北京一零一中学2022-2023学年高二上学期期末考试物理试题

高二物理（磁学）——选考科目

满分：100分时间：90分钟一、单项选择题：本题共13小题，每题3分，共39分。在每小题给出的4个选项中，只．有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。．．．1．关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是()A．与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致B．与运动电荷所受磁场力的方向一致C．与小磁针N极所受磁场力的方向一致D．与小磁针S极所受磁场力的方向一致2．如图1所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁。当磁铁向下运动（但未插入线圈内部）时，线圈中()A．没有感应电流B．感应电流的方向与图中箭头方向相反C．感应电流的方向与图中箭头方向相同D．感应电流的方向不能确定3．如图2所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为θ的光滑b平行金属轨道，顶端接有电源。直导体棒ab垂直两轨道放置，且与两θ轨道接触良好，整套装置处于匀强磁场中。图3为沿a→b方向观察的侧视图，下面四幅图中所加磁场能使导体棒ab静止在轨道上的是()BθAI×BθB图3I××B×I×××θ×C×BθDSNvG图1aθ图2I×4．两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图4所示，不计粒子的重力，则下列说法正确的是()A．a粒子带正电，b粒子带负电B．a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大C．b粒子动能较大图4D．b粒子在磁场中运动时间较长5．如图5是一种焊接方法的原理示意图。将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊工件就焊接在一起。我国生产的自行车车轮圈就是用这种办法焊接的。下列说法中正确的是()A.线圈中的电流是很强的恒定电流B.线圈中的电流是交变电流，且频率很高C.待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻小D.焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向图5总是相反1/76．将R1=10Ω、R2=20Ω的电阻串联接在正弦交流电路中，通过电阻R2的电流i随时间t变化的情况如图6所示。则()i/AA．通过R1的电流有效值是1.2A0.62B．R1两端的电压有效值是6VC．通过R2的电流有效值是1.22AD．R2两端的电压有效值是62V-0.60123t/×10-2s2图67．在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感应电流方向如图7甲所示的方向为正。当磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图7乙所示时，图7丙中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是()BBi0甲iii乙i1234t/s01234t/s01234t/s01234t/s01234t/sABC丙图7D8．如图8所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在长为L的虚线框内，边长为d的正方形闭合线圈在外力作用下由位置1匀速穿过磁场区域运动到位置2。若L>2d，规定逆时针方向为电流的正方向，则在运动过程中线圈中的感应电流随时间变化的情况可以用以下哪幅图像来描述()图82/79．如图9所示为某交变电流随时间变化的图象。则此交变电流的有效值为()A．10A2C．32A4B．5A2D．Ai/A21O-1-2图91234t/s32

10．如图10所示，在两块平行金属板间存在竖直向下+++++++的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场（磁场未画出）。现有v两种带电粒子M、N分别以同样的速度v从左端沿两板间的中线射入，都能沿直线从右端射出，不计粒子重力。以下说法正确的是()A．带电粒子M、N的电性一定相同图10B．带电粒子M、N的电量一定相同C．撤去电场仅保留磁场，M、N做圆运动的半径一定相等D．撤去磁场仅保留电场，M、N若能通过场区，则通过场区的时间相等11．如图11所示，一块长方体金属板材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。当通以从左到右的恒定电流I时，金属材料上、下表面电势分别为φ1、φ2。该金属材料垂直电流方向的截面为长方形，其与磁场垂直的边长为a、与磁场平行的边长为b，金属材料单位体积内自由电子数为n，元电荷为e。那么()A．12C．12IBenbIBenaB．12D．12IBenbIBena图1112．如图12所示，U形金属框架竖直放置在绝缘地面上，框架的上端接有一电容器C，金属框架处于水平方向的匀强磁场中。将一电阻为R的金属棒MN从一定高度处由静止释放，下落过程中金属棒方向始终平行于地面，且与金属框架接触C良好。忽略金属棒与金属框架之间的摩擦，在金属棒由静止开始下落的过程中，以下说法正确的是()MNA.金属棒做自由落体运动B.电容器左侧极板将带上正电荷BC.电容器储存的电能等于金属棒减少的重力势能D.金属棒减少的机械能大于电容器储存的电能图1213．如图13所示，在一正交的电场和磁场中，一带电荷量为＋q、质量为m的金属块沿倾角为θ的粗糙绝缘斜面由静止开始下滑。已知电场强度为E，方向竖直向下；磁感应强度为B，方向垂直纸面向里；斜面的高度为h。金属块滑到斜面底端时恰好离开斜面，设此时的速度为v，则()A．金属块从斜面顶端滑到底端过程中，做的是加速度逐渐减小的加速运动图13B．金属块从斜面顶端滑到底端过程中，机械能增加了qEh1C．金属块从斜面顶端滑到底端过程中，机械能增加了mv2－mgh2D．金属块离开斜面后将做匀速圆周运动3/7二、多项选择题：本题共5小题，每题3分，共15分。在每小题给出的4个选项中，至少．．只有两项是符合题意的，选对的得3分，漏选的2分，有选错或不答的得0分。．．．．14．如图14所示，已知一质量为m的带电液滴，经电压U加速后，B水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间的竖v直平面内做匀速圆周运动，则（）A．液滴在空间受四个力作用EB．液滴一定带负电图14C．沿垂直纸面向里看，液滴做顺时针的圆周运动D．液滴在做匀速圆周运动时机械能守恒A15．如图15所示电路中，灯泡A、B的规格相同，电感线圈LB的自感系数足够大且电阻可忽略。下列关于此电路的说法中正确的是()LSA．S闭合后的瞬间，A、B同时亮，然后A变暗最后熄灭EB．S闭合后的瞬间，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮图15C．S断开后的瞬间，A立即熄灭，B逐渐变暗最后熄灭D．S断开后的瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭16．磁流体发电是一项新兴技术。如图16所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示A方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于发电机。把两个极用等离子体板与用电器相连，则()电器A．用电器中的电流方向从A到BBB．用电器中的电流方向从B到A图16C．若只增强磁场，发电机的电动势增大D．若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大17．如图17所示，一平行金属轨道平面与水平面成θ角，两道轨上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab，从距离地面高度h处静止释放，下滑一段距离后达到最大速度vm。若运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，摩擦力恒为f。则从开始下滑到达到最大速度的过程中()RBaA．金属杆做匀加速直线运动D．金属杆所受安培力的冲量大小为mvm

18．图18是通过变压器降压给外电路供电的示意图。变压器输入电压保持不变。如果变压器上的能量损失可以忽略，则关于开关S闭合后，以下说法正确的是()A．电表V1示数不变，V2示数减小A2A1B．电表A1、A2示数均增大SV1～RVC．原线圈输入功率减小12

R2

D．电阻R1两端的电压减小图18R0

1h2mvmf2sin12C．金属杆损失的机械能等于mghmvm2B．电路产生的焦耳热等于mgh

vmbh图174/7三、实验题：每空2分，共10分。19．现有两组同学要测定一节干电池的电动势E和内阻（已知rE约为1.5V，r约为1Ω）。（1）第一组采用图19所示电路。①为了完成该实验，选择实验器材时，在电路的a、b两点间可接入的器件是。A．一个定值电阻B．电阻箱C．滑动变阻器U/VabVr图19A1.501.401.301.201.101.0000.200.400.60RAErI/A图21SSE图20②为了调节方便且测量精度更高，电流表和电压表应选______（选填选项前的字母）。A．电流表（0~0.6A），电压表（0~3V）B．电流表（0~0.6A），电压表（0~15V）C．电流表（0~3A），电压表（0~3V）D．电流表（0~3A），电压表（0~15V）③经过多次测量，他们记录了多组电流表示数I和电压表示数U，并在图20中画出了U-I图像。由图像可以得出，此干电池的电动势的测量值E=_______V（保留三位有效数字），内阻的测量值r=_______Ω（保留两位有效数字）。（2）第二组在没有电压表的情况下，设计了如图21所示的电路，完成了对同一电池的测量。①改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表示数I和电阻箱示数R，通过研1

究R图像的信息，他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近，但是内阻的测量I值与第一组的结果有明显偏差。将上述实验重复进行了若干次，结果依然如此。关于第二组测量内阻产生的偏差及其原因，下列分析中正确的是_______（选填选项前的字母）。A．第二组内阻的测量结果小于第一组的测量结果B．第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果C．造成这个偏差的原因是实际电流表内阻不能近似为零D．造成这个偏差的原因是实验小组读取电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时候偏大，有时候偏小四、计算题：本题共5小题，共36分。解答要写出必要的文说明、方程式和重要的演算步骤，直接写出最后答案的不得分。20．如图22所示，间距L＝0.40m的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=0.40Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.10T。一根长度为L、电阻r=0.10Ω的导体棒ab放在导轨上，导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以v=5.0m/s的速度向右匀速运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计。求：（1）导体棒ab产生的感应电动势；a（2）通过导体棒的电流I，并说明通过导体棒的电流方向；vR（3）导体棒两端的电压大小U，并指出哪端电势高。Bb图225/721．某一质谱仪原理如图23所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U1；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为B2。一质量为m，电荷量为+q的粒子，初速度为0，经粒子加速器加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，由O点沿垂直于边界MN的方向进入分离器后做匀速圆周运动，打在P点上。忽略粒子所受重力，求U1区域Ⅰ（1）粒子进入速度选择器的速度v；B1（2）速度选择器的两极板电压U2；区域ⅡE（3）OP之间的距离L。M区域ⅢB2

图23OPN22．如图24所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度L1=50cm，bc边和ad边的长度L2=20cm，匝数n=100匝，线圈的总电阻r=10Ω，线圈位于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=90Ω的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OOˊ以角速度ω=400rad/sOad匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变B化的函数关系式；cb（2）求线圈转动过程中电阻R的发热功率；E1（3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过周期时间通过电阻R4的电荷量。FOˊR图2423．粒子加速器可以用人工方法使带电粒子获得很大速度和能量。图25是回旋加速器的结构示意图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆型金属盒，两盒之间留有窄缝，它们之间接一定频率的交流电。两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。D1盒的中央A处的粒子源可以产生质量为m、电荷量为+e的质子（1H）。质子在两盒之间被电场加速，之后进入磁场后做匀速圆周运动。经过若干次加速后，将质子从金属盒边缘引出。设该粒子在交变电场中运动时电压大小始终为U，不考虑粒子离开A处时的速度、粒子重力、粒子间的相互作用及相对论效应。（1）求质子被引出时的动能Ek；（2）求质子被电场加速的次数n，以及交流电的频率f；4

1

图25（3）若用该加速器加速α粒子（2He，质量为4m，电荷量为+2e），并且获得和质子相同的动能，则该加速器需要调整哪些参数，并分析说明该如何调整。6/724．如图26甲所示，宽度为L的足够长光滑金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁场范围足够大，磁感强度大小为B，方向垂直于导轨平面向上。现有一根质量为m、电阻为R的金属棒MN放置在金属导轨上，长度与金属导轨宽度相等，金属棒MN在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。（1）若金属棒MN在水平向右的恒力F（已知）作用下由静止开始运动：a．描述金属棒MN的运动情况，请从速度、加速度两个角度进行分析；b．求金属棒所能达到的最大速度vm。（2）若t=0时对原静止的金属棒MN施加一水平向右外力F（未知），使金属棒MN做加速度大小为a（已知）的匀加速直线运动：a．请推导金属棒MN加速过程中外力F随时间t变化的关系式，并在图26乙中画出F‒t的示意图；b．经过时间t0后撤掉外力，求之后金属棒MN前进的距离x。.FMBLN甲图26O乙t7/7