安徽省芜湖市繁昌区2023-2024学年高二上学期期末检测物理试题（含解析）

2023-2024学年高二上学期期末检测物理试题
一、单项选择题（共28分）
1．（本题4分）以下四图都与电磁感应有关，下列说法正确的是（　　）
A．磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁阻尼的作用
B．真空冶炼炉能在真空环境下，使冶炼炉产生涡流，从而熔化放在炉内的金属
C．当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动
D．金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属
2．（本题4分）如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是（　　）
A．b点场强大于d点场强
B．b点电势等于d点电势
C．a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差
D．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能
3．（本题4分）一矩形线圈abcd放在水平面上，线圈中通有如图所示的恒定电流．在ab边的右侧距ab边的距离与bc边的长度相等处，放置水平长直导线MN，MN通有由M到N的电流，在其周围空间产生磁场，已知载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的距离．则（ ）
A．ad边不受安培力作用
B．ab边、cd边受到的安培力之比为2：1
C．若水平面光滑，线圈将向右做加速度减小的加速运动
D．若水平面粗糙，线圈受到向左的摩擦力作用
4．（本题4分）如图所示的电路中，、、是三个相同的灯泡，电感的电阻和电源的内阻可忽略，为理想二极管。下列判断正确的是（ ）

A．开关从断开状态突然闭合时，逐渐变亮，一直不亮，立即变亮
B．开关从断开状态突然闭合时，、逐渐变亮，立即变亮
C．开关从闭合状态突然断开时，、逐渐熄灭，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
D．开关从闭合状态突然断开时，逐渐熄灭，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，立即熄灭
5．（本题4分）如图所示，AC是一块铅块的截面，曲线是某带电粒子的运动轨迹，匀强磁场与粒子的速度方向垂直，已知粒子在运动中电荷量不变，则以下说法正确的是（ ）
A．粒子带正电，从穿透AC到N
B．粒子带正电，从N穿透AC到
C．粒子带负电，从N穿透AC到
D．粒子带负电，从穿透AC到N
6．（本题4分）如图所示，两平行光滑金属导轨CD、PQ间距为L，与电动势为E、内阻为r的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．在空间施加匀强磁场可以使ab棒静止，则磁场的磁感应强度的最小值及其方向分别为(　　)
A．，水平向右
B．，垂直于回路平面向下
C．，竖直向下
D．，垂直于回路平面向下
7．（本题4分）如图甲所示，在倾角为37°的光滑绝缘斜面上有一根长为0.4m，质量为6×10-2kg的通电直导线，电流强度I=1A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在方向竖直向上的磁场中，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是（ ）
A．t=0时，斜面对导线的支持力大小为0.36N
B．t=2.5s时，导线所受安培力的方向向右
C．t=2.5s时，轻绳对导线的拉力大小为0.6N
D．t=5s时，斜面对导线的支持力恰好为零
二、多选题（共15分）
8．（本题5分）中国科学院科普云平台的格致论道栏目中，罗会仟老师演示了用超导线圈悬浮一个强磁铁的实验，如图所示，此时强磁铁N极朝上。当快速将磁铁从图示位置向下拔出，则（　　）
A．俯视超导线圈，其电流的方向为顺时针
B．俯视超导线圈，其电流的方向为逆时针
C．将磁铁S极朝上再从下方靠近超导线圈，线圈受引力
D．将磁铁S极朝上再从下方靠近超导线圈，线圈受斥力
9．（本题5分）如图甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B，线圈A中通入如图乙所示的电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，则下列说法中正确的是(　　)
A．在t1～t2时间段内，线圈B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势
B．在t1～t2时间段内，线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里
C．在0～t1时间段内，线圈B内有逆时针方向的电流
D．在0～t1时间段内，线圈B有收缩的趋势
10．（本题5分）如图所示，带电荷量为的点电荷固定在绝缘地面上A点，A点正上方离其高度为h处的B点由静止释放一质量为m、带正电的小球（可以看作点电荷），当小球向下运动到离A点的C点时速度恰好为零，已知静电力常量为k，重力加速度为g，点电荷周围各点的电势（r是各点与点电荷的距离），则下面说法正确的是（　　）
A．B和C两点之间的电势差
B．小球所带电荷量为
C．小球的最大速度为
D．小球的最大速度为
三、实验题（共15分）
11．（本题6分）如图1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1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中感应电流的磁场方向与线圈A中原磁场方向相同的实验操作是
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）已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成图示电路，当条形磁铁按如图2所示所示的方向运动时，电流表偏转的方向向 （填“左”或“右”）
（4）如图3所示是一演示实验的电路图．图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡．起初，开关处于闭合状态，电路是接通的．现将开关断开，则在开关断开的瞬间，a、b两点电势相比，φa φb（填“＞”或“＜”）；这个实验是用来演示 现象的．
12．（本题9分）某兴趣小组设计实验测量灵敏电流计G的内阻和电池的电动势和内阻，实验电路如图所示，定值电阻阻值已知。
（1）测量灵敏电流计G的内阻的实验过程如下：
①开始实验，将开关拨向1，再将开关闭合，记录电流表A的示数为I；将开关断开，然后将开关拨向2后，再将开关闭合，调节电阻箱R，使得电流表示数仍为I；
②记下此时电阻箱的示数，则灵敏电流计的内阻 （用题中所给符号表示）。
（2）测量电池的电动势和内阻的实验过程如下：
①开始实验，将开关按向2后，再将开关闭合，调节电阻箱R，得到多组阻值R和电流表示数I，并画出图像，如图所示，已知斜率为k，纵轴截距为b，可得电源电动势 ，内阻 （用题目已知的符号表示）。
②本实验中，电动势的测量值 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值，内阻的测量值 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
四、解答题（共42分）
13．（本题10分）如图所示，两相同金属薄板A与B的长度均为，相距为极板间的电压为。一个电子沿平行于板面的方向射入两板之间，射入时的速度。已知两板间的电场可看作匀强电场，电子的比荷为。求：
（1）电子射出匀强电场时沿垂直于板面方向偏移的距离；（结果保留三位有效数字）
（2）电子射出匀强电场时，运动方向发生偏转的角度（只要求计算出该角度的正切值，结果保留三位有效数字）。
14．（本题14分）如图所示，在真空中板间r=3.0×10-2m的圆形区域内，有磁感应强度B=0.2T，方向如图的匀强磁场，一批带正电的粒子以初速度v0=1.0×106m/s，从磁场边界上直径ab的一端a沿着各个方向射入磁场，且初速度方向与磁场方向都垂直，该粒子的比荷为，不计粒子重力。求：
（1）粒子的轨迹半径；
（2）粒子在磁场中运动的最长时间；
（3）若射入磁场的速度改为，其他条件不变，试用斜线画出该批粒子在磁场中可能出现的区域。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
15．（本题18分）如图所示，宽为的平行光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角，导轨的一端与电动势和内阻均恒定的直流电源相接，空间分布着磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场。一质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上恰好保持静止，若金属杆电阻恒定，不计导轨电阻。（，）
（1）求金属杆受到的安培力大小；
（2）求通过金属杆的电流I；
（3）若匀强磁场的磁感应强度大小和方向都可调整，为使金属杆在图示位置保持静止，求磁感应强度的最小值及其方向。
参考答案：
1．A
【详解】A．磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁阻尼的作用，使指针能快速稳定下来，故A正确；
B．真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而熔化金属，故B错误；
C．当蹄形磁体顺时针转动时，铝框产生的感应电流将阻碍蹄形磁体顺时针转动，给蹄形磁体逆时针方向的力，则铝框受到顺时针方向的力，铝框将朝相同方向转动，故C错误；
D．金属探测器通过使用变化电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】A．由电场线分布可知连心线上中点的场强最小，中垂线上中点的场强最大， 故b点场强小于d点场强，故A错误；
B．连心线上沿场强方向电势降低，中垂线是零势面，b点电势小于d点电势，故B错误；
C．由对称性知a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差，故C正确；
D．a点的电势高于c点的电势，由Ep=q知试探电荷+q在a点的电势能大于在c点的电势能，故D错误。
故选C。
3．B
【分析】根据右手定则，判断通电导线MN在右侧的磁场方向，根据左手定则判断各个边受安培力的方向；根据B=kI/r判断ab边、cd边处的磁感应强度之比，根据F=BIL可知ab边、cd边受到的安培力之比；因线框所受安培力的合力向左，可判断若水平面光滑，线圈的加速度方向；若水平面粗糙，可判断线圈受到的摩擦力方向.
【详解】根据右手定则，通电导线MN在右侧的磁场方向向里，由左手定则可知，ad边受向下的安培力作用，选项A错误；根据B=kI/r可知，ab边、cd边处的磁感应强度之比为2:1，根据F=BIL可知ab边、cd边受到的安培力之比为2：1，选项B正确；因线框所受安培力的合力向左，则若水平面光滑，线圈将向左做加速度减小的加速运动；若水平面粗糙，线圈受到向右的摩擦力作用，选项CD错误；故选B.
4．D
【详解】AB．由于二极管具有单向导电性，所以开关S从断开状态突然闭合时，二极管不能导通，L2一直不亮；此时L1、L3和L串联在同一回路中，L产生自感电动势阻碍通过其电流增大，所以通过L1和L3的电流逐渐增大，L1和L3均逐渐变亮，故AB错误；
CD．开关S从闭合状态突然断开时，通过L3的电流立即变为零，所以L3立即熄灭；L产生自感电动势阻碍通过其电流减小，此时自感电动势的方向满足二极管导通的条件，所以L1、L2和L串联在同一回路中，通过L1的电流逐渐减小，L1逐渐熄灭，而由于L2开始时不亮，所以L2突然变亮，然后逐渐变暗熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
5．D
【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
粒子在穿过板的过程中要克服阻力做功，动能减少，速度减小，则粒子的半径减小，由图示粒子运动轨迹可知，粒子从穿透AC到N，洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力指向圆心，由左手定则可知，粒子带负电。
故选D。
6．B
【详解】对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图；
从图象可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小；故安培力的最小值为：FA=mgsinθ，故磁感应强度的最小值为；根据欧姆定律，有E=IR，故B=，由左手定则可知，磁场的方向垂直于回路平面向下，故选B．
点睛：本题是三力平衡中动态分析问题，即其中第一个力大小和方向都不变，第二个力方向不变，大小可变，则当地三个力与第二个力垂直时，第三个力取最小值；同时要结合欧姆定律、安培力公式列式求解．
7．D
【详解】A．t=0时，斜面对导线的支持力大小为
选项A错误；
B．由左手定则可知，t=2.5s时，导线所受安培力的方向向左，选项B错误；
C．t=2.5s时，安培力
轻绳对导线的拉力大小为
选项C错误；
D．t=5s时，安培力
斜面对导线的支持力
选项D正确。
故选D。
8．BD
【详解】AB．根据楞次定律可知，当快速将磁铁从图示位置向下拔出时，线圈的磁通量减小，又此时强磁铁N极朝上，故俯视超导线圈，其电流的方向为逆时针，A错误，B正确；
CD．将磁铁S极朝上再从下方靠近超导线圈时，根据楞次定律可知，线圈下方为S极，故线圈受斥力，C错误，D正确。
故选BD。
9．ABD
【详解】在0～t1时间内，线圈A中顺时针电流在减小，电流产生磁场在减小，根据楞次定律，则有线圈B的感应电流方向为顺时针，根据安培定则与磁场叠加原则可知，线圈B所处磁场的方向向外，且在减小，两线圈的电流同向，则有相互吸引趋势，所以线圈B有收缩趋势，故C错误，D正确．当t1～t2时间内，线圈A中逆时针电流在增大，电流产生磁场在增强，根据安培定则与磁场叠加原则可知，线圈B内的感应电流产生的磁场方向向里，根据楞次定律，则有线圈B的感应电流方向为顺时针，两线圈的电流反向，则有相互排斥趋势，所以线圈B有扩张趋势，故AB正确．故选ABD．
10．AB
【详解】A．B、C之间的电势差
故A正确；
B．小球从B点开始下落到C点过程应用动能定理有
解得
故B正确；
CD．当小球的加速度为0时，速度最大，此时
从开始下落到速度达到最大，根据动能定理得
联立可得
故CD错误。
故选AB。
11． BD 右 自感
【分析】本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验，对于该实验注意两个回路的不同．由楞次定律可知，感应电流磁场总是阻碍原磁通量的变化，当原磁通量变大时，感应电流磁场与原磁场方向相反；根据楞次定律确定电流的方向，判断指针的偏转；线圈的特点是闭合时阻碍电流的增大，断开时产生一自感电动势相当于电源，与A组成闭合回路，L的右端电势高．
【详解】解：将电源、电键、变阻器、小螺线管A串联成一个回路，再将电流计与大螺线管B串联成另一个回路，电路图如图所示．
、插入铁芯F 时，穿过线圈B的磁通量变大，感应电流磁场与原磁场方向相反，故A错误；
B、拔出线圈A，穿过线圈B的磁通量变小，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，故B正确；
C、使变阻器阻值R变小，原电流变大，原磁场增强，穿过线圈B的磁通量变大，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，故C错误；
D、断开开关，穿过线圈B的磁通量减小，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，故D正确；
当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，
当条形磁铁按如图所示所示的方向运动时，磁通量增加，依据楞次定律，感应磁场向上，再由右手螺旋定则，感应电流盘旋而下，则电流从正接线柱流入，所以灵敏电流计的指针将右偏．
在K断开前，自感线圈L中有向右的电流，断开K后瞬间，L的电流要减小，于是L中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零．原来跟L并联的灯泡A，由于电源的断开，向右的电流会立即消失．但此时它却与L形成了串联的回路，L中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡A中流过，方向由b到a，即因此，灯泡不会立即熄灭，而是渐渐熄灭，将这称为自感现象．这个实验是用来演示自感现象的．
【点睛】知道磁场方向或磁通量变化情况相反时，感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键；做好本类题目的关键是弄清线圈与哪种电器相配，结合线圈特点分析新组成的闭合回路的电流流向．
12． 等于 大于
【详解】（1）[1]根据题意可知，开关按向1或2时，电流表读数一样，则电阻箱的读数等于灵敏电流计的内阻，即
（2）①[2][3]根据题意，由闭合回路欧姆定律有
整理可得
结合及题意可得
，
解得
，
②[4][5]若考虑电流表A的内阻，则有
解得
，
可知，由于电流表A的影响，本实验中，电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值。
13．（1）0.350cm；（2）0.117
【详解】（1）电子在电场中做类平抛运动，水平方向上做匀速直线运动，可得电子在极板中的运动时间为
电子在极板中加速度为
电子射出匀强电场时沿垂直于板面方向偏移的距离为
联立可解得
（2）设电子射出匀强电场时，运动方向发生偏转的角度为，则
14．（1）5.0×10-2m；（2）6.5×10-8s（3）
【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
（2）由于R＞r，要使粒子在磁场中运动的时间最长，则粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弧长最长，从图甲中可以看出，以直径ab为弦、R为半径所作的圆周，粒子运动时间最长，粒子做圆周运动的周期，粒子的最长运动时间
又
解得
（3）速度改为时，粒子的轨道半径
粒子在磁场中可能出现的区域：如图中以Oa为直径的半圆及以a为圆心、Oa为半径的圆与磁场相交的部分，如图乙所示
15．（1）；（2）；（3），方向垂直于导轨平面向上
【详解】（1）对导体棒受力分析，根据共点力平衡条件可得
解得
（2）根据安培力的计算公式有
解得
（3）当安培力沿斜面向上时，最小则
解得
此时方向垂直于导轨平面向上
试卷第8页，共8页