湖北省武汉市洪山区武汉西藏中学2022-2023学年高二下学期期末考试物理试题（含答案）

武汉西藏中学2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷
一、选择题（共7题，共28分）
（4分）电路中路端电压 随干路电流 变化的关系如图所示，则电源的电动势 和内电阻 分别是
A． ， B． ，
C． ， D． ，
（4分）一根长 、通有 电流的通电直导线，放在磁感强度为 的匀强磁场中，受到安培力大小不可能是
A． B． C． D．
（4分）如图所示，理想变压器原线圈的两端 、 接正弦交流电源时，电压表 的示数为 ，电流表 的示数为 。已知负载电阻 ，则下列判断中正确的是（电表均为理想交流电表）
A．原线圈和副线圈的匝数比为 B．原线圈和副线圈的匝数比为
C．电流表 的示数为 D．电流表 的示数为
（4分）如图，金属线框 的平面与匀强磁场方向垂直，开始时 边在磁场边界处。线框从实线位置向左移动到虚线位置的过程中，框内
A．先有感应电流，后无感应电流流 B．始终存在感应电
C．先无感应电流，后有感应电流 D．始终不存在感应电流
（4分）如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为 ，两个标有“，”的小灯泡并联在副线圈的两端。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压 如图乙所示，原线圈电路中电压表和电流表（可视为理想电表）。则下列说法正确的是
A．经过 原线圈的输出电能为
B．由于电压过高小灯泡会被烧坏
C．电压表的示数为
D．电流表的示数为
（4分）如图，气缸倒挂在天花板上，用光滑的活塞密闭一定量的气体，活塞下悬挂一个沙漏。保持温度不变，在沙缓慢漏出的过程中，气体的
A．压强变大，体积变大 B．压强变大，体积变小
C．压强变小，体积变大 D．压强变小，体积变小
（4分）如图所示，把一块干净的玻璃板吊在测力计的下端，使玻璃板水平地接触水面，用手缓慢竖直向上拉测力计，则玻璃板在拉离水面的过程中
A．测力计示数始终等于玻璃板的重力
B．测力计示数会出现小于玻璃板重力的情况
C．因为玻璃板上表面受到大气压力，所以拉力大于玻璃板的重力
D．因为拉起时还需要克服水分子间的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力
二、多选题（共4题，共16分）
（4分）如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。负载变化时变压器输入电压基本保持不变。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用 表示，开关 闭合后，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则开关 闭合后，以下说法正确的是
A．电表 示数与 示数的比值不变
B．电表 示数不变， 示数增大
C．输电线的电阻 消耗的功率增大
D．流过电阻 的电流减小
（4分）用图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈 通过滑动变阻器和开关 连接到电源上，线圈 通过开关 连到电流表上，把线圈 装在线圈 的里面。下列说法中正确的是
A．该装置用于探究线圈 中感应电流产生的条件
B． 处于闭合状态，在 闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转
C． 处于闭合状态，在 闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转
D．两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针会发生偏转
（4分）如图所示， 、 是一个圆的两条直径， 是锐角，该圆处于匀强电场中，电场强度方向平行该圆所在平面。在圆周所在的平面内将一个带正电的粒子从 点先后以相同的速率 沿不同方向射向圆形区域，粒子将经过圆周上的不同点，其中经过 点时粒子的动能最小。若不计粒子所受的重力和空气阻力，则下列判断中正确的是
A．电场强度方向由 指向
B．电场强度方向由 指向
C．拉子到达 点时速率一定大于 点射入时的速率
D．粒子经过劣弧 时的电势能都小于 点的电势能
（4分）如图所示， 、 、 、 为匀强电场中相邻的四个等势面，一个电子垂直经过等势面 时，动能为 ，飞经等势面 时，电势能为 ，飞至等势面 时速度恰好为零。已知相邻等势面间的距离为 ，则下列说法正确的是
A．等势面 的电势为
B．匀强电场的场强大小为
C．电子再次飞经 等势面时，动能为
D．电子的运动为匀变速直线运动
三、实验题（共2题，共14分）
（8分）用以下器材尽可能准确地测量待测电阻 的阻值。
A.待测电阻 ，阻值约为 ；
B.电源 ，电动势约为 ，内阻可忽略不计；
C.电流表 ，量程为 ，内电阻 ；
D.电流表 ，量程为 ，内电阻约为 ；
E.定值电阻 ，阻值 ；
F.滑动变阻器 ，最大阻值为 ；
G.滑动变阻器 ，最大阻值为 ；
H.单刀单掷开关 ，导线若干；
(1) 为了尽可能准确地测量电阻 的阻值，请你设计并在虚线框内完成实验电路图。
(2) 滑动变阻器应该选 （填器材前面的字母代号）；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片 应置于 端。（填“”或“”）
(3) 若某次测量中电流表 的示数为 ，电流表 的示数为 。则 的表达式为： 。
（6分）我们可以通过以下实验来研究“电磁感应现象”。
(1) 接好电路后，合上开关瞬间，电流表指针 （选填“偏转”或“不偏转”）；
(2) 合上开关，电路稳定后，电流表指针 （选填“偏转”或“不偏转”）；
(3) 如果合上开关后，将原线圈 迅速插入副线圈 时，发现灵敏电流计指针向右偏了一下。那么在原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器迅速向右移动时，电流计指针将向 偏（选填“右”或“左”）。
四、解答题（共3题，共42分）
（12分）如图所示，矩形线圈 匝数 匝、面积 、电阻不计，处于磁感应强度 的匀强磁场中，线圈通过金属滑环 、 与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接一只“，”灯泡。接在矩形线圈和原线圈间的熔断器的熔断电流的有效值 、电阻忽略不计，现使线圈 绕垂直于磁场方向的轴 以角速度 匀速转动，灯泡正常发光。求：
(1) 线圈 中电动势有效值。
(2) 变压器原、副线圈匝数之比。
(3) 副线圈中最多可以并联多少盏这样灯泡。
（14分）如图 所示，一个圆形线圈的匝数 匝，线圈面积 ，线圈的电阻 ，线圈外接一个阻值 的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图 所示。求：
(1) 在 内穿过线圈的磁通量变化量。
(2) 前 内产生的感应电动势。
(3) 内通过电阻 的电荷量 。
（16分）电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度的大小。测量前天平已调至平衡，测量时，在左边托盘中放入质量 的砝码，右边托盘中不放砝码，将一个质量 ，匝数 ，下边长 的矩形线圈挂在右边托盘的底部，再将此矩形线圈的下部分放在待测磁场中，如图甲所示，线圈的两头连在如图乙所示的电路中，不计连接导线对线圈的作用力，电源电动势 ，内阻 。开关 闭合后，调节可变电阻使理想电压表示数 时，，此时天平正好平衡。，求：
(1) 线圈下边所受安培力的大小 ，以及线圈中电流的方向；
(2) 矩形线圈的电阻 ；
(3) 该匀强磁场的磁感应强度 的大小。
答案
一、选择题（共7题，共28分）
1. 【答案】D
【解析】由图象可知电源的电动势为 ，
，故ABC错误，D正确。
2. 【答案】D
【解析】当通电导线与磁场垂直时，导线所受的磁场力最大，为 ；当导线与磁场平行时，导线所受磁场力最小为零。则导线所受磁场力的范围为 。故ABC正确，D错误。
3. 【答案】B
【解析】变压器的输出功率等于输入功率，则：，
解得：，
由于原副线圈电流与匝数成反比，所以原线圈和副线圈的匝数比 ，故B正确，ACD错误。
4. 【答案】A
5. 【答案】A
【解析】AB选项：由题意得，原线圈的电压有效值为 ，副线圈的电压有效值为 ，得灯泡正常发光，根据 ，故A正确，B错误；
C选项：电压表显示为有效值，故示数为 ，故C错误；
D选项：由A得，输出功率为 ，故原线圈的电流 ，故D错误。
6. 【答案】B
7. 【答案】D
二、多选题（共4题，共16分）
8. 【答案】A；C；D
9. 【答案】A；B；D
【解析】线圈 没有接电源，与电流表构成回路，可用于探究线圈 中感应电流产生的条件，故 A 正确；
处于闭合状态，则线圈 与电流表构成回路。在 闭合瞬间，线圈 中电流增大， 产生的磁场增强，则 线圈中的磁通量变大，所以 中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故B正确；
处于闭合状态，线圈 中的电流不变，产生的磁场不变，线圈 中的磁通量不变，所以在 与闭合瞬间，线圈 中没有感应电流，电流表指针不偏转，故C错误；
两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，则线圈 中电流变化，线圈 产生的磁场变化，则 线圈中的磁通量变化，所以 中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故D正确。
10. 【答案】B；C；D
【解析】A 、B.仅在电场力作用下从 点进入，离开 点的动能最小，电势能最大，则 点是沿电场强度方向离 点最近，所以电场线与过 的切线相垂直，由于带电微粒是带正电，故匀强电场的方向沿 方向。故A错误，B正确；
C.由图可知，由 到 电场力电场力做正功，电势能减小，动能增大，即粒子到达 点时速率一定大于 点射入时的速率，故C正确；
D.沿着电场线方向，电势逐渐降低，且电场线与等势面垂直可知，劣弧 上各点电势都小于 点电势，粒子带正电，故粒子经过劣弧 时的电势能都小于 点的电势能，故D正确；
故选BCD。
11. 【答案】A；B；D
三、实验题（共2题，共14分）
12. 【答案】
(1) 电路如图所示
(2) F；
(3)
【解析】
(1) 根据题意， 内阻为确定值，可考虑将 与定值电阻 串联改装为电压表，可得总电压为 ，略大于电源电动势 ，然后判断能否将改装后的电压表与待测电阻并联然后再与 串联：由于此时可求出它们的总电流为 ，与电流表 的量程接近，所以方案可行；又要求电流从零开始，所以变阻器应用分压式接法，电路图如答图所示。
(2) 滑动变阻器 的最大阻值为 ，电阻值太大，对分压的调节效果不好，所以要使用电阻值比较小的 。在闭合开关前，要使测量的部分的电压最小，所以滑动变阻器的滑片 应置于 端。
(3) 根据欧姆定律和并联电路电压相等得 ，解得 。
13. 【答案】
(1) 偏转
(2) 不偏转
(3) 右
四、解答题（共3题，共42分）
14. 【答案】
(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 电动势最大值：，
电动势有效值：。
(2) 原线圈输入电压 ，副线圈输出电压 ，
原、副线圈匝数之比：。
(3) 在熔断器未熔断情况下，原线圈最大输入功率：，
副线圈最大输出功率：，
灯最多盏数：。
15. 【答案】
(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 根据磁通量定义式 ，那么在 内穿过线圈的磁通量变化量为：。
(2) 由图象可知前 内磁感应强度 的变化率为：，
内的平均感应电动势为：。
(3) 电路中的平均感应电流为：，，
又因为 ，所以 。
16. 【答案】
(1) ；电流方向为顺时针
(2)
(3)
【解析】
(1) 天平两侧平衡，因此有
可得：
的方向竖直向下，根据左手定则可判断出线框电流方向为顺时针。
(2) 线圈中电流的大小为：
根据电路规律：
联立两式可得：。
(3) 形线圈下边所受安培力为：
将数值代入可得：。