2021-2022学年福建省厦门第一中学高二（下）期中物理试题含解析

福建省厦门第一中学2021-2022学年度

第二学期期中考试高二年物理试卷

一、单项选择题：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，只有一项是符合题目要求的。

1. 如图所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当条形磁铁从高处下落接近回路的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. P、Q将相互靠近

B. P、Q对导轨M、N的压力小于自身重力

C. 磁铁下落的加速度大于重力加速度g

D. 磁铁动能的增加量等于重力势能的减少量

【1题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】AB．当条形磁铁从高处下落接近回路的过程中，回路的磁通量增大，根据楞次定律的推论：增缩减扩，来拒去留，可知P、Q将相互靠近，P、Q对导轨M、N的压力大于自身重力，B错误，A正确；

CD．当条形磁铁从高处下落接近回路的过程中，回路的磁通量增大，根据楞次定律的推论：阻碍相对运动，所以磁铁由于受到向上的磁场力使得加速度小于g，且磁场阻力做负功，磁铁动能的增加量小于重力势能的减少量，CD错误。

故选：A。

2. 如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知水深H=2.4m，水池面积足够大，入射角53°，水的折射率，真空中光速为c=3×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，则激光从O点传播到P点所用的时间为（　　）

A. 1×10-8s B. ×10-8s C. 2×10-8s D. ×10-8s

【2题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】用公式v变形后可以求出激光在水中传播的速度及折射角。利用数学知识可以找到x与H的关系，就可以求解。

【详解】根据折射定律

得到

所以折射角

β＝37°

由于

v

代入数据得

激光在水中传播的时间

故选B。

【点睛】本题属于光学知识的典型题型，学生要充分利用几何知识，找到对应关系，就可以求得相关量。

3. 如图所示，A、B两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长ra＝3rb，图示区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，则A、B线圈中（　　）

A. 感应电流方向均为逆时针

B. 感应电动势大小之比EA：EB=3：1

C. 感应电流大小之比为IA：IB=3：1

D. 感应电流大小之比为IA：IB=1：1

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】根据楞次定律可求得电流方向；根据法拉第电磁感应定律可求得感应电动势；根据电阻定律可分析电阻大小，根据欧姆定律即可明确电流大小。

A．根据楞次定律可知，原磁场向外增大，则感应电流的磁场与原磁场方向相反，因此感应电流为顺时针，A错误；

B．根据法拉第电磁感应定律可知，

E

而

S＝πr2

 因此电动势之比为

B错误；

C D．设导线横截面积为,由电阻定律

而导线长度

L＝2πr

故电阻之比为

由欧姆定律可知

则电流之比为

C正确，D错误。

故选C。

【点睛】本题考查电磁感应与电路结合问题，要注意明确电流方向以及电动势大小的计算方法，同时能正确结合电路规律进行分析求解。

4. “凸”字形硬质闭合金属线框各边长如图所示，线框右侧有一宽度为的匀强磁场区域。磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内始终以速度v向右匀速运动，时，线框开始进入磁场。选逆时针方向为正，在线框穿过匀强磁场区域的过程中，线框中的感应电流 i随时间t变化的图像正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】设线框向右运动的速度为v，线框的总电阻为R，当时，只有最右侧一个短边切割磁感线，由右手定则可知，感应电流沿逆时针方向，电流是正的，电流大小

当时，从右侧中间两个短边进入磁场至左侧长边进入磁场，由右手定则可知，感应电流沿逆时针方向，是正的，电流大小

当时，从左侧长边进入磁场和一个右侧短边离开磁场至右侧两个短边离开磁场，由右手定则可知，感应电流沿顺时针方向，是负的，电流大小

当时，从右侧中间两短边离开磁场至左侧长边离开磁场，由右手定则可知，感应电流沿顺时针方向，是负的，电流大小

故B正确ACD错误

故选B。

二。多选题：本题共4小题，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. 如图甲所示，理想变压器原线圈a、b端接入如图乙所示的交流电，副线圈接有阻值为R＝8Ω的定值电阻，已知原、副线圈的匝数比n1：n2＝5：4，各电表均为理想交流电表。下列说法正确的是（　　）

A. 电压表的示数为16V

B. 通过副线圈的交变电流的频率为50Hz

C. 电流表的示数为1.6A

D. 理想变压器的输入功率为64W

【5题答案】

【答案】BC

【解析】

【分析】求出原线圈电压有效值，根据变压器电压之比等于匝数之比求解电压表的示数；根据f求解频率；根据求出理想变压器的输出功率，再根据P1＝U1I1可得电流表的示数。

【详解】A．原线圈电压有效值为

U1V＝20V

根据变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比可得

U1：U2＝n1：n2

解得

U2＝16V

电压表的示数等于副线圈电压有效值，所以电压表的示数为16V，故A错误；

B．通过原线圈的交变电流的频率为

Hz＝50Hz

变压器变压不变频，所以通过副线圈的交变电流的频率为50Hz，故B正确；

CD．理想变压器的输出功率为

由理想变压器的输入功率等于输出功率，则有输入功率

P1＝P2＝32W

根据

P1＝U1I1

可得原线圈的电流为

I1＝1.6A

则电流表的示数为1.6A，故C正确，D错误。

故选BC。

【点睛】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。原线圈的电压决定副线圈的电压；理想变压器在改变电压和电流的同时，不改变功率和频率。

6. 用光照射大量处于基态的氢原子，氢原子吸收能量后跃迁到激发态，随后向低能级跃迁，发出三种波长的光如图所示，它们的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是（　　）

A. 照射氢原子所用的光频率为

B. 氢原子发出的三种光的波长关系为

C. 用同一套装置做双缝干涉实验，b光相邻亮条纹的间距最大

D. 在同种介质中传播时，a光的传播速度最大

【6题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由c=λv知

由题意知入射光使基态氢原子跃迁到第三能级，所以其光子能量等于氢原子第三能级与第一能级之差，即

由题意，第三能级氢原子自发跃迁回基态，辐射光子波长为λa，则有

故A正确；

B．由氢原子能级公式Em﹣En＝hν，知

Ea＝Eb+Ec

即

得

故B错误；

C．根据，已知b光频率最小，波长最大，可得条纹间距最大，故C正确；

D．同种介质传播时，，a光频率最大，传播速度最小，故D错误。

故选AC。

7. 如图所示，质量分别为m、2m的两绝缘物体a、b叠放在光滑水平面上，a带电荷量为+q，b不带电。空间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，场强为E，现将两物体静止释放，开始时两物体能一起运动，下列说法正确是（　　）

A. 两物体一起运动的过程中，两物体间的弹力逐渐减小，摩擦力也逐渐减小

B. 两物体一起运动的过程中，两物体间的弹力逐渐减小，摩擦力不变

C. 当两物体间的最大静摩擦力等于时即将开始相对滑动

D. 当两物体间的最大静摩擦力等于时即将开始相对滑动

【7题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．两物体一起向右运动的过程中，根据左手定则可判断物体a受到的洛伦兹力的方向竖直向上，所以两物体间的弹力随速度的增大而减小，对两物体根据牛顿第二定律则有

可知两物体一起运动的加速度不变，所以a与b之间的摩擦力

不变，故A错误、B正确；

CD．物体a相对于物体b刚开始滑动时，对物体a则有

对物体b则有

联立可得

故C错误，D正确；

故选BD。

8. 如图甲所示，一正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，水平面内两条平行直线MN、OP间存在垂直水平面的匀强磁场，t＝0时，线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速运动，外力F随时间t变化的图线如图乙实线所示，已知线框质量m＝1kg、电阻R＝4Ω，则（　　）

A. 磁场宽度为4m

B. 匀强磁场的磁感应强度为4T

C. 线框右边即将穿出磁场瞬间，其两端的电势差U=8V

D. 线框穿过整个磁场的过程中通过导线内某一横截面的电荷量为零

【8题答案】

【答案】ACD

【解析】

【详解】A． 第1s末后直到第2s末这段时间内，拉力F恒定为F=2N，此时线框在磁场中不受安培力，线框的加速度

由图知，线框右边在2s时刻刚好到达磁场右边界，则磁场宽度

故A正确；

B．当线框全部进入磁场的瞬间（t=1s时刻）有

F1﹣F安＝ma

根据法拉第电磁感应定律结合安培力公式有

代入数据解得

B=2T

故B错误；

C．线圈全程做匀加速直线运动，线框右边即将穿出磁场瞬间，线框速度

其两端电势差为

E=BLv=8V

故C正确；

D．线框穿过整个磁场的过程中，穿过线圈磁通量改变量为零，通过导线内某一横截面的电荷量

故D正确。

故选ACD。

三、非选择题：共60分，其中9、10为填空题，11、12为实验题，13-15为计算题。考生根据要求作答。

9. 甲、乙两地原来用400kV超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用800kV特高压输电，不考虑其它因素的影响。则输电线上损失的电压将变为原来的______，输电线上损耗的电功率将变为原来的______。

【9题答案】

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]甲、乙两地原来用400kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用800kV特高压输电，根据公式

可知输电线上电流将变为原来的，又由欧姆定律可知输电线上损失的电压将变为原来的；

[2]在线路上损失的功率为

由此可知，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，损失的功率与电压的平方成反比，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的。

10. 四个发光二极管如图所示连接，已知电感线圈自感系数很大，但是自身电阻几乎为0，则开关闭合后最先发光的是________，开关闭合一段时间后，再将开关断开，则从开关闭合到断开，一直没发光的是_________。（填a、b、c、d）

【10题答案】

【答案】    ①. b    ②. c

【解析】

【详解】[1][2]因ac加反向电压，bd加正向电压，开关闭合后因电感线圈有阻碍作用，则最先发光的是b；开关闭合一段时间后，再将开关断开，则电感线圈相当电源，与上面的电路组成新的回路，则电流将通过d和a导通，则从开关闭合到断开，一直没发光的是c。

11. 厦门中学生助手在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图所示。

（1）如图甲所示，将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将______偏转（选填“向左”、“向右”或“不”）。

（2）如图乙所示，当条形磁铁向上远离L时，发现a点电势高于b点电势，由此可以判定磁铁A端是______极（填“N”、“S”）。

【11题答案】

【答案】    ①. 向左    ②. N

【解析】

【详解】（1）[1]螺线管中磁场方向向下，并且磁通量增大，根据楞次定律，感应电流从灵敏电流计G左端流入，则指针向左偏转。

（2）[2]a点电势高于b点电势，故电流由a流向b，根据右手螺旋定则感应磁场向上，磁铁离开磁通量减小，根据楞次定律可判断，B为S极，A为N极。

12. 厦门中学生助手在“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，其中匝数少的导线______；（填“粗”或“细”）

（3）以下给出器材中，本实验需要用到的是______；（填字母）

A、    B、    C、    D、

（4）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．7.0V

【12题答案】

【答案】    ①. D    ②. 粗    ③. BD    ④. C

【解析】

【分析】变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成；根据变压器原理解得匝数与电流直接的关系；计算得电压大小；同时本实验运用的科学方法是控制变量法。

【详解】（1）[1]观察变压器的铁芯，它的结构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，根据

可知，匝数少的电流大，则导线越粗，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]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“和”8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为2：1，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为

U1＝2×3V＝6V

考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V，可能为7V。

故选C。

【点睛】明确实验原理和实验操作流程是解决本题的关键，注意电压、电流与线圈匝数之间的关系，变压器工作中需要交变电流。

13. 轻质细线吊着一质量为m＝0.06kg、边长为L＝0.4m、匝数n＝20的正方形线圈abcd，线圈总电阻为R＝2Ω。边长为d＝0.2m的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图（甲）所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化如图（乙）所示，从t＝0开始经t0时间细线开始松弛，取g＝10m/s2。求：

（1）t=0时刻线圈的感应电动势大小；

（2）t=0时刻细线的拉力大小；

（3）从t=0时刻起，经过多长时间绳子拉力零。

【13题答案】

【答案】（1）0.2V；（2）0.2N；（3）1s

【解析】

【详解】（1）t=0时刻，由法拉第电磁感应定律得

（2）t=0时刻，由左手定则，线框所受安培力竖直向上，且处于静止状态，则有

T+nB0Id=mg

代入数据得

T＝0.2N

（3）当绳子拉力为零时

nBId＝mg

由图象知

B＝1+0.5t

解得

t＝1s

14. 如图所示，在坐标平面的第一象限内有一沿轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向外的匀强磁场，一质量为，带电量为的粒子（重力不计）经过电场中坐标为（，）的点时的速度大小为。方向沿轴负方向，然后以与轴负方向成角进入磁场，最后从坐标原点射出磁场，求：

（1）匀强电场的场强的大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度的大小；

（3）粒子从点运动到原点所用的时间。

【14题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子在电场中和磁场中的轨迹如图所示

设粒子进入磁场的速度大小为，根据题意有

粒子在电场中，根据动能定理可得

解得电场强度大小为

（2）粒子在匀强电场中做类平抛运动，沿方向做匀速直线运动，则有

沿方向有

可得

设粒子在磁场中的轨迹半径为，根据几何关系可得

粒子磁场中由洛伦兹力提供向心力

联立解得

（3）粒子在电场中所用时间为

粒子在磁场中所用时间为

则粒子从点运动到原点所用的时间为

15. 如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度垂直于斜面，等大反向的匀强磁场，宽度均为L。一个质量为m，总电阻为R，边长为L的正方形线框abcd从某位置由静止释放，当ab边以速度v到达ee’时，恰能匀速进入磁场，当ab边到达gg’与ff’正中间位置时，再次达到匀速运动状态。已知重力加速度为g，求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）ab边刚越过ff’时，线框加速度的大小；

（3）从释放到ab边到达gg’与ff’正中间位置过程，ab边产生的焦耳热；

（4）ab边从ff’运动到gg’与ff’正中间所用的时间。

【15题答案】

【答案】（1）；（2），方向沿斜面向上；

（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）ab边产生的感应电动势为

通过线框的电流为

设线框匀速运动是的速度为v，应有

整理可得

（2）当ab边刚越过时，线框产生的电动势为

通过线框的电流为

与线框匀速运动时电流比较可得

线框受到的合力大小为

根据牛顿第二定律，线框的加速度为

联立可得

方向沿斜面向上；

（3）设线框再做匀速运动时的速度为，则ab边和cd边产生的电动势均为

则线框中产生的电流为

由平衡条件应有

联立可得

对线框从开始进入磁场区域到ab边到达gg′与ff′正中间位置过程中，由能量守恒定律应有

联立解得

ab边产生的焦耳热说总热量的，故

（4）规定沿斜面向下为正方向，由动量定理结合微元法得

其中

得