四川省绵阳市三台县2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷（含答案）

三台县2025年春高二半期教学质量调研测试物 理 试 题
本试卷分为试题卷和答题卡两部分，其中试题卷由第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）组成，共6页；答题卡共2页，满分100分，考试结束后只将答题卡交回。
第I卷（选择题，共48分）
一、本大题8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1.下列关于电磁学现象的解释，正确的是
A.安培力是洛伦兹力的宏观表现，因此两者方向总相同
B.电磁炉加热食物时，锅底发热是因金属内部自由电荷受洛伦兹力做定向运动
C.闭合线圈靠近磁铁时产生感应电流，其方向总是阻碍线圈与磁铁的相对运动
D.金属探测器利用涡流原理，工作时探测线圈中通入恒定电流以提高灵敏度
2.航母上配备的电磁弹射系统能够使舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的舰载机的出勤效率。如图所示为某电磁弹射系统的原理简化图，当闭合开关S，使固定线圈中突然通过直流电时，线圈左侧的金属环会被弹射出去。下列说法正确的是
A.将金属环置于线圈的右侧，其他条件不变，则金属环将不能被弹射出去
B.金属环开始向左运动的瞬间有扩大趋势
C.增加线圈的匝数，其他条件不变，不会影响金属环的加速度
D.闭合开关S的瞬间，金属环中产生逆时针方向（从左向右看）的感应电流
3.如图，一段半径为R的半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面（纸面）上，铜线所在空间有一磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。当铜线通有顺时针方向电流I时，下列关于该段铜线所受安培力大小及运动情况的判断正确的是
A.所受安培力大小为2BIR，方向前
B.所受安培力大小为BIR，方向右
C.所受安培力大小为πBIR，方向后
D.所受安培力大小为BIR，方向左
4.在匀强磁场中放置一金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直。规定图甲所示磁场方向为正，磁感应强度B随时间t按图乙所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是
A.时刻，圆环中无感应电流
B.时间内，圆环中感应电流方向沿顺时针方向
C.圆环上某一小段所受安培力最大的时刻也是感应电流最大的时刻
D.时刻，圆环上某一小段受到的安培力最大
5.在如图所示的含有理想变压器的电路中，变压器原副线圈匝数比为20︰1，图中电表均为理想交流电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2是两个完全相同的灯泡，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是
A.交流电的频率为100Hz
B.电压表的示数为V
C.若L1的灯丝烧断后，电流表的示数变小
D.当照射R的光强增大时，电压表的示数变大
6.为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩，我国在空间站中安装了如图甲所示可用于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简化成图乙所示模型，航天员锻炼时，半径为r的金属圆盘在磁感应强度大小为B、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，电阻R连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，电路中其他电阻和圆盘电阻均忽略不计，则
A.仅改变角速度的大小，通过R的电流保持不变
B.仅改变磁场的磁感应强度的大小，通过R的电流保持不变
C.电阻R的热功率与ω成正比
D.若航天员锻炼时消耗的能量有40%转化为电能，则在锻炼的t时间内航天员消耗的能量为
7.如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径为R，已知电场强度大小为E，方向竖直向下，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则下列说法中正确的是
A.带电液滴沿逆时针运动
B.带电液滴运动速度大小为
C.若仅撤去匀强磁场，带电液滴可能做曲线运动
D.若仅撤去匀强电场，带电液滴机械能一定不变
8.一有界区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为L，一个高为L的梯形导体框在外力作用下以速变v向右匀速穿过磁场。设时刻边位于磁场左边界，规定向左为安培力正方向。下列线框所受安培力F随时间t的变化规律正确的是
A. B. C. D.
二、本大题4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.党的二十大报告中，习近平总书记明确指出要实施科技兴国战略，强调科技是第一生产力，则下列关于磁场与现代科技的相关说法正确的是
A.图甲是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A板是发电机的正极
B.图乙是霍尔效应板的结构示意图，稳定时点电势的关系与导电粒子的电性有关
C.图丙是电磁流量计的示意图，在、一定时，d越大，UMN越大
D.图丁是回旋加速器的示意图，要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电压
10.在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，为自感系数较大而直流电阻可以忽略的线圈，R为固定电阻，为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是
A.合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮
B.合上开关，b先亮，a后亮；稳定后a比b亮一些
C.断开开关，b立即熄灭、a闪亮后再渐渐熄灭
D.断开开关，b闪亮后再与a一起渐渐熄灭
11.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，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，运动轨迹如图所示，其中，，。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是
A.三个粒子都带正电
B.b粒子的速率是a粒子速率的倍
C.a粒子在磁场中的运动时间最短
D.三个粒子在磁场中运动的时间之比为3:4:5
12.如图所示，两根足够长的光滑平行金属轨道ab、cd固定在水平面内，相距为L，电阻不计，导轨平面处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，ac间接有阻值为R的电阻，电阻为r、质量为m的金属导体棒MN垂直于ab、cd放在轨道上，与轨道接触良好，导体棒MN的中点用轻绳经过滑轮与质量为也为m的物块相连。物块放在倾角为θ的绝缘斜面上，轻绳与斜面平行，不计一切摩擦。若某时刻给导体棒一个水平向左的初速度为，导体棒向左运动s后速度为零，运动过程中导体棒始终未离开水平导轨，物块始终未离开斜面，运动过程中细线始终与斜面平行且处于绷紧状态，重力加速度为g，下列说法正确的是
A.初始时刻棒的加速度大小为
B.从开始到速度为零时，电阻R上产生的热量为
C.导体棒的加速度先增大后减小
D.导体棒最终的速度为
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
三、本大题2小题，每空2分，共16分。
13.图中虚线框内存在一垂直纸面的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的磁场力，来测量磁场的磁感应强度大小。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的“U”形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长，E为直流电源，R为滑动变阻器。A为电流表，S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
(1)完成下列主要实验步骤中的填空。
①保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙的质量m1。
②闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，重新往托盘内加入适量细沙，使D ，然后读出 （请用文字和符号表示），并用天平称出此时细沙的质量m2。
③用米尺测量D的底边长度L。
(2)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出 。
(3)判定磁感应强度方向的方法是：若m2 （填“>”“<”或“=”）m1，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
14.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、学生电源和导线进行研究。
（1）除图中所给器材外，实验还需要的器材是 。
A.直流电流表 B.直流电压表 C.条形磁铁 D.多用电表
（2）观察变压器的结构，其铁芯采用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯，防止铁芯中 过大而导致浪费能量，损坏电器。
（3）小明同学选用变压器原线圈匝数匝和副线圈匝数匝的位置进行实验，并把输入电压调至恒定电压，则用合适测电压的装置测得副线圈电压为 。
（4）小李同学实验中将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器可视为理想电压表上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图所示，在时刻该同学先断开开关，时刻再闭合开关，则时间内进行的操作可能是 。
A.拧紧了松动的铁芯
B.增加了交流电源的频率
C.减少了副线圈的匝数
D.减少了原线圈的匝数
四、本大题3小题，共36分。要求须写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。
15.（9分）图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n=50匝，电阻r=2Ω，线圈的两端经集流环与电阻连接，阻值R=8Ω，与并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按图乙所示正弦规律变化。取求：
（1）交流发电机产生的电动势的最大值；
（2）电路中交流电压表的示数；
（3）从图示位置转过，流过R的电荷量和R产生焦耳热。
16.（11分）如图所示，在直角坐标系xOy第一象限存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，第二象限y轴与直线x=-2d（d>0）区域内有沿y轴负方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子以速度从x轴上的A点与x轴正方向成夹角进入磁场，A点的坐标为，经过一段时间后垂直于y轴由磁场进入电场，经电场偏转后通过x轴上坐标为的点。不计粒子重力，求：
（1）匀强磁场磁感应强度的大小B；
（2）匀强电场电场强度的大小E；
（3）带电粒子在磁场、电场中运动的总时间t。
17.（16分）如图，光滑金属轨道abcd和a′b′c′d′平行放置于水平面上，间距为L=0.5m，其中点b、c和b′、c′之间用光滑绝缘材料连接，bb′左侧某位置放置导体棒MN，电阻为R1=0.4 ，质量为m1=20g，并被锁定；cc′右侧某位置放置导体棒PQ，电阻为R2=0.1 ，质量为m2=20g，也被锁定，导体棒MN和PQ都与轨道垂直，整个水平轨道处于竖直向下磁感应强度B=2T的匀强磁场中。半径r=40cm的金属圆环，O点为圆环中心，也处于竖直向下磁感应强度B=2T的匀强磁场中，电阻为R3=0.1Ω的金属棒OA，在外力作用下，沿图示方向（俯视为顺时针）绕过O点的竖直轴以角速度ω=10rad/s匀速转动，A端与金属圆环良好接触，金属圆环与导轨a′b′用导线连接，O点用导线与导轨ab连接。不计所有导轨、连接导线、金属环和接触的电阻。问：
（1）导体棒OA两端的电势差UOA和MN棒所受安培力的大小和方向；
（2）若仅解除MN棒的锁定，MN棒获得v=2m/s的速度通过绝缘区域进入cc′右侧的区域，此后不与PQ相撞，则MN棒进入cc′后产生的最大热量Q1和最后静止时与cc′的距离d；
（3）若同时解除MN和PQ棒的锁定，MN棒获得v=2m/s的速度通过绝缘区域进入cc′后的足够大区域，此后不与PQ相撞，经足够长时间后MN棒产生的热量Q2。
参考答案
1.C 2.D 3.A 4.B 5.C 6.D 7.D 8.D 9.BC 10.BD 11.AB 12.BD
13.（1）重新处于平衡状态 电流表示数I （2） （3）>
14. 涡流
15.（9分）解：
（2）
电路中电流的有效值为
交流电压表的示数为
（3）从图示位置转过，磁通量变化量为
线圈的电荷量
根据焦耳定律可得
16.（11分）（1）运动轨迹如图，由几何关系得
由洛伦兹力提供向心力
得
（2）带电粒子在电场内做类平抛运动，则有
又有牛顿第二定律
得
（3）带电粒子在磁场内的运动周期为
带电粒子在磁场内的运动时间为
带电粒子在磁场、电场中运动的时间为
联立解得
17.（16分）（1）根据法拉第电磁感应定律有
要根据闭合电路欧姆定律有
导体棒OA两端的电势差为
MN棒所受安培力的大小为
方向：水平向右
（2）根据能量守恒有
故
根据动量定理有
得
（3）根据动量守恒有
得
根据能量守恒有
故