2022-2023学年广东省茂名市信宜市高二（下）期中考试物理试卷（含解析）

2022-2023学年广东省茂名市信宜市高二（下）期中考试物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 电热水器在使用过程中能按设置温度自动跳闸断电，是因为电热水器中安装了( )
A. 光传感器 B. 温度传感器 C. 红外传感器 D. 湿度传感器
2. 如图所示，灯泡、完全相同，带铁芯的线圈的电阻可忽略．则( )
A. 闭合的瞬间，、同时发光，接着变暗、更亮，最后熄灭
B. 闭合的瞬间，不亮，立即亮
C. 闭合的瞬间，、都不立即亮
D. 稳定后再断开的瞬间，熄灭，闪亮后熄灭，且闪亮时电流方向向右
3. 如图所示，年月日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功进行了“天宫课堂”第一课。航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 麦克斯韦证实了电磁波的存在
B. 电磁波可以在真空中传播
C. 电磁波在各种介质中传播的速度都是
D. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
4. 均匀形金属框置于匀强磁场中，如图所示。它可以绕轴转动。若导线中电流方向是由到，欲使导线平面往纸外转出角后达到平衡，则磁场方向应是( )
A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向右 D. 垂直纸面向里
5. 使用蓝牙耳机可以接听手机来电，已知蓝牙通信的电磁波波段为，可见光的波段为，下列说法正确的是
A. 在中国空间站可以使用蓝牙耳机收听音乐
B. 蓝牙通信的电磁波波长比可见光的波长短
C. 蓝牙通信的电磁波的能量子比可见光的能量子大
D. 蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度比可见光在真空中的传播速度小
6. 某矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，所输出的交变电压随时间变化的图像如图所示，以下说法正确的是
A. 交变电压的周期为
B. 该电源可以使额定电压为的灯泡正常发光
C. 若将线圈转速提高一倍，电压的峰值将变为
D. 该交变电压瞬时值的表达式为
7. 无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池相连，如图所示。送电线圈和受电线圈匝数比为：：。当送电线圈接上图中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是( )
A. 受电线圈的电流方向每秒改变次 B. 送电线圈的输入功率为
C. 受电线圈的输出电压为 D. 送电线圈的输入电压为
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
8. 昆明石龙坝水电站是中国第一座水电站，距离昆明，最初装机容量为，如图所示为电站向昆明某片区供电的示意图，若忽略发电机内阻，变压器为理想变压器，在装机容量内，用户功率增大，下列说法正确的是( )
A. 输电电压增大 B. 输电效率增大
C. 发电厂的输出功率增大 D. 输电线路损失功率增大
9. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是( )
A. 按下按钮过程，螺线管端电势较高
B. 松开按钮过程，螺线管端电势较高
C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D. 若按下和松开按钮的时间相同，螺线管产生大小相同的感应电动势
10. 传感器是指将非电学量如速度、温度、压力等的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着广泛应用．如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线外面有一层不导电的电介质，把金属芯线插入导电液体中芯线与导体绝缘，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从指示器显示的电容的大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是( )
A. 增大表示增大 B. 增大表示减小 C. 减小表示减小 D. 减小表示增大
三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
11. 某物理学习小组做了以下关于电磁感应的实验，首先按甲图接线，当闭合时观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央。然后按乙图所示将电流表与线圈连成一个闭合回路，将线圈、电池、滑动变阻器和电键串联成另一个闭合电路。
请完成下列问题：下列各问均选填“向左偏”、“向右偏”或“不偏”
乙图电路闭合后，将线圈竖直向下靠近线圈的过程中，电流表的指针将______。
乙图电路闭合后，线圈放在线圈正上方不动时，在突然断开时，电流表的指针将______。
乙图电路闭合后，线圈放在线圈正上方不动时，在滑动变阻器滑片向左滑动过程中，电流表的指针将______。
四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
观察变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；
A.整块硅钢铁芯
B.整块不锈钢铁芯
C.绝缘的铜片叠成
D.绝缘的硅钢片叠成
观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；填“多”或“少”
以下给出的器材中，本实验需要用到的是___________；填字母
A.干电池 ．学生电源
C.实验室用电压表 ．多用电表
为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过___________；填字母
A.
在实际实验中将电源接在原线圈的“”和“”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“”和“”两个接线柱之间的电压为，则原线的输入电压可能为___________；填字母
A.
实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为___________。填字母代号
A.原、副线圈上通过的电流发热
B.铁芯在交变磁场作用下发热
C.变压器铁芯漏磁
D.原线圈输入电压发生变化
13. 如图所示，两个光滑金属导轨和平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度，方向垂直于导轨平面向上，间接有阻值的电阻，质量、电阻的金属杆垂直导轨放置，导轨足够长，，取。求：把金属杆由静止释放下滑达到的最大速度。
14. 如图，匀强磁场沿轴正向，磁感应强度大小为，一质量为、带电量为的粒子从点沿轴正向以速度进入磁场，不计粒子的重力。求：
沿轴负方向看，粒子是顺时针运动还是逆时针运动
粒子做圆周运动的半径与周期要求写出推导过程
粒子第一次回到轴上的坐标。
15. 在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。图是我国自主研发的离子注入机，图是简化的注入过程原理图。静止于处的离子，经电压为的电场加速后，沿图中半径为的圆弧虚线通过磁分析器，然后从点垂直进入矩形有界匀强电场中，最后恰好打在点，已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，方向垂直纸面向里；矩形区域内匀强电场水平向左，，。整个装置处于真空中，离子的质量为、电荷量为，离子重力不计。求：
离子进入匀强电场区域点时的速度大小及磁分析器通道内磁感应强度大小；
矩形区域内匀强电场场强大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：电热水器主要是温度的控制，所以在电热水器中安装了温度传感器；而光传感器、红外传感器以及湿度传感器均不需要，故B正确ACD错误。
故选：。
明确给出的仪器原理，同时掌握传感器的正确应用即可解答。
本题考查传感器的使用，要注意明确不同的传感器完成不同的功能，要根据需要进行选择。
2.【答案】
【解析】解：、开关闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以、同时发光。由于线圈的电阻可以忽略，灯逐渐被短路，流过灯的电流逐渐减小，流过灯的电流逐渐增大，则灯变暗，灯变亮，最后熄灭。故A正确，BC错误；
D、断开开关切断电路时，通过的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，线圈与灯构成回路，所以电流会通过，所以灯泡闪亮后熄灭；由于自感回路内的电流的方向与线圈中原来的方向相同，所以且通过的电流方向向左。故D错误。
故选：。
开关闭合的瞬间，电源的电压同时加到两灯的两端，两灯同时发光．由于线圈的电阻可以忽略，灯逐渐被短路，随后灯变暗，灯变亮．断开开关的瞬间，灯立即熄灭，灯突然闪亮一下再熄灭．
对于自感线圈，当电流变化时产生自感电动势，相当于电源，当电路稳定时，相当于导线，将所并联的电路短路．
3.【答案】
【解析】解：、电磁波是由麦克斯韦预言，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B、电磁场本身就是一种物质，可以不依赖物质传播，所以可以在真空中传播，故B正确；
C、电磁波在真空中传播的速度都是，而在介质中的传播速度要小于，故C错误；
D、根据麦克斯韦电磁场理论，可知变化的磁场周围产生电场，变化的电场周围产生磁场，故D错误。
故选：。
电磁波是由麦克斯韦预言，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在；电磁场本身就是一种物质，可以不依赖物质传播；电磁波在真空中传播的速度都是；根据麦克斯韦电磁场理论判断。
解决本题的关键知道电磁波的产生原理，以及知道电磁波的传播．对于这些基本知识要熟练掌握并能正确应用。
4.【答案】
【解析】【详解】若磁场竖直向上，则由左手定则，安培力垂直纸面向里，线圈不可能向外偏转，选项A错误；若磁场竖直向下，则由左手定则，安培力垂直纸面向外，线圈能向外偏转，选项B正确；若磁场水平向右，则线圈不受安培力，线圈不可能向外偏转，选项C错误；若磁场垂直纸面向里，则由左手定则，安培力竖直向下，线圈不可能向外偏转，选项D错误；故选B．
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了电磁波的基础知识，要明确电磁波可以在真空中传播，在真空中的传播速度等于光在真空中的速度，根据分析波长，根据分析能量。
【解答】
A.电磁波传播不需要介质，在中国空间站可以使用蓝牙耳机收听音乐，A正确；
电磁波在真空中传播速度为光速，速度与可见光一致，由 可知，蓝牙通讯的电磁波波长比可见光的波长长，BD错误；
C.由 可知蓝牙通信的电磁波的能量子比可见光的能量子小，C错误。

6.【答案】
【解析】
【分析】
从图象可读出电压的最大值、周期，继而求出电压的有效值、角速度，写出电压瞬时值的表达式。
本题题干图象考查了正弦交流电的峰值、有效值、周期和瞬时值表达式，要注意明确交流电的有效值的应用。
【解答】
A.由图像可知，交变电压变化的周期为，故A错误；
B.交变电压的峰值为，可知有效值为，因此额定电压为的灯泡无法正常发光，故B错误；
C.由，可知当转速提高一倍时，电压峰值将变为原来的倍，即峰值为，故C正确；
D.由瞬时值表达式及，可知交变电压瞬时值的表达式为，故D错误。
7.【答案】
【解析】解：受电线圈的电流频率与送点线圈中的电流频率相同，即，，；
一个周期内电流方向改变次，每秒电流方向改变次次，故A错误；
由图可知，送电线圈上电压有效值为
受电线圈中的电流为，送电线圈和受电线圈匝数比为：：，可得送电线圈中的电流大小
送电线圈的输入功率
故B正确，D错误；
C.受电线圈的输出电压
得
故C错误。
故选：。
一个周期内电流方向改变次；
正弦交流电电压有效值等于峰值乘以，根据，计算功率；
受电线圈的输出电压。
本题考查学生对正弦交流电电压有效值等于峰值乘以、功率计算的掌握，是一道基础题。
8.【答案】
【解析】解：、发电机的输出电压不变，升压变压器的匝数比不变，输电电压就不变，故A错误；
B、若输电电流为，输电电压为，输电功率为，则，输电损失的功率为，输电效率为，因为用户功率增大，输电电流增大，所以输电效率减小，故B错误；
C、根据可知，输电电流增大，发电厂的输出功率增加，故C正确；
D、根据可知，输电电流增大，输电线损失的功率增大，故D正确。
故选：。
输电电压由发电机的输出电压和升压变压器的匝数比决定；根据输电的有用功率与总功率之比分析输电效率的变化；根据，结合输电电流的变化，分析发电厂输出功率的变化；由分析输电线路损失功率的变化。
分析清楚图示电路结构是解题的前提与关键，要知道用户功率增大，输电电流增大。要掌握变压器相关的制约关系，会正确分析电路中各个物理量的变化情况。
9.【答案】
【解析】解：、按下按钮过程中，穿过线圈内向左的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向右，此时螺线管端电势高，故A错误；
B、松开按按钮过程中，穿过线圈内向左的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向左，此时螺线管端电势高，故B正确；
C、当保持不动时，线圈内磁通量不变化，无感应电动势，故C错误；
D、按下和松开按钮过程，若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中磁通量的变化率相同，根据法拉第电磁感应定律可知，螺线管产生的感应电动势大小相同，故D正确。
故选：。
按压和松开按键过程，会导致线圈内磁场变化，产生感应电动势，根据楞次定律判断感应电流的方向；当保持不动时，线圈内磁通量不变化，无感应电流。
明确电磁感应的概念，知道线圈中磁通量变化，才会有感应电动势，闭合回路电路中才有电流产生。
10.【答案】
【解析】解：、改变液面高度时只改变了正对面积，若电容增大时，根据电容的决定式分析正对面积应增大，则知，液面高度增大。故A正确，B错误；
C、若电容减小时，根据电容的决定式分析可知，正对面积应减小，则知，液面高度减小。故C正确，D错误。
故选：。
金属芯线与导电液体形成一个电容器，液面高度变化相当于正对面积变化，根据电容的决定式分析电容的变化与高度间的关系．
本题只要掌握电容的决定式，就能很容易分析电容与液面高度的关系，注意电容决定式的正确应用，并能根据实际情况分析液面高度与电容的关系．
11.【答案】向右偏 向左偏 向右偏
【解析】解：在图甲中，闭合开关，电流从正接线柱流入电流表，电流表指针向左偏转，即电流从哪个接线柱流入，指针就向哪侧偏转．在图乙中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈中的电流产生的磁场竖直向上；
将线圈竖直向下靠近线圈的过程中，线圈中磁场的方向为向上，磁通量增大，根据楞次定律可得感应电流的磁场方向为向下，感应电流从“”接线柱流入电表，所以指针向右偏；
若突然断开，线圈磁通量减小，原磁场方向向上，根据增反减同可得：感应电流磁场向上，感应电流从“”接线柱流入电表，所以指针向左偏；
在滑动变阻器滑片向左滑动过程中，电阻减小，电流增大，线圈的磁通量增大，同理可得：指针向右偏。
故答案为：向右偏；向左偏；向右偏。
由安培定则判断出判断出线圈产生的磁场方向，然后判断出穿过线圈的磁通量如何变化，最后由楞次定律判断出感应电流的方向，确定电流表指针的偏转方向．
本题是一道基础题，熟练掌握并灵活应用安培定则及楞次定律即可正确解题．
12.【答案】；少；；；；
【解析】
【分析】
本题考查“探究变压器的电压与匝数的关系”的实验原理，掌握原、副线圈电压与匝数成正比的成立条件，理解理想变压器的含义，及变压器的作用，知道变压器只能改变交变电压和电流，了解减小铜损和铁损的方法。
【解答】
观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，故选D；
观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据，可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少；
实验中需要交流电源和交流电压表万用表，不需要干电池和直流电压表，故选BD；
为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过，故选B；
若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系，
若变压器的原线圈接“”和“”两个接线柱，副线圈接“”和“”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为，副线圈的电压为，则原线圈的电压为；
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于，可能为，故选C；
原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，选项AB不符合题意；
C.变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项C不符合题意；
D.原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项D符合题意。
故选D。

13.【答案】解：由法拉第电磁感应定律得杆下滑到最大速度时产生的电动势为：
由闭合电路的欧姆定律得：
杆受到的安培力为：
此时杆受到的合外力为零，即：
四式联立解得：

【解析】见答案
14.【答案】解：根据左手定则知沿轴负方向看粒子顺时针运动；
令粒子做圆周运动的半径为，周期为，根据洛伦兹力提供向心力，则有：
解得：
又
可得：
粒子第一次回到轴的正半轴，坐标。

【解析】根据左手定则判断；
根据洛伦兹力提供向心力求解运动半径，根据求解周期；
根据几何关系求解粒子第一次回到轴上的坐标。
本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动规律，知道洛伦兹力提供向心力是关键。
15.【答案】解：离子经过加速电场，由动能定理得：
解得：
在磁分析器中，洛伦兹力提供向心力有
得
离子在匀强电场中运动时，水平方向做匀加速运动
竖直方向做匀速运动
联立解得
答：离子进入匀强电场区域点时的速度大小为，磁分析器通道内磁感应强度大小为；
矩形区域内匀强电场场强大小为。
【解析】在加速电场中，由动能定理列方程，在磁分析器中，根据洛伦兹力提供向心力列方程联立求解；
离子在匀强电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律进行解答。
对于带电粒子在电场中加速过程，往往运用动能定理研究加速获得的速度；对于粒子在电场中偏转问题，运动的分解是常用方法。粒子做圆周运动时，关键要分析向心力的来源，结合牛顿第二定律求解。
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