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江西吉安市省重点中学2025-2026学年高二下学期4月份阶段性检测物理试卷
一、单选题
1．如图所示，交流发电机中的线圈沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为。下列说法正确的是（　　）
A．该交流电的频率为
B．线圈转到图示位置时，产生的电动势为0
C．线圈转到图示位置时，边受到的安培力方向向上
D．仅线圈转速加倍，电动势的最大值变为
2．下列图示情况，金属圆环中不能产生感应电流的是（　　）
A．图（a）中，圆环在匀强磁场中向左平移
B．图（b）中，圆环在匀强磁场中绕轴转动
C．图（c）中，圆环在通有恒定电流的长直导线旁向右平移
D．图（d）中，圆环向条形磁铁N极平移
3．一新型电磁船的船体上安装了用于产生强磁场的超导线圈，在两船舷之间装有电池，导电的海水在磁场力作用下即可推动该船前进，如图是电磁船的简化原理图，其中MN和PQ是与电池相连的导体棒，MN、PQ、电池与海水构成闭合回路，且与船体绝缘，要使该船水平向左运动，则超导线圈在MNPO所在区域产生的磁场方向是（　　）
A．垂直于MNPQ所在平面向上 B．垂直于MNPQ所在平面向下
C．水平向左 D．水平向右
4．威尔逊云室是最早的带电粒子探测器。其原理是在云室内充入过饱和酒精蒸汽，并施加匀强磁场。当带电粒子经过云室时，其经过的路径上就会出现一条雾迹，从而显示粒子的运行路径。若某带电粒子进入云室后的运动方向与磁场方向垂直，其运动轨迹在纸面平面内如图所示。已知此带电粒子在云室中运动过程中质量和电荷量保持不变，由于阻力作用其速度不断减小。粒子重力的影响可忽略不计，下列说法中正确的是（　　）
A．粒子运动方向为从a到b
B．该粒子带正电
C．粒子运动过程中洛伦兹力的冲量始终为0
D．粒子运动过程中洛伦兹力对它做负功
5．“碳-14测年法”通过测量生物化石中碳同位素的丰度来确定年代。如图所示为某质谱仪的原理简化图，离子源A可产生初速度不计、电荷量相同的和。两离子经电压为U的加速电场后，垂直边界进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最终由边界探测器接收。已知离子重力及相互作用忽略不计，下列说法正确的是（　　）
A．在加速电场中，电场力对做的功是对做功的倍
B．进入磁场时，的动量大小是的倍
C．在磁场中运动的时间是的倍
D．若要使打在边界原来的位置，需将加速电压U调节为原来的
6．如图所示，边长为的正六边形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。带正电的粒子从边的中点以某一速度垂直边射入磁场，恰好从相邻边的中点射出磁场，不计粒子重力。则下列说法正确的是（　　）
A．粒子射出磁场时的速度方向与入射方向的夹角为
B．粒子射出磁场时的速度方向与入射方向的夹角为
C．粒子射出磁场时的速度方向与入射方向的夹角为
D．若粒子与边成角斜向右下方射入磁场，调整速度大小，粒子可能从点射出磁场
7．如图所示，理想变压器原线圈匝数为，两个副线圈匝数分别为、，。原线圈回路接有正弦交流电和定值电阻、。副线圈回路中接有可变电阻，副线圈回路中接有一只阻值不变的灯泡。初始时滑片P位于中间，下列说法正确的是（　　）
A．若P向上滑动，灯泡将变暗
B．若P向上滑动，电阻消耗的功率将减小
C．当时，理想变压器的输入功率为100W
D．当时，消耗的电功率最大，且
二、多选题
8．电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分界线位于正方形线圈的正中间，如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈，下列说法正确的是（　　）
A．此时穿过线圈的磁通量为
B．此时穿过线圈的磁通量为0
C．永磁铁相对线圈上升时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向
D．永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向
9．一般巨型发电机组采用“旋转磁极式”发电，其原理如图1所示，设线圈面积为、匝数为，磁极以角速度匀速转动且提供的磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。直流特高压输电技术已成为我国“西电东送”战略的技术基础，其输电示意图如图2所示，“升压整流模块”电路将发电站输出的电压整流成的直流电输送。直流输电线的总电阻等效为，整流及逆变电路模块的能量损失不计，且逆变过程电压不变，变压器为理想变压器。当发电站的输出功率时，换流站接入的电压恰好为。下列判断中正确的是（ ）
A．图1所示时刻，导线中的电流方向为由到
B．由图1所示时刻开始计时，线圈中所产生的电动势可表示为
C．在图2所示电路中，变压器原线圈与副线圈的匝数之比为
D．在图2所示电路中，变压器原线圈与副线圈的匝数之比为
10．如图所示，在光滑绝缘水平桌面上建立直角坐标系xOy，在第Ⅰ、Ⅳ象限存在磁感应强度大小为B、方向垂直桌面向下的匀强磁场。一可视为质点、带电荷量为+q、质量为m的小球，从O点以初速度大小v0沿x轴正方向进入磁场，小球在运动过程中受到的空气阻力大小f=kv（其中k为已知常数），空气阻力方向与小球速度方向相反，最终小球停在H点，下列说法正确的是（　　）
A．小球进入磁场瞬间加速度大小
B．H点的横坐标为
C．H点的纵坐标为
D．小球轨迹长度为
三、实验题
11．某同学设计了既可以测量霍尔电势差，又可以测量均匀等离子体电阻率的实验。实验装置如图（a）所示，霍尔元件长、宽、高间距分别为L1、L2、L3，霍尔元件内均匀等离子体水平向右匀速通过，其内有垂直纸面向内、磁感应强度为B的匀强磁场；电流表内阻可忽略不计。
(1)当闭合开关S时，流过电流表的电流方向__________（选填“向上”或“向下”）；然后再调节电阻箱，记录多组电阻箱的阻值R和电流表的读数I；
(2)作图像如图（b），则霍尔电势差E=________，霍尔元件的电阻r=________。
（用a、b表示）
(3)计算出等离子体的电阻率ρ=______。
12．某同学利用如图的装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化．内阻r=40的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接．滑动变阻器最大阻值40，初始时滑片位于正中间20的位置．打开传感器，将质量m=0.01kg的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极．穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫高度差h=0.25m．计算机屏幕上显示出如图的UⅠ-t曲线，重力加速度g=10m/s2．计算结果均保留3位有效数字．如果有下列根号可取相应的近似值： ；,g=10m/s2．计算结果均保留3位有效数字．如果有下列根号可取相应的近似值：
（1）磁铁穿过螺线管过程中，螺线管产生的感应电动势最大值约为_________ V．
（2）图像中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是( )
A．线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
B．如果仅略减小h，两个峰值都会减小
C．如果仅略减小h，两个峰值可能会相等
D．如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
（3）在磁铁下降h=0.25m的过程中，可估算重力势能转化为电能的效率约是_____．
四、解答题
13．太阳风含有大量高速运动的质子和电子，可用于发电。如图所示，太阳风进入两平行极板之间的区域，速度为v，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于太阳风初速度方向，负载电阻为R，太阳风充满两板间的空间。当发电机稳定发电时，通过负载电阻的电流为I。
（1）判断金属板A、B的带电性质；
（2）求发电机的电动势；
（3）求板间气体的电阻率。
14．某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面图如图所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R和，区域中的危险区内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，外圆为绝缘薄板，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点处开有一小孔C。一质量为m、电荷量为＋q、不计重力的带电粒子从左板内侧的A点由静止释放，两板间电压为U，粒子经电场加速后从C点沿CO方向射入磁场，若恰好不进入安全区，求：
(1)粒子通过C点时的速度大小v0；
(2)若粒子恰好不进入安全区，求两板间电压U1；
(3)在（2）问中，若粒子每次与绝缘薄板碰撞后原速反弹，求粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间t。
15．如图，平行光滑金属导轨被固定在水平绝缘桌面上，导轨间距为L，右端连接阻值为R的定值电阻。水平导轨上足够长的矩形区域MNPQ存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。某装置从MQ左侧沿导轨水平向右发射第1根导体棒，导体棒以初速度v0进入磁场，速度减为0时被锁定；从原位置再发射第2根相同的导体棒，导体棒仍以初速度v0进入磁场，速度减为0时被锁定，以此类推，直到发射第n根相同的导体棒进入磁场。已知导体棒的质量为m，电阻为R，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好（发射前导体棒与导轨不接触），不计空气阻力、导轨的电阻，忽略回路中的电流对原磁场的影响。
求：
(1)第1根导体棒刚进入磁场时，所受安培力的功率；
(2)第2根导体棒从进入磁场到速度减为0的过程中，其横截面上通过的电荷量；
(3)从第1根导体棒进入磁场到第n根导体棒速度减为0的过程中，导轨右端定值电阻R上产生的总热量。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A B B C C D BD AD ABD
11．(1)向下
(2)
(3)
12． 1.05V ABD 2.582.76%
13．（1）B带正电，A带负电；（2）Bdv；（3）
14．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）粒子从A点运动到C点，根据动能定理得
解得
（2）设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，如图所示
由几何关系得
解得r＝R
由牛顿第二定律得
又因
解得
（3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为θ，由几何关系得
解得
粒子在磁场中运动的周期为
粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为
解得
由几何关系可得粒子在危险区运动时总共与绝缘薄板发生5次碰撞，粒子从离开电场到再次返回电场时间为
15．(1)
(2)
(3)，n = 1，2，3，…
【详解】（1）第1根导体棒刚进入磁场时产生的感应电动势为E = BLv0
则此时回路的电流为
此时导体棒受到的安培力F安 = BIL
此时导体棒受安培力的功率
（2）第2根导体棒从进入磁场到速度减为0的过程中，根据动量定理有
其中
解得
（3）由于每根导体棒均以初速度v0进入磁场，速度减为0时被锁定，则根据能量守恒，每根导体棒进入磁场后产生的总热量均为
第1根导体棒进入磁场到速度减为0的过程中，导轨右端定值电阻R上产生的热量
第2根导体棒进入磁场到速度减为0的过程中，导轨右端定值电阻R上产生的热量
第3根导体棒进入磁场到速度减为0的过程中，导轨右端定值电阻R上产生的热量
第n根导体棒进入磁场到速度减为0的过程中，导轨右端定值电阻R上产生的热量
则从第1根导体棒进入磁场到第n根导体棒速度减为0的过程中，导轨右端定值电阻R上产生的总热量QR = QR1＋QR2＋QR3＋…＋QRn
通过分式分解和观察数列的“望远镜求和”性质，得出，n = 1，2，3，…

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