无锡市天一中学2022-2023学年高二上学期期中考试物理试题（平行班）（解析版）

第20页/共20页江苏省天一中学2022—2023学年秋学期期中考试高二物理学科（平行班）一、单项选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。每小题只有一个选项符合题意。1.关于感生电动势和动生电动势的比较，下列说法中错误的是（）A.感生电动势是由于变化的磁场产生了感生电场，感生电场对导体内的自由电荷产生作用而使导体两端出现的电动势B.动生电动势是由于导体内的自由电荷随导体棒一起运动而受到洛伦兹力的作用产生定向移动，使导体棒两端出现的电动势C.在动生电动势产生的过程中，洛伦兹力对自由电荷做功D.感生电动势和动生电动势产生的实质都是由于磁通量的变化引起的，只是感生电动势是由于磁场的变化产生的，而动生电动势是由于面积的变化产生的【答案】C【解析】【详解】A．感应电动势是由于磁场变化而产生的，则回路所在空间存在感生电场，电场力对电荷做功，而使导体两端出现的电动势，故A不符合题意；B．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势，导体中的自由电荷随导体在磁场中运动，受到洛伦兹力，而向导体一端移动，故B不符合题意；C动生电动势的产生原因与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始终不做功，故C符合题意；D．感生电动势是由于磁场的变化产生的，而动生电动势是由于面积的变化产生的，实质都是由于磁通量的变化引起的，故D不符合题意。故选C。2.以下四图都与电磁感应有关，下列说法正确的是（）A.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.当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动C.金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属D.磁电式仪表，把线因绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用【答案】A【解析】【详解】A．真空冶炼炉能在真空环境下，利用电磁感应现象，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属，故A正确；B．根据电磁驱动原理，当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相同方向转动，故B错误；C．金属探测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故C错误；D．磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，铝框中产生感应电流，使线框尽快停止摆动，起到电磁阻尼的作用，故D错误。故选A。3.社区是疫情联防联控的第一线，为了严防死守“最后一公里”，某小区门口新增了AI人脸识别机。当有人进入“人脸识别区”，大概0.5m处时，摄像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，判断是否是业主。下列哪一组传感器可实现这一功能（）A.声传感器和压力传感器B.光传感器和位移传感器C.速度传感器和温度传感器D.压力传感器和加速度传感器【答案】B【解析】【详解】根据题意，进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器。故选B。4.如图所示，A，B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，下列说法正确的是（）A.断开开关S时，A灯与B灯同时慢慢熄灭B.断开开关S时，B灯立即熄灭而A灯慢慢熄灭C.闭合开关S时，A，B灯同时亮，且达到正常亮度D.闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮【答案】A【解析】【详解】CD．开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光。由于线圈的自感电动势阻碍电流的增加，则A灯逐渐变亮，由于线圈的电阻可以忽略，最后A灯会和B灯一样亮，故CD错误；

AB．断开开关S的瞬间，线圈与两灯一起构成一个新的自感回路，通过线圈的电流将要逐渐减小，由于自感作用，两灯缓慢同时熄灭，故A正确，B错误。

故选A。5.如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（极性不明），当条形磁铁下落时，可以判定（）A.环中将产生俯视顺时针的感应电流 B.环对桌面的压力将增大C.环有面积增大的趋势 D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力【答案】B【解析】【详解】A．因为条形磁铁极性不明，只知道磁通量在增大，故无法确定感应电流的方向，A错误；BD．条形磁铁下落时磁通量增大，故在金属圆环中会产生与条形磁铁磁场方向相反的磁场，二者互相排斥，故环对桌面的压力将增大，同时磁铁受到向上的作用力，也就是“来拒去留”。B正确、D错误；C．因为磁通量在增大，根据楞次定律，圆环需要缩小面积才能阻碍磁通量的增大，也就是“增缩减扩”，C错误；故选B。6.如图是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图像可以判定（）A.该交变电流的电流方向每秒改变5次B.该交变电流的电压瞬时值表达式为C.图像上对应的0.05s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面D.将标有“12V、3W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光【答案】B【解析】【详解】A．由图读出，周期为T=0.2s一个周期交变电流改变两次方向，所以该交变电流的电流方向每秒改变10次，故A错误；B．交流电的角速度该交变电流的电压瞬时值的表达式为u=Umsinωt=12sin10πt（V）故B正确；C．图象上对应的0.05s时刻，电动势为不为0，说明发电机中的线圈没有转至中性面，故C错误；D．此交变电压的最大值为Um=12V有效值为灯泡的额定电压有效值为12V，所以灯泡不能正常发光，故D错误。故选B。7.如图所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是()A.这是一个升压变压器B.原线圈的匝数比副线圈的匝数多C.当原线圈输入交流电压220V时，副线圈输出直流电压12VD.当原线圈输入交流电压220V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小【答案】B【解析】【详解】ABC．根据铭牌，根据变压比公式：当时，是降压变压器；当时，是升压变压器，此变压器为降压变压器，，故AC错误，B正确．D．当原线圈输入交流电压220V时，副线圈输出交流电12V，根据知电流与匝数成反比，故副线圈中电流比原线圈中电流大，故D错误．8.回旋加速器原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略；磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为+q，在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是（）A.带电粒子由加速器的边缘进入加速器B.被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大C.质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径成正比D.该加速器加速质量为4m、电荷量为2q的粒子时，交流电频率应变为【答案】D【解析】【详解】A．由于粒子经过电场加速后，进入磁场做匀速圆周运动，为了使得粒子能够在电场中持续加速，最终从加速器边缘飞出，则带电粒子应由加速器的中心位置进入加速器，A错误；B．根据可知，磁感应强度运不变时，带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期不变，与圆周运动半径无关，B错误；C．粒子在磁场中圆周运动半径越大，速度越大，根据，解得可知，质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径的平方成正比，C错误；D．回旋加速器正常工作的前提是交变电流的周期与粒子在磁场中匀速圆周运动的周期相等，则该加速器加速质量为4m、电荷量为2q的粒子时，根据，解得D正确。故选D。9.一个带电量为＋q、质量为m的圆环，套在水平的粗细均匀的细杆上，它们之间的动摩擦因数为，细杆处于垂直纸面向里大小为B的匀强磁场以及水平向右大小为E的匀强电场中，如图所示。重力加速度为g，且。静止释放带电圆环，则（）A.带电圆环将做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动B.带电圆环加速度先减小后增大C.带电圆环最大加速度为D.最大速度为【答案】C【解析】【详解】C．当圆环的速度v＜时，受到的洛仑兹力F洛=qvB＜G=mg圆环水平方向受到向右的电场力F=qE和向左的摩擦力f=μ（mg-qvB）由牛顿第二定律得加速度随着圆环速度的增大，f在减小，a在增大，则当f=0时，即mg=qvB时，加速度最大为选项C正确；D．加速度因为qE＞µmg，圆环一开始做加速运动，但F洛=qvB逐渐增大，则摩擦力f=μ（mg-qvB）逐渐减小，加速度随着增大，这一阶段圆环做加速度增大的加速运动；当圆环的速度v＞时，受到的洛仑兹力F洛=qvB＞G=mg圆环水平方向受到向右的电场力F=qE和向左的摩擦力f=μ（qvB-mg）由牛顿第二定律得加速度洛仑兹力F洛=qvB继续增大，则摩擦力f=μ（qvB-mg）逐渐增大，加速度减小，这一阶段圆环做加速度减小的加速运动；直到F=qE=f=μ（qvB-mg）时，加速度减为0，速度达到最大值，之后圆环以这个速度做匀速直线运动，最大速度为选项D错误；A．综合以上分析，可知带电圆环将先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动，选项A错误；B．带电圆环加速度先增大，增大到后，加速度开始减小，最后减为0，选项B错误；故选C。10.如图所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电、电荷量为q、质量为m、速度为v的粒子，不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动以下说法正确的是)A.只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在MN上B.对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心C.对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，时间也越长D.只要速度满足，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上【答案】D【解析】【详解】对着圆心入射，只有轨道半径为R的粒子出射后可垂直打在MN上，选项A错误；由对称性可知，对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线一定过圆心，选项B错误；对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长所对的圆心角越小，运动时间越短，选项C错误；只要速度满足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，选项D正确．11.某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（）A.B.为压力传感器C.若定值电阻阻值越大，开启高水位预警时的水位越低D.若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高【答案】C【解析】【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小，，AB错误；CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。故选C。12.某质谱仪的原理图如图所示。加速电场上、下两极板间的电压为U，其中心处和感光片的中心均开有一个小孔（三个小孔共线），其下有另两块左右相对的极板。在左右极板之间还存在垂直于纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场。右极板电势高于左极板，他们之间形成电场强度为E的匀强电场。感光片下方存在垂直于纸面向外，磁感应强度大小为的匀强磁场。现将质量为m，带电量为的质子从加速电场上极板小孔处由静止释放，恰能形成轨迹1。轨迹1、2的半径之比为。下列说法正确的是（）A.轨迹1是直径为的半圆B.将质子换为氘核，并将减小到原来的，即可得到轨迹2C.将质子换为氚核，并将、加倍，为使粒子沿轨迹2运动，应将U、E分别增大到原来的12倍和4倍D.将质子换为粒子，并将U、E各自增大到原来的4和2倍，即可得到轨迹2【答案】C【解析】【详解】A．设质子进入磁场的速度为v，质子在复合场和E中，根据受力平衡可知质子在偏转磁场中，由于洛伦兹力提供向心力可得解得则轨迹1的直径为故A错误；B．将质子换为氘核，并将减小到原来的，则在加速电场中，根据动能定理可得解得质子和氘核在复合场和E中，对质子有对氘核有可知氘核不能沿直线穿过复合场和E，故不能得到轨迹2，故B错误；C．将质子换为氚核，并将、加倍，则在加速电场中，根据动能定理可得质子和氚核在复合场中，根据受力平衡可知质子和氚核在偏转磁场中，由于洛伦兹力提供向心力可得为使氚核沿轨迹2运动，则有联立解得故C正确；D．将质子换为粒子，并将U、E变为和，则在加速电场中，根据动能定理可得质子和粒子在复合场中，根据受力平衡可知质子和粒子在偏转磁场中，由于洛伦兹力提供向心力可得为使氚核沿轨迹2运动，则有联立解得故D错误。故选C。二、非选择题：本题共5题，共52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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。13.如图所示，横截面积为S=0.10m2，匝数为N=120匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中，该匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示．线圈电阻为r=1.2Ω，电阻R=4.8Ω．求：(1)线圈中的感应电动势；(2)从t1=0到t2=0.30s时间内，通过电阻R的电荷量q【答案】(1)12V(2)0.6C【解析】【分析】（1）由图象可知，斜率表示磁通量的变化率，由法拉第电磁感应定律可知，即可求解；

（2）根据闭合电路欧姆定律，与电量的表达式，即可求解．【详解】（1）由B-t图象知，＝1T/s

根据法拉第电磁感应定律得：（2）由闭合电路欧姆定律得电流强度：通过电阻R的电量：Q=I△t=2×0.3C=0.6C【点睛】考查图象的斜率的意义，掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律与电量的表达式的应用．14.如图所示，真空中有直角坐标系xOy，P（a，-b）是坐标系中的一个点，a、b是大于0的常数。在的区域内存在者垂直于xOy平面的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向射入磁场。离开磁场后恰好通过P点。不计粒子的重力，求：（1）磁感应强度B的大小和方向：（2）粒子从O点运动到P点的时间t。【答案】（1），垂直纸面向外；（2）【解析】【详解】（1）粒子在第一象限做圆周运动，在第四象限做直线运动。由左手定则得B的方向垂直纸面向外。由几何关系得由洛伦兹力提供向心力得解得（2）粒子在磁场中运动时间为在第四象限运动时间为总时间为15.某村在距村庄较远地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%.(1)当村民和村办小企业需要220V电压时，求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，则村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少？【答案】(1)1∶372∶11(2)320V5760W【解析】【详解】(1)建立如图甲所示的远距离输电模型由线路损耗的功率：，且由题意知：联立以上方程可得：又由公式，由此可求：则降压变压器得到的电压：由理想变压器电压与匝数成正比的关系可求：所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11.(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图乙所示).由公式，可得输电电流：所以线路损耗的功率：用户得到的电压：用户得到的功率：16.如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨、固定在倾角37°的绝缘斜面上，底部接有一阻值的定值电阻，轨道上端开口，间距，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上。质量的金属棒置于导轨上，通过细线（细线与导轨平行）经定滑轮与质量为的小物块相连。金属棒在导轨间的电阻，导轨电阻不计。金属棒由静止