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山东省菏泽市曹县第一中学2024-2025学年高二下学期期中模拟
物理试题
一、单选题
1．有关下列四幅图的描述，正确的是（　　）
A．图1中，匀速转动的线圈此位置产生的电动势恰好为零
B．图2中，变压器原副线圈电流之比
C．图3中，强磁体从带有裂缝的铝管中静止下落（不计空气阻力）可视做自由落体运动
D．图4中，电子感应加速器中若电磁铁电流方向反向，可通过减小电流的方式实现电子的逆时针加速运动
2．如图所示，从上往下看固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向下、磁感应强度大小为 的匀强磁场，长度为、电阻为 的直导体棒 置于圆环上面，直导体棒 端和圆环 点分别与如图所示的外电路相连，其中电阻 ， ，平行板电容器电容为 。已知重力加速度为 ，不计其他电阻和摩擦。则导体棒 在外力作用下绕 点以角速度 顺时针匀速转动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．板带正电
B．导体棒 产生的电动势为
C．电容器所带电荷量为
D．电阻 上消耗的电功率为
3．如图所示是延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。当开关S断开后，电磁铁还会继续吸住衔铁D一小段时间，之后弹簧才把衔铁D拉起，能做到延时的主要原因是（ ）
A．线圈B中的电流逐渐减小 B．线圈A中产生了感应电流
C．铁芯中有剩磁起主要作用 D．衔铁D有剩磁起主要作用
4．如图所示，半圆形导线abc通以恒定电流I，将其放置在竖直向上的匀强磁场中，导线所在平面与磁场平行。已知磁感应强度大小为B，导线长为πL，直径ac与磁场方向夹角θ=45°，则该导线所受到的安培力大小为（　　）
A． B．
C． D．
5．在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，C是电容足够大的电容器，D是理想二极管，L是一个自感系数较大的线圈，且L的直流电阻与灯泡的电阻相同。电路接通稳定后，断开开关S，下列说法正确的是（　　）
A．A灯会闪亮一下，然后逐渐熄灭
B．在灯熄灭前的任意时刻，A、B两灯的电压相同
C．在灯熄灭前的任意时刻，通过B灯的电流是A灯的2倍
D．在灯熄灭前，L中不会产生自感电动势
6．为实现自动计费和车位空余信息的提示和统计功能等，某智能停车位通过预埋在车位地面下方的LC振荡电路获取车辆驶入驶出信息。如图甲所示，当车辆驶入车位时，相当于在线圈中插入铁芯，使其自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率发生变化，计时器根据振荡电流的变化进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．时刻，线圈L的磁场能为零
B．过程电容器内的电场强度逐渐减小
C．由图乙可判断汽车正驶出智能停车位
D．过程，电容器带电量逐渐增大
7．如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环所围面积为.当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，则导体环中（　　）
A．0~1s内与1~2s内，电流方向相反
B．0~2s内与2~4s内，电流方向相同
C．时，感应电流为零
D．时，感应电动势大小为0.01V
8．为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的下列结论不正确的是（　　）
A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应
B．脉冲磁场使脑部特定区域产生感应电流是电磁感应现象
C．若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用
D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强
二、多选题
9．如图所示，教室阳面的平开玻璃窗，窗扇的闭合金属边框为矩形，转轴竖直，钢窗的窗扇竖直边长为，水平边长为。当地的地磁场水平分量方向指向室内且垂直于窗框水平边，磁感应强度水平分量大小为。一学生在教室内将封闭的窗扇向外推开的过程用时为。下列说法正确的是（　　）
A．向外推开过程中，地磁场通过窗扇的磁通量增大
B．从室内向外看，窗扇边框中的感应电流沿逆时针方向
C．从室内向外看，窗扇边框中的感应电流沿顺时针方向
D．窗扇的平均感应电动势大小为
10．如图所示，竖直平面内半径为R的圆形区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。MN为圆形区域水平直径，OK为圆形区域竖直半径，点P到直径MN的距离。一束质量为m、电荷量为的带电粒子沿平行于MN的方向以不同速率从P点进入匀强磁场，不计粒子重力。下列说法正确的是（　　）
A．若粒子恰好能经过O点，则其入射速度
B．若粒子恰好能经过O点，则其入射速度
C．若粒子恰好能从N点射出，则粒子的速度偏转角为
D．若粒子恰好能从N点射出，则粒子的速度偏转角为
11．如图所示为一种质谱仪的简化结构，粒子源释放出初速度可忽略不计的带电粒子P1和P2，粒子经加速电压为的直线加速器加速后由通道入口的中心缝垂直于边界进入磁场区。该通道的上下表面是内半径为R、外半径为的半圆环。该通道置于竖直向上的匀强磁场B中，正对着通道出口处放置一块照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。已知带电粒子P1的电荷量为q，质量为m，粒子P2的电荷量为，质量为，粒子P1恰好能击中照相底片的正中间位置，下列说法正确的是（ ）
A．照相底片上P1和P2所击中位置间的距离为
B．照相底片上P1和P2所击中位置间的距离为
C．若加速电压在到之间波动，则粒子P1和P2在底片上刚好没有重叠区域
D．若加速电压在到之间波动，则粒子P1和P2在底片上刚好没有重叠区域
12．如图甲所示，光滑且足够长的固定斜面与水平面的夹角为，斜面上两平行水平虚线MN和PQ之间有垂直于斜面向下的匀强磁场；PQ以下区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，PQ两侧匀强磁场的磁感应强度大小相等。正方形导线框abcd四条边的阻值相等，时刻将处于斜面上的导线框由静止释放，开始释放时ab边恰好与虚线MN重合，之后导线框的运动方向始终垂直于两虚线，其运动的图像如图乙所示，时间内导线框的速度大小为，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．时间内，导线框的ab边一定没有经过虚线PQ
B．时间内，导线框的速度大小为
C．时间内，导线框a、c两点间的电势差为0
D．时间内，导线框的位移大小为
三、实验题
13．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，
(1)按图甲连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转，此实验操作的目的是______。
A．测量灵敏电流表能够承受电流的最大值
B．检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系
C．检查灵敏电流表测量电流的大小是否准确
(2)用图乙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针______（填“向左”或“向右”）偏转，则螺线管中感应电流产生的磁场方向______（填“向上”或“向下”）。
(3)实验得出感应电流总是具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍____________________。
14．将力信号转化为电信号来测量受力大小的装置称为力传感器（DIS），在力学实验中被广泛应用。为了研究力传感器的原理，小南同学在实验室中找到了一个力传感器并查阅了相关资料，发现力传感器中有一个重要部件——悬臂梁。如图甲所示，悬臂梁的一端固定，另一端安装测力钩，在悬臂梁的上、下表面各安装了两个电阻（也称“应变片”），四个电阻的阻值均为。当测力钩受到拉力或压力时，悬臂梁的上、下表面会产生微小的形变，从而引起电阻的阻值发生变化。这四个电阻连接成如图乙所示的电路，其中电源电压恒为U，输出电压与测力钩所受力成正比。当测力钩受到拉力时，和变小，和变大，每个电阻阻值变化量的绝对值均相同。
(1)当测力钩受到拉力时，A点的电势比B点______（填“高”或“低”），输出电压______（用U、、表示）；
(2)当超过200Ω时，由于形变量过大，电阻可能会损坏。已知测力钩受到的拉力为1N时，，则该力传感器的最大量程为______N；
(3)若仅增加悬臂梁所用材料的硬度，使得在相同外力作用下变小，则该力传感器的最大量程会______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
四、解答题
15．电磁炮是利用安培力对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的大炮相比，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。电磁炮可简化为如图所示模型，将质量为m的金属棒PQ放在两根足够长、间距为L的平行光滑水平导轨上，导轨处在垂直于导轨平面竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导轨的左端连接一个电容为的超级电容器。将开关S拨到1，将电容器接在输出电压为的高压直流电源两端给电容器充电，充满电后将开关S拨向2，不计导轨电阻，金属棒PQ电阻为R，且运动的过程中始终和导轨垂直。求：
(1)开关S合向2的一瞬间，金属棒PQ加速度a的大小；
(2)金属棒PQ最终获得速度v的大小；
(3)已知电容器贮存的电能为（C为电容器电容，U为电容器两端电压），金属棒PQ从静止运动至最终速度v的过程中产生的焦耳热（结果用v、、、m、B和L表示）。
16．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abcd匝数N=100匝，面积S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度ω=100π rad/s，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，输电导线的总电阻为R10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3：n410：1，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）交流发电机产生电动势的最大值Em；
（2）输电线路上损耗的电功率ΔP；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n21：8，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．如图，两根光滑平行金属导轨EF、HG固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为和，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小为。两根完全相同的均匀金属棒P、Q，长度均为、质量均为，P棒中点处接有一原长为、劲度系数为的轻质绝缘弹簧，两棒放置在导轨上图示位置。现给P棒一个初速度，当P棒运动到MN时（两棒运动已经稳定），P棒速度大小为，弹簧刚好与Q接触。运动过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好，弹簧始终在弹性限度内，弹簧弹性势能的大小为（为弹簧的形变量），导轨足够长且电阻不计，两棒电阻不可忽略。
(1)求P棒的初速度大小；
(2)求P运动到MN过程通过Q的电荷量；
(3)若运动过程中两棒的最近距离为，求从开始到弹簧压缩至最短过程P棒产生的焦耳热。
18．如图所示，足够大的平行挡板A1、A2竖直放置，间距为L．A1、A2上各有位置正对的小孔P、Q．两板间存在两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，水平面PQ和MN分别是两个磁场区的理想边界面．挡板A1的左侧是方向水平向右的匀强电场，质量为m、电荷量为＋q的粒子从电场中的O点以大小为v0的初速度竖直向上射出，运动一段时间后从小孔P进入Ⅰ区，此时速度方向与竖直方向的夹角θ = 60 ．粒子进入Ⅰ区运动之后，从PQ边界上的 C1点第一次离开Ⅰ区，C1点与挡板A1的距离为d，然后进入没有磁场的区域运动，从MN边界上的D1点（图中未画出）第一次进入Ⅱ区，D1点与挡板A1的距离为．不计重力，碰到挡板的粒子不予考虑．
（1）求匀强电场中O、P两点间的电势差U和Ⅰ区的磁感应强度B1的大小；
（2）已知，最后粒子恰好从小孔Q射出，求Ⅱ区的磁感应强度B2的大小可能是哪些值？
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C A B A C D C BD BD
题号 11 12
答案 BC CD
13．(1)B
(2) 向左 向上
(3)引起感应电流的磁通量的变化
【详解】（1）这样操作是为了检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系，以此来确定产生的感应电流的方向，故A、C错误，B正确。
故选B。
（2）[1][2]图甲中闭合开关后，电流计指针向右偏转，说明电流从“”接线柱流入电流表时，电流计指针向右偏转；图乙中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，螺线管中的原磁场方向向下，且螺旋管中的磁通量不断增大，根据楞次定律可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向应向上，根据右手螺旋定则可知，感应电流从“”接线柱流入电流表，故电流表指针向左偏转。
（3）实验得出感应电流总是具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
14．(1) 高
(2)40
(3)增大
【详解】（1）[1][2]由电路可知，R1两端电压，R3两端电压，则当测力钩受到拉力时，U1减小，U3增加，即A点的电势比B点高；输出电压
（2）由题意知，测力钩所受外力与成正比，即有
解得
（3）由于在相同外力作用下变小，与更换材料之前相比，可以在测力钩受到更大拉力的情况下保证电阻不损坏，故量程会增大。
15．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）开关S合向2的一瞬间，金属棒PQ有
求得金属棒PQ加速度的大小为
（2）设在很短的时间内通过金属棒PQ的电荷量为，金属棒PQ的速度变化量为，根据动量定理得
即
将金属板PQ达到最大速度的整个过程分为很多小段，对于每小段过程有
…………
将以上各式左右两边分别累加得
即
又
金属棒PQ速度最大时，回路中的电流为零，电容器两极板间的电压为
联立得
（3）设金属棒PQ从静止运动至最终速度v的过程中产生的焦耳热为Q，由能量守恒得
又
联立求得
16．（1）；（2）160W；（3）4：1
【详解】（1）电动势的最大值
（2）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
由于，解得
所以输电线路上损耗的电功率
（3）由于，可得
升压变压器副线圈两端电压
又由，可得
又升压变压器的原线圈输入功率
又
解得
故发电机线圈内阻上消耗的热功率
所以
17．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）P棒向右运动，根据右手定则可知，在P棒、Q棒组成的回路中会产生逆时针的电流，根据左手则，可知P棒受到的安培力向左，Q棒受到的安培力向右；当P棒运动到MN时两棒的运动已经稳定，说明回路中电流为零，即此时两棒产生的电动势相等，则两棒开始匀速运动时有
解得
两棒从开始到稳定过程，分别对P棒、Q棒由动量定理得，
联立解得
（2）对Q棒，根据动量定理有，
又
联立可得
解得
（3）P棒在窄导轨上运动到稳定过程中，由系统能量守恒得
解得
此过程P棒产生的焦耳热为
P棒进入宽导轨到弹簧压缩至最短过程中，P棒在安培力和弹力作用下做减速运动，Q棒在安培力和弹力作用下做加速运动，当速度相等时，回路电流为零，弹簧被压缩到最短，开始恢复形变，由系统动量守恒和能量守恒可得,
解得
此过程P棒产生的焦耳热为
综上，P棒中产生的焦耳热
18．（1）（2）、、
【详解】（1）粒子从O点运动到P点过程，由动能定理得
①
在P点速度满足
v0=vcosθ②
解得O、P两点间的电势差③
粒子在Ⅰ区内做圆周运动，有 ④
粒子运动情况如图，可得2r1cosθ=d⑤
解得Ⅰ区的磁感应强度⑥
（2）粒子在Ⅱ区内做圆周运动，有⑦
粒子运动情况如图，粒子完成一个完整的周期性运动，到达PQ边界的C2点时，与挡板A1的距离为 ⑧
即x=4d-r2
先不考虑粒子碰到挡板的情况下，恰好从小孔Q射出，有两种情况．
①第一种情况是粒子斜向下射出小孔Q，对应的条件是
Nx+d=L （n=1,2,3,……） ⑨
将L=13d代入并整理可得
⑩
考虑到r2>0，则n>3
再考虑粒子不能碰到挡板，则需满足条件 ⑾
可解得
综合以上条件，可知n只能取4和5两个值，即r2=d和r2=d⑿
解得Ⅱ区的磁感应强度大小的两个可能值是
和⒀
②第二种情况是粒子斜向上射出小孔Q，对应的条件是
nx=L （n=1,2,3,……） ⒁
可得 ⒂
考虑到r2>0，则n>3
粒子不能碰到挡板A2，需满足条件
⒃
解得r2综合以上条件可知只能取n =4，即r2=d⒄
解得Ⅱ区的磁感应强度大小的另一个可能值是⒅

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