2021-2022学年福建省莆田第七中学高二（下）期中物理试题含解析

福建省莆田第七中学2021-2022学年高二（下）期中物理试题

一、单选题（每小题4分，共16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. 如图(a)所示，有一个面积为100 cm2的金属圆环，电阻为0.1 Ω，圆环中磁感应强度的变化规律如图(b)所示，且磁场方向与圆环所在平面相垂直，在A→B过程中，圆环中感应电流I的方向和流过它的电荷量q分别为(　　)

(a)                                              (b)

A. 逆时针，q＝0.01 C B. 逆时针，q＝0.02 C

C. 顺时针，q＝0.02 C D. 逆时针，q＝0.03 C

【答案】A

【解析】

【详解】随着磁感应强度均匀增加，导致穿过金属环的磁通量增加，根据楞次定律可得：感应磁场方向与原磁场方向相反，再由安培定则可知：环中的感应电流方向逆时针；由法拉第电磁感应定律有

闭合电路欧姆定律有

由电量公式q=I△t得在t1到t2时间内，电量为：

故选A。

2. 为了能安全对某一高电压U、高电流I的线路进行测定，图中接法可行的是（　　）（绕组匝数n1＞n2）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】电压互感器的原线圈应与高压线路中的火线并联，副线圈接电压表，且原线圈匝数应大于副线圈的匝数，A图中副线圈接电流表错而B图正确；电流互感器的原线圈应与高压线路中的火线串联，副线圈接电流表，且原线圈匝数应小于副线圈的匝数，C图中n1＞n2错；D图中不仅n1＞n2且副线圈接电压表错。

故选B。

3. A、B两个带电粒子同时从匀强磁场的直线边界上的M、N点分别以45°和30°（与边界的夹角）射入磁场，又同时分别从N、M点穿出，如图所示。设边界上方的磁场范围足够大，下列说法中正确的是（　　）

A. A粒子带负电，B粒子带正电 B. A、B两粒子运动半径之比为：1

C. A、B两粒子速率之比为3：2 D. A、B两粒子的比荷之比为：

【答案】C

【解析】

【详解】A．A、B两个带电粒子的运动轨迹如图甲、乙所示

根据左手定则可知，A粒子带正电，B粒子带负电。故A错误；

B．设MN之间的距离为L，根据几何知识可知A、B两个带电粒子的半径分别为

解得

故B错误；

D．根据洛伦兹力提供向心力，可得

又

联立，可得

A、B两个带电粒子的运动的圆心角分别为和，则它们在磁场中运动的时间分别为

又

联立，可得

故D错误；

C．粒子在磁场中运动的半径为

联立，可得

故C正确。

故选C。

4. 一线圈在变化的磁场中转动，线圈产生的电动势随时间的变化规律如图所示，Em为已知，则线圈电动势的有效值为(　　)

A. Em B. Em

C. Em D. Em

【答案】B

【解析】

【详解】交流电周期T＝2t0，在周期的前为正弦交流电，在周期的后为直流电，在这两段时间内让此电动势加在电阻R上产生的热量分别为

应用电动势的有效值概念有

Q1＋Q2＝T

解得

E＝Em

故选B。

二、多选题（每小题6分,共24分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。）

5. 甲、乙两个单摆振动图像如图所示。根据振动图像可以断定（　　）

A. 两单摆振动的周期之比是2：3

B. 两单摆振动的频率之比是2：3

C. 若两单摆在同一地点摆动，甲、乙两单摆摆长之比9：4

D. 若两单摆的摆长相同，但在不同地点摆动，则甲乙两单摆所在地点的重力加速度之比为9：4

【答案】AD

【解析】

【详解】A．根据图像可知

所以甲和乙周期之比为

故A正确；

B．因为

所以甲乙的频率之比为

故B错误；

CD．根据单摆的周期公式可知

同一地点，重力加速度相同，则甲乙的摆长之比和周期的平方成正比，即为4：9，摆长相同，重力加速度和周期的平方成反比，即甲乙两单摆所在地的重力加速度之比为9：4，故C错误，D正确。

故选AD。

6. 如图所示。有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的（　　）

A. 速度 B. 质量 C. 电荷量 D. 比荷

【答案】AD

【解析】

【详解】设电场的场强为E，由于粒子在区域Ⅰ里不发生偏转，则

得

当粒子进入区域Ⅱ时，偏转半径又相同，根据

解得

故这些正离子具有相同的比荷与相同的速度。

故选AD。

7. 如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且。下列表述正确的是（　　）

A.

B. 若用户总电阻增大，

C. 用户的功率增大时，输电线消耗功率增加

D. 用户的功率增大时，发电机的输出功率减小

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．根据变压器原理可得

，

又由于已知

联立可得

与用户用电情况没有关系，故A正确，B错误；

CD．当用户的功率增大时，用电器增多，总电阻减小。降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的消耗功率增加，发电机的输出功率等于输电线消耗功率与用户的功率之和，因此，发电机的输出功率增加，故C正确，D错误。

故选AC。

8. 如图所示，电阻忽略不计的两平行粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度B=5T，方向垂直于ab，与导轨平面的夹角α=53°，导轨宽度为L=0.5m，一端与电源连接。一质量m=1kg的金属棒ab垂直于两平行导轨放置并与导轨接触良好，连入导轨间的电阻R=2.5Ω，ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），拉力FT为水平向右，ab处于静止状态。已知E=6V，r=0.5Ω取g=10m/s2，sin37°=0.6，则（　　）

A. 通过ab的电流大小为2A，方向由a到b B. ab受到的安培力大小为4N，方向水平向左

C. ab受到的最大静摩擦力大小为3.5N D. FT的取值范围为0.5N≤FT≤7.5N

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．通过ab的电流大小为

方向a到b，A正确；

Ｂ．ab受到的安培力为

B错误；

C．对ab受力分析，如图甲、乙所示，最大静摩擦力

C正确；

D．当最大静摩擦力方向向右(图甲)时

当最大静摩擦力方向向左(图乙)时

所以

D正确。

故选AD。

三、填空和实验（9、10题为填空题，11、12题为实验题，每空2分，共26分）

9. 如图，质量为30kg的物体M静止放在光滑水平面上，现用与水平方向成30°角斜向上的力F作用在物体上，力F的大小为20N，作用时间为10s。在此过程中，力F对物体的冲量大小为____________N·s，10s末物体的动量大小是__________kg·m/s。

【答案】    ①. 200    ②.

【解析】

【详解】[1]由冲量定义可得，力F对物体的冲量大小为

[2]对物体由动量定理得

解得

10. 如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，则t=0.2s时，振子的加速度方向_______（向左或向右），t=0到t=2.4s的时间内，振子通过的路程是_______cm。

【答案】    ①. 向左    ②. 60

【解析】

【详解】[1]t=0.2s时，振子位移为正，则加速度为负，则加速度方向向左；

[2]因振子的周期T=1.6s，则 ，则t=0到t=2.4s的时间内，振子通过的路程是6A=60cm。

11. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为m1，被碰小球质量为m2。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为x1、x2、x3，如图乙，分析数据：

（1）若入射小球半径为r1。被碰小球半径为r2，则要求：___________；（填字母代号）

A.m1>m2，r1>r2 B.m1<m2，r1<r2 C.m1>m2，r1=r2 D.m1<m2，r1=r2

（2）若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为_____________；若碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为____________。（均用题中所给物理量的符号表示）

（3）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改装，如图所示，在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接，使小球1仍从斜槽上S点由静止滚下，多次实验，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′。用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为、、。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为__________（用所测物理量的字母表示）。

【答案】    ①. C    ②.     ③. 或    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]小球碰撞过程满足动量守恒和机械能守恒

，

得入射小球碰撞后的速度

使

则

两小球发生正碰，要求两小球半径相同，即

故选C。

（2）[2][3]碰撞前小球m1落点为P，碰撞后小球m1落点为M，小球m2落点为N，平抛运动时间相同，设为t，由题意

，，

结合（1）中动量守恒表达式，得

结合机械能守恒表达式，得

或

（3）[4] 碰撞前小球m1落点为P′，碰撞后小球m1落点为M′，小球m2落点为N′，设斜面倾角为α，由平抛规律

，

得

同理

，

代入动量守恒表达式，得

12. 在“利用单摆周期公式测当地重力加速度”实验中，小明和小华为同组成员，在测定过程中，先用游标卡尺测小球直径，其读数如下：

(1)测得小球直径为______mm

(2)两人将绳长加小球直径当作摆长，并测出对应周期，共测了6组数据，课后分别处理数据。

①小明设计表格如下：

小明的测量值将比真实值______（偏大、偏小、不变）

②小华设计表格如下：

小华以L为横坐标、T2为纵坐标作出T2-L 图线，由此得到的T2-L 图像是图乙中的______（选填①、②、③），由图像可得当地重力加速度g=____；由此得到的g值会______（选填“偏小”“不变”“偏大”）

【答案】    ①. 16.4mm    ②. 偏大    ③. ①    ④.     ⑤. 不变

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]小球的直径为

(2)[2]根据单摆的周期公式

解得

单摆的摆长等于绳长加上小球的半径，两人将绳长加小球直径当作摆长，根据上式，l偏大，重力加速度的测量值偏大；

[3]根据

解得

由此得到的T2-L图像是图乙中的①；

[4]由图像得

解得

[5]由图像可以看出，斜率不变，重力加速度的测量值不变。

四、计算题（本大题3小题，共34分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，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. 如图所示，水平放置的平行金属导轨和，相距，导轨左端接一电阻，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度大小，电阻的导体棒垂直导轨放在导轨上，不计导轨的电阻及棒与导轨的摩擦。当棒在水平外力作用下，以的速度水平向右匀速滑动时：

（1）判断棒中感应电流的方向（填写“到”或“到”），并求出回路中感应电流的大小；

（2）求棒两端的电压；

（3）求外力的大小和方向。

【答案】（1）电流方向由到；大小为2A；（2）；（3）外力F的方向向右；大小为0.4N

【解析】

【详解】（1）根据右手定则可知，电流方向由到；感应电流的大小为

（2）棒两端的电压

（3）棒以的速度水平向右匀速滑动，所以外力F的方向向右；的大小与安培力平衡，所以的大小为

14. 如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N=50匝，线圈ab的边长为L1=0.2m，bc的边长为L2=0.25m，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω=100rad/s，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω．试求：

（1）穿过线圈平面的最大磁通量Φm；

（2）线圈在图示位置（线圈平面与磁感线平行）时，感应电动势e的大小；

（3）1min时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小．

【答案】（1）0.02Wb    （2）100V    （3）5.4×104 J

【解析】

【详解】（1）穿过线圈平面的最大磁通量

（2）感应电动势的最大值

Em=NBωS=NBL1L2ω=50×0.4×0.2×0.25×100V=100V

线圈在图示位置时电动势达到最大值，此时感应电动势的值为100V.

（3）电动势的有效值为

E==100V  

电流有效值为

I==A=10A    

电阻R上产生的热量为

Q=I2Rt=102 ×9×60=5.4×104 J

点睛：线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流．而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定，而涉及到耐压值时，则由最大值来确定．而通过某一电量时，则用平均值来求．

15. 在光滑绝缘水平桌面上建立直角坐标系，y轴左侧有沿y轴正方向的匀强电场E，y轴右侧有垂直水平桌面向上的匀强磁场B．在处有一个带正电的小球A以速度沿x轴正方向进入电场，运动一段时间后，从(0，8)处进入y轴右侧的磁场中，并且正好垂直于x轴进入第4象限，已知A球的质量为，带电量为，求：

（1）电场强度E的大小；

（2）磁感应强度B的大小；

（3）如果在第4象限内静止放置一个不带电的小球C，使小球A运动到第4象限内与C球发生碰撞，碰后A、C粘在一起运动，则小球C放在何位置时，小球A在第4象限内运动的时间最长(小球可以看成是质点，不考虑碰撞过程中的电量损失)．

【答案】（1）（2）1.5T（3）

【解析】

【详解】（1）小球A在电场中沿x、y轴方向上的位移分别设为

x方向：,

y方向：,

加速度：

联立可得：

（2）小球进入磁场时y方向速度：,

合速度：,方向：

，方向与y轴正方向成

小球A在磁场中做匀速圆周运动，垂直于x轴进入第4象限，做出小球A运动的轨迹如图，设轨道半径为，由几何关系可得：

根据：,解得：

（3）在第4象限内A与C球发生完全非弹性碰撞，碰撞后速度设为，在磁场中做圆周运动的轨道半径设为,

解得：

即：小球运动的轨道半径不变

由周期公式可得：碰撞后小球的速度小，故碰后的周期大，所以要使小球A在第4象限内运动的时间最长，小球C应放在小球A进入第4象限时的位置：

即坐标为