2022-2023 学年度第一学期高二年级物理学科期末试卷-参考答案
一．单选题：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ｃ Ｄ C A C Ｃ C D B B
二、多选题
11 12 13 14 15 16 17
C Ｂ Ｂ BD ＢD ＢD AＤ
三填空（12分）
18.（12分）
（1）①BC （2分） ②A （2分）
③1.48或 1.49 （2分） 0.78~0.82 （2分）
（2）①BC （2分） ② AC （2分）
说明：本题中的选择填空题，答对但选不全的得 1分，有错的不得分。
四、计算（37分）
19.（6分） 每问 2分
（1 U）电场强度 E （2分）
d
2 1（ ）根据动能定理，有 qU mv2，
2
v 2qU得 （2分）
m
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛仑兹力提供向心力，
v2
有： qvB m
R
R 1 2mU得 （2分）
B q
20．（6分）每问 2分
（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势
1
（2分）
（2）金属杆 ab中电流为
金属杆 ab两端电压为
得 （2分）
（3）拉力大小等于安培力大小
拉力的功率
得 （2分）
２1．（7分）
解：（1）根据法拉第电磁感应定律，0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电
流。感应电动势
E n Φ n (B4 B 0 )S1 （1分） t1 t1
根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流
I E1 1 （1分）R r
解得 I1= 0.2A
电阻消耗的电功率 P1=I12R=0.16W （1分）
（2）根据焦耳定律，0~4.0s内闭合电路中产生的热量
Q1=I12(r＋R)Δt1=0.8 J （1分）
4.0~6.0s内闭合电路中产生的热量
Q2=I22(r＋R)Δt2=6.4 J （1分）
0~6.0s内闭合电路中产生的热量
Q = Q1＋Q2=7.2J （2分）
22.（9分）
2
（1）由右手定则可判断流过电阻 R的电流方向是由P M (1分）
（2）金属棒达到最大速度时，有
mg sin mg cos F 0（1分）
金属棒受到的安培力
F BIL （1分）
据闭合电路欧姆定律得
I E
R r
金属棒产生的感应电动势为
E BLvm（1分）
联立解得
vm 8m/s （1分）
（3）整个系统总能量守恒
mgs 1 cos Q mv2m mgs sin （2分）2
电阻 R、 r串联
Q rr Q （1分）R r
代入数据得
Qr 6J （1分）
3
23．（9分）
v2
（1）根据牛顿第二定律 Bqv m （1分）
r
mv
得 r
Bq
2πr 2 m
带电粒子在磁场中做圆周运动的周期 T （1分）
v Bq
回旋加速度器所加交流电源的周期应与带电粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，因此，
1 Bq
交流电源的频率 f （1分）
T 2 m
（2）当带电粒子运动半径接近半圆金属盒的半径 R时，粒子的速度达到最大值 vm
v 2
根据牛顿第二定律 有 Bqv m mm （1分）R
1 q2B2R2
粒子离开加速器时获得的最大动能 Ekm mv
2
m （1分）2 2m
1
（3）第 n次加速后 nUq mv 2n （1分）2
v 2
根据 Bqv m nn rn
mv 1 2nUm
可得 rn
n （1分）
Bq B q
可推得第（n+1）次加速后
1 2(n 1)Um
rn+1 B q
相邻轨迹间距
2 2Um
d 2(rn+1 rn ) ( n 1 n) （1分）B q
由此可知相邻轨迹间距不相等，图 2中的轨迹图不合理。
合理的轨迹图见答图 4 （1分）
（说明：其他论证方法合理也可得分）
答图 4
4北京一零一中学2022-2023学年高二上学期期末考试（选考）
物理（选考）
一.单选题:(本部分共13小题,每小题3分,共39分）
1.如图1所示,线圈两端接在电流表上组成闭合电路,在下列情况中,电流表指针不发生偏转的是:
A.线圈不动,磁铁插入线圈的过程中
B.线圈不动,磁铁拔出线圈的过程中
C.磁铁插在线圈内不动
D.磁铁不动,线圈上下移动
2.关于感应电动势大小的下列说法中,正确的是
A.线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大.
B.线圈中磁通量越大,产生的感应电动势一定越大.
C.线圈放在磁感强度越强的地方,产生的感应电动势一定越大.
D.线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大.
3.如图2所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动,的初速度为的初速度为.则
A.先回到出发点
B.先回到出发点
C.同时回到出发点
D.不能确定
4.四根相互平行的通电长直导线电流均为,如图3所示,放在正方形的四个顶点上,每根通电直导线单独存在时,四边形中心点的磁感应强度都是。则四根通电导线同时存在时点的磁感应强度的大小和方向为
A.,方向向左
B.,方向向下
C.,方向向右
D.,方向向上
5.如图4所示,在磁感应强度的匀强磁场中,让导体在形导轨上以向右匀速滑动,两导轨间距离,则产生的感应电动势的大小和中的电流方向分别是
A.,由向
B.,由向
C.,由向
D.,由向
6.如图5一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于、两点.棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从流向,此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零,可
A.适当减小磁感应强度
B.使磁场反向
C.适当增大电流强度
D.使电流反向
7.右图6是阴极射线管的示意图.接通电源后,会有电子从阴极射向阳极,并在荧光屏上形成一条亮线.要使菼光屏上的亮线向下偏转,下列措施中可行的是
A.加一方向平行纸面向上的磁场
B.加一方向平行纸面向下的磁场
C.加一方向垂直纸面向里的磁场
D.加一方向垂直纸面向外的磁场
8.如图7所示为一速度选择器,内有一磁感应强度为,方向垂直纸面向外的匀强磁场,一束粒子流以速度水平射人,为使粒子流经磁场时不偏转(不计重力),则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,关于这个电场场强大小和方向的说法中,正确的是
A.大小为,粒子带正电时,方向向上
B.大小为,粒子带负电时,方向向下
C.大小为,方向向下,与粒子带何种电荷无关
D.大小为,方向向上,与粒子带何种电荷无关
9.如图8所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的极朝下。在将磁铁的极拔出线圈的过程中
A.通过电阻的感应电流的方向由到,线圈与磁铁相互排斥
B.通过电阻的感应电流的方向由到,线圈与磁铁相互吸引
C.通过电阻的感应电流的方向由到,线圈与磁铁相互排斥
D.通过电阻的感应电流的方向由到,线圈与磁铁相互吸引
10.环形线圈放在均匀磁场中,设在第1秒内磁感线垂直于线圈平面向内,若磁感应强度随时间变化关系如图9,那么在第2秒内线圈中感应电流的大小和方向是
A.感应电流大小恒定,顺时针方向
B.感应电流大小恒定,逆时针方向
C.感应电流逐渐增大,逆时针方向
D.感应电流逐渐减小,顺时针方向
11.关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向,正确的说法是
A.跟磁场方向垂直,跟电流方向平行
B.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行
C.既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直
D.既不跟磁场方向垂直,又不跟电流方向垂直
12.如图10甲所示,由粗细均匀的电阻丝制成边长为的正方形线框,线框的总电阻为。现将线框以水平向右的速度匀速穿过一宽度为、磁感应强度为的匀强磁场区域,整个过程中两边始终保持与磁场边界平行。令线框的边刚好与磁场左边界重合时,电流沿流动的方向为正,。在图9乙中画出线框中两点间电势差随线框边的位移变化的图象正确的是
13.一种用磁流体发电的装置如图11所示。已知等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)以速度喷射入磁感应强度为的匀强磁场中(速度方向与磁场方向垂直),在磁场中有两块平行金属板,板间距离为,忽略粒子的重力及粒子间的相互作用,下列说法正确的是
A.金属板是电源的正极
B.稳定后,发电机的电动势是
C.其他条件不变,只增大磁感应强度,发电机的电动势减小
D.其他条件不变,只增大等离子体的射入速度,发电机的电动势减小
二、多选题（本部分共4小题,每小题3分,少选得2分,错选不得分,共12分)
14.如图12所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右).则
A.导线框进入磁场时,感应电流方向为
B.导线框离开磁场时,感应电流方向为
C.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右
D.导线框进入磁场时.受到的安培力方向水平向左
15.如图13所示,要使电阻上有的感应电流通过,则应发生在
A.合上时
B.断开时
C.合上后,将变阻器滑动头向左移动
D.合上后,将变阻器滑动头向右移动
16.在如图14所示的电路中,为自感系数较大的电感线圈,且电阻不计;为两个完全相同的灯泡,且它们的额定电压均等于电源的电动势.则:
A.合上的瞬间,先亮,后亮;
B.合上的瞬间，同时亮
C.合上以后,变得更亮,随之熄灭
D.断开后,熄灭,重新亮后再熄灭
17.两根相距为的足够长的金属直角导轨如图15所示放置,它们各有一边在同一水平内,另一边垂直于水平面。质量均为的金属细杆、与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为,导轨电阻不计,回路总电阻为。整个装置处于磁感应强度大小为,方向竖直向上的匀强磁场中。当杆在平行于水平导轨的拉力作用下以速度沿导轨匀速运动时,杆也正好以速度向下匀速运动。重力加速度为。以下说法正确的是
A.杆所受拉力的大小为
B.杆所受摩擦力为零
C.电路中的电流强度为
D.与大小的关系为
三.填空（本部分共6空,每空2分,共12分）
18、现有两组同学要测定一节干电池的电动势和内阻(已知约为约为)。
(1)第一组采用图16所示电路。
①为了完成该实验,选择实验器材时,在电路的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
②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,电压表
C.电流表,电压表（03V）
D.电流表,电压表
③经过多次测量,他们记录了多组电流表示数和电压表示数,并在图17中画出了图像。由图像可以得出,此干电池的电动势的测量值(保留三位有效数字),内阻的测量值(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18所示的电路,完成了对同一电池的测量。
①改变电阻箱接入电路中的电阻值,记录了多组电流表示数和电阻箱示数,通过研究图像的信息,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
②第二组对实验进行深入的理论研究,在是否可忽略电流表内阻这两种情况下,绘制两类图像。第一类图像以电流表读数为横坐标,将电流表和电阻箱读数的乘积记为作为纵坐标。第二类图像以电阻箱读数为横坐标,电流表读数的倒数为纵坐标。图19中实线代表电流表内阻可忽略的情况,虚线代表电流表内阻不可忽略的情况,这四幅图中,能正确反映相关物理量之间关系的是
(选填选项前的字母)。
四.计算题（共5小题,第题各6分，第21题7分、第题各9分,共37分）
19.(6分)如图20所示,两平行金属板间距为,电势差为,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为的匀强磁场。电荷量为、质量为的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响,求:
（1）匀强电场场强的大小;
（2）粒子从电场射出时速度的大小;
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径。
20.(6分)如图21所示,两根平行光滑金属导轨和固定在水平面上,其间距为,磁感应强度为的匀强磁场垂直轨道平面向下,两导轨之间连接一阻值为的电阻。在导轨上有一金属杆,其电阻值为,杆长度恰与导轨间距相等。在杆上施加水平拉力使其以速度向右匀速运动,运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好。设金属导轨足够长,不计导轨电阻和空气阻力。求:
（1）金属杆产生的感应电动势;
（2）金属杆两端的电压;
（3）拉力做功的功率。
21.(7分)如图22甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度随时间变化的匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积,匝数,线圈电阻。线圈与电阻构成闭合回路,电阻。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图22乙所示,求:
(1)在内,通过电阻的感应电流的大小;电阻消耗的电功率;
(2)内整个闭合电路中产生的热量。
22.(9分)如图23所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距,上端连接一个阻值的电阻,导轨平面与水平面夹角,长为的金属棒垂直于放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,它们之间的动摩擦因数,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。已知金属棒的质量为,阻值,磁场的磁感应强度。金属棒从静止开始运动,若金属棒下滑距离为时速度恰好达到最大值,取。求:
（1）金属棒下滑过程中流过电阻的电流方向;
（2）金属棒达到的最大速度;
（3）金属棒由静止开始下滑位移为的过程中,金属棒上产生的焦耳热。
23.(9分)加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用,回旋加速器是其中的一种。如图24为回旋加速器的工作原理图。和是两个中空的半圆金属盒,分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为的匀强磁场中,磁场方向垂直于盒面。位于盒圆心附近的处有一个粒子源,产生质量为、电荷量为的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间,加速过程中不考虑相对论效应。
（1）1求所加交流电源的频率。
（2）若已知半圆金属盒的半径为,请估算粒子离开加速器时获得的最大动能。
（3）某同学在分析带电粒子运动轨迹时,画出了如图25所示的轨迹图,他认为相邻轨迹间距是相等的。请通过计算分析该轨迹是否合理,若不合理,请你画出合理的轨迹示意图。
