黑龙江省哈尔滨市第九中学校2022-2023高二上学期期末考试物理试卷（答案）

哈九中 2021 级高二学年上学期期末考试物理学科试卷
(考试时间：90 分钟 满分：100 分 )
Ⅰ卷 (选择题，14 小题，共 47 分)
一、单项选择题 (本题共 9 小题，每题 3 分，共 27 分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符 合题目要求)
1 ．关于下列磁场和电磁感应的认识，说法正确的是 ( )
0
A ．法拉第发现了电磁感应现象，得出了感应电动势计算公式 E = n t
B ．穿过线圈的磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大
C ．电荷在磁场中运动时一定受洛伦兹力
D ．根据公式 B = 可知，通电导线受磁场力为零的地方磁感应强度一定为零
2 ．有关磁场和电磁感应在生活中的应用，说法正确的是 ( )
A ．如图 1 所示，地磁场如果是因为地球自转形成的，则地壳应带正电
B ．如图 2 所示，磁电式仪表中线圈顺时针转动过程中穿过铝框的磁通量减少
C ．如图 3 所示，真空冶炼炉，它能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属
D ．如图4 所示， 电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
3 ．如图所示，a 、b 是两个用同样的导线制成的单匝圆形闭合线圈，线圈半径 ra＝3rb 。匀强磁场垂 直于线圈平面，且磁感应强度随时间均匀增加。下列判断正确的是 ( )
A ．线圈 a 、b 中感应电流均为顺时针方向
B ．线圈 a 、b 的感应电动势之比是 3 ：1
C ．线圈 a 、b 的感应电流之比是 9 ：1
D ．线圈 a 、b 在 t 时间内，产生的热量之比是 27：1
4 ．如图所示，正六边形 abcdef 区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，有两个质量和电荷量都相等的 粒子沿 ad 方向射入磁场后分别从b 、e 两点射出，不计粒子重力。下列说法正确的是 ( )
A ．两粒子都带负电
B ．从 a 到 b 射出的粒子在磁场中运动的速度偏向角是 60°
C ．从 e 点射出的粒子速率是从b 点射出粒子的 2 倍
D ．从 b 点射出的粒子在磁场中运动时间是从 e 点射出的粒子在磁场 中运动时间的 2 倍
5．如图所示，圆环形导体线圈 a 平放在水平桌面上，在 a 的正上方固定一竖直螺线管b ，二者轴线 重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片 P 向上滑动，下
列表述正确的是 ( )
A ．线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B ．穿过线圈 a 的磁通量变大
C ．线圈 a 有扩张的趋势
D ．线圈 a 对水平桌面的压力大于自身重力
6 ．如图所示，三根长为 L 的直线电流在空间构成等边三角形， 电流的方向垂直纸面向里。A 、B 电流大小均为 I ，C 电流大小为 ，其中 A 、B 电流在 C 处产生的磁感应强度的大小均为 B0 ，导
线 C 位于水平面处于静止状态，则导线 C 受到的静摩擦力是 ( )
A ． 3B0IL ，水平向左 B ． 3B0IL ，水平向右
C ． B0IL ，水平向左 D ． B0IL ，水平向右
7．一种发电装置如图所示，一对水平放置的平行金属板 A、B 之
间有很强的磁场，将一束等离子体 (即高温下电离的气体，含有
大量正、负带电粒子) 以速度 v 沿垂直于磁场的方向射入磁场，
把 A 、B 和电阻 R 连接，A 、B 就是一个直流电源的两个电极。
下列判断正确的是 ( )
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A ．带负电的粒子在两板间受到的洛伦兹力方向向下
B ．A 板是电源的正极、B 板是电源的负极
C ．只减小等离子体的射入速度 v ，电源的电动势减小
D ．只增大 A 、B 两板的距离， 电源的电动势减小
8 ．如图所示，两方向相反、磁感应强度大小均为 B 的匀强磁场 被边长为 L 的等边三角形 AOC 分开，三角形内磁场方向垂直纸 面向里，三角形顶点 A 处有一质子源，能沿∠OAC 的角平分线 发射速度不同的质子(质子重力不计) ，所有质子均能通过 C 点，
质子比荷 = k ，则以下说法正确的是( )
A ．质子的速度可能为BkL B ．质子的速度可能为BkL
C ．质子由A 到 C 的时间可能为 D ．质子由A 到 C 的时间可能为
9 ．如图所示，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁
场，P 为磁场边界上的一点．大量相同的带电粒子以相同的速率经
过 P 点，在纸面内沿不同方向射入磁场．若粒子射入速率为 v1 ，这
些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速
率为 v2 ，相应的出射点分布在四分之一圆周上．不计重力及带电粒
子之间的相互作用，则 v1：v2 为 ( )
A ． 2： 1 B ． 2： 3 C ． 1：2 D ． 3： 2
二、不定项选择题 (本题共 5 小题，每题 4 分，共 20 分。在每小题给出的四个选项中，至少有两 个选项正确，选不全的得 2 分，有选错的得 0 分)
10．如图所示，空间分布着宽为 L ，方向垂直于纸面向里的匀强磁场．一
金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域．规定顺时针方向为电流
的正方向，则感应电流随位移变化的关系图象(i－x) 、ab 两端电势差随位
移变化的关系图象(Uab －x),可能正确的是 ( )
A． B． C． D．
11．如图所示为回旋加速器工作原理示意图：置于高真空中的 D 形金属盒半径为 R，两金属盒间的 狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直，加速电压为 U。 若 D 型盒圆心 A 处粒子源产生粒子，质量为 2m 、电荷量为+q 、初速度为零，粒子在加速器中被加
速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，则下列说法正确的是 ( )
qBR
A ．粒子被加速后的最大速度v =
2m
B ．交变电源的周期等于 T =
C ．若只增大 D 形盒的半径，则质子离开加速器的时间变长
D ．质子第 5 次和第 3 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为
12．如图所示，两水平虚线之间存在垂直纸面向里的匀强磁场，边长为 a 的正方形导体框由磁场上
方 a 处静止释放，导体框的上、下边始终保持与磁场的边界平行，当导体框的下边与磁场的上边界 重合时导体框开始匀速运动。已知磁场的磁感应强度大小为 B ，磁场的宽度为h＝4a ，导体框的质
量为 m 、电阻值为 R ，重力加速度为 g ，忽略一切阻力。则下列说法正确的是 ( )
A ．导体框进入磁场过程中导体框中产生的焦耳热为 mga
B ．导体框进入磁场过程中，通过导体框某一横截面的电荷量均为 C ．导体框下边出磁场时的速度为 22ga 2Ba2
R
D ．导体框出磁场的过程中做加速运动
13．如图所示，固定在水平面上的半径为 r 和 2r 的两个金属圆环之间存在方向竖直向上、磁感应强 度大小为 B 的匀强磁场。长为 L 的金属棒，金属棒与两圆环接触良好，另一端固定在竖直转轴 O
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上，随轴以角速度ω顺时针匀速转动，在大圆环的 M 点和小圆环的 N 点间接有阻值为 R 的电阻和
电容为 C 、板间距为d 的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加
速度为 g ，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是( )
A ．带电微粒带正电
B ．棒产生的电动势为Br2O
C ．棒产生的电动势为Br2O
D ．若转轴角速度ω变为 2 倍，微粒将向下运动
14．如图所示，一质量为 m 、电荷量为 q 的带正电小球，套在足够长的绝缘直棒上，棒的直径略 小于小球直径，小球可在棒上滑动。将此棒竖直固定在互相垂直且均沿水平方向的匀强电场和匀强 磁场中，匀强电场的场强大小为 E ，匀强磁场的磁感应强度大小为 B ，小球与棒间的动摩擦因数为 μ ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将小球由静止释放，小球将沿棒竖直下落，该过程中小球所 带电荷量保持不变，电场与磁场范围足够大，重力加速度为 g ，不计空气阻力，则小球下落过程中 说法正确的是 ( )
A ．小球下落过程中，绝缘直棒对小球的支持力始终水平向左
B ．小球下落过程中加速度最大值为 g
C ．小球下落后，最终的速度为+
D ．小球下落后，最终的速度为
Ⅱ卷 (非选择题，6 小题，共 53 分)
三、实验题
15．(6 分) 某同学做“探究感应电流产生的条件”
的实验时，由于没有滑动变阻器，于是他用一个光
敏电阻 (光照越强电阻越小，反之越大) 和一个可
调节光照强度的光源替代滑动变阻器，图甲中实验
器材有部分已用导线连接。
(1) 请用笔画线代替导线将图中的实验电路连接完整。
(2) 闭合电键的瞬间，观察到电流表 G 的指针向右偏转。那么闭合电键后，增强可调光源强度，
电流表 G 的指针将向 偏转 (填“左”或“右”)。
(3) 该同学根据感应电流产生的条件，想利用摇绳发电。如图乙所示，把一
条大约 10m 长电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合导
体回路。两个同学沿 (选填“东西”或“南北”) 方向站立并迅速摇
动这条电线时，发电的可能性比较大。
16．(8 分) 实验探究小组，现取一只已经完成机械调零的多用电表。
(1) 某同学用多用电表的欧姆挡来测量电阻。先将选择开关旋至“ × 10”挡，红、黑表笔短接调 零后进行测量，结果发现欧姆表指针偏角太小，则应将选择开关旋至__________ (选填“ × 1”或 “ × 100”) 挡并__________，最终测量结果如图甲所示，则电阻为__________ Ω。
(2) 用多用电表直流 100mA 挡测量记录指针所指的位置也如图甲所示，则读数为 mA； (3) 探究欧姆挡内部结构，设计电路示意图如乙图所示， 由表头、 电源、调零电阻和表笔组成。 其中表头 G 满偏电流Ig = 500μA 、内阻rg = 100Ω ，电池电动势E = 1.5V 、内阻r = 0.5Ω ，调零电阻
R0 阻值0 ~ 5000Ω ，使用此欧姆挡测量电阻时，如图丙所示，表头 G 指针指在位置 100μA 处，则对
应欧姆挡表盘刻度值为___________ Ω 。
四、计算题
17. (7 分) 如图甲所示，一个电阻值为 R= 1Ω的圆形金属线圈与阻值为 R1=4Ω的电阻连接成闭 合回路。线圈的面积为 S=0.2m2 。在线圈中存在垂直于线圈平面向外的匀强磁场，磁感应强度 B 随
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时间t 变化的关系如图乙所示。导线电阻不计。求：0 至 2s 时间内，
(1) 通过电阻 R1 电流 I 的大小和方向；
(2) 电阻 R1 上产生的热量 Q。
18. (8 分) 如图所示，在一个直角三角形区域 ACB 内存在方向垂直于纸面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场，AB 、BC 、AC 为磁场边界，AC 边长为 3a ， ∠CAB＝53° 。一群质量为 m 、电荷量为 +q 、速率不同的粒子从 AB 边上的 D 点垂直于磁场边界 AB 射入匀强磁场，所有粒子都从 BC 边射 出磁场区域。已知 AD 距离为 a (不计粒子重力，BC 边存在磁场，sin53°＝0.8 ，cos53°＝0.6) 。求 粒子的速率范围。
19. (12 分) 如图所示，两个平行光滑金属导轨 AB 、CD 固定在水平地面上，其间距 L=0.5m ，左端 接有阻值 R=3Ω的定值电阻，一根长度与导轨间距相等的金属杆置于导轨上，金属杆的质量 m=0.2 kg ，电阻 r=2 Ω ，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小 B=4T 的匀强磁场中，t=0 时刻，在 MN 上加一与金属杆垂直，方向水平向右的外力 F ，金属杆由静止开始以 a=2m/s2 的加速度向右做 匀加速直线运动，2s 末撤去外力 F ，运动过程中金属杆与导轨始垂直且接触良好。(不计导轨和连 接导线的电阻，导轨足够长)
求：( 1)2s 末外力 F 的大小； (2)由t=0 到静止时，金属杆运动的位移 X
20．(12 分) 如图所示，在 xoy 平面内，第一象限内存在磁感应强度大小为 B=0.1T、方向垂直 于坐标平面向里的有界圆形匀强磁场区域(图中未画出)，第三象限内的直线 OM 是电场与磁场 的边界，OM 与负 x 轴成 45°角。在 x＜0 且 OM 的左侧空间存在着沿负 x 方向的匀强电场 E， 场强大小为 50N/C ，在 y＜0 且 OM 的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场 B ，磁感应强度 大小为 B=0. 1T ，一不计重力的带负电的粒子，从坐标原点 O 沿 y 轴负方向以v0＝2×103m/s 的 初速度进入磁场，带电粒子最终离开电场区域进入第一象限，经过圆形匀强磁场偏转后恰好垂 直通过第一象限内与x轴正方向成 15°角的射线 ON，已知粒子的带电量为 q＝5×10﹣ 18C，质量 为 m＝1×10﹣ 24kg ，π≈3. 14 求：
(1) 在第三象限内，带电粒子第一次运动到磁场边界的时间t；
(2) 带电粒子离开电场区域进入第一象限时的位置坐标；
(3) 第一象限圆形磁场的最小面积 Smin 。
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哈九中2021 级高二学年上学期期末考试物理学科 试卷答案
选择题 (1-9 题每题 3 分，10-14 每题 4 分，共 47 分)
1. B 2.C 3.D 4.D 5.C 6.D 7.C 8.C 9.C 10.AC 11.ACD 12.AC 13.AB 14.BC
实验题 (共 14 分)
15. (6 分) (1) 见右图 —2′ (2) 右 —2′ (3) 东西 —2′
16. (8 分) (1) × 100 — 1′ 欧姆调零 — 1′ 1300 —2′
(2) 54 —2′ (3) 12000 —2′
计算题 (共 40 分)
B
(
t
)17． (7 分) 解： (1) 圆形金属线圈感应电动势： E = N S ， —2 ’ E = 1V — 1 ’
I = I = 0.2A — 1 ’ 方向：b→a — 1 ’
(2) 电阻 R1 上产生的热量： Q = I2 R 1t ，— 1 ’ Q = 0.32J — 1 ’
18．(8 分) 解：粒子运动轨迹恰与 BC 边相切时：几何关系R1 + = 4a ，—2 ’ 解得 R1 = 粒子做圆周运动： qv1B = ，— 1 ’ 解得v1 = — 1 ’
粒子运动轨迹过 C 点时：几何关系R2 = 4a ，— 1 ’
粒子做圆周运动： qv2 B = ，— 1 ’ 解得 v2 = — 1 ’
(
3
qBa
) (
综上得
粒子的速率：
v
) (
—
1
’
)4qBa
(
2
m
)m
19. (12 分)解： (1)对金属杆分析得
E = BLv — 1 ’
I = — 1 ’
F安 = BIL — 1 ’
F F安 = ma — 1 ’
v = at — 1 ’
联立得： F = + ma
当t = 2s时 F = 3.6N — 1 ’
(2)金属杆匀加速运动位移 X1 = 1 at 2 — 1 ’ ， X1 = 4m
2
(
t
)0
方法 1 ：撤去外力F 后，金属杆运动： E = N
E
I = R + r
q = I . t
0= BLX2
联立得： q = —2 ’
撤去外力 F 后，金属杆由动量定理得： – BIL .t = 0 – mv —2 ’
联立得： X2 = 1m
(
1
2
)X = X + X = 5m — 1 ’
(
–
–3
’
)方法 2 ：撤去外力 F 后，金属杆由动量定理得： – . t = 0 – mv
X2 = v . t — 1 ’
联立得： X2 = 1m
2
(
1
2
)X = X + X = 5m
— 1 ’
20．(12 分) 解：(1) 带电粒子从 O 点射入磁场运动轨迹如图所示，
由 qv0 B = — 1 ’
r =
m — 1 ’
由几何关系带电粒子的运动轨迹在磁场中偏转的圆心角为 90°，
带点粒子在磁场中做圆周运动的周期为 T ， T = — 1 ’
t = T
(
—
1
’
) (
—
1
’
)t = 3. 14 106
(2) 设粒子从 C 点沿 y 轴正方向进入电场，做类平抛运动，则 a =
(
x
=
at
)1 2
—1 ’
y = v0 t — 1 ’
代入数据得： t = 8 10一6 s y = 1.6 10一2 m
y = y – 2r — 1 ’ y = 8 10一3 m
带电粒子最终离开电场区域进入第一象限时的位置坐标 (0 ，0.008m) —1 ’
(3) 带电粒子在第一象限进入圆形磁场： v = 0
qvB =
r = 4 10一3 m — 1
由几何关系最小的磁场半径 r = rcos30o —1 ’
Smin = πr2
Smin = 7.536 10一5 m2 — 1 ’

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