江西省七彩聯(lián)盟2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期期中考試物理試卷（解析版）

2023-2024學(xué)年江西省七彩聯(lián)盟高二(下)期中考試物理試卷一、單選題：本大題共7小題，共28分。1.感應(yīng)加熱表面淬火是利用電磁感應(yīng)原理，將工件置于感應(yīng)線圈中，向線圈通入交流電時(shí)，工件中將出現(xiàn)渦流，在很短時(shí)間內(nèi)，工件表面溫度可以達(dá)到淬火溫度，立即冷卻使工件表面淬火。下列關(guān)于工件加熱過程中說法正確的是（）A.工件中磁通量保持不變B.工件中出現(xiàn)的渦流方向不變C.工件中出現(xiàn)的是交流電，其頻率小于感應(yīng)線圈中通入交流電的頻率D.在感應(yīng)線圈中通入的交流電峰值不變的情況下，頻率越高，工件中的感應(yīng)電流越大【答案】D【解析】【分析】本題考查楞次定律，渦流，法拉第電磁感應(yīng)定律，知道渦流的原理，知道感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比?！驹斀狻緼．根據(jù)楞次定律，工件中出現(xiàn)渦流，磁通量必然變化，故A錯(cuò)誤；BC．由于感應(yīng)線圈中通入的是交流電，根據(jù)楞次定律可得工件中出現(xiàn)的渦流方向周期性變化，工件中出現(xiàn)的是交流電，其頻率等于感應(yīng)線圈中通入交流電的頻率，故BC錯(cuò)誤；D．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在峰值不變的情況下，可得感應(yīng)線圈中通入交流電的頻率越高，磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流越大，故D正確。故選D。2.如圖為一個(gè)簡單的電磁炮發(fā)射的基本原理圖，金屬彈丸放置在兩條水平的平行金屬導(dǎo)軌間，它與兩導(dǎo)軌接觸良好，其摩擦可以忽略，當(dāng)兩導(dǎo)軌中通入如圖所示的強(qiáng)大電流時(shí)，強(qiáng)電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場，彈丸受水平向右的安培力加速，加速運(yùn)動過程中（）A.兩導(dǎo)軌間的磁場方向豎直向上B.兩導(dǎo)軌間的磁場方向與兩電流構(gòu)成的水平面平行C.若把兩導(dǎo)軌中電流方向反向，彈丸受到的安培力仍然水平向右D.若把兩導(dǎo)軌中的電流方向反向，彈丸受到的安培力變?yōu)樗较蜃蟆敬鸢浮緾【解析】【分析】本題考查安培定則和左手定則，知道定則用途，會熟練應(yīng)用是關(guān)鍵?！驹斀狻緼B．由安培定則可得，兩導(dǎo)軌間的磁場方向向下，故AB項(xiàng)錯(cuò)誤；CD．若把兩導(dǎo)軌中電流方向反向，兩導(dǎo)軌的磁場方向豎直向上，根據(jù)左手定則可得彈丸受到的安培力仍然水平向右，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選C。3.如圖，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直水平面向里，半徑為R的半圓形金屬絲在水平面內(nèi)以速度v做勻速直線運(yùn)動，速度方向與直徑ab垂直，運(yùn)動中a、b間的電勢差為（）A.2BRv B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】金屬絲切割的有效長度為2R，結(jié)合右手定則可知，運(yùn)動中a、b間的電勢差為故選C。4.如圖，在電子射線管正下方平行放置一根通有足夠強(qiáng)直流電流的長直導(dǎo)線，且導(dǎo)線中電流方向水平向右，則電子束將會（）A.向上偏轉(zhuǎn) B.向下偏轉(zhuǎn) C.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) D.向紙外偏轉(zhuǎn)【答案】A【解析】【詳解】根據(jù)安培定則可知，通電長直導(dǎo)線在陰極射線管處的磁場方向垂直紙面向外，由圖可知電子束運(yùn)動方向由左向右，根據(jù)左手定則可知電子束受到的洛倫茲力方向向上，所以向上偏轉(zhuǎn)，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。5.高鐵在高速行駛，如遇緊急情況需要制動剎車時(shí)，現(xiàn)均使用電磁制動技術(shù)。電磁制動的原理可簡化為如圖模型，把一條形磁鐵用一根彈簧懸掛，在條形磁鐵正下方桌面上放置一線圈，把條形磁鐵向下拉一定距離由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)條形磁鐵很快停止振動。不計(jì)空氣阻力，則條形磁鐵上下振動過程中。下列說法正確的是（）A.線圈對條形磁鐵的作用力一直做正功 B.線圈對條形磁鐵的作用力一直做負(fù)功C.線圈中電流方向一直不變 D.線圈對桌面壓力一直增大【答案】B【解析】【分析】本題考查楞次定律。感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量的變化，從而判斷受力方向，根據(jù)楞次定律結(jié)合右手定則判斷電流的方向，結(jié)合牛頓第三定律分析桌面的壓力?！驹斀狻緼B．根據(jù)楞次定律“來拒去留”可得，條形磁鐵向上運(yùn)動時(shí)，線圈對條形磁鐵的作用力向下，條形磁鐵向下運(yùn)動時(shí)，線圈對條形磁鐵的作用力向上，該作用力一直做負(fù)功，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；C．條形磁鐵向上運(yùn)動時(shí)，線圈中磁通量向下減?。粭l形磁鐵向下運(yùn)動時(shí)，線圈中磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律“增反減同”可得，線圈中電流方向不斷變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．根據(jù)楞次定律的“來拒去留”可知，條形磁鐵向上運(yùn)動時(shí)，線圈中磁通量減小，可知條形磁鐵對線圈有向上的作用力，則線圈對桌面的壓力減?。粭l形磁鐵向下運(yùn)動時(shí)，線圈中磁通量增加，則條形磁鐵對線圈有向下的作用力，則線圈對桌面的壓力增加，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選B。6.許多智能手機(jī)中都自帶有“指南針”app，利用它可以測量當(dāng)?shù)氐卮艌龃鸥袘?yīng)強(qiáng)度的大小和方向。其測量原理可以簡化為如圖模型：一塊長為a、寬為b、厚為c的半導(dǎo)體薄板水平放置，某處地磁場的豎直分量B，向下可視為勻強(qiáng)磁場。當(dāng)給薄板通入沿水平方向的恒定電流時(shí)，就會在薄板前、后表面之間產(chǎn)生電勢差U，設(shè)每個(gè)載流子移動的速率為v，則該處地磁場豎直分量的大小為（）A.Uav B. C. D.【答案】B【解析】【分析】本題借助“指南針”app考查霍爾效應(yīng)。解決問題的關(guān)鍵是清楚霍爾效應(yīng)的原理，根據(jù)洛倫茲力等于電場力即可求出地磁場豎直分量的大小?！驹斀狻勘“迩?、后表面之間產(chǎn)生電勢差U時(shí)，對某個(gè)載流子有解得故選B。7.在科學(xué)技術(shù)方面，人們常利用復(fù)合場控制帶電小球的運(yùn)動，如圖，某空間中同時(shí)存在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外，電場強(qiáng)度方向豎直向上。在復(fù)合場中A點(diǎn)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球以一水平初速度進(jìn)入復(fù)合場，小球經(jīng)過A點(diǎn)右下方未畫出點(diǎn)時(shí)速度方向與水平方向的夾角為，重力加速度大小為g，已知電場強(qiáng)度大小。A,C兩點(diǎn)間的高度差為h，不計(jì)阻力，，則該帶電小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中（）A.經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度大小可能為 B.經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度大小可能為C.運(yùn)動時(shí)間可能為 D.運(yùn)動時(shí)間可能為【答案】A【解析】【詳解】AB．由題意可得，帶電小球在復(fù)合場中受重力、電場力和洛倫茲力，電場力電場力與重力平衡，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動，由于C點(diǎn)位置不確定，故運(yùn)動軌跡可能有兩種，即可能位于軌跡的上半圓和軌跡的下半圓，如圖可得軌跡半徑滿足解得根據(jù)，聯(lián)立解得或軌跡半徑滿足解得根據(jù)，聯(lián)立解得故A正確，B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)可得帶電小球兩種情況的周期相等，兩種情況下小球運(yùn)動的圓心角分別為、，對應(yīng)時(shí)間分別為，k取不同值可得運(yùn)動時(shí)間不可能為和，故CD錯(cuò)誤。故選A。二、多選題：本大題共3小題，共12分。8.某同學(xué)用如圖所示的電路研究斷電自感現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，小燈泡A發(fā)光；再斷開S，小燈泡A閃亮一下后漸漸熄滅。你認(rèn)為有可能造成小燈泡A閃亮的原因是（）A.電源的電動勢較大 B.線圈L的直流電阻較小C.小燈泡A的燈絲斷了 D.小燈泡A燈絲電阻較大【答案】BD【解析】【分析】本題考查研究斷電自感現(xiàn)象。明確小燈泡閃亮的原因，知道根據(jù)楞次定律，當(dāng)線圈中磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中電流如何變化。燈泡閃亮與不閃亮與電源電動勢無關(guān)，主要取決于電路穩(wěn)定時(shí)流過小燈泡的電流和斷開開關(guān)時(shí)的電流相比，穩(wěn)定時(shí)電流大，不閃亮，穩(wěn)定時(shí)電流小，斷開開關(guān)時(shí)電流大，小燈泡閃亮?！驹斀狻緼．?dāng)嚅_開關(guān)時(shí)，小燈泡A能否發(fā)生閃亮，取決于流過小燈泡A的電流有沒有增大，與電源的電動勢無關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．若線圈L的電阻較小，穩(wěn)定時(shí)流過小燈泡A的電流小于線圈的電流，斷開開關(guān)時(shí)，根據(jù)楞次定律，流過小燈泡A的電流從線圈原來的電流逐漸減小，小燈泡A發(fā)生閃亮現(xiàn)象，故B正確；C．小燈泡A的燈絲斷了，燈泡將不亮，故C錯(cuò)誤；D．若小燈泡A燈絲的直流電阻較大，穩(wěn)定時(shí)流過小燈泡A的電流小于線圈的電流，斷開開關(guān)時(shí)，流過小燈泡A的電流從線圈原來的電流逐漸減小，小燈泡A將發(fā)生閃亮現(xiàn)象，故D正確。故選BD。9.將四根絕緣硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線順次繞成如圖甲、乙、丙、丁所示的線圈，其中大圓面積均為S?，小圓面積均為S?，垂直線圈平面有一向里的隨時(shí)間t變化的磁場。磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，B?和k均為大于零的常量，下列說法正確的是（）A.甲圖的大圓中感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針方向B.乙圖大圓和小圓總電動勢為C.丙圖的大圓和小圓總電動勢為D.丁圖大圓和小圓所受安培力的合力為零【答案】CD【解析】【詳解】AB．根據(jù)楞次定律和甲、乙兩圖中的繞線方式可判斷，甲、乙兩圖中大圓和小圓中產(chǎn)生的感應(yīng)電流、感應(yīng)電動勢方向均相反，實(shí)際線圈中感應(yīng)電流方向應(yīng)以大圓中感應(yīng)電流方向?yàn)闇?zhǔn)，大圓中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，大圓和小圓總電動勢為兩電動勢之差選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；C．根據(jù)楞次定律和丙圖中的繞線方式可知，丙圖中大圓和小圓中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢方向相同，大圓和小圓總電動勢為兩電動勢之和選項(xiàng)C正確；D．由左手定則和對稱性可知，丁圖的大圓和小圓所受安培力的合力均為零，所以大圓和小圓所受安培力的合力為零，選項(xiàng)D正確。故選CD。10.如圖，OACD為矩形，OA邊長為L，其內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子從O點(diǎn)以速度垂直射入磁場，速度方向與OA的夾角為，粒子剛好從A點(diǎn)射出磁場，不計(jì)粒子的重力，下列說法正確的是（）A.粒子帶正電B.粒子做圓周運(yùn)動的軌道半徑C.減小粒子的入射速度，粒子在磁場區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動時(shí)間不變D.增大粒子的入射速度，粒子一定從AC邊射出【答案】BC【解析】【詳解】A．粒子進(jìn)入磁場時(shí)所受洛倫茲力垂直速度方向指向右下方，由左手定則可知，粒子帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；B．粒子運(yùn)動軌跡如圖由幾何知識可得軌跡半徑故B正確；C．根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得可知減小粒子的入射速度，軌跡半徑將減小，粒子出射位置會在A點(diǎn)左側(cè)，由幾何知識可知，軌跡的圓心角始終等于，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期T不變，粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間t不變，故C正確；D．增大粒子的入射速度，粒子運(yùn)動的軌道半徑變大，若OD寬度較小，粒子從DC邊射出，故D錯(cuò)誤。故選BC。三、實(shí)驗(yàn)題：本大題共2小題，共18分。11.某同學(xué)在做探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，她選擇了一個(gè)靈敏電流計(jì)G，在沒有電流通過靈敏電流計(jì)的情況下，電流計(jì)的指針恰好指在刻度盤中央。（1）她先將靈敏電流計(jì)G連接在圖甲所示的電路中，電流計(jì)的指針如圖甲，由此可知電流從靈敏電流計(jì)的_______接線柱流入，指針往左偏；若電流從靈敏電流計(jì)的右接線柱流入，則指針往_______偏。均選填“左”或“右”（2）為了探究電磁感應(yīng)規(guī)律，該同學(xué)將靈敏電流計(jì)G與一螺線管串聯(lián)，如圖乙。通過分析可知圖乙中的條形磁鐵的運(yùn)動情況是_______選填“向上拔出”或“向下插入”。（3）該同學(xué)將靈敏電流計(jì)G接入圖丙所示的電路。此時(shí)電路已經(jīng)連接好，A線圈已插入B線圈中，她合上開關(guān)后，靈敏電流計(jì)的指針向左偏了一下，若要使靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)，可采取的操作是_______。A.在A線圈中插入鐵芯 B.拔出A線圈C.變阻器的滑片向右滑動 D.變阻器的滑片向左滑動（4）通過本實(shí)驗(yàn)可以得出：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，總是_____________________________?！敬鸢浮浚?）①.左②.右（2）向上拔出（3）BC（4）阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化【解析】【小問1詳解】[1]根據(jù)題圖甲可知，電流從靈敏電流計(jì)的左接線柱流入，指針往左偏；[2]則電流從靈敏電流計(jì)的右接線柱流入時(shí)，指針往右偏；【小問2詳解】由題圖乙可知，螺線管中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向從上往下看，根據(jù)安培定則，螺線管中感應(yīng)電流的磁場方向豎直向下；條形磁鐵在螺線管中的磁場方向原磁場方向豎直向下，可見感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，根據(jù)楞次定律可知穿過線圈的原磁通量減小，所以條形磁鐵向上拔出線圈；【小問3詳解】A．合上開關(guān)后，靈敏電流計(jì)的指針向左偏了，說明B線圈中磁通量增加時(shí)，電流計(jì)指針向左偏；現(xiàn)在要使靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)，因此穿過B線圈的磁通量應(yīng)該減??；在A線圈中插入鐵芯，穿過B線圈的磁通量增大，靈敏電流計(jì)指針左偏，故A錯(cuò)誤；B．拔出A線圈，則穿過B線圈的磁通量減小，靈敏電流計(jì)右偏，故B正確；C．由題圖丙可知，變阻器的滑片向右滑動，電路中的電流減小，線圈A的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，穿過線圈B的磁通量減小，靈敏電流計(jì)右偏，故C正確；D．同理變阻器的滑片向左滑動，靈敏電流計(jì)左偏，故D錯(cuò)誤。故選BC?！拘?詳解】通過本實(shí)驗(yàn)可以得出：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。故填阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。12.實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一款簡易電子秤，其主要結(jié)構(gòu)如圖，一根帶有指針的輕彈簧下端固定，彈簧處于自由狀態(tài)時(shí)指針指在O點(diǎn)，然后在彈簧上端固定帶有支架的矩形線框abcd，線框中金屬線圈匝數(shù)為n，，靜止時(shí)線框平面在水平面內(nèi)，線框上再放上托盤未畫出。以線框中心線ef為界，空間中，在ef左、右兩側(cè)分別加上水平向左、向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B、方向垂直于ef，重力加速度大小為g。（1）給線圈通入電流，ab邊受到的安培力大小為_______，要使指針重新指在O位置，從上往下看，給線圈通入電流的方向應(yīng)為_______選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”。（2）當(dāng)線圈中通入大小為的電流時(shí)，指針重新指在O位置，則線框和托盤的總質(zhì)量________用給出的物理量符號表示。（3）在第（2）問的條件下，在托盤上放入被稱量物體，同時(shí)改變線圈中電流的大小，當(dāng)電流大小為I時(shí)，指針重新指在O位置，則被稱量物體的質(zhì)量為_______用給出的物理量符號表示。【答案】（1）①.零②.順時(shí)針（2）；（3）【解析】【分析】【小問1詳解】[1][2]由于ab邊與磁場方向平行，給線圈通入電流，ab邊受到的安培力為零，由題意知，要使指針重新指在O位置，線框ad、bc邊受到的安培力必須向上，根據(jù)左手定則可得從上往下看，給線圈通入電流的方向應(yīng)為順時(shí)針方向；【小問2詳解】由平衡條件有解得【小問3詳解】由平衡條件有結(jié)合解得四、計(jì)算題：本大題共3小題，共30分。13.串聯(lián)式混合動力汽車發(fā)電機(jī)的工作原理可簡化為如圖所示的模型：勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，邊長為L的正方形線圈abcd共N匝，線圈總電阻為r，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，線圈與電池連接。（1）求線圈中感應(yīng)電動勢的最大值；（2）若線圈中電流的有效值為Ⅰ，求電池兩端的電壓有效值；（3）若線圈中電流的有效值為Ⅰ，電池的充電效率為，求線圈轉(zhuǎn)動n圈過程中，電池儲存的電能。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】線圈中感應(yīng)電動勢的最大值線圈中感應(yīng)電動勢的有效值為根據(jù)閉合電路歐姆定律，得電池兩端的電壓有效值聯(lián)立解得線圈轉(zhuǎn)動n圈過程中，經(jīng)歷時(shí)間為電池儲存的電能14.如圖，直角坐標(biāo)系xOy中的第Ⅰ象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，在第Ⅱ象限中存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子，在x軸上的a點(diǎn)以與x軸負(fù)方向成角的速度射入磁場，從y=L處的b點(diǎn)沿垂直于y軸方向進(jìn)入電場，并經(jīng)過x軸上x=1.5L處的c（1）粒子在a點(diǎn)的速度大?。唬?）電場強(qiáng)度E的大?。唬?）帶電粒子在磁場和電場中運(yùn)動的時(shí)間之比?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)粒子在a點(diǎn)速度大小為，帶電粒子的運(yùn)動軌跡如圖由幾何關(guān)系可知解得又由洛倫茲力提供向心力解得粒子在a點(diǎn)的速度大?。?）帶電粒子在電場中運(yùn)動時(shí)，沿x軸方向有沿y軸方向有又因?yàn)榻獾秒妶鰪?qiáng)度E的大小為（3）帶電粒子在磁場中周期運(yùn)動時(shí)間為帶電粒子在電場中運(yùn)動時(shí)間為所以帶電粒子在磁場和電場中運(yùn)動時(shí)間之比為15.如圖，傾斜平行軌道與水平面間的夾角為。水平軌