甘肃省兰州某中学2023-2024学年高二年级上册1月期末考试物理试卷(含答案)

甘肃省兰州第一中学2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试

卷

学校：___________姓名:班级：___________考号：

一、单选题

1.下列有关物理学史的说法，其中正确的是（）

A.法拉第发现了电流的磁效应

B.安培提出了著名的分子电流假说

C奥斯特首先发现了电磁感应现象

D.洛伦兹发现磁场对通电导线有作用力

2.图示为长度相同的通电直导线放在磁感应强度大小相等的匀强磁场中，已知通电直

导线中的电流均为/,长度均为心磁感应强度均为则通电导线受到的安培力

尸=3〃的是（）

XXXX

B

XXXX

I®

XXXX

XXXX

3.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（极性如图

明示），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.环对桌面的压力将减小

C.环有面积减少的趋势D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力

4.如图所示，虚线框MNP0内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三

个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入

磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（）

M---------------------N

：XXXx/X;

x\xX/XX

：XXXXX\八

p-------工-------1。

A.粒子。带负电，粒子6C带正电B.粒子c在磁场中的速度最大

C,粒子c在磁场中的加速度最大D.粒子c在磁场中运动的时间最长

5.某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运

动。若该眼动仪线圈面积为5,匝数为N,处于磁感应强度为8的匀强磁场中，线圈

平面最初平行于磁场，经过时间，后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为。处，则在

这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）

为（）

B.理吗逆时针

C.NBSsme,顺时针rNBSCOS0gm

D.-------------,顺时针

6.某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为L的导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针

匀速转动（俯视），转动角速度为G。该处地磁场的水平分量为乩，竖直分量为纥。

叶片的近轴端为〃，远轴端为。。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为（）

K.-BLeo,。端电势高于。端电势B.-B,。端电势低于Z?端电势

22

C.—B13a）,a端电势高于8端电势D.'BW①,。端电势低于8端电势

2）25

7.中国环流器二号M装置（HL-2M）（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，该装置

通过磁场将粒子约束在小范围内实现核聚变。其简化模型如图所示，半径为K和亚A

两个同心圆之间的环形区域存在与环面垂直的匀强磁场，核聚变原料气核（；H）和笊核

（；H）均以相同的速度从圆心。沿半径方向射出，全部被约束在大圆形区域内。则笈核

在磁场中运动的最大半径为（）

A亭B当R争

二、多选题

8.利用电场、磁场控制电荷的运动，在现代科技领域有着广泛应用，如图所示，下列

四种器件中（均不计粒子重力），关于带电粒子运动的说法正确的是（）

T

A.甲图中从左侧射入的粒子，无论正、负均有可能沿直线射出

B.乙图中等离子体进入上、下极板之间后上极板A带正电

C,丙图中通过励磁线圈的电流越小，电子的运动径迹半径越大

D.丁图中只要回旋加速器的D形盒足够大，加速粒子就能获得任意大的速度

9.如图所示电路中，电源内阻不计，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线

圈，A和B是两个相同的小灯泡。贝ij()

A.闭合开关S时,A、B灯同时亮

B.闭合开关S时,B灯立即亮，A灯逐渐亮，最后一样亮

C,断开开关S时,A灯逐渐熄灭，B灯闪亮一下再熄灭

D.断开开关S时，通过B灯的电流方向发生改变

10.如图甲所示，一正方形单匝金属线框Med放在光滑水平面上，水平面内两条平行

直线MN、。户间存在垂直水平面的匀强磁场，时，线框在水平向右的外力产作用

下紧贴MN从静止开始做匀加速运动，外力尸随时间r变化的图线如图乙实线所示，

已知线框质量加=1kg、电阻R=4O,则()

A.磁场宽度为4m

B.匀强磁场的磁感应强度为4T

C.线框右边即将穿出磁场瞬间，其两端的电势差U=8V

D.线框穿过整个磁场的过程中通过导线内某一横截面的电荷量为零

三、实验题

11.某中学实验小组利用如图所示电路探究“电磁感应现象”。

（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后进行

下述操作时可能出现的情况是：

①将通电线圈A迅速插入感应线圈B时，灵敏电流计指针将（选填“左偏”“不

偏”“右偏。

②将通电线圈A插入感应线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流

计指针将（选填“左偏”“不偏”“右偏”）。

（2）在上述实验中，如果感应线圈8两端不接任何元件，则感应线圈3中将

A.因电路不闭合，无电磁感应现象

B.有电磁感应现象，有感应电动势，但无感应电流

C,不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向

12.用如图所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材：待测电源（电动势约3V,

内阻约2C）,保护电阻飞（阻值10C）和用（阻值5C）,滑动变阻器R,电流表

A,电压表V,开关S,导线若干。

待测电源

实验主要步骤：

①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；

②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数

h

③以U为纵坐标，/为横坐标，做图线（U、/都用国际单位）；

④求出U-/图线斜率的绝对值上和在横轴上的截距或

回答下列问题：

（1）电压表最好选用；电流表最好选用O

A.电压表（0~3V,内阻约15kQ）B.电压表（0~3V,内阻约3kQ）

C.电流表（0〜200mA,内阻约2Q）D.电流表（0〜30mA,内阻约2C）

（2）选用火、a.与和a表示待测电源的电动势石和内阻厂的表达式E=

r=,代入数值可得E和〃的测量值。

四、填空题

13.（1）如图所示的游标卡尺，读数为mm；

234

1“仲中+|山1|-

01020

（2）使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，则金属丝的直径为

（3）图中用3V量程时，表针的示数是V；当使用15V量程时，图中表针示数

为Vo

五、计算题

14.如图所示，边长a=0.5m,宽〃=0.4m,匝数N=100匝的矩形线圈处在匀强磁场

中'磁场方向垂直线圈平面向里'磁感应强度按詈=°.02T/s的规律均匀减小'开始

时开关S未闭合。已知定值电阻R=6C,线圈内阻/*=4C。求:

XXXX

XbXX产R

XXQXX

（1）线圈产生的感应电动势E的大小；

（2）闭合开关S后，通过电阻H的电流大小和方向。

15.在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B=0.2T,有一水平放置的光滑框

架，宽度为L=0.4m,如图所示，框架上放置一质量为0.05kg、电阻为1。的金属杆

”,框架电阻不计。若杆cd在向右的水平外力作用下以恒定加速度以=2m/s2由静止开

始做匀变速运动，求：

（1）金属杆cd在5s末的速度大小；

（2）5s末的瞬时感应电动势E和瞬时感应电流/的大小；

（3）第5s末作用在杆cd上的水平外力的功率。

16.在如图所示的平面直角坐标系xQy中，第一象限有竖直向下的匀强电场，第三、

四象限有垂直于纸面向外、磁感应强度大小不同的匀强磁场。一质量为机、电量为+9

的带电粒子沿x轴正向以初速度%从A（0,1.5。点射入第一象限，偏转后打到x轴

上的。（疯,0）点，之后直接运动到-0,-3/）点。已知第四象限匀强磁场的磁感应强度

大小为警，不计粒子重力。

（1）求第一象限匀强电场的电场强度大小；

（2）求该粒子从A点运动到尸点所用的时间;

（3）为使该粒子从P点经过第三象限磁场偏转后直接回到A点，求第三象限磁场的

磁感应强度大小。

参考答案

1.答案：B

解析：AC.发现电流的磁效应即电生磁的是奥斯特，而法拉第的贡献是发现了电磁感

应现象，AC错误；

B.安培认为在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流一分子电流，使每

个微粒成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极，通常情况下磁体分子的分子电

流取向是杂乱无章的，它们产生的磁场互相抵消，对外不显磁性，当外界磁场作用

后，分子电流的取向大致相同，两端显示较强的磁体作用，形成磁极，就被磁化了，

当磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性，是因为激烈的热运动或振动使分子电流的

取向又变的杂乱无章了，即分子电流假说，B正确；

D.首先提出磁场对通电导线有作用力的观点是安培，而洛伦兹首先提出磁场对运动电

荷有作用力的观点，D错误。

故选B。

2.答案：A

解析：通电导线受到的安培力大小公式是

F=BiLsme

只有当8与/垂直时，尸才等于8/3四个图中只有A图满足此条件，故BCD错误，

A正确。

故选Ao

3.答案：C

解析：A.根据楞次定律可知，由于条形磁铁下部极性为N极，可以确定环中感应电流

的方向是逆时针的，故A错误；

BC.磁铁向下移动，穿过环中的磁通量增大，根据楞次定律可知，环有面积减少的趋势

和向后退的趋势，则环对桌面的压力将增大，故B错误，C正确；

D.根据力的作用是相互的可知，磁铁将受到竖直向上的电磁作用力，故D错误。

故选C。

4.答案：D

解析：A.根据左手定则可知，粒子。带正电，粒子b、c带负电，故A错误；

BC.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，艰据牛顿第二定律有

qvB=m—=ma

R

得

R=—

qB

qvB

a------

m

粒子c的轨迹半径最小，速度最小，所以粒子c的加速度最小，故BC错误；

D.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有

2

V

qvB=tn—

R

且

,2nR

1=-----

v

解得

,27tm

1=-----

qB

三个带电粒子的质量和电荷量都相等，故三个粒子在同一磁场中运动的周期相等，粒

子c的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，故D正确。

故选D。

5.答案：A

解析：经过时间，，线圈平面由最初平行于磁场处逆时针转动至与磁场夹角为。处，磁

通量的变化量的大小△0=?Ssin。，由法拉第电磁感应定律可知线圈中产生的平均感

应电动势的大小E=N竿由楞次定律和安培定则可判断出感应电流的方

向为逆时针（从左往右看）。故选A。

6.答案：D

解析：我国某地上空地磁场方向有向下的分量，大小为为，当螺旋桨叶片在水平面内

顺时针匀速转动（俯视）时，根据右手定则可知，。端电势低于匕端电势；大小为

口“r0+LCO12

E=BL-------=-BDVero

）22y

故选D。

7.答案：A

解析：依题意，点核、笊核全部被约束在人圆形区域内，根据饮6="匕，得

r

tnv

由于二者速度相同，根据半径与比荷的关系，可知气核，笊核在磁场中的轨

qB

迹半径之比为1:2。当笊核在磁场中运动轨迹刚好与磁场外边界用切时，笊核运动轨迹

半径最大，由几何知识得（夜氏-小J=入/+/?2,求得笊核的最大半径为

—=&，所以，气核在磁场中运动的最大半径为媒X=1%X=ER,故选A。

max4maxmaxg

8.答案：AC

解析：A.甲图中带正电的粒子从左侧射入复合场中时，受向下的电场力和向上的洛伦

兹力，当两个力平衡时，带电粒子有可能沿直线射出；当带负电的粒子从左侧射入复

合场中时，受向下的洛伦兹力和向上的电场力，当两个力平衡时，带电粒子有可能沿

直线射出，A正确；

B.乙图中等离子体进入上下极板之间后，受到洛伦兹力作用，由左手定则可知，正粒

子向B极板偏转，负粒子向A极板偏转，因此极板A带负电，极板B带正电，B错

误；

C,丙图中通过励磁线圈的电流越小，线圈产生的磁场越弱，电子的运动由洛伦兹力提

供向心力，则有

V2

evB=m—

R

R=—

eB

由上式可知，当电子的速度一定时，磁感应强度越小，电子的运动径迹半径越大，C

正确；

D.丁图中只要回旋加速器的D形盒足够大，加速粒子就能获得较大的能量，具有较大

的速度，可当能量达到25MeV〜30MeV后就很难再加速了，原因是按照狭义相对论，

粒子的质量随速度的增大而增大，而质量的变化会导致其回旋后期的变化，从而破坏

了与电场变化周期的同步，因此加速粒子就不能获得任意速度，D错误。

故选ACo

9.答案：BD

解析：AB.闭合开关S时，电路中的电流从无到有，L发生自感B灯立即亮，A灯逐渐

亮，最后一样亮，故A错误，B正确；

CD.L电阻可忽略，A和B是两个相同的小灯泡，在断开开关前，电路稳定之后，流过

A和B两个小灯泡的电流大小相等；断开开关S时，L发生自感，A灯和B灯电路形

成闭合回路，L给两灯供电；因此，B灯不会闪亮一下，A灯和B灯逐渐熄灭；且通

过B灯的电流方向发生改变，故C错误，D正确；

故选BDo

10.答案：ACD

解析：A.第1s末后直到第2s末这段时间内，拉力/恒定为尸=2N,此时线框在磁场

中不受安培力，线框的加速度

a=—F=2-m/s2

m

由图知，线框右边在2s时刻刚好到达磁场右边界，则磁场宽度

,12,

d=—at2=4m

故A正确；

B.当线框全部进入磁场的瞬间C=ls时刻）有

出

百一七二ma

根据法拉第电磁感应定律结合安培力公式有

代入数据解得

B=2T

故B错误；

C线圈全程做匀加速直线运动，线框右边即将穿出磁场瞬间，线框速度

v=at2=4m/s

其两端电势差为

£=BLv=8V

故C正确；

D.线框穿过整个磁场的过程中，穿过线圈磁通量改变量为零，通过导线内某一横截面

的电荷量

故D正确。

故选ACDo

11.答案：（1）①右偏②左偏（2）B

解析：（1）①在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，说明当通过感应

线圈B的磁通量增加时，产生的感应电流将使灵敏电流计的指针向右偏转；将通电线

圈A迅速插入感应线圈8时，通过感应线圈B的磁通量增加，灵敏电流计指针将右

偏。

②将通电线圈A插入感应线圈6后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，滑动变阻

器接入电路的阻值将增大，电路电流减小，电流产生的磁感应强度减小，通过感应线

圈8的磁通量减小，灵敏电流计指针将左偏。

（2）在上述实验中，如果感应线圈8两端不接任何元件，通过感应线圈B的磁通量

发生变化，感应线圈中将有感应电动势，能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方

向；但因电路不是闭合的，所以无感应电流。

故选B。

12.答案：（1）A；C（2）ka；k-R2

解析：（1）由图示电路图可知，电压表有分流作用，流过电源的电流大于电流表示

数，电压表分流是造成实验误差的原因，为减小实验误差，应减小电压表分流对实验

的影响，应选择内阻较大的电压表，因此电压表应选择A；通过电路的最大电流约

为：

E

3»0.15A=150mA

7?1+&+〃+R.A10+5+2+2

则电流表应选择C；

（2）由图示电路图可知，电源电动势:

E=U+/(r+6)

则：

U=E-I(R2+r)

U-/图象的斜率:

k=R2+r

在横轴上的截距：

I二E二E

R2+rk

则电源电动势：

E=ka

电源内阻

r=k-R2；

13.答案：(1)23.85(2)0.045(0.043〜0.047)(3)1.70；8.5

解析：(1)游标卡尺的读数为主尺的读数+游标尺的读数，故图示读数为

23mm+17xO.O5mm=23.85mm

(2)螺旋测微器的读数为固定刻度读数十可动刻度读数，故金属丝的直径为

0+4.5x0.01mm=0.045mm

(3)当电压表量程为3V时，每一小格为0.1V,故指针所指读数为1.70V；

当使用15V量程时，每一小格为0.5V,故指针所指读数为8.5V。

14.答案：(1)E=0.4V(2)电流方向由e到3/=0.04A

解析：(1)根据法拉第电磁感应定律可知线圈上产生的感应电动势为

厂zb①

E=N-----=N—So

△fAr

其