北京市重点中学2022-2023学年高二下学期期中考试物理试题（含答案）

北京市重点中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理
（试卷满分为100分，考试时间为90分钟）
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，只有一个选项正确。请将答案填涂在答题卡上）
1．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（ ）
A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场
B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
2．如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，包含红、蓝两种颜色的一束复色光沿半径方向射入一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面的入射角为i，经过折射后射出到空气中，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．a光为红光，b光为蓝光
D．若入射角i逐渐增大，则b光的折射光首先消失
4．某交流发电机工作时，输出的电压随时间变化的关系如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．该交流电的有效电压为100V
B．该发电机线圈的转速为50r/s
C．时刻，穿过发电机线圈的磁通量为零
D．该交流电的电压瞬时值的表达式为
5．一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为。若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为。该电阻上电压的峰值均为，周期均为T，如图所示。则等于（ ）
A． B． C．1:2 D．2:1
6．如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C分别串联一个灯泡后，并联接在交流电源的两端，三盏灯亮度相同。要使灯泡变亮、灯泡变暗，下列措施中可行的是（ ）
A．只减小交流电的电压 B．只增大交流电的电压
u C．只减小交流电的频率 D．只增大交流电的频率
7．如图所示，匀强磁场中有a、b两个闭合线圈，它们用同样的导线制成，半径，。磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增友，此过程中两线圈中产生的感应电动势分别为和，感应电流分别为和。不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是（ ）
A．，感应电流均沿顺时针方向
B．，感应电流均沿逆时针方向
C．，感应电流均沿顺时针方向
D．，感应电流均沿逆时针方向
8．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向匀速移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电压最大的是
A． B．
C． D．
9．下列说法正确的是（ ）
A．手机的无线充电技术是利用了电磁感应中的自感现象
B．磁电式电表运输时正负极短接是为了达到电磁驱动的目的
C．电磁炉加热食物时，是利用交流电在电磁炉面板中产生的涡流发热
D．金属探测器用来探测金属，是因为金属中产生涡流的磁场反过来影响探测器中的电流
10．如图所示，一水平面内固定两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨上面横放着两根完全相同的铜棒ab和cd，构成矩形回路，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场B。开始时，棒cd静止，棒ab有一个向左的初速度。从开始到最终稳定的全过程中，下列说法正确的是（ ）
A．ab棒做匀减速直线运动，cd棒做匀加速直线运动，最终都做匀速运动
B．ab棒减小的动量等于cd棒增加的动量
C．ab棒减小的动能等于cd棒增加的动能
D．安培力对ab棒和cd棒分别做负功和正功，做功总和为零
二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每题给出的四个选项中，有多个选项正确，选不全得2分。请将答案填涂在答题卡上）
11．如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示，则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（ ）
A．变大 B．增大 C．变大 D．变大
12．如图所示，赤道附近地区的几位同学在做“摇绳发电”实验把一条长约20m的导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。甲、乙两位同学按某一方向摇动导线的AB段，另两位同学观察电流计的指针。下列说法正确的是（ ）
A．为观察到电流计指针明显偏转，摇绳同学应沿东西方向站立
B．为观察到电流计指针明显偏转，摇绳同学应沿南北方向站立
C．若摇绳同学沿东西方向站立，当导线运动到最高点时回路中的电流最小
D．若摇绳同学沿南北方向站立，摇绳过程中A点电势始终高于B点电势
13．如图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。下列说法正确的是（ ）
A．由于A线圈的自感作用，才产生延时释放D的效果
B．由于B线圈的互感作用，才产生延时释放D的效果
C．若B不闭合，则断开开关S时延时效果不明显
D．若改变B的缠绕方向，断开开关S时延时效果不明显
14．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（ ）
A．温度升高，报警器两端电压减小 B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大
C．滑动变阻器取值大，报警器容易报警 D．滑动变阻器取值小，报警器容易报警
15．下图为某人设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如下表所示。则下列说法正确的是（ ）
热风时输入功率 460W
冷风时输入功率 60W
小风扇额定电压 60V
正常工作时小风扇输出功率 52W
A．触片P位于ab位置时，电吹风吹冷风 B．触片P位于bc位置时，电吹风吹冷风
C．变压器原、副线圈的匝数比 D．变压器原、副线圈的匝数比
三、实验题（10分）
16．在“测定玻璃的折射率”的实验中，如图甲所示，某同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面所在直线和（图中并未直接画的出具体位置）。O为直线AO与的交点，在直线AO上竖直地插上、两枚大头针。
（1）该同学接下来要完成的必要步骤有________。
A．插上大头针，使仅挡住的像
B．插上大头针，使挡住和的像
C．插上大头针，使仅挡住
D．插上大头针，使挡住和、的像
（2）过、作直线交于，过作垂直于′的直线，连接。测量图中角和的大小。则玻璃砖的折射率________。
（3）实验时，该同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的比实际的折射面向外侧平移了一些（如图乙所示），以后的操作都正确无误，并仍以和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。请作图说明原因。
（4）以往，已知材料的折射率都为正值（）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（），称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对于电磁波的折射率，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是________。
A． B．
C． D．
四、计算题（本大题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，画出相应的示意图。只写出最后答案的不能得分。）
17．（5分）如图所示，在一个圆形金属圈区域内，存在着磁场的方向与线圈平面垂直的匀强磁场。已知圆形金属线圈的面积，匝数，线圈电阻。线圈与电阻R构成闭合回路，。取垂直线圈平面向里为磁场正方向，若匀强磁场磁感应强度B随时间t变化的关系式为。求：
（1）通过电阻R的感应电流I的大小和方向；
（2）在时刻，ab两点间的电势差。
18．（8分）如图甲，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与的电阻、交流电流表构成闭合回路。从甲图所示位置开始计时：（取）
（1）在乙图中画出0时刻从装置正前方向后看的线圈示意图，并标明电流方向；
（2）从图示位置开始计时，推导线圈产生的感应电动势瞬时值表达式；
（3）电流表的示数；
（4）线圈转过过程中通过R的电量；
19．（12分）如图所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面（纸面）垂直，磁场边界的间距为L，磁感应强度为B。一个质量为m、匝数为N、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行，导线框总电阻为R。时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合（图中位置I），导线框的速度为。经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时（图中位置II），导线框的速度刚好为零。此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置I。已知重力加速度为g，求：
（1）导线框上边缘刚进入磁场时的加速度大小；
（2）求从位置I到位置II的过程中，导线框中的焦耳热；
（3）定性画出导线框从位置I到再次回到位置I时速度随时间变化图象；
（4）上升阶段和下降阶段导线框克服安培力做功分别为和，试判断与的大小关系，并简述判断依据。
20．（15分）如图所示，光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内，MN、PQ平行且足够长，两轨道间的宽度L。轨道左端接一阻值R的电阻。轨道处于磁感应强度大小B，方向竖直向下的匀强磁场中。质量m的导体棒ab垂直于轨道放置。在沿着轨道方向向右的力F作用下，导体棒由静止开始运动，导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直。不计轨道和导体棒的电阻，不计空气阻力。
（1）若力F的大小保持不变。求：
a．试画出导体棒ab运动的速度随时间变化的v-t图像；
b．导体棒ab能达到的最大速度大小；
c．若经过位移s，导体棒ab速度达到最大速度的一半，求这个过程中回路中产生的热量Q。
（2）如图乙所示，若轨道左端MP间接一电动势E、内阻r的电源，导体棒ab处于静止状态。若在某时刻闭合开关S，求：
a．试画出闭合开关S后通过导体棒ab的电流随时间变化的i-t图像
b．导体棒ab能达到的最大速度；
c．导体棒ab速度达到最大速度的一半时，求这个过程中回路中产生的热量。
高二物理参考答案及评分标准
一、单项选择题（每题3分，共30分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A B B D C D A D B
二、多项选择题（每题4分，漏选得2分，共20分）
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AC BC AD BC
三、填空题（每空2分，共10分）
16．（1）BD； （2）； （3）偏小，图略； （4）B
四、计算题（需要必要的计算、分析过程，只写出最后答案不给分）
17．（5分）（1）通过R的电流方向： 1分
由法拉第电磁感应定律
1分
通过电阻R的电流：
1分
（2）由于a点电势低于b点电势，所以
2分
（备注：缺少负号得1分）
18．（8分）（1）装置前视图如图所示： 2分
（2）线圈产生的感应电动势：
2分
（没代入数值或者未写单位扣1分）
（3）电流表显示的为有效值，则：
2分
（结果含根号扣1分）
（4）线圈转动过程中产生的电量：
2分
19．（12分）（1）线圈上边缘刚进入磁场时，由牛顿第二定律：
1分
其中安培力为N匝线圈受到的安培力之和，即：
所以：
2分
（2）从I→II过程中，由能量守恒：
2分
所以：
1分
（3）线框在上升过程中做加速度减小的减速运动，下降过程中做加速度减小的加速运动，最终速度小于初速度。全程v-t如下图所示： 3分
（图像不连续与t轴交点处斜率突变0分；图形大致正确时应注意：末速度应小于初速度——1分，上下图线表示位移的大小应大致相等——1分。）
（4）由能量守恒，在同一高度时线框上升的速度大于下降的速度，即。
所以在同一高度时，两个过程产生的电动势，
进一步产生的感应电流，
所以上升过程中线框受到的安培力，
经过一小段位移线框克服安培力做功，
所以全过程线框克服安培力做功 3分
（应强调同一高度时比较上下的速度，做功为小量求和的结果，简单的说平均速度不给分）
20．（15分）
（1）a．导体棒ab做加速度逐渐减小的加速运动： 2分
b．当时，导体棒速度达到最大：
所以：
2分
c．当导体棒ab速度到达，由动能定理：
2分
所以回路中产生的热量：
1分
（2）棒中电流的大小满足：
导体棒的加速度：
电流随时间变化率：
因此电流速度的增加而减少，且斜率逐渐减小： 2分
b．当电路中电流为零时，安培力为零，导体棒ab速度达到最大：
所以，导体棒ab最大的速度：
2分
c．当导体棒ab速度达到，由动量定理：
所以，通过电源的电量：
2分
全过程由能量守恒：
1分
所以，产生的热量：
1分