2021-2022学年人教版（2019）高二物理下学期期中达标测试卷（二）

这是一份2021-2022学年人教版（2019）高二物理下学期期中达标测试卷（二），共13页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年人教版（2019）高二物理下学期期中达标测试卷（二）一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。1.利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路.公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是(   )A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息2.（多选）美国科学家Willard S·Boyle与George E·Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖.CCD是将光学量转变成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有(   )A.发光二极管 B.热敏电阻 C.霍尔元件 D.干电池3.（多选）如图所示,某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场,电场方向水平向右,磁场方向垂直于纸面向里,一个带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿直线向上匀速运动,下列说法正确的是(   )A.微粒可能带负电,也可能带正电 B.微粒的电势能一定减小C.微粒的机械能一定增加 D.洛伦兹力对微粒做负功4.（多选）如图所示,在区域I和区域Ⅱ内分别存在着与纸面垂直的匀强磁场,一带电粒子沿着弧线由区域Ⅰ运动到区域Ⅱ.已知圆弧与圆弧的弧长之比为2:1,下列说法正确的是(   )A.粒子在区域I和区域Ⅱ中的速率之比为2:1 B.粒子通过圆弧的时间之比为2:1C.圆弧与圆弧对应的圆心角之比为2:1 D.区域I和区域Ⅱ的磁场方向相反5.（多选）如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比,灯泡A、B完全相同，灯泡L与灯泡A的额定功率相同,但额定电压不同,当输入端接上的交流电压后,三个灯泡均正常发光,图中两电流表均为理想电流表,且电流表的示数为2 A,则(   )A.交变电流的频率是100 Hz B.电流表的示数约为1.33 AC.灯泡L的额定电压为15 V D.灯泡A的额定电压为15 V6.（多选）单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是(   )
 A.时刻线框平面与中性面垂直B.线框的感应电动势有效值为C.线框转一周外力所做的功为D.从到过程中线框的平均感应电动势为7.（多选）如图所示,在垂直于匀强磁场B的平面内,半径为r的金属圆环的总电阻为,金属杆电阻为,长为绕过圆心O的转轴以恒定的角速度ω逆时针转动,M端与环接触良好,圆心O和边缘K通过电刷与一个电阻R连接.电阻的阻值为R,忽略电流表和导线的电阻,则(   )A.通过电阻R的电流的大小和方向做周期性变化B.通过电阻R的电流方向不变,且从a到bC.通过电阻R的电流的最大值为D.通过电阻R的电流的最小值为8.某种角速度计的结构如图所示.当整个装置绕竖直轴转动时,元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压,电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号.已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为,电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为,电阻分布均匀,装置静止时滑片P在变阻器的最左端B处,当系统以角速度ω转动时,则(   )A.电路中电流随角速度的增大而增大B.弹簧的伸长量为C.输出电压U与ω的函数关系为D.此装置能测量的角速度最大不超过9.（多选）如图所示为火警报警装置,为热敏电阻,若温度升高,则的阻值会急剧减小,从而引起电铃两端电压的增加,当电铃两端电压达到一定值时,电铃会响.下列说法正确的是(   )A.要使报警的临界温度升高,可以适当增大电源的电动势B.要使报警的临界温度升高,可以把的滑片P适当向下移C.要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势D.要使报警的临界温度降低,可以把的滑片P适当向下移10.（多选）如图所示,在的长方形区域有垂直于平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.坐标原点O处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计),它们的速度方向均在平面内的第一象限,且与y轴正方向的夹角分布在0°~90°范围内,速度大小不同,且满足.已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T,则下列说法正确的是(   )A.从磁场上边界飞出的粒子经历的最短时间为B.从磁场上边界飞出的粒子经历的最短时间小于C.从磁场中飞出的粒子经历的最长时间为D.从磁场中飞出的粒子经历的最长时间小于二、填空题：本题共2小题，每空3分，共24分。11.如图所示是三个成功的演示实验,回答下列问题.(1)在实验中,电流表指针偏转的原因是________.(2)电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成_________关系.(3)第一个成功实验(如图甲)中,将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置,快速插入和慢速插入有什么量是相同的?___________,什么量是不同的?__________.(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是:_____________.12.光传感器是一种传感装置，在自动控制中发挥着重要作用，主要是应用了半导体材料制成的光敏电阻，某实验小组用光敏电阻做实验：(1)为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，用图甲所示电路进行实验，得出两种U-I图线如图乙所示．根据U-I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为_____Ω，强光源照射时电阻为_____Ω.(2)若实验中所用电压表的内阻约为7kΩ，毫安表的内阻约为300Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，为了减小误差，用图甲所示电路进行实验，用_______（填“正常光”或“强光”）照射时测得的电阻误差较小.三、计算题：本题共3小题，共36分。13.（10分）如图所示，在水平线的下方有一匀强电场，电场强度为E，方向竖直向下，的上方存在匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。磁场中有一内、外半径分别为的半圆环形区域，外圆与的交点分别为。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放，由M进入磁场，从N射出。不计粒子重力。
 （1）求粒子从P到M所用的时间t。（2）若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出，同样能由M进入磁场，从N射出。粒子从M到N的过程中，始终在环形区域中运动，且所用的时间最少，求粒子在Q时速度的大小。         14.（12分）如图甲所示,是间距且足够长的平行导轨,,导轨的电阻均不计.导轨平面与水平面间的夹角θ为37°,间连接有一个的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度的大小.将一根质量、阻值为r的金属棒紧靠放置在导轨上,且与导轨接触良好.现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒横截面的电荷量,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与平行.求:(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ；(2)离的距离x；(3)金属棒滑行至处的过程中,电阻R上产生的热量.(取)                    15.（14分）水力发电的基本原理就是将水流的机械能(主要指重力势能)转化为电能.某小型水力发电站水的流量为(流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积),落差为,发电机(内阻不计)的输出电压为,输电线总电阻为,为了减小损耗采用了高压输电.在发电机处安装升压变压器,而在用户处安装降压变压器,其中,用户获得的电压,用户获得的功率,若不计变压器损失的能量,已知水的密度为、重力加速度g取.求:(1)高压输电线中的电流强度;(2)升压变压器原、副线圈的匝数比;(3)该发电站将水能转化为电能的效率η.
            

答案以及解析1.答案：B解析：IC卡内部没有电池,其工作所需要的能量来自电磁感应产生的电流,故选项A错误;只有当读卡机发射的电磁波的频率和IC卡中LC振荡电路产生的电磁波的频率相同时,即达到电谐振时,LC电路中产生较大感应电流,IC卡才能有效工作,故选项B正确;若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,电磁波中有变化的磁场,线圈L仍会发生电磁感应现象,产生感应电流,故选项C错误;LC振荡电路可以发射电磁波,因此可以向读卡机传输自身的数据信息,故选项D错误.2.答案：BC解析：发光二极管两极达到一定电压时就会正向导通,所以不是传感器,故A不正确;热敏电阻可以把温度转化为电学量,霍尔元件可以把磁场的磁感应强度转化为电学量,故B、C正确;干电池是电源,能给两极提供电势差,故D不正确.3.答案：BC解析：根据带电微粒做匀速直线运动的条件可知,受力情况如图所示,则微粒必定带负电,故A错误.微粒由a沿直线运动到b的过程中,电场力做正功,其电势能减小,故B正确.因重力做负功,重力势能增加,又动能不变,则其机械能一定增加,故C正确.洛伦兹力的方向一直与速度方向垂直,故洛伦兹力不做功,故D错误.4.答案：BD解析：由于洛伦兹力不做功,所以粒子在两个磁场中的运动速度大小不变,即粒子在区域I和区域Ⅱ中的速率之比为1:1,故A错误;根据相同,则时间之比等于经过的弧长之比,即粒子通过圆弧的时间之比为2:1,故B正确;圆心角,由于区域I、Ⅱ磁场的磁感应强度之比不知,故粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中的运动半径之比无法确定,则转过的圆心角之比无法确定,故C错误;根据曲线运动的条件,可知洛伦兹力的方向与运动方向的关系,再由左手定则可知,两个磁场的方向相反,故D正确.5.答案：BC解析：交变电流的频率,故A错误;因三个灯泡均正常发光,所以副线圈中总电流为,由变流规律可知原线圈中电流为,故B正确;设副线圈两端电压为,则由变压规律可知原线圈两端电压,设灯泡L两端电压为,则,即,而且,联立可得,故C正确,D错误.6.答案：BC解析：由图像可知时刻线框的磁通量最大，此时线框处于中性面位置，故A错误；由题图可知交流电的周期为T，则，由交流电的电动势的最大值为，可得有效值为，故B正确；线框转一周外力所做的功等于转动一周线框的发热量，，故C正确；从0时刻到时刻线框的平均感应电动势为，故D错误。7.答案：BC解析：金属杆切割磁感线,根据右手定则可知金属杆中电流由O到M,且方向不变,故电阻中电流方向由a到b,故A错误,B正确;M端的线速度为,金属杆切割磁感线的平均速度为,金属杆转动切割磁感线产生的电动势为,由于各个物理量不变,则E不变,当M位于最上端时圆环被接入的电阻为0,整个电路的总电阻最小,此时R中有最大电流,为,故C正确;当M端位于最下端时,圆环左右两部分电阻相等,并联的总电阻最大,此时R中有最小电流,为,故D错误.8.答案：D解析：系统在水平面内以角速度ω转动时,无论角速度增大还是减小,的电阻不变,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中电流保持不变,与角速度无关,故A错误.设系统在水平面内以角速度ω转动时,弹簧伸长的长度为x,则对元件A,根据牛顿第二定律得,解得,故B错误.输出电压,解得,故C错误.当时角速度最大,则由,解得,故D正确.9.答案：CD解析：要使报警的临界温度升高,对应的阻值减小,电路中电流会增大,电铃两端的电压会增大,而电铃两端电压达到一定值时,电铃会响,要使电铃两端的电压仍为原来的值,可以适当减小电源的电动势,相反,要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势,故A错误,C正确.要使报警的临界温度升高,对应的阻值减小,电路中的电流会增大,电铃两端的电压增大,要使电铃两端的电压仍为原来的值,可以把的滑片P适当向上移,以减小,相反,要使报警的临界温度降低,可以把的滑片P适当向下移,故B错误,D正确.10.答案：BC解析：粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动,所以有,则有,又因为,所以有,分析可知当粒子初速度与y轴正方向的夹角θ为时,以该初速度运动的粒子在磁场中运动时间最短,如图甲所示,R越大,对应的φ越小,所以当时,φ最小,此时,,所以,故A错误,B正确.θ从逐渐增大,则粒子在磁场上边界的出射点右移,设磁场横向无右边界,则粒子在上边界最远能到达的位置为粒子做圆周运动的轨迹与上边界相切的点,此时,粒子出射点的横坐标,所以,粒子一定能到达磁场边界的右上顶点且粒子做圆周运动的轨迹都是劣弧,在该点出射对应粒子做圆周运动的弦最大值,所以,粒子出射点为磁场边界右上顶点时,粒子在磁场中转过角度最大,运动时间最长,对应于相同的弦长,半径越小,圆心角越大,所以,当且粒子出射点为磁场边界右上顶点时,粒子在磁场中运动经历的时间最长,此时粒子转过的角度,运动经历的时间,故C正确,D错误.11.答案：(1)电流表所在回路有感应电流产生(2)正比(3)磁通量的变化量;磁通量的变化率(4)只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生解析：(1)在实验中,电流表指针偏转的原因是电流表所在回路有感应电流产生.(2)感应电动势越大,则感应电流越大,电流表指针偏转角越大,故电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成正比关系.(3)第一个成功实验(如题图甲)中,将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置,快速插入和慢速插入时磁通量的变化量是相同的,但是由于快速插入时间短,故磁通量的变化率较大,故两次磁通量的变化率不同.(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是:只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生.12.答案：（1）6000;400（2）正常光解析：（1）因为光敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故由乙图可知b图像是强光源照射，图像是正常光照射，故。（2）用图甲所示电路进行实验，毫安表采用的是内接法，强光照射时，光敏电阻与毫安表的内阻相差不大，这样两者电压相差不大，故造成误差大；而正常光照时，光敏电阻远大于室安表的内阻，室安表分得电压较小，误差较小。13.答案：（1）（2）解析：解：（1）设粒子在磁场中运动的速度大小为v，所受洛伦兹力提供向心力，有①
设粒子在电场中运动所受电场力为F，有②
设粒子在电场中运动的加速度为a，根据牛顿第二定律有
③
粒子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动，
有④
联立①②③④式得⑤
（2）粒子进入匀强磁场后做匀速圆周运动，其周期和速度、半径无关，运动时间只由粒子所通过的圆弧所对的圆心角的大小决定，故当轨迹与内圆相切时（如图所示），所用的时间最短，设粒子在磁场中的轨迹半径为，由几何关系可知⑥

设粒子进入磁场时速度方向与的夹角为θ，即圆弧所对圆心角的一半，由几何关系可知⑦
粒子从Q射出后在电场中做类平抛运动，在电场方向上的分运动和从P释放后的运动情况相同，所以粒子进入磁场时沿竖直方向的速度同样为v，在垂直于电场方向的分速度始终为，由运动的合成和分解可知⑧
联立①⑥⑦⑧式得⑨14.答案:(1)0.5(2)2 m(3)0.08 J解析:(1)由题图乙知,当时,,由牛顿第二定律得,解得.(2)由题图乙可知时,金属棒速度稳定,滑到处.当金属棒达到稳定速度时,安培力，有,解得，又因为，解得.(3)根据动能定理有,解得,则电阻R上产生的热量.15.答案：(1)50 A(2)1:16(3)40%解析：(1)根据,解得,根据理想变压器无能量损失,知,根据,得.(2)高压输电线损失的电压,得,故.(3)高压输电线损失的电功率,故发电机输出电功率,水流每秒产生的机械能即功率,故水能转化为电能的效率.