内蒙古自治区阿拉善盟2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

阿拉善盟2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试题
考生注意：
1. 本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2. 考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
3. 本卷命题范围：选修3-1第三章，选修3-2第四、五章，选修3-3。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项正确，第9~12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.
1. 我国第21次南极科考队在南极观看到美丽的极光.极光是由来自太阳的高能带电粒子流与大气分子剧烈碰撞或摩擦，从而激发大气分子发出各种颜色的光.假设科考队员站在南极极点附近，观测到带正电粒子从右向左运动，则粒子受到磁场力的方向是（ ）
A. 向前 B. 向后 C. 向上 D. 向下
2. 无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、高效节能等是电磁炉的优势所在.电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物.下列相关说法中正确的是（ ）
A. 锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的
B. 恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好
C. 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的
D. 降低磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果
3. 家用电器通常不能直接接到的动力电路上，某种电器要求接到交变电压是的电源上使用，交变电压是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的.对于交变电压，下列说法正确的是（ ）
A. 用电压表测该电压其示数为
B. 将该电压加在的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为
C. 电流方向每秒改变50次
D. 交流电的频率为，当时
4. 如图所示，两根相互平行的长直导线分别通有大小和方向相同的电流，、、、为导线某一横截面所在平面内的四点，且、、与两导线共面；点与两导线的距离相等，、的连线与导线所在平面垂直，则磁感应强度可能为零的点是（ ）
A. 点 B. 点 C. 点 D. 点
5. 如图所示，电路中、、是三个完全相同的灯泡，是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，原来开关是闭合的，三盏灯泡均发光.某时刻将开关断开，则下列判断正确的是（ ）
A. 点电势高于点，灯闪亮后缓慢熄灭
B. 点电势高于点，、灯闪亮后缓慢熄灭
C. 点电势高于点，、灯不会闪亮只是缓慢熄灭
D. 点电势高于点，、灯闪亮后缓慢熄灭
6. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，灯泡的电阻为，电动机内阻为，原线圈接上如图乙所示的正弦交变电压，电流表示数为，各用电器均正常工作，电流表、电压表均为理想电表，则（ ）
A. 原线圈接交变电压的表达式为
B. 副线圈电压表示数为
C. 原线圈的输入功率为
D. 电动机的输出功率为
7. 质量为的通电细杆置于倾角为的光滑导轨上，有垂直于纸面向里的电流通过细杆，在如图所示的A、B、C、D四个图中，能使细杆沿导轨向上运动且磁感应强度最小的是（ ）
A. B. C. D.
8. 正方形金属线框的边与匀强磁场的边界重合，匀强磁场垂直纸面且范围足够大，第一次将金属线框以速度匀速拉进匀强磁场内（如图甲）；第二次金属框以边为轴匀速转动，边的线速度大小为，线框从上往下看逆时针旋转（如图乙）.设两个过程中线框中产生的焦耳热分别为和，则等于（ ）
A. 4 B. 8 C. D.
9. 如图所示，螺线管、蹄形铁芯、长直导线均相距较远.当开关闭合后，小磁针极（黑色的一端）的指向正确的是（ ）
A. B. C. D.
10. 如图所示，、、、为边长为1、用均匀导线做成的正方形线框四边的中点，线框的一半放在垂直于纸面向外的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，下列说法正确的是（ ）
A. 线框中感应电流方向为
B. 点电势低于点电势
C. 线框中产生的感应电动势
D. 线框中、两点间的电势差为
11. 如图所示，一质量为、长为的金属棒用两根长度均为的绝缘细线悬挂于天花板的两点.现在在空间加一竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场，当在金属棒中通有恒定的电流后，金属棒能在竖直平面内摆动，当金属棒摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角为.已知一切阻力可忽略不计，取，，，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能先增加后减少
B. 金属棒在摆动到最高点的过程中，机械能增加
C. 通入金属棒中的电流为
D. 通入金属棒中的电流为
12. 如图甲是交流发电机模型示意图.在匀强磁场中，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴逆时针匀速转动，产生一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图乙所示.已知发电机线圈内阻，外接灯泡的电阻，电流表和电压表均为理想交流电表，则（ ）
A. 交变电流的频率为 B. 电流表的示数为
C. 电压表的示数为 D. 发电机输出的电功率为
二、实验题：本题共2小题，共15分.
13.（6分）某同学使用下图所示的三组器材探究电磁感应现象.
（1）在甲图中，闭合开关后，将滑片向右迅速移动的过程中，线圈中的磁通量__________.（填“增大”或“减小”）
（2）在乙图中，将导体棒向右平移的过程中，电表指针_________.（填“偏转”或“不偏转”）
（3）在丙图中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，感应电流从_________（填“正”或“负”）极接线柱流入电表.
14.（9分）某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置.
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则_________；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为_________，这种做法是否合理？_________（填“合理”或“不合理”）.
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值，改变速度多次实验，得到多组数据.这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内__________________.
（3）得到多组与数据之后，若以为纵坐标、以为横坐标作出图象，发现图象是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图象为一条直线，最简单的改进办法是以_________为横坐标.
（4）根据改进后作出的图象得出的结论是：在误差允许的范围内__________________.
（5）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图象斜率_________（填“减半”“不变”或“加倍”）.
三、解答或论述题：本题共3小题，共37分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.
15.（10分）如图所示，质量为、电荷量为的带电粒子，以初速度沿垂直磁场方向射入磁感应强度为的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动.不计带电粒子所受重力.
（1）求粒子做匀速圆周运动的半径和周期；
（2）为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度的大小.
16.（12分）如图甲所示，电阻，平行于斜面底边的导体棒电阻，放在倾角足够长的光滑平行导轨上.导体棒长等于导轨宽度，区域内有垂直于导轨平面的匀强磁场，该区域面积，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示.导体棒在时由静止释放，在时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，重力加速度取，已知，，求：
（1）与的距离以及进入磁场时感应电动势；
（2）在前内电路中产生的内能.
17. [选修3-3]（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是_________.（填正确答案标号.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分.每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A. 液晶的光学性质表现为各向异性
B. 绝热条件下压缩气体，气体内能增加
C. 扩散现象表明物体分子间存在斥力
D. 温度、压力等因素可以改变液晶的光学性质
E. 气体放出热量时，其分子的平均动能一定减小
（2）（10分）某热气球的球囊体积.在热气球下方开口处燃烧液化气，使球囊内空气温度由开始逐渐升高，热气球离地后，徐徐升空，当球囊内空气温度时热气球停在空中.假设地面附近的大气压恒为，球囊体积始终不变.
①求热气球停在空中时球囊内剩余空气与升空前球囊内空气的质量之比；
②若热气球停在空中时停止加热，同时将热气球下方开口处封住，求球囊内空气温度降为时球囊内的空气压强（结果可用分式表示）.
阿拉善盟2021-2022学年高二下学期期末考试
物理
参考答案、提示及评分细则
1. A 在南极极点附近的磁场方向垂直地面向上，由左手定则可判断出受到的磁场力方向向前，A正确，BCD错误.
2. C 电磁炉是利用涡流现象，即交变磁场在金属中产生感应电流，短时间内产生大量的热的原理工作的，所以AB错误、C正确；提高磁场变化的频率，磁通量变化更快，将使得感应电动势变大，从而感应电流变大，产生更好的加热效果，D错误.
3. B 由于正弦交变电压的最大值为，所以有效值为，电压表显示的是有效值为，选项A错误；将该电压加在的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为：，选项B正确；矩形线圈在匀强磁场中每转一圈，电流方向改变两次，故电流方向每秒改变100次，选项C错误；由，得，当时，，选项D错误.
4. B 两电流在该点的合磁感应强度为0，说明两电流在该点的磁感应强度满足等大反向关系，根据右手螺旋定则，在两电流的连线中点磁感应强度大小相等，方向相反，则磁感应强度可能为零的点是点，B正确.
5. D 开关闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻比、灯支路电阻小，故流过灯的电流大于流过、灯的电流，且电流方向由到，因为理想线圈无内阻，故点电势等于点电势.当开关断开，电感线圈会产生自感现象，相当于电源，由楞次定律知，感应电流方向由到，当电源，故点电势高于点，断开开关，瞬间流过、灯支路的电流比原来的大，故、灯闪亮后缓慢熄灭，故D正确.
6. C 根据乙图可知，原线圈电压的最大值为，，则原线圈接交变电压的表达式为，选项A错误；由理想变压器的变压规律，可知，故电压表的示数为，选项B错误；变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，选项C正确；流过小灯泡的电流，故流过电动机的电流，电动机的输出功率，选项D错误.
7. A 细杆所受的重力竖直向下，光滑导轨对细杆的支持力垂直斜面向上，则B、D选项中细杆不可能沿斜面向上运动，C选项中细杆所受的安培力水平向右，A选项中细杆所受的安培力沿斜面向上，对物体受力分析，由平衡条件得安培力的方向沿斜面向上时最小，安培力，安培力最小时磁感应强度最小，A正确.
8. C 设正方形金属线框的边长为，电阻为，磁场的磁感应强度为，图甲产生的感应电动势为，进入过程时间为，产生的热量为；图乙产生的感应电动势有效值，时间为，产生的热量为，求得，选项C正确.
9. AC 由右手螺旋定则可知，通电螺线管左端为极，右端为极，螺线管的内部磁场由左指向右，外部由右到左，则有磁针方向正确，磁针方向错误，故A正确，B错误：而对于形螺线管左端相当于极，右端相当于极，故磁针的方向正确，故C正确；对于直导线，左端磁感线垂直纸面向外，右端磁感线垂直纸面向里，因此磁针方向错误，故D错误.
10. AB 当磁场增强时，由楞次定律可判定感应电流的方向为，选项A正确，线框上半部分为等效电源，点电势低于点电势，B正确；由法拉第电磁感应定律得，选项C错误；线框中、两点的电势差的绝对值为电动势的一半，点电势低于点电势，则、两点的电势差为，选项D错误.
11. BC 在金属棒上升过程中，安培力做正功，机械能一直增加，A错误，B正确；金属棒的长度用表示，细线的长度用表示，由动能定理知，即，代入数值得，C正确，D错误.
12. BC 根据图象可知，交流电周期，所以频率，选项A错误；根据图象可知，交流电的感应电动势的最大值，线圈产生的感应电动势的有效值为，由闭合电路的欧姆定律得：电流表示数为，选项B正确；电压表的示数为发电机输出的电压有效值：，选项C正确；发电机输出的电功率为：，选项D错误.
13.（1）增大 （2）偏转 （3）负（每空2分）
14.（1）4.800（4.798~4.802）（1分） 70.15（1分） 不合理（1分）
（2）穿过线圈的磁通量的变化量（1分）
（3）（2分）
（4）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）（1分）
（5）加倍（2分）
解析：（1）螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为，所以最终读数为.游标卡尺的主尺读数为，游标读数为，所以最终读数为.遮光条的宽度越小，小车经过遮光条时的平均速度越接近小车的瞬时速度，遮光条的宽度越大，小车的速度误差越大，不能用宽金属片替代遮光条.（2）在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同；（3），因不变，与成正比，横坐标应该是；（4）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）（5）匝数加倍后，产生的感应电动势加倍，图象纵坐标加倍，横坐标不变，所以新图象的斜率加倍.
15. 解：（1）洛伦兹力提供向心力，有（2分）
带电粒子做匀速圆周运动的半径（2分）
匀速圆周运动的周期（2分）
（2）粒子受电场力，洛伦兹力.粒子做匀速直线运动，则
（2分）
场强的大小（2分）
16. 解：（1）未进入磁场时，不受安培力作用，其下滑的加速度
（1分）
下滑的时间为，位移，即与的距离为（1分）
进入磁场时速度（1分）
进入磁场时感应电动势（2分）
（2）第内电路中的感应电动势（2分）
产生的热量（2分）
第内产生的热量（1分）
前内电路中产生的热量为（2分）
17.（1）ABD（5分）
（2）解：①假设升温后气体（包括“跑掉”的空气）的总体积为，根据盖—吕萨克定律有：
（3分）
又：（2分）
解得：.（1分）
②根据查理定律有：（2分）
解得：.（2分）