定远育才学校2022-2023学年下学期第一次阶段性检测
高二物理
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 传感器已广泛应用于日常生活下列传感器能够将力学量转换为电学量的是( )
A. 应变片 B. 干簧管
C. 热敏电阻 D. 霍尔元件
2. 下面说法正确的是( )
A. 变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场
B. 发射无线电广播信号须先进行调制
C. 用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出荧光
D. 在振荡电路里，当电容器放电完毕时，线圈中电流为零
3. 如图是演示自感现象的电路，与是完全相同的灯泡，电阻均为，在开关断开，闭合时，两灯的亮度一样，现闭合待电路稳定后，突然断开的瞬间( )
A. 立即熄灭 B. 先变亮，再逐渐熄灭
C. 有电流流过，方向向左 D. 有电流流过，方向向右
4. 如图甲所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接灯泡的电阻为恒定不变，则下列说法中正确的为( )
A. 电压表的示数为
B. 通过电阻的电流方向秒钟改变次
C. 在时刻，穿过线圈的磁通量最大
D. 产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为
5. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为，水平型导体框左端接一阻值为的电阻，导体棒质量为、电阻为，垂直导轨置于导体框上，导体框宽度为导体棒与导轨接触良好。不计导体框的电阻和导体棒与导体框间的摩擦。棒以水平向右的初速度开始运动，最终停在导体框上。此过程中说法正确的是( )
A. 导体棒做匀减速直线运动
B. 导体棒中感应电流的方向为，所以点电势高于点电势
C. 刚开始运动时，两端电压为
D. 电阻消耗的总电能为
6. 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为的弹体包括金属杆的质量加速到，若这种装置的轨道宽为，长，电流，轨道摩擦不计且金属杆与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率，结果正确的是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
7. 如图所示，边长为，质量为的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以恒定的逆时针方向的电流，大小为。图中虚线过边中点和边中点，在虚线的下方为垂直于导线框向里的有界矩形匀强磁场，其磁感应强度大小为。此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为，保持其他条件不变，现将虚线下方的磁场移至虚线上方，导线框仍处于静止状态，此时细线中拉力为。则导线框中的电流大小为
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共12分）
8. 多选如图所示，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置。一半径为、质量为的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑。重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 金属球会运动到半圆轨道的另一端
B. 由于金属球没有形成闭合电路，所以金属球中不会产生感应电流
C. 金属球受到的安培力做负功
D. 系统产生的总热量为，产生涡流的两种情况
9. 带电粒子不计重力在磁场中运动的实例如图所示，下列判断正确的有( )
A. 甲图中，带电粒子从磁场中获得能量，动能增大
B. 乙图中，一束等离子体喷入之间的磁场，电阻上会有电流从下往上通过
C. 丙图中，只有速度为的带电粒子从射入，才能做匀速直线运动从射出
D. 丁图中，同种带电粒子在磁场中运动的半径越大，做完整圆周运动的周期也越大
10. 如图所示，一质量为、边长为的均匀正方形导线框放在光滑绝缘的水平面上。现以速度水平向右进入边界为的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外，，最终线框静止在桌面上，则下列说法正确的是( )
A. 线框刚进入磁场时，间的电势差为
B. 线框刚进入磁场时，间的电势差为
C. 整个过程中通过点的电荷量为
D. 整个过程线框中产生的热量为
三、实验题（本大题共2小题，共18分）
11.（8分） 探究电磁感应现象应选用如图 选填“甲”或“乙”所示的装置进行实验。
在图甲中，当闭合时，观察到电流表指针向左偏不通电时指针停在正中央，则：在图乙中，磁体极插入线圈过程中电流表的指针将 偏转，选填“向左”、“向右”或“不发生”在图丙中，导体棒向左移动过程中，电流表的指针将 偏转选填“向左”、“向右”或“不发生”。
在图丁中，为光敏电阻，轻质金属环用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴线圈平面与螺线管线圈平面平行，并位于螺线管左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环中电流方向为 选填“顺时针”或“逆时针”，金属环将 选填“向左”或“向右”运动。
12. （10分） 传感器在现代生活、生产和科技中有着相当广泛的应用，如图甲是一个压力传感器设计电路，要求从表盘上直接读出压力大小，其中是保护电阻，是调零电阻总电阻，理想电流表量程为，电源电动势内阻不计，压敏电阻的阻值与所受压力大小的对应关系如图乙所示。
有三个规格的保护电阻，应选哪一个______。
A. B. C.
选取、安装保护电阻后，要对压力传感器进行调零。调零电阻应调为______。
现对表盘进行重新赋值。原刻度线应标注______。
由于电池老化，电动势降为，传感器压力读数会出现偏差，如果某次使用时，先调零、后测量，读出压力为，此时电流大小为______，实际压力大小为______。
四、计算题（本大题共3小题，共42分）
13. （12分）如图所示，空间充满了磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场。在平面内固定放置一绝缘材料制成的边长为的刚性等边三角形框架，边中点处有一带正电的粒子，电荷量为，质量为，现给粒子一个垂直于边向下的速度，若粒子每一次与三角形框架碰撞时，速度方向都垂直于被碰的边，且碰撞均为弹性碰撞，当速度的大小取某些特殊数值时可使由点发出的粒子最终又回到点。求：
若粒子只与三角形框架碰撞两次就回到点，粒子的速度大小。
若点不在边的中点，而是距点的距离，仍然使粒子能回到点，求满足条件的粒子的速度大小。
14. （14分）如图所示，倾角为的足够长的平行导轨顶端间、底端间分别连一电阻，其阻值为，两导轨间距为。在导轨与两个电阻构成的回路中有垂直于轨道平面向下的磁场，其磁感应强度为。在导轨上横放一质量、电阻为、长度也为的导体棒，导体棒与导轨始终良好接触，导体棒与导轨间的动摩擦因数为。在平行导轨的顶端通过导线连接一面积为、总电阻为、匝数的线圈线圈中轴线沿竖直方向，在线圈内加上沿竖直方向，且均匀变化的磁场图中未画，连接线圈电路上的开关处于断开状态，，不计导轨电阻。求：
从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少？
导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内，电阻上产生的焦耳热为，那么导体在这段时间内下滑的距离是多少？
现闭合开关，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小的取值范围？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力
15. （16分） 质谱仪被应用于分离同位素，图是其简化模型。大量质量、电荷量为的质子，从粒子源下方以近似速度为飘入电势差为的加速电场中，从中央位置进入平行板电容器。当平行板电容器不加电压时，粒子将沿图中虚线从点进入磁感应强度的匀强磁场中，经磁场偏转后打在水平放置的屏上，已知磁场方向垂直纸面向外，电容器极板长度，两极板间宽度。现给平行板电容器加上图所示的偏转电压，质子在电容器中运动的时间远小于电压变化的周期，水平屏分布在电容器竖直极板两侧，忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用力，求：( )
质子射出加速电场时速度的大小；
为使质子经偏转电场后能全部进入磁场，偏转电压的最大值；
质子打在水平放置的屏上的痕迹长度；此小问不用做，仅供课外探讨
答案和解析
1.
【解析】A、应变片属于力电传感器，把力学量转换为电学量，故A正确。
B、干簧管是一种能够感知磁场的传感器，将磁学量转换为电学量，故B错误。
C、热敏电阻能够把温度这个热学量转化为电阻这个电学量，故C错误。
D、霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故D错误。
故选：。
2.
【解析】解：、根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场磁场一定产生磁场电场；但均匀变化的电场磁场只有产生恒定的磁场电场，故A错误；
B、使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，因此发射无线电广播信号须先进行调制，故B正确；
C、用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用紫外线的荧光效应，故C错误；
D、在振荡电路里，当电容器放电完毕时，电量为零，电场能为零，磁场能最大，则线圈中电流最大，故D错误。故选：。
3.
【解析】由题中：在开关断开，闭合时，两灯的亮度一样，知线圈电阻与电阻的阻值相等，所以、都闭合时，和电流相同。断开后线圈和灯泡、开关组成回路，由于线圈的自感作用，回路中电流开始从原来亮度逐渐减小，故灯泡逐渐熄灭，不会闪亮，灯泡立即熄灭，故ABD错误；
C.断开瞬间，自感线圈产生与原来方向相同的感应电流，线圈中电流方向向右，所以通过的电流方向向左，故C正确。
4.
【解析】A.根据图象、结合正弦式交变电峰值与有效值关系公式，知感应电动势的有效值，电压表测量的是小灯泡两端的电压，根据闭合电路欧姆定律，故A错误；
B.交变电流的周期，一个周期电流方向改变次，内有次周期，即电流方向改变次，故B错误；
C.根据正弦式交变电产生特点，在时刻，磁通量变化率最小等于零，即感应电动势为，则知磁通量最大，即线圈处于中性面，故C正确；
D.根据角速度与周期关系公式，产生该交变电流的线圈在磁场中匀速转动的角速度为，故D错误。故选C。
5.
【解析】A.导体棒在安培力的作用下做减速运动，可得，，，整理得，根据牛顿第二定律可得可知，导体棒做加速度减小的减速运动，A错误；
B.导体棒切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，电源内部电流由低电势流向高电势，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为，所以点电势低于点电势，B错误；
C.两端电压为路端电压，刚开始运动时，两端电压为，C错误；
D.根据能量转化与守恒可知，导体棒的动能转化为电阻与产的焦耳热，即消耗的电能，电阻与串联，产生的焦耳热与阻值成正比，则电阻消耗的总电能为，D正确。
6.
【解析】通电金属杆在磁场中受安培力的作用而对弹体加速，由功能关系得，代入数据解得；当速度最大时磁场力的功率也最大，即，代入数据得 ，故D项正确。
7.
【解析】
由题意及左手定则可知，当磁场在虚线下方时，线框所受的安培力为：，其方向竖直向上，由共点力的平衡可得：；当磁场在虚线上方时，线框所受的安培力大小不变，但其方向竖直向下，故有平衡方程：，联立解得：，解得导线框中的电流大小为：，故ABD错误，故C正确。故选C。
8.
【解析】金属球在运动过程中，穿过金属球的磁通量不断变化，在金属球内形成闭合回路，产生涡流，金属球受到的安培力做负功，金属球产生的热量不断地增加，机械能不断地减少，直至金属球停在半圆轨道的最低点，C正确，、B错误；根据能量守恒定律得系统产生的总热量为，D正确。
9.
【解析】在回旋加速器中，带电粒子从电场中获得能量，动能增大，故错误
等离子体进入磁场后在洛伦兹力的作用下分别向板聚集，根据左手定则可知，正电荷向板聚集，负电荷向板聚集，所以电流从下往上通过电阻，故正确；
要使粒子做匀速直线运动，则电场力要与洛伦兹力相互平衡，即，解得：，故正确；
带电粒子受到的洛伦兹力提供向心力，即，整理得：，同种带电粒子的荷质比是一定的，所以粒子在磁场中的运动半径取决于线速度，又，即角速度取决于荷质比和磁场强度，与运动半径无关，则周期也与运动半径无关，故错误。
10.
【解析】设每条边的电阻为，则总电阻为，即：
．线框中产生的感应电动势 ，线框中感应电流为：，间的电势差相当于电源的外电压，则，故B正确，A错误；
C.根据动量定理可知，，解得：，故C正确；
D.根据能量守恒可知动能全部转化为内能，所以整个过程线框中产生的热量，故D正确。故选BCD。
11.甲；向左；向右；逆时针；向左。
12.；；；；。
【解析】电流表满偏时，电路的总电阻，而，由调零电阻最大为，故只要大于即可，太小，太大，故选B。
选取、安装保护电阻后，对压力传感器进行调零，则，，代入，解得。
当电流表示数为时，电路中的总电阻：
即：
由乙图一次函数为：
经计算当时，压力。
根据与一次函数关系：
当时，
再由：
因为电池老化，电动势，电路中实际电阻：
而调零后的电阻
此时为此时的调零电阻阻值，，解得：
则的实际阻值为：
再将代入
求得：。
故答案为：；；；；。
13.解：（1）解析粒子从点以垂直于边射出后，做匀速圆周运动，其圆心必在线上，根据牛顿第二定律可得：，解得：，若粒子只与三角形框架碰撞两次就回到点，则圆心在三角形顶点，由几何关系得：，联立解得：。
（2）要使粒子能回到点，要求粒子每次与碰撞时，都垂直于边，且通过三角形顶点处时，圆心必为三角形顶点，故：，，即：，，由，解得：，。
14.解：对导体受力，根据牛顿第二定律，，
当等于时有最大速度，解得：；
根据动能定理，
根据功能关系，由并联电路特点，，
联立解得；
开关闭合后，导体棒受到的安培力，
干路电流，电路总电阻为，，
联立得 ，
当安培力较大时，，
得到，
同理当安培力较小时，，
故为使导体棒静止于倾斜导轨上，磁感应强度的变化的取值范围为： ，
15.解：质子在加速电场中，根据动能定理，有 ，
解得质子射出加速电场时速度的大小为 ；
由于质子在电容器中运动的时间远小于电压变化的周期 ，所以质子在电容器中的运动可看着类平抛运动，为使质子经偏转电场后能全部进入磁场，则有
，
，
，
联立解得 ；
如图所示，
假设质子离开偏转电场时速度为 ，质子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得
设速度偏转角为 ，则有 ，
质子在磁场中偏转的距离为 ，
联立可得 ，
可知质子不管以多大的偏转角或不同的位置进入磁场，质子在磁场中的偏转距离即弦长是固定不变的，故质子打在水平放置的屏上的痕迹长度为电容器两极板之间的宽度 ，
则有 。
