2024年湘教新版选择性必修2物理上册阶段测试试卷49

2024年湘教新版选择性必修2物理上册阶段测试试卷49
考试试卷
考试范围：全部知识点；考试时间：120分钟
学校：______ 姓名：______ 班级：______ 考号：______
总分栏
题号一二三四五六总分
得分
评卷人得分
一、选择题(共5题，共10分)
1、如图所示，表示磁场对直线电流的作用力示意图中正确的是（）
A.
B.
C.
D.
2、如图所示，一根粗细均匀的金属丝弯折成一直角三角形闭合线框，其中将其放入匀强磁场中，磁场方向垂直三角形所在平面向里，若在间加一电压则折线边和边受到的安培力大小之比为
（）（）
A.
B.
C.
D.
3、A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量。

为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。

如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是k；则A；B的质量之比为（）
A.
B.
C.
D.
4、近年来海底通信电缆越来越多，海底电缆通电后产生的磁场可理想化为一无限长载流导线产生的磁场，科学家为了检测某一海域中磁感应强度的大小，利用图中一块长为a、宽为b、厚为c，单位体积内自由电子数为n 的金属霍尔元件，放在海底磁场中，当有如图所示的恒定电流I（电流方向和磁场方向垂直）通过元件时，会产生霍尔电势差U H，通过元件参数可以求得此时海底的磁感应强度B的大小（地磁场较弱，可以忽略）。

下列说法正确的是（提示：电流I与自由电子定向移动速率v之间关系为I＝nevbc，其中e为单个电子的电荷量）（）
A. 元件上表面的电势高于下表面的电势
B. 元件在单位体积内参与导电的电子数目为
C. 仅增大电流I时，上、下表面的电势差减小
D. 其他条件一定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越大
5、下面有关物理学史的叙述正确的是（）
A. 库仑首先提出了电场的概念，并引用电场线形象地表示电场的强弱和方向
B. 法拉第发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
C. 法国物理学家库仑在前人工作的基础上通过实验确立了库仑定律
D. 楞次发现了电磁感应现象，并研究提出了判断感应电流方向的方向---楞次定律
评卷人得分
二、多选题(共6题，共12分)
6、半导体内导电的粒子—“载流子”有两种：自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子），以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体，以空穴导电为主的半导体叫P型半导体．图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会在与z轴垂直的两个侧面之间产生霍尔电势差U H，霍尔电势差大小满足关系其中k为材料的霍尔系数．若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法中正确的是（）
A. 如果上表面电势高，则该半导体为P型半导体
B. 霍尔系数越大的材料，其内部单位体积内的载流子数目越多
C. 若将磁场方向改为沿z轴正方向，则在垂直y轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变小。

D. 若将电流方向改为沿z轴正方向，则在垂直x轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变大。

7、某理想变压器副线圈两端的电压为U，若副线圈两端的电压变为则可能的原因是
A. 其他条件不变，原线圈两端的电压变为原来的2倍
B. 其他条件不变，原线圈两端的电压变为原来的
C. 其他条件不变，原、副线圈的匝数比变为原来的2倍
D. 其他条件不变，原、副线圈的匝数比变为原来的
8、一自耦变压器如图所示，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间加上输入电压，当滑动触头P转动时，改变了副线圈匝数，从而调节输出电压。

图中A为交流电流表，V为交流电压表，为定值电阻，为滑动变阻器，C、D之间接入恒压交流电源；变压器可视为理想变压器，则（）
A. 仅将滑动变阻器的滑片向下滑动时，电压表读数变大
B. 仅将滑动变阻器的滑片向下滑动时，电流表读数变大
C. 仅将变压器的滑动触头P逆时针转动时，M、N之间的电压变大
D. 仅将变压器的滑动触头P顺时针转动时，变压器的输出功率变大
9、如图所示，一闭合矩形线圈从某一位置由静止开始下落，下落过程中边始终保持水平，线圈平面在竖直平面内。

若它在进入一个有水平边界的匀强磁场过程中（线圈的宽度小于磁场的宽度）产生的热量为则线圈在离开磁场的过程中（）
A. 可能做匀速运动
B. 产生的热量一定大于
C. 不可能做匀变速运动
D. 产生的热量不可能等于
10、纸面内有U形金属导轨，AB部分是直导线。

虚线范围内有垂直纸面向里的匀强磁场。

AB右侧有圆线圈C。

为了使C中产生顺时针方向的感应电流，贴着导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是（）
A. 向右加速运动
B. 向右减速运动
C. 向左加速运动
D. 向左减速运动
11、如图，正方形线框A的边长为l、总电阻为R。

磁场区域的宽度为2l，磁感应强度为B，方向竖直纸面向里。

线框在一水平恒力F作用下沿光滑水平面向右运动，已知线框一进入磁场便做匀速运动。

从线框一进入磁场到完全离开磁场的过程中，它的加速度a随坐标值x的图像可能是（）
A.
B.
C.
D.
评卷人得分
三、填空题(共5题，共10分)
12、如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220sin(100πt)V的交流电源上，副线圈接有的负载电阻。

原、副线圈匝数之比为2：1。

电流表、电压表均为理想电表，则电压表的读数为 ________ V，电流表的读数为________ A，副线圈中输出交流电的周期为 _________ S。

13、降低输电损耗的两个途径。

（1）减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率 ______ 的金属材料，还要尽可能 ______ 导线的横截面积。

（2）减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要 ______ 输电电压。

14、一小水电站，输出的电功率为20kW，输电线上总电阻为0.5Ω。

如果先用200V电压输送，输电线上损失的电功率为 ____________ 。

后改用2×103V电压输送，则输送电压提高后，输电线上损失的电功率为 ____________ 。

15、如图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′匀速转动，产生的交变电流输入理想变压器的原线圈，副线圈、理想电流表A与标有“6V 3W”字样的小灯泡L串联成闭合回路，灯泡L正常发光。

已知变压器原、副线圈匝数比为5:3，矩形线圈的电阻为1.0Ω，则A的示数为 __________ A，矩形线圈的电动势有效值为 __________ V。

16、由r＝和T＝可得T＝带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道半径和运动速度
______ ．
评卷人得分
四、作图题(共4题，共36分)
17、在图中画出或说明图中所示情形下通电导线I所受磁场力的方向。

18、要在居民楼的楼道安装一个插座和一个电灯；电灯由光敏开关和声敏开关控制，光敏开关在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；声敏开关在有声音时自动闭合，无声音时自动断开。

在下图中连线，要求夜间且有声音时电灯自动亮，插座随时可用。

19、在“探究楞次定律”的实验中；某同学记录了实验过程的三个情境图，其中有两个记录不全，请将其补充完整。

20、如图所示：当条形磁铁向右靠近通电圆环时，圆环向右偏离，试在图中标出圆环中的电流方向
___________ ．
评卷人得分
五、实验题(共1题，共8分)
21、某同学用如图所示的电路探究影响感应电流的因素，G为灵敏电流计（已知电流由“+”接线柱流入，指针向右偏转；电流由“”接线柱流入；指针向左偏转），采用如下步骤完成实验：
（1）如图（a），将条形磁铁的N极向下插入线圈的过程中，该同学发现灵敏电流计的指针 ___________ （填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）。

（2）如图（b），将条形磁铁的S极向上抽出线圈的过程中，该同学发现灵敏电流计的指针 ___________ （填“向
左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）。

（3）经过多次实验操作，得出结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向 ___________ （填“相同”“相反”或“没有关系”）；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向 ___________ （填“相同”“相反”或“没有关系”）。

评卷人得分
六、解答题(共2题，共20分)
22、如图所示，a、b两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小。

（1）a、b线圈中产生的感应电动势之比是多少？
（2）两线圈中感应电流之比是多少？
23、如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20 cm，ad边长l2=25 cm，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里。

（计算时取π=3）
(1)在图中标出t=0时感应电流的方向并写出感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈转一圈外力做多少功？
(3)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是多少？
参考答案
一、选择题(共5题，共10分)
1、A
【分析】
【详解】
A．伸开左手；拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心垂直纸面向外，四指指向电流方向：向右，根据左手定则判断可知，拇指指向安培力方向：垂直导线向上，A正确；
B．通电导线与磁场方向平行；没有安培力，B错误；
C．伸开左手；拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心向左，四指指向电流方向：垂直纸面向外，根据左手定则判断可知，拇指指向安培力方向：垂直导线向上，C错误； D．伸开左手；拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心向下，四指指向电流方向：向右，根据左手定则判断可知，拇指指向安培力方向：垂直导线向外，D错误。

故选A。

2、A
【分析】
【分析】
【详解】
设边电阻为长度为由电阻定律和几何关系可知，边电阻为边电阻为则
边所受安培力大小为
边的有效长度也为故边所受安培力大小为
则
故选
3、C
【分析】
同位素的原子核在加速电场中运动，由动能定理得
解得原子核进入磁场时的速率为
原子核在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
轨道直径为
可得
所以A、B的质量之比为直径的平方比，即
故选C。

4、B
【分析】
【详解】
A．金属材料中；定向移动的是自由电子，因为自由电子定向移动的方向与电流方向相反，由左
手定则可知，电子聚集在上表面，上表面的电势要低于下表面的电势，故A错误；
B．最终电子受到电场力和洛仑兹力平衡，由
联立解得
故B正确；
C．最终电子受到电场力和洛仑兹力平衡，由
可知
如果仅增大电流I时，根据可知电子的移动速率会增大；则上；下表面的电势差增大，故C错误；
D．根据可知；其他条件一定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越小，故D错误。

故选B。

5、C
【分析】
【分析】
根据物理学史和常识解答；记住著名物理学家的主要贡献．
【详解】
法拉第首先提出了电场的概念且采用了电场线描述电场；故A错误；奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间的联系，故B错误；库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律，确立了库仑定律，故C正确；法拉第发现了电磁感应现象，楞次研究提出了判断
感应电流方向的方向--楞次定律，故D错误．所以C正确，ABD错误．
【点睛】
题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆．
二、多选题(共6题，共12分)
6、A:C
【分析】
【分析】
根据左手定则判断带电粒子的电性；根据最终洛伦兹力和电场力平衡列式，再根据电流的微观表达式列式，最后联立求解即可．
【详解】
电流向右，磁场垂直向内，若上表面电势高，即带正电，故粒子受到的洛伦兹力向上，故载流子是带正电的“空穴”，是P型半导体，故A正确；最终洛伦兹力和电场力平衡，有：evB=e
电流的微观表达式为：I=nevS；且霍尔电势差大小满足关系U H=k 联立解得：
单位体积内的载流子数目，随着霍尔系数越大，而越小，故B错误；若将磁场方向改为沿z轴正方向，则平衡时：evB=e 解得U=Bdv，则d由原来的b变为c；减小，此时的电势差产生在前表面和后表面，则在垂直y轴的两个侧面间会产生的霍尔电势差变小，选项C正确，D错误．故选AC．
【点睛】
本题关键是明确霍尔效应的原理，知道左手定则中四指指向电流方向，注意单位体积内的载流子数目表达式的各物理量的含义．
7、B:C
【分析】
【详解】
AB.当其他条件不变，原线圈两端的电压变为原来的2倍时，副线圈两端的电压变为2U；当原线圈两端的电压变为原来的时，副线圈两端的电压变为故A项与题意不相符，B项与题意相符；
CD.当其他条件不变原、副线圈的匝数比变为原来的2倍时，副线圈两端的电压变为当其他条件不变原、副线周的匝数比变为原来的时，副线圈两端的电压变为2U，故C项与题意相符，D项与题意不相符．
8、B:C
【分析】
【分析】
【详解】
AB．保持滑动触头P的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，则M、N之间的电压不变，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻的阻值变小，因而副线圈电路中总电流增大，两端电压增大，两端电压减小，电压表的读数变小，流过的电流减小，流过的电流增大；电流表的读数变大，选项A错误，B正确；
C．仅将变压器的滑动触头P逆时针转动时，变压器的原线圈匝数不变，副线圈匝数增大，M、N之间的电压变大；选项C正确；
D．仅将变压器的滑动触头P顺时针转动时，变压器的原线圈匝数不变，副线圈匝数减小，M、N之间的电压变小；副线圈电路中总电流变小，则变压器的输出功率变小，选项D错误。

故选BC。

9、A:C
【分析】
【详解】
A．线圈在离开磁场cd切割磁感线，产生感应电动势，使线框中产生感应电流，cd部分在磁场中受到安培力的作用，则有
对线框受力分析，当安培力与重力平衡时
故可能做匀速运动线圈在离开磁场的过程中；A正确；
C．若线圈刚离开磁场时受到的安培力小于重力，线圈加速下落，由
可知，F增大，a减小；故线圈做加速度减小的加速运动，直到完全离开磁场或加速度为0匀速下落离开磁场；
若线圈刚进入磁场时受到的安培力大于重力，线圈减速下落，由
可知，F减小，a减小；故线圈做加速度减小的减速运动，直到完全离开磁场或加速度为0匀速下落离开磁场。

综上所述线圈在离开磁场的过程中不可能做匀变速运动；C正确；
BD．设线圈的宽度的大小为d，进入这个有水平边界的匀强磁场过程中由能量守恒得
线圈出磁场过程中有
若线圈从开始进入到完全进入磁场过程中动能的增加量等于从开始离开到完全离开磁场过程中动能的增加量即
可以得到
故线圈在离开磁场的过程中产生的热量可能等于 BD错误。

故选AC。

10、A:D
【分析】
【详解】
AB．导体棒向右加速运动，根据右手定则可知回路中电流为根据安培定则可知在圆线圈内产生的磁场为垂直于纸面向外，根据楞次定律可知线圈中为了阻碍垂直于纸面向外的磁场增大，感应电流产生垂直于纸面向内的磁场，根据安培定则可知线圈中的感应电流为顺时针方向；同理导体棒向右减速运动则不满足题意，A正确，B错误；
CD．导体棒向左减速运动，根据右手定则可知回路中的电流为根据安培定则可知圆线圈内产生的磁场垂直于纸面向内且减小，根据楞次定律可知线圈中产生的感应电流为顺时针方向；同理导体棒向左加速运动则不满足题意，C错误，D正确。

故选AD。

11、A:C:D
【分析】
【详解】
线框受到的安培力
ab边刚进入磁场时，线框变为匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得
线框所受合力为零，在位移内，加速度
线框完全进入磁场后，在位移内，穿过线框的磁通量不变，感应电流为零，不受安培力作用，所受合外力为F，加速度
线框做匀加速直线运动；
当ab边离开磁场时，线框的速度大于进入磁场时的速度，所受安培力大于拉力F，加速度
线框做减速运动，速度v变小，加速度a减小，线框做加速度减小的减速运动，在位移内加速度逐渐减小；故ACD都有可能，故ACD正确，B错误；
故选ACD。

三、填空题(共5题，共10分)
12、略
【分析】
【详解】
[1]．由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为
根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为
电压表的读数为电压的有效值，所以电压表的读数为110V；
[2]．由输入功率和输出功率相等可得
所以原线圈的电流的大小为1A，电流表的读数为1A；
[3]．变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为
【解析】
110 １ 0.02
13、略
【分析】
【详解】
略
【解析】
①. 小②. 增加③. 提高
14、略
【分析】
【分析】
【详解】
[1]用200V电压输送，输电线上损失的电功率为
[2]改用2×103V电压输送，则输送电压提高后，输电线上损失的电功率为
【解析】
①. 5000W ②. 50W
15、略
【分析】
【详解】
[1]由于灯泡L正常发光，所以
[2]根据原副线圈的电流与匝数的关系有解得原线圈中的电流为
根据原副线圈的电压与匝数的关系有解得原线圈两端的电压为
根据闭合电路欧姆定律有
【解析】
0.5 10.3
16、略
【分析】
【分析】
【详解】
略
【解析】
无关
四、作图题(共4题，共36分)
17、略
【分析】
【详解】
根据左手定则，画出通过电导线I所受磁场力的方向如图所示。

【解析】
18、略
【分析】
【分析】
根据题中“要在居民楼的楼道安装一个插座和一个电灯”可知；本题考查交流电的常识，根据开关作用和交流电接线常识，进行连接电路图。

【详解】
晚上；天黑光控开关闭合，有人走动发出声音，声控开关闭合，灯亮，说明两个开关不能独立工作，只有同时闭合时，灯才亮，即两个开关和灯泡是三者串联后连入电路；根据安全用电的原则可知，开关控制火线，开关一端接火线，一端接灯泡顶端的金属点，零线接灯泡的螺旋套；三孔插座通常的接线方式是面对插座，上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线；电路图如下图所
示。

【解析】
19、略
【分析】
【分析】
【详解】
由第一个图可知：当条形磁铁的N极插入线圈过程中；电流计的指针向右偏转，则有：线圈中向下的磁场增强，感应电流的磁场阻碍磁通量增加，感应电流的磁场方向向上，则指针向右偏，记录完整。

第二个图指针向左偏；说明感应电流的磁场方向向下，与磁铁在线圈中的磁场方向相反，则线圈中磁场增强，故磁铁向下运动，如图。

第三个图指针向右偏；说明感应电流的磁场方向向上，与磁铁在线圈中的磁场方向相同，则线
圈中磁场减弱，故磁铁向上运动，如图。

【解析】
20、略
【分析】
【详解】
当条形磁铁向右靠近圆环时；导线线圈的磁通量向右增大，由楞次定律：增反减同可知，线圈中产生感应电流的方向顺时针（从右向左看），如图所示：
【解析】
如图所示
五、实验题(共1题，共8分)
21、略
【分析】
【详解】
（1）[1]将条形磁铁的N极向下插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增大，感应电流的磁场与条形磁铁在该处产生的磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向上，根据右手定则可知，感应电流从灵敏电流表的“ ”极流入；指针向左偏转。

（2）[2]将条形磁铁的S极向上抽出线圈的过程中，穿过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与条形磁铁在该处产生的磁场方向相同，即感应电流的磁场方向向上，根据右手定则可知，感应电流从灵敏电流表的“ ”极流入；指针向左偏转。

（3）[3] [4]经过多次实验操作，可总结结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向相同。

【解析】
向左偏转向左偏转相反相同
六、解答题(共2题，共20分)
22、略
【分析】
【详解】
（1）对任一半径为的线圈，根据法拉第电磁感应定律
由于相同，相同，则得
因故a、b线圈中产生的感应电动势之比为
（2）根据电阻定律得：线圈的电阻为
由于相同，两线圈电阻之比为
线圈中感应电流
联立得到
【解析】
（1）（2）
23、略
【分析】
【详解】
(1)根据右手定则得出感应电流的方向是adcb；如图所示：线圈的角速度为：
ω=100π rad/s
感应电动势的最大值为：
E m=nBSω=50×0.4×0.2×0.25×100π=314V 因线圈由垂直中性面开始运动；所以感应电动势的瞬时值表达式为：
e=nBωScosωt=314cos100πt（V）；(2)电动势的有效值为：
电流为：
线圈转一圈外力做功等于电功的大小；即：
W=I2（R+r）T=98.6J；
(3) 线圈由如图位置转过90°的过程中。

△Φ=BS sin90°
通过R的电量为：
【解析】
(1) e=314cos (100πt)（V）；(2)98.6J；(3)0.1C。