新疆维吾尔自治区塔城地区2022-2023学年高二下学期期中考试物理Word版含解析.docx

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2022-2023学年高二年级第二学期期中考试物理试题一、单项选择题（每题4分）1.以下说法正确的是（）A.磁场和磁感线都是客观存在的B.磁感应强度（）是用比值法定义的物理量C.运动的电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用D.磁场中某点磁感应强度的方向跟放在该处通电导线所到的安培力的方向一致【答案】B【解析】【详解】A．磁场是客观存在的一种物质，磁感线是人引入的虚拟线，故A错误；B．磁感应强度（）是用比值法定义的物理量，B的大小与F和IL无磁，故B正确；C．运动的电荷在磁场中当运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力的作用，故C错误；D．根据左手定则可知，垂直于磁场方向放置的通电导线受力方向与磁感应强度方向垂直，故D错误。故选B。2.利用如图所示的天平可以测定磁感应强度。天平的右臂下悬挂有一个匝矩形线圈，线圈宽度为，线圈下端在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有顺时针方向的电流时，在天平左右两边分别加上质量为、的祛码，天平平衡。当线圈中通有逆时针方向的电流时，天平右边再加上质量为的砝码后，天平重新平衡，由此可知，磁感应强度（　　）A.方向垂直纸面向里，大小为B.方向垂直纸面向外，大小为 C.方向垂直纸而向里，大小为D.方向垂直纸面向外，大小为【答案】A【解析】【详解】因为电流逆时针方向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以电流逆时针方向时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里；设线圈质量为，电流顺时针方向时，根据受力平衡可得电流逆时针方向时，根据受力平衡可得联立解得故选A。3.下图是阴极射线管的示意图，阴极射线管的两个电极接到高压电源时，阴极会发射电子.电子在电场中沿直线飞向阳极形成电子束。将马蹄形磁铁的磁极靠近阴极射线管，如图所示，则电子束将A向上偏转B.向下偏转C.向N极偏转D.向S极偏转【答案】B【解析】【详解】电流方向由“+”到“-”，电子速度方向从“-”到“+”，由左手定则可知，电子向下偏转，故B正确，ACD错误。 故选B。4.如图所示，“L”型导线abc固定并垂直于磁场放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中、已知ab=bc=l，ab垂直bc。导线通入恒定电流I时，导线abc受到的安培力大小为（）A.BIlB.C.2BIlD.【答案】B【解析】【详解】“L”形导线的等效长度为ac，连接ac，根据几何关系得导线abc受到的安培力大小为故选B。5.如图所示，矩形虚线框MNPQ内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹．粒子重力不计．下列说法正确的是A.粒子a带负电B.粒子c的动能最大C.粒子b在磁场中运动的时间最长D.粒子b在磁场中运动时的向心力最大【答案】D【解析】【详解】 根据左手定则知粒子a带正电，粒子b、c带负电；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据，可得：，粒子的动能EK=mv2，则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，c粒子速率最小，b粒子速率最大．b粒子动能最大，向心力最大．故B错误，D正确．根据，则c粒子圆弧转过的圆心角最大，时间最长，选项C错误；故选D．6.如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时()A.v不变B.v变大C.v变小D.不能确定【答案】C【解析】【详解】未加磁场时，根据动能定理，有：加磁场后，多了洛伦兹力，洛伦兹力不做功，但正压力变大，摩擦力变大，根据动能定理，有：因，所以v′＜v，故选C．7.如图所示，厚度为h，宽度为d的导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。下列说法正确的是（　　）A.无论是何种电性的载流子，上表面的电势均高于下表面电势B.仅增大h时，则上下表面的电势差增大C.仅增大d时，则上下表面的电势差增大D.仅增大载流子的定向移动速度时，则上下表面的电势差增大 【答案】D【解析】【详解】A．载流子为带正电的粒子时，粒子运动方向向右，由左手定则可知，正粒子向上偏转，即上表面电势高于下表面电势，载流子为带负电的粒子时，等效电流向右，即负粒子向左运动，由左手定则可知，负粒子向上偏转，即上表面电势低于下表面电势，故A错误；BCD．设载流子的定向移动速度为v，当上下表面电势差恒定时，有解得设载流子所带电量为q，由电流微观定义解得故仅增大d时，则上下表面的电势差将减小，而电势差与h无关，仅增大载流子的定向移动速度v时，电流I增大，上下表面的电势差增大，故D正确BC错误。故选D。8.用加旋加速器分别加速某元素的一价正离子和二价正离子，各离子开始释放的位置均在点，加速电压相同，则关于一价正离子和二价正离子的加速，下列说法不正确的是（）A.获得的最大速度之比为B.获得的最大动能之比为C.加速需要的交变电压的频率之比为D.经加速电场加速的次数之比为【答案】C【解析】【详解】AB.某元素的一价正粒子和二价正粒子的电量之比为1：2，质量相等，由 ，可知获得的最大动能之比为1：4，速度之比为1：2，故AB不符合题意；C.加速电压的周期等于粒子在磁场中运动的周期，即，可见交变电压的周期之比为2：1，，频率之比为1：2，故C符合题意；D.经加速电场加速，，因此加速的次数之比为1：2，故D不符合题意．故选C。9.质谱仪是一种利用质谱分析测量离子比荷的分析仪器，如图是一种质谱仪的示意图，它是由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。已知静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子由静止开始经加速电场加速后，沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力，下列说法中正确的是（　　）A经分析，粒子带正电，且极板M低于极板N电势B.不同种类的带电粒子通过静电分析器的时间都相同C.加速电场的电压D.带电粒子在磁分析器中运动的直径【答案】C【解析】【详解】A．因为粒子在磁场中从P点运动到Q点，因此由左手定则可知粒子带正电；在加速电场中受到的电场力向右，所以电场线方向向右，则M板为正极，M板的电势高于N板电势，故A错误；C．在加速电场中，由动能定理得 得粒子在静电分析器中做圆周运动，电场力提供向心力，由牛顿第二定律得解得故C正确；B．根据可知，不同种类的带电粒子加速后的速度不一定相同，所以通过静电分析器的时间也不一定相同，故B错误；D．粒子在磁分析器中以半径为r做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得带电粒子在磁分析器中运动的直径故D错误。故选C。10.如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　） A.开关S闭合时，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮B.开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮C.开关S断开时，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭D.开关S断开时，c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭【答案】D【解析】【详解】A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，因为线圈产生自感，会阻碍该支路电流的增大，所以a灯逐渐亮，A错误；B．开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，则a与b并联，三个灯泡都有电流流过，a、b、c灯都亮，B错误；CD．开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，b灯和电阻串联，则流过a灯的电流大于b灯的电流，开关S断开时，c灯立即熄灭，线圈及b、a灯构成回路，线圈产生自感电流阻碍电流减小，流过b、a灯，则a灯逐渐熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭，C错误D正确。故选D。二、多项选择题：（每题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）11.如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（极性不明），当条形磁铁下落时，可以判定（　　）A.环中将产生俯视顺时针方向的感应电流B.环对桌面的压力将增大C.环有面积缩小的趋势D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力【答案】BC 【解析】【详解】A．由于磁铁的极性不明，无法确定环中感应电流的方向，故A错误；B．磁铁靠近圆环，穿过环的磁通量增大，根据楞次定律的推论可知，环有面积减小和远离磁铁的趋势，故环对桌面的压力将增大，故BC正确；D．根据力的作用是相互的，可知，磁铁受到环对它施加的竖直向上的作用力，故D错误。故选BC。12.如图所示，螺线管匝数匝，横截面积，螺线管导线电阻，电阻，管内磁场的磁感应强度B的图像如图所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（　　）A.通过电阻R的电流方向是从C到AB.电阻R两端的电压为4VC.感应电流的大小为1AD.内通过R的电荷量为2C【答案】ACD【解析】【详解】A．由楞次定律可以判断出螺线管中感应电流产生磁场方向从右向左，那么通过电阻R的电流方向是从C到A，故A正确；C．根据法拉第电磁感应定律有由闭合电路欧姆定律得故C正确；B．电阻R两端的电压为故B错误；D．内通过R的电荷量为故D正确。 故选ACD。13.如图所示，半径为的圆形区域中有垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度，一个比荷为的带正电的粒子从圆形磁场边界上的A点以的速度垂直直径射入磁场，恰好从点射出，且，下列选项正确的是（　　）A.带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为1cmB.带电粒子在磁场中运动轨迹圆心一定在圆形磁场的边界上C.若带电粒子改为从圆形磁场边界上的点以相同的速度入射，一定从点射出D.若要实现带电粒子从A点入射，从点出射，则该圆形磁场的最小面积为3π×10−4m2【答案】BCD【解析】【分析】【详解】AB．根据洛伦兹力提供向心力可得解得带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心一定在圆形磁场的边界上，故A错误、B正确；C．若带电粒子改为从圆形磁场边界上的点以相同的速度入射，假设出射点位置在点，圆心在点，如图所示， 根据几何关系可得为菱形，则，和重合，故粒子从点射出，故C正确；D．若要实现带电粒子从A点入射，从点出射，则该圆形磁场的最小直径等于长度，即最小圆的面积为故D正确。故选：BCD。14.如图所示，等腰直角三角形的区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，边的中点有一粒子源，可以在纸面里沿垂直的方向向磁场内射入各种速率的同种粒子，不计这些粒子的重力，则下列判断正确的是（　　）A.从点射出磁场的粒子与从边中点射出磁场的粒子速度的大小之比为1：2B.若粒子带正电，粒子可能从点射出磁场C.粒子不可能从中点射出磁场D.若粒子带负电，粒子可能从点射出磁场【答案】AC【解析】【详解】A．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得根据几何关系可知，从点射出磁场的粒子与从边中点射出磁场的粒子的轨道半径是1：2，故速度之比为1：2，A正确。BD．若粒子带正电，根据左手定则，粒子将顺时针偏转，根据几何关系可知，粒子无法做圆周运动从C点射出，同理，若粒子带负电，粒子也不可能从点射出磁场，B、D错误；C．中点在O点沿垂直的方向上即初速度的方向上，粒子在磁场中运动方向要发生偏转，故粒子不可能从中点射出磁场，C正确；故选AC。二、实验题（本题共2小题，共12分）15.在图(1)中，G为指针在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况，今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是__________；图(3)中电流计的指针从中央向_________偏转；图(4)中的条形磁铁上端为___________极。【答案】①.向下②.右③.N【解析】【分析】【详解】根据图(1)可知，电流从左接线柱进入电流表时,指针向左偏转；[1]在图(2)中，指针向左偏，表明电流从左接线柱进入电流表，从上向下看，线圈中产生顺时针的感应电流，根据楞次定律，磁铁的运动方向是向下；[2]在(3)中，磁铁向下运动，根据楞次定律，从上向下看，线圈中产生逆时针感应电流，电流从右接线柱进入电流表，指针向右偏转；[3]在图(4)中，电流表指针向右偏转，从上向下看，线圈中产生逆时针的感应电流，根据楞次定律，磁铁的上端是N极。 16.某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。将磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。水平直铜条AB的两端通过导线与一电源连接成闭合回路，并由两根绝缘细线悬挂。AB在磁场中的长度为L、电阻为R，电源电动势为E、内阻为r。在开关闭合前，电子测力计的示数为F1；开关闭合后，电子测力计的示数为F2。（1）开关闭合后，铜条所受安培力的大小为___________（用题中所给物理量符号表示），方向为___________。（2）磁极间的磁感应强度大小B=___________（用题中所给物理量符号表示）。【答案】①.②.向上③.【解析】【详解】（1）[1][2]开关闭合时，由图中流经铜条的电流方向和磁感应强度B的方向，根据左手定则可知，安培力方向向上，由于力的作用是相互的，铜条对磁铁产生大小等于安培力且方向向下的作用力。开关未闭合时，电子测力计示数F1是磁铁的重力，闭合开关时，电子测力计示数F2是磁铁的重力和铜条对磁铁产生的向下的作用力的和，故铜条所受安培力的大小为F=F2-F1（2）[3]根据闭合电路的欧姆定律可知磁极间的磁感应强度大小为三、计算题：本题共3小题，17题8分，18题12分，19题12分，共32分。17.如图所示，两根间距L=1m、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd水平放置，一端与阻值R=2Ω的电阻相连。质量m=1kg，电阻不计的导体棒ef在外力作用下沿导轨以v=5m/s的速度向右匀速运动。整个装置处于磁感应强度B=0.2T的竖直向下的匀强磁场中。求： （1）回路中感应电流大小；（2）导体棒所受安培力大小。【答案】（1）05A；（2）0.1N【解析】【详解】（1）导体棒向右运动，切割磁感线产生感应电动势大小为得感应电流大小（2）导体棒所受安培力大小为18.如图所示，宽为L、长为2L的矩形区域MNPQ内（包含边界）有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，M处有一粒子源，能向MN的方向发射大量速率不相等，质量均为m、电荷量均为q的带负电粒子，这些粒子都能从PQ边离开磁场区域，不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用。，，求：（1）粒子速度的最大值和最小值；（2）粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间。【答案】（1），；（2），【解析】【详解】（1）粒子从PQ边离开磁场时的临界运动轨迹如图甲、乙所示： 由几何知识可知，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得粒子速度的最大值为粒子速度的最小值为（2）由粒子从边离开磁场区域的临界运动轨迹可知，粒子转过的最大圆心角最小圆心角粒子做圆周运动的周期则粒子在磁场中运动的最长时间粒子在磁场中运动的最短时间 19.如图所示，间距的光滑U形金属导轨固定在倾角的绝缘斜面上.匀强磁场方向垂直斜面向上，质量、电阻的导体棒垂直导轨放置，由静止释放，导体棒沿导轨下滑2m达到最大速度。导轨上端接电阻，运动中导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长且电阻不计，重力加速度g取10，，。求：（结果可以保留分数）（1）磁感应强度B的大小；（2）此时a、b两点间的电势差；（3）该过程电阻R上产生的焦耳热Q。、【答案】（1）；（2）-8V；（3）【解析】【详解】（1）导体棒最大速度时受力达到平衡，有解得（2）此时产生的电动势大小为由右手定则可知a端电势低于b端，则（3）由能量守恒可得则