八一中学2023—2024学年第二学期高二年级期中考试
物理试卷（理科）
考试时间：90分钟 满分：100分 预测难度系数：0.6
一、选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分)
1．关于电磁波的发现及其应用，下列说法不正确的是（ ）
A．电磁波可以传递能量和信息，但不能在真空中传播
B．赫兹通过实验证明了电磁波的存在
C．麦克斯韦建立了经典电磁场理论
D．按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱
2．图甲为LC振荡电路，振荡电流随时间的变化规律如图乙所示，则（ ）
A．时刻，电容器放电完毕
B．时刻，线圈中的磁场最弱
C．过程中，电容器极板上的电荷量变大
D．过程中，线圈中的自感电动势变小
3．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动，产生交变电流的图像如图所示，则（ ）
A．该交变电流的周期为0.5s
B．该交变电流的电流有效值为2A
C．时，穿过线圈的磁通量变化最快
D．时，穿过线圈的磁通量为零
4．在同一匀强磁场中，两个相同的矩形金属线圈a、b分别绕线圈平面内且与磁场垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的图象如图所示，则( )
A．线圈a的转速是b的
B．t＝0.01 s时，线圈a恰好经过中性面
C．将一只交流电流表接在线圈b两端，电表的示数为10 V
D．将电阻值相同的两个电阻分别与线圈a、b串联，在6 s内两电阻上产生的热量之比为
5．在如图所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L为自感系数很大的线圈、R为定值电
阻。假设电源的内阻和线圈的直流电阻可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S的瞬间，灯泡A、B同时亮
B．闭合开关S，待稳定后，灯泡A、B亮度相同
C．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S瞬间，灯泡A、B中的电流大小不同
D．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S瞬间，灯泡B中的电流方向为从右向左
6．在如图所示的电路中，理想变压器原线圈接入恒定的正弦交流电，电流表、电压表均为理想表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，开关S开始接在1端，则下列判断正确的是（ ）
A．将开关S由1合向2，电流表的示数变大，电压表的示数变小
B．将开关S由1合向2，电流表的示数变小，电压表的示数变小
C．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变大、电压表的示数不变
D．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数不变，电压表的示数变小
7．下列与电磁感应有关的现象中，说法正确的是（ ）
A．甲图变压器把硅钢切成片状的目的是为了增大涡流
B．乙图探雷器使用通以恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有较大金属零件的地雷
C．丙图冶炼炉通高频交流电时，金属块会产生涡流
D．丁图磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，铝框起到了电磁驱动的作用
8．如图所示，a、b两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径ra＝2rb，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小，则下列说法正确的是( )
A．a、b线圈中产生的感应电流方向均沿逆时针方向
B．a、b线圈均有缩小趋势
C．a、b线圈中产生的感应电动势之比Ea∶Eb＝2∶1
D．a、b线圈中产生的感应电流之比Ia∶Ib＝2∶1
9．如图所示，宽为l的光滑金属导轨与水平面成θ角，质量为m、长为l的金属杆ab水平放置在导轨上，空间存在着匀强磁场。当金属杆中通过的电流为I时，金属杆保持静止，重力加速度为g。该磁场的磁感应强度（ ）
A．可能方向竖直向上，大小为
B．可能方向竖直向下，大小为
C．存在最小值且大小为，方向垂直于导轨平面向上
D．存在最小值且大小为，方向沿导轨平面向上
10．在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的质量相等的离子和，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子在磁场中转过后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子和（离子重力忽略不计）（ ）
A．在电场中的加速度之比为
B．在磁场中运动的半径之比为
C．在磁场中转过的角度之比为
D．离开电场区域时的动能之比为
多选题（本题共5小题，每小题4分，共20分；全部选对的得4分，部分选对的得2分，有选错的得0分）
11．若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，为阿伏加德罗常数，分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：①；②；③；④，其中正确的是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
12．如图所示，螺线管连接电阻R放置在水平地面上，上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动过程中（未插入线圈内部），下列说法正确的是（ ）
A．穿过螺线管的磁通量减少
B．通过R的感应电流方向为从
C．磁铁与螺线管相互吸引
D．螺线管对地面的压力变大
13．分子势能与分子间距离r的关系图线如图所示（取无穷远处分子势能），下列说法正确的是（ ）
A．在图中的A位置，分子势能最小
B．在图中的B位置，分子间引力大于斥力
C．两分子从无穷远处靠近的过程中分子势能先减小后增大
D．分子间距从图中的A点变化到B点的过程中，分子间引力和斥力都在不断减小
14．关于下列四幅图的说法正确的是（ ）
A．图甲是回旋加速器，带电粒子获得的最大动能与回旋加速器的半径有关
B．图乙是磁流体发电机，可以判断出B极板是发电机的负极
C．图丙是速度选择器，若带正电的粒子能自左向右沿直线通过，则带负电的粒子不能自右向左沿直线通过
D．图丁是质谱仪，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3，粒子的比荷越大
15．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度大小为B，纸面内有一由均匀金属丝制成的等腰直角三角形线框abc，直角边边长为L，bc边与磁场边界平行，线框总电阻为R。线框在向左的拉力作用下以速度v匀速进入磁场。下列分析正确的是（ ）
A．线框进入磁场过程中有顺时针方向的感应电流
B．线框进入磁场过程中产生的热量为
C．线框ab边中点进入磁场时拉力的功率大小为
D．线框进入磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量为
三、实验题（每空2分，共6分）
16．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
②往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水。待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上；
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内一定体积时的总滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是④ ；（填写步骤前面的数字）
(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列，体现的物理思想方法为（ ）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想化模型法
(3)某组同学将1ml的油酸溶于酒精，制成1000ml的油酸酒精溶液；测得0.5ml的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是135cm2。由此估算出油酸分子的直径为 m；（结果保留2位有效数字）
四、计算题（本题共4小题，共44分。解答应写出文字说明、过程或步骤）
17．（10分）如图所示，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距，导轨一端接有的电阻。有一质量、电阻的金属棒ab与导轨垂直放置。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度。现用的水平恒力垂直拉动金属棒ab，使它由静止开始向在加速运动，当金属棒向在运动的距离为时速度达到。设导轨足够长。求：
（1）此时金属棒ab中电流I的大小和方向；
（2）此时金属棒ab两端的电压U；
（3）此时金属棒ab的加速度a。
18．（10分）如图所示，矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，线框共10匝，面积，电阻，通过导线与一阻值的定值电阻相连，所有电表均为理想交流电表。（计算结果可保留根号）
（1）将图示时刻记为，写出该正弦式交流电电动势的瞬时值表达式；
（2）电压表、电流表的示数；
（3）转动一周的过程中，整个电路产生的热量。
19．（12分）如图所示，平面直角坐标系xOy的第一、四象限内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小不同的匀强磁场（未画出），第一象限内匀强磁场的磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量大小为q的带电粒子从y轴上的A点沿平行于x轴的方向射入第一象限，经x轴上的C点进入第四象限。已知A点坐标为（0，a），C点坐标为（a，0），不计粒子的重力。
（1）判断带电粒子电性；
（2）求粒子从A点射出时的速度大小；
（3）若粒子刚好不能进入第三象限，求粒子第一次在第四象限内运动的时间。
20．（12分）某村通过水电站发电对用户供电，输电线路如图所示，已知发电机的输出电压为500V，输出功率为9kW，用变压比（原、副线圈匝数比）为1∶6的理想变压器升压后向远处送电，输电导线的总电阻为10Ω.到达用户后再用变压比为297∶22的理想变压器降压后供给用户，求：
（1）输电线上损失的电压和电功率；
（2）用户得到的电压和电功率。高二物理期中考试参考答案：
一、单选题
1．A 2．D 3．C 4．D 5．D 6．B 7．C 8．D 9．C 10．C
二、多选题
11．AC 12．BD 13．AC 14．ACD 15．CD
三、实验题
16．(1) ②①⑤③ (2)C (3) 7.4×10-10
四、计算题
17．（1）0.2A，由b到a；（2）0.8V；（3）0.5m/s2
【详解】（1）此时金属棒ab中产生的感应电动势
感应电流
由右手定则可知，电流方向由b到a；
（2）此时金属棒ab两端的电压
U=IR=0.8V
（3）此时对金属棒由牛顿第二定律
解得
a=0.5m/s2
18．（1）；（2），；（3）
【详解】（1）线圈转动时，产生的感应电动势最大值为
由图可知，图示时刻线圈平面与磁场方向平行，该时刻的磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势最大，则将图示时刻记为，该正弦式交流电电动势的瞬时值表达式为
（2）电动势的有效值为
则电流表的示数为
电压表的示数为
（3）转动一周的过程中，整个电路产生的热量为
19．（1）带正电；（2）；（3）
【详解】
（1）由左手定则可知，带电粒子带正电；
（2）运动轨迹如图
设在一象限内圆周运动的半径为R1，由几何关系得
解得
又因为
代入数据解得
（3）刚好不进入第三象限，轨迹如图
根据几何关系
有
又因为
根据几何关系可知粒子在磁场中转过角度为，所以粒子运动时间为
且
联立求解得
20．（1），；（2），
【详解】（1）设升压变压器副线圈两端的电压为,有
其中
解得
U2=3000V
设输电线中的电流为，有
其中
解得
输电线上损耗的电压为
输电线上损耗的电功率为
（2）降压变压器原线圈两端的电压为
设用户得到的电压（即降压变压器副线圈两端的电压）为，有
其中
解得
用户得到的电功率为
