山东省菏泽市定陶区明德学校（山大附中实验学校）2022-2023高二下学期3月第一次阶段性考试物理试题（含解析）

2022-2023 年高二下学期第一次阶段性考试
物理试题
注意事项：
1. 本试卷分选择题和非选择题两部分。满分 100 分，考试时间 90 分钟。
2. 答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3. 考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对
应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区
域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分，在每小题给出的答案中，只有一个
符合题目要求。
1、电磁学知识在科技生活中有广泛的应用，下列相关说法正确的是（ ）
A．图甲中动圈式扬声器的工作原理是电磁感应
B．图乙中线圈产生的自感电动势一定会大于原来电路中的电源电动势
C．图丙中自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的
D．图丁中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是增加电磁阻尼的作用
2、如图所示，闭合线圈 abcd水平放置，其面积为 S,匝数为 n,线圈与磁感应强度为 B 的匀强磁
场的夹角θ=45°.现将线圈以 ab边为轴沿顺时针方向转动 90°,
则在此过程中线圈磁通量的改变量大小为（ ）
A. 0 B. 2BS
C. 2nBS D. nBS
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3、如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长
NM 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，
若磁场发生微小变化，天平最不容易失去平衡的是( )
4、在如图所示电路中，A、B 是两个完全相同的灯泡，L 是一个理想电感线圈（ ）
A．S 闭合时，A 始终不亮
B．S 闭合时，B 立即亮，然后逐渐熄灭
C．S 闭合足够长时间后，B 发光，而 A 不发光
D．S 闭合足够长时间后，B 不发光，而 A 逐渐熄灭
5、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交流电源两极相连接的两个 D
形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，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 4 所示，设 D 形盒半径为 R。若用回旋加速
器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为 B，高频交流电频率为 f，则下列说法正确的是（ ）
A．质子在匀强磁场中每运动一周被加速一次
B．加速电压越大质子被加速后的最大速度越大
C．时间越长，加速次数越多，被加速后的最大速度越大
D．工作时交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等
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6、如图，等边三角形线框 LMN 由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面
与磁感应强度方向垂直，线框顶点 M、N 与直流电源两端相接，已如导体棒 MN 受到的安培
力大小为 F，则线框 LMN 受到的安培力的大小为（ ）
A．2F
B．1.5F
C．0.5F
D．0
7、如图所示，固定金属圆环半径为 L，在金属圆环的四个面积均等区域中有两个区域分别存在
方向相反、磁感应强度大小均为 B 的匀强磁场。长为 L 的导体棒 OA 一端与圆环中心 O 点重
合，另一端与圆环接触良好，在圆环和 O 点之间接一定值电阻 R，其它电阻不计。当导体棒
以角速度 绕 O 点在纸面内匀速转动时，回路中产生的交
变电流的有效值为（ ）
B L2 B L2
A. 2R B． 4R
2B L2C B L
2
． D．
4R R
8、中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果。如图所示，
厚度为 h,宽度为 d 的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势
差，这种现象称为霍尔效应。下列说法正确的是（ ）
A. 上表面的电势高于下表面电势
B. 仅增大 h 时，上下表面的电势差增大
C. 仅增大 d 时，上下表面的电势差减小
D. 仅增大电流 I 时，上下表面的电势差减小
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二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在每小题给出的答案中有多个符合
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。
9、如图 a 所示，圆形线圈 P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管 Q，P 和 Q 共轴，Q 中
通有变化电流 I，电流随时间变化的规律如图 b 所示，P 所受的重力为 G，桌面对 P 的支持力
为 N，则在下列说法正确的是（ ）
A．t1时刻，N>G 且 P 有收缩的趋势
B．t2时刻，N=G 且穿过 P 的磁通量最大
C．t3时刻，N=G 且穿过 P 中无感应电流
D．t4时刻，N<G 且穿过 P 的磁通量最小
10、 如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为 1: 2，正弦交流电源电压为 U = 12V，
电阻R1 = 1Ω，R2 = 2Ω，滑动变阻器R3最大阻值为 20Ω，滑片 P处于中间位置，则 ( )
A、R1与R2消耗的电功率相等
B. 通过R1的电流为 3A
C. 若向上移动 P，变压器输出功率将变大
D. 若向上移动 P，电压表读数变大
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11、如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线 L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方
向向上；L1的正上方有 a、b两点，它们相对于 L2对称.整个系统处于匀强外磁场中，外磁场
的磁感应强度大小为 B0，方向垂直于纸面向外.已知 a、b 两
1 1
点的磁感应强度大小分别为 和 ，方向也垂直于纸面向
3 0 2 0
外.则（ ）
7
A. 流经 L1的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 12 0
1
B. 流经 L1的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 12 0
1
C. 流经 L2的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 12 0
7
D. 流经 L2的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 12 0
12、(多)如图所示，一单边有界磁场的边界上有一粒子源 O，以与水平方向成θ角的不同速率，
向磁场中射入两个相同的粒子 1 和 2,粒子经磁场偏转后从边界上 A点出磁场，粒子 2经磁场
偏转后从边界上 B 点出磁场，OA=AB,则( )
A.粒子 1 与粒子 2 的速度之比为 1:2
B.粒子 1 与粒子 2 的速度之比为 1:4
C.粒子 1 与粒子 2 在磁场中运动的时间之比为 1:1
D.粒子 1 与粒子 2 在磁场中运动的时间之比为 1:2
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三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。
13、（6 分）甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
（1）如图 a，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中同样能使指针
向右偏转的有________。
A．闭合开关
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C．开关闭合时将 A 线圈从 B 线圈中拔出
D．开关闭合时将 A 线圈倒置再重新插入 B 线圈中
（2）为确切判断 B 线圈中的感应电流方向，应在实验前先查明灵敏电流计_____________的
关系。
（3）如图 b，乙同学将条形磁铁从 B 线圈上方由静止释放，使其笔直落入 B 线圈中，多次改
变释放高度，发现释放高度越高，灵敏电流计指针偏转过的角度越大。该现象说明了线圈中
_________（选填“磁通量”“磁通量变化量”或“磁通量变化率”）越大，产生的感应电流越大。
（4）丙同学设计了如图 C 所示的装置来判断感应电流的方向。他先使用多用电表的欧姆挡对
二极管正负极进行确认，某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转，说明此时黑表笔接触
的是二极管的_________（选填“正极”或“负极”）。实验操作时将磁铁插入线圈时，只有灯
____________（选填“C”或“D”）短暂亮起。
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14、（8 分）某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关
系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）实验中可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究___________（选填“原
线圈”或“副线圈”）匝数对副线圈电压的影响。
（2）变压器的原线圈接低压交流电，为了保证人身安全，电源电压不要超过_______V。
（3）测量副线圈电压时应当用多用电表的“_______电压挡”（选填“直流”或“交流”），先用
________量程挡试测（选填“最大”或“最小”），大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
（4）若变压器原、副线圈匝数分别选择 n1＝800 匝，n2＝400 匝，原线圈与 10V 正弦式交流电
源相连，用理想电压表测得输出电压 U2＝3V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是
________（单选）
A．原线圈匝数 n1少于 800 匝
B．副线圈匝数 n2多于 400 匝
C．副线圈阻值较大
D．铁芯 B 没有安装在铁芯 A 上
（5）如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的
交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是______
A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将增加
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
D．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
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15、（9分）如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈 abcd的边长 ab = cd = 50cm，
bc = ad = 20cm，匝数 n = 100，线圈的总电阻 r = 0.20Ω，线圈在磁感强度 B = 0.050T的匀
强磁场中绕垂直于磁场的转轴 OOˊ匀速转动，角速度ω = 100πrad/s.线圈两端通过电刷 E、F与
阻值 R = 4.8Ω的定值电阻连接．（计算时π取 3，结果可用根号表示）
(1)从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；
(2)求此发电机在上述工作状态下的输出功率；
(3) 1求从线圈经过中性面开始计时，经过 周期时间通过电阻 R的电荷量．
4
16、（9 分）某水电站发电机输出功率为 100kW，发电机输出电压为 250V。通过升压变压器升高
电压后向远处输电，输电线总电阻为 8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为 220V，如图所示。
要求在输电线上损失的功率控制为 5kW。（以下计算结果均可用分数表示）
（1）降压变压器输出的电流是多少？
（2）输电线损失的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
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17.（12 分）如图所示，水平导轨间距为 L＝0.5m，导轨电阻忽略不计；导体棒 ab 的质量 m＝
1kg，电阻 R0＝0.9Ω，与导轨接触良好；电源电动势 E＝10V，内阻 r＝0.1Ω，电阻 R＝4Ω；
外加匀强磁场的磁感应强度 B＝5T，方向垂直于 ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab 与导轨间
的动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对 ab 的拉力
为水平方向，重力加速度 g取 10 m/s2，ab 处于静止状态。已知 sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。
求：
(1)通过 ab 的电流大小和方向；
(2)导体棒 ab 受到的安培力大小；
(3)重物重力 G 的取值范围。
18、（16 分）如图，区域 I 内有与水平方向成 45°角的匀强电场 E1,区域宽度为 d1,区域 ll 内有正
交的有界匀强磁场 B 和匀强电场 E2,区域宽度为 d2,磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下。
一质量为 m、电量大小为 q 的微粒在区域 I 左边界的 P 点，由静止释放后水平向右做直线运动，
进入区域 lI 后做匀速圆周运动，从区域 ll 右边界上的 Q 点穿出，其速度方向改变了 30°,重力
加速度为 g。，求：
（1)区域 I和区域 lI内匀强电场的电场强度 E1、E2的大小。
（2)区域 ll 内匀强磁场的磁感应强度 B 的大小．
（3)微粒从 p 运动到 Q 的时间有多长．
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高二物理一段参考答案
1.【答案】D【详解】A．图甲中动圈式扬声器的工作原理是电流的磁效应，故 A 错误；
B．图乙中线圈产生的自感电动势有时会大于原来电路中的电源电动势，故 B错误；
C．图丙中自制金属探测器是利用金属探测器中变化电流产生的磁场来进行探测的，故 C 错误。
D．图丁中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是增加电磁阻尼的作用，故 D 正确。故选 D。
2.【答案】B【详解】如图所示，线圈旋转过程中，磁通量先减小至零后再反向增大，所以初、末状
态时线圈的磁通量方向相反，根据磁通量的定义可知初、末状态时线圈磁通量大小均为Φ=BSsin45°
2
= BS,所以将线圈以ab边为轴沿顺时针方向转动90°的过程中线圈磁通量的改变量大小为ΔΦ=2Φ
2
= 2BS 故选：
3.【答案】B【详解】天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越小，天平越不容易失去平衡，
由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，线框与磁场区域边界所截线段的长度等
于线框在磁场中的有效长度，由图可知，B 图的有效长度最短，磁场强度 B和电流大小 I相等，所以
B 所受的安培力最小，则 B图最不容易使天平失去平衡。选项 B正确，ACD 错误
4.【答案】C【详解】当 S闭合时，由于 L 是一个理想电感线圈，所以在闭合 S 瞬间，L 中会产生一
个很大的阻抗，相当于断路，此时电源、电阻 R、灯 A、灯 B 组成闭合回路，则灯 A、灯 B 立即亮；
当 S 闭合足够长时间后，电路稳定，线圈中的阻抗消失，灯泡 A 被短路，灯 A 熄灭，灯 B 变得更亮。
故选 C。
5、【答案】D【详解】A．质子在匀强磁场每运动一周被加速二次，故 A 错误；BC．根据洛伦兹力提
v2 qBR
供向心力 qvmB m m 解得 vm 可知最大速度与加速电压、加速次数无关，故 BC 错误；R m
D．回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，故 D正确。故选 D。
6、【答案】B【详解】由已知条件可知 MLN 边的有效长度与 MN 相同，等效后的电流方向也与 MN 相同，
边 MLN 的电阻等于边 MN 的电阻的两倍，两者为并联关系，设 MN 中的电流大小为 I,则 MLN 中的电流
1 1 1
为 I,设 MN 的长为 L,由题意知：F=BIL,所以边 MLN 所受安培力为：F'=B· I·L= BIL=F,方向与 MN
2 2 2
3
边所受安培力的方向相同，故有：F=F+F'= F=1. 5F,故 B 正确，ACD 错误。故选：B.
2
E=BL 0 L 1 = BL2
7、【答案】C【详解】导体棒切割磁感线产生的感应电动势为 2 2
根据题意导体棒在转动一周的时间 T 过程中只有一半的时间切割磁感线产生感应电流，所以有
E2 1 2
T=I 2有效 RT I =
2B L
R 2 有效解得 4R
8.【答案】C【详解】A. 根据左手定则，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，
下表面的电势高于上表面。故 A 错误；

B. 根据 evb=e ,I=neSv，解得 U= ,知增大 h，上下表面的电势差不变，故 B错误；

C. 根据 evb=e ,I=neSv，解得 U= ,知仅增大 d 时，上下表面的电势差减小，故 C正确；

D. 根据 evb=e ,解得 U=vBh;根据电流的微观表达式 I=neSv,电流越大，电子的速度越大，故上下表

面的电势差越大，故 D 错误。
9、【答案】AB【详解】A．t1时刻螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈 P 中的磁
通量增大，根据楞次定律可知线圈 P 将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，则
N G，故 A 正确；
B．t2时刻螺线管中电流最大且不变时，其形成磁场不变，线圈 P 中的磁通量不变，因此磁铁线圈中
无感应电流产生，故 t2时刻 N=G，此时穿过 P的磁通量最大，故 B正确；
C．t3时刻螺线管中电流为零，此时两线圈的相互作用力为零，但是线圈 P中磁通量是变化的，因此
此时线圈中有感应电流，故 C 错误；
D．t4时刻螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈 P 中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应
电流产生，故 t4时刻 N=G，此时由于电流不是最小，则穿过 P的磁通量不是最小，故 D错误。
故选 AB。
10、【答案】BC
AB.设电阻R1上的电压为UR1，则原线圈两端电压为U1 = U UR1，
U UR n
由电压比与匝数比关系得： 1 = 1 = 1 I n 2，由电流比与匝数比关系得： 1 = 2 = ，
U2 n2 2 I2 n1 1
U
I = R其中 11 ，I =
U2
2 R3，由以上各式解得：UR1 = 3V，所以通过电流R1的电流为 3A，R1 R2+ 2
电阻R1消耗的电功率为：P 2 21 = I1 R1 = 3 × 1W = 9W，
3 2 9
电阻R2消耗的电功率为：P 22 = I2 R2 = × 2W = W，故 A 错误，B正确；2 2
CD.若向上移动 P，副线圈中的总电阻减小，则副线圈中的电流I2增大，即原线圈中的电流I1增大，所
以电源输出功率 UI1将变大，因为原线圈中的电流变大，所以电阻R1上的电压增大，则原线圈两端的
电压减小，因为匝数不变，所以副线圈两端电压减小，即电压表示数减小，故 C 正确，D 错误。
故选 BC。
11、【答案】AC【详解】L1在 ab 两点产生的磁场强度大小相等设为 B1，方向都垂直于纸面向里，而
L2在 a点产生的磁场强度设为 B2，方向向里，在 b点产生的磁场强度也为 B2，方向向外，规定向外为
正，根据矢量叠加原理可知 ， 可解得： ;
12、【答案】AB、粒子进入磁场后速度的垂线与 OA 的垂直平分线的交点为粒子 1 在磁场中的轨迹圆
的圆心；同理，粒子进入磁场后速度的垂线与 OB 的垂直平分线的交点为粒子 2 在
磁场中的轨迹圆的圆心；由几何关系可知，两个粒子在磁场中做圆周运动的半径
mv
之比为 r1:r2=1:2,由 r= 可知，粒子 1 与粒子 2 的速度之比为 1:2,故 A 正确，BqB
2πm
错误；CD、由于粒子在磁场中做圆周运动的；周期均为 T= ,且两粒子在磁场中
qB
做圆周运动的轨迹所对的圆心角相同，两个粒子在磁场中运动的时间相等，故 c
正确，D错误；故选：AC
13、(6 分） （1）CD （2）指针偏转方向与流入电流方向 （3）磁通量变化率 （4）负极 C
14、（8分） （1）副线圈 （2） 12 （3）交流 最大 （4） D （5） AC
15.（9 分）
解：(1)线圈产生感应电动势的最大值Em = nBωab × bc
解得：Em = 150V
感应电动势随时间变化的表达式 e = Emsinωt = 150sin100πt
(2) E线圈中感应电动势的有效值 E = m = 75 2V = 106V I = E = 106 A = 21.2A2 电流的有效值 R+r 4.8+0.2
交流发电机的输出功率即为电阻 R的热功率 P = I2R = 21.22 × 4.8 = 2.16 × 103W

(3) △Φ nB△S根据法拉第电磁感应定律有：E = n = 根据欧姆定律得：
△t △t I =
E
R+r

又：q = It
联立解得：q = 0.10C
16．（9分）
（1） 4750 或者 431.8A，；（2）200V（3）1:16，190 :11A
11
【详解】（1）发电机电压即升压变压器原线圈两端电压U1 250V
用户得到的功率 P4=U 4I4 100kW 5kW 95kW 解得
I 47504 A=431.8A又因损失功率为 P损 5kW I
2
2 r解得11
I2 25A损失电压为 U损 I2r 200V
（2）因 P1 P2 升压变压器输出功率为 P2 U2I2 解得U 2 4000V
升压变压器的匝数比为 n1 :n2 U1 :U2 250 : 4000 1:16
降压变压器的匝数比为 n3 :n4 I4 : I2 190 :11
17、（12 分）
18、（16 分）

山东省菏泽市定陶区明德学校（山大附中实验学校）2022-2023高二下学期3月第一次阶段性考试物理试题（含解析）