重庆市永川区北山高级中学校2021-2022学年高二下学期期中考试物理试题（Word版含答案）

北山高级中学校2021-2022学年高二下学期期中考试
物理试题
（本试卷共16题，共100分，共6页）
一、单选题（本大题共7小题，每小题4分，共28.0分）
1．2022冬奥会开幕进入倒计时，北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市，奥运直播当然就成为人们关注的焦点！北京冬奥会山地转播中心位于北京2022年冬奥会张家口赛区的核心区，包括转播中心本体建筑和电视演播室两大部分。山地转播中心面积约1.2万平米，内设四个转播技术分隔区；电视演播室建筑面积约8000平方米，分上、中、下三层，设有10个电视演播间。下列关于电磁波的说法错误的是（ ）
A.电磁波在真空中的传播速度是c＝3×108m/s2
B.电磁波不能传播能量
C.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线均属于电磁波
D.麦克斯韦预言了电磁波的存在
2．如图所示，长为L的细绳下方悬挂一小球a，绳的另一端固定在天花板上O′点处。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（小于5°）后由静止释放，并从释放时开始计时。小球相对于平衡位置O的水平位移为x，向右为正，则小球在一个周期内的振动图像为（ ）
A. B.
C. D.
3．如图所示为某质点在0～4s内的振动图像，则（ ）
A.质点振动的振幅是2m，频率为4Hz
B.质点在4s末的位移为8m
C.质点在0～4s内的路程为8m
D.质点在t＝1s到t＝3s的时间内，速度先沿x轴正方向后沿x轴负方向，且速度先增大后减小
4．某电学研究小组根据电工技术中钳形电流测量仪工作原理，自制了一个50Hz的钳形电流表如图所示，铁芯左侧绕有匝数为n＝100的线圈，并与电流表组成闭合电路。某次进行测量时，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表A可以间接测出导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则（ ）
A.该测量仪的工作原理是利用自感现象
B.若电流表中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为5A
C.若导线中通过的是10A直流电，电流表中通过的电流是10mA
D.若铁芯左侧多绕几圈导线，则电流表的示数变大
5．一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B，直升飞机螺旋桨叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为f，俯看螺旋桨（从上到下的方向），螺旋桨按逆时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用ε表示每个叶片中的感应电动势，则（ ）
A.ε＝πfL2B，且a点电势低于b点电势 B.ε＝2πfL2B，且a点电势低于b点电势
C.ε＝πfL2B，且a点电势高于b点电势 D.ε＝2πfL2B，且a点电势高于b点电势
6．如图1中所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定图1线圈中电流的方向为感应电流的正方向，当磁场的磁感应强度B随时间t按如图2变化时，下列四图中正确表示线圈中感应电动势E随时间t变化的是（ ）
A. B.
C. D.
7．图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中受电线圈示意图，已知线圈匝数n＝100匝，电阻r＝1Ω，横截面积S＝1.5×10－3m2，外接电阻R＝7Ω。线圈处在平行于线圈轴线的磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设磁场的正方向水平向左，则（ ）
A.在t＝0.005s时通过电阻R的电流大小为0
B.在t＝0.005s时通过电阻R的电流方向由a流向b
C.在0～0.01s内通过电阻R的电荷量q＝1.5×10－3C
D.在0.02s～0.03s内线圈所产生的平均感应电动势为0
二、多选题（本大题共4小题，每题4分，共16.0分）
8．绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示.线圈上端与电源负极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起.若保持开关闭合，则（ ）
A.铝环跳起到某一高度后将回落 B.铝环停留在某一高度
C.铝环不断升高 D.如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变
9．如图所示是电磁波发射电路中LC电磁振荡电路，某时刻电路中形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则以下说法正确的是（ ）
A.线圈中的磁场向上且正在增强
B.电容器中的电场向下且正在增大
C.若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大
D.若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的波长变小
10．一同学在探究单摆的运动规律时，测得单摆50次全振动所用的时间为100s．己知当地的重力加速度g＝9.80m/s2．则下列说法正确的是（ ）
A.该单摆做简谐运动时，在速度增大的过程中回复力一定减小
B.该单摆的摆长约为1.44m
C.若把该单摆的摆长减小为原来的一半，则其振动的周期为s
D.若把该单摆放在月球上，则其摆动周期变小
11．家用燃气热水器电子脉冲点火装置的原理图如图所示。将3V的直流电压通过转换器转换为正弦交变电压u＝12sin100πt（V），将该交变电压加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接放电针，当放电针之间电压的最大值达到18kV时，就可以放电，利用放电针高压放电所产生的电火花可点燃燃气。下列说法正确的是（ ）
A.热水器每秒点火100次
B.理想交流电压表V的示数为12V
C.在转换器损坏的情况下，只要副线圈的匝数足够大，就可以点燃燃气
D.当变压器原、副线圈的匝数之比为1:1500时，点燃装置正常工作
三、实验探究题（本大题共2小题，12题6分，13题10分，共16.0分）
12．如图所示是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。回答下列问题：
（1）当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为______极。（填“N”或“S”）
（2）这种充气泵应该用____________电。（填“直流”或“交流”）
（3）为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料，这种电磁铁的铁芯应该采用___________磁性材料。（填“硬”或“软）注意：硬磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场，仍保留剩磁。软磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场，基本不保留剩磁。
13．重庆市永川北山中学高二物理兴趣小组正在探究单摆的周期与摆长的关系，如图甲所示：
（1）以下关于本实验的做法中正确的是___________．
A．摆角应尽量大些
B．摆线应适当长些
C．摆球应选择密度较大的实心金属小球
D．用秒表测量周期时，应取摆球摆至最高点时开始计时
（2）用秒表记录了单摆振动40次所用的时间，如图乙所示，秒表读数为___________s．
（3）根据实验记录的数据，得到周期T和摆长L，通过估算猜测两者关系，并用图象方法判断猜想是否正确。以L为纵轴，T2为横轴，作出L－T2图象，发现图线是一条过原点的倾斜直线，从而确定了单摆做简谐运动的周期和摆长的关系。甲同学根据测量数据画出了如图丙所示的L－T2图象，由图象可得重力加速度g＝________m/s2（保留2位有效数字）。
（4）乙同学也根据测量数据作出了L－T2图象，但乙同学因计数问题每次将实际39次全振动记成40次，算得周期，其他做法无误，那他通过图线得到的g值___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
四、计算题（本大题共3小题，14题9分，15题13分，16题18分，共40.0分）
14．将一个力电传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力。图甲中O点为单摆的固定悬点，现将质量为m＝0.05kg的小摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，∠AOB＝∠COB＝θ，θ小于5°且是未知量。由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示，且图中t＝0时刻为摆球从A点开始运动的时刻。试根据力学规律和题中所给的信息求：（取g＝10m/s2）
（1）单摆的振动周期和摆长。
（2）摆球运动过程中的最大速度。（结果保留两位有效数字）
15．如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N＝100匝，面积S＝0.03m2，线圈匀速转动的角速度ω＝100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R＝10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3:n4＝10:1，若用户区标有“220V、8.8kW的电动机恰恰能正常工作，发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）从图示位置开始计时，交流发电机的瞬时电动势的表达式；
（2）输电线路止损耗的电功率△P；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1:n2＝1:8，则升压变压器原线圈两端电压U1．
16．如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝30°角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上.质量为m＝0.2kg的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的阻值为r．现从静止释放杆ab，测得最大速度为Vm。改变电阻箱的阻值R，得到Vm与R的关系如图乙所示。已知MN、PQ两平行金属轨道间距离为L＝1m，重力加速度g取10m/s2，轨道足够长且电阻不计。求：
（1）金属杆ab运动过程中所受安培力的最大值；
（2）磁感应强度B的大小和r的阻值；
（3）当变阻箱R取4Ω，且金属杆ab在下滑9.0m前速度已达最大，ab杆下滑9.0m的过程中，电阻R上产生的焦耳热。
北山高级中学校2021-2022学年高二下学期期中考试
物理试题答案
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
B A C B A A C AD BD AC AD
11．【解析】A、由（V），可知正弦交流电的角频率，理想变压器不改变交变电流的周期，放电针之间交流电压的周期，热水器每秒点火的次数为（次），故A正确；B、交流电压表V的示数为电压有效值，可得其示数，故B错误；C、在转换器损坏的情况下，变压器原线圈接恒定电流，副线圈两端的电压为零，不能点燃燃气，故C错误；D、根据理想变压器的变压规律，当放电针之间电压的最大值恰好为18kV时，有，即当变压器原、副线圈的匝数之比为1：1500时，点燃装置正常工作，故D正确。
12．【答案】（1）S（2分）　（2）交流（2分）　（3）软（2分）
【解析】（1）当电流从电磁铁的接线柱a流入时，从上向下看电流是顺时针方向，根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极；
（2）当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，因此要不断出现有磁场力，没有磁场力相互交替，那么利用交流电好；
（3）根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此种铁芯最好用软磁性材料制作。
13．【答案】（1）BC（2分）　（2）75.2（2分）　（3）9.9（3分）　（4）偏大（3分）
【解析】（1）A．摆角过大，就不能再视为简谐运动，故摆角不能太大，故A错误。B．实验中，摆线的长度应远远大于摆球的直径，故A正确。C．减小空气阻力的影响，选择密度较大的实心金属小球作为摆球，故C正确。D．用停表测量周期时，应从球到达平衡位置开始计时，这样误差小一些，故D错误。故选：BC。
（2）根据秒表的读数方法可知，小表盘表针超过了半刻线，故：
（3）由图象可得；由可得，，可解得。
（4）乙同学因计数问题每次将实际39次全振动记成40次，算得周期比实际周期偏小，他通过图线得到的斜率减小，故g值偏大。
14．解：（1）摆球在一个周期内两次经过最低点，根据题图乙可知：（2分）
由单摆的周期公式，（2分）
得：。（1分）
（2）在最低点B，根据牛顿第二定律，有：（2分）
代入数据得：。（2分）
15．解：（1）根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为：得：。（2分）
从图示位置开始计时瞬时电动势的表达式：（V），（2分）
（2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有：（1分）
根据理想变压器的变流比可知：得（2分）
所以输电线路上损耗的电功率为：（1分）
（3）根据理想变压器的变压比可知：得；（2分）
升压变压器副线圈两端电压：（1分）
又可得：（2分）
16．解：（1）杆下滑过程中，根据牛顿第二定律（2分）
当加速度时，最大，（2分）
（2）杆切割磁感线产生的感应电动势为（1分）
由闭合电路的欧姆定律有（1分）
受到的安培力（1分）
根据牛顿第二定律
当时，速度最大（2分）
由图像数据得；（2分）
解得，（2分）
（3）由
当时，，由能量守恒与转化得（2分）
解得（1分）
由能量分配关系得（2分）