文档内容
V
2023 学年第二学期敬业中学高二物理期末考试
试卷
考生注意：
1. 试卷满分100 分, 考试时间 60 分钟。
2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、考号。作答必须写在答
题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择
类试题，每小题只能选一个选项。
4.标注“计算”、“简答”、“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程
中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、家庭电路 (17 分)
随着电气化的发展，电在逐步改变着人们的生活方式。现代人生活已经离不开电。为了保
障家庭用电的安全，我们需要掌握基本的用电知识，确保自己的生命和财产安全。
1.(2分)接入小敏家的电源为 50 Hz,220V 的交流电,其中 220V 是指交流电压的( )
A.有效值 B.瞬时值 C.最大值
2.如图，从发电站到小敏家附近的变电站需要经过一段远距离输
送过程。已知发电站输出功率为 P，输出电压为 U，A 到 B 间有
两根长度为 L 的输电线，其电阻率为 ρ，横截面积为 S。
P =;
(1)(2分)在输电过程中输电线上损耗的功率 汤
¯
(2)(3分)(简答)简要说明，为什么远距离输电需要采用高压输电?
。
3.(4分)空调的能效比是指额定制热(冷)功率与额定输入功率之比，
一般都大于 1，所以冬天用空调制热要比直接用电热器制热更节能。
小敏家最近购买了一台 1.5 匹的空调，其制热时输出功率为P出
=3kW,其能效比为 n=2.5。
空调工作时应选如图中 孔插座(选涂A.“二”或B.“三”)；如果连续正常制热 20 分
钟, 消耗的电能为 kW·h。
4.(6分)小敏学习了电磁学知识以后，在家里制作了一个简单的电磁灶.如图
所示，让线圈接上一个电源，在线圈上端放置一盛有冷水的玻璃杯，闭合开
关一段时间，发现没有加热效果.请指出小敏同学这个实验装置中的两个主
要错误，并说明原因：
错误 1: ,
理由: ; .
错误 2: ,
理由: 。
1
(1二、雷电 (9分)
雷电是大气中的放电现象，多形成在积雨云中。通常下部
的雷云因摩擦而带负电，上部的雷云带正电。当某处积聚的电
荷密度很大，周围产生强电场，就可击穿空气分子，形成雷电，
释放巨大能量。
5.为避免雷电造成损害，高大的建筑物会装有避雷针。如图，
雷雨天，在避雷针附近产生电场，其等势面的分布如虚线所示。
(1)(5分)A、B、C 三点中,场强最大的位置是 。一带
电量为 −1.0×10⁻⁷C的电荷 q,由 B 运动到到 C 点,则其电
势能的变化量 ΔEₚ = 。
J
(2)(4分)(多选)沿水平方向在某区域建立坐标轴 Ox，轴
上各点电势分布如图所示，b 为图线最高点，则 ( )
A.b 点场强为零
B.b 点场强竖直向上
C.a、c 两点场强方向相反
D.沿水平方向 b 点距离避雷针比 c 点更近
三、电感线圈 (4分)
电感线圈是重要的电学元件。
6.(4分)小李同学用图中两个电路研究通电自感和断
电自感现象。图中 L 是自感系数很大的线圈，直流
电阻忽略不计，A、B 是两个相同的小灯泡，直流电
源为一节新的干电池。请将左侧栏对电键的实验操
作与右侧栏可能观察到的小灯泡的现象用直线连接
起来：
对电键的操作； 实验过程中可能会观察到灯泡的现象；
2四、电荷 (18分)
电荷可以产生电场，奥斯特发现电流的磁效应。同时，磁场对运动电荷也具有作用。
7.(4分)(多选)如图，长为 L 的绝缘轻绳悬挂一带正电的绝缘小球，处在垂直纸面向里
的匀强磁场中。现将小球拉起一小角度(小于 5°)释放。若逐渐减小磁感应强度(忽略
空气阻力且细线始终拉直)，下列关于小球说法正确的是( )
A.摆动的周期会变化
B.摆动过程最高点位置不变
C.每次经过 A 点的速度大小相等
D.每次经过 A 点时线上的拉力大小始终相等
8.(7分)(简答)如图，带正电小球从水平面竖直向上抛出，能够达到的最大高度为 h₁(如图
甲)；若加水平向里的匀强磁场(如图乙)，小球上升的最大高度为 h₂；若加水平向右的匀强
电场(如图丙)，小球上升的最大高度为 h₃。每次抛出的初速度相同，不计空气阻力，试分
析比较h₁、h₂、h₃的大小关系。
9.如图，从粒子源 P 发出的正离子经 S₁ 和 S₂ 之间高电压
U 加速后，以一定速率从 S₃ 缝射入磁场 B。
(1)(2分)轨迹相同的粒子 同种粒子；
(选涂:A.是 B. 不一定是 C.一定不是)
(2)(5分)(计算) 若 B=2T, 加速电压 U=4×10⁸V ,该粒子
的电荷量 q 与质量 m 之比为 5×10⁷C/kg, 求: 该粒子在磁
场中的轨道半径 R。
3五、交变电流 (13分)
交变电流在工农业生产和日常生活中有着广泛的应用。大型电站发电机组产生的
交变电流通过输电线向城市和农村源源不断地输送着强大的电能。
10.如图(甲)所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴线逆时针匀速转动，线圈通
过滑环电刷外接一只电阻为 100Ω 的灯泡。
(1)(2分)线圈在如图(甲)所示的位置，俯视看线圈，线圈中的电流方向为 时针。
(2)(2分)图 (乙)中，交流电电压u随时间t变化的函数式为 (式中单位
SI制)
(3)(2分)灯泡上的电压随时间变化图像如图(乙)所示，则灯泡消耗的电功率为 W。
(4)(3分)根据如图 (乙)所示的图像,可知 ( )
A.灯泡每秒内电流方向改变 50 次
B. t=0.01s 时穿过线圈的磁通量为零
C.t=0.01s 时穿过线圈的磁通量的变化率为零
11.(4分)家用燃气灶点火装置的电路如图(甲)所示，转换器将直流电压转换为如图(乙)
所示的正弦交流电，并接到理想变压器的原线圈上。当两点火针间电压大于 5000V 时就
会产生电火花进而点燃燃气。
(1)要点燃燃气，变压器副线圈与原线圈的匝数之比 k 需满足条件： 。
(2)当 k=200 时，点火针每次放电的时间为 s(结果保留三位有效数字)。
4六、电磁阻拦(23 分)
某模型小组用小车探究电磁阻拦的效
果如图所示(俯视)，在遥控小车底面安装
有单匝矩形金属线框(线框与水平地而平
行)，小车以初速度 v₀向右通过竖直向下的
有 界 匀 强 磁 场 。 已 知 小 车 总 质 量
m=0.2kg， 金属框宽为 0.1m、 长为 0.2m,
电阻 R=2Ω,磁场宽度 D=0.4m, 磁感应强度
B=1T,不计摩擦。
12.(4分)若 v₀=4m/s,则 ab 边刚进入磁场时,线框中产生的感应电流大小为 A;小车的加
速度大小为 m/s²。
13.若 cd 边刚离开磁场边界 MN 时，小车速度恰好为零。
(1)(3分)线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向( )
A. 均为 abcda B. 均为 adcba
C. 先 abcda 再 adcba D. 先 adcba 再 abcda
(2)(3分)定性画出小车运动的速度 v 随时间 t 变化的关系图像；
(3)(3分)(计算)求线框在进入磁场的过程中，通过导线截面的电量 q；
(4)(3分)(论证)某同学认为“线框进入磁场过程的发热量大于穿出磁场过程的发热
量”，请分析论证该观点。
14.该小组利用如图(a)所示装置验证感应电动势大小与磁通量变化率之间的关系。线圈
匝数和面积均不变，通过调节智能电源在线圈 a 中产生可控的变化的磁场，用磁传感
器测量线圈 b 内的磁感应强度 B，用电压传感器测量线圈 b 内的感应电动势 E。某次
实验中
5(1)(4 分)观察图(b)图像，可得：在线圈 b 中产生恒定感应电动势的条件是
：感应电动势的大小与 有关。
(2)(3分)为了进一步确定定量关系，可利用图(b)中的信息，做出 ( )
B Φ
A. E-△B 图像 B. E-Δφ 图像 C.E− 图像 D.E− 图像
t Δt
七、火箭与卫星 (16分)
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。至2023 年底，我国已成功
发射了五十八颗北斗导航卫星。
15.(计算)某兴趣小组设计了一种火箭电磁发射装置，简化原理如图所示。恒流电源能自动
调节其输出电压确保回路电流恒定。弹射装置处在垂直于竖直金属导轨平面向里的匀强磁场
中，磁场的磁感应强度大小与回路中电流成正比，比例系数为 k(k 为常量)。接通电源，火
箭和金属杆 PQ一起，由静止起沿导轨以大小等于 g 的加速度匀加速上升到导轨顶端，火箭
与金属杆分离，完成弹射。已知火箭与金属杆的总质量为 M，分离时速度为 v₀，金属杆电阻
为 R，回路电流为 I。金属杆与导轨接触良好，不计空气阻力和摩擦，不计导轨电阻和电源
的内阻。在火箭弹射过程中，求:
(1) (4分) 金属杆 PQ 的长度 L;
(2)(4分)金属杆 PQ 产生的电动势 E 与运动时间 t 的关系;
(3)(4分)恒流电源的输出电压 U 与运动时间 t 的关系；
(4)(4分)整个弹射过程电源输出的能量 W。1.A
2.（1）
（2）由第（1）题结论可知：
在输送功率P一定的情况下，（1分）
输电线上能量损耗（损耗的功率P ）与输电电压U的平方成反比。（1分）
损
为了减少能量损耗，需要高压输电。（1分）
3.B.三，0.4
4. 错误 1：使用了直流电源（不能用直流电源；要使用交流电）。 （1分）
理由：直流电产生的磁场不变，不能产生电磁感应，得不到涡流。 （2分）
错误 2：盛水使用了玻璃杯（不能用玻璃杯；用金属杯）。（1分）
理由：玻璃是绝缘体，不能产生涡流。
5. A 点，− 4.0×10−4
（2）BD
6.
7.BC
8. 甲：仅受重力，竖直上抛运动。（1分）
丙：除重力外，受到恒定的水平方向电场力，竖直方向上做竖直上抛运动。（2分）
乙：除重力外，还受到洛伦兹力；除最初外，洛伦兹力存在竖直向下的分力，所以竖直方
向分速度大于重力加速度。（2分）
所以h = h > h（2分）
3 1 2
9.（1）B
（2）粒子在电场中的加速过程，应用动能定理 Uq = mv2/2，得 v = 2×108 m/s
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，Bqv = mv2/R，得 R = 2 m/s
10.（1）逆
（2）u = -20sin(100πt)
（3）2
（4）C11.（1）k > 100
（2）6.67×10−3
12. 0.2，0.1
13.（1）D
v
O
t
（2）
（3）线框进入磁场的过程中感应电流的平均值为 ¯= =
通过线框截面的电量 q = ¯Δt = =
代入数据得 q = 0.01 C
（4）由 F = = ma 可知，进磁场过程中的平均安培力较大，进磁场和出磁场过程的位
安
移相等，由 W = Fs 可知，进磁场过程中克服安培力做功多，因此线框进入磁场过程的发
热量大于穿出磁场过程的发热量。
14. B（Φ）随时间发生均匀变化，B（Φ）的变化率
（2）C
15. （1）（4分）
接通电源后，火箭与金属杆整体受力如图
由牛顿第二定律列式 F – Mg = Ma
代入数据 BIL− Mg = Mg （2分）
kI·IL = 2Mg
解得金属杆PQ的长度 L = （2分）
（2）（4分）
由速度-时间关系 v = at = gt （1分）
可得金属杆 MN 的感应电动势
E = BLv = kI··gt = t （2分），
0 ≤ t ≤ （1分）
（3）（4分）
为确保回路电流恒定，需满足 U – E = IR （2分）
电源输出电压
U = IR+E = IR + t，0 ≤ t ≤ （2分）
（4）（4分）
由能量守恒， （1分）整个弹射过程电源输出的能量
W = Mgh + Mv 2 + I2Rt
0
= Mg + Mv 2 + I2R= Mv 2 + （3分）
0 0
6
