杭州市重点中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理试卷
Ⅰ 选择题部分
选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（ ）
A. 保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向左滑动
B. 保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动
C. 开关S由闭合到断开的瞬间
D. 保持开关S断开，变阻器滑片P加速向左滑动
2. 如图所示，垂直穿过纸面的三根导线a，b和c分别位于等边三角形的三个顶点，通有大小为I、I和的恒定电流，方向如图。导线c所受安培力的方向（ ）
A. 与边平行，竖直向上 B. 与边平行，竖直向下
C. 与边垂直，指向左边 D. 与边垂直，指向右边
3. 薄铝板将垂直纸面向外的匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域。一高速带电粒子穿过铝板后速度减小，所带电荷量保持不变。一段时间内带电粒子穿过铝板前后在两个区域运动的轨迹均为圆弧，如图中虚线所示。已知区Ⅰ的圆弧半径小于区域Ⅱ的圆弧半径，粒子重力忽略不计。则该粒子（ ）
带正电，从区域I穿过铝板到达区域Ⅱ B. 带正电，从区域Ⅱ穿过铝板到达区域Ⅰ
C. 带负电，从区域I穿过铝板到达区域Ⅱ D. 带负电，从区域Ⅱ穿过铝板到达区域Ⅰ
4. 如图为演示自感现象的实验电路，电感线圈的自感系数较大，调节滑动变阻器R的阻值，且使得滑动变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是（ ）
A. 接通开关S，灯、同时变亮
B. 接通开关S，灯逐渐变亮，立即变亮
C. 断开开关S，灯、立即熄灭
D. 断开开关S，灯逐渐熄灭，立即熄灭
5. 如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )
A.图示位置为中性面，线圈中无感应电流
B.图示位置ab边的感应电流方向为b→a
C.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
D.线圈每转动一周，指针左右摆动一次
6. 关于下列器材的原理和用途，正确的是（ ）
A. 甲图中电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速
B. 乙图中真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
C. 丙图中磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是匀强磁场
D. 丁图中电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理
7. 如图所示，ab间接有一电压稳定的正弦交流电，交流电流表和交流电压表均为理想电表，开始时开关S处于断开状态，下列说法正确的是（ ）
A. 若仅将滑动变阻器的滑动触头P向左滑动，电压表的示数将减小
B. 若仅将滑动变阻器的滑动触头P向左滑动，电流表的示数将减小
C. 若仅将开关S闭合，电压表的示数将减小
D. 若仅将开关S闭合，电流表的示数将减小
8. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（ ）
A. B. C. D.
9. 图（甲）为手机及无线充电板，图（乙）为充电原理示意图。充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，总电阻（含所接元件）为R，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，若在到时间内，其磁感应强度由增加到。下列说法正确的是（ ）
A. 在到时间内，c点的电势高于d点的电势
B. 在到时间内，受电线圈通过的电量为
C. 在到时间内，两个线圈之间有相互吸引的作用力
D. 受电线圈中的电流大小与交流电的频率无关
10.如图所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L.现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是( )
11. 武汉病毒研究所内的实验室是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积，空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中M点的电势高于N点的电势
B. 正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的
C. 当污水中离子浓度升高，MN两点电压将增大
D. 只需要测量两点电压就能够推算废液的流量
12. 国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16，下列说法正确的是（ ）
A. 若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失的功率为5×103W
B. 若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200:11
C. 若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小
D. 若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大
13. 如图，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个用相同材料、相同粗细的导线绕制的单匝闭合正方形线圈1和2，其边长L1=2L2，在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再逐渐完全进入磁场，最后落到地面。运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈1、2落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2，不计空气阻力，则（ ）
A. v1＜v2，Q1＜Q2 B. v1=v2，Q1= Q2
C. v1＜v2，Q1>Q2 D. v1>v2，Q1＜Q2
选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
14. 如图是质谱仪的工作原理示意图。现有一束几种不同的正离子，经过加速电场加速后，垂直射入速度选择器（速度选择器内有相互正交的匀强电场E和匀强磁场B1），离子束保持原运动方向未发生偏转，接着进入另一匀强磁场B2，发现这些离子分成几束，最后打到极板S上。由此可得出的结论正确的是（ ）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内
B. 不同轨迹的离子在B2中的运动时间一定不同
C. 不同轨迹的离子的电量一定不相同
D. 不同轨迹的离子的比荷一定不相同
15. 如图甲所示，面积为S带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板足够大，间距为d。有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。在平行金属板A、B正中间有一质量为m的带电液滴，液滴在第0～内处于静止状态。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 液滴带负电 B. 液滴电荷量为
C. 在T/2～3T/4内，液滴的运动方向向下
D. 若极板间距离足够大，则时液滴与初始位置相距
Ⅱ．非选择题部分（本题共5小题，共55分）
16．实验题（Ⅰ、Ⅱ两题共14分）
Ⅰ．（8分）（1）某同学使用如图所示的三组器材探究电磁感应现象。
①在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向右迅速移动的过程中，线圈B中的磁通量___________。（选填“增大”或“减小”）
②在乙图中，将导体棒沿磁感线向上平移的过程中，电表指针___________ ；（选填“偏转”或“不偏转”）
③在丙图中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，感应电流从___________（选填“正”或“负”）极接线柱流入电表。
（2）为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系“的实验，实验室提供一个可拆变压器如图所示，某同学用匝数为na=200匝的A线圈和匝数为nb=400匝的B线圈构成一个变压器来做电压与匝数关系的实验，实验测量数据如下表，
A线圈两端电压Ua/V 1.80 2.81 3.80 4.78
B线圈两端电压Ub/V 4.00 6.01 8.02 998
根据测量数据可判断该同学在做实验时，原线圈是_______（填“A线圈”或“B线圈”）
Ⅱ．（6分）某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________；
A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条明条纹到第n条明条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=_________；
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条明条纹到第4条明条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。
17.（8分）如图所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，磁感应强度为B，电压表为理想交流电压表。现在线圈以角速度ω绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，试求：
转动过程中感应电动势的最大值；
（2）电压表的示数；
（3）不计一切摩擦，使线圈匀速转动一周外力要做的功。
18.（11分）如图所示，两平行光滑金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，空间内存在匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源。现把一质量m＝0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，当电阻箱的电阻调为R=2.5Ω时，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨电阻不计，g取10m/s2，sin37°=0.6,cos37°=0.8。
（1）求通过导体棒的电流大小；
（2）若磁场方向在竖直方向上，求匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）保持导体棒静止，磁感应强度B至少多大，此时方向如何。
19．（11分）如图（a）为一研究电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器（电阻不计）能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t图像。平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计，左侧倾斜导轨平面与水平方向夹角,与右侧水平导轨平滑连接, 轨道上端连接一阻值的定值电阻，金属杆的电阻，质量，杆长跨接在两导轨上。左侧倾斜导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，右侧水平导轨区域也加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小都为, 闭合开关，让金属杆从图示位置由静止开始释放，其始终与轨道垂直且接触良好，此后计算机屏幕上显示出金属杆在倾斜导轨上滑行过程中的I-t图像形状，如图（b）所示。 ( )
（1）求金属杆在倾斜导轨上滑行的最大速率；
（2）根据计算机显示出的I-t图像可知，当时，内通过电阻的电荷量为,
求0-2s内金属杆在倾斜导轨上滑行的距离以及内电阻上产生的焦耳热；
（3）金属杆在水平导轨上滑行的最大距离 。
20.（11分）如图所示，在平面直角坐标系的第一四象限内，存在垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度B=0.1T，在x轴上坐标为处，有一个放射源S，向平面内各个方向放射出质量，电量的带正电粒子，速度大小为。MN是一个很大的屏，与X轴的夹角，经观测发现从S出发的带电粒子打到屏上的最短时间为。求：
（1）带电粒子运动半径和周期，以及坐标a的值；
（2）在MN上有粒子打到的区域内，离开O点的最远距离多大；
（3）假设粒子均匀分布，请分析说明打到屏上的带电粒子占总粒子数目的百分比。杭州市重点中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理试卷答案
I. 选择题部分
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
A C D B D D C B B D D A C BD CD
II.非选择题部分
16. Ⅰ．（8分）（1）①. 增大 ②. 不偏转 ③. 负 （2）B线圈。
Ⅱ．（6分） （1） B （2） （3） 630
17.（8分）【解析】（1）线圈转动时，电动势的最大值Em=n BωL2
（2）由闭合电路的欧姆定律得：最大电流Im=
电路中电流的有效值I=
则电压表的示数U=IR=
（3）电动势的有效值，电流的有效值
外力做功产生电能，转一周做功为
18.（11分）【答案】（1）1.5A；（2）0.5T；（3）0.4T；方向垂直斜面向下；
【解析】（1）根据闭合回路欧姆定律
可得
（2）若磁场方向在竖直方向上，则安培力方向水平向右，设安培力为F，根据平衡情况可知
其中
可得
（3）根据动态平衡可知，当F最小时B最小，沿斜面向上，则
得
方向垂直斜面向下；
19.（11分）（1）由I t图像可知，当金属杆达到最大速率时已经匀速下滑
BLvm=I(R+r) 得vm=1m/s
（2）0-2s内通过电阻R的电荷量为1.0C，
∴
2s末杆的电流I=0.8时，
∴
根据能量守恒定律，
=0.936J
(3)根据牛二定律，有 BIL=m
∴ BL(IΔt)=mΔv ∴BL∑(IΔt)=m∑Δv 得 BLq=m(vm-0) 即q== 0.2C
∴xm==0.2m
20.（11分）【答案】（1），，；（2）；（3）
【解析】（1）根据洛伦兹力提供向心力有
代入数据可得
周期为
设运动时间最短时所对圆心角为，则有
解得
根据题意可知，由向做垂线，交与点，当运动轨迹过点时，运动时间最短，且此时轨迹所对圆心角为，根据几何关系有
解得
（2）根据题意可知，弦长最长等于直径时，粒子打到上离点最远，运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
（3）根据题意可知，粒子在磁场中运动的半径恒为，则粒子所有轨迹的圆心连线在以为圆心，为半径的圆上，如图中虚线圆，当粒子运动的轨迹圆心在、两点时，粒子恰好能打到屏上，如图所示
由图可知，当粒子轨迹的圆心在阴影区域时，粒子能打到屏上，则打到屏上的带电粒子占总粒子数目的百分比为
