2022-2023学年山东省济南市莱芜重点中学高二（上）期末物理试卷（含解析）

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2022-2023学年山东省济南市莱芜重点中学高二（上）期末
物理试卷
一、选择题（本大题共12小题，共48分）
1. 下列说法中正确的是(    )
A. 周期性变化的电场可以产生恒定的磁场
B. 若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为0
C. 麦克斯韦最早通过实验证实了电磁波的存在
D. 磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量
2. A、B、C、D是以AD为直径的半圆弧上的四个点，O为半圆弧的圆心，∠AOB=∠DOC=30∘。在A、D处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，此时O点的磁感应强度大小为B0。若将A、D处的长直导线分别移至B、C处，则此时O点的磁感应强度大小为(    )

A. B0 B. B02 C. 2 33B0 D. 32B0
3. 如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计，下列说法正确的(    )

A. S闭合瞬间，A先亮
B. S闭合瞬间，A、B同时亮
C. S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭
D. S断开瞬间，A逐渐熄灭，但不会闪亮一下
4. 如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，则此过程错误的是(    )

A. 杆的速度最大值为(F−μmg)RB2d2
B. 流过电阻R的电荷量为BdLR+r
C. 从静止到速度恰好达到最大经历的时间t=m(R+r)B2d2+B2d2L(F−μmg)(R+r)
D. 恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量
5. 玩具水枪是儿童们夏天喜爱的玩具之一，但水枪伤眼的事件也时有发生，因此，限制儿童水枪的威力就成了生产厂家必须关注的问题。现有一水枪样品，如图所示，枪口直径为d，水的密度为ρ，水平出射速度为v，垂直击中竖直目标后以大小为0.2v的速度反向溅回，则水柱水平击中目标的平均冲击力大小为(    )

A. 1.2πd2ρv2 B. 0.3πd2ρv2 C. 1.2πd2ρv D. 0.3πd2ρv
6. 如图所示，回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子(初速度不计)电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，则(    )

A. 粒子在盒内一直做加速圆周运动
B. 所加交流电源的周期为πmqB
C. 粒子加速后获得的最大动能小于qBR22m
D. 若将交流电源电压U减小，粒子在D形盒内运动的时间变长
7. 如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，电压表和电流表均为理想电表，电阻RA、RB的阻值与滑动变阻器的最大阻值相等。在滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是(    )

A. 电压表示数U与电流表示数I的比值不变
B. 电流表的示数增大
C. 电压表的示数先增大后减小
D. 电源的效率一直增大
8. 我国超级电网，将热、水、风、光、核发电及电动汽车电池储能并入电网．如图所示为某小型发电站高压输电示意图．升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4.在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10:1和1:10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确酌是(    )

A. 两互感器均起到降压作用
B. 若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则线路输送电功率为220kW
C. 若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少
D. 若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P下移
9. 如图所示，电源电动势E=6V，小灯泡L标有“2V，2W”字样，开关S接1，当电阻箱调到R=3Ω时，小灯泡L正常发光；然后将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。电动机线圈的电阻RM=1Ω。则(    )

A. 电源内阻为1Ω B. 电动机的正常工作电流为1.5A
C. 电动机的输出功率为2W D. 电源效率约为93.3%
10. 图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t=0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n=50，线圈的电阻r=5Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R=45Ω，电压表为理想交流电表。则下列判断不正确的是(    )

A. 线圈转动的周期为6.28s
B. t=0时刻线圈平面与磁感线平行
C. 线圈转动过程中产生的最大感应电动势为100 2V
D. 电压表的示数为45 2V
11. 如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m、电荷量为+q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。小球由静止开始下滑直到稳定的过程中，下列说法中正确的是(    )

A. 小球的加速度一直增大
B. 小球的机械能和电势能的总和逐渐不变
C. 下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v=2μqE−mg2μqB
D. 下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v=2μqE+mg2μqB
12. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上，相距为2L的两条直线MN、PQ之间存在着竖直向下的匀强磁场，一个用相同材料且粗细均匀的电阻丝制成的、边长为L的正方形线框以速度v1从MN左侧沿垂直于MN的方向进入磁场区，线框完全离开磁场区域时速度大小变为v2，且v2=12v1，则以下说法正确的是(    )

A. 整个线框处于磁场区域运动时，A、B两点电势不相等
B. 线框进入磁场过程与线框穿出磁场过程中通过线框截面的电量不相等
C. 线框在进入磁场过程与穿出磁场两个过程中克服安培力做功之比为7：5
D. 若只将线框进入磁场时的速度v1变为原来的两倍，则线框穿出磁场时的速度v2会为原来的三倍
二、非选择题（52分）
13. 小明利用如图1所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量M=200.0g，槽码和挂钩的总质量m=50.0g。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间Δt1和Δt2，以及这两次开始遮光的时间间隔Δt，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块经过两光电门速度的变化量Δv。

(1)游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示，其宽度d=_____mm；

(2)打开气泵，带气流稳定后，观察到_____，说明气垫导轨水平。
(3)多次改变光电门2的位置进行测量，得到Δt和Δv的数据如下表请根据表中数据，在方格纸上作出Δv−Δt图线。

Δt/s
0.721
0.790
0.854
0.913
0.968
Δv/m⋅s−1
1.38
1.52
1.64
1.75
1.86
(4)查得当地的重力加速度g=9.80m/s2，根据动量定理，Δv−Δt图线斜率的理论值为_____m/s2；
(5)实验结果发现，图线斜率的实验值总小于理论值，产生这一误差的两个可能原因(    )
A.选用的槽码质量偏小
B.细线与气垫导轨不完全平行
C.每次释放滑块的位置不同
D.实验中Δt的测量值偏大

14. 某实验小组为了测量某一电阻Rx的阻值，他们先用多用电表进行粗测，测量出Rx的阻值约为18Ω.为了进一步精确测量该电阻，实验台上备有以下器材：
A.电流表(量程15mA，内阻未知)
B.电阻箱(0～99.99Ω)
C.电阻箱(0～999.9Ω)
D.电源(电动势约3V，内阻约1Ω)
E.开关2只
F.导线若干
(1)甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材，按照如下步骤完成实验：
a.先将电阻箱阻值调到最大，闭合S1，断开S2，调节电阻箱阻值，使电流表指针有较大的偏转，读出此时电阻箱的阻值R1和电流表的示数I；
b.保持开关S1闭合，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，记下此时电阻箱的阻值R2．
①根据实验步骤和实验器材规格可知，电阻箱应选择____(选填器材前的字母)；
②根据实验步骤可知，待测电阻Rx=____(用步骤中所测得的物理量表示)．
(2)乙同学认为该电路也可以用来测量电源的电动势和内阻．若已知所选电流表的内阻为RA，同时闭合开关S1和S2，调节电阻箱R，读出多组电阻值R和电流I的数据；由实验数据绘出的1I−R图象如图乙所示，图象的斜率为k、截距为b，由此可求得电源电动势E=____，内阻r=____(用本题所给物理量表示)．


15. 如图所示，运动员练习用头颠球。某一次足球由静止下落0.6m，被重新顶起，离开头部后竖直上升至1m处。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，足球在空中时空气阻力为1N，大小不变，其他时间空气阻力不计。重力加速度g取10m/s2，在此过程中，求：
(1)足球在空中时空气阻力对它的冲量；
(2)足球与头部作用过程中，合力对足球的冲量。


16. 如图所示，线框由裸导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，导体棒ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，导体棒ab所在处有垂直线框所在平面向里的匀强磁场且B2=2T。已知ab长L=0.1m，整个电路总电阻R=0.5Ω，螺线管匝数n=4，螺线管横截面积S=0.1m2，在螺线管内有如图所示方向的磁场B1，若磁场B1以ΔB1Δt=10T/s均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，g取10m/s2，试求：
(1)通过导体棒ab的电流I的大小；
(2)导体棒ab的质量m的大小；
(3)现去掉磁场B1，导体棒ab下落时能达到的最大速度。


17. 如图所示，在坐标系第一象限内有正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E，方向未知，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里；在第二象限的某个三角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场(图中未画出)。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以某一速度v(大小未知)沿与x轴负方向成θ角(θ