2022-2023学年上海师大附中高二（上）期末物理试卷
一、单选题（本题共9小题，共36分）
1.下列关于磁场和电场的说法正确的是( )
A. 恒定的磁场能够在其周围空间产生恒定的电场
B. 均匀变化的磁场能够在其周围空间产生恒定的电场
C. 均匀变化的磁场能够在其周围空间产生均匀变化的电场
D. 按正弦规律变化的磁场能够在其周围空间产生恒定的电场
2.关于涡流，下列说法中错误是( )
A. 真空冶炼炉是利用通电导线的发热来熔化金属的装置
B. 家用电磁炉锅体中的涡流是由交变磁场产生的
C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
3.如图所示，为交流发电机的示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，线圈转动时通过滑环和电流保持与外电路的闭合。假设线圈沿逆时针方向匀速转动，则下列说法正确的是( )
A. 线圈通过图中位置瞬间，边的电流方向由到
B. 线圈通过图中位置瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率为零
C. 线圈通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大
D. 若使线圈转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的倍
4.如图所示，开关处于闭合状态，小灯泡和均正常发光，小灯泡的电阻大于线圈的电阻。现断开开关，以下说法正确的是( )
A. 小灯泡越来越暗，直到熄灭
B. 小灯泡越来越暗，直到熄灭
C. 线圈中的电流会立即消失
D. 线圈中的电流过一会儿再消失，且方向向右
5.变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。实验室有一台升压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则下列说法正确的是( )
A. 原线圈的匝数多，原线圈的导线粗些 B. 原线圈的匝数多，副线圈的导线粗些
C. 副线圈的匝数多，原线圈的导线粗些 D. 副线圈的匝数多，副线圈的导线粗些
6.某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合．为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )
A. 一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B. 一个伏特表和多个定值电阻
C. 一个安培表和一个电阻箱
D. 两个安培表和一个滑动变阻器
7.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为的绝缘体圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为的小球．已知磁感应强度随时间均匀增加，其变化率为，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )
A. B. C. D.
8.如图，真空中两点电荷和以相同角速度在纸面内绕点匀速转动，点离较近，则点的磁感应强度( )
A. 大小恒定，方向垂直纸面向外 B. 大小恒定，方向垂直纸面向里
C. 大小变化，方向垂直纸面向外 D. 大小变化，方向垂直纸面向里
9.一个用半导体材料制成的电阻器，其电流随它两端电压变化的关系图像如图所示，将它与两个标准电阻、组成如图所示电路，当电键接通位置时，三个用电器消耗的电功率均为。将电键切换到位置后，电阻器和电阻、消耗的电功率分别是、、，下列关系中正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题（本题共1小题，共4分）
10.在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子和，经电压为的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子在磁场中转过后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子和( )
A. 在电场中的加速度之比为：
B. 在磁场中运动的半径之比为
C. 在磁场中转过的角度之比为：
D. 离开电场区域时的动能之比为：
二、填空题（本题共4小题，共24分）
11.机场严禁携带能量超过的充电宝搭乘飞机。相当于______重物下落所具有的动能重力加速度取。一标有“，”的充电宝______选填“是”或“否”可以携带乘机。
12.如图所示，两个单匝线圈、的半径分别为和。圆形匀强磁场垂直它们所在的面，磁感应强度为，其边缘恰好与线圈重合，则穿过的磁通量为______，穿过、两线圈的磁通量之比为______。
13.一个带正电的绝缘小球沿光滑绝缘的桌面向右运动，速度方向垂直于一个水平向里的匀强磁场，如图所示，小球飞离桌面后落到地面上，设水平射程为，着地时的速率为。撤去磁场，其余的条件不变，水平射程为，着地时的速率为，则 ______ ， ______ 。均选填“”“”或“”。
14.有人在使用手电筒时，电池用旧了舍不得扔掉，便换一节新电池配一节旧电池串联使用，测量发现新旧电池的电动势相差不大，而新旧电池的内阻相差较大，数据如下：新电池，，旧电池，，小电珠为“、”，这样的节约措施______ 填“可行”或“不可行”理由是______ 。
三、实验题（本题共1小题，共18分）
15.某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下：
螺旋测微器如图所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动______ 选填“”“”或“”，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
选择电阻丝的______ 选填“同一”或“不同”位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。某次测量结果如图所示，电阻丝的直径为______ 。
图甲中为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置。
为测量，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得组电压和电流的值，作出的关系图象如图所示。接着，将电压表改接在、两端，测得组电压和电流的值，数据见表：
请根据表中的数据，在方格纸上作出图象。
由此，可求得电阻丝的 ______ 保留一位小数。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。
五、计算题（本题共1小题，共18分）
16.如图所示，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距为，左端通过导线与阻值为的电阻连接，右端通过导线与阻值为的小灯泡连接，在矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，长为，区域内磁场的磁感应强度随时间变化如图所示，在时，一阻值为的金属棒在恒力作用下由静止开始从位置沿导轨向右运动，当金属棒从位置运动到位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：
通过小灯泡的电流强度．
恒力的大小．
金属棒的质量．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：恒定的磁场不能够在其周围空间产生电场，故A错误；
根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场能够在空间产生恒定的电场，按正弦规律变化的磁场能够在其周围空间产生同样按正弦规律变化的电场，所以B正确； CD错误；
故选：。
均匀变化的磁场能够在空间产生恒定的电场，按正弦规律变化的磁场能够在其周围空间产生同样按正弦规律变化的电场。
本题考查电磁场的产生，比较简单，平时要注重课本，强化记忆。
2.【答案】
【解析】解：、用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入周期性变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，故A错误；
B、家用电磁炉锅体通的是交流电，交流电产生周期性变化的磁场，电磁炉锅体中产生涡流，故B正确；
C、阻尼摆的铝盘以一定相对速度旋转掠过磁场时在铝盘内会产生感应电动势从而产生感应电流，因铝盘有电阻电流做功，消耗机械能，因此产生阻碍铝盘旋转的阻尼作用，故C正确；
D、用绝缘的硅钢片做铁芯，是为了增大铁芯的电阻值，减小涡流，减小能量损失，故D正确。
本题选错误的，
故选：。
线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流。涡流会在导体中产生大量的热量。
掌握涡流的原理及应用与防止：真空冶炼炉，硅钢片铁心，金属探测器，电磁灶等。注意电磁炉是利用电流的热效应和磁效应的完美结合体，它的锅具必须含磁性材料，最常见的是不锈钢锅。
3.【答案】
【解析】解：、线圈的边和边切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流有指向，故A错误；
、线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零，感应电动势最大，根据，所以感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，故B错误，C正确；
D、根据可知，增大一倍，电动势的最大值也增大一倍，根据可知，电流的最大值也增大一倍，根据，通过电流表电流的有效值也增大一倍，故D错误。
故选：。
通过右手定则判断出产生的感应电流方向，中性面时磁通量最大，感应电动势最小，感应电流也最小，根据及欧姆定律判断线框转动的角速度增大一倍时，电流的有效值的变化情况。
本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，知道电流表测量的是交流电的有效值，中性面时磁通量最大，感应电动势最小，垂直中性面时磁通量最大，感应电动势最小为零，难度不大，属于基础题。
4.【答案】
【解析】解：、小灯泡的电阻大于线圈的电阻，则电路中的电流稳定后，流过线圈的电流大于流过灯泡的电流；断开后瞬间，由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，此时线圈与灯泡组成自感回路，所以灯泡立即熄灭；线圈与灯泡组成自感回路，断开后瞬间电流从流过线圈的电流的大小开始减小；由于电路中的电流稳定时流过线圈的电流大于流过灯泡的电流，所以灯泡将闪亮一下，然后逐渐熄灭，故ABC错误；
D、线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以线圈内电流的方向不变，方向仍然向右，故D正确。
故选：。
电感总是阻碍自身电流的变化。线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向跟原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向跟原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡构成电路回路。
线圈中电流变化时，线圈中产生感应电动势；当电流增大时，线圈上的自感电动势阻碍电流增加；当电流减小时，线圈相当于一个瞬间电源，自感电动势阻碍电流减小。
5.【答案】
【解析】解：升压变压器原线圈上的电压小于副线圈的电压，所以根据可知，原线圈的匝数比副线圈的匝数少；变压器原、副线圈的电流比等于匝数之反比，所以副线圈的电流小于原线圈的电流，所以原线圈的导线粗，故ABD错误，C正确。
故选：。
变压器原、副线圈的电压与匝数成正比，变压器原、副线圈的电流与匝数成反比；根据原副线圈的电流大小可比较出线圈导线的粗细。
解决本题的关键掌握变压器原理，知道原、副线圈的电压比等于匝数之比，电流比等于匝数之反比。
6.【答案】
【解析】【分析】
明确测量电动势和内电阻的实验原理，明确闭合电路欧姆定律的表达式的正确书写即可明确对应的实验方法．
解决本题的关键是理解实验的原理，选取合适的组合。
【解答】
通过改变电路的阻值从而获得多组数据，根据图象与坐标轴的交点求解电动势和内阻。
A.安培表测电流，伏特表测路端电压，滑动变阻器改变电路的阻值从而获得多组数据，故A可取；
B.伏特表测路端电压，电流可由路端电压和定值电阻求得，通过改变接入定值电阻的个数改变电路的电阻，故B可取；
C.安培表测电流，再由电流和电阻箱的阻值可得路端电压，通过改变电阻箱阻值改变接入定值电阻的个数改变电路的电阻，故C可取；
D.两个安培表和一个滑动变阻器，不管怎么组合，不能测出路端电压，故不能测出电动势和内阻，故D最不可取。
本题选最不可取的一组器材，故选D。
7.【答案】
【解析】【分析】
根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势，根据楞次定律判断感应电动势的方向，然后根据求解电功。
本题关键是明确感应电动势的大小求解方法和方向的判断方法，会求解电功，基础问题。
【解答】
磁感应强度随时间均匀增加，其变化率为，故感应电动势为：
根据楞次定律，感应电动势的方向为顺时针方向；
小球带正电，小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是：
，故ABC错误，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】解：点电荷绕点匀速转动，相当于逆时针方向的环形电流，由安培定则可知在点产生磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向外；
点电荷绕点匀速转动，相当于顺时针方向的环形电流，由安培定则可知，在点产生磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里。
因离点近，在点激发的磁场的磁感应强度较强，故合磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向外，
由于和离点的距离始终保持不变，则等效电流在该点产生的磁感应强度大小不变，合磁场的磁感应强度大小保持不变，故A正确，BCD错误。
故选：。
点电荷的定向移动形成电流，根据右手螺旋定则可确定磁场方向，由矢量叠加来确定磁场的方向
考查电荷的定向移动形成电流，掌握右手螺旋定则，理解矢量叠加的原理，解题的关键是电流产生的磁场与电流的距离有关．
9.【答案】
【解析】解：根据电阻器的伏安特性曲线，其电阻随电压的增大而减小，电压的减小而增大。设。
将电键切换到位置前，电阻器和电阻、的电压分别为、由于三个用电器消耗的电功率均为，由功率公式，得到此时电阻器的电阻，外电路总电阻为将电键切换到位置后，电阻器的电压减小，电阻增大，，外电路总电阻。
、将电键切换到位置后，电阻器和电阻并联的电阻为，所以电阻的电压小于，电阻消耗的功率减小，即有故A错误，故B正确。
C、将电键切换到位置后，电阻器和电阻的电压相等，由功率公式，由于，则故C正确。
D、由于外电路总电阻增大，而总电压不变，电路的总功率减小，则故D错误。
故选：。
当开关接时并联时，根据三电阻的功率相等，利用，可知此时则，；
当开关时，假如的电阻不变，根据电阻的并联特点求出并联部分的电阻，再根据串联电路电阻的分压特点求出它们分得的电压，利用求出、的电功率关系；由图可知电流的变化量大于电压的变化量，利用欧姆定律可知电压越大、电阻变小，反之越大；再由并联电路电阻越并越小，小于任何一个分电阻和串联电路的分压特点可知各电阻两端电压的变化，最后利用得出各电阻功率之间的关系。
本题是动态变化分析问题，要抓住电阻器是由半导体材料制成的，电阻不是定值的特点。
10.【答案】
【解析】解：、离子和的质量相同，其带电量是：，所以由可知其在电场中的加速度是：，故A错误；
B、要想知道半径必须先知道进入磁场的速度，而速度的决定因素是加速电场，根据得在离开电场时其速度表达式为，可知其速度之比为：，又由知，所以其半径之比为：，故B错误；
C、由的分析知道，离子在磁场中运动的半径之比为：，设磁场宽度为，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有，则可知角度的正弦值之比为：，又转过的角度为，可知转过的角度正弦值为，即转过的角度为，所以在磁场中转过的角度之比为：，故C正确；
D、由电场加速后：可知，两离子离开电场的动能之比为：，故D错误。
故选：。
要分析加速度就要先分析其受的电场力，而要分析动能就要看电场做的功。要分析半径就要用洛伦兹力充当向心力，来找出半径，有了半径其转过的角度就很容易了。磁场中的圆周运动问题重点是要找出半径，然后通过合理的作图画出粒子的运动轨迹，基本就可以解决问题了，磁场中的轨迹问题是高考重点考查的内容。
磁场中的圆周运动问题重点是要找出半径，然后通过合理的作图画出粒子的运动轨迹，基本就可以解决问题了。
11.【答案】 是
【解析】解：，设物体的质量为，重物下落的动能等于下落的重力势能的变化量，即代入解得；，的充电宝储存的电能为，所以能够携带乘机。
故答案为：，是。
是能量的单位，根据能量守恒可以计算出物体的质量；计算出“，”的充电宝储存的总能量与比较即可判断。
要知道是能量的单位，而是电荷量的单位。
12.【答案】 ：
【解析】解：由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为：，线圈半径为，面积为，则穿过的磁通量为；
线圈的半径为，但存在磁场的有效面积与线圈相同，故磁通量为，穿过、两线圈的磁通量之比为：。
故答案为：，：
在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个面积为且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度与面积的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量；其中为有效面积，即存在磁场的有效面积。
本题考查了磁通量的定义式和公式的适用范围，只要掌握了磁通量的公式即可，注意为存在磁场的有效面积。
13.【答案】
【解析】解：无磁场时，小球做平抛运动，则根据平抛运动规律有
竖直方向做自由落体运动：
水平方向做匀减速直线运动：
而有磁场时，小球受到洛伦兹力作用，洛伦兹力与速度方向垂直，因此小球在水平方向上具有一个水平加速度，水平方向做做一个变加速运动，而竖直方向上，设为洛伦兹力在竖直方向上的分力，根据牛顿第二定律有：
可得，小球在竖直方向上的加速度，则根据可知，有磁场时小球的运动时间大小无磁场时的运动时间，则水平位移。
由于洛伦兹力不做功，则两个过程中都只有重力做功，则机械能守恒，着地时的动能相等，所以着地时的速率相等，即。
故答案为：、。
小球在有磁场时做一般曲线运动，无磁场时做平抛运动，运用分解的思想，两种情况下，把小球的运动速度和受力向水平方向与竖直方向分解，然后利用牛顿第二定律和运动学公式来分析判断运动时间和水平射程；
利用洛伦兹力不做功判断落地的速度。
本题关键运用分解的思想，把小球的运动和受力分别向水平和竖直分解，然后根据选项分别选择规律分析讨论。
14.【答案】不可行 见解析
【解析】解：不可行，手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用，电动势为
内阻为
小电珠的额定电压为，额定功率为，小电珠的电阻为
工作时电路中电流为
手电筒工作时电路中旧电池提供的电功率为
它本身消耗的电功率
由于旧电池本身消耗的电功率大于提供的电功率，所以新旧电池搭配使用的做法是不可行。
故答案为：不可行，见解析。
本题根据闭合电路欧姆定律，结合功率的不同表达式分析求解。
本题考查了闭合电路欧姆定律，熟悉电源电动势与功率的算法和关系是解决此类问题的关键。
15.【答案】 不同
【解析】解：在测量时，为了不损坏被测物体，最后应微调旋钮，直到听见“喀喀”的响声；
为了减小测量误差，应选用电阻丝不同位置进行多次测量，再取平均值；电阻丝直径为
实物图如图
将表格中各组数据在坐标系上描出，再连成一条直线，如图
图
当电压表按甲图连接，电压表测量、与电流表的电压之和，当电压表接在之间时，测和电流表的电压之和，由中图知：
所以
故答案为：；不同，；如图；如图；
根据螺旋测微器结构明确进行微调的部位；
为减小实验误差要进行多次测量求平均值，根据题意分析答题；
根据图示电路图连接实物电路图；
根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象；
根据电路图与图示图象应用串联电路特点与欧姆定律可以求出电阻丝阻值。
要掌握常用器材的使用方法、注意事项与读数方法；为减小实验误差要进行多次测量求平均值；应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，要掌握描点法作图的方法。
16.【答案】解：
金属棒未进入磁场时，磁场产生感应电动势，导体棒与定值电阻并联，等效电路如图
由感生电动势表达式得：
由闭合电路欧姆定律得：
因灯泡亮度不变，故 末金属棒进入磁场时刚好匀速运动，
导体在磁场中运动时等效电路如图所示：
由等效电路可知，定值电阻与灯泡并联，则电动势为：
由牛顿第二定律得：
答：
通过导体棒的电流为
拉力为
导体棒质量为
【解析】金属棒从位置运动到位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，可知通过它的电流是不变的，则可由这段时间内的感生电动势来求通过小灯泡的电流．
因灯泡亮度不变，可知末金属棒进入磁场时刚好匀速运动，由此可以求的通过导体棒的电流，进而由安培力公式可以求的导体棒受的力．
由导体棒在由欧姆定律可以求的磁场中产生的动生电动势，然后用动生电动势表达式求的导体棒的匀速运动的速度，进而由导体棒从到做的是匀加速直线运动，依据牛顿第二定律可以求的导体棒的质量．
本题重点要会做等效电路，等效电路做不出来，题目就没法解答．
第1页，共1页
