山东省临沂市2022-2023学年高二物理下学期期中试题（Word版附解析）

2022-2023学年度下学期期中教学质量检测

高二物理试题

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

一、选择题：本大题共12小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分，第9~12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分。

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 奥斯特发现了“磁生电”的现象

B. 麦克斯韦提出了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波

C. 法拉第发现了电流的磁效应，并提出法拉第电磁感应定律

D. 楞次通过大量的实验，得出判断感应电流方向的方法

【答案】D

【解析】

【详解】A．奥斯特发现了“电生磁”的现象，法拉第发现了“磁生电”的现象，A错误；

B．麦克斯韦提出了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，B错误；

C．奥斯特发现了电流的磁效应，纽曼、韦伯提出法拉第电磁感应定律，C错误；

D．楞次通过大量实验，总结出了楞次定律，得出判断感应电流方向的方法，D正确。

故选D。

2. 关于电磁波，下列说法正确的是（　　）

A. 电磁波既有横波，也有纵波

B. 只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波

C. 一切物体都在不停地辐射红外线，红外线容易穿过云雾、烟尘

D. 电磁波从真空进入介质，频率要变小

【答案】C

【解析】

【详解】A．电磁波是横波，不是纵波，故A错误；

B．周期性变化的电磁场由近及远地传播形成电磁波，均匀变化的电场或磁场不能产生电磁波，故B错误；

C．一切物体都在不停地辐射红外线，红外线容易穿过云雾、烟尘，故C正确；

D．电磁波从真空进入介质，频率保持不变，故D错误。

故选C。

3. 为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，则（　　）

A. 该时刻线圈的自感电动势正在减小

B. 该时刻电容器下极板带正电荷

C. 若探测仪靠近金属时其自感系数增大，则振荡电流的频率升高

D. 若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流

【答案】B

【解析】

【详解】A．某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电场能增加，磁场能减小，故自感电动势阻碍电流的增大，则该时刻线圈的自感电动势正在增大，故A错误；

B．电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电容器充电，由右手螺旋定则判断，电容器下极板带正电，故B正确；

C．若探测仪靠近金属时，相当于给线圈增加了铁芯，所以其自感系数L增大，根据公式可知，其自感系数L增大时振荡电流的频率降低，故C错误；

D．此时电流强度正在减弱过程中，虽然探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，故D错误。

故选B。

【点睛】物理知识与生活实际相结合，把电磁感应运用于日常生活中，熟练掌握自感的知识点。

4. 如图所示，两平行金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E、内阻不计的电源相连，质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒ab垂直于导轨静止放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，导轨电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向下，磁感应强度B，现磁感应强度变为原来的二倍，金属棒ab仍静止，下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒受到的安培力方向水平向右

B. 金属棒受到的安培力大小为

C. 金属棒与导轨间的摩擦力增大

D. 金属棒与导轨间的弹力不变

【答案】D

【解析】

【详解】A．金属棒ab中的电流方向从a到b，根据左手定则，可知金属棒受到的安培力方向沿轨道平面向上，故A错误；

B．金属棒ab中的电流大小为

金属棒受到的安培力大小为

故B错误；

C．金属棒ab受重力、支持力和安培力如图所示，摩擦力方向无法确定

则磁感应强度变为原来的二倍，安培力增大，金属棒与导轨间的摩擦力变化情况无法确定，故C错误；

D．金属棒静止，根据平衡条件垂直轨道平面有

可知金属棒与导轨间的弹力不变，故D正确。

故选D。

5. 如图所示为一半径为R的圆形区域匀强磁场，在A点沿半径方向射出速率为v的带电粒子，带电粒子从B点飞出磁场，速度的偏角为，不考虑带电粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A. 带电粒子在磁场运动的轨迹半径为R B. 带电粒子的比荷为

C. 带电粒子在磁场运动的时间为 D. 若射入速度为2v，速度的偏角为

【答案】B

【解析】

【详解】A．设带电粒子在磁场运动的轨迹半径为，如图所示

由几何关系可得

解得

故A错误；

B．根据洛伦兹力提供向心力可得

解得带电粒子的比荷为

故B正确；

C．带电粒子在磁场运动的时间为

故C错误；

D．若射入速度为，则半径变为

设速度的偏角为，则有

可知速度的偏角小于，故D错误。

故选B。

6. 如图所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以角速度ω匀速转动，线圈的电阻不计，理想变压器副线圈并联两个一模一样的灯泡A、B，现灯泡B发生断路，下列说法正确的是（电表均为理想电表）（　　）

A. 电压表示数变大 B. 电流表示数变大

C. 灯泡A亮度变亮 D. 灯泡A亮度不变

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．发电机产生正弦交流电，电动势最大值

电动势的有效值

所以电压表示数不变，故A错误；

B．灯泡B发生断路后，电阻变大，电流变小，电流表示数变小，故B错误；

CD．灯泡A电压不变，亮度不变，故C错误，D正确。

故选D。

7. 带电粒子M和N以相同的速度经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，不计重力，下列表述正确的是

A. M带正电，N带负电

B. M的质量小于N的质量

C. M的比荷小于N的比荷

D. M的运行时间小于N的运行时间

【答案】C

【解析】

【详解】A．进入磁场时，M粒子所受的洛伦兹力方向向右，N的洛伦兹力方向向左，由左手定则判断出M带负电，N带正电，故A错误；

BC．粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，则有

轨迹半径为：

由图看出，M的轨迹半径较大，而两个粒子的速率相等，则知，M粒子的比荷q/m较小，但不能判断它们电量和质量的大小，故B错误，C正确；

D．由周期公式 ，M粒子的比荷q/m较小，周期大；两粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，故M的运行时间大于N的运行时间，故D错误．

8. 如图所示，倾角为θ、间距为L的斜面上固定两根足够长的平行光滑导轨，将定值电阻、电容器和电源在导轨上端分别通过开关、、与导轨连接，匀强磁场垂直斜面向下，已知电源电动势为E、内阻为r，平行板电容器电容为C，不带电，定值电阻阻值为，长度为L、电阻为R的导体棒垂直导轨放置，重力加速度为g，不计导轨电阻，则（　　）

A. 闭合开关，、断开，导体棒静止释放，导体棒做匀加速运动

B. 闭合开关，、断开，导体棒静止释放，导体棒做匀加速运动

C. 闭合开关，、断开，导体棒静止释放，导体棒可能静止

D. 闭合开关，、断开，导体棒静止释放，导体棒可能做匀加速运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．S1闭合，S2、S3断开，定值电阻与导体棒组成闭合回路，设回路中总电阻为

导体棒由静止开始沿导轨向下加速运动，切割磁感线产生的感应电动势为

感应电流为

导体棒受到的安培力为

对导体棒由牛顿第二定律可得

解得

由此可知速度逐渐增大，导体棒的加速度逐渐减小直到为零，故A错误；

B．S2闭合，S1、S3断开，电容器与导体棒组成回路，导体棒由静止开始沿导轨向下加速运动，电容器的电压U始终与导体棒切割磁感线产生的感应电动势相等，即

则

电容器充入的电量q=CU，则有

流过导体棒的电流

对导体棒由牛顿第二定律可得

解得

由此可知导体棒的加速度为恒定值，故B正确；

CD．闭合开关，、断开，导体棒静止释放，由左手定则可知导体棒所受安培力沿导轨向下，所以导体棒不会静止，一定沿导轨向下运动，刚开始时，由牛顿第二定律可得

又

解得

导体棒向下运动会产生反电动势

通过导体棒的电流逐渐减小，加速度逐渐减小，当时

导体棒做匀加速直线运动，故CD错误。

故选B。

9. 人们利用发电机把天然存在各种形式的能（水流能、风能、煤等燃烧的化学能……）转化为电能。为了合理的利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方。但是，用电的地方往往很远。因此，需要高压输送线路把电能输送到远方。某发电机输出功率是200kW，输出电压是200V，从发电机到用户间的输电线总电阻为4Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V，则（　　）

A. 升压变压器匝数比为 B. 升压变压器匝数比

C. 降压变压器匝数比 D. 降压变压器匝数比

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．升压变压器原线圈电流为

输电线上的功率损失为

解得升压变压器副线圈电流为

则升压变压器匝数比为

故A错误，B正确；

CD．升压变压器副线圈输出电压为

降压变压器原线圈输入电压为

降压变压器匝数比

故C正确，D错误。

故选BC。

10. 如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，边界为MN和PQ，磁场方向垂直水平面向下，质量为m、边长为L的正方形导线框静止在水平面上，AB边和磁场边界平行，现给导线框一向右的初速度，导线框在水平面上穿过有界磁场，完全穿出有界磁场时的速度为，有界磁场的宽度d大于正方形线框的边长L，下列说法正确的是（　　）

A. 线框进入磁场过程中，感应电流的方向为ABCD

B. 线框完全进入磁场时的速度为

C. 线框进入磁场和穿出磁场过程中，产生的焦耳热之比

D. 线框穿出磁场过程中，通过线框横截面的电荷量为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．线框进入磁场过程中，磁通量向里增加，根据楞次定律可知，感应电流方向为ADCB，故A错误；

B．设线框完全进入磁场时的速度为，线框进入磁场过程，根据动量定理可得

线框离开磁场过程，根据动量定理可得

联立可得

故B正确；

C．线框进入磁场过程，产生的焦耳热为

线框离开磁场过程，产生的焦耳热为

则线框进入磁场和穿出磁场过程中，产生的焦耳热之比为

故C正确；

D．线框穿出磁场过程中，根据动量定理可得

又

联立解得

故D错误。

故选BC。

11. 如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻（不能忽略）比灯泡电阻小，电池内阻不计，闭合电键，稳定后闭合电键，下列说法正确的是（　　）

A. 闭合瞬间，灯泡B和灯泡A立即发光

B. 闭合稳定后，灯泡A熄灭

C. 闭合稳定后，灯泡C的亮度变暗

D. 闭合稳定后，断开瞬间，灯泡A闪亮一下再熄灭

【答案】AD

【解析】

【详解】A．闭合瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍电流增大，由于L是一个自感系数较大的线圈，线圈处可认为断路，灯泡B和灯泡A串联，立即发光，故A正确；

B．闭合稳定后，由于线圈的直流电阻不能忽略，所以灯泡A与线圈并联，灯泡A不会熄灭，故B错误；

C．闭合前后，灯泡C两端的电压等于电源两端的电压，不变，所以灯泡C亮度不变，故C错误；

D．闭合稳定后，线圈与灯泡A并联，通过线圈的电流比灯泡A的电流大；断开瞬间，线圈与灯泡A构成回路，线圈充当电源给灯泡A供电，刚开始通过灯泡A的电流比原来大，然后逐渐减小，所以灯泡A闪亮一下再熄灭，故D正确。

故选AD。

12. 如图甲所示，线圈abcd处于匀强磁场中，已知线圈面积为S，线圈的匝数为N，线圈的总电阻为r，匀强磁场的磁感应强度为B，外电路负载电阻阻值为R，线圈以角速度ω绕ab边匀速转动，电表是理想电表，则（　　）

A. 图甲中电压表的示数为

B. 图甲从图示位置开始转过过程中通过R的电荷量为

C. 图甲中图示位置感应电流为零

D. 若只有ab边右侧有匀强磁场，如图乙所示，电压表的示数为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．图甲中感应电动势有效值为

则图甲中电压表的示数为

故A错误；

B．图甲从图示位置开始转过过程中通过R的电荷量为

故B正确；

C．图甲中图示位置线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，故C正确；

D．若只有ab边右侧有匀强磁场，设电动势有效值为，则有

解得

则电压表的示数为

故D错误。

故选BC。

二、实验题：本题共2小题，共14分。把答案写在答题卡中指定答题处，不要求写出演算过程。

13. 某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当温度升高到设定值时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。

C

（1）该同学将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与热敏电阻的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中间，然后用吹风机将热风吹向，则指针将向___________（填“左”或“右”）移动。

（2）图中线圈下端的磁极是___________极。（选填“N”或“S”）

（3）若要调高温控装置的温度，图中滑动变阻器滑片应向___________（填“左”或“右”）滑动。

【答案】    ①. 右    ②. N    ③. 右

【解析】

【详解】（1）[1]当温度升高到设定值时，衔铁被吸合；可知温度越高，热敏电阻阻值越小；将电表两支表笔与热敏电阻的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中间，然后用吹风机将热风吹向，则热敏电阻阻值变小，指针将向右移动。

（2）[2]根据电路图可知，结合右手螺旋定则可知线圈中磁场方向向下，则线圈下端的磁极是N极。

（3）[3]由于热敏电阻阻值随温度的升高而减小，若要调高温控装置的温度，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，则滑动变阻器滑片应向右滑动。

14. 某同学利用伏安法描绘某热敏电阻阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（可视为理想电表）。

（1）实验电路图如图所示；

（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图所示。

（3）在某次操作中，升高温控室的温度，要想仍保持毫安表的示数不变，需要将滑动变阻器的滑片向________移动。（填“左”或“右”）

（4）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，室温温度为20°C，把此热敏电阻、毫安表（可视为理想电表）和一节干电池（电动势为1.5V，内阻不计）串联成闭合回路，毫安表的示数为_______mA。（保留二位有效数字）

（5）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图所示。当图中热敏电阻的输出电压小于等于3V时，便触发报警系统报警。若要求开始报警时环境温度为60°C，则图中电阻箱R的阻值应为___________Ω。若要调高报警温度，电阻箱R的阻值需要调___________（填“大”或“小”）。

【答案】    ①. 左    ②. 0.54    ③. 400    ④. 小

【解析】

【详解】（3）[1]升高温控室的温度，热敏电阻阻值减小，要想仍保持毫安表的示数不变，需要减小电压，将滑动变阻器的滑片向左移动。

（4）[2]室温温度为20℃，由图像可知热敏电阻阻值，则毫安表的示数为

（5）[3]根据串联电压与电阻成正比，可得

环境温度为60℃，，解得电阻箱的阻值应为

[4]温度升高时，该热敏电阻阻值减小，根据串联电压与电阻成正比，若要调高报警温度，电阻箱R的阻值需要调小。

三、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤。

15. 如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ放置在水平面内，其间距，磁感应强度的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻，在导轨上有一长度为的金属棒ab，其电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，ab棒在水平拉力作用下以速度向右匀速运动，设金属导轨足够长，导轨电阻不计。求：

（1）金属棒a、b两点间的电势差；

（2）拉力F的大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设金属棒中感应电动势，则有

设通过电阻的电流大小为，则有

a、b两点间的电势差为

（2）根据受力平衡可得，拉力大小为

16. 如图所示，在平面直角坐标系xOy第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，从y轴上P点沿与y轴负方向成角发射一带电粒子，速度为，粒子的比荷为，带电粒子恰好垂直x轴射出磁场，OP间距离为，不计粒子受到的重力，求；

（1）匀强磁场的磁感应强度大小B；

（2）带电粒子在磁场中运动的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设粒子在磁场中运动的轨道半径为R，根据几何关系可得

由牛顿第二定律有

解得

（2）粒子的运动周期为

在磁场中的运动时间为

解得

17. 如图所示，间距为的平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计，水平导轨处在足够大、方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为。金属棒cd静止放在水平导轨上，且与导轨垂直并被锁定，金属棒ab垂直于倾斜导轨由静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为。金属棒ab进入磁场后始终未与金属棒cd发生碰撞，已知金属棒ab、cd的长度均为，质量均为，电阻均为。求：

（1）金属棒cd被锁定时，金属棒cd产生的焦耳热；

（2）金属棒cd被锁定时，金属棒ab在水平导轨上运动的距离；

（3）金属棒cd解除锁定，金属棒ab仍从同一位置静止释放，整个过程金属棒cd产生的热量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）金属棒cd锁定时，金属棒ab运动到水平导轨的速度为，根据动能定理有

解得

根据能量守恒，整个电路产生的焦耳热为

金属棒cd产生的焦耳热为

（2）对金属棒ab，根据动量定理有

又

联立解得金属棒ab在水平导轨上运动的距离为

（3）金属棒cd解除锁定，根据动量守恒可得

根据能量守恒有

金属棒cd产生的焦耳热

联立解得

18. 如图所示，在三维坐标系Oxyz中，的空间内，存在沿y轴正方向的匀强电场，的空间内存在沿x轴正方向的匀强磁场（未知），的空间内存在沿z轴负方向的匀强磁场（未画出），磁感强度大小；有一荧光屏垂直轴放置并可以沿x轴水平移动。从粒子源不断飘出电荷量为，质量为的带正电粒子，加速后以初速度沿x轴正方向经过O点，经电场偏转进磁场后打在荧光屏上，已知粒子在电场空间运动过程偏转角，忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。

（1）求匀强电场电场强度的大小；

（2）将荧光屏在磁场内沿x轴缓慢移动，屏上荧光轨迹最低点的y轴坐标值为，求匀强磁场磁感强度的大小；

（3）将荧光屏在磁场内沿x轴缓慢移动，求屏上荧光轨迹最下端荧光点形成时的该点坐标。

【答案】（1）；（2）；（3）（，，）

【解析】

【详解】（1）粒子在偏转电场中，沿x轴方向有

沿y轴方向有

，

联立解得

（2）在y轴方向有

粒子做圆周运动半径为

由洛伦兹力提供向心力得

解得

（3）粒子在磁场做圆周运动的周期为

粒子在沿x轴正方向的匀强磁场中运动时间为

则

故有

粒子进入磁场的速度方向刚好在平面内，与轴负方向成；速度大小为

方由洛伦兹力提供向心力得

解得

根据几何关系可得

故荧光轨迹最下端形成时的坐标为（，，）。