（新教材）2021-2022学年下学期高二期中备考卷 -物理（含答案）

这是一份（新教材）2021-2022学年下学期高二期中备考卷 -物理（含答案），共17页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
（新教材）2021-2022学年下学期高二期中备考卷物  理 注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：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，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输、处理和控制。关于光敏电阻在传感器中的作用，下列说法正确的是（　　）A．将热信号转化为电信号 B．将光信号转化为电信号C．将力信号转化为电信号 D．将磁信号转化为电信号【答案】B【解析】光敏电阻的作用是为了检测光信号的变化，所以光敏电阻的作用是将光信号转化为电信号，故ACD错误，B正确。2．目前人们的生活已离不开电磁波，关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（     ）A．把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁场B．电磁波在传播过程中，其波长始终保持不变C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波D．微波炉内所产生的微波不是电磁波【答案】C【解析】变化的磁场、电场才能产生电磁波，A错误；电磁波由真空进入介质传播时，速度减小，波长变短，B错误；电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波，C正确；微波炉内的微波是波长较短的电磁波，D错误。3．正方形线框LMNP由四段相同的导体棒a、b、c、d连接而成，固定于垂直线框平面向里的匀强磁场中（图中未画出），线框顶点L、P与直流电源两端相接。已知导体棒d受到的安培力大小为F，下列说法正确的是（　　）A．导体棒a、b、c中的电流与导体棒d中的电流相等B．导体棒a受到的安培力大小为FC．导体棒a、b、c受到的安培力大小为3FD．线框受到的安培力大小为F【答案】D【解析】导体棒、、的电阻之和是d的电阻的3倍，并联电压相等，所以电流不等，故A错误；根据可知，a的电流是d的，根据可知，导体棒受到的安培力大小为，故B错误；导体棒、、等效长度与d的长度相同，电流是d的，根据可知，受到的安培力大小为，故C错误；根据左手定则可知，、、受到的安培力与d受到的安培力方向相同，所以线框受到的安培力大小为，故D正确。4．如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，A、B两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮；当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光。下列说法正确的有：（　　）A．与甲灯串联的元件X是电感线圈 B．与乙灯串联的元件Y是电阻C．与甲灯串联的元件X是电容器 D．与乙灯串联的元件Y是电感线圈【答案】A【解析】A、B两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮，说明乙支路为开路，即与乙灯串联的元件Y可能是电容器，当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，因为电感线圈是通直流阻交流，所以与甲灯串联的元件X是电感线圈，因为电容器是隔直流通交流，所以与乙灯串联的元件Y是电容器。5．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，已知线框内阻为1.0 Ω，外接一只电阻为3.0 Ω的灯泡，则（　　）A．理想电压表V的示数为4 V B．电路中的电流方向每秒改变10次C．0.05 s时，线圈磁通量变化率最大 D．电动势的瞬时值表达式为e＝4sin 20πt (V) 【答案】D【解析】由图可知，周期，频率，一个周期内电流方向改变2次，所以电路中的电流每秒改变20次，故B错误；由图可知，电动势的最大值为，电动势的有效值，则电压表的示数为，故A错误；有图可知，0.05s时，感应电动势为零，则磁通量的变化率最小，故C错误；时刻，感应电动势为零，所以为正弦交流电，又，表达式为，故D正确。6．2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150 kV高压输电升级为1350 kV的特高压输电，下列说法正确的是（　　）A．输电线中的电流变大 B．输电线上损失的电压变大C．输电线上损失的功率变小 D．用户得到的电功率变小【答案】C【解析】由公式可知，在输电总功率不变的情况下，电压升高，输送电流变小，A错误；由欧姆定律可知，导线上损失的电压，输电线电阻不变，所以输电线上损失的电压变小，B错误；输电线上损失的功率，所以输电线上损失的功率变小，C正确；用户得到的电功率，变小，用户得到的电功率变大，D错误。7．如图所示分别是真空冶炼炉、微安表、动圈式扬声器和磁电式电流表。关于这四种器件的说法正确的是（　　）A．真空冶炼炉工作时线圈中应通低频交变电流B．微安表在运输时要用导体短路电流计的两个极，目的是保护微安表C．动圈式扬声器是利用电磁感应原理进行工作的D．磁电式电流表在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场【答案】B【解析】真空冶炼炉的工作原理是利用涡流使炉内产生大量的热量而使金属熔化，根据法拉第电磁感应定律可知频率越高、相同条件下产生的感应电动势越大，感应电流就会越大，所以真空冶炼炉线圈中应通高压高频交流电，故A错误；微安表在线圈转动的范围内，各处的磁场为幅状磁场，在运输时要用导体短路电流计的两个极，把接线柱连在一起，线圈在摆动的时候就产生感应电流，这个感应电流可以阻碍线圈的摆动，使指针迅速停止摆动，防止指针打坏、防止游丝震乱，减少轴承磨损，目的是保护微安表，B正确；动圈式扬声器动圈式扬声器是利用电流在磁场中受到安培力作用的原理制成的，动圈式扬声器不是利用电磁感应原理进行工作的，C错误；磁电式电流表在线圈转动的范围内，各处的磁场为幅状磁场，不是匀强磁场，故D错误。8．如图所示，平行导轨MN、PQ间距为d，M、P间接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面向里。一根足够长的金属杆ab第一次垂直于导轨放置，第二次与导轨成60°角放置。金属杆和导轨的电阻不计，当金属杆两次均以速度v沿垂直于杆的方向滑行时，下列说法正确的是（　　）A．两次电阻R上的电压相等B．第一次和第二次金属杆中感应电流之比为C．第一次和第二次金属杆受到的安培力大小之比为D．第一次和第二次电阻R上的电功率之比为【答案】B【解析】第一次金属杆切割磁感线的有效长度为，第二次金属杆切割磁感线的有效长度为，根据，可得两次电阻R上的电压之比，A错误；根据，可得第一次和第二次金属杆中感应电流大小之比为，B正确；根据安培力表达式，可得第一次和第二次金属杆受到的安培力之比为，C错误；根据，可得第一次和第二次电阻R上的电功率之比为，D错误。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．在匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，从经过中性面后30°开始计时，经过t0时间再次回到中性面，线圈中产生的电流是如图所示的正弦式交流电，这段时间内（       ）A．电流的有效值等于B．电流的有效值小于C．图像与坐标轴图成的图形面积除以t0表示电流的平均值D．图像与坐标轴围成的图形面积除以t0表示电流的有效值【答案】BC【解析】线圈中产生的电流是如图所示的正弦式交流电，这段时间内电流的有效值小于，A错误，B正确；正弦式交流电图像与坐标轴图成的图形面积即为电荷量除以表示电流的平均值，C正确，D错误。10．质量为m、电荷量为q的微粒，以与水平方向成θ角的速度v，从O点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)A．该微粒一定带负电荷B．微粒从O到A的运动可能是匀变速运动C．该磁场的磁感应强度大小为D．该电场的场强为【答案】AD【解析】若微粒带正电，它受竖直向下的重力mg、水平向左的电场力qE和斜向右下的洛伦兹力qvB，微粒不能做直线运动，据此可知微粒应带负电，它受竖直向下的重力mg、水平向右的电场力qE和斜向左。上的洛伦兹力qvB，又知微粒恰好沿直线运动到A，可知微粒应该做匀速直线运动，故A正确，B错误；由平衡条件可知，，得磁场的磁感应强度，电场的场强，故C错误，D正确。11．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射。电子刚好从球心O点正下方的S点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹。则下列说法正确的是（　　）A．若要正常观察电子径迹，励磁线圈的电流方向应为逆时针（垂直纸面向里看）B．若保持U不变，增大I，则圆形径迹的半径减小C．若同时减小I和U，则电子运动的周期增大D．若保持I不变，减小U，则电子运动的周期将减小【答案】BC【解析】若要正常观察电子径迹，则电子需要受到向上的洛伦兹力，根据左手定则可知，玻璃泡内的磁场应向里，根据安培定则可知，励磁线圈的电流方向应为顺时针，故A错误；电子在磁场中，向心力由洛伦兹力提供，则有，可得，而电子进入磁场的动能由电场力做功得到，即，即U不变，则v不变。由于m、q不变，而当I增大时，B增大，故半径减小，故B正确；因为，所以电子运动的周期与U无关，当减小电流I时，则线圈产生的磁场B也减小，则电子运动的周期T增大，故C正确；由C中分析可知，I不变，U减小，T不变，故D错误。12．如图，理想变压器原线圈与定值电阻R0串联后接在电压U0＝36 Ⅴ的交流电源上，副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R，原、副线圈匝数比为1∶3，已知R0＝4 Ω，R的最大阻值为100 Ω。现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（　　）A．电压表示数变小，电流表示数变大              B．电源的输出功率变小C．当R＝4 Ω时，电压表示数为108 V              D．当R＝36 Ω时，R获得的功率最大【答案】AD【解析】由理想变压器的特点可知，又I1：I2＝3：1，可知，滑动变阻器R的滑片P向下滑动，R减小，所以I1变大，由，可得I2变大，电流表示数变大，由P＝U0I1知电源的输出功率变大，原线两端电压，因为I1变大，所以U1减小，由可得U2减小，电压表示数减小，故A正确，B错误；原线圈与副线圈两端电压之比为，电流之比，联立可得，即R＝4Ω时，I2＝2.7A，电压表示数为U2＝I2R＝10.8V，故C错；R获得的功率，当时，R获得的功率最大，此时有R＝9R0＝36 Ω，故D正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13．(6分)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上并接入电路，其上放置物块；合上电键后，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内升降机的运动情况是___________，理由是___________。【答案】向下匀加速运动或向上匀减速运动     理由见详解【解析】运动时电流I大于静止时电流I0，说明路端电压增大，电源内电压减小，所以干路的电流减小，流过压敏电阻的电流减小，可以判断压敏电阻增大。由于压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力减小，物块处于失重状态，加速度向下，又由于电流不变，所以加速度不变，电梯做向下的匀加速运动或向上的匀减速运动。14．(6分)变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，如图所示为可拆式变压器的构造。(1)其工作原理是：______；(2)实验中考虑到变压器“三损”，实验结论将有：______（选填“＞”“＜”或“＝”）。【答案】电磁感应或互感     大于【解析】(1)变压器工作原理是电磁感应或互感；(2)实验中考虑到变压器“三损”，实验结论将有。15．(10分)如图甲所示区域（图中直角坐标系Oxy的1、3象限）内存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B。半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕固定转轴O在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R。(1)求线框中感应电流的最大值I0；(2)如果外力垂直作用在OP的中点，则外力的最大值为多少？(3)在电流变化一个周期内，外力做的功是多少？【解析】(1)线圈只有一条边在磁场中时，感应电动势最大等效切割速度为则则最大感应电流。(2)电流最大时，安培力最大，此时所需要的外力最大，由线框匀速转动可知力矩平衡解得。(3)分析可知，一个周期内外力不为零时，里的作用点转过的弧长为外力做的功为。16．(12分)一边长为L的N匝正方形金属线框abcd，其总电阻为r，线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中以转速n做匀速圆周运动。金属线框外接电阻为R的电热器，如图甲所示，V为理想交流电压表。(1)求电压表的示数U；(2)若在电刷与电压表间接入一理想变压器，如图乙所示，要使电阻R消耗的电功率最大，求变压器原、副线圈的匝数比k及电压表的示数U′。【解析】(1)线框在匀强磁场中匀速转动，回路中产生正弦式交变电流，设电动势的峰值为，则有，解得。(2)把外电路（变压器和电阻R）等效为一个电阻，当等效电阻时电阻R消耗的电功率最大，设变压器原、副线圈的电压分别为、，电流分别为、，则有：，，解得即当时，电阻R消耗的电功率最大此时有：，解得。17．(12分)如图所示的平面直角坐标系xOy，在第一象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴负方向；在第四象限的正方形abcd区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向外，正方形边长为L，且ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P（0，h）点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a（2h，0）点进入第四象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第三象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力。求：(1)判断粒子带电的电性，并求电场强度E的大小；(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；(3)abcd区域内磁场的磁感应强度B的最小值。【解析】(1)粒子垂直于电场方向进入电场后沿电场线方向偏转，故粒子带正电；设粒子在电场中运动的时间为t，粒子在电场中做类平抛运动，则有联立以上各式可得。(2)粒子到达a点时沿y轴方向的分速度所以，粒子进入磁场的速度为方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°角。(3)粒子在磁场中运动时，有粒子又经过磁场从y轴上的某点进入第三象限，且速度与y轴负方向成45°角，故粒子在磁场中的偏转角为，分析得：当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有所以。18．(14分)如图甲所示，两平行且固定的金属导轨与水平面夹角θ＝30°，间距为0.4 m，上端连接一阻值R＝0.3 Ω的定值电阻；垂直导轨的虚线两侧各有一匀强磁场，磁感应强度的大小B1＝B2＝0.5 T，方向与两导轨所在平面垂直。t＝0时，长L＝0.4 m、质量m＝0.05 kg、电阻r＝0.1Ω的金属导体棒在沿平行导轨向下的外力F作用下，由MN处以初速度v0开始向下运动，运动过程中始终与导轨接触良好，流过电阻R的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。已知0～1 s内外力F＝0.1 N，两导轨和导线的电阻不计，g取10 m/s2，求：(1)导体棒初速度v大小；(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数μ；(3)1～2 s内外力F与时间t的关系表达式。【解析】(1)0～1s内导体棒做匀速直线运动产生的感应电动势 ①由图乙可知I＝0.5A   ②由闭合电路欧姆定律有 ③由①②③式得v0＝1m/s。(2)依题意，0～1s内导体棒做匀速运动，其受力情况如图1，其中FA1为导体棒受到的安培力，f、FN分别为轨道对导体棒的滑动摩擦力和支持力。 ④ ⑤由②④⑤式得     ⑥(3)在1～2s内，由图乙可得，电流大小随时间变化情况i＝t－0.5（1s<t≤2s）⑦当导体棒的速度为v时，电动势大小E2＝B2Lv   ⑧感应电流 ⑨由⑦⑧⑨式得v＝2t－1（1s<t≤2s） ⑩由⑩式可知导体棒做匀加速直线运动，其加速度大小a＝2m/s2 ⑪在1～2s内，其受力情况如图2，由牛顿第二定律得     ⑫ ⑬由⑥⑦⑪⑫⑬式得F＝0.2t（N）（1s<t≤2s）。