天津市部分区2022-2023学年高二（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年天津市部分区高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）
1. 下列关于电磁场和电磁波的说法正确的是( )
A. 均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B. 均匀变化的电场能够在空间产生电磁波
C. 只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D. 电磁波在真空和介质中传播速度相同
2. 如图所示，弹簧振子在、之间做简谐运动。以平衡位置为原点，建立轴，向右为轴正方向。若振子位于点时开始计时。则其振动图像( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示，让光线沿半圆形玻璃砖的半径射到平直边上，在这个界面发生了反射和折射。逐渐增大入射角，下列对观察到的现象的描述中正确的是( )
A. 反射光线和折射光线的夹角逐渐增大 B. 折射角和入射角的比值不变
C. 反射光线和折射光线都逐渐减弱 D. 折射光线逐渐减弱，直至完全消失
4. 两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速度、在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为、和、，则( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
5. 如图所示，置于匀强磁场中的闭合金属线圈，磁场方向垂直线圈平面向里，当磁感应强度随时间均匀减小时，线圈中将产生( )
A. 顺时针方向恒定的电流
B. 逆时针方向恒定的电流
C. 顺时针方向逐渐减小的电流
D. 逆时针方向逐渐减小的电流
二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）
6. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极、同的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数为
B. 该交流电的频率为
C. 时，线圈平面与磁场方向垂直
D. 时，穿过线圈的磁通量为零
7. 如图所示，一质量为的长方形木板放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量为的小木块。现以地面为参考系，同时给和大小相等、方向相反的初速度，使木块开始向左运动，木板开始向右运动，最终木块并没有滑离木板、下列说法正确的是( )
A. 最终二者一起向右运动 B. 最终二者一起向左运动
C. 木块的速度某时刻为零 D. 木板的速度某时刻为零
8. 振荡电路中电容器两端的电压随时间变化的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A. 时刻电路中的电流最大 B. 时刻电容器上的电荷量为零
C. 时刻电路中的磁场能最大 D. 时间内，电场能转化为磁场能
三、实验题（本大题共1小题，共12.0分）
9. 某同学用匝数可调的可拆变压器增“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，保持原线圈输入的电压一定、先使原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压______ 选填“增大”、“减小”或“不变”；然后再使副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压______ 选填“增大”、“减小”或“不变”。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是______ 选填“控制变承法”、“转换法”或“类比法”。
激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是______ 。
A.激光是纵波
B.两束频率不同的激光能产生干涉现象
C.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
如图所示，在光的干涉实验中，激光的波长为，屏上点距双缝和的路程差为，则在这里出现的应是______ 填“明条纹”或“暗条纹”。现改用波长为的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将______ 。填“变宽”、“变窄”或“不变”。
四、简答题（本大题共3小题，共48.0分）
10. 一列简谐横波沿轴正方向传播，时刻波恰好传播到质点。波形如图所示、时质点第一次到达波峰位置。求：
波的传播速度；
质点第一次出现波峰的时刻。
11. 如图所示，左侧是一对水平位置的平行金属板、。板间存在电场强度为的匀强电场和垂直纸面、磁感应强度为的匀强磁汤。右侧是一半径为，圆心为的圆形区域，区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场、磁感应强度为，一个带电的粒子在两板间沿图示路径做匀速直线运动，粒子通过两平行板后，沿直径方向射入右侧的磁场区域，最后从圆形区域边界上的点射出，已知，不计带电粒子的重力，求：
粒子所带的电性及、间磁场的方向；
粒子在两板间做匀速直线运动的速度大小；
粒子的电荷量与质量之比。
12. 如图所示，间距为的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。一根质量为的导体棒放在导轨上，并与导轨始终接触良好，导体棒的电阻，导轨的电阻忽略不计，在垂直的水平拉力作用下导体棒沿导轨向右匀速运动，速度为，在运动过程中导体棒始终与导轨保持垂直。求：
导体棒中感应电流的大小和方向；
作用在导体棒上拉力的大小；
某时刻撤去拉力，撤去拉力后电阻上产生的热量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场可产生恒定的电场，故A正确；
、均匀变化的电场能够在空间产生恒定不变的磁场，而恒定不变的磁场不能产生电场，故不能够在空间产生电磁波，故BC错误；
D、电磁波在真空和介质中传播速度不相同，在真空中传播速度最大，而在介质中传播速度较小，故D错误。
故选：。
根据麦克斯韦电磁场理论解答；电磁波在真空和介质中传播速度不相同。
本题考查了麦克斯韦电磁场理论，以及电磁波产生的原理。基础题目，掌握电磁波产生的条件和传播特点。
2.【答案】
【解析】解：选取向右为轴正方向，振子运动到点时，振子具有负向最大位移，故ABD错误，C正确。
故选：。
当振子运动到点时开始计时，分析此时振子的位移，即可确定振动图像。
本题在选择振动图像时，关键要研究时刻质点的位移和位移如何变化。
3.【答案】
【解析】解：、、逐渐增大入射角，反射角增大，反射光线沿逆时针方向转动，由折射定律知折射角逐渐增大，折射光线沿顺时针方向转动，故反射光线和折射光线的夹角逐渐减小，A错误。
B、折射角和入射角满足折射定律为，不是角的比值，故B错误。
C、在还未发生全反射过程中，反射光越来越强，折射光越来越弱，最终发生全反射，折射光完全消失，反射光不消失，故C错误，D正确。
故选：。
根据反射定律分析反射光线转动方向。由折射定律分析折射光线转动方向。在还未发生全反射过程中，反射光越来越强，折射光越来越弱，最终折射光完全消失。
解决本题的关键是掌握反射和折射的实验规律，知道入射角增大时，反射角和折射角都随之增大，而反射光增强，折射光减弱
4.【答案】
【解析】解：根据单摆周期公式
相同的单摆，相同，则周期相同，根据频率
所以频率相同，即根据机械能守恒得，速度大者摆角大，则振幅也大，所以，故ABC错误，D正确。
故选：。
根据单摆周期公式和频率与周期关系，求解频率之比；根据机械能守恒得判断振幅大小关系。
本题考查了单摆的周期公式，决定单摆振幅的因素，比较简单，是一道常见题。
5.【答案】
【解析】解：磁感应强度减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针方向，
磁感应强度随时间均匀减小，可知不变，
由可知不变，
由闭合电路欧姆定律可知电流不变，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据楞次定律可知感应电流的方向，
磁感应强度随时间均匀减小，可知磁感应强度的变化率不变，
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知感应电流不变。
本题考查了楞次定律和法拉第电磁感应定律，解题的关键是磁感应强度均匀增大，则可知不变。
6.【答案】
【解析】解：、由图像得，电流的峰值为
电流表的示数为有效值，为
故A正确；
B、由图像得，交流电的周期为
交流电的频率为
故B错误；
C、由图像得，时，通过电阻的电流为最大值，感应电动势为最大值，穿过线框的磁通量为零，线圈平面与磁场方向平行，故C错误；
D、由图像得，时，通过电阻的电流为最大值，感应电动势为最大值，穿过线圈的磁通量为零，故D正确。
故选：。
根据图像求解电流的峰值和周期，根据正弦式交变电流规律求解电流表的示数，根据频率与周期的关系求解交流电的频率；通过电阻的电流最大时，感应电动势最大，穿过线框的磁通量为零。
本题考查正弦式交变电流，解题关键是会求解电流的峰值和有效值，知道电流表的示数为有效值。
7.【答案】
【解析】解：、由题中条件可知，木板的动量向右，木块的动量向左，且木板动量大于木块动量，故系统总动量是向右的，由于最终木块并没有滑离木板，即一起运动，根据动量守恒律，最终二者一起向右运动，故A正确，BD错误；
C、由于木块初速度向左，而最终是向右运动的，所以木块先向左减速到速度为零，再向右加速，最后速度是向右的，故C正确。
故选：。
本题通过动量守恒定律可以判断最终一起运动的方向，再通过对速度方向的分析，可知木块的速度某时刻为零。
在应用动量守恒定律时要注意方向的问题，要规定正方向，依据速度的正负来确定运动的方向。
8.【答案】
【解析】解：时刻，电容器两端的电压最大，说明电容器是充电完毕时刻，电路中的电流最小，故A错误；
B.时刻电容器上的电压是零，是放电完毕时刻，电路中电流最大，电容器上的电荷量最小，故B正确；
C.时刻，电容器两端的电压最大，是充电完毕时刻，电容器所带电荷量最大，电容器的电场能最大，根据能量守恒定律知电路中的磁场能最小，故C错误；
D.时间内，电压减小，是电容器开始放电到放电完毕时刻，电容器电荷量减小，电容器两端的电压减小，电容器所带的电荷量减小，两极板之间的电场越弱，电场能越小，由能量守恒定律知是电场能转化为磁场能，故D正确。
故选：。
在振荡电路中电容器两端的电压越大，电容器所带的电荷量越大，两极板之间的电场越强，电场能越大，电流越小，磁场能量越小。结合能量守恒定律分析。
解答本题时，关键要抓住能量这个中心来分析，要知道不计能量损失时，电场能和磁场能的总和不变。
9.【答案】增大 减小 控制变量法 暗条纹 变宽
【解析】解：根据理想变压器电压与匝数关系，可知保持原线圈输入的电压一定、先使原线圈的匝数不变，增加副线圈的匹数，观察到副线圈两端的电压增大；使副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小；该实验采用了控制变量法。
激光振动方向和传播方向垂直，是横波，故A错误。
B.两束频率不同的激光，不符相干光的条件，不能产生干涉现象，故B错误；
C.利用激光平行度好的特点，发射和返回的距离不变，光速不变，可以用来测量月球到地球的距离，故C正确。
故选：。
屏上点距双缝和的路程差为，故在点出现暗条纹；
根据相邻亮条纹间距公式，可知改用波长为的激光，波长变大，屏上的条纹间距将变宽。
故答案为：增大，减小，控制变量法；；暗条纹；变宽。
根据理想变压器的规律分析判断；根据实验原理分析判断采用的方法；
根据激光产生的原理、特点分析判断；根据光干涉出现明暗条纹的条件分析判断；根据相邻亮条纹间距公式分析屏上的条纹间距变化。
本题关键掌握变压器的规律、激光的特点、掌握出现暗条纹的体积和相邻亮条纹间距公式。
10.【答案】解：设质点的振动周期为。
有
故周期
由波形图可知
波速
进而求得
时刻，质点与最近波峰间的距离
所以质点第一次出现波峰的时刻
解得
答：波的传播速度为；
质点第一次出现波峰的时刻为。
【解析】由题意求解周期，根据求解波速；
根据时间与周期的关系确定质点位置以及质点的路程。
在求解机械振动的问题中，一般根据振动图象得到周期及质点的振动方向，进而根据波动图象得到传播方向和波长，然后求解波速；最后根据距离和波速求得质点的振动状态。
11.【答案】解：根据粒子在右侧磁场区域的运动轨迹，由左手定则可判断出粒子带正电，粒子在左侧平行板间受到向上的电场力和向下的洛伦兹力，再应用左手定则判断出磁场方向垂直纸面向外。
根据
得
设粒子在右侧磁场区域运动的轨迹半径为。
根据几何关系有有
解得
答：粒子带正电，、间磁场的方向垂直纸面向外；
粒子在两板间做匀速直线运动的速度大小为；
粒子的电荷量与质量之比为。
【解析】抓住粒子做匀速直线运动，电场力和洛伦兹力平衡，根据洛伦兹力的方向，通过左手定则得出、间磁场的方向；
根据电场力和洛伦兹力相等求出粒子匀速运动的速度；
根据粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径，结合半径公式求出粒子电荷量与质量的比值。
本题考查了带电粒子在复合场中的运动，解决本题的关键知道粒子在两金属板间受电场力和洛伦兹力平衡，以及知道在匀强磁场中靠洛伦兹力提供向心力，掌握轨道半径公式。
12.【答案】解：根据法拉第电磁感应定律可得：
根据闭合电路的欧姆定律可得：
联立解得：
由右手定则判断出导体棒中感应电流的方向为；
根据平衡条件可得拉力：
代入数据解得：；
撤去拉力后，根据能量转化与守恒定律可得：
根据焦耳定律可知：
代入数据解得：。
答：导体棒中感应电流的大小为、方向为；
作用在导体棒上拉力的大小为；
某时刻撤去拉力，撤去拉力后电阻上产生的热量为。
【解析】根据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律求解电流大小，由右手定则判断出导体棒中感应电流的方向；
根据平衡条件可得拉力大小；
根据能量转化与守恒定律求解撤去拉力后电阻上产生的热量。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
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