Im==，图示位置感应电流最大，
感应电流随时间变化的函数表达式为：i=Imcosωt=；
(3)电流表示数为电流有效值：I==；
(4)发电机输出功率P=I2R=；
点睛：先求出角速度，再根据Em=nBSω求出最大电动势；先根据闭合电路欧姆定律求出电流的最大值，再根据感应电流与感应电动势的瞬时值表达式的关系即可求解；根据欧姆定律求解；先求出电流的有效值，根据功率公式P=I2R求解．
12．（1）0.05A，顺时针方向；（2）0.005J；（3）0.1C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由楞次定律可知，线圈中的感应电流沿顺时针方向，由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
(2)由于磁感应强度的变化率不变，故0～2s内感应电流仍为I，由焦耳定律得
Q＝I2Rt＝0.005J
(3)通过线圈横截面的电量为
q＝It＝0.1C
13．（1） （2），放行与x轴正方向成45度角 （3）
（4）
【解析】
【详解】
试题分析：（1）粒子做类平抛运动
解得：
（2）到达a点时水平速度为v0，竖直速度vy
水平方向2h=v0t 竖直方向
得：vy=v0
所以到达a点的速度，放行与x轴正方向成45度角
（3）粒子到达y轴上，且速度与y轴负方向成45度角，必须要从ab边射出，从b点射出对应的此时磁感应强度B1最小，粒子在磁场中的轨迹以O1为圆心一段四分之一圆弧，设半径为r1，
由得：
所以磁感应强度须满足的条件：
（4）粒子恰好不能到达y轴上，此时粒子垂直bc边射出，对应的此时磁感应强度B2，粒子在磁场中的轨迹以O2为圆心一段八分之一圆弧，
设半径为r2，
由得
所以磁感应强度须满足的条件
考点：本题考查带电粒子在复合场中的运动
14． adcba
【解析】
【详解】
（1）[1]根据右手定则可判断出方向为adcba；
（2）[2]根据转速可知，线圈的角速度为
感应电动势的最大值为
开始计时在最大位置，有
（3）[3]流过电阻R的电荷量
（4）[4]电动势的有效值为
线圈转一圈外力做功等于电流所做的功，有
则
15． 大于 等于 立即
【解析】
【详解】
[1]闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，L产生自感电动势，从而使通过A灯的电流比通过B灯的电流大，即A灯的亮度大于B灯的亮度。
[2]当通电一段时间后，电路中的电流稳定，由于L的直流电阻和R相等，所以通过两灯的电流相同，则两灯亮度相同。
[3]断电的瞬间，B灯中电流瞬间变为零，则立即熄灭。
答案第1页，共2页
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