2024-2025学年广东省广州市番禺区象贤中学高二（下）期中物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年广东省广州市番禺区象贤中学高二（下）期中物理试卷（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列①、②、③、④四幅图分别是法拉第圆盘发电机、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器的结构示意图，下列说法中正确的是( )
A. 图①中若圆盘转动的角速度为ω，圆盘半径为L，则圆盘转动产生的电动势为BL2ω
B. 图②中可以判断出通过电阻的电流方向为从上到下
C. 图③中在分析同位素时，半径最大的粒子对应质量也最大
D. 图④随着粒子的运动越来越快，粒子走过半圆的时间间隔越来越短
2.振子在a，b间做简谐运动，如图所示，O为平衡位置，从某一时刻开始(t=0)经过14周期，振子具有正方向最大加速度，那么能正确反映振子振动情况的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是( )
A. 开关S闭合瞬间，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮
B. 开关S闭合瞬间，a、b灯一样亮
C. 开关S断开，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭
D. 开关S断开瞬间，流过a灯的电流方向与断开前相反
4.图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图(b)为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x=2m的质点。下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播，波速为0.5m/s
B. t=0时刻，P质点的加速度沿y轴正方向
C. 当t=7s时，P恰好回到平衡位置
D. 0～2s时间内，P运动的路程为1m
5.LC振荡电路是一种简单且常见电路，在测量、自动控制、无线电通信及遥控等许多领域有着广泛的应用。如图甲所示，规定回路中顺时针方向的电流为正，电流i随时间t变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. t1时刻，电容器中向下的电场最强
B. t2时刻，电容器极板不带电
C. 在t1～t2时间内，电容器正在充电
D. 在t2～t3时间内，振荡电路中磁场能正在向电场能转化
6.“西电东送”是我国西部大开发的标志性工程之一。如图所示为远距离输电的原理图，假设发电厂的输出电压U1恒定不变，输电线的总电阻保持不变，两个变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A. 当用户负载增多，通过用户用电器的电流频率会增大
B. 当用户负载增多，升压变压器的输出电压U2增大
C. 若输送总功率不变，当输送电压U2增大时，输电线路损失的热功率增大
D. 在用电高峰期，用户电压U4降低，输电线路损失的热功率增大
7.如图所示，两通电长直导线垂直纸面放置，I1=I2，方向相反。在纸面上有O、a、b、c、d五个点，O、a、b在导线横截面的连线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上，其中O点离两导线的距离相等，c、d点关于点对称，a、b点也关于点对称，则下列说法正确的是( )
A. O点的磁感应强度的大小为零
B. a点与b点的磁感应强度大小相等、方向相同
C. c点与d点的磁感应强度大小相等、方向相反
D. a点的磁感应强度一定大于O点的磁感应强度
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.一单匝闭合矩形线圈abcd以角速度ω绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中，线圈电阻为R。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变，线圈平面与磁场方向平行
B. t2、t4时刻通过线圈平面的磁通量变化率最大，线圈中感应电动势最大
C. 从t1到t3的过程，通过线圈某一截面的电荷量为ΦmR
D. 线框转动一周产生的焦耳热为πΦm2ωR
9.如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd，导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置放置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示，MN始终保持静止。规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M到N为感应电流I正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，下列图像中正确的是( )
A. B.
C. D.
10.如图，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路．当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
A. 向右加速运动 B. 向右减速运动C. 向左加速运动 D. 向左减速运动
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将______偏转；(填“向左”“向右”或“不”)
(2)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向______(填“上”、“下”)；图(3)中的条形磁铁下端为______极(填“N”、“S”)。
12.用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)组装单摆时，应在下列器材中选用______。
A.长度为1m左右的细线
B.长度为10cm左右的橡皮绳
C.直径为1.5cm左右的塑料球
D.直径为1.5cm左右的铁球
(2)请读出以下游标卡尺的读数：______mm。
(3)下面测定单摆振动周期的方法正确的是______。
A.把摆球从平衡位置拉开到某一位置，然后由静止释放摆球，在释放摆球的同时启动秒表开始计时，当摆球再次回到原来位置时，按停秒表停止计时
B.以单摆在最大位移处为计时基准位置，用秒表测出摆球第n次回到基准位置的时间t，则T=tn
C.以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每经过最低位置，记数一次，用秒表记录摆球n次经过最低位置的时间t，则T=tn
D.以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每从同一方向经过摆球的最低位置记数一次，用秒表记录摆球从同一方向n次经过摆球的最低位置时的时间t，则T=tn
(4)为了提高实验精度，在实验中可改变摆长l并测出相应的周期T，再以T2为纵坐标、l为横坐标将所得数据连成直线，如图乙所示，并求得该直线的斜率k。则重力加速度g=______。(用k表示)
(5)甲同学正确完成实验操作后，整理器材时突然发现：实验中，他一直将摆线长度作为摆长l，利用(4)中的T2−l图像______(选填“可以”或“不可以”)消除摆长不准对实验结果的影响。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，空间存在竖直向上、大小为E的匀强电场和沿水平方向、垂直于纸面向里、大小为B的匀强磁场。一个质量为m的带电小球用长为L的绝缘细线系着悬于O点，给小球一个水平向左的初速度，小球在竖直面内做匀速圆周运动。某时刻细线断开，小球仍做半径为L的匀速圆周运动。不计小球的大小，重力加速度为g。求：
(1)小球的电性和电荷量；
(2)细线未断时，细线的拉力大小。
14.如图甲所示，两电阻不计的光滑金属导轨倾斜平行放置，间距d=1m，倾角α=37°，下端接定值电阻R0=3Ω，矩形区域CDEF内有垂直导轨平面向上的磁场，DE边长x=20m，磁场磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示。现将一质量m=2kg，电阻R=1Ω的金属棒在导轨上端某处由静止释放，经t1=1s运动到EF位置，进入磁场后，再运动s=10m后开始做匀速运动，g取10m/s2，sin37°=0.6。求：
(1)0～1s时间内金属棒中电流的大小I1；
(2)金属棒刚进磁场时加速度的大小a；
(3)从金属棒刚进磁场到开始做匀速运动的过程中，全电路中产生的焦耳热Q。
15.如图所示，平行板器件中存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度B1=0.20T，方向垂直纸面向里，电场强度E1=1.0×103V/m，坐标系xOy紧靠平行板的右侧边缘，第一象限内有与y轴正方向成45°的边界AO，边界线上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2=0.25T，边界线下方有竖直向上的匀强电场，电场强度E2=5.0×105V/m，一束带正电的离子，电荷量q=8.0×10−19C、质量m=8.0×10−26kg，从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.4m)的Q点垂直y轴射入磁场区，并多次穿越边界线OA。求：(不计离子重力，取π=3.14)
(1)离子在平行板间运动的速度；
(2)离子在磁场B2中做圆周运动的半径；
(3)离子从进入磁场B2到第二次穿越边界线OA所需的时间；
(4)离子第四次穿越边界线OA的位置坐标。
参考答案
1.C
2.A
3.C
4.C
5.C
6.D
7.B
8.BD
9.BD
10.BC
11.向右； 下；S
12.AD； 50.15； D； 4π2k； 可以
13.(1)细线断开，小球仍做半径为L的匀速圆周运动，故电场力与重力等大反向，小球带正电；
根据平衡条件可得：qE=mg
解得：q=mgE；
(2)绳断后，根据洛伦兹力提供向心力可得：qvB=mv2L
解得：v=BLgE
绳子未断时，绳子有拉力，根据左手定则判断，小球沿顺时针方向运动，由牛顿第二定律得：T−qvB=mv2L
解得绳子拉力：T=2mLg2B2E2。
答：(1)小球代正电，电荷量为mgE；
(2)细线未断时，细线的拉力大小为2mLg2B2E2。
14.(1)0～1s内，磁场均匀变化，由乙图得ΔBΔt=2−01−0T/s=2T/s，设回路中感应电动势大小为E1，则E1=ΔBΔtxd，由闭合电路的欧姆定律I1=E1R+R0，联立解得I1=10A；
(2)设金属棒进入磁场前的加速度为a1，刚进入时速度为v，由牛顿第二定律mgsinα=ma1，v=a1t1，解得v=6m/s，设金属棒刚进磁场时磁感应强度为B1，切割磁感线产生的电动势E2，金属棒中的电流I2，刚进磁场时加速度的大小为a，由乙图得金属棒进入磁场后磁感应强度B1=2T，则E2=B1dv，I2=E2R+R0，由牛顿第二定律有mgsinα−B1I2d=ma，解得I2=3A，a=3m/s2；
(3)金属棒进磁场后磁感应强度始终为B1，设金属棒匀速运动时速度为vm，切割磁感线产生的电动势E3，金属棒中的电流I3，则E3=B1dvm，I3=E3R0+R，根据平衡条件有mgsinα=B1I3d，解得vm=12m/s，从金属棒刚进磁场到开始做匀速运动的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q，则由能量守恒有mgssinα+12mv2=Q+12mvm2，解得Q=12J。
答：(1)0～1s时间内金属棒中电流的大小I1为10A；
(2)金属棒刚进磁场时加速度的大小a为3m/s2；
(3)全电路中产生的焦耳热Q为12J。
15.(1)离子在两极板间受电场力、洛伦兹力作用做直线运动，故受力平衡，即
qE1=B1vq
所以，离子在平行板间运动的速度
v=E1B1
解得
v=5×105m/s
(2)离子进入磁感应强度为B2的磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故有
B2vq=mv2r
所以离子进入磁场中时做圆周运动的轨道半径
r= 0.2m
(3)粒子在磁场中运动的周期T=2πrv=2πmqB2
可得：粒子第一次穿过OA边界时速度方向竖直向下，粒子在磁场中转过90°中心角，运动时间t1=14T=πm2qB2
解得
t1=6.28×10−7s
离子过C点速度方向竖直向下，平行于电场线进入电场做匀变速直线运动，加速度
a=qE2m
解得
a=5×1012m/s2
故粒子在电场中运动到返回边界上的时间
t2=2va
解得
t2=2×10−7s
所以离子从进入磁场到第二次穿越边界OA所用时间
t=t1+t2
解得
t=8.28×10−7s
(4)由几何关系及粒子运动半径，根据粒子运动规律可得：粒子从电场回到边界OA上时速度方向竖直向上，所以粒子在磁场中转过90°后第三次经过OA时速度水平向右，然后粒子在电场中做类平抛运动到OA边界上，故粒子运动轨迹如图所示
根据几何关系可知：离子第一、二次穿越边界线OA的位置C点的坐标为(0.2m,0.2m)；离子从C点以竖直向上的速度垂直进入磁场做匀速直线运动，恰好完成14圆弧后以水平向右的速度从D点离开磁场进入电场，故离子第三次穿越边界OA时D点坐标为(0.4m,0.4m)；离子垂直进入电场做类平抛运动，设垂直电场线位移为x，沿电场线位移y，则有：
yx=tan45°=1，x=vt3，y=12at32
则y=ax22v2
即x=y=0.1m；
所以第四次穿越边界的E点，坐标为(0.5m,0.5m)；
答：(1)离子在平行板间运动的速度为5×105m/s；
(2)离子进入磁场中时做圆周运动的轨道半径r为0.2m；
(3)研究离子运动的轨迹，离子从进入磁场到第二次穿越边界线OA所需的时间为8.28×10−7s；
(4)离子第四次穿越边界线OA的位置坐标为(0.5m,0.5m)。