湖北省部分省级示范高中2022-2023学年高二下学期期中测试物理试卷（含答案）

湖北省部分省级示范高中2022-2023学年高二下学期期中测试物理试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是(   )

A.麦克斯韦从场的观点出发，认为变化的磁场产生电场，跟闭合电路是否存在无关

B.麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，还在实验中证实了电磁波的存在

C.法拉第在对理论和实验资料进行严格分析以后总结得出了法拉第电磁感应定律

D.俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化

2、电磁波在医院得到了广泛应用，关于电磁波的某些特性，下列说法错误的是(   )

A.X射线具有穿透性，可以用来检测人体内部器官

B.γ射线能破坏生命物质，可用来治疗某些癌症

C.红外线测温仪，是利用了红外线波长较长的特性

D.紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，可以灭菌消毒

3、如图所示，CDEF是金属框，框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。当导体AB向右移动时，金属框中CD、EF边的感应电流的方向为(   )

A.C→D，E→F B.D→C，E→F C.C→D，F→E D.D→C，F→E

4、如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是(   )

A.当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率最大

B.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小

C.当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大

D.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电动势最小

5、在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，均为定值电阻，其中，电流表、电压表均为理想电表，图中理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1。已知电阻中电流随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是(   )

A.所用交流电的频率为0.5Hz B.电压表的示数为100V

C.电流表的示数为1A D.变压器传输的电功率为30W

6、如图甲所示为科技小制作的风力发电机简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式交变电流如图乙所示，则(   )

A.时穿过线圈的磁通量为零

B.风速减半时电流的表达式为

C.磁铁转动的角速度为

D.风速减半时线圈中电流的有效值为0.6A

7、如图所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，两磁场边界均与x轴垂直且宽度均为L，在y轴方向足够宽。现有一高和底均为L的等腰三角形导线框，顶点a在y轴上，从图示位置开始，在外力F的作用下向右沿x轴正方向匀速穿过磁场区域。在运动过程中，线框bc边始终与磁场的边界平行。线框中感应电动势E大小、线框所受安培力大小、感应电流i大小、外力F大小这四个量分别与线框顶点a移动的位移x的关系图像中正确的是(   )

A. B.

C. D.

二、多选题

8、如图所示是研究自感通电实验的电路图，是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻，使它们都正常发光，然后断开电键S。重新闭合电键S，则(   )

A.闭合瞬间，立刻变亮，逐渐变亮

B.闭合瞬间，立刻变亮，逐渐变亮

C.稳定后，L和R两端电势差一定相同

D.稳定后，和两端电势差不相同

9、如图所示，甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上四个特殊的位置，E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由静止释放，则由图像可知(   )

A.虚线a为分子间斥力变化图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零

B.乙分子从A到B的运动过程中一直做加速运动

C.实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达C点时分子势能最小

D.虚线b为分子间引力变化图线，表明分子间引力随距离增大而减小

10、如图甲所示，电阻不计且间距的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值的电阻，虚线OO'下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量、电阻不计的金属杆ab从OO'上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆ab进入磁场时的速度，下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示，g取，则(   )

A.匀强磁场的磁感应强度为1T

B.杆ab下落0.3m时金属杆的速度为0.5m/s

C.杆ab下落0.3m的过程中通过R的电荷量为0.5C

D.杆ab下落0.3m的过程中R上产生的热量为0.2J

11、如图所示，在磁感应强度为B竖直向下的匀强磁场中，水平固定放置有一成37°角的金属导轨，导轨平面垂直于磁场方向。在外力F作用下金属杆MN以速度v从导轨的O点处开始无摩擦地匀速滑动，速度v的方向与Ox方向平行，金属杆与导轨单位长度的电阻为r，金属杆与导轨接触良好（即无接触电阻）。已知，，下列说法正确的是(   )

A.t时刻感应电动势的表达式为

B.金属杆中感应电流的大小为

C.经过时间t后金属杆与导轨产生的焦耳热为

D.t时刻外力F的瞬时功率为

三、实验题

12、某实验小组进行“用油膜法估测分子的大小”实验探究：

（1）在该实验中，下列说法正确的是：(   )

A.油膜法估测分子直径的大小是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法

B.油膜法估测分子直径大小的实验方法有利于培养学生的模型构建意识

C.油膜法估测分子直径大小的实验将油膜看成单分子层油膜，且不考虑各油酸分子之间的间隙，测量没有意义

（2）某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，已知体积为v的油酸酒精溶液中有纯油酸体积为。用注射器测得N滴这样的溶液的体积为。把1滴这样的油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。已测图中正方形小方格的边长为L，通过下图可知油膜大约占有个小格。由此可得，1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积_______，油膜的面积____，由此可以估算出油酸分子的直径_______。（用题中字母进行表示）

13、现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过50℃时，系统报警。某小组设计了如图所示电路图，实验提供的器材参数如下：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器（最大阻值为2000Ω）。

在室温下对系统进行调节。已知U约为15V，约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在50℃时阻值为350.0Ω。

（1）为完成电路设计要求，应选用滑动变阻器是______（填“”或“”）。

（2）该小组进行调节此报警系统：

①闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片应置于______（填“a”或“b”）端附近；

②电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______Ω。

③闭合开关，将开关向______（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。

④保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统调节完成，可正常使用。

四、计算题

14、如图所示，一正方形线圈abcd，边长为L，匝数为N，电阻为r。线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO'以图示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。求：

（1）以图示时刻开始计时，求线圈转动的感应电动势?

（2）当线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？

（3）图中理想电流表和理想电压表的示数各是多少?

15、如图甲所示，游乐园中的过山车虽然惊险刺激，但也有多种措施保证了它的安全运行。其中磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计的一种刹车形式。磁场很强的钕磁铁安装在轨道上，刹车金属框安装在过山车底部。其简化模型如图所示，将刹车金属框看作为一个边长为L，总电阻为R的单匝正方形线框，则过山车返回水平站台前的运动可以简化如下：线框沿着光滑斜面下滑s后，下边框进入匀强磁场时线框开始减速，下边框出磁场，线框刚好开始做匀速直线运动。已知斜面与水平面的夹角为θ，过山车的总质量为m，磁场区上下边界间的距离也为L，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上，重力加速度为g。求

（1）线框刚进入磁场上边界时，从斜面上方俯视线框求感应电流的方向和此时感应电流的大小?

（2）线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热？

16、如图所示，PQMN与CDEF为两根足够长的固定平行金属导轨，导轨间距为L。PQ、MN、CD、EF为相同的弧形导轨；QM、DE为足够长的水平导轨；导轨的水平部分QM和DE处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。a、b为材料相同、长都为L的导体棒，跨接在导轨上。已知a棒的质量为3m、电阻为R，b棒的质量为m、电阻为3R，其他电阻不计。金属棒a和b都从距水平面高度为h的弧形导轨上由静止释放，分别通过DQ、EM同时进入匀强磁场中，a、b棒在水平导轨上运动时不会相碰。若金属棒a、b与导轨接触良好，且不计导轨的电阻和棒与导轨间的摩擦。金属棒a、b进入磁场后，先离开磁场的金属棒在离开磁场前已匀速运动，求：

（1）a、b棒刚到达水平面的速度大小，先离开磁场的导体棒是哪根导体棒，并求导体棒匀速运动的速度大小？

（2）从进入磁场到匀速运动的过程电路中产生的焦耳热多大？

（3）从b棒速度减为零至两棒达共速过程中二者的位移差是多大？

参考答案

1、答案：A

解析：

2、答案：C

解析：A.X射线具有穿透性，可以用来检测人体内部器官，A正确；

B.γ射线能破坏生命物质，可用来治疗某些癌症，B正确；

C.红外线测温仪，是利用了红外线的热效应，C错误；

D.紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质，可以灭菌消毒，D正确。

本题选错误的，故选C。

3、答案：C

解析：C根据右手定则可以判断，AB中感应电流的方向为A→B，则在ABCD回路中，CD的感应电流方向为C→D，在ABFE回路中，EF的感应电流方向为F→E，C正确。

4、答案：B

解析：AC.线圈平面与磁场垂直时为中性面，此时磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电流最小为0，AC错误；

BD.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈与磁场平行，磁通量最小为0，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，B正确，D错误。

故选B。

5、答案：D

解析：A.交流电的频率为，A错误；

B.中电流有效值为1A，则副线圈电压为

原线圈电压为

电压表的示数为，B错误；

C.电流表的示数为，C错误；

D.变压器传输的电功率为，D正确。

6、答案：C

解析：

7、答案：A

解析：在线框bc边刚进入左侧磁场时，线框切割磁感线的有效长度为L，感应电动势，随着线框的运动，有效长度逐渐减小，电动势逐渐减小；安培力，感应电流，电流和有效长度均变化，故安培力与x不是线性关系，因外力F始终与安培力等大反向；线框进入左侧磁场时感应电流，线框匀速运动，则感应电流逐渐减小，当bc边进入右侧磁场时，感应电流，随后逐渐减小；当线框离开右侧磁场时，感应电流，随后逐渐减小，A正确。

8、答案：BC

解析：BC闭合瞬间，L相当于断路，立刻变亮，逐渐变亮，稳定后，两个灯泡的亮度相同，说明它们两端的电压相同，L和R两端电势差一定相同，选项B、C正确，A、D错误。

9、答案：ABD

解析：AD.分子间的引力和斥力随分子间距的增大而减小，斥力变化更快，故虚线a为分子间斥力变化图线，虚线b为分子间引力变化图线，交点E说明分子间引力和斥力等大，分子力为零，AD正确；

B.乙分子从A到B的运动过程中，分子力表现为引力，一直做加速运动，B正确；

C.实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达B点时分子势能最小，C错误。

故选ABD。

10、答案：ABC

解析：A.进入磁场后，根据右手定则判断可知金属杆ab中电流的方向由a到b。由左手定则知，杆ab所受的安培力竖直向上。由乙图知，刚进入磁场时，金属杆ab的加速度大小，方向竖直向上。

由牛顿第二定律得：

设杆刚进入磁场时的速度为，则有

联立得

代入数据解得，故A正确；

B.通过图像知，表明金属杆受到的重力与安培力平衡，有

解得

即杆ab下落0.3m时金属杆的速度为0.5m/s，故B正确；

C.金属杆自由下落的高度

ab下落0.3m的过程中，通过R的电荷量：

故C正确。

D.从开始到下落0.3m的过程中，由能的转化和守恒定律有

代入数值有

故D错误；

故选ABC。

11、答案：BD

解析：

12、答案：（1）AB

（2）；；

解析：（1）A.通过测量纯油酸体积和油膜面积来测量油酸子直径，是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，A正确；

B.通过对实验方法的理解和操作，有利于培养学生的模型构建意识，B正确；

C.固体和液体分子间距很小，可以忽略不计，C错误。

故选AB。

（2）1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积为

油膜的面积为，油酸分子的直径为。

13、答案：（1）

（2）①b；②350.0；③c

解析：（1）报警时，滑动变阻器的电阻为，

所以应选用滑动变阻器是。

（2）①为了保证闭合开关时报警器安全，应使电路中电阻最大，所以滑片应调到b端附近。

①因为热敏电阻阻值达到350.0Ω时开始报警，所以电阻箱的阻值应调到350.0Ω。

③将开关向c端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器报警。

14、答案：（1）

（2）

（3）电流表的读数为：

电压表的读数为：

解析：（1）感应电动势的最大值为

（2）线圈平面与磁感线成60°角时的瞬时感应电动势为

（3）因为      

电流表显示干路电流的有效值，则电流表的读数为：

电压表显示路端电压的有效值，则读数为

15、答案：（1）A.线框刚进入磁场上边界时，从斜面上方俯视线框，根据右手定则可知，感应电流的方向为顺时针方向，感应电流的大小

（2）

解析：（1）线框刚进入磁场上边界时，从斜面上方俯视线框，根据右手定则可知，感应电流的方向为顺时针方向。

线框刚进入磁场上边界时，由动能定理得：

又因为：

所以，

（2）下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动，有

又因为：，，所以，

由开始下滑到刚刚离开时，由功能关系得：

线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为

16、答案：（1）先离开磁场的导体棒是b棒。

（2）

（3）

解析：（1）金属棒从弧形轨道滑下，由机械能守恒定律有，解得

两棒同时进入磁场区域的初速度大小均为

a棒的质量为3m，b棒的质量为m，由于两棒在水平轨道上时所受安培力大小相等，b棒先减速到0，然后反向加速，再共速。所以先离开磁场的导体棒是b棒。

对ab系统，由于两棒在水平轨道上时所受安培力大小相等，合力为零，则两棒在水平轨道上运动时动量守恒，以向右为正方向，可得

。

（2）金属棒a、b进入磁场后，到b棒第一次离开磁场过程中，由能量守恒得

解得此棒从Q进入磁场到匀速运动的过程电路中产生的焦耳热

（3）对b，以向右为正方向，

根据电荷量公式

所以：