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，工件中將出現(xiàn)渦流，在很短時間內(nèi)，工件表面溫度可以達到淬火溫度，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，當兩導(dǎo)軌中通入如圖所示的強大電流時，強電流產(chǎn)生強磁場，彈丸受水平向右的安培力加速，加速運動過程中（）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項錯誤；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項正確，D項錯誤。故選C。3.如圖，勻強磁場磁感應(yīng)強度大小為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做勻速直線運動，速度方向與直徑ab垂直，運動中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，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，條形磁鐵向上運動時，線圈對條形磁鐵的作用力向下，條形磁鐵向下運動時，線圈對條形磁鐵的作用力向上，該作用力一直做負功，A項錯誤，B項正確；C．條形磁鐵向上運動時，線圈中磁通量向下減??；條形磁鐵向下運動時，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項錯誤；D．根據(jù)楞次定律的“來拒去留”可知，條形磁鐵向上運動時，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小；條形磁鐵向下運動時，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項錯誤。故選B。6.許多智能手機中都自帶有“指南針”app，利用它可以測量當?shù)氐卮艌龃鸥袘?yīng)強度的大小和方向。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，向下可視為勻強磁場。當給薄板通入沿水平方向的恒定電流時，就會在薄板前、后表面之間產(chǎn)生電勢差U，設(shè)每個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，對某個載流子有解得故選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動，如圖，某空間中同時存在范圍足夠大的勻強磁場和勻強電場，磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外，電場強度方向豎直向上。在復(fù)合場中A點，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入復(fù)合場，小球經(jīng)過A點右下方未畫出點時速度方向與水平方向的夾角為，重力加速度大小為g，已知電場強度大小。A,C兩點間的高度差為h，不計阻力，，則該帶電小球從A點到C點的過程中（）A.經(jīng)過C點時速度大小可能為 B.經(jīng)過C點時速度大小可能為C.運動時間可能為 D.運動時間可能為【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動，由于C點位置不確定，故運動軌跡可能有兩種，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，兩種情況下小球運動的圓心角分別為、，對應(yīng)時間分別為，k取不同值可得運動時間不可能為和，故CD錯誤。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，當線圈中磁通量發(fā)生變化時，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)定時流過小燈泡的電流和斷開開關(guān)時的電流相比，穩(wěn)定時電流大，不閃亮，穩(wěn)定時電流小，斷開開關(guān)時電流大，小燈泡閃亮。【詳解】A．斷開開關(guān)時，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錯誤；B．若線圈L的電阻較小，穩(wěn)定時流過小燈泡A的電流小于線圈的電流，斷開開關(guān)時，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錯誤；D．若小燈泡A燈絲的直流電阻較大，穩(wěn)定時流過小燈泡A的電流小于線圈的電流，斷開開關(guān)時，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間t變化的磁場。磁場磁感應(yīng)強度大小，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，實際線圈中感應(yīng)電流方向應(yīng)以大圓中感應(yīng)電流方向為準，大圓中感應(yīng)電流方向為逆時針方向，大圓和小圓總電動勢為兩電動勢之差選項AB錯誤；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磁場。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子從O點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點射出磁場，不計粒子的重力，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)的運動時間不變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．粒子進入磁場時所受洛倫茲力垂直速度方向指向右下方，由左手定則可知，粒子帶負電，故A錯誤；B．粒子運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動的周期T不變，粒子在磁場中的運動時間t不變，故C正確；D．增大粒子的入射速度，粒子運動的軌道半徑變大，若OD寬度較小，粒子從DC邊射出，故D錯誤。故選BC。三、實驗題：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)律的實驗中，她選擇了一個靈敏電流計G，在沒有電流通過靈敏電流計的情況下，電流計的指針恰好指在刻度盤中央。（1）她先將靈敏電流計G連接在圖甲所示的電路中，電流計的指針如圖甲，由此可知電流從靈敏電流計的_______接線柱流入，指針往左偏；若電流從靈敏電流計的右接線柱流入，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G接入圖丙所示的電路。此時電路已經(jīng)連接好，A線圈已插入B線圈中，她合上開關(guān)后，靈敏電流計的指針向左偏了一下，若要使靈敏電流計的指針向右偏轉(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）通過本實驗可以得出：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，電流從靈敏電流計的左接線柱流入，指針往左偏；[2]則電流從靈敏電流計的右接線柱流入時，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為順時針方向從上往下看，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，靈敏電流計的指針向左偏了，說明B線圈中磁通量增加時，電流計指針向左偏；現(xiàn)在要使靈敏電流計的指針向右偏轉(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，靈敏電流計指針左偏，故A錯誤；B．拔出A線圈，則穿過B線圈的磁通量減小，靈敏電流計右偏，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)強度減小，穿過線圈B的磁通量減小，靈敏電流計右偏，故C正確；D．同理變阻器的滑片向左滑動，靈敏電流計左偏，故D錯誤。故選BC?！拘?詳解】通過本實驗可以得出：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.實驗小組設(shè)計了一款簡易電子秤，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)時指針指在O點，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、向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小均為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“順時針”或“逆時針”。（2）當線圈中通入大小為的電流時，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，同時改變線圈中電流的大小，當電流大小為I時，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?！敬鸢浮浚?）①.零②.順時針（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)電機的工作原理可簡化為如圖所示的模型：勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為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?！敬鸢浮浚?）；（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)歷時間為電池儲存的電能14.如圖，直角坐標系xOy中的第Ⅰ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，在第Ⅱ象限中存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子，在x軸上的a點以與x軸負方向成角的速度射入磁場，從y=L處的b點沿垂直于y軸方向進入電場，并經(jīng)過x軸上x=1.5L處的c（1）粒子在a點的速度大小；（2）電場強度E的大小；（3）帶電粒子在磁場和電場中運動的時間之比?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)粒子在a點速度大小為，帶電粒子的運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點的速度大?。?）帶電粒子在電場中運動時，沿x軸方向有沿y軸方向有又因為解得電場強度E的大小為（3）帶電粒子在磁場中周期運動時間為帶電粒子在電場中運動時間為所以帶電粒子在磁場和電場中運動時間之比為15.如圖，傾斜平行軌道與水平面間的夾角為。水平軌