江苏省南京市中华中学2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含解析）

江苏省南京市中华中学2024-2025学年高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A. 图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电
B. 图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差
C. 图丙中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量，从而冶炼金属
D. 图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
2.如图所示，甲是质谱仪，乙是回旋加速器，丙是电磁波的发射与接收，丁是磁流体发电机。下列说法不正确的是( )
A. 甲图中，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大
B. 乙图中，粒子第次和第次加速后的半径之比是：
C. 丙图中，麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在
D. 丁图中，可以判断出极板是发电机的负极，极板是发电机的正极
3.如图所示，、、是三只完全相同的灯泡，是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关瞬间，、、均逐渐变亮
B. 闭合开关瞬间，和立即亮、逐渐变亮
C. 断开开关瞬间，立即熄灭
D. 断开开关瞬间，闪亮后逐渐熄灭
4.如图所示，矩形线圈与理想电压表、理想电流表和定值电阻组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的边匀速转动，若已知线圈转动的角速度，匝数，边长、，线圈总电阻，定值电阻。若磁场只分布在边的左侧，磁感应强度大小。下列说法正确的是( )
A. 该线圈产生的感应电动势有效值为
B. 电压表的示数为
C. 内，线圈中的电流方向变化次
D. 从图示位置线圈在纸面内转过的过程中，通过的电荷量是
5.如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比：：，定值电阻、和的阻值分别为、和，为理想交流电流表，正弦交流电源输出电压的有效值恒为。当开关断开时，电流表的示数为。则当闭合时，电流表的示数为( )
A. B. C. D.
6.无人机因机动性能好，应用广泛。控制无人机的无线电信号产生来自于振荡电路。振荡电路在某一时刻的电场和磁场方向如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 电路中的电流在减少
B. 电路中电流沿顺时针方向
C. 电容器极板上的电荷量在减少
D. 电路中磁场能正在向电场能转化
7.如图所示，水平放置的两个正对的带电金属板、间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。在点由静止释放一带电的微粒，释放后微粒沿曲线运动、两点在同一水平高度，点是曲线上离板最远的点。不计微粒所受空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 微粒在点时电势能最大
B. 点电势低于点电势
C. 微粒在运动到点过程中电场力做的功等于动能的变化量
D. 微粒到达点后将沿原路径返回点
8.如图甲所示，正方形线圈内有垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数，边长，线圈总电阻，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关线圈的电动势、感应电流、焦耳热以及边所受安培力取向下为正方向随时间变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
9.如图所示，单匝正方形线圈和在外力作用下均以速度向右匀速进入匀强磁场、线圈的边长是的倍，线圈粗细相同，材料相同。在两个线圈完全进入磁场的过程中( )
A. A、线圈产生的电流之比是：
B. 外力对、线圈做功的功率之比是：
C. A、线圈产生的热量之比是：
D. 通过、线圈横截面的电荷量之比是：
10.如图所示，在平面上以为圆心的圆形区域内存在匀强磁场图中未画出，磁场方向垂直于平面向外。一个质量为、电荷量为的带负电粒子，从原点以初速度大小为沿轴负方向开始运动，后来粒子经过轴上的点，此时速度方向与轴的夹角为。到的距离为，不计粒子的重力，则圆形磁场区域的半径为( )
A. B. C. D.
二、计算题：本大题共5小题，共60分。
11.如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度。金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源。现把一根质量的导体棒垂直于金属导轨放置，导体棒恰好没有发生下滑。导体棒接入电路中的电阻，导轨电阻不计，重力加速度，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
求导体棒与轨道间的动摩擦因数；
若磁场方向改为竖直向上，能使导体棒保持静止状态，求磁感应强度的最大值。
12.某校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电，输电过程如图所示，升压变压器原、副线圈匝数比为：，降压变压器原、副线圈匝数比为：，输电线的总电阻为。全校共有个班，每班有盏“；”的灯，若要保证全部电灯正常发光，求：
降压变压器副线圈中的电流的大小？
输电线上损失的功率的大小？
升压变压器的输入电压的大小？
13.竖直平面内水平虚线上方有方向水平向左的匀强电场。虚线下方高度为的区域内有方向垂直于纸面向里的匀强磁场和方向竖直向上的匀强电场，虚线上、下方的电场强度大小相等。将质量为、电荷量为的小球从以初速度竖直向上抛出，小球的运动轨迹如图所示，、两点在虚线上，点为轨迹的最高点。小球从点进入虚线下方区域做匀速圆周运动且恰好不出下边界。不计空气阻力，重力加速度为。求：
小球运动到点时的速度大小；
匀强磁场的磁感应强度的大小。
14.如图所示，水平虚线、之间是匀强磁场，磁场区竖直宽度为，磁场方向水平向里．竖直平面内有一等腰梯形导线框，底边水平，其上下边长之比为：，高为现使线框边在磁场边界的上方高处由静止自由下落，当边刚进入磁场时加速度恰好为，在边刚要进入磁场前的一小段时间内，线框做匀速运动．重力加速度为．
如果已知磁感应强度为，导线框电阻为，长为，求线框的质量；
求在边进入磁场前，线框做匀速运动时的速度大小与边刚进入磁场时的速度大小之比；
求边刚进入磁场时，线框加速度的大小．
15.如图，两根光滑平行金属导轨、固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为和，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小为。两根完全相同的均匀金属棒、，长度均为、质量均为，棒中点处接有一原长为、劲度系数为的轻质绝缘弹簧，两棒放置在导轨上图示位置。现给棒一个初速度，当棒运动到时两棒运动已经稳定，棒速度大小为，弹簧刚好与接触。运动过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好，弹簧始终在弹性限度内，弹簧弹性势能的大小为为弹簧的形变量，导轨足够长且电阻不计，两棒电阻不可忽略。
求棒的初速度大小；
求运动到过程通过的电荷量；
若运动过程中两棒的最近距离为，求从开始到弹簧压缩至最短过程棒产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据感应电流产生的条件可知，充电设备中的发射线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电流，不能实现无线充电。故A错误；
B.电磁炉不能用陶瓷锅是因为陶瓷锅属于绝缘材料，不会产生涡流。故B错误；
C.当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属产生涡流，产生大量的热从而冶炼金属。故C错误；
D.电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】甲图中，根据洛伦兹力提供向心力有，解得，可知粒子打在底片上的位置越靠近狭缝，半径越小，说明粒子的比荷越大，故A正确；
B.乙图中，粒子在电场中加速有，粒子在磁场中偏转，根据洛伦兹力提供向心力有，联立解得，则粒子第次和第次加速后的半径之比是，故B正确；
C.丙图中，麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；
D.根据左手定则可知正离子向极板偏转，负离子向极板偏转，则可以判断出极板是发电机的负极，极板是发电机的正极，故D正确。
本题选不正确的，故选：。
3.【答案】
【解析】、开关闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，灯立即发光，由于线圈的自感阻碍，灯与灯逐渐变亮，由于线圈的电阻可以忽略，最后一样亮，故AB错误；
、由于线圈的电阻可以忽略，所以电路中的电流稳定后流过线圈的电流是流过灯泡电流的倍；断开开关的瞬间，线圈与三灯一起构成一个自感回路，通过线圈的电流要减小，线圈产生自感电动势，相当电源，闪亮后逐渐熄灭，与两灯逐渐同时熄灭，故C错误，D正确。
故选：。
4.【答案】
【解析】根据正弦交流电的产生可知，线圈转动产生感应电动势的峰值
代入数据可得
感应电动势瞬时值随时间变化图像如图所示
根据电流的热效应有
代入数据解得
故A正确；
B.电压表示数为线圈输出电压的有效值，故B错误；
C.由
得
由中图像知一个周期内电流方向变化两次，所以内，线圈中的电流方向变化次，故C错误；
D.根据
代入数值解得
故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】由于理想变压器原线圈电路上含有电阻，则可把理想变压器和副线圈上的电阻等效为一个电阻，则电路变为简单的串联电路，如下图所示。
根据，，且，，可得，当断开时，负载电阻为，可得，根据闭合电路欧姆定律可得原线圈的电流，当开关闭合时，负载电阻，可得，根据闭合电路欧姆定律可得原线圈的电流为，可得原线圈的电流的关系为，因匝数比一定，故副线圈的电流的关系与原线圈的电流的关系相同，即当闭合时，电流表的示数为，故B正确，ACD错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】由安培定则，回路中电流为逆时针方向，电容器的上级板带正电，电容器的下极板带负电，所以电容器正在放电，电荷量逐渐减小，电流增大，电场能减小，正在向磁场能转化，故ABD错误，C正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】由题意可知，刚开始运动时，洛伦兹力向右，根据左手定则，可得微粒带负电，则电场力竖直向上，所以粒子从到的过程中，电场力做负功，电势能增加，所以微粒在点时电势能最大，故A正确；
B.两金属板间的电场竖直向下，根据沿着电场线电势降低，所以点的电势低于点的电势，故B错误；
C.根据动能定理可知，微粒在运动到点过程中重力和电场力做的功等于动能的变化量，故C错误；
D.微粒到达后，再向下运动又会受到向右的洛伦兹力，所以它会向右偏转，而不会沿原路返回到点，故D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】由图乙可知，在内，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势，代入数据解得，方向为逆时针为负；
在内，感应电动势，解得，方向与规定的方向相同，结合闭合电路的欧姆定律可知，故ABC错误；
D.根据，在内安培力沿正向由零均匀增加，在时刻，安培力达到最大值为
解得
在内，由于电流为负值，利用磁场的变化情况可知，安培力先负向的减小然后正向的增加，最大值均为，故D正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】设线圈边长为，电阻为，线圈横截面积为，则线圈中的电流
线圈电阻
联立解得
可知电流与边长无关，则、线圈产生的电流之比是：，故A错误；
B.对线圈，由平衡条件有
则外力功率
可知功率与成正比，因为线圈的边长是的倍，则外力对、线圈做功的功率之比是：，故B错误；
C.线圈产生热量
联立解得
可知热量与成正比，故A、线圈产生的热量之比是：，故C正确；
D.电荷量
代入联立解得
可知与正比，通过、线圈横截面的电荷量之比是：，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】粒子的运动轨迹如图所示，设轨迹半径为
根据几何知识有：，
解得，
则圆形磁场区域的半径为：，故B正确、ACD错误。
故选：。
11.【解析】导体棒受力分析如图所示
则有
，，
导体棒所受安培力
通过导体棒的电流
解得
若磁场方向改为竖直向上，则安培力变为水平向右，当导体棒所受摩擦力沿斜面向下且达到最大值时，磁感应强度最大，则有
其中
，
结合上述解得
答：导体棒与轨道间的动摩擦因数等于；
磁感应强度的最大值等于。
12.【解析】降压变压器副线圈中的电流为
解得
降压变压器原线圈的电流为
所以输电线上损失的功率为
代入数据解得
降压变压器原线圈的电压为
输电线上损失的电压为
升压变压器的输出电压为
则升压变压器的输入电压为
解得
答：降压变压器副线圈中的电流的大小为；
输电线上损失的功率的大小为；
升压变压器的输入电压的大小为。
13.【解析】由于做匀速圆周运动，则
从到，在竖直方向上，则
在水平方向上：
由运动的合成：
联立解得
设点小球速度与水平方向成，由
解得：
则
解得
由牛顿第二定律，得
由以上各式，联立得
答：小球运动到点时的速度大小为；
匀强磁场的磁感应强度的大小为。
14.【答案】设边刚进入磁场时速度为，线框质量为、电阻为，
设，已知与之比为：：，则，
从线框开始运动到边进入磁场过程，由机械能守恒定律得：，
刚进入磁场时加速度为零，则线框所受合力为零，
由平衡条件得：，解得：，；
边刚进入磁场前匀速运动时速度为，线框切割磁感应线的有效长度为，感应电动势：，
框匀速运动时，处于平衡状态，由平衡条件得：，
解得：，则：速度之比：：：；
刚进入磁场瞬间，线框切割磁感应线的有效长度为，
感应电动势：，安培力：，
由牛顿第二定律得：，解得：；
答：如果已知磁感应强度为，导线框电阻为，长为，线框的质量为；
在边进入磁场前，线框做匀速运动时的速度大小与边刚进入磁场时的速度大小之比为：；
求边刚进入磁场时，线框加速度的大小为
15.【解析】棒向右运动，根据右手定则可知，在棒、棒组成的回路中会产生逆时针的电流，根据左手定则，可知棒受到的安培力向左，棒受到的安培力向右；当棒运动到时两棒的运动已经稳定，说明回路中电流为零，即此时两棒产生的电动势相等，则两棒开始匀速运动时有
解得
两棒从开始到稳定过程，以棒的初速度方向为正方向，分别对棒、棒由动量定理得，
联立解得
对棒，以棒的初速度方向为正方向，根据动量定理有，
又
联立可得
解得
棒在窄导轨上运动到稳定过程中，由系统能量守恒得
解得
此过程棒产生的焦耳热为
棒进入宽导轨到弹簧压缩至最短过程中，棒在安培力和弹力作用下做减速运动，棒在安培力和弹力作用下做加速运动，当速度相等时，回路电流为零，弹簧被压缩到最短，开始恢复形变，以棒的初速度方向为正方向，由系统动量守恒和能量守恒可得，
解得
此过程棒产生的焦耳热为
综上，棒中产生的焦耳热
答：棒的初速度大小为；
运动到过程通过的电荷量为；
若运动过程中两棒的最近距离为，从开始到弹簧压缩至最短过程棒产生的焦耳热为。
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