2023-2024学年湖北省武汉市华中师大一附中高二（上）期末物理模拟试卷
一、选择题：本大题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求；第8~11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．（4分）有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是（ ）
A．增加电源电压
B．使用调频的调制方式
C．把可动电容器的动片适当旋出一些
D．在线圈中插入铁芯
2．（4分）2020年爆发了新冠肺炎，该病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。武汉病毒研究所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，其原理可以简化为如右图所示模型：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的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子所受洛伦兹力方向是水平向左
B．正、负粒子所受洛伦兹力方向是相同的
C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速
D．只需要测量 MN 两点电压就能够推算废液的流量
3．（4分）某远距离高压输电线路中，升压、降压变压器均视为理想变压器，输电线的电阻一定，输送功率一定。若其他情况不变，输送电压升高到原来的n倍，则下列说法正确的是（ ）
A．输送电流变为原来的n倍
B．输电线上的电压损失变为原来的n倍
C．输电线上的功率损失变为原来的
D．用户得到的功率变为原来的
4．（4分）如图所示导体电路放置在水平面内，处于竖直向下、范围足够大的匀强磁场中，平行光滑且足够长的金属导轨上放置导体棒MN，水平导体棒与导轨垂直且电接触良好，t＝0时刻单刀双掷开关S拨到1位置，电源给电容C充电，t1时刻又将S拨到2位置，电容C通过MN连接的回路放电，以下关于电容器充放电电流ic、电容器两极电压Uc、棒MN的速度v及棒MN两端电压UMN随时间t变化图象正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（4分）正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向外
B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C．轨迹3对应的粒子是正电子
D．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的小
6．（4分）电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是（ ）
A．交变电流能通过电容器
B．电容器具有通交流、阻直流的作用
C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用
D．电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越大
7．（4分）如图所示在空间直角坐标系O﹣xyx中有一直角三角形金属线框PQO，其中一条直角边OQ与z轴重合，另一条直角边OP在xOy平面内，角PQO为30°。直角边OP长为1m，金属线框材料、粗细均相同，单位长度阻值为2Ω/m。整个装置处于沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为2T，当线框在外力作用下绕着z轴以角速度0.5rad/s逆时针（俯视）匀速转动时，线框上的P点先后经过x轴和y轴，则下列判断正确的是（ ）
A．当线框上的P点经过y轴时，电流方向发生变化
B．当线框上的P点经过y轴时，P、Q两点间的电压为0.5V
C．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，线框产生的热量为
D．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，通过线框截面的电荷量
（多选）8．（4分）如图甲所示为一自耦变压器（可视为理想变压器）的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，滑动触头C在某一位置，在BC间接一个交流电压表和一个变阻器R，若AB间输入图乙所示的交变电压，则（ ）
A．当t＝2×10﹣2s时，电压表的示数为零
B．AB间输入电压的瞬时值
C．滑动触头C向上移动时，AB间输入功率增大
D．变阻器滑片P向上移动时，R两端的电压增大
（多选）9．（4分）如图所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。电路通过电刷与圆盘的边缘和铜轴接触良好，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R．先将开关闭合，待圆盘转速稳定后再断开开关，不计一切摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．闭合开关时，从上往下看圆盘逆时针转动
B．闭合开关转速稳定时，流过圆盘的电流为零
C．断开开关时，a点电势低于b点电势
D．断开开关后，流过电阻R上的电流方向与原电流方向相反
（多选）10．（4分）如图所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab、cd表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒PQ垂直于导轨放在上面，以速度v向右匀速运动，欲使棒PQ停下来，下面的措施可行的是，导轨足够长，棒PQ有电阻（ ）
A．将光滑导轨换成与PQ有摩擦的导轨
B．将导轨倾斜一定的角度
C．将导轨的a、c两端用导线连接起来
D．在导轨的a、c两端用导线连接一个电容器
（多选）11．（4分）如图所示，M、N、P、Q四条光滑的足够长的金属导轨平行放置，导轨间距分别为2L和L，两组导轨间由导线相连，装置置于水平面内，导轨间存在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场，两根质量均为m，接入电路的电阻均为R的导体棒C、D分别垂直于导轨放置，且均处于静止状态，不计导体棒外其余部分电阻。t＝0时使导体棒C获得瞬时速度v0向右运动，两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好。且达到稳定运动时导体棒C未到两组导轨连接处。则下列说法正确的是（ ）
A．t＝0时，导体棒D的加速度大小为a
B．达到稳定运动时，C、D两棒速度之比1：1
C．从t＝0时至达到稳定运动的过程中，回路产生的内能为
D．从t＝0时到达到稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为
二．实验题（共5小题，满分56分）
12．（6分）（1）为了探究电磁感应现象，如图所示为“探究产生感应电流的条件的实验装置”。下列操作中，电流表的指针不会发生偏转的是
A．将条形磁铁插入线圈
B．将条形磁铁从线圈中拔出
C．将条形磁铁放在线圈中不动
D．将条形磁铁从图示位置向左移动
（2）某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知：
（a）当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针 （填“左偏”、“不动”、“右偏”）；
（b）将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针 （填“左偏”、“不动”、“右偏”），此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向 （填“相同”或“相反”）。
13．（8分）某同学设计的可调电源电路如图（a）所示，R0为保护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S。
①用电压表测量A，B两端的电压：将电压表调零，选择0～3V挡，示数如图（b），电压值为 V。
②在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于 端。
③要使输出电压U变大，滑片P应向 端滑动。
④若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在 的风险（填“断路”或“短路”）。
14．（13分）如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l1，宽度为l2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直。
（1）写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）求线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流。
15．（11分）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨固定在竖直面内，导轨上端连接阻值为R的电阻，导轨范围内存在垂直导轨平面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻为r的金属棒垂直导轨放置，导轨间距为L，导轨的电阻不计。金属棒在竖直向下的恒力F作用下从静止开始运动，经过一段时间后开始做匀速运动，此过程通过电阻R的电荷量为q，金属棒与导轨接触良好，重力加速度为g。求：
（1）金属棒匀速运动时流经电阻R的电流大小和方向；
（2）金属棒匀速运动时速度v的大小；
（3）从静止出发到开始做匀速运动所用的时间t。
16．（18分）如图甲所示，水平放置的平行金属板P和Q，间距为d，长度为2d，两板间存在垂直纸面向里的匀强磁场。t＝0时刻，一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0由P板左端靠近板面的位置，沿平行于板面的方向射入两板之间。
（1）若粒子恰好从Q板右侧射出磁场，求磁感应强度B；
（2）若极板间仅存在如图乙所示的交变磁场，t＝0时刻磁场垂直纸面向里，且。粒子经一段时间恰能垂直打在Q板上（不考虑粒子反弹），求交变磁场的周期T。
2023-2024学年湖北省武汉市华中师大一附中高二（上）期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共11小题，满分44分，每小题4分）
1．【解答】解：AB、增大LC接收电路的频率，由公式f可知应减小电容或电感，故AB错误；
C、把可动电容器的动片旋出，电容器的电容会减小，故C正确；
D、在线圈中插入铁芯，会增大电感，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：AB、带电粒子进入磁场后受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，正电荷受到竖直向下的洛伦兹力，负电荷受到竖直向上的洛伦兹力，故AB错误；
C、不带电的液体在磁场中不受力，M、N两点没有电势差，无法计算流速，故C错误；
D、带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，qvB＝q，解得流速：v，流量：Q＝vS ，只需要测量MN两点的电压就能够推算流量，故D正确。
故选：D。
3．【解答】解：ABC、设输送的电功率一定为P，输送电压为U，输电线上功率损失为ΔP，电压损失为ΔU，电流为I，输电线总电阻为R。
由P＝UI知，I则得
ΔP＝I2RR，
ΔU＝IRR，
由题P、R一定，则得ΔP∝，ΔU∝
所以输电线上的电功率损失是原来的倍，电压损失是原来的倍，故C正确，AB错误；
D、根据能量守恒可知，用户得到的功率P'＝P﹣ΔP，故D错误；
故选：C。
4．【解答】解：A、电容器充电时电流逐渐增大，充电完毕时电流减小到零；t1时刻将S拨到2位置，电容C通过MN连接的回路放电，放电电流是从零开始迅速增加到增大，然后又逐渐减小，当电容器两端电压与导体棒切割磁感应线产生的感应电动势相同时，电流又为零，故A错误；
B、充电过程中，电容器两端电压逐渐增大到与电源电动势相等，放电过程中电容器两端电压逐渐减小，但最小不为零，故B错误；
C、t1时刻将S拨到2位置，电容C通过MN连接的回路放电，导体棒受到安培力的作用而发生运动，由于导体棒切割磁感应线产生反电动势使得电路的电流逐渐减小，根据牛顿第二定律可得加速度减小，速度图象的斜率减小，速度增大，故C正确；
D、MN两端电压开始为零，随后逐渐增大，导体棒匀速运动时，MN两端电压为一定值（不等于零），故D错误。
故选：C。
5．【解答】解：AC、根据题图可知，1和3粒子偏转方向一致，均为顺时针方向，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针偏转，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故AC错误；
BD．带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得：，解得：r
轨迹1轨迹半径越来越小，可知粒子运动速度越来越小，故B错误；
轨迹2初始半径小于轨迹3的，可知轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的小，故D正确。
故选：D。
6．【解答】解：电容对电流的影响可概括为“隔直流、阻交流”，因为电容器两板间有电介质或真空。
容抗与交流的频率成反比，则电容对交流的影响可概括为“通高频、阻低频”，
综上所述，故ABC正确，D错误；
本题选择错误的，
故选：D。
7．【解答】解：A．当线框上的P点经过x轴时，平面与磁场垂直，为中性面，电流方向改变，故A错误；
B．当线框上的P点经过y轴时，产生的感应电动势最大值为
P、Q再点间的电压为路端电压，则
根据分压规律，解得U＝0.5V
故B正确；
C．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，应用电压有效值，根据焦耳定律，产生的热量
故C错误；
D．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中
根据电量规律有
故D错误。
故选：B。
8．【解答】解：A、电压表的示数为有效值，则当t＝2×10﹣2s时，电压表的示数一定不为零，故A错误；
B、由图可知，交变电压的峰值为Um＝220V
周期T＝2×10﹣2s
则角速度rad/s＝100πrad/s
AB间输入电压的瞬时值为
故B正确；
C、根据变压器电压关系
当滑动触头C向上移动时，n2变大，所以R两端的电压增大，根据
可知R消耗功率变大，理想变压器输入功率等于输出功率，则AB间输入功率增大，故C正确；
D、滑动变阻器滑片P向上移动时，n2不变，R减小，根据变压器电压关系
所以R两端的电压不变，故D错误。
故选：BC。
9．【解答】解：A、闭合开关时，圆盘内电流方向从圆盘中心沿半径向边缘流动，根据左手定则得从上往下看圆盘顺时针转动，故A错误；
B、闭合开关转速稳定时，因为圆盘在转动的过程中产生电动势，相当于电源提供的电流和圆盘转动切割磁感线产生的电流相互抵消，所以流过圆盘的电流为零，故B正确；
C、断开开关时，因为圆盘在转动的过程中产生电动势，相当于电源，由右手定则可知回路中电流方向在电阻R上从b流向a，所以a点电势低于b点电势，故C正确；
D、闭合开关时，由电路知识可知流过电阻R上的电流方向从b流向a，断开开关后，流过电阻R上的电流方向从b流向a，与原电流方向相同，故D错误。
故选：BC。
10．【解答】解：A．将光滑导轨换成与PQ有摩擦的导轨，使金属棒PQ在水平方向受到阻力作用，金属棒会停下，故A正确；
B．将导轨倾斜一定的角度，若导轨右端抬高，金属棒向右会做减速运动，速度减到零，接着金属棒会反向沿导轨向左做加速运动，因此金属棒不会停下来，故B错误；
C．将导轨的a、c两端用导线连接起来，回路中就有感应电流，棒PQ有电阻，使棒产生焦耳热，棒的动能转化为焦耳热，最后使棒PQ停下来，故C正确；
D．在导轨的a、c两端用导线连接一个电容器时，开始金属棒的速度会有所减小，当电容器充满电后，其两端的电势差与金属棒两端的电势差相等时，金属棒的速度就不再变化，因此金属棒不会停下来，故D错误。
故选：AC。
11．【解答】解：A、根据法拉第电磁感应定律可得回路中的感应电动势
E＝2BLv0
则感应电流I
又安培力F＝BIL
设导体棒D的加速度大小为a，则有F＝ma
联立整理可得a
故A正确；
BD、达到稳定运动时，电路中电流为零，设此时C、D棒的速度分别为v1、v2，则有
2BLv1＝BLv2
对变速运动中取极短时间Δt，以向右为正方向，根据动量定理，对C棒有
﹣2BIL Δt＝m Δv1
对D棒有
BIL Δt＝m Δv2
对变速运动全过程有2BLq＝m（ v0﹣v1）
v0﹣v1＝2v2
联立解得从t＝0时到达到稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为q；
v2v0 v1v0
故C、D两棒速度之比1：2，故B错误，D正确；
C、根据能量守恒定律可知，从t＝0时至达到稳定运动的过程中，回路产生的内能为
Qmmm
整理可得Q
故C正确。
故选：ACD。
二．实验题（共5小题，满分56分）
12．【解答】解：（1）A、将条形磁铁插入线圈，线圈中的磁场增强，磁通量变大，产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故A正确。
B、将条形磁铁从线圈中拔出，线圈中的磁场减弱，磁通量减小，产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故B正确。
C、将条形磁铁放在线圈中不动，线圈中的磁场强度不变，磁通量不变，不产生感应电流，电流表的指针不会发生偏转，故C错误。
D、将条形磁铁从图示位置向左移动，线圈中的磁场减小，磁通量减小，产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故D正确。
本题选择错误的，故选：C。
（2）在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，知磁通量增加时，电流计指针向右偏转，闭合开关后，原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则电流计指针向右偏转。
（a）当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流增大，则磁通量增大，所以电流计的指针向右偏转；
（b）将线圈A拔出时，磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转，依据楞次定律，因磁通量减小，此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向相同。
故答案为：（1）C；（2）（a）右偏；（b）左偏，相同。
13．【解答】解：①由题，电压表的量程为0～3V，其最小分度为0.1V，则图b中电压值为1.30V。
②在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于A端，使输出电压为零。
③要使输出电压U变大，PA间的电阻应增大，所以滑片P应向B端移动。
④若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，滑片移到B端时存在短路的可能。
故答案为：①1.30；②A；③B；④短路。
14．【解答】解：（1）从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势
Em＝nBSω＝nBl1l2ω
所以感应电动势的瞬时值表达式为：e＝nBl1l2ωsinωt。
（2）线圈从t＝0开始转过60°时，感应电动势：e＝nBl1l2ω，
根据欧姆定律可知，i
代入数据解得：i。
答：（1）线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBl1l2ωsinωt。
（2）线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流为。
15．【解答】解：（1）金属棒受到的安培力F安培＝BImL
金属棒做匀速直线运动，由平衡条件得：BImL＝mg+F
回路电流大小Im
根据右手定则可知电流沿逆时针方向。
（2）由闭合电路的欧姆定律得：Im
根据法拉第电磁感应定律有：E＝BLv
解得金属棒匀速运动时的速度大小：v
（3）对金属棒，规定向下为正方向，由动量定理得：Ft+mgt﹣BLt＝mv﹣0
其中：qt
解得：t
答：（1）金属棒匀速运动时流经电阻R的电流大小为，电流沿逆时针方向；
（2）金属棒匀速运动时速度v的大小为；
（3）从静止出发到开始做匀速运动所用的时间为。
16．【解答】解：（1）若粒子恰好从Q板右侧射出磁场，设粒子做圆周运动的半径为R，如图所示
根据几何关系可得：
R2＝（2d）2+（R﹣d）2
解得：
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得：
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
其中
解得：
要使粒子能垂直打到Q板上，在交变磁场的前半周期内，粒子轨迹的前半周期内，粒子轨迹的圆心角设为90°+θ，如图所示
由几何关系可得：
r+2rsinθ＝d
解得：sinθ
故θ＝30°
则
解得：
答：（1）若粒子恰好从Q板右侧射出磁场，磁感应强度B大小为；
（2）若极板间仅存在如图乙所示的交变磁场，t＝0时刻磁场垂直纸面向里，且。粒子经一段时间恰能垂直打在Q板上（不考虑粒子反弹），交变磁场的周期为。
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