1、1/7图 4北京一零一中 20222023 学年度第一学期期末考试高二物理（磁学）选考科目满分：100 分时间：90 分钟一、单项选择题：本题共一、单项选择题：本题共 13 小题，每题小题，每题 3 分，共分，共 39 分。在每小题给出的分。在每小题给出的 4 个选项中，个选项中，只只有一项有一项是符合题意的，选对的得是符合题意的，选对的得 3 分，有选错或不答的得分，有选错或不答的得 0 分。分。1关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是()A与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致B与运动电荷所受磁场力的方向一致C与小磁针 N 极所受磁场力的方向一致D与小磁针 S 极所受磁场力的方
2、向一致2如图 1 所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁。当磁铁向下运动（但未插入线圈内部）时，线圈中()A没有感应电流B感应电流的方向与图中箭头方向相反C感应电流的方向与图中箭头方向相同D感应电流的方向不能确定3如图 2 所示，在水平地面上固定一对与水平面夹角为的光滑平行金属轨道，顶端接有电源。直导体棒 ab 垂直两轨道放置，且与两轨道接触良好，整套装置处于匀强磁场中。图 3 为沿 ab 方向观察的侧视图，下面四幅图中所加磁场能使导体棒 ab 静止在轨道上的是()4两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子 a、b，以不同的速率对准圆心 O 沿着 AO 方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图
3、 4 所示，不计粒子的重力，则下列说法正确的是()Aa 粒子带正电，b 粒子带负电Ba 粒子在磁场中所受洛伦兹力较大Cb 粒子动能较大Db 粒子在磁场中运动时间较长5如图 5 是一种焊接方法的原理示意图。将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊工件就焊接在一起。我国生产的自行车车轮圈就是用这种办法焊接的。下列说法中正确的是()A.线圈中的电流是很强的恒定电流B.线圈中的电流是交变电流，且频率很高C.待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻小D.焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反
4、ab图 2IABIBBICB图 3IDBvSNG图 1图 52/76将 R1=10、R2=20的电阻串联接在正弦交流电路中，通过电阻 R2的电流 i 随时间t 变化的情况如图 6 所示。则()A通过 R1的电流有效值是 1.2ABR1两端的电压有效值是 6VC通过 R2的电流有效值是 1.22ADR2两端的电压有效值是 62V7在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感应电流方向如图 7 甲所示的方向为正。当磁场的磁感应强度 B 随时间t 的变化规律如图 7 乙所示时，图 7 丙中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是()8如图 8 所示，垂
5、直于纸面的匀强磁场局限在长为 L 的虚线框内，边长为 d 的正方形闭合线圈在外力作用下由位置 1 匀速穿过磁场区域运动到位置 2。若 L2d，规定逆时针方向为电流的正方向，则在运动过程中线圈中的感应电流随时间变化的情况可以用以下哪幅图像来描述()CD乙图 7Ai1234 t/s0iBt/s12340i1234t/s0i1234 t/s0甲B1234 t/s0Bi丙图 600.62i/At/10-2s132-0.62图 83/79如图 9 所示为某交变电流随时间变化的图象。则此交变电流的有效值为()A102AB52AC3 24AD32A10如图 10 所示，在两块平行金属板间存在竖直向下的匀强电
6、场和垂直于纸面向里的匀强磁场（磁场未画出）。现有两种带电粒子 M、N 分别以同样的速度 v 从左端沿两板间的中线射入，都能沿直线从右端射出，不计粒子重力。以下说法正确的是()A带电粒子 M、N 的电性一定相同B带电粒子 M、N 的电量一定相同C撤去电场仅保留磁场，M、N 做圆运动的半径一定相等D撤去磁场仅保留电场，M、N 若能通过场区，则通过场区的时间相等11如图 11 所示，一块长方体金属板材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B。当通以从左到右的恒定电流 I 时，金属材料上、下表面电势分别为1、2。该金属材料垂直电流方向的截面为长方形，其与磁场垂直的边长为 a、与磁
7、场平行的边长为 b，金属材料单位体积内自由电子数为 n，元电荷为 e。那么()A12IBenbB12IBenb C12IBenaD12IBena 12如图 12 所示，U 形金属框架竖直放置在绝缘地面上，框架的上端接有一电容器 C，金属框架处于水平方向的匀强磁场中。将一电阻为 R 的金属棒 MN 从一定高度处由静止释放，下落过程中金属棒方向始终平行于地面，且与金属框架接触良好。忽略金属棒与金属框架之间的摩擦，在金属棒由静止开始下落的过程中，以下说法正确的是()A.金属棒做自由落体运动B.电容器左侧极板将带上正电荷C.电容器储存的电能等于金属棒减少的重力势能D.金属棒减少的机械能大于电容器储存的
8、电能13如图 13 所示，在一正交的电场和磁场中，一带电荷量为q、质量为 m 的金属块沿倾角为的粗糙绝缘斜面由静止开始下滑。已知电场强度为 E，方向竖直向下；磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里；斜面的高度为 h。金属块滑到斜面底端时恰好离开斜面，设此时的速度为 v，则()A金属块从斜面顶端滑到底端过程中，做的是加速度逐渐减小的加速运动B金属块从斜面顶端滑到底端过程中，机械能增加了 qEhC金属块从斜面顶端滑到底端过程中，机械能增加了12mv2mghD金属块离开斜面后将做匀速圆周运动v+图 10i/At/s21O-1-22134图 9图 11CBMN图 12图 134/7二二、多多项选择题项选择
9、题：本题共本题共 5 小题小题，每题每题 3 分分，共共 15 分分。在每小题给出的在每小题给出的 4 个选项中个选项中，至少至少只只有有两两项项是符合题意的，选对的得是符合题意的，选对的得 3 分，分，漏选的漏选的 2 分分，有选错或不答的得有选错或不答的得 0 分。分。14 如图 14 所示，已知一质量为 m 的带电液滴，经电压 U 加速后，水平进入互相垂直的匀强电场 E 和匀强磁场 B 中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，则（）A液滴在空间受四个力作用B液滴一定带负电C沿垂直纸面向里看，液滴做顺时针的圆周运动D液滴在做匀速圆周运动时机械能守恒15如图 15 所示电路中，灯泡 A、
10、B 的规格相同，电感线圈 L的自感系数足够大且电阻可忽略。下列关于此电路的说法中正确的是()AS 闭合后的瞬间，A、B 同时亮，然后 A 变暗最后熄灭BS 闭合后的瞬间，B 先亮，A 逐渐变亮，最后 A、B 一样亮CS 断开后的瞬间，A 立即熄灭，B 逐渐变暗最后熄灭DS 断开后的瞬间，B 立即熄灭，A 闪亮一下后熄灭16磁流体发电是一项新兴技术。如图 16 所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于发电机。把两个极板与用电器相连，则()A用电器中的电流方向从 A 到 BB用电器中的电流方向从 B 到 AC若只增强
11、磁场，发电机的电动势增大D若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大17如图 17 所示，一平行金属轨道平面与水平面成角，两道轨上端用一电阻 R 相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为 m 的金属杆 ab，从距离地面高度 h 处静止释放，下滑一段距离后达到最大速度 vm。若运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，摩擦力恒为 f。则从开始下滑到达到最大速度的过程中()A金属杆做匀加速直线运动B电路产生的焦耳热等于sin212hfmvmghmC金属杆损失的机械能等于221mmvmghD金属杆所受安培力的冲量大小为 mvm18图 18 是
12、通过变压器降压给外电路供电的示意图。变压器输入电压保持不变。如果变压器上的能量损失可以忽略，则关于开关 S 闭合后，以下说法正确的是()A电表 V1示数不变，V2示数减小B电表 A1、A2示数均增大C原线圈输入功率减小D电阻 R1两端的电压减小A用电器B等离子体图 15ASLEBR0A1V1V2R1R2S图 18A2图 17habRBvm图 16图 14BvE5/7三三、实验题：每空、实验题：每空 2 分，共分，共 10 分分。19 现有两组同学要测定一节干电池的电动势 E 和内阻 r（已知 E 约为 1.5V，r 约为 1）。（1）第一组采用图 19 所示电路。为了完成该实验，选择实验器材时
13、，在电路的 a、b 两点间可接入的器件是。A一个定值电阻B电阻箱C滑动变阻器为了调节方便且测量精度更高，电流表和电压表应选_（选填选项前的字母）。A电流表（00.6A），电压表（03V）B电流表（00.6A），电压表（015V）C电流表（03A），电压表（03V）D电流表（03A），电压表（015V）经过多次测量，他们记录了多组电流表示数 I 和电压表示数 U，并在图 20 中画出了U-I 图像。由图像可以得出，此干电池的电动势的测量值 E=_V（保留三位有效数字），内阻的测量值 r=_（保留两位有效数字）。（2）第二组在没有电压表的情况下，设计了如图 21 所示的电路，完成了对同一电池的测量
14、。改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表示数 I 和电阻箱示数 R，通过研究1RI图像的信息，他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近，但是内阻的测量值与第一组的结果有明显偏差。将上述实验重复进行了若干次，结果依然如此。关于第二组测量内阻产生的偏差及其原因，下列分析中正确的是_（选填选项前的字母）。A第二组内阻的测量结果小于第一组的测量结果B第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果C造成这个偏差的原因是实际电流表内阻不能近似为零D造成这个偏差的原因是实验小组读取电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时候偏大，有时候偏小四四、计算题计算题：本题共本题共 5 小题小题，共共 36 分分
15、。解答要写出必要的文说明解答要写出必要的文说明、方程式和重要的演算步方程式和重要的演算步骤，直接写出最后答案的不得分。骤，直接写出最后答案的不得分。20如图 22 所示，间距 L0.40 m 的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值 R=0.40的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.10 T。一根长度为 L、电阻 r=0.10的导体棒 ab 放在导轨上，导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以 v=5.0 m/s 的速度向右匀速运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计。求：（1）导体棒 ab
16、 产生的感应电动势；（2）通过导体棒的电流 I，并说明通过导体棒的电流方向；（3）导体棒两端的电压大小 U，并指出哪端电势高。vBRab图 22abErAV图 19SEr图 21SRA图 2000.201.001.40I/AU/V1.200.400.601.501.301.106/721某一质谱仪原理如图 23 所示，区域为粒子加速器，加速电压为 U1；区域为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为 B1，板间距离为 d；区域为偏转分离器，磁感应强度为 B2。一质量为 m，电荷量为+q 的粒子，初速度为 0，经粒子加速器加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，由 O 点沿垂直于边界 MN 的方
17、向进入分离器后做匀速圆周运动，打在 P 点上。忽略粒子所受重力，求（1）粒子进入速度选择器的速度 v；（2）速度选择器的两极板电压 U2；（3）OP 之间的距离 L。22如图 24 所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab 边和 cd 边的长度 L1=50cm，bc 边和 ad 边的长度 L2=20cm，匝数 n=100 匝，线圈的总电阻 r=10，线圈位于磁感应强度 B=0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环 E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值 R=90的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过 bc 和 ad 边中点、且垂直于磁场的转轴 O
18、O以角速度=400rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式；（2）求线圈转动过程中电阻 R 的发热功率；（3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过14周期时间通过电阻 R的电荷量。23粒子加速器可以用人工方法使带电粒子获得很大速度和能量。图 25 是回旋加速器的结构示意图，D1和 D2是两个中空的半径为 R 的半圆型金属盒，两盒之间留有窄缝，它们之间接一定频率的交流电。两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B。D1盒的中央 A 处的粒子源可以产生质量为m、电荷量为+e 的质子（11H）
19、。质子在两盒之间被电场加速，之后进入磁场后做匀速圆周运动。经过若干次加速后，将质子从金属盒边缘引出。设该粒子在交变电场中运动时电压大小始终为 U，不考虑粒子离开 A 处时的速度、粒子重力、粒子间的相互作用及相对论效应。（1）求质子被引出时的动能 Ek；（2）求质子被电场加速的次数 n，以及交流电的频率 f；（3）若用该加速器加速粒子（42He，质量为 4m，电荷量为+2e），并且获得和质子相同的动能，则该加速器需要调整哪些参数，并分析说明该如何调整。图 24BROOdabcEFB1B2U1E区域区域区域OPMN图 23图 257/724如图 26 甲所示，宽度为 L 的足够长光滑金属导轨水平固
20、定在匀强磁场中，磁场范围足够大，磁感强度大小为 B，方向垂直于导轨平面向上。现有一根质量为 m、电阻为 R 的金属棒 MN 放置在金属导轨上，长度与金属导轨宽度相等，金属棒 MN 在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。（1）若金属棒 MN 在水平向右的恒力 F（已知）作用下由静止开始运动：a描述金属棒 MN 的运动情况，请从速度、加速度两个角度进行分析；b求金属棒所能达到的最大速度 vm。（2）若 t=0 时对原静止的金属棒 MN 施加一水平向右外力 F（未知），使金属棒 MN 做加速度大小为 a（已知）的匀加速直线运动：a请推导金属棒 MN 加速过程中外力 F 随时间 t 变化的关系式，并在图 26 乙中画出 F t 的示意图；b经过时间 t0后撤掉外力，求之后金属棒 MN 前进的距离 x。.MNBLFtO甲乙图 26
