陕西省安康市石泉县2022-2023学年高二下学期期中考试物理试题（含解析）

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石泉县2022-2023学年高二下学期期中考试
物 理
本试卷共4页，全卷满分100分，考试时间90分钟。
考生注意：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。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．如图所示，下列图中从图示位置开始计时，面积为S的单匝线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势的是
A． B． C． D．
2．如图所示，无限长直导线M、N均通有大小为I的恒定电流，其中M在纸面内水平放置，电流方向水平向右，N垂直于纸面放置，电流方向垂直纸面向里，两导线在纸面连线的中点A处产生的磁感应强度大小均为B。则A点的磁感应强度大小为
A．2B B． C．B D．0
3．图示电路中，灯泡和完全相同，线圈L的自感系数很大，直流电阻忽略不计，下列说法正确的是
A．闭合开关S时，灯泡、同时亮
B．闭合开关S时，灯泡先亮，灯泡后亮
C．断开开关S时，灯泡立刻熄灭，灯泡过一会儿熄灭
D．断开开关S时，灯泡立刻熄灭，灯泡过一会儿熄灭
4．如图1所示，绝缘水平面上导体环甲、乙同心放置，导体环丙位于乙的右侧，乙中通有逆时针方向的电流且电流值按如图2所示的规律变化，下列说法正确的是
A．甲中感应电流方向为顺时针，有收缩趋势 B．甲中感应电流方向为逆时针，有扩张趋势
C．丙中感应电流方向为顺时针，有收缩趋势 D．丙中感应电流方向为逆时针，有扩张趋势
5．如图所示的交流电，在内为正弦规律变化，则该交流电压的有效值为
A．5V B．10V C．V D．V
6．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，Ob之间连一个电阻R，导体框架与导体棒电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动，则外力做功的功率为
A． B． C． D．
7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，定值电阻，理想电流表的示数为0.5A，a、b两端接正弦交流电源。下列判断正确的是
A． B．理想电压表V的示数
C．理想电流表的示数 D．定值电阻R中电流变化的频率为100Hz
8．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式电流的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦式电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式电流的说法正确的是
A．a和b的转速之比为2：3 B．两种情况在0.3s时通过线圈的磁通量相同
C．a和b在相等时间内产生的焦耳热之比为3：2 D．a和b的有效值之比为3：2
9．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用在可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流表和电源串接成闭合电路，则
A．当电容减小时，可知压力F向上 B．当电容增大时，可知压力F向上
C．若电流计有读数，则压力发生变化 D．若电流计有读数，则压力不发生变化
10．如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)，下列判断正确的是
A．磁铁与线圈相互排斥 B．磁铁与线圈相互吸引
C．通过R的感应电流方向为从b到a D．通过R的感应电流方向为从a到b
11．1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是
A．该束带电粒子带正电 B．速度选择器的极板带正电
C．能通过狭缝的带电粒子的速率等于 D．在磁场中运动半径越大的粒子，比荷越大
12．如图所示，边长为l、电阻为R的正方形导线框沿x轴正方向运动。在外力F作用下以速度v匀速穿过三个宽度均为l的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，已知三个区域中磁场的磁感应强度大小均为B，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域中的磁场方向分别为垂直纸面向里、向外和向里。若以磁感线垂直纸面向里时穿过线框的磁通量Φ为正，产生的电流沿顺时针方向的电动势E为正，外力F向右为正，从线框刚进入磁场时开始计时，则下列反映线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和线框的电功率P随时间变化的图像正确的是
A． B． C． D．
二、非选择题：共52分。
13．(6分)
某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下
(1)用游标卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度L＝ cm。
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径D＝ mm。
(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻R，表盘的示数如图丙，则该电阻的阻值约为 Ω。
14．(6分)
小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示(虚线框内的连接没有画出)，将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
(1)由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为 Ω。
(2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将 ，继电器的磁性将 (均选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱 相连。(选填“A”或“B”)。
(4)请计算说明，环境温度在 范围时，警铃报警。
15．(8分)
如图甲所示，匝的闭合圆形线圈固定，且有一半位于磁场中，其半径。线圈总电阻，磁感应强度随时间变化如图乙所示，求：（，结果保留两位有效数字)
(1)线圈中的电流大小；
(2)线圈在2s时受到的安培力大小。
16．(10分)
如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器。求：
(1)输电线上的电流；
(2)降压变压器的匝数比。
17．(10分)
如图所示，在第Ⅰ象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场。在该平面有一个质量为m、电荷量为＋q的粒子以垂直x轴的初速度，从x轴上的点P进入匀强电场，恰好与y轴成45°角从Q点射出电场，再经过一段时间恰好垂直于x轴飞出，已知OP之间的距离为d。(不计粒子重力)求：
(1)y轴上Q点坐标；
(2)匀强磁场的磁感应强度大小；
(3)粒子在匀强磁场中运动的时间。
18．(12分)
如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角的绝缘斜面上，两导轨垂直于斜面与水平面的交线ef，间距，导轨电阻不计。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为虚线MN。虚线MN与两导轨垂直，区域Ⅰ中的匀强磁场方向竖直向下，区域Ⅱ中的匀强磁场方向竖直向上，两磁场的磁感应强度大小均为。在区域Ⅰ中，将质量、电阻的金属棒ab放在导轨上，金属棒ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量、电阻的光滑金属棒cd置于导轨上使其由静止开始下滑。金属棒cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，两金属棒长度均为L、始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触。(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取．，)
(1)求金属棒ab刚要向上滑动时，金属棒cd的速度大小v；
(2)从金属棒cd开始下滑到金属棒ab刚要向上滑动的过程中，金属棒cd滑动的距离，求此过程中金属棒ab上产生的热量Q；
(3)求金属棒cd滑动距离3.5m的过程中流过金属棒ab某一横截面的电荷量q。
高二物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 A B B A D C C D BC AC AB BC
1．A
解析：由BD图中可知，线圈转动时磁通量始终等于零，线圈不会产生感应电动势，BD错误；由A图中可知，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴从中性面开始匀速转动，产生了正弦式的交变电动势为，A正确；由C图中可知，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴从垂直于中性面位置开始匀速转动，产生了正弦式的交变电动势为，C错误。
2．B
解析：根据安培定则判断得知，通电导线M在A处产生的磁场方向垂直于纸面向外，N在A处产生的磁场方向沿纸面方向向左，由于两个磁场的方向相互垂直，所以合磁场，故选B。
3．B
解析：当开关S闭合时，灯立即发光。通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，产生自感电动势，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，所以电路的电流只能逐渐增大，逐渐亮起来，所以先亮，后亮，A错误、B正确；断开开关S时，线圈产生自感电动势，相当于电源，与两灯构成闭合回路，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相同，通过回路中的电流只能慢慢减小，因此两灯都过一会儿熄灭，CD错误。
4．A
解析：根据安培定则可知，乙环在甲环中产生的磁场方向为垂直纸面向外，且磁感应强度不断增强，根据楞次定律可知甲中感应电流方向为顺时针，有收缩趋势，故A正确、B错误；乙环在丙环中产生的磁场方向为垂直纸面向里，且磁感应强度不断增强，根据楞次定律可知丙中感应电流方向为逆时针，有收缩的趋势，故CD错误。
5．D
解析：取一个周期进行分段，在前是正弦式电流，则电压的有效值等于，后是恒定电流，则有效值等于5V，所以根据有效值定义，可得，解得，故选D。
6．C
解析：因为OC是匀速转动的，根据能量守恒定律可得，又因为，联立解得，故选C。
7．C
解析：根据题意可知交流电的最大值为，则理想电压表示数等于交流电有效值，为，理想变压器两端功率相等，所以有，解得，由变压器的电流关系，可得，故A、B错误，C正确；定值电阻R中电流变化的频率为，故D错误。
8．D
解析：由图可知，周期、，则线圈先后两次转速之比，故A错误；a在0.3s时感应电流最大，线圈垂直于中性面，b在0.3s时感应电流为零，平行于中性面，a在0.3s时通过线圈的磁通量为0，b在0.3s时通过线圈的磁通量不为0，故B错误；电流的最大值，则，则电流有效值之比，根据焦耳定律可知，则相同时间内产生的焦耳热之比为电流平方之比，为9：4，故C错误、D正确。
9．BC
解析：当F向上压膜片电极时，膜片电极向上弯曲，使电容器两极之间距离减小，则电容会增大，A错误、B正确；当压力发生变化时，电容器的电容会发生变化，电容器会不断地充放电，所以电流计会有示数；当压力不变时，因电压恒定，电容器带电量不会发生变化，电流计没有示数，C正确、D错误。
10．AC
解析：由“来拒去留”可知，磁铁靠近线圈，则磁铁与线圈相互排斥，故A正确、B错误；由图可知，当磁铁竖直向下运动时，穿过线圈的磁场方向向下增大，由楞次定律可知感应电流的磁场应向上，则由右手螺旋定则可知电流方向从b经过R到a，故C正确、D错误。
11．AB
解析：根据粒子圆周运动轨迹，结合左手定则可以判断粒子带正电，A正确；在速度选择器中，粒子做匀速直线运动，合力为0，粒子带正电，则洛伦兹力向上，电场力必向下，即上板带正电，B正确；带电粒子在复合场中做直线运动，电场力与洛伦兹力平衡，则，C错误；进入磁场中的粒子速度大小是一定的，根据，得，知在磁场中运动半径r越大，比荷越小，D错误。
12．BC
解析：在线框进入磁场区域Ⅰ的过程中，穿过线框的磁通量，所以在时间内，磁通量Φ随时间t均匀增加，由，可知在时间内电动势为定值，电流3方向为逆时针，所以电动势为负值，因感应电流，故，在此段时间内也为定值，且方向向右，故为正，功率，同样为定值。同理，在时间内，Φ先逐渐减小到零再反向增大，电动势E、电流I为正值且均变成原来的两倍，外力F、功率P变为原来的四倍。在时间内，Φ从负的最大逐渐减小到零再变为正的最大，电动势E为负值且是时间内电动势的两倍，外力和功率仍与时间内大小相同。在时间内，磁通量Φ逐渐减小，外力F、功率P与时间内大小相同，电动势与时间内大小相同但方向相反，综上所述，选项BC正确。
13．答案：（1）5.035 （2）4.700 （3）140（每空2分）
解析：
（1）由题图甲可知，游标卡尺主尺示数为5cm，游标尺示数为7×0.05mm＝0.35mm，则游标卡尺示数L＝5cm＋0.35mm＝5.035cm。
（2）螺旋测微器的精确值为0.01mm，由图乙可知直径为D＝4.5mm＋0.01mm×20.0＝4.700mm。
（3）电阻的阻值约为14×10Ω＝140Ω。
14．答案：（1）70 （2）减小 增大 （3）B （4）大于等于80℃（最后1空2分，其他每空1分）
解析：
（1）由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为70Ω。
（2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，则继电器电流增大，磁性增大。
（3）由于继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。所以图甲中警铃的接线柱C应与接线柱B相连。
（4）当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。根据欧姆定律，得，此时温度为80℃，则环境温度大于等于80℃时，警铃报警。
15．解析：
（1）感应电动势
因此回路的电流大小
（2）2s时磁感强度的大小为0.2T，因此线圈所受安培力的大小
16．解析：
（1）输电线上损失功率5kW，由
可得
（2）降压变压器原副线圈得到的功率为
降压变压器副线圈电流
根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得
17．解析：
（1）根据题意可知，粒子在第Ⅱ象限内做类平抛运动，垂直电场方向上有
沿电场方向，做匀加速直线运动，设加速度为a，则有
恰好与y轴成45°角从Q点射出电场，则有
联立解得
则y轴上Q点坐标为。
（2）根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示
由几何关系可知，粒子进入磁场时的速度为
由牛顿第二定律有
解得
（3）根据题意，由几何关系可知，粒子在磁场中运动的弧长为
则粒子的运动时间为
18．解析：
（1）开始时，金属棒ab刚好不下滑，故受力平衡
得
当金属棒ab刚要向上滑动时，ab棒的受力分析如图
由受力平衡
代入解得
又由，解得此时金属棒中的感应电流为
此时金属棒cd的感应电动势为
再由闭合电路欧姆定律
解得此时金属棒cd的速度为
（2）设此运动过程中电路产生的总热量为，由能量守恒定律
金属棒ab上产生的热量Q与的关系有
所以
（3）此运动过程的平均感应电动势为
则平均感应电流
则流过金属棒ab某一横截面的电荷量q为
联立解得