六盘山市重点中学2023-2024学年高二上学期期中考试
物理试卷
学科：物理 测试时间：100分钟 满分：100分
单选题（本大题10小题，共30分）
下列说法正确的是（ ）
变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
普朗克提出量子化理论，并认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成的
麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在
能量子与电磁波的频率成正比
下列关于电磁感应现象中说法不正确的是（ ）
A.图甲当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动
B.图乙真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属
C.图丙磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，使线框尽快停止摆动利用了电磁阻尼原理
D.图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
3.如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（ ）
4.如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀减少，则( )
A．线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→a
B．线框中产生的感应电流不变
C．线框ad边所受的安培力大小恒定
D．线框整体受到的安培力方向水平向右
5.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为，导体环的总电阻为。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，。则（ ）
A. t=1s时，导体环中电流为零
B. 第2s内，导体环中电流与正方向相反
C. 第3s内，通过导体环中电流大小为10-3A
D. 第4s内，通过导体环中电流大小为10-2A
6.如图所示，足够长的“U”形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒接入电路的部分的电阻为R，某一时刻金属棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中下列说法正确的是( )
A.ab棒中电流的方向由a到b
B.ab棒中所受到的安培力方向与金属棒的运动方向相反且做负功
C.加速度的大小为
D.下滑过程中速度的最大值是
7.如图所示的无线话筒是一个将声信号转化为电信号并发射出去的装置，其内部电路中有一部分是振荡电路。若话筒使用时，某时刻，话筒中振荡电路中磁场方向如图所示，且电流正在减小，下列说法正确的是( )
A. 电容器正在放电，极板上的电荷量正在减少
B. 电容器下板带负电
C. 俯视看，线圈中电流沿逆时针方向
D. 电场能正在向磁场能转化
8.如图所示，质量为m、长为l的直导线用两绝缘细线悬挂于O、，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则下列说法正确的是（ ）
A. 磁场可以沿x方向
B. 若磁场的方向沿y轴的正方向，则
C. 若磁场的方向z沿轴的负方向，则
D. 改变磁场的方向，保持导线位置不变，则磁感应强度的最小值
9.如图所示，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向上，磁感应强度大小为的匀强磁场。长为的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为的电阻和电容器，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 棒产生的电动势为
B. 电容器两端的电压为
C. 电阻消耗的电功率为
D. 圆环边缘的电势高于中心的电势
10.回旋加速器是将半径为R的两个D形盒置于磁感应强度为B的匀强磁场中，两盒间的狭缝很小，两盒间接电压为U的高频交流电源。电荷量为q的带电粒子从粒子源A处进入加速电场（初速度为零），若不考虑相对论效应及粒子所受重力，下列说法正确的是（ ）
A．增大狭缝间的电压U，粒子在D形盒内获得的最大速度会增大
B．粒子第一次在中的运动时间大于第二次在中的运动时间
C．粒子从磁场中获得能量
D．若仅将粒子的电荷量变为，则交流电源频率应变为原来的倍
二．多项选择题（本大题3小题，共12分）
11.某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为11000V，输出电流为300mA。该变压器
A．原、副线圈的匝数之比为1:50 B．输入电流为20A
C．输入电流的最大值为A D．原、副线圈交流电的频率之比为1:1
12.如图甲所示,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度的大小为B,磁场在y轴方向足够宽,在x轴方向宽度为a。一直角三角形导线框ABC(BC边的长度为a)从图示位置向右匀速穿过磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在下图中感应电流i、BC两端的电压UBC与线框移动的距离x的关系图像正确的是( )
13.实验室某单匝矩形金属线圈，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，线圈中磁通量随时间变化的情况如图所示。已知线圈的电阻为，则下列描述中正确的是( )
A. 线圈产生的交流电的电动势有效值为
B. 此交流电秒内电流的方向改变次
C. 在时，线圈通过中性面，感应电动势最大
D. 该交流电的频率为
三．实验题（每空2分，共16分）
14.小明想描绘一个“，”的小灯泡的伏安特性曲线，他在实验室进行如下操作：
（1）部分电路设计如图所示，为完成实验，实验室有如下器材可供选择：
直流电源电动势，内阻等于电压表量程，内阻等于
滑动变阻器阻值滑动变阻器阻值
定值电阻阻值等于定值电阻阻值等于
为了能准确测量小灯泡电阻大小，且能尽量减小测量误差，滑动变阻器应选用___________填“”或“D”。
为了使小灯泡能够在额定电压下正常工作，请在虚框内补全测量电压的电路设计，___________此处不用填，请画在虚线框内。
实验时使用的毫安表的量程为，某一次测量中，毫安表的示数如图丙所示，此时电压表对应的示数为，请你计算此时小灯泡的功率为_________结果保留两位有效数字。
15.某校高二物理研究学习小组的小李同学用如图所示电路研究自感现象。
小李同学用图中甲乙两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中是一带铁芯的线圈，直流电阻忽略不计，、是额定电压为的灯泡，直流电源为一节新的干电池。实验过程中可能会观察到的现象：慢慢变亮，然后亮度不变立即变亮，然后亮度不变立即变亮，然后慢慢熄灭慢慢熄灭立即熄灭闪亮一下，然后熄灭。两电路电键闭合后，小灯泡将______，小灯泡将______；断开后，小灯泡将_____，小灯泡将______。请你将小李同学观察到的实验现象对应的序号填在相应的横线上。
假设图乙中线圈L和灯泡B的电阻相同，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关S，则通过灯泡中的电流I1随时间变化的图线可能是图中的( ）
四．计算题（本大题4小题，共42分）
如图所示，一个U形金属框在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，通过导线与一阻值的电阻相连，U形金属框的面积，U形金属框的电阻为，图中电压表为理想交流电压表。时刻，线框平面与磁场方向平行（如图所示），导线电阻不计。求：
（1）U形框中产生交变电流电动势的瞬时值表达式；
（2）电压表的示数；
（3）U形框从时刻开始转过90°的过程中，通过电阻的电荷量。
17.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，输电线上损失了0.5kW，最后用户得到220V的电压，求:
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比n :n ；
（2）输电线总电阻R；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4。
18.如图所示，一个电子（电荷量为e）以速度v0垂直射入磁感应强度为B，宽为d的匀强磁场中，穿出磁场的速度方向与电子原来的入射方向的夹角为30°，（电子重力忽略不计）求：
（1）电子在磁场中运动的半径为多少？
（2）电子的质量是多少？
（3）穿过磁场的时间是多少？
19.如图，质量为m、电阻为R、边长为L的正方形导线框置于光滑水平面上，虚线右侧区域存在垂直于水平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．线框在恒力F作用下从距磁场左边界一定距离处由静止开始运动。求：
（1）若线框前端进入磁场后即保持匀速直线运动，求线框开始运动时距磁场左边界的距离s；
（2）若其他条件不变，t＝0时线框从距磁场左边界处由静止开始运动，线框经过多少时间其前端刚进入磁场？此时的速度为多少？
（3）已知在（2）的情况下，线框始终做加速运动，定性画出线框运动的v﹣t图像。答案
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
D A A B C B C D B D ACD BD AD
（6分）0C；B和F串联，0.56w
（10分）1,3,5,6; D
16.、（1）线框从与中性面的垂直的平面开始，最大电动势为
则电路中的瞬时电动势为
（2）余弦式交流电的电动势有效值为
则电压表的示数为电路的路端电压，且为有效值
（3）形框从时刻开始转过90°的过程为四分之一个周期，则电量为
17.答案：（1）升压变压器、副线圈匝数比为
（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有
而发电机输出功率等于升压变压器的输出功率，有
所以
（3）设降压变压器原线圈上电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
18（1）电子在磁场中运动，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧的一部分，又因为F洛⊥v，故圆心在电子穿入和穿出磁场时受到洛伦兹力指向的交点上，设圆心为O点，如图所示，
由几何知识可知，圆心角θ＝30°，设半径为r，则有r＝＝2d（3分）
（2）带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可知ev0B＝（2分）
解得m＝（1分）
带电粒子做匀速圆周运动的周期为T＝（2分）
所以电子穿过磁场的时间是t＝T＝××2d＝。（2分）
19.解：（1）线框未进入磁场时，在水平方向上仅受外力作用，有：F＝ma
做匀加速运动，前端进入瞬间有：v2＝2as
进入磁场后还受安培力作用，有：Fm＝BIl
匀速运动时有：F＝Fm，即：F
解得：s
（2）由题意可知，线框受力仍为F，加速度a
由运动学公式有：2a
而：v1＝at
联立可得：v1，t
（3）在上一问的情况下，由于进入磁场的速度v1，则进入磁场时，外力大于安培力，所以线框做加速度减小的加速运动，全部进入磁场后再做匀加速运动，于是画出其v﹣t图象如图所示；
