2021-2022学年内蒙古自治区阿拉善盟第一中学高二下学期期末物理试题 （解析版）

阿拉善盟第一中学2021~2022学年度第二学期高二年级期末考试

物理试题

考生注意：

1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。

2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。

3.本卷命题范围：选修3-1第三章，选修3-2第四、五章，选修3-3.

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项正确，第9~12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 我国第21次南极科考队在南极观看到美丽的极光。极光是由来自太阳的高能带电粒子流与大气分子剧烈碰撞或摩擦，从而激发大气分子发出各种颜色的光。假设科考队员站在南极极点附近，观测到带正电粒子从右向左运动，则粒子受到磁场力的方向是（　　）

A. 向前 B. 向后 C. 向上 D. 向下

【答案】A

【解析】

【详解】在地理的南极附近是地磁场的北极，即N极，所以可知在南极极点附近的磁感线垂直于地面向上。由题可知，带正电粒子从右向左运动，由左手定则可判断出带电粒子受到的磁场力方向向前。

故选A。

2. 如图所示为新一代炊具——电磁炉，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、高效节能等是电磁炉的优势所在．电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物．下列相关说法中正确的是( )

A. 锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的

B. 恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好

C. 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的

D. 降低磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．电磁炉是利用涡流现象，即交变磁场在金属中产生感应电流，短时间内产生大量的热的原理工作的，所以C正确，AB错错误；

D．提高磁场变化的频率，将使得感应电动势变大，从而感应电流变大，产生更好的加热效果，故D错误。

故选C。

3. 家用电器通常不能直接接到380V的动力电路上，某种电器要求接到交变电压是的电源上使用，交变电压是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。对于交变电压u，下列说法正确的是（　　）

A. 用电压表测该电压其示数为

B. 将该电压加在220的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为220W

C. 电流方向每秒改变50次

D. 交流电的频率为50Hz，当t=0.1s时

【答案】B

【解析】

【详解】A．电压表读数为有效值，故其示数应为

A错误；

B．电阻消耗的功率为

B正确；

C．该交流电的频率为

该交流电的周期为

电流方向改变次数n为

联立解得

C错误；

D．由C分析可知，交流电的频率为50Hz，当t=0.1s时有

D错误。

故选B。

4. 如图两根相互平行的长直导线分别通有大小和方向相同的电流I，为导线某一横截面所在平面内的四点，且与两导线共面；b点与两导线的距离相等，的连线与导线所在平面垂直，则磁感应强度可能为零的点是（ ）

A. a点 B. b点 C. c点 D. d点

【答案】B

【解析】

【详解】两电流在该点的合磁感应强度为0，说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系，根据右手螺旋定则在两电流的连线中点磁感应强度大小相等，方向相反，则磁感应强度可能为零的点是b点，B正确；ACD错误；

故选B．

5. 如图所示，电路中A、B、C是三个完全相同的灯泡，是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，原来开关是闭合的，三盏灯泡均发光。某时刻将开关断开，则下列判断正确的是（　　）

A. 点电势高于点，A灯闪亮后缓慢熄灭

B. 点电势高于点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭

C. 点电势高于点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭

D. 点电势高于点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭

【答案】D

【解析】

【详解】开关闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻比B、C灯支路电阻小，故流过A灯的电流大于流过B、C灯的电流，且电流方向由到，因为理想线圈无内阻，故点电势等于点电势。当开关断开，电感线圈会产生自感现象，由楞次定律知，感应电流方向由到，电感线圈相当于电源，故点电势高于点，断开开关，瞬间流过B、C灯支路的电流比原来的大，故B、C灯闪亮后缓慢熄灭。

故选D。

6. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，灯泡的电阻为22Ω，电动机内阻为1Ω，原线圈接上如图乙所示的正弦交变电压，电流表示数为3A，各用电器均正常工作，电流表、电压表均为理想电表，则（　　）

A. 原线圈接交变电压的表达式为

B. 副线圈电压表示数为

C. 原线圈的输入功率为66W

D. 电动机的输出功率为60W

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据图乙，可得变压器输入端电压最大值为

通过图乙可得该交流电的角速度为

则原线圈所接交变电压的表达式为

故A错误；

B．由图乙知，电压表示数为变压器输出端电压的有效值，根据理想变压器电压与匝数比关系，可得

故B错误；

C．由图乙知电流表示数为变压器输出端电流的有效值，根据理想变压器输入功率等于输出功率，可得原线圈的输入功率为

故C正确；

D．灯泡正常发光，可得流经灯泡的电流

则流经电动机的电流

电动机内部消耗的功率为

可得电动机的输出功率为

故D错误。

故选C。

7. 质量为M的通电细杆置于倾角为θ的光滑导轨上，有垂直于纸面向里的电流I通过细杆，在如图所示的A、B、C、D四个图中，能使细杆沿导轨向上运动且磁感应强度最小的是（　　）

A.  B.

C.   D.  

【答案】C

【解析】

【详解】BD．细杆所受的重力竖直向下，光滑导轨对细杄的支持力垂直斜面向上，B图中杆受安培力水平向左，D图中杆受安培力沿斜面向下，均不可能使细杆沿斜面向上运动，BD错误；

AC．A图中杆所受的安培力水平向右，要使杆沿导轨向上运动，应满足

C图中杆所受的安培力沿斜面向上，要使杆沿导轨向上运动，应满足

安培力最小时磁感应强度最小，因，对比可知，C图中磁感应强度最小，C正确；

故选C。

8. 正方形金属线框的边与匀强磁场的边界重合，匀强磁场垂直纸面且范围足够大，第一次将金属线框以速度匀速拉进匀强磁场内（如图甲）；第二次金属框以边为轴匀速转动，边的线速度大小为，线框从上往下看逆时针旋转（如图乙）。设两个过程中线框中产生的焦耳热分别为和，则等于（　　）

A. 4 B. 8 C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设正方形金属线框的边长为，电阻为，磁场的磁感应强度为，图甲产生的感应电动势为

进入过程时间为

产生的热量为

图乙产生的为正弦交流电，感应电动势有效值为

转动时间为

产生的热量为

联立解得

故选C。

9. 如图所示，螺线管、蹄形铁芯、长直导线均相距较远。当开关闭合后，小磁针N极（黑色的一端）的指向正确的是（　　）

A. a B. b C. c D. d

【答案】A

【解析】

【详解】AB．由右手螺旋定则可知，通电螺线管左端为S极，右端为N极，螺线管的内部磁场由左指向右，外部由右到左，则有a磁针方向正确，b磁针方向错误，故Ａ正确，Ｂ错误；

C．而对于U形螺线管左端相当于N极，右端相当于S极，小磁针所在位置磁场向右，故c磁针的方向错误，故C错误；

D．对于直导线，左端磁感线垂直纸面向外，右端磁感线垂直纸面向里，因此d磁针方向错误，故D错误。

故选A。

10. 如图所示，、、、为边长为l、用均匀导线做成的正方形线框四边的中点，线框的一半放在垂直于纸面向外的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，下列说法正确的是（　　）

A. 线框中感应电流方向为

B. 点电势低于点电势

C. 线框中产生的感应电动势

D. 线框中、两点间的电势差为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．当磁场增强时，由楞次定律可判定感应电流的方向为，A正确；

B．线框上半部分为等效电源，在电源内部，电流从电源的负极流向正极，故点电势低于点电势，B正确；

C．由法拉第电磁感应定律得

C错误；

D．线框中、两点的电势差的绝对值为电动势的一半，点电势低于点电势，则、两点的电势差为

D错误。

故选AB。

11. 一质量为0.06kg、长为0.1m的金属棒MN用两根长度均为0.2m的绝缘细线悬挂于天花板的两点，现在在空间加一竖直向下的磁感应强度大小为0.4T的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒能在竖直平面内摆动，当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为，已知一切阻力可忽略不计，，，。下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少

B. 金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能增加

C. 通入金属棒中的电流为5A

D. 通入金属棒中的电流为9A

【答案】BC

【解析】

【详解】A．通电导体在磁场中受到安培力，金属棒在摆动到最高点的过程中，安培力做正功，故机械能一直增大，A错误；

B．金属棒在摆动到最高点的过程中，安培力一直做正功，故机械能增加，B正确；

CD．金属棒受到的安培力

根据动能定理可知

解得

D错误C正确

故选BC。

12. 如图甲是交流发电机模型示意图在匀强磁场中，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的OO′轴逆时针匀速转动，产生一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻r=1Ω，外接灯泡的电阻R=9Ω，电流表和电压表均为理想交流电表，则（　　）

A. 交变电流的频率为50Hz B. 电流表的示数为2A

C. 电压表的示数为18V D. 发电机输出的电功率为72W

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．根据图像可知，交流电周期

T=0.4s

所以频率

f==2.5Hz

选项A错误；

B．根据图像可知，交流电的感应电动势的最大值

，

线圈产生的感应电动势的有效值为

由闭合电路的欧姆定律得电流表示数为

选项B正确；

C．电压表的示数为发电机输出的电压有效值

U=IR=2A×9Ω=18V

选项C正确；

D．发电机输出的电功率为

P=UI=18×2W=36W

选项D错误。

故选BC。

二、实验题：本题共2小题，共15分。

13. 某同学使用下图所示的三组器材探究电磁感应现象。

(1)在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向右迅速移动的过程中，线圈B中的磁通量______。（选填“增大”或“减小”）

(2)在乙图中，将导体棒向右平移的过程中，电表指针___。（选填“偏转”或“不偏转”）

(3)在丙图中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，感应电流从___（选填“正”或“负”）极接线柱流入电表。

【答案】    ①. 增大    ②. 偏转    ③. 负

【解析】

【详解】(1)[1]在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向右迅速移动中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流变大，线圈A中电流变大，线圈A产生的磁场增强，线圈B中的磁通量增大。

(2)[2]在乙图中，将导体棒向右平移时，导体棒切割磁感线，闭合电路中有感应电流产生，电表指针偏转。

(3)[3]在丙图中，将条形磁铁S极向下插入线圈时，线圈中的磁场方向向上，磁通量增加，闭合电路中有感应电流产生，由楞次定律可知，感应电流从电表的负极接线柱流入电表。

14. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。

（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则___________；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为___________，这种做法是否合理？___________（填“合理”或“不合理”）。

（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势平均值，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内___________。

（3）得到多组与数据之后，若以为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。

（4）根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内___________。

（5）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像斜率___________（填“减半”“不变”或“加倍”）。

【答案】    ①. 4.800    ②. 70.15    ③. 不合理    ④. 穿过线圈的磁通量的变化量    ⑤.     ⑥. 感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）    ⑦. 加倍

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为

所以最终读数为

[2]游标卡尺的主尺读数为，游标读数为

所以最终读数为

[3]遮光条的宽度越小，小车经过遮光条时的平均速度越接近小车的瞬时速度，遮光条的宽度越大，小车的速度误差越大，不能用宽金属片替代遮光条；

（2）[4]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同；

（3）[5]根据

因不变，与成正比，横坐标应该是；

（4）[6]感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）；

（5）[7]匝数加倍后，产生的感应电动势加倍，图像纵坐标加倍，横坐标不变，所以新图像的斜率加倍。

三、解答或论述题：本题共3小题，共37分。解答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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15. 如图所示，质量为m、电荷量为q带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，不计带电粒子所受重力：

（1）求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；

（2）为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。

【答案】（1），；（2）。

【解析】

【详解】（1）粒子在磁场中受洛伦兹力F=qvB，洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动所需的向心力，有

则粒子做匀速圆周运动的半径

粒子做匀速圆周运动周期

可得

（2）分析知粒子带正电，为使该粒子做匀速直线运动，需加一竖直向下的匀强电场，电场力与洛伦兹力等大反向，相互平衡，即

qE=qvB

电场强度E的大小

E=vB

答：（1）求粒子做匀速圆周运动半径，周期；（2）电场强度E=vB。

16. 如图甲所示，电阻，平行于斜面底边的导体棒电阻，放在倾角足够长的光滑平行导轨上。导体棒长等于导轨宽度，区域内有垂直于导轨平面的匀强磁场，该区域面积，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。导体棒在时由静止释放，在时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，重力加速度取，已知，，求：

（1）与的距离以及进入磁场时感应电动势；

（2）在前内电路中产生的内能。

【答案】（1），；（2）

【解析】

【详解】（1）未进入磁场时，不受安培力作用，其下滑的加速度

下滑的时间为，位移

即与的距离为，进入磁场时速度

进入磁场时感应电动势

（2）第内电路中的感应电动势

产生的热量

第内产生的热量

前内电路中产生的热量为

17. 下列说法正确的是(    )

A. 液晶的光学性质表现为各向异性

B. 绝热条件下压缩气体，气体内能增加

C. 扩散现象表明物体分子间存在斥力

D. 温度、压力等因素可以改变液晶的光学性质

E. 气体放出热量时，其分子的平均动能一定减小

【答案】ABD

【解析】

【详解】液晶属于晶体具有各向异性，A正确

在绝热条件下压缩气体，外界对气体做功，由，知Q=0，w、W为正值，气体内能一定增加；故B正确

扩散现象说明分子在做无规则运动，C错误

温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质；故D正确

气体放出热量温度不一定降低，所以平均动能不一定减少，E错误

18. 某热气球的球囊体积V1=2.3×103m3．在热气球下方开口处燃烧液化气，使球囊内空气温度由T1=270K开始逐渐升高，热气球离地后，徐徐升空，当球囊内空气温度T2=300K时热气球停在空中．假设地面附近的大气压恒为p0，球囊体积始终不变．

（1）求热气球停在空中时球囊内剩余空气与升空前球囊内空气的质量之比k；

（2）若热气球停在空中时停止加热，同时将热气球下方开口处封住，求球囊内空气温度降为T3=280K时球囊内的空气压强p(结果可用分式表示)．

【答案】①0.9  ②

【解析】

【详解】①假设升温后气体（包括跑掉的空气）的总体积为V2，根据盖-吕萨克定律有：

又：k=

联立解得：k=09

②根据查理定律有：

解得：