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河南省新郑市2022-2023学年高二下学期期中物理试题
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这是一份河南省新郑市2022-2023学年高二下学期期中物理试题，共14页。
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新郑市2022～2023学年高一下学期期中考试试卷
高二 物理
考生注意：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答䅁写在答题卡，写在本试卷上无效。
3.人教版物理选择性必修第二册和选择性必修第三册第一章
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。1～8每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，9～12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。）
1.振荡电路中电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图线如图甲所示，某时刻线圈中的磁感应强度方向和极板间的电场强度方向如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A.时刻线圈中自感电动势最小 B.时刻线圈中电流方向不发生变化
C.中某时刻与图乙状态相对应 D.时间内回路中的电流为逆时针方向
2.2023年钻石行业研究报道，培育钻石是天然钻石绝佳的替代品逐渐得到大众的认可，市场渗透率逐渐提升。钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为。已知1克拉克，则（ ）
A.a克拉钻石所含有的分子数为
B.a克拉钻石所含有的分子数为
C.每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）
D.每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）
3.如图所示，从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，那么（ ）
A.宇宙射线受到地磁场施加的与运动方向相反的排斥力
B.垂直射向地球表面的带电粒子在两极处受磁场的偏转作用最强
C.带正电的离子垂直射向赤道时会向东偏转宇宙射线
D.带负电的离子垂直射向赤道时会向南极偏转
4.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A.时穿过线框的磁通量最小
B.该交变电动势的瞬时值表达式为
C.电动势瞬时值为22V时，线圈平面与磁感线的夹角为45°
D.从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为22V
5.如图所示，、为两个相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，直流电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A.闭合开关S时，先亮、后亮 B.闭合开关S稳定后，、亮度相同
C.断开开关S的瞬间，b点的电势比a点高 D.断开开关S的瞬间，闪亮一下然后逐渐熄灭
6.如图所示，两平行光滑无限长导轨所在的平面与水平面夹角为，导轨的一端接有电动势为E、内阻不计的直流电源，两导轨间的距离为L，在导轨所在空间内分布着方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，一个质量为m的导体棒恰好静止在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为R，金属导轨电阻不计，现把磁场的方向改为竖直向上，磁感应强度大小保持不变，则（ ）
A.磁场的磁感应强度大小为 B.导体棒仍保持静止
C.导体棒沿导轨下滑，最终静止 D.运动过程导体棒的最大加速度为
7.如图所示，为一火灾报警系统，其中为定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，有一只电流表串在原线圈上，一只电压表并在副线圈上，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，则（ ）
A.电压表的示数为
B.在R处出现火警时，电压表的示数将变大
C.在R处出现火警时，电流表的示数将变大
D.在R处出现火警时，定值电阻的电功率将变小
8.如图所示，磁感应强度为B的有界匀强磁场的宽度为L，一质量为m、电阻为R、边长为d（）的正方形金属线框竖直放置。线框由静止释放，进入磁场过程中做匀速运动，完全离开磁场前已做匀速运动。已知重力加速度为g，下列说法中错误的是（ ）
A.进、出磁场过程中电流方向不同 B.进、出磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量相等
C.通过磁场的过程中产生的热量为 D.边离开磁场时的速度大小为
9.如图所示，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时（ ）
A.输电线上损失的功率增大
B.电压表的示数减小，电流表的示数增大
C.电压表的示数增大，电流表的示数减小
D.用户功率与发电厂输出功率的比值减小
10.如图所示，一根导线制成的斜边长为2L的等腰直角三角形线框，以速度v匀速穿过宽度为2L的匀强磁场，电流以逆时针方向为正方向，回路中的感应电流I和两端的电势差随线框位移x变化的关系图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
11.分子力F、分子势能与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能），下列说法正确的是（ ）
A.乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B.当时，分子势能为零
C.随着分子间距离增大，分子力先㺂小后增大
D.分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快
12.如图所示，金属棒，在竖直放置的两根平行导轨上无摩擦地下滑，导轨间串联一个电阻，磁感强度垂直于导轨平面，金属棒和导轨的电阻不计，设下落过程中，电阻R上消耗的最大功率为P，要使R消耗的电功率增大到4P，保持各选项中其它条件不变，可采取的方法是（ ）
A.使的质量增加为原来的两倍
B.使R值减为原来的一半
C.使匀强䗹场的磁感应强度减为原来的一半
D.使长度增加为原来的两倍（保持的质量不变），导轨间距也变为原来的两倍
第Ⅱ卷（非选择题 共52分）
二、非选择题（共52分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步聚，只写出最后答蔯的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
11.（5分）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨和固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的S极位于两导轨的正上方，N极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
（1）在图中画出连线，完成实验电路；要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向运动。__________
（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A.适当减小两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒
C.适当增大金属棒中的电流
其中正确的是__________（填入正确选项前的字母）。
（3）根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了__________（填入正确选项前的字母）。
A.回旋加速器 B.电磁炮 C.质谱仪
12.（9分）要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室提供下列器材。
A.多用电表一只
B.电压表（量程3V，内阻约为）
C.电压表（量程15V，内阻约为）D.滑动变阻器（阻值）
E.滑动变阻器（阻值）
F.电池E（电动势4V，内阻很小）
G.开关、，导线若干
（1）首先用多用电表粗测线圈的电阻，操作步骤如下：
①机械调零后将红、黑表笔分别揷入多用电表的“＋”“－”插孔，选择欧姆“”挡；
②把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，发现多用电表的指针读数太小；
③为了较准确地进行测量，重新选择恰当的倍率；
④把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，稳定后多用电表表盘示数如图a所示。
上述步骤中遗漏的重要步骤是__________，此自感线圈的直流电阻约为__________。
（2）根据多用电表的示数，为了减少实验误差，并在实验中获得尽可能大的电压调节范围，应从图b中的A、B、C、D四个电路中选择__________电路来测量自感线圈的电阻；其中电流表用多用电表代替，多用电表的电流挡有①2.5A、②10mA、③50mA、④250mA，则应选的电流挡为__________（填序号），滑动变阻器应选__________（填器材符号）。
A
B
C
D
图b
（3）某学生进行的实验步骤如下：
a.按电路图连接好实验电路；
b.合上开关、，移动滑动变阻器的滑片到适当位置，稳定后读出电流表和电压表的读数I、U；
c.重复b步骤多次；
d.先断开开关，再断开开关，拆除实验装置，整理好器材；
e.求出每次U、I的比值，并求出它们的平均值即为自感线圈的直流电阻。
请指出上述实验步骤中的错误__________。
14.（6分）如图所示，矩形区域宽度为l，其内有磁感应强度大小未知、方向垂直纸面向外的匀强磁场。一带电粒子以初速度垂直左边界射入，飞出磁场时偏离原方向30°，不计粒子的重力，求：
（1）带电粒子在磁场中的运动半径。
（2）磁感应强度B的大小。
（3）带电粒子在磁场中运动的时间。
13.（10分）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
17.（10分）如图所示，高度足够的匀强碰场区域下边界水平、左右边界竖直，磁场方向垂直于纸面向里。正方形单匝线框的边长，回路电阻：、质量。线框平面与磁场方向垂直，线框的边与磁场左边界平齐，边与磁场下边界的距离也为L。现对线框施加与水平向右方向成角、大小为的恒力F，使其在图示竖直平面内由静止开始运动。从边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；边进入磁场时，边恰好到达磁场右边界。重力加速度大小取，求：
（1）边进入磁场前，线框在水平方向和竖直方向的加速度大小；
（2）磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热；
（3）磁场区域的水平宽度。
18.（12分）如图所示，竖直放置的圆弧导轨、与足够长的水平导轨、平滑连接，且轨道间距为L，右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为2m、电阻为2R的金属棒和质量为m，电阻为R的金属棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，现将金属棒静止在水平导轨上，将棒从距离水平导轨高度h处时静止释放，除金属棒外其余电阻不计，所有轨道均光滑。求：
（1）棒滑至瞬间的速度大小；
（2）棒最终的速度大小和棒最终的速度大小；
（3）整个过程中棒产生的焦耳热Q；
（4）整个过程中通过棒的电荷量q。
新郑市2022～2013学年高二下学期期中考试试卷
高二物理参考答案及评分标准
1.【答案】B
【解析】A.在时刻，上极板的电量q达到最大，电流变化率最大，因此线圈中的自感电动势达到最大，故A错误；B.时刻电量q的变化率不变，线路中的电流变化率也不变，所以线圈的电流方向保持不变，故B正确；C.时间内电量减少，而乙图电路电流为逆时针，电容器下极板带正电，电容器处于充电状态，电荷量变大，故C错误；D.从，上极板的负电荷转移到下极板，这是电容的放电，所以线圈中的感应电流是顺时针，故D错误。故选B。
2.【答案】C
【解析】a克拉钻石所含有的分子数，所以A、B错误；每个钻石分子的体积，由于钻石分子模型为球体，则，解得每个钻石分子直径，所以C正确，D错误。
3.【答案】C
【解析】A.宇宙射线受到地磁场施加的力与运动方向垂直，当宇宙射线的运动方向与磁感应强度方向平行时，此时收到的洛伦兹力可能为零，故A错误；B.垂直射向地球表面的带电粒子在两极处运动方向与磁场方向平行，故不受洛伦兹力，故B错误；C.由左手定则可知，使拇指与四指垂直，并且与手掌处于同一个平面内，四指指向正电荷的运动方向，磁感线穿过手心，此时大拇指的方向指向东边，故离子向东偏转，故C正确；D.由左手定则可知，使拇指与四指垂直，并且与手掌处于同一个平面内，四指指向负电荷的运动方向的反方向，磁感线穿过手心，此时大拇指的方向指向西边，故离子向西偏转，故D错误。故选C。
4.【答案】C
【解析】A.由图象知时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，故A错误；B.由图可知，该交变电动势的最大值为，周期为，则，该交变电动势的瞬时值表达式为，故B错误；C.由瞬时值表达式可知，当时，有，则可知线圈平面与磁感线的夹角为45°，故C正确；D.从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为，，联立方程，解得，故D错误。故选C。
5.【答案】D
【解析】A.开关闭合的瞬间，电压直接加到两个灯泡上，所以两个灯泡同时亮，故A错误；B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，由于线圈的阻碍，L中的电流逐渐增加，由于线圈L的直流电阻不计，故缓慢熄灭，灯泡逐渐变亮，故B错误；C.开关在断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过灯，a点的电势比b点高，故C错误；D.开关断开后瞬间，线圈与灯泡组成自感回路，间亮一下然后逐渐熄灭，不在自感回路中，立即熄灭，故D正确。故选D。
6.【答案】A
【解析】A.导体棒恰好静止在金属导轨上时，受力分析如图。由平衡条件可得，由闭合电路的欧姆定理，可得，联立解得，故A正确；BCD.把磁场的方向改为竖直向上，则安培力大小不变，方向变为水平向右，则不再平衡，导体棒一直沿导轨匀加速下滑，由牛顿第二定律可得，导体棒的加速度大小为，联立解得，故BCD错误。故选A。
7.【答案】C
【解析】A.原线圈的输入电压为，则副线圈的输出电压为，即电压表的示数为22V，故A错误；B.在R处出现火警时，由于不变，匝数比不变，则不变，即电压表示数不变，故B错误；CD.在R处出现火警时，R阻值减小，则副线圈中的电流变大，原线圈中的电流变大，即电流表的示数将变大，定值电阻的电功率变大，故C正确，D错误。故选C。
8.【答案】C
【解析】A.根据楞次定律可知，进磁场过程中电流方向为逆时针，出磁场时电流方向为顺时针，所以A正确，不符合题意；B.根据则进、出磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量相等，所以B正确，不符合题意；C.线框通过磁场的过程中产生的热量为，所以C错误，符合题意；D.边离开磁场时做匀速运动，则加速度为0，有，解得，所以D正确。不符合题意；故选C。
9.【答案】AD
【解析】A.当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则降压变压器副线圈的电流变大，即电流表的示数变大，由于匝数比不变，输电线上的电流I随之变大，的示数增大，输电线上损失的功率变大，A正确；B.因发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的副线圈两端的电压不变，即电压表的示数不变，故B错误；C.输电线上的电压损失，变大，故降压器原线圈两端的电压减小，副线圈两端的电压也减小，则电压表的示数减小，C错误；D.设电厂输出功率为P，输电线上电流为I，用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值。因为输电线上的电流I增大，则电压损失增大，不变，所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小，D正确。故选AD。
10.【答案】AD
【解析】AB.线框进入磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量增加，感应电流沿逆时针方向，线框出磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量减少，感应电流沿顺时针方向，线框进入磁场过程中切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，线框出磁场过程中，切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，B错误，A正确；CD.线框进入磁场，电流方向从A到B，，大小随电流先增大后减小，线恇出磁场过程，电流方向从B到A，，大小随电流先增大后减小，C错误，D正确。故选AD。
11.【答案】AD
【解析】乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，故A正确；在时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，故B错误；从平衡位置开始，随着分子间距离的增大，分子间作用力随分子间距离先增大后减小，故C错误；分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快，故D正确。
12.【答案】AC
【解析】导体棒向下做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度达到最大，做匀速直线运动，此时电阻R上消耗的功率最大。求出最大的功率的大小，判断与什么因素有关。当加速度为零时，电阻R上消耗的功率最大，，，联立两式可得，此时电阻R上消耗的功率为。由此功率表达式可知，使的质量增加为原来的两倍，R消耗的电功率增大到4P，A正确；使R值减为原来的一半，R消耗的电功率减小到，B错误；使匀强磁场的磁感应强度减为原来的一半，R消耗的电功率增大到4P，C正确；使长度增加为原来的两倍（保持的质量不变），导轨间距也变为原来的两倍，R消耗的电功率减小到，D错误；故正确答案选AC。
13.【答案】（1）见解析（3分）；（2）C（1分）；（3）B（1分）
【解析】（1）电路连线如图；
（2）根据公式可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理有，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A错误，C正确；若换用一根更长的金属棒，但导轨间的距离不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度为，速度变小，B错误。故选C。
（3）根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了电磁炮；回旋加速器和质谱仪都是根据带电粒子在磁场中做圆周运动制成的，故选B。
14.【答案】（1）每次使用欧姆表和换挡后都要进行欧姆调零（2分）；22（2分）；（2）D（1分）；（4）（1分）；（1分）；（3）步骤d中应该先断开，再断开（2分）
【解析】（1）因为欧姆表每次改换挡位，相当于改变了欧姆表的内部构造，所以每次使用时都要欧姆调零。因为第一次使用的是“”挡，指针读数太小，故应该换成“”挡，题图a中指针指在“22”，所以电阻约为。
（2）因为题目要求获得尽可能大的电压调节范围，故采用分压电路，多用电表的直流电流挡的内阻与线圈的直流电阻相比不可忽略，故采用电流表外接法，故选D。因线圈的直流电阻约，可能通过的最大电流为，故应选用250mA挡。为了操作方便，用分压电路就要用阻值较小的滑动变阻器，故选用。
（3）断开电路应该考虑线圈的自感，先断开开关，再断开开关，会产生反向感应电压加在电压表两端，可能会使电压表指针迅速反转而受损，故应先断开，再断开。
15.【答案】（1）2l；（2）；（3）
【解析】粒子运动轨迹如图所示。
（1）根据轨迹图可知，粒子在磁场中运动的轨道半径（2分）
（2）由可得（2分）
（3）由题可知圆心角为30°，则运动的时间（2分）
16.【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，
有，（2分）
所以输电线路上损耗的电功率（1分）
计算可得，，（1分）
（2）电动势的最大值，，，（2分）
可得，，，
升压变压器的原线圈输入功率，（2分）
电机线圈内阻上消耗的热功率（1分）
得，
所以（1分）
17.【答案】（1），；（2），；（3）
【解析】（1）边进入磁场前，对线框进行受力分析
在水平方向有，代入数据有（1分）
在竖直方向有，代入数据有（1分）
（2）边进入磁场开始，边在竖直方向切割磁感线；边和边的上部分也开始进入磁场，且在水平方向切割磁感线。但和边的上部分产生的感应电动势相互抵消，则整个回路的电源为，根据右手定则可知回路的电流为，则边进入磁场开始，边受到的安培力竖直向下，边的上部分受到的安培力水平向右，边的上部分受到的安培力水平向左，则边和边的上部分受到的安培力相互抵消，故线框受到的安培力的合力为边受到的竖直向下的安培力。由题知，线框从边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动，有，，，，联立有（2分）
由题知，从边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；边进入磁场时，边恰好到达磁场右边界。则线框进入磁场的整个过程中，线框受到的安培力为恒力，则有，，，联立解得（2分）
（3）线框从开始运动到进入磁场的整个过程中所用的时间为
，，，联立解得（2分）
由（2）分析可知线框在水平方向一直做匀加速直线运动，则在水平方向有
（1分）
则磁场区域的水平宽度（1分）
18.【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）设棒到达瞬间的速度为，根据动能定理得
，得（2分）
（2）根据动量守恒定律得，得（2分）
则（1分）
（3）根据能量守恒得（2分）
所以（2分）
（4）对棒列动量定理（2分）
则（1分）
绝密★启用前
新郑市2022～2023学年高一下学期期中考试试卷
高二 物理
考生注意：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答䅁写在答题卡，写在本试卷上无效。
3.人教版物理选择性必修第二册和选择性必修第三册第一章
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。1～8每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，9～12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。）
1.振荡电路中电容器上极板电量q随时间t在一个周期内的变化图线如图甲所示，某时刻线圈中的磁感应强度方向和极板间的电场强度方向如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A.时刻线圈中自感电动势最小 B.时刻线圈中电流方向不发生变化
C.中某时刻与图乙状态相对应 D.时间内回路中的电流为逆时针方向
2.2023年钻石行业研究报道，培育钻石是天然钻石绝佳的替代品逐渐得到大众的认可，市场渗透率逐渐提升。钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为。已知1克拉克，则（ ）
A.a克拉钻石所含有的分子数为
B.a克拉钻石所含有的分子数为
C.每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）
D.每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）
3.如图所示，从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，那么（ ）
A.宇宙射线受到地磁场施加的与运动方向相反的排斥力
B.垂直射向地球表面的带电粒子在两极处受磁场的偏转作用最强
C.带正电的离子垂直射向赤道时会向东偏转宇宙射线
D.带负电的离子垂直射向赤道时会向南极偏转
4.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A.时穿过线框的磁通量最小
B.该交变电动势的瞬时值表达式为
C.电动势瞬时值为22V时，线圈平面与磁感线的夹角为45°
D.从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为22V
5.如图所示，、为两个相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，直流电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A.闭合开关S时，先亮、后亮 B.闭合开关S稳定后，、亮度相同
C.断开开关S的瞬间，b点的电势比a点高 D.断开开关S的瞬间，闪亮一下然后逐渐熄灭
6.如图所示，两平行光滑无限长导轨所在的平面与水平面夹角为，导轨的一端接有电动势为E、内阻不计的直流电源，两导轨间的距离为L，在导轨所在空间内分布着方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，一个质量为m的导体棒恰好静止在金属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为R，金属导轨电阻不计，现把磁场的方向改为竖直向上，磁感应强度大小保持不变，则（ ）
A.磁场的磁感应强度大小为 B.导体棒仍保持静止
C.导体棒沿导轨下滑，最终静止 D.运动过程导体棒的最大加速度为
7.如图所示，为一火灾报警系统，其中为定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，有一只电流表串在原线圈上，一只电压表并在副线圈上，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，则（ ）
A.电压表的示数为
B.在R处出现火警时，电压表的示数将变大
C.在R处出现火警时，电流表的示数将变大
D.在R处出现火警时，定值电阻的电功率将变小
8.如图所示，磁感应强度为B的有界匀强磁场的宽度为L，一质量为m、电阻为R、边长为d（）的正方形金属线框竖直放置。线框由静止释放，进入磁场过程中做匀速运动，完全离开磁场前已做匀速运动。已知重力加速度为g，下列说法中错误的是（ ）
A.进、出磁场过程中电流方向不同 B.进、出磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量相等
C.通过磁场的过程中产生的热量为 D.边离开磁场时的速度大小为
9.如图所示，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时（ ）
A.输电线上损失的功率增大
B.电压表的示数减小，电流表的示数增大
C.电压表的示数增大，电流表的示数减小
D.用户功率与发电厂输出功率的比值减小
10.如图所示，一根导线制成的斜边长为2L的等腰直角三角形线框，以速度v匀速穿过宽度为2L的匀强磁场，电流以逆时针方向为正方向，回路中的感应电流I和两端的电势差随线框位移x变化的关系图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
11.分子力F、分子势能与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能），下列说法正确的是（ ）
A.乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B.当时，分子势能为零
C.随着分子间距离增大，分子力先㺂小后增大
D.分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快
12.如图所示，金属棒，在竖直放置的两根平行导轨上无摩擦地下滑，导轨间串联一个电阻，磁感强度垂直于导轨平面，金属棒和导轨的电阻不计，设下落过程中，电阻R上消耗的最大功率为P，要使R消耗的电功率增大到4P，保持各选项中其它条件不变，可采取的方法是（ ）
A.使的质量增加为原来的两倍
B.使R值减为原来的一半
C.使匀强䗹场的磁感应强度减为原来的一半
D.使长度增加为原来的两倍（保持的质量不变），导轨间距也变为原来的两倍
第Ⅱ卷（非选择题 共52分）
二、非选择题（共52分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步聚，只写出最后答蔯的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
11.（5分）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨和固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的S极位于两导轨的正上方，N极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
（1）在图中画出连线，完成实验电路；要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向运动。__________
（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A.适当减小两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒
C.适当增大金属棒中的电流
其中正确的是__________（填入正确选项前的字母）。
（3）根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了__________（填入正确选项前的字母）。
A.回旋加速器 B.电磁炮 C.质谱仪
12.（9分）要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室提供下列器材。
A.多用电表一只
B.电压表（量程3V，内阻约为）
C.电压表（量程15V，内阻约为）D.滑动变阻器（阻值）
E.滑动变阻器（阻值）
F.电池E（电动势4V，内阻很小）
G.开关、，导线若干
（1）首先用多用电表粗测线圈的电阻，操作步骤如下：
①机械调零后将红、黑表笔分别揷入多用电表的“＋”“－”插孔，选择欧姆“”挡；
②把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，发现多用电表的指针读数太小；
③为了较准确地进行测量，重新选择恰当的倍率；
④把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，稳定后多用电表表盘示数如图a所示。
上述步骤中遗漏的重要步骤是__________，此自感线圈的直流电阻约为__________。
（2）根据多用电表的示数，为了减少实验误差，并在实验中获得尽可能大的电压调节范围，应从图b中的A、B、C、D四个电路中选择__________电路来测量自感线圈的电阻；其中电流表用多用电表代替，多用电表的电流挡有①2.5A、②10mA、③50mA、④250mA，则应选的电流挡为__________（填序号），滑动变阻器应选__________（填器材符号）。
A
B
C
D
图b
（3）某学生进行的实验步骤如下：
a.按电路图连接好实验电路；
b.合上开关、，移动滑动变阻器的滑片到适当位置，稳定后读出电流表和电压表的读数I、U；
c.重复b步骤多次；
d.先断开开关，再断开开关，拆除实验装置，整理好器材；
e.求出每次U、I的比值，并求出它们的平均值即为自感线圈的直流电阻。
请指出上述实验步骤中的错误__________。
14.（6分）如图所示，矩形区域宽度为l，其内有磁感应强度大小未知、方向垂直纸面向外的匀强磁场。一带电粒子以初速度垂直左边界射入，飞出磁场时偏离原方向30°，不计粒子的重力，求：
（1）带电粒子在磁场中的运动半径。
（2）磁感应强度B的大小。
（3）带电粒子在磁场中运动的时间。
13.（10分）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
17.（10分）如图所示，高度足够的匀强碰场区域下边界水平、左右边界竖直，磁场方向垂直于纸面向里。正方形单匝线框的边长，回路电阻：、质量。线框平面与磁场方向垂直，线框的边与磁场左边界平齐，边与磁场下边界的距离也为L。现对线框施加与水平向右方向成角、大小为的恒力F，使其在图示竖直平面内由静止开始运动。从边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；边进入磁场时，边恰好到达磁场右边界。重力加速度大小取，求：
（1）边进入磁场前，线框在水平方向和竖直方向的加速度大小；
（2）磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热；
（3）磁场区域的水平宽度。
18.（12分）如图所示，竖直放置的圆弧导轨、与足够长的水平导轨、平滑连接，且轨道间距为L，右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为2m、电阻为2R的金属棒和质量为m，电阻为R的金属棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，现将金属棒静止在水平导轨上，将棒从距离水平导轨高度h处时静止释放，除金属棒外其余电阻不计，所有轨道均光滑。求：
（1）棒滑至瞬间的速度大小；
（2）棒最终的速度大小和棒最终的速度大小；
（3）整个过程中棒产生的焦耳热Q；
（4）整个过程中通过棒的电荷量q。
新郑市2022～2013学年高二下学期期中考试试卷
高二物理参考答案及评分标准
1.【答案】B
【解析】A.在时刻，上极板的电量q达到最大，电流变化率最大，因此线圈中的自感电动势达到最大，故A错误；B.时刻电量q的变化率不变，线路中的电流变化率也不变，所以线圈的电流方向保持不变，故B正确；C.时间内电量减少，而乙图电路电流为逆时针，电容器下极板带正电，电容器处于充电状态，电荷量变大，故C错误；D.从，上极板的负电荷转移到下极板，这是电容的放电，所以线圈中的感应电流是顺时针，故D错误。故选B。
2.【答案】C
【解析】a克拉钻石所含有的分子数，所以A、B错误；每个钻石分子的体积，由于钻石分子模型为球体，则，解得每个钻石分子直径，所以C正确，D错误。
3.【答案】C
【解析】A.宇宙射线受到地磁场施加的力与运动方向垂直，当宇宙射线的运动方向与磁感应强度方向平行时，此时收到的洛伦兹力可能为零，故A错误；B.垂直射向地球表面的带电粒子在两极处运动方向与磁场方向平行，故不受洛伦兹力，故B错误；C.由左手定则可知，使拇指与四指垂直，并且与手掌处于同一个平面内，四指指向正电荷的运动方向，磁感线穿过手心，此时大拇指的方向指向东边，故离子向东偏转，故C正确；D.由左手定则可知，使拇指与四指垂直，并且与手掌处于同一个平面内，四指指向负电荷的运动方向的反方向，磁感线穿过手心，此时大拇指的方向指向西边，故离子向西偏转，故D错误。故选C。
4.【答案】C
【解析】A.由图象知时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，故A错误；B.由图可知，该交变电动势的最大值为，周期为，则，该交变电动势的瞬时值表达式为，故B错误；C.由瞬时值表达式可知，当时，有，则可知线圈平面与磁感线的夹角为45°，故C正确；D.从计时时刻开始转过90°过程的平均电动势为，，联立方程，解得，故D错误。故选C。
5.【答案】D
【解析】A.开关闭合的瞬间，电压直接加到两个灯泡上，所以两个灯泡同时亮，故A错误；B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，由于线圈的阻碍，L中的电流逐渐增加，由于线圈L的直流电阻不计，故缓慢熄灭，灯泡逐渐变亮，故B错误；C.开关在断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过灯，a点的电势比b点高，故C错误；D.开关断开后瞬间，线圈与灯泡组成自感回路，间亮一下然后逐渐熄灭，不在自感回路中，立即熄灭，故D正确。故选D。
6.【答案】A
【解析】A.导体棒恰好静止在金属导轨上时，受力分析如图。由平衡条件可得，由闭合电路的欧姆定理，可得，联立解得，故A正确；BCD.把磁场的方向改为竖直向上，则安培力大小不变，方向变为水平向右，则不再平衡，导体棒一直沿导轨匀加速下滑，由牛顿第二定律可得，导体棒的加速度大小为，联立解得，故BCD错误。故选A。
7.【答案】C
【解析】A.原线圈的输入电压为，则副线圈的输出电压为，即电压表的示数为22V，故A错误；B.在R处出现火警时，由于不变，匝数比不变，则不变，即电压表示数不变，故B错误；CD.在R处出现火警时，R阻值减小，则副线圈中的电流变大，原线圈中的电流变大，即电流表的示数将变大，定值电阻的电功率变大，故C正确，D错误。故选C。
8.【答案】C
【解析】A.根据楞次定律可知，进磁场过程中电流方向为逆时针，出磁场时电流方向为顺时针，所以A正确，不符合题意；B.根据则进、出磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量相等，所以B正确，不符合题意；C.线框通过磁场的过程中产生的热量为，所以C错误，符合题意；D.边离开磁场时做匀速运动，则加速度为0，有，解得，所以D正确。不符合题意；故选C。
9.【答案】AD
【解析】A.当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则降压变压器副线圈的电流变大，即电流表的示数变大，由于匝数比不变，输电线上的电流I随之变大，的示数增大，输电线上损失的功率变大，A正确；B.因发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的副线圈两端的电压不变，即电压表的示数不变，故B错误；C.输电线上的电压损失，变大，故降压器原线圈两端的电压减小，副线圈两端的电压也减小，则电压表的示数减小，C错误；D.设电厂输出功率为P，输电线上电流为I，用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值。因为输电线上的电流I增大，则电压损失增大，不变，所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小，D正确。故选AD。
10.【答案】AD
【解析】AB.线框进入磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量增加，感应电流沿逆时针方向，线框出磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量减少，感应电流沿顺时针方向，线框进入磁场过程中切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，线框出磁场过程中，切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，B错误，A正确；CD.线框进入磁场，电流方向从A到B，，大小随电流先增大后减小，线恇出磁场过程，电流方向从B到A，，大小随电流先增大后减小，C错误，D正确。故选AD。
11.【答案】AD
【解析】乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，故A正确；在时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，故B错误；从平衡位置开始，随着分子间距离的增大，分子间作用力随分子间距离先增大后减小，故C错误；分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快，故D正确。
12.【答案】AC
【解析】导体棒向下做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度达到最大，做匀速直线运动，此时电阻R上消耗的功率最大。求出最大的功率的大小，判断与什么因素有关。当加速度为零时，电阻R上消耗的功率最大，，，联立两式可得，此时电阻R上消耗的功率为。由此功率表达式可知，使的质量增加为原来的两倍，R消耗的电功率增大到4P，A正确；使R值减为原来的一半，R消耗的电功率减小到，B错误；使匀强磁场的磁感应强度减为原来的一半，R消耗的电功率增大到4P，C正确；使长度增加为原来的两倍（保持的质量不变），导轨间距也变为原来的两倍，R消耗的电功率减小到，D错误；故正确答案选AC。
13.【答案】（1）见解析（3分）；（2）C（1分）；（3）B（1分）
【解析】（1）电路连线如图；
（2）根据公式可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理有，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A错误，C正确；若换用一根更长的金属棒，但导轨间的距离不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度为，速度变小，B错误。故选C。
（3）根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了电磁炮；回旋加速器和质谱仪都是根据带电粒子在磁场中做圆周运动制成的，故选B。
14.【答案】（1）每次使用欧姆表和换挡后都要进行欧姆调零（2分）；22（2分）；（2）D（1分）；（4）（1分）；（1分）；（3）步骤d中应该先断开，再断开（2分）
【解析】（1）因为欧姆表每次改换挡位，相当于改变了欧姆表的内部构造，所以每次使用时都要欧姆调零。因为第一次使用的是“”挡，指针读数太小，故应该换成“”挡，题图a中指针指在“22”，所以电阻约为。
（2）因为题目要求获得尽可能大的电压调节范围，故采用分压电路，多用电表的直流电流挡的内阻与线圈的直流电阻相比不可忽略，故采用电流表外接法，故选D。因线圈的直流电阻约，可能通过的最大电流为，故应选用250mA挡。为了操作方便，用分压电路就要用阻值较小的滑动变阻器，故选用。
（3）断开电路应该考虑线圈的自感，先断开开关，再断开开关，会产生反向感应电压加在电压表两端，可能会使电压表指针迅速反转而受损，故应先断开，再断开。
15.【答案】（1）2l；（2）；（3）
【解析】粒子运动轨迹如图所示。
（1）根据轨迹图可知，粒子在磁场中运动的轨道半径（2分）
（2）由可得（2分）
（3）由题可知圆心角为30°，则运动的时间（2分）
16.【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，
有，（2分）
所以输电线路上损耗的电功率（1分）
计算可得，，（1分）
（2）电动势的最大值，，，（2分）
可得，，，
升压变压器的原线圈输入功率，（2分）
电机线圈内阻上消耗的热功率（1分）
得，
所以（1分）
17.【答案】（1），；（2），；（3）
【解析】（1）边进入磁场前，对线框进行受力分析
在水平方向有，代入数据有（1分）
在竖直方向有，代入数据有（1分）
（2）边进入磁场开始，边在竖直方向切割磁感线；边和边的上部分也开始进入磁场，且在水平方向切割磁感线。但和边的上部分产生的感应电动势相互抵消，则整个回路的电源为，根据右手定则可知回路的电流为，则边进入磁场开始，边受到的安培力竖直向下，边的上部分受到的安培力水平向右，边的上部分受到的安培力水平向左，则边和边的上部分受到的安培力相互抵消，故线框受到的安培力的合力为边受到的竖直向下的安培力。由题知，线框从边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动，有，，，，联立有（2分）
由题知，从边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动；边进入磁场时，边恰好到达磁场右边界。则线框进入磁场的整个过程中，线框受到的安培力为恒力，则有，，，联立解得（2分）
（3）线框从开始运动到进入磁场的整个过程中所用的时间为
，，，联立解得（2分）
由（2）分析可知线框在水平方向一直做匀加速直线运动，则在水平方向有
（1分）
则磁场区域的水平宽度（1分）
18.【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）设棒到达瞬间的速度为，根据动能定理得
，得（2分）
（2）根据动量守恒定律得，得（2分）
则（1分）
（3）根据能量守恒得（2分）
所以（2分）
（4）对棒列动量定理（2分）
则（1分）
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