山东省德州市2022-2023学年高二下学期期中物理试题（含答案）

山东省德州市2022-2023学年高二下学期期中物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单选题1．电磁波为信息的传递插上了翅膀。下列说法正确的是（）A．Wi—Fi信号实质是一种电磁波，可以传递信息，具有能量B．变化的电场周围一定产生变化的磁场C．电磁波和机械波都能传递信息，都需要靠介质传播D．医院拍片的X光机和治疗咽喉炎的超声波雾化器都是电磁波的应用2．图甲为某小型交流发电机的示意图，线圈绕与磁场方向垂直的对称轴OOA．t=0.005s时，交流电流表的示数为0B．t=0.01s时，穿过线圈的磁通量为0C．电阻R两端电压的有效值为10VD．如果将电阻R换成标有“8V，16W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，其中原线圈接在u=2202sin(100πt)V的交流电源上，副线圈右侧的电阻R0、A．S断开时，电压表的示数为44VB．S由断开到闭合，电流表的示数增大C．S由断开到闭合，变压器的输入功率增大D．无论S断开还是闭合，通过R04．回旋加速器工作原理如图所示，两个半径为R的D形盒置于磁感应强度为B的匀强磁场中，两盒间的狭缝很小，两盒间接电压为U的高频交流电源。电荷量为q的带电粒子从粒子源A处进入加速电场（初速度为零），若不考虑相对论效应及粒子所受重力，粒子在电场中运动的时间忽略不计。下列说法正确的是（）A．粒子第一次与第二次在D2B．若仅将粒子的电荷量变为q2，则交流电源频率应变为原来的1C．粒子从回旋加速器出来的最大速度与D形盒的半径R无关D．粒子在回旋加速器中被加速的次数与磁场磁感应强度B无关5．如图所示，铁芯上绕有L1和LA．闭合电键S瞬间，轻铝环向左摆动，远离铁芯B．闭合电键S瞬间，导线AB中的感应电流方向由A→BC．闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从上往下看小磁针将逆时针转动D．闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从左往右看，铝环中的感应电流的方向为顺时针6．粗细均匀的正方形单匝闭合线框abcd静止在光滑水平面上，虚线右侧区域有匀强磁场，方向竖直向下，如图所示。t＝0时，ab边恰与虚线重合，此时对线框施加水平向右的外力F，使线框由静止开始向右一直做匀加速直线运动，经过时间t0A． B．C． D．7．如图甲所示，正方形金属框在竖直面内固定放置，金属框两端引出两根导线，分别与两块水平放置的平行金属板连接，金属框内有如图乙所示变化的磁场（规定磁感线垂直于纸面向里为正方向）。平行板间中心锁定一带正电的粒子，重力不计。在t＝0时刻，解除锁定，运动过程中粒子始终未与平行板接触。下列说法正确的是（）A．第1s内a板比b板电势低B．第2s内和第3s内感应电动势大小不同C．第2s内粒子向上运动D．第4s末粒子恰好回到初始锁定的位置8．如图所示，空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=1T。将一质量为m=0.1kg、电荷量为q=1C的带正电小球从P点由静止释放，小球在重力和洛伦兹力的作用下，部分运动轨迹如图中实线所示，到达右侧Q点时速度为0，取A．P点位置比Q点高 B．小球可能沿轨迹返回P点C．小球运动的最大速度为2m/s D．小球下降的最大高度为0二、多选题9．在用图甲的电路研究自感现象时，电流传感器显示各时刻通过线圈L（直流电阻为0）的电流如图乙所示。已知灯泡的电阻与定值电阻R相等且不随电流变化，下列说法正确的是（）A．闭合S时灯泡缓慢变亮，断开S时灯泡缓慢熄灭B．1.C．1.D．1.4×10−310．我国远距离特高压输电技术处于世界领先水平。如图所示为远距离高压输电示意图。升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个理想互感器，互感器中电流表、电压表未标明，互感器原、副线圈的匝数比分别为1000：1和1：10，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，输电线路总电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（）A．线路上损耗的功率25000WB．发电机输出的电功率110kWC．互感器A是电流互感器，互感器B是电压互感器D．当用户使用的用电设备变多时，降压变压器输出电压会变小11．如图所示，y轴上的P点到坐标原点的距离为d，坐标平面内有边界过P点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外（图中未画出）。有一质量为m，电荷量为q的带电粒子从P点以某一速度射入磁场，速度方向与x轴正方向相同，从x轴上的Q点射出磁场，射出时速度方向与x轴正方向夹角为60°，粒子重力不计。根据以上信息，可以求出（）A．磁场的磁感应强度大小B．带电粒子做圆周运动的轨迹半径C．带电粒子做圆周运动的轨迹方程D．带电粒子在磁场中运动的时间12．如图所示，水平直线MN是匀强磁场的边界线，直线MN的上、下方磁场的方向相反，磁感应强度的大小分别为B和3B，磁场范围足够大。一边长为L、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框abcd竖直放置，线框的下边ab与磁场边界MN的距离为H，由静止开始释放线框，当ad边有L3A．ab边到达MN前，线框中的感应电流为0，ab边的电压也为0B．ab边刚进入下方磁场时，线框中感应电流大小为4BLC．线框从开始运动至虚线框位置的过程，通过线框的电荷量为4BD．线框从开始运动至虚线框位置所用的时间为H三、实验题13．某实验小组做“探究影响感应电流方向的因素”实验的装置如图所示。（1）闭合开关的瞬间，发现电流表G指针向右偏转。电路稳定后，将线圈A快速从线圈B中抽出，电流表指针将向（选填“左”或“右”）偏转。（2）实验准备过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈中导线的绕制方向。（选填：“A”、“B”或“A和B”）（3）感应电流沿着楞次定律所述的方向，（选填“是”或“不是”）能量守恒定律的必然结果。14．为节能减排，保护环境，公共场所使用声、光控照明系统，声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，其示意图如图甲所示。（1）声控开关和光控开关的连接方式为（选填“串联”或“并联”）。（2）其中光控开关内部示意图如图乙所示，光敏电阻的阻值随照度（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，单位为lx）的变化关系如图丙所示，由图丙可知随光照度的减弱，光敏电阻的阻值（选填“增大”或“减小”）。（3）已知光控开关中的电源电动势为3.0V，内阻不计，电阻箱的阻值调为8Ω，电磁开关的电阻为2Ω。设计要求当流过电磁开关的电流小于0.06A，即照度低于lx时（保留一位小数），光控开关接通。（4）为了节约用电，需要在更弱光照度时，光控开关才接通，应该把电阻箱的阻值调（选填“大”或“小”）。四、解答题15．贯彻新发展理念，构建新发展格局，我国风力发电发展迅猛，截至2022年底我国风力发电装机容量达3.7亿千瓦，稳居世界第一。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，风轮机叶片转动时，通过升速齿轮箱带动磁体绕线圈的对称轴高速转动。已知磁体间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度的大小为B，线圈的匝数为N，面积为S，磁体匀速转动的角速度为ω。求：（1）线圈中感应电动势的有效值E；（2）从图示位置（线圈与磁感线垂直）开始，到磁体转动90°的过程中，线圈中产生的感应电动势的平均值E。16．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=1m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37∘，空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T。金属导轨的一端接有电动势E=3V、内阻r=1Ω的直流电源。现把一根质量m=0.1kg的导体棒垂直于金属导轨放置，导体棒恰好没有发生下滑。导体棒接入电路中的电阻R=2Ω，导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（（1）求导体棒与轨道间的滑动摩擦因数；（2）若磁场方向改为竖直向上，能使导体棒保持静止状态，求磁感应强度的最大值。17．如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨倾斜放置，倾角α=30∘，相距L=1m，在导轨的虚线P和虚线Q间存在与导轨平面垂直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，磁场区域PQ的长度d=4m。现有两根相同的导体棒a、b分别从图中M、N处同时由静止释放。导体棒a恰好匀速穿过磁场区域，且当导体棒a刚穿出磁场时，导体棒b恰好进入磁场。已知每根导体棒的质量m=0.2kg，长度L=1m，电阻R=1Ω，重力加速度（1）导体棒a穿过磁场区域的速度大小；（2）导体棒a穿过磁场区域的过程中，导体棒a中产生的热量；（3）导体棒b刚进入磁场时，导体棒b两端的电压。18．如图所示，在xOy坐标平面内的第一、二象限有沿y轴负方向的匀强电场；第三、四象限有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。平面内坐标为（0，－L）的M处有一粒子发射源，能向第三象限发射不同速率的同种带正电的粒子，速度方向与y轴正方向的夹角都为30°，其中发射速度大小为v0（1）粒子源射出的粒子的比荷；（2）粒子b的速度大小；（3）第一、二象限中匀强电场的电场强度大小；（4）射入速度为3v

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】A.Wi-Fi信号实质是一种电磁波，电磁波是振荡的电磁场由近向远传播，可以传递信息，具有能量，A符合题意；

B.由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场周围一定产生磁场，但是均匀变化的电场周围产生的是恒定的磁场，可知变化的电场周围不一定产生变化的磁场，B不符合题意；

C.电磁波和机械波都能传递信息，但电磁波传播不需要介质，可在真空中传播，机械波传播需要靠介质传播，C不符合题意；

D.医院拍片的X光机是电磁波的应用，治疗咽喉炎的超声波雾化器是机械波的应用，D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】电磁波可以传递信息，具有能量；根据麦克斯韦电磁场理论判断；电磁波可以在真空中传播，机械波的传播需要介质；治疗咽喉炎的超声波雾化器是机械波的应用。2．【答案】B【解析】【解答】A.根据图乙可知，线圈产生的电动势的有效值E=Em2=1022V=10V，电流的有效值为I=ER+r=1A，交流电流表应该显示有效值，故t=0.005s时，交流电流表的示数应为1A，A不符合题意；

B.由图可知，t=0.01s时，感应电动势达到最大值，表明此时线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为0，B符合题意；

C.电阻R两端电压的有效值为U3．【答案】C【解析】【解答】A.原线圈电压的有效值为：U1=22022V=220V，根据电压匝数关系：U1U2=n1n2，得副线圈两端电压为：U2=44V，由电路结构可知，电压表测的是并联电路的电压，一定小于副线圈电压44V，A不符合题意；4．【答案】B【解析】【解答】A.粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力充当向心力，由qvB=mv2r可得，粒子第一次在D2磁场中运动的轨道半径为r1=mv1qB，粒子第二次在D2磁场中运动的轨道半径为r2=mv2qB，粒子第一次经过狭缝后进入D2磁场，根据动能定理有qU=12mv12，但三次经过狭缝后第二次进入D2磁场，有3qU=12mv22，解得粒子第一次与第二次在D2磁场中运动的轨道半径之比为1：35．【答案】C【解析】【解答】A.闭合电键S瞬间，虽然铝环中有磁通量变化，但由于铝环不闭合，所以铝环中没有感应电流，轻铝环静止不动，A不符合题意；

B.闭合电键S瞬间，线圈L1电流增大，根据右手螺旋定则可知，通过线圈L2的磁通量向右增加，根据楞次定律可知，导线AB中的感应电流方向由B→A，B不符合题意；

C.闭合电键S稳定后，断开S瞬间，通过线圈L2的磁通量向右减少，根据楞次定律可知，导线AB中的感应电流方向由A→B，由右手螺旋定则可知，AB中的电流在小磁针出产生的磁场垂直纸面向里，小磁针N极向里转动，S极向外转动，从上往下看小磁针将逆时针转动，C符合题意；

D.闭合电键S稳定后，断开S瞬间，由于铝环有一个小缺口，铝环没有感应电流，D不符合题意。

6．【答案】A【解析】【解答】B.线框做匀加速直线运动，感应电动势E=Blv，感应电流为I=ER=BLatR，其中B、L、a均不变，则电流I与t成正比，t0时间后无感应电流，B不符合题意；

A.线框所受的安培力为F'=BIL=B2L2atR，由牛顿第二定律得F-F'=ma，解得F=B2L2atR+ma，可知F与t是线性关系，但不过原点，t0时间后无感应电流，F=ma，为定值，A符合题意；

C.ab边两端电压为U=34E=347．【答案】D【解析】【解答】A.根据图乙可知，第1s内磁感应强度在增大，金属框中磁通量增大，则由楞次定律和安培定则可知，a板比b板电势高，A不符合题意；

B.根据法拉第电磁感应定律可得E=n∆ϕ∆t=nS∆B∆t，根据乙图可知，在第2s内和第3s内磁感应强度的变化率相同，因此产生的感应电动势相同，B不符合题意；

8．【答案】C【解析】【解答】A.根据题意，由动能定理可知，由于小球从P点静止释放，到达右侧Q点时速度为0，洛伦兹力不做功，则重力做功应为0，所以P点位置与Q点等高，A不符合题意；

B.根据题意由左手定则可知，小球从Q点向下运动，受向右的洛伦兹力，小球向右偏转，不可能沿轨迹返回P点，B不符合题意；

CD.根据题意，利用配速法，把静止释放的小球看成具有一个向左的v0和向右的v0，且有：qv0B=mg

则小球的两个分运动为向右的匀速直线运动和匀速圆周运动，当运动到最低点时，小球的速度最大，最大速度为：vm=2v0=2mg9．【答案】B,D【解析】【解答】A.由于灯泡与线圈并联后与电源连接，则闭合S时灯泡立即变亮，断开S时，由于线圈的自感，灯泡缓慢熄灭，A不符合题意；

B.根据图乙可知，1.0×10-3s后电流逐渐减小，可知，1.0×10-3s时，S突然断开，B符合题意；

C.根据上述，1.0×10-3s后电键S突然断开，根据楞次定律可知，线圈产生的感应电动势方向向右，与灯泡所在支路组成新的回路，则1.2×10-3s时，通过灯泡的电流方向为从右向左，C不符合题意；

D.由图乙可知，5.0×10-4s时的电流为I0=1.5A10．【答案】A,D【解析】【解答】A.对于电流互感器，根据电流与匝数成反比的关系，可得输电线中的电流为I=5×101A=50A，线路上损耗的功率为P损=I2R=502×10W=25000W，A符合题意；

C.电流互感器测量电路电流时，应将其串联入电路，电压互感器测量电路电压时，应将其与电路并联，根据图形可知，A是电压互感器，B是电流互感器，C不符合题意；

B.对于电压互感器，根据电压与匝数成正比的关系，升压变压器副线圈两端电压为U2=10001×220V=2.2×105V11．【答案】B,C【解析】【解答】B.作出轨迹如图所示

根据几何关系有R–Rcos60°=d，得R=2d，所以可以求出带电粒子做圆周运动的轨迹半径，B符合题意；

A.根据qvB=mv2R，可得B=mvqR，由速度未知，因此不能够求出磁感应强度B，A不符合题意；

C.根据上述可知，轨迹圆的圆心位置坐标为x=-12R，y=0，因此可以求出带电粒子做圆周运动的轨迹方程，C符合题意；

12．【答案】B,C,D【解析】【解答】A.ab边到达MN前，穿过线框的磁通量不变，线框中的感应电流为0，线框做自由落体运动，由于线框上下两边均在切割磁感线，上下两边可以等效为两个电源，则ab边的电压为U=BLv=BLgt，A不符合题意；

B.ab边刚进入下方磁场时，根据运动学公式有v02=2gH，感应电动势为E1=BLv0+3BLv0=4BLv0，此时的感应电流I1=E1R，解得I1=4BL13．【答案】（1）左（2）A和B（3）是【解析】【解答】（1）闭合开关的瞬间，发现电流表G指针向右偏转，表明穿过线圈的磁通量增大时，电流计指针向右偏转，当将线圈A快速从线圈B中抽出，穿过线圈的磁通量减小，可知，电流表指针将向左偏转；

（2）为了能够根据楞次定律和安培定则准确确定感应电流的方向，实验准备过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈A和B中导线的绕制方向；

（3）楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的一种表现，因此感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果。

【分析】（1）根据题意确定磁通量的变化情况与电流计指针偏转情况间的关系，然后根据题意确定指针偏转方向；（2）根据楞次定律和安培定则分析判断感应电流需要确定的条件；（3）电磁感应现象满足能量守恒定律。14．【答案】（1）串联（2）增大（3）0.4（4）小【解析】【解答】（1）根据题意可知，声、光控开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，则声控开关和光控开关应该串联；

（2）由图丙可知随光照度的减弱，光敏电阻的阻值增大；

（3）根据题意，由闭合回路欧姆定律有I=ER+R光+R电磁15．【答案】（1）解：电动势的最大值E有效值E=解得E=（2）解：由法拉第电磁感应定律有E从图示位置（线圈与磁感线垂直）开始，到磁体转动90°的过程中，所对应的时间为Δt=而线圈转动的周期T=联立解得E【解析】【分析】（1）根据Em=NBSω计算出感应电动势的最大值，根据E=E16．【答案】（1）解：导体棒受力分析如图所示则有F安+Ff导体棒所受安培力F通过导体棒的电流I=解得μ=0（2）解：若磁场方向改为竖直向上，则安培力变为水平向右，当导体棒所受摩擦力沿斜面向下且达到最大值时，磁感应强度最大，则有F安1cos其中Ff1=μ结合上述解得B【解析】【分析】（1）根据欧姆定律得出电流的大小，结合安培力的计算公式得出安培力的大小，对导体棒进行受力分析，根据共点力平衡条件列式求解动摩擦因数；

（2）根据导体棒的受力分析，确定磁场最大时，摩擦力的方向和大小，再根据共点力平衡条件列式求解即可。17．【答案】（1）解：导体棒a进入磁场后，受力分析如图所示则有F安=mgsinα，F解得v＝8m/s（2）解：由能量守恒有Q=mgdsinα解得Q（3）解：导体棒a进入磁场时，导体棒b与导体棒a的速度相等，则有v导体棒a在磁场中的运动时间t=