马鞍山市第二中学2021—2022学年度第二学期期中素质测试
高二物理试题
一、选择题（本大题共12小题，每题4分，共计48分。其中1~8题只有一个选项符合题目要求，9~12题有多个选项符合要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，选错不得分.）
1.如图所示，“L”形导线abc固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，，ab长为2L，bc长为L，导线通入恒定电流I，设导线受到的安培力大小为F，方向与bc夹角为，则（ ）
A.， B.，
C.， D.，
2.如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。电荷量为q、质量为m的带正电粒子从磁场边缘A点沿半径AO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A.粒子的轨道半径为
B.粒子的速度为
C.粒子在磁场中运动的时间为
D.调整粒子射入时速度的大小，可使粒子在磁场中运动的周期改变
3.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。则下列说法中正确的是（ ）
A.粒子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压有关
B.增大磁场的磁感应强度，可增大带电粒子射出时的动能
C.加速电场的变化周期与粒子速度大小有关
D.用同一回旋加速器可以同时加速质子和粒子
4.如图，∠形框架ABC固定在水平面内，空间存在竖直向下的匀强磁场。光滑导体棒MN垂直于BC放置在框架上，在水平向右的外力作用下沿框架匀速向右滑动，且始终与框架接触良好。已知框架以及MN的电阻均与自身长度成正比。MN经过B点开始计时，I表示电路中的电流，q表示流经B处截面的电量，F表示作用在MN上的外力，P表示电路的电功率。则下列图像一定不正确的是（ ）
A. B. C. D.
5.如图所示，将一根金属棒折成“凹”形闭合线框，线框各边的尺寸如图所示，线框右侧有两个垂直于纸面、方向相反的并排匀强磁场，磁感应强度大小都为B，宽度均为。若该线框以速度v水平向右垂直于磁场方向做匀速直线运动，直到线框全部通过磁场区域。线框刚进入磁场的时刻记作时刻，线框中的电流随时间的变化关系图像正确的是（线框中电流以逆时针方向为正方向，两磁场都有理想边界）
A. B. C. D.
6.如图甲所示，在长直导线MN旁放有一闭合导线框abcd，长直导线与导线框在同一平面内，长直导线中通有如图乙所示的交变电流。规定电流沿MN的方向为正，下列说法中正确的是（ ）
甲 乙
A.时间内，线框中产生沿abcd方向的感应电流
B.时刻通过线框的磁通量最大
C.时间内，线框受到向右的安培力
D.时间内，线框受到的安培力方向不变
7.如图所示，灯泡与自感线圈并联，灯泡的电阻为，线图的直流电阻为，且，K闭合稳定时通过灯泡和线圈的电流分别为和，当K断开时，则流过灯泡的电流方向和奵的亮暗情况是（ ）
A.当断开K瞬间，灯突然亮一下然后才逐渐熄灭
B.当断开K瞬间，灯立刻熄灭
C.当K新开时，流过灯泡的电流方向仍为从左向右
D.当K断开时，流过灯泡的电流方向变为从右向左
8.如图所示表示一交流电随时间而变化的图像，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为；电流的负值的强度为，则该交流电的有效值为（ ）
A. B. C. D.
9.某物理兴趣小组作了一种可“称量”磁感应强度大小的实验装置，如图所示。U形磁铁置于水平电子测力计上，U形磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，不计两极间以外区域磁场。一水平导体棒垂直磁场方向放入U形磁铁两极之间（未与磁铁接触），导体棒由两根绝缘杆固定于铁架台上。导体棒没有通电时，测力计的示数为，导体体通以图示方向电流I（向纸面外）时，测力计的示数为，测得导体棒在两极间的长度为L，磁铁始终静止，不考虑导体棒电流对磁铁磁场的影响。下列说法正确的是（ ）
A.导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为
B.导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为
C.若使图示方向电流增大，“称量”的磁感应强度将增大
D.若通以图示方向相反的电流，测力计示数将变为
10.如图、理想调压变压器输入端接正弦交流电源，L是灯泡，C是电容器，P是与线圈接触良好的滑片，S是开关，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A.S接a，从M点至N点缓慢滑动P，电流表A的示数将减小
B.S接a，从M点至N点缓慢滑动P，灯泡的亮度将增大
C.S接b，从M点至N点缓慢滑动P，电压表V的示数将减小
D.S接b，从M点至N点缓慢滑动P，电流表A的示数始终为零
11.如图所示，平行直线及间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为B，现分别在上某两点射入带正电的粒子M及N，M、N的初速度的方向不同，但与的夹角均为，两粒子都恰不能越过边界线，若两粒子质量均为m，电量均为q，两粒子从射入到的时间分别为和，则（ ）
A. B.
C.M粒子的初速度大于N粒子的初速度 D.M粒子的轨道半径大于N粒子的轨道半径
12.如图甲所示，ABCD是一长方形有界匀强磁场边界，磁感应强度挍图乙规律变化，取垂直纸面向外为磁场的正方向，图中，，一质量为、电荷量为的带正电粒子以速度在时刻从A点沿AB方向垂直磁场射入，粒子重力不计。则下列说法中正确的是（ ）（）
甲 乙
A.若粒子经时间恰好垂直打在CD上，则磁场的磁感应强度大小
B.若粒子经时间恰好垂直打在CD上，则粒子运动的半径大小
C.若要使粒子恰能沿DC方向通过C点，则粒子在磁场中运动的轨迹半径
D.若要使粒子恰能沿DC方向通过C点，磁场变化的周期
二、实验题（本大题共4空，每空3分，共计12分）
13.某校物理学习小组在测某霍尔元件时，如图甲所示，在一矩形金属 片的、间通入电流，同时外加与薄片垂直的磁场，在、两侧面间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中为薄片的厚度，k为霍尔系数，将P、Q间通入电流I，同时把外加与薄片垂直向下的磁场B的霍尔元件当成电源连接成如图乙所示电路图，则（ ）
甲 乙 丙
（1）用螺旋测微器测出霍尔元件厚度如图丙所示，则________mm；
（2）M面的电势__________（填“高”“低”或“等”）于N面的电势；
（3）按照图丁连接实物图：
丁 戊
改变电阻箱的阻值R。记录相应电压表的读数U，多次进行实验，得出图像如图戊所示，截距为b，则霍尔电压________，霍尔系数________（用题中的符号表示）。
三、计算题（本大题共3小题，共40分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
14.（12分）如图所示为交流发电机示意图，匝数为匝的矩形线圈，边长分别为0.lm和0.2m，内阻为5Ω，在磁感应的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，开始转动时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部20Ω的电阻R相接。求：
（1）从图示位置开始计时，写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式：
（2）电阻R上所消耗的电功率。
15.（14分）平面直角坐标系中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示.一带负电的粒子从电场中的Q点以速度沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍.粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等.不计粒子重力，问：
（1）粒子到达O点时速度的大小和方向；
（2）电场强度和磁感应强度的大小之比.
16.（14分）如图所示，两彼此平行的金属导轨MN、PQ水平放置，左端与一光滑绝缘的曲面相切，右端接一水平放置的光滑“>”形金属框架NDQ，，ND与DQ的长度均为L，MP右侧空间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场.导轨MN、PQ电阻不计，金属棒与金属框架NDQ单位长度的电阻值为r，金属棒质量为m，长度与MN、PQ之间的间距相同，与导轨MN、PQ的动摩擦因数为.现让金属棒从曲面上离水平面高h的位置由静止释放，金属棒恰好能运动到NQ边界处.
（1）刚进入磁场时回路的电流强度；
（2）棒从MP运动到NQ所用的时间为，求导轨MN、PQ的长度s；
（3）棒到达NQ后，施加一外力使棒以恒定的加速度继续向右运动，求此后回路中电功率的最大值.
马鞍山市第二中学2021—2022学年度第二学期期中素质测试
高二物理 答案
一、选择题（本大题共12小题，每题4分，共计48分。其中18题只有一个选项符合题目要求，9~12题有多个选项符合要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，选错不得分。）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
B B B A B C D D AD AC ACD BCD
二、实验题（本大题共4空，每空3分，共计12分）
13.（1）0.520mm； （2）低； （3）；.
三、计算题（本大题共3小题，共40分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
14.（12分）（1）感应电动势最大值
2分
交变电动势瞬时值表达式 4分
（2）感应电动势有效值 2分
设流过电阻R电流为I，则 2分
电阻R上消耗功率 2分
15.（14分）（1）粒子运动轨迹如图：
粒子在电场中由Q到O做类平抛运动，设O点速度v与x方向夹角为，Q点到x轴的距离为L，到y轴的距离为2L，粒子的加速度为，运动时间为t，根据平抛运动的规律有：
x方向： 2分
y方向： 2分
粒子到达O点时沿y轴方向的分速度：，又， 2分
解得，即，
粒子到达O点时的夹角为45°解斜向上，粒子到达O点时的速度大小为
2分
（2）设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，
粒子在电场中运动的加速度：， 2分
设磁感应强度大小为B，粒子做匀速圆周运动的半径为R，洛伦兹力提供向心力，
有：， 2分
根据几何关系可知： 解得： 2分
16.（14分）
解：（1）金属棒从光滑绝缘曲面向下运动，机械能守恒，设刚进入MP边界时，
速度大小为，则：
解得： 2分
刚进入磁场时产生的感应电动势：
导轨宽度：
回路电阻：
联立可得： 2分
（2）设长度为S，从MP到NQ过程中的任一时刻，速度为，
在此后无穷小的时间内，根据动量定理：
得： 4分
（3）金属棒匀加速运动，
切割磁感线的有效长度为：
产生感应电动势：
回路的瞬时电阻：
3分
功率：
金属棒运动到D点，所需的时间设为，则有：
解得：
当时， 3分
