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5． 如图所示，光滑的半圆弧槽固定在竖直面内，其圆心为 O 点。导体棒 a 固定在圆弧槽上 O 点正下方的
高二物理期中考试试卷
P 点，通有垂直纸面向里的电流；可自由移动的导体棒 b 恰好静止在圆弧槽上的 Q 点，其内通有垂直纸
一、选择题：本题共 10 小题，共 46 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~7 题只有一项符合题目要求，
面向外的电流。两导体棒与 O 点连线间的夹角为θ。现保持导体棒 a 内的电流大小不变，缓慢增大导体棒
每题 4 分；第 8~10 题有多项符合题目要求，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不
b 内的电流大小，下列说法正确的是（ ）
答的得 0 分。
A．圆弧槽对导体棒 b 的支持力逐渐增大
1． 传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似，能够感受诸如力、温度、光、声音等信息，
B．圆弧槽对导体棒 b 的支持力逐渐减小
并能按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。关于应用传感器的实际情景，下列说法不正
确的是（ ） C．两导体棒间的安培力逐渐减小
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器 D．两导体棒间的安培力逐渐增大
B．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器 6．如图甲是回旋加速器的工作原理图，若带电粒子在磁场中运动的动能 随时间 t 的变化规律如图乙所
C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 示，不计带电粒子在交变电场中的加速时间，不考虑因相对论效应带来的影响，则（ ）
D．应变式力传感器通过测量电阻的变化来确定金属梁受力的大小
2 ．关于以下四幅图，说法正确的是（ ）
A．在乙图中，
A．图甲中，摇动手柄使蹄形磁铁转动，铝框会向相反方向转动
B．交变电场的变化周期等于
B．图乙是真空冶炼炉，利用涡流原理使金属熔化
C．只增大两 D 形盒之间的加速电压 U，粒子在电场中加速的总次数减少
C．图丙是速度选择器，不同速度的带电粒子均能从 M 到 N 沿直线匀速通过
D．图丁，把一根柔软的金属弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后弹簧静止不动 D．只增大两 D 形盒之间的加速电压 U，粒子获得的最大动能将增大
3． 中国已投产运行的 1 000 kV 特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用 7． 如图所示，足够长的两平行光滑导轨电阻不计，导轨所在平面与水平面的夹角为θ，整个空间存在与导
50 0 kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用 1 000 kV 特高压输电，不 轨所在平面垂直的匀强磁场。导轨上部接有两个阻值相同的电阻，开关 S 断开。电阻不计的金属棒垂直导
考虑其他因素的影响。则( ) 轨放置，与两导轨接触良好。现将棒从静止释放，下滑一段距离后闭合 S，棒恰能匀速下滑，之后棒继续
A．输电电流变为原来的 2 倍 下滑相同的距离。关于下滑相等距离的两个阶段，下列说法正确的是（ ）
B．输电线上损失的电压将变为原来的 2 倍
C．输电线上损失的电压将变为原来的 12
D．输电线上损耗的电功率将变为原来的 12
4． 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体。磁体正下方水平桌面上放置一个闭合线圈。将磁体托起
到某一高度后放开，磁体能上下振动并最终停下来。磁体振动过程中未到达线圈平面且线圈始终静止在桌
面上。磁体振动过程中，下列选项正确的（ ）
A. 线圈对桌面的压力大小在某时刻可能等于重力
A．刚释放时棒的加速度与开关闭合前瞬间相等
B．线圈总有缩小的趋势
B．第一阶段用时大于第二阶段用时的 2 倍
C．弹簧的弹性势能一直减小
C．第一阶段通过金属棒的电荷量大于第二阶段的
D．磁体和弹簧系统的机械能保持不变
D．第一阶段回路产生的总焦耳热大于第二阶段的
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8. 某次考试时需利用手柄式金属探测仪检测违禁电子设备，如图为某款金属探测仪，该探测仪内部结构主
A．若粒子恰好从 点射出磁场，则粒子的速度
要是由线圈与电容器构成的 LC 振荡电路。在 LC 振荡电路中，电容器 C 极板上的带电量 q 随时间 t 变化的
规律如图所示，则该振荡电路( )
B．若粒子从 cb 边射出磁场，则粒子的速度
C．若粒子的速度 ，则粒子出射时速度方向与 轴正方向夹角的正弦值为
D．若粒子从 边射出磁场，则粒子在磁场中运动的时间范围是
A. LC 回路的周期为 0.04s
－
B. LC 回路中电场能的周期为 4×10 6 s 三、实验题（共 15 分）
C..2×10-6
－
~3×10 6 s 电容器处于放电过程 11 ．(8 分）某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验．
D.增大线圈自感系数 L，则周期会增大
9 ．如图所示，边长为 L、粗细均匀的正方形闭合导线框以水平速度 v0 匀速
穿过宽度为 d（d>L）的匀强磁场区域（ab、cd 边和磁场竖直边界平行），
磁场的磁感应强度大小为 B，线框总阻值为 R，线框平面与磁场方向垂直。
从 ab 边到达磁场左侧边界开始计时，则线框中的感应电流 I、线框上 d、c
两点间的电势差 Udc、线框所受安培力 F、穿过线框的磁通量 随时间 t 变
化的图像可能正确的是（ ）
(1)首先按图甲(1)所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按图甲(2)所示方式
连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是_________________________。
(2)接下来用图乙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向．某次实验中在
条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是
A. B.
沿__________(选填“顺时针”或 “逆时针”)方向．
(3)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断
的实验结果未完成，请帮助该小组的同学完成(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)．
实验记录表(部分)
操作 N 极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图(B0 表示原磁场，即磁铁产生的磁场)
C. D.
原磁场通过螺线管磁通量的增减 增加
感应电流方向 沿逆时针方向
感应电流的磁场 B′的方向 __________________
(4) 该小组同学通过实验探究，对楞次定律有了比较深刻的认识．请从能量守恒的角度分析他们的实验结
1 0．如图所示，在直角坐标系 中，有一个边长为 的正方形区域， 点在原点， 点和 点分别在 轴 果的正确性：
和 轴上，该区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 ，一带正电的粒子质量为 ，
电荷量为 ，以速度 从 点沿 轴正方向射入磁场，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
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12.（7 分）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中， 阻 R ，与 R 并联的电压表为理想电压表．在 t 时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的
磁通量随时间 t 按图乙所示正弦规律变化．取 计算．求：
（1 ）此交流发电机产生的感应电动势的最大值；
（2 ）从线框经过图示位置开始计时，写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（3 ）电路中电压表的示数．
图 1 图 2
图 3
（1 ）小明先用多用电表测量图 1 变压器的“0 ”、“8 ”接线柱间的电阻。选择开关位置如图 2，经规范操作，指
针位置如图 3 ，测得阻值为 Ω。 14 .（12 分）如图所示，直角坐标系 xOy 的第一象限有竖直向下的匀强电场，场强 ，第四象
（ 2）用匝数n =200 和n =400 的两线圈进行实验，分别测得其两端电压为 U 和 U ，记录于下表。以 限有垂直纸面向外、磁感应强度 的匀强磁场，第三象限有垂直纸面向里、磁感应强度 未知的
1 2 1 2
下说法正确的是 （多选） 匀强磁场。一比荷为 的带正电粒子，从 点以 的速度沿 轴正方向射入电
U1/V 1.02 2.20 3.24 4.28 5.36
场，经 点进入第四象限，再经 轴上的 点（图中未画出）进入第三象限，不计重力， ，
U2/V 2.12 4.52 6.64 8.78 11.02
A ．与n1 对应的是副线圈 B ．与n2 对应的是副线圈
， 。求：
(1)粒子从点 P 到点 的时间；
C ．实验中采用低压直流电源 D ．多用电表选择开关应调至交流电压挡
(2)要使粒子能进入第二象限， 应满足的条件。
（ 3）小明将两个线圈按图4 方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图 5 所示，上层线圈与示波器相
连，则示波器上显示的波形为 。
15 ．（18 分）桌面上有不等间距平行金属导轨 、 和 PQ、 如图水平放置（桌面未画出），
图 4 图 5 MN 和 相连，PQ 和 相连，导轨宽度分别为 ， ， 和 左上端都涂有长
度为 2m 的绝缘漆，金属棒 a 和金属棒 b 分别垂直导轨放置，金属棒 b 开始位置与 位置重合，它们质
量分别为 ， ，b 用绝缘细线绕过光滑定滑轮和一小物块 c 相连，c 的质量 ，
图 5 c 开始时距地面高度 ，整个空间充满垂直导轨向上的匀强磁场。已知绝缘漆部分和棒的动摩擦因数
，导 轨其余部分均光滑且和金属棒接触良好，开始用手托着 c 使系统保持静止。现放手使其开始
运动，物体 c 触地后不再反弹，设整个过程中导轨足够长，g=10m/s2，求：
(1)金属棒 b 在导轨上涂有绝缘漆部分运动时绳子的拉力大小；
(2)金属棒 a 从开始运动到速度为 2m/s 的过程中系统产生的焦耳热；
三、解答题（共 39 分） (3)求金属棒 a 的最大速度。
1 3．（9 分）如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向
的固定轴 OO 匀速转动，线圈的匝数 n 、电阻 r ．线圈通过两端的金属滑环与电阻 R 连接，电
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D．磁体上下运动过程中，线圈对磁体的作用力对磁体始终做负功，所以磁体和弹簧系统的
高二物理参考答案
机械能一直减小，故 D 错误。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
故选 A。
答案 C B C A D C D CD ABD BC
5．D
1 ．C 【详解】对导体棒 b 受力分析，如图所示
【详 解】A．电子秤通过力传感器（如应变片）将压力转化为电信号测力，故 A 正确，不符
合题意；
B．电视遥控接收器利用红外线传感器接收红外信号，故 B 正确，不符合题意；
C．话筒的作用是将声信号转换为电信号，故 C 错误，符合题意；
D．应变式力传感器通过金属梁形变引起电阻变化来测量力，故 D 正确，不符合题意。
故选 C。
2． B
根据三角形相似可知 ，
【详 解】A．根据电磁驱动原理，图甲中，当摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转
动，A 错误； 由此可知，逐渐增大导体棒 b 中的电流大小，导体棒 b 所受安培力不断增大，则 Lab 增大，
B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，金属块中产生很强的涡流，金属块 b 逐渐上移，而圆弧槽对导体棒 b 的支持力不变。
中产生大量热量，从而冶炼金属，B 正确； 故选 D。
6．C
C．图丙中只有 的粒子才能直线通过，C 错误；
【详解】A．带电粒子每次经过电场加速，动能增加量均为 （ 为加速电压，恒
D．当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各
圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开， 定不变），因此相邻动能差满足 ，故 A 错误；
弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与
B． 回旋加速器中，交变电场的变化周期等于带电粒子在磁场中做圆周运动的周期 。粒
水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，弹簧上下振动，D 错误。
故选 。 子每运动半个圆周加速一次，因此相邻两次加速的时间间隔 ，即交变电场周期 B
3 解析：选 C。根据输送电功率 P 输＝U 输 I 输及 P 输不变，可知，输电电流 I 输＝P 输 U 输∝
，故 B 错误；
1U 输，当 U 输变为原来的 2 倍时，I 输变为原来的 12，A 错误；输电线上损失的电压 U 损＝
I 输 R 线∝I 输，所以，当输电电流变为原来的 12 时，输电线上损失的电压也变为原来的 12， CD．由 ，粒子的最大动能 ，与加速电压 无关；
B 错误，C 正确；输电线上损耗的电功率 P 损＝I2 输 R 线∝I2 输，所以输电线上损耗的电功
率将变为原来的 14，D 错误。 总加速次数 ， 增大则 减小，即加速总次数减少，故 C 正确，D 错误。
4 .A
故选 C。
【 详解】AB．磁体向下运动时，穿过线圈的磁通量增加，线圈有缩小趋势，磁体对线圈的
7．D
作用力为向下的排斥力，线圈对桌面的压力大于重力；磁体向上运动时，穿过线圈的磁通量
【详解】A．刚释放时棒的加速度为
减少，线圈有扩张趋势，磁体对线圈的作用力为向上的吸引力，线圈对桌面的压力小于重力，
当磁体到达最高点或最低点时，线圈磁通量变化率为零，此时线圈对桌面的压力大小等于重 设导轨间距为 l，开关闭合前瞬间，有 ，
力，故 A 正确 B 错误；
C．磁体上下运动，弹簧长度时而增大时而减小，所以弹簧弹性势能时而变大时而变小，故 闭合 S，棒恰能匀速下滑，则 ，
C 错误；
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联立解得 ，故 A 错误；
标量，所以电场能的周期为 ，故 B 错误；2×10
-6 6~3×10－ s
电容器电
B．设棒下滑相同的距 离为 d，第一阶段棒做加速度减小的加速运动，则 荷量减小，处于放电过程，故 C 正确；根据 可知周期增大，故 D 正确 。
第二 阶段做匀速 运 动，则 9．ABD
联立可得 ，故 B 错误；
【详解】A．进入磁场过程感应电流为
C．第一阶段通过金属棒的电荷量为 由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，全部进入磁场后，感应电流为零，而离开
磁场的过程感应电流大小与进磁场时相等，但电流方向为顺时针，故 A 正确；
第二阶段通过金属棒的电荷量为
B．线框进入磁场过程中
由此可知 ，故 C 错误； 全部进入磁场后
D．由以上 分析可知，金属棒先做加速度减小的加速运动，闭合开关后做匀速运动，其 v-t
离开磁场过程
图像如图所示
故 B 正确；
C．进入磁场过程线框所受安培力大小为
由左手定则可知，进入磁场过程线框所受安培力方向向左，全部进入磁场后，线框不受安培
力，离开磁场过程中，安培力大小方向均与进入磁场过程相同，故 C 错误；
D．线框进入磁场过程磁通量为
则金属棒运动过程中安培力随位移变化的图像，如图所示 当线框全部进入磁场后，磁通量达到最大，且保持不变，线框离开磁场过程，磁通量均匀减
小，故 D 正确。
故选 ABD。
10．BC
【详解】A．若粒子恰好从 c 点射出磁场，根据几何关系可知，粒子圆周运动半径为
根据洛伦兹力提供向心力，有
图 线与坐标轴所围区域的面积表示克服安培力做的功，由图可知，第一阶段回路产生的总焦
解得 ，故 A 错误；
耳热为 B．若粒子从 cb 边射出磁场，则
则粒子的速度 ，故 B 正确；
第二阶段回路产生的总焦耳热为
C．若粒子的速度
所以 ，故 D 正确。
故选 D 。 则轨迹圆半径
8.【答 案】 CD 则粒子从 cd 边射出，设粒子射出磁场时速度方向与 y 轴正方向夹角为 ，则
【详解】 根据图像可知，LC 回路周 期 为 ，故 A 错误；LC 回路中电场能是
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，故 C 正确。
D．根据 ，
14.（1） （8 分）
得 ，若粒子从 d 点射出，可知圆心角为 180°，时间最长，最长时间
(2) （4 分）
【详解】（1）粒子从 P 到 Q 有
若粒子从 c 点射出，可知圆心角为 90°，时间最短，最短时间
若粒子从 边射出磁场，则粒子在磁场中运动的 时间范 围是 ，故 D 错误； -----------------------------------------------------------------------------（1 分）
故 选 BC。 解得 --------------------------------------------------------------------（1 分）
1 1.(1)确定电流计指针 偏转方 向与电流方向的关系（2 分）
（ ）顺时针 粒子从 P 到 Q，由动能定理得2 （2 分）
（ 3）垂 直纸面向外（2 分） 解得 --------------------------------------------------------------------（1 分）
（4） 感应 电流 产 生的 磁场对 磁体的运动起阻碍作用，机械能减少，减少的机械能转化为
设粒子经过 点的速度方向与 x 轴的夹角为 ，则
电能 （2 分）
解得 -----------------------------------------------------------------------------（1 分）
12 ．（1） 6.0 Ω 或 6Ω （2 分）
（2）AD（ 3 分， 选一个 1 分，错选不给分） 粒子在第四象限做匀速圆周运动
（3）C（2 分） 解得 ---------------------------------------------------------------------------（1 分）
13．(1 ) 200V；（ 3 分） 过点 Q 作速度方向的垂线，交 y 轴于 N，如图
(2) e=200cos100t(V)；（3 分）
(3) 90 V；（3 分）
【详解】 由磁通量 随时间 t 图象得出周期 ，线圈转动的角速度
，感应电动势最大值 ，由图可知 ，所以感应
电动势的最大值是
由几何知识可知 --------------------------------------------------（1 分）
线圈处于峰值面，则交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式：
则粒子在第四象限做匀速圆周运动半个周期，M 点与 N 点重合，粒子从点 到点 的时间
-----------------------------------------------------------------------（1 分）
根据正弦交变电流电压的最大值是有效值的 倍，所以电路中电压表的示数：
------------------------------------------------------------------（1 分）
（2）粒子在第三象限做匀速圆周运动恰好与 y 轴相切，如图
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此时 b 的速度为 --------------------------------------------------------------------（1 分）
根据能量关系得系统产生的焦耳热为 ----------------（1 分）
解得 --------------------------------------------------------------------------------------（1 分）
（3）金属棒 a 和 b 运动方向相同，磁场方向相同，切割产生的感应电动势方向相反，即电
动势相减为回路总电动势。a 做加速运动，b 做减速运动，只要二者的电动势不相等，则回
由几何知识可知 ------ -------------------------------------------（1 分） 路有电流，即 b 减速、a 加速。当两者的感应电动势相等时，回路的感应电流为 0，两棒不
设粒子在第三象限做匀速圆周运动的半径为 ，则 受安培力，做匀速运动，金属棒 a 的速度达到最大。设此时 a、b 两棒的速度分别为 和 ，
则有 ----------------------------------------------------------------------------------（2 分）
解得 ---------------------------------------------------------------------------------（1 分）
可得
由 ---------------------------------------------------------------------------------（1 分）
因为 a、b 加速度大小相等，则有 -----------------------------------------------（2 分）
解得 解得 --------------------------------------------------------------------------------（2 分）
要使粒子能 进入 第二象限， 应满足的条件为 。----------------------------（1 分）
15． (1)1.2 N（6 分）
(2)1.8J （6 分 ）
(3) （6 分）
【详解】（1）金属棒 b 在导轨上涂有绝缘漆部分运动时未形成闭合电路，导体棒不受安培
力。
对 c，由牛顿第二定律得 ------------------------------------------------- (2 分）
对 b: ---------------------------------------------------------------------(2 分）
解得
解得 --------------------------------------------------------------------------------- --（1 分）
绳 子的拉力为 ------------ ------------------------------------------------------------（1 分）
（2）c 落地过程，根据运动学公式得
解得 ----- -- ----------------------------------------------------- -------------------- -------（ 1 分）
此时离开绝缘漆，金属棒 b 开 始 切 割 磁感线，回路产生感应电 流，b 做减速运动， a 做加 速
运动，它们的 电流时刻相等，所以 a 和 b 受到的安培力大小之比为 1：2，质量 之比为 1：2，
所以加速 度 之比 为 1： 1，即二者速 度变化量 相等。--------------------------------- -----（ 1 分）
当 a 的速度从 0 变为 2m/s 时，变化量为 2m/s，则 ------------------------（1 分）
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