2021-2022学年广东省揭阳普宁市华美实验学校高二（下）期中考试物理试题含解析

2021-2022学年度第二学期华美实验学校期中考试

高二级物理试题卷

（总分100分，考试时间75分钟）

一、单选题（本题共7小题，每题4分，共28分）

1. 物理学发展史丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，下列叙述中符合物理学史实的是（　　）

A. 奥斯特从理论上预言了电磁波，并通过实验证实了电磁波的存在

B. 牛顿发现了电磁感应定律，使人们对电和磁内在联系的认识更加完善

C. 楞次在分析了许多实验事实后，总结出了楞次定律，用楞次定律可以判定感应电流方向

D. 赫兹观察到通电螺旋管外部的磁场和条形磁铁的磁场很相似，由此受到启发，提出了著名的分子电流假说

【1题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；

B．法拉第发现了电磁感应定律，使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，故B错误；

C．楞次在分析了许多实验事实后，总结出了楞次定律，用楞次定律可以判定感应电流方向，故C正确；

D．安培观察到通电螺旋管外部的磁场和条形磁铁的磁场很相似，由此受到启发，提出了著名的分子电流假说，故D错误。

故选C。

2. 如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中（　　）

A. 通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥

B. 通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥

C. 通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引

D. 通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引

【2题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由a到b，据推论“来拒去留”可知线圈与磁铁相互排斥，A正确。

故选A。

3. 如图所示，表示一交变电流的电流随时间的变化图象，其中电流正值为正弦曲线的正半周。则该交变电流的电流有效值为（　　）

A. 10A B. 5A C. 15A D. 8.7

【3题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】该交变电流的电流有效值为

解得 。

故选D。

4. 如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动，下列选项正确的是（  ）

A. ma>mb>mc B. mb>ma>mc

C. mc>ma>mb D. mc>mb>ma

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】由题意知

mag=qE

mbg=qE+Bqv

mcg+Bqv=qE

所以

故选B。

5. 质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是（　　）

A. M带负电，N带正电

B. M的速率小于N的速率

C. 洛伦兹力对M做正功，对N做负功

D. M的运行时间大于N的运行时间

【5题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．由左手定则判断出M带负电荷，N带正电荷，故A错误；

B．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力

得

由图可知N的半径小于M的半径，所以M的速率大于N的速率，故B错误；

C．洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对粒子不做功，故C错误；

D．粒子在磁场中运动半周，即时间为其周期的一半，而周期为，与粒子运动的速度无关，所以M的运行时间等于N的运行时间，故D错误。

故选A。

6. 如图所示在虚线MN右侧有匀强磁场，方向垂直纸面向里。闭合正方形线框ABCD在外力控制下以速度v向右匀速运动，在运动过程中B、D连线始终与边界MN垂直。以D点到达边界MN为计时起点，规定顺时针方向为电流正方向，则在线框进入磁场过程中，线框中电流I随时间t变化的关系图像正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【6题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】线框进入磁场过程中，切割磁感线的有效长度先增大后减小，则感应电动势先增大后减小，感应电流也是先增大后减小，又由楞次定律可知感应电流方向是逆时针方向，则电流为负值，所以A正确；BCD错误；

故选A。

7. 图中电表均为理想的交流电表，如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，电路中电阻R=11Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈两端加上如图乙所示（图线为正弦曲线）的交变电压。则下列说法中正确的是：（ ）

A. 电压表的示数为31.1V

B. 电流表A1的示数为0.2A，电流表A2的示数为2A

C. 原线圈输入功率为440W

D. 原线圈中交变电压的频率为200Hz

【7题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图乙可知交流的最大值为，则交流电的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压为22V，故A错误；

B．副线圈的电流为

电流与匝数成反比，故原线圈的电流为0.2A，故B正确；

C．副线圈消耗的功率为

输入功率等于输出功率，原线圈输入功率为44W，故C错误；

D．由图乙知频率为

变压器不会改变电流的频率，所以原线圈中交变电压的频率为50Hz，故D错误。

故选B。

二、多选题：（本题共3小题，每小题6分，共计18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

8. 在如图所示的电路中，、、是三盏相同的灯泡。当a、b两端接频率为50Hz的交流6V时，三盏灯的发光情况相同。若将a、b两端接频率为100Hz的交流6V时（都不会损坏），稳定后观察到的现象是（　　）

A. 三盏灯中最亮

B. 、、的亮度相同

C. 比亮

D. 比亮

【8题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】交流电的频率变大后，电阻R对电流的阻碍作用不变，灯泡的亮度不变；电容器的容抗减小，即对电流的阻碍作用减小，灯泡的亮度增加；电感的感抗变大，即对电流的阻碍作用变大，灯泡的亮度减弱，故AD正确，BC错误。

故选AD。

9. 1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机——圆盘发电机，结构示意图如图甲，可等效为乙图所示圆盘中任意一个半径CD都在切割磁感线，在CD之间接上电阻R，已知转盘匀速转动的角速度为ω，CD的长度为L，CD之间的等效电阻为r，匀强磁场的磁感应强度为B，下列说法正确的是（　　）

A. 回路中的感应电动势为

B. C、D两点间的电压

C. 回路电功率为

D. 圆盘转一圈，通过电阻R的电量为

【9题答案】

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．回路中的感应电动势为

选项A正确；

B．C、D两点间的电压

选项B错误；

C．回路的电功率为

选项C错误；

D．圆盘转一圈，通过电阻R的电量为

选项D正确。

故选AD。

10. 如图所示，A点的粒子源在纸面内沿垂直OQ方向向上射出一束带负电荷的粒子，粒子重力忽略不计。为把这束粒子约束在OP之下的区域，可在∠POQ之间加垂直纸面的匀强磁场。已知OA间的距离为s，粒子比荷为，粒子运动的速率为v，OP与OQ间夹角为30°。则所加磁场的磁感应强度B满足（　　）

A. 垂直纸面向里， B. 垂直纸面向里，

C. 垂直纸面向外， D. 垂直纸面向外，

【10题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．当所加匀强磁场方向垂盲纸面向里时，由左手定则知：负离子向右偏转。约束在OP之下的区域的临界条件是离子运动轨迹与OP相切。如图（大圆弧）

由几何知识知

而

所以

所以当离子轨迹的半经小于s时满足约束条件。由牛顿第二定律及洛伦兹力公式列出

所以得

故A错误，B正确；

CD．当所加匀强磁场方向垂直纸面向外时，由左手定则知：负离子向左偏转。约束在OP之下的区域的临界条件是离子运动轨迹与OP相切。如图（小圆弧）

由几何知识知道相切圆的半经为，所以当离子轨迹的半经小于时满足约束条件。

由牛顿第二定律及洛伦兹力公式列出

所以得

故C错误，D正确。

故选BD。

三：实验题（每空2分）

11. 在“研究电磁感应现象”实验中。

（1）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。

（2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将________；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________。（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”）

【11题答案】

【答案】    ①. 顺时针    ②. 向左偏    ③. 向右偏

【解析】

【详解】（1）[1]当N极向下插入时，向下的磁通量增加，根据增反减同，感应磁场方向向上，根据右手定则，电流方向为逆时针，又因为电流计向左偏转，电流由a端流至b端，所以导线沿顺时针由a端开始绕至b端。

（2）[2][3]闭合开关，磁通量增大，灵敏电流计右偏，拔出时，磁通量减少，灵敏电流计应该向左偏；滑动变阻器滑片迅速右移时，电阻减小，电流增大，磁通量增大，灵敏电流计向右偏。

12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。

(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是______；（填字母）

A．整块硅钢铁芯        B．整块不锈钢铁芯

C．绝缘的铜片叠成        D．绝缘的硅钢片叠成

(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______；（填“多”或“少”）

(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的是______；（填字母）

A. B. C. D.

(4)为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过______；（填字母）

A．2V    B．12V    C．50V

(5)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为______；（填字母）

A．1.5V    B．6.0V    C．9.0V

(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______。（填字母）

A．控制变量法    B．等效替代法    C．整体隔离法

【12题答案】

【答案】    ①. D    ②. 少    ③. BD    ④. B    ⑤. C    ⑥. A

【解析】

【详解】(1)[1]观察变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故选D；

(2)[2]观察两个线圈的导线，发现粗细不同，因根据I1n1=I2n2可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少；

(3)[3]实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表，故选BD；

(4)[4]为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过12V，故选B；

(5)[5]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系

若变压器的原线圈接“0；8”接线柱，副线圈接线“0；4”接线柱，可知原副线圈的匝数比为2:1，则若由副线圈电压为3.0V，那么原线圈的电压为

考虑到不是理想变压器有漏磁等现象，则原线圈所接电源电压大于6V，可能为9.0V，故AB 错误，C正确。

故选C。

(6)[6]实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。

四、解答题（共36分）（10+10+16）

13. 如图所示，匝数匝的矩形线圈，线圈总电阻，其边长为，。外电路电阻，匀强磁场磁感应强度的大小线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动。试求：

（1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式；

（2）在时间内R上消耗的电能。

【13题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）感应电动势的峰值

根据题意可得

（2）电动势的有效值

R两端电压

R上消耗的电能为

14. 如图所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直于纸面向里的匀强磁场中。当金属棒中通以0.4 A的电流时，弹簧恰好不伸长。g=10 m/s2。

(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小；

(2)当金属棒中通过大小为0.2 A、方向由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm。如果电流方向由b到a，而电流大小不变，则弹簧伸长又是多少？

【14题答案】

【答案】(1)0.5T；(2)3cm

【解析】

【详解】(1)弹簧恰好不伸长时，ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等，即

BIL=mg

解得

(2)当大小为0.2 A的电流由a流向b时，ab棒受到两只弹簧向上的拉力2kx1，及向上的安培力BI1L和向下的重力mg作用，处于平衡状态。根据平衡条件有

2kx1＋BI1L=mg

当电流反向后，ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用下处于平衡状态。根据平衡条件有

2kx2=mg＋BI2L

联立解得

15. 如图所示，光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置，导轨平面倾角θ=30°，导轨下端连接R=0.5的定值电阻，导轨间距L=1m。质量为m=0.5kg、电阻为r=0.1、长为1m的金属棒ab放在导轨上，用平行于导轨平面的细线绕过定滑轮连接ab和质量为M=1kg的重物A，垂直于导轨的虚线上方有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，ab开始的位置离虚线距离为x=0.4m，由静止同时释放A及ab，当ab刚进磁场时加速度为零，ab进入磁场运动x’=1m时剪断细线，ab刚要出磁场时，加速度为零，已知重力加速度取g=10m/s2，导轨足够长且电阻不计，ab运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，A离地足够高。求：

(1)匀强磁场的磁感应强度大小；

(2)剪断细线的瞬间，ab的加速度多大？从开始运动到剪断细线的过程中，通过电阻R的电量为多少？

(3)ab在磁场中运动过程中，电阻R中产生焦耳热为多少？

【15题答案】

【答案】(1)15T；(2)20m/s2，2.5C；(3) 9.07J

【解析】

【分析】考查导体棒在磁场中的运动，较为综合，难度较大。

【详解】(1)ab刚进磁场时加速度为零，即ab受力平衡，有

根据闭合电路欧姆定律

由动能定理，可得

解得B=1.5T。

(2)剪断细线瞬间，ab的合力大小等于A的重力，由牛顿第二定律

解得。

电荷量

(3)金属棒在磁场中匀速阶段：

由(1)知，解得运动时间

电流，产生的焦耳热

剪断细线后：

ab棒出磁场时

得

由剪断细线后到棒出磁场的能量关系

R上产生的焦耳热

电阻R中产生的焦耳热