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连云港市七校2023-2024学年高二下学期期中联考
物理试题
满 分：100分 考试时间：75分钟
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求）
1.在电磁学发展过程中，涌现出了许多伟大的科学家，下列说法中符合物理学发展史的是（　　）
A.楞次发现了电磁感应现象，并总结出了楞次定律
B.法拉第发现了产生感应电流的条件和规律，并对理论和实验资料进行严格分析后得出电磁感应定律
C.安培提出了分子电流假说
D.麦克斯韦提出了电磁场理论，预言并证明了电磁波的存在
2.已知氚核的质量约为质子质量的3倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷； a 粒子即氦原子核，质量约为质子质量的4倍，带正电荷，电荷量为 e 的2倍。现在质子、氚核和 a 粒子由静止经过相同的加速电场加速后垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动，则它们运动的半径之比为（ ）
A. 1:1:2 B. 1:3:4 C. 1:1:1 D. 1:：
3. 关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是（　　）
A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压
B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极
C. 图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D. 图丁是质谱仪的主要原理图。其中、、在磁场中偏转半径最小的是
4. 半导体材料的导电物质称为载流子，载流子可以是正电荷，也可以为负电荷。如图所示，一块长为、宽为、高为的长方体半导体器件，其内载流子单位体积的个数为，沿方向通有恒定电流。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差，下列说法正确的是（ ）
A. 该半导体器件上表面电势高于下表面电势
B. 电势差与载流子数密度成正比
C. 载流子所带电荷量为
D. 若将磁场方向变为方向，霍尔电压不变
5．如图所示，半径为R的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于轨道平面向里。一可视为质点、质量为m、电荷量为q（q>0）的小球由轨道左端A点无初速度滑下，轨道的两端等高，C点为轨道的最低点，小球始终与轨道接触，重力加速度为g，下列说法中正确的有（　　）
A．小球不能运动至轨道右端的最高点
B．小球在最低点C点的速度大小为
C．小球在C点的速度向右时，对轨道的压力大小为3mg－qB
D．小球在C点的速度向左时，对轨道的压力大小为3mg－qB
6．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计，下列说法正确的是（　　）
A．S闭合瞬间，B先亮
B．S闭合瞬间，A立即亮，B不亮
C．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭
D．S断开瞬间，B逐渐熄灭
7.下列关于申磁感应现象的说法中，错误的是（　　）
A.图甲所示的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
B.图乙中探雷器是利用涡流工作的，探测时地下金属感应出涡流，涡流的磁场又影响探头线圈中的电流
C.图丙中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
D.图丁中当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动
8.如图所示，直角三角形是由同种金属材料制成的线框，线框位于跟有界匀强磁场垂直的平面内。现用外力将线框匀速向右拉进磁场，至边进入磁场前，设线框中产生的感应电动势为两点间的电势差为、线框受安培力的合力为、回路中消耗的电功率为，下图画出了上述各物理量与图示位移的关系图象，则与这一过程相符合的图象是（　　）
A. B. C. D.
9.如图所示，坚直放置的平行金属导轨之间接有定值电阻，金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，金属棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场内，磁场方向与导轨平面垂直，金属棒在坚直向上的恒力作用下加速上升的一段时间内，下列说法错误的是（　　）
A.克服重力做的功等于金属棒的重力势能的增加量
B.克服安培力做的功等于电阻上释放的热量
C.恒力做的功等于金属棒的动能增加量与电阻上释放的热量之和
D.恒力与安培力做的功的代数和等于金属棒机械能增加量
10. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 降压变压器的匝数比 B. 降压变压器原线圈电压
C. 升压变压器的匝数比 D. 用户得到的电流
二、实验题探究题（本大题共1小题，每空2分，共10分）
11．（10分）我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分。
（1）如图甲所示，当磁体的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道__________________________________________________。
（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转．电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，此过程中电流表指针向________偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向________偏转。（均选填“左”或“右”）
（3）某同学按图丙所示电路完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的，分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应______________（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。
三、计算题（本大题共4小题，共50分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
12．（10分）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？
13．（12分）如图所示，固定在水平面内的U形金属框架宽度为L＝0.4 m，左端接有阻值R＝0.8 Ω的电阻，垂直轨道放置的金属杆ab阻值r＝0.2 Ω、质量m＝0.1 kg。整个轨道处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B＝1.0 T。金属杆ab以初速度v0＝5.0 m/s开始向右运动。不计轨道摩擦和轨道电阻。求：
（1）金属杆ab速度变为v＝2.0 m/s时，杆的瞬时加速度大小？
（2）金属杆ab从开始运动到静止，金属杆ab通过的位移大小及通过电阻R的电荷量？
14.（12分）如图所示，在磁感应强度的水平匀强磁场中，有一边长为，匝数匝，总电阻的正方形线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，转速，有一电阻，通过电刷与两滑环接触，两端接有一理想交流电压表，求（计算结果保留）∶
（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势的瞬时表达式；
（2）电压表的示数；
（3）转动一周外力驱动线圈转动所做的功（不计摩擦）；
15. （16分）如图甲所示，空间存在一范围足够大的垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。让质量为m，电荷量为的粒子从坐标原点O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到磁场中。不计重力和粒子间的影响。
（1）若粒子以初速度沿y轴正向入射，恰好能经过x轴上的点，求的大小；
（2）已知一粒子的初速度大小为，为使该粒子能经过点，其入射角（粒子初速度与x轴正向的夹角）有几个？并求出对应的值；
（3）如图乙，若在此空间再加入沿y轴正向、大小为E的匀强电场，一粒子从O点以初速度沿y轴正向发射。研究表明：粒子在xOy平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的x分量与其所在位置的y坐标成正比，比例系数与场强大小E无关。求该粒子运动过程中经过的位置中y坐标的最大值。连云港市七校2023-2024学年高二下学期期中联考
物理答案及评分标准
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C D B C C C D B C B
11．（10分）（1）电流表指针偏转方向与线圈中感应电流方向之间的关系（2分）　
（2）左（2分）　左（2分）　
（3）A（2分）　断开开关（2分）
12．（10分）（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）
（3）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）
13．（12分）（1）当ab杆的速度为v＝2.0 m/s时，电路中感应电动势E1＝BLv1＝0.8 V（1分）
电路中电流I1＝＝0.8 A（1分）
金属杆受到的安培力F1＝BI1L＝0.32 N（1分）
加速度F1＝ma（1分）
解得a＝3.2 m/s2（1分）
（2）设金属杆在Δt时间内，速度变化为Δv，则－BLΔt＝－mΔv（1分），
全程有－BLq＝－mv0（1分）
Δt＝Δq（1分）
解得q＝1.25 C（1分）
由于q＝t＝t（1分）
即q＝（1分）
解得x＝3.125 m。（1分）
（先用动量定理求出位移，再求电路中流过的总电荷量也行，注意合理赋分）
14.（12分）
（1）线圈转动的角速度ω=2n=200rad/s （1分）
线圈中感应电动势的峰值Em=nBSω=40V（1分）
电动势的瞬时表达式为e=40sin200t (v) （2分）
（2）线圈中电动势的有效值E有=40/ =20V （1分）
U=0.9E有 =18V （3分）
（3）线圈转动一周的时间t=2/ω=/100 s （1分）
W外=W电= t/R总 =0.8 J （3分）
15.（16分）（1） ；（2）两个，；（3）
（1）当粒子沿y轴正向入射，转过半个圆周至A点，半径为（1分）
由运动定律有（2分）
解得（1分）
（2）如图所示，O、A两点处于同一圆周上，且圆心在的直线上，半径为R，当给定一个初速率v时，有2个入射角，分别在第1、2象限，即如图所示（2分）
由几何关系得：（1分）
另有：（2分）
解得：（1分）
（3）粒子在运动过程中仅电场力做功，因而在轨道的最高点处速率最大，用表示其y坐标，由动能定理有：（1分）
由题知：（1分）
若时，粒子以初速度沿y轴正向入射，有：（1分）
在最高处有：（1分）
联立解得：（1分）

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