江苏省扬州市江都区丁沟中学2023-2024学年高二下学期期中模拟物理试题（含解析）

丁沟中学2023-2024学年高二下学期期中模拟物理试题
2024.4
一、选择题：
1、一直径为d、电阻为r的均匀光滑金属圆环水平放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，如图所示。一根长为d、电阻为0.5r的金属棒ab始终在圆环上以速度v（方向与棒垂直）匀速平动，与圆环接触良好。当ab棒运动到圆环的直径位置时，ab棒中的电流为（　　）
A. B. C. D.
2、一只低压教学电源输出的交变电压为U＝10 sin 314t（V），以下说法正确的是（　　）
A. 这只电源可以使“10 V　2 W”的灯泡正常发光
B. 这只电源的交变电压的周期是314 s
C. 这只电源在t＝0.01 s时电压达到最大值
D. “10 V　2 μF”电容器可以接在这只电源上
3、如图1、2中，除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，图1中的电容器C原来不带电。设导体棒、导轨电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直于水平面（即纸面）向里的匀强磁场中，导轨足够长。现给导体棒ab一个向右的初速度v0，在图1、2两种情形下，关于导体棒ab的运动状态，下列说法正确的是（　　）
A. 图1中，ab棒先做匀减速运动，最终做匀速运动
B. 图2中，ab棒先做加速度越来越小的减速运动，最终静止
C. 两种情况下通过电阻的电荷量一样大
D. 两种情形下导体棒ab最终都保持匀速运动
4、如图甲所示,原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2的理想变压器,原线圈与水平放置的间距l=1 m的光滑金属导轨相连,导轨电阻不计,处于竖直向下、磁感应强度为B=1 T的匀强磁场中,副线圈接阻值R=2 Ω的电阻,与导轨接触良好的电阻r=1Ω、质量m=0.02 kg的导体棒MN在外力F的作用下运动,其速度随时间按图乙所示(正弦图线)规律变化,则(　　)
A.电压表的示数为2V
B.电路中的电流方向每秒改变5次
C.电阻R实际消耗的功率为0.125 W
D.在0～0.05 s时间内,外力F做功0.48 J
5、如图所示,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器的电阻为R,两平行金属极板a、b间有垂直纸面向里的匀强磁场,闭合开关,一束速度为v的带正电的粒子正好匀速穿过两板。不计带电粒子的重力,以下说法正确的是(　　)
A.将滑片P向上滑动,粒子有可能从下极板边缘射出
B.将滑片P向下滑动,粒子有可能从下极板边缘射出
C.将a极板下移一些,粒子将继续沿直线穿出
D.如果将开关断开,粒子将继续沿直线穿出
6、光滑的水平桌面上有两根粗细均匀弯折后的金属棒，左、右摆放正好凑成一个正六边形oabcde，边长为L。它们的两端分别在o处和c处相互接触，两接触面均与ab边和de边平行，o处接触但是相互绝缘，c处不绝缘。匀强磁场的方向垂直于桌面向上，磁感应强度大小为B。当通以如图所示大小为I的电流时，两金属棒仍处于静止状态，则（　　）
A. o处左棒对右棒的弹力大小为2BIL
B. o处左棒对右棒的弹力大小为BIL
C. c处左棒对右棒的弹力大小为4BIL
D. c处左棒对右棒的弹力大小为3BIL
7、一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为2:1，电阻R1和R2的阻值分别为3Ω和10Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A. 0.03s时，通过电阻R1的电流为0
B. 电流表的示数为A
C. 电压表的示数为V
D. 0～0.04s内，电阻R1产生的焦耳热为0.48J
8、如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图、若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（　　）
A. 三个粒子都带负电荷 B. c粒子运动速率最小
C. c粒子在磁场中运动时间最短 D. 它们做圆周运动的周期Ta9、如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的OO'轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，下列判断正确的是（　　）
A. 电压表的读数为
B. 通过电阻的电荷量为
C. 电阻所产生的焦耳热为
D. 当线圈由图示位置转过60°时电路中电流的大小为
10、如图1所示，光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上，轨道间连接一可变电阻，导体杆与轨道垂直并接触良好（不计杆和轨道的电阻），整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，两次运动中拉力大小与速率的关系如图2所示。其中，第一次对应直线①，初始拉力大小为F0，改变电阻阻值和磁感应强度大小后，第二次对应直线②，初始拉力大小为2F0，两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为n，则k、m、n可能为（）
A. k= 2、m= 2、n= 2 B. k= 2、m= 2、n=
C. k= 、m= 3、n= D. k= 2、m= 6、n= 2
11、如图所示，在一个半径为R的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个比荷为的正粒子，从A点沿与AO成30°角的方向射入匀强磁场区域，最终从B点沿与AO垂直的方向离开磁场。若粒子在运动过程中只受磁场力作用，则（）
A. 粒子运动的轨道半径r=
B. 粒子在磁场区域内运动的时间t=
C. 粒子的初速度为v0=
D. 若仅改变初速度的方向，该粒子仍能从B点飞出磁场区域
12、如图（a）所示，两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定，顶端接有阻值为R的电阻，垂直导轨平面存在变化规律如图（b）所示的匀强磁场，t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内，金属棒水平固定在距导轨顶端L处；t=2t0时，释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，则（　　）
A. 在t=时，金属棒受到安培力的大小为
B. 在t=t0时，金属棒中电流的大小为
C. 在t=时，金属棒受到安培力的方向竖直向下
D. 在t=3t0时，金属棒中电流的方向向右
二、解答题：
13、在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，利用如图可拆式变压器进行研究。
（1）除图中所给器材外，实验还需要的器材是___________。
A．直流电压表 B．直流电流表 C．多用电表 D．条形磁铁
（2）变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；（填字母）
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成
（3）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”）
（4）用匝数na=400匝和nb=800匝的变压器，实验测量数据如表：
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断原线圈匝数为___________匝。（填“400”或“800”）
14、某地理兴趣小组，为了研究地磁场，设置了如下模型：如图为地球赤道剖面图，地球半径为R。把地面上高度为R/2区域内的地磁场视方向垂直于剖面的匀强磁场，不考虑大气的影响。一质量为m，带电量为q的粒子，以速度v正对地心射入该磁场区域，轨迹恰好与地面相切，如图所示。
（1）判断带粒子的电性；
（2）求粒子运动的轨道半径r；
（3）求该区域的磁场强度大小。
（4）若考虑实际地磁场和大气阻力的影响，定性判断带电粒子会不会打到地球上？（可只写结果）
15、如图所示，ab、cd为竖直固定的足够长光滑平行金属导轨，间距为L，MN、MˊNˊ为用绝缘细线连接的两根金属杆，其质量分别为m和3m，用竖直向上、大小未知的恒定外力作用在杆中点，使两杆水平静止。整个装置处于垂直导轨平面向里的匀强磁场中，t＝0时刻，将细线烧断，经时间t0金属杆MN达到最大速度vm。导轨电阻不计，两杆总电阻为R，全过程两杆保持水平且与导轨始终接触良好，重力加速度为g，求：
（1）细线烧断瞬间金属杆MN的加速度大小a1；
（2）细线烧断后任意时刻，金属杆MN和MˊNˊ速度大小之比；
（3）匀强磁场的磁感应强度B；
（4）金属杆MN达到最大速度时，电路中产生的焦耳热。
16、某村庄较远处修建了一座小型水电站．河水的流量Q=1.0m3/s，落差h=3.2m。河水减少的重力势能有62.5%供给发电机、发电机的效率为90%。该水电站到用户之间需要远距离输电，如图所示。已知发电机的输出电压U1=300V，用户需要的电压U4=220V，两地间输电线的总电阻R=5Ω，输电线上损耗的功率为发电机输出功率的4%，水的密度ρ=1.0×103 kg/m3。升压、降压变压器均可视为理想变压器。重力加速度g=10m/s2。求：
（1）发电机的输出功率P；
（2）输电线上通过的电流I线及降压变压器的输入电压U3；
（3）升压、降压变压器上原副线圈匝数比及。
17、间距为L的两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分（足够长）平滑连接而成，倾斜部分导轨与水平面间夹角为θ，导轨上端接有两个电阻a和b，阻值均为R。空间分布着如图所示的匀强磁场，倾斜导轨的磁场方向垂直导轨平面ACDE向上，磁感应强度大小为B。水平区域GF边界右侧磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为2B，DEFG为无场区域。现有一质量m、长度L、电阻为R/2的细金属棒与导轨垂直放置并由静止释放，释放处离水平导轨的高度为h。开始时电键S闭合，当棒运动到GF边界时将电键断开。已知金属棒在到达ED边界前速度已达到稳定。不计一切摩擦阻力及导轨的电阻，重力加速度为g。求：
(1)金属棒运动过程中的最大速度vm；
(2)金属棒在整个运动过程中的最大加速度am的大小及方向；
(3)在整个运动过程中电阻b上产生的焦耳热。
参考答案
一、选择题：
1、 C 2、A 3、B 4、D 5、 B
6、 B 7、A 8、C 9、C 10、C
11、C 12、B
第2题A．交流电的峰值则有效值
所以电源可以使“10V、2W“的灯泡正常发光，故A正确；
B．根据瞬时值表达式可知ω=100π则故B错误；
C．t=0.01s时，经过半个周期，电压为零，故C错误；
D．当电容器的耐压值小于峰值，电容器被击穿，10V小于，则“10V、2μF”电容器不能接在这只电源，故D错误。
第3题A．图1中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，由于充电电流不断减小，安培力减小，则导体棒做变减速运动，当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动，故A错误；
BD．图2中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，导体棒受向左的安培力而做减速运动，随速度的减小，电流减小，安培力减小，加速度减小，最终ab棒静止，故B正确，D错误；
C．根据有 得
电荷量跟导体棒ab的动量变化量成正比，因为图1中导体棒的动量变化量小于图2，所以图1中通过R的电荷量小于图2中通过R的电荷量，故C错误。
第6题由几何关系可得
由左手定则可知，金属棒oabc受到的安培力方向向右，大小为
分析金属棒oabc受力，还受到o，c处的弹力和。两个弹力方向向左。因金属棒处于静止状态，则 解得
根据牛顿第三定律，o，c处左棒对右棒的弹力大小为BIL，故选B。
第7题A．由题图乙可知，在的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻的瞬时电流为0，故A正确；
B．设电流表的示数为，则有求得故B错误；
C．原线圈中只有交流部分电流才能输出到副线圈中，故副线圈中电流最大值为，设副线圈交流电的有效值为，则求得
因此电压表的示数为故C错误；
D．在内，电阻产生的焦耳热为故D错误。
第8题A．粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，结合左手定则可知，三个粒子都带正电荷，A错误；
B．根据可得 三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，a粒子的轨迹半径最小，c粒子的轨迹半径最大，则a粒子速率最小，a粒子动能最小，c粒子速率最大，B错误；
D．三个带电粒子的质量和电荷量都相同，由粒子运动的周期
可知三粒子运动周期相同，即D错误；
C．粒子在磁场中运动时间 θ是粒子轨迹对应的圆心角，也等于速度的偏转角，由图可知，a在磁场中运动的偏转角最大，运动的时间最长，c在磁场中运动的偏转角最小，c粒子在磁场中运动时间最短，C正确。
第9题A．线圈在磁场中转动，产生正弦式交流电，其电动势的最大值为
电动势的有效值电压表的读数等于交流电源的路端电压，且为有效值，则
故A错误；
B．通过电阻的电荷量故B错误；
C．电阻产生的焦耳热为故C正确；
D．当线圈由图示位置转过60°时，电动势的瞬时值为
故D错误。
第10题由题知杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动，则在v= 0时分别有，
则第一次和第二次运动中，杆从静止开始运动相同位移的时间分别为，
则 第一次和第二次运动中根据牛顿第二定律有，整理有
则可知两次运动中F—v图像的斜率为，则有
故选C。
第11题A．画出粒子轨迹示意图，如下图所示，
因为粒子从B点沿与AO垂直的方向离开磁场，故O′B与AO平行，又因为△OAB与△O′AB均为等腰三角形，可得
所以O′A与BO也平行，因为粒子速度方向偏转的角度为，故
所以四边形OAO′B为两个等边三角形组成的菱形，故粒子运动的轨道半径 A错误；
B．粒子在磁场中运动的周期
粒子在磁场中转过的圆心角θ= 60°，所以粒子在磁场中运动的时间
B错误；
C．根据洛伦兹力提供向心力可得
结合轨道半径r=R，联立可得粒子的初速度为C正确；
D．当入射粒子速度方向发生变化时，粒子运动的轨迹示意图如图所示，
速度大小不变，粒子做圆周运动的半径不变，入射速度方向发生变化，粒子在圆周上的出射点也随之变化，所以若仅改变初速度的方向，该粒子将不能从B点飞出磁场区域，D错误。
第12题AB．由图可知在0~t0时间段内产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律有此时间段的电流为
在时磁感应强度为，此时安培力为故A错误，B正确；
C．由图可知在时，磁场方向垂直纸面向外并逐渐增大，根据楞次定律可知产生顺时针方向的电流，再由左手定则可知金属棒受到的安培力方向竖直向上，故C错误；
D．由图可知在时，磁场方向垂直纸面向外，金属棒向下掉的过程中磁通量增加，根据楞次定律可知金属棒中的感应电流方向向左，故D错误。
第13题【答案】 ①. C ②. D ③. 少 ④. 800
（1）[1]因变压器工作时用正弦交流电，则除图中所给器材外，实验还需要的器材是多用电表，故选C；
（2）[2]为防止产生涡流，变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故选D；
（3）[3]观察两个线圈的导线，发现粗细不同，匝数少的线圈电流大，则用粗导线。
（4）[4]根据表中数据，考虑到漏磁的影响，可知b为原线圈，且，则原线圈匝数是800匝，副线圈匝数为400匝。
第14题【答案】（1）带负电；（2）；（3）；（4）不会打到地球上
（1）带电粒子在磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由左手定则可知带电粒子带负电。
（2）设带电粒子在磁场做匀速圆周运动的半径为r，如图依几何关系
得
（3）由洛伦兹力提供向心力得
（4）由于粒子速度减小，向地球靠近时磁场强度增大，轨迹曲率半径减小，所以不会打到地球上。
第15题【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
（1）烧断细线前对两金属杆整体
细线烧断瞬间对MN杆解得
（2）两杆系统动量守恒可得速度大小之比
（3）由（2）中结论知当时
闭合电路欧姆定律对杆 联立解得
（4）对杆由动量定理
由速度关系易知
联立解得，
功能关系
解得
第16题【答案】（1）；（2）12A，；（3），
取时间的河水为研究对象，其质量①
河水减少的重力势能②
发电机的输出功率③联立①②③式，代入数据解得
（2）如图所示，因为是理想变压器，所以
则线路上损失功率④ ⑤
联立④⑤式，代入数据解得 又因为
则升压变压器输出电压 输电线上损失的电压
则
（3）对于升压变压器有 对于降压变压器有
第17题【答案】(1)；(2)，方向水平向左；(3)
(1)当金属棒在倾斜导轨平面ACDE上运动过程中加速度为零时，此时速度最大解得
(2)金属棒达到最大速度后在斜面上做匀速下滑，然后匀速进入水平无磁场的DEFG区域，进入GFIH内的磁场，金属棒刚开始进入区域GFIH内的磁场时加速度最大
解得方向水平向左
(3)金属棒在倾斜导轨运动时水平导轨运动阶段
所以