山西省太原市2021-2022学年高二下学期物理期中考试试卷（含答案）

山西省太原市2021-2022学年高二下学期物理期中考试试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单选题1．根据电磁场理论，下列说法正确的是（）A．任何磁场都会在周围空间产生电场B．周期性变化的电场会在周围空间产生变化的磁场C．红外线是电磁波，我们看到烤箱中的红光就是红外线D．可见光可用来照明，但是不能用来通讯2．传感器是将非电学量转化为电学量的装置，下列说法正确的是（）A．半导体材料可以制成光敏电阻，有光照射时其阻值将减小B．干簧管可以起到开关作用，“操纵”开关的是电场C．电容式位移传感器是通过改变两极板间距改变电容的D．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号3．如图的电路中，A、B是两个相同的灯泡，电感线圈L的自感系数较大，电阻与R相等，则（）A．闭合S时，灯泡A立即变亮，B缓慢变亮B．闭合S时，灯泡A缓慢变亮，B立即变亮C．闭合S待稳定后再断开，A闪亮一下再熄灭而B立即熄灭D．闭合S待稳定后再断开，B闪亮一下再熄灭而A立即熄灭4．如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）A． B．C． D．5．如图所示，一理想自耦变压器与三个电阻连接，R1、R3为定值电阻、A．仅将P1B．仅将P1向上移动，RC．仅将P2向上移动，RD．仅将P26．如图是法拉第发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，处于方向竖直向上的匀强磁场B中，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，当圆盘按图中方向匀速旋转时，下列说法正确的是（）A．由于穿过圆盘的磁通量不变，故R中无感应电流B．R中有感应电流通过，方向由b向aC．转轴Q的电势高于圆盘边缘P的电势D．转轴Q的电势等于圆盘边缘P的电势7．如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的EF和GH两部分导轨间的距离为2L，IJ和MN两部分导轨间的距离为L，导轨竖直放置，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上运动，此时cd处于静止状态，则F的大小为（）A．2mg B．3mg C．4mg D．mg8．如图的质谱仪中，加速电场的电压恒定。一质子（质量为m、电荷量为+e）在入口处从静止开始被电场加速，经磁感应强度大小为B0的匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若氦核（质量为4m、电荷量为+2e）在入口处由静止开始被电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从出口离开磁场，需将磁感应强度增加到（）A．2B0 B．2B0 C．4B0 9．如图，光滑绝缘水平桌面上，边长为L的正方形区域gdef内存在方向竖直向下的匀强磁场，等腰直角三角形线框abc在外力的作用下从该磁场区的左侧以平行ab的速度v匀速通过磁场区域，ab=bc=L．从线框进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流的正方向，下列关于线框中的感应电流i随时间t变化的图像正确是（）A． B．C． D．10．如图甲所示，固定的单匝导体环直径为d，电阻为R，处于与环面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示（垂直纸面向外为B的正方向），则在0−T时间内（）A．t=TB．t=TC．t=3T4D．0∼T内环中产生的热量为π二、多选题11．如图是高频焊接原理示意图。当线圈中通以变化的电流时，待焊接的金属工件的焊缝处就会产生大量热量将金属熔化，把工件焊接在一起。下列说法正确的是（）A．电源的频率越高，工件中的感应电流越大B．电源的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电流大D．焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电阻大12．如图所示，航天飞机在轨运行时释放一颗绳系卫星，二者用电缆绳连接，当航天飞机连同卫星在轨运行时，二者间的电缆就会与地磁场作用从而产生电磁感应现象。忽略地磁偏角的影响，下列说法大致正确的是（）A．赤道上空，地磁场的方向从南向北B．航天飞机在赤道上空从西往东运行时，A端的电势高于B端电势C．航天飞机在赤道上空从东往西运行时，A端的电势高于B端电势D．航天飞机沿经线从南往北运行时，B端的电势高于A端电势13．如图所示，竖直固定的半圆形光滑绝缘凹槽直径ac水平，O为圆心，d为最低点。处于磁感应强度大小为B、竖直方向的匀强磁场中。将长为L的直导体棒放到槽内，当棒中通有I1的电流时导体棒可静止在P点；当棒中通有I2的电流时导体棒可静止在Q点。已知OP与竖直方向的夹角为30°、OQ与竖直方向的夹角为60°，电流方向均垂直纸面向里，则（）A．磁场方向竖直向下 B．磁场方向竖直向上C．导体棒中的电流I1I214．如图是发电机给用户供电的示意图。已知发电机的输出电压为250V、输出功率为200kW。升压变压器原、副线圈的匝数比是1：20，两变压器间输电导线的总电阻为5Ω，用户得到的电压为220V。已知变压器是理想变压器，则（）A．输电线上的电流为50AB．用户得到的功率为190kWC．输电线上损失的电压为200VD．降压变压器原、副线圈的匝数比为240：1115．如图，足够长的平行金属轨道间距为d，与水平面的夹角为θ，上端接有阻值为R的电阻，处于方向垂直轨道平面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的金属杆ab从轨道上由静止释放。已知金属杆始终与导轨垂直且接触良好，杆与轨道间的动摩擦因数为μ，不计其他电阻，下列说法正确的是（）A．金属杆先做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动B．稳定后，重力对金属杆做功的功率等于电路中的电功率C．当金属杆匀速运动时，通过R的电流为mgD．金属杆的加速度为a时，速度大小为mg三、实验题16．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下：①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上②闭合电源开关，用多用电表的交流电压档分别测量原线圈和副线圈两端的电压③将一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上负载④将原线圈与副线圈对调，或换用不同的原、副线圈，重复以上步骤⑴以上操作的合理顺序是（只填步骤前数字序号）；⑵实验记录的数据如下表：原线圈匝数n1（匝）100200400400副线圈匝数n2（匝）400400200800原线圈两端电压U1(V)1.964.908.004.86副线圈两端电压U2(V)7.809.763.909.64由此可知在误差允许的范围内，原、副线圈两端的电压比等于；实验数据并没有严格遵从这一规律，其原因是。17．智能手机中大都配置有气压传感器，当传感器所处环境气压变化时，其电阻也随之发生变化。为探究气压传感器的阻值Rx随气压P变化的规律，小明设计了图（a）的电路。图中，电压表的内阻RV（1）在图（b）中将实物连线图补充完整。（2）当环境气压为P时，闭合开关S，测得两电表的示数分别为U和I，则气压传感器的阻值Rx=。（用物理量的符号表示）（3）改变环境压强p的大小，测得不同的Rx值，绘成图像如图（c）所示。由图可得Rx和压强p的函数关系式为Rx=。四、解答题18．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，转子是一个匝数N=50、面积S=0.15m2，电阻r=1Ω的矩形线圈，处于磁感应强度B=0.（1）线圈中感应电动势的峰值和感应电动势瞬时值的表达式；（2）电路中电流表的示数。19．如图为一除尘装置的截面图，平板M、N的长度及其间距均为d，两板间存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。工作时，大量质量为m、带电量为−q的带电尘埃，以平行极板的相同速度进人两板间，在磁场作用下就会被平板吸附。当带电尘埃以速度v0（1）带电尘埃进人磁场速度v0（2）若尘埃速度变为了5320．一种跑步机的测速原理如图所示。跑步机的跑带两侧固定有间距L=0.8m的平行金属导轨，接有电阻R=9Ω。导轨间充满磁感应强度B=0.5T、方向垂直跑带向下的匀强磁场，宽度d=0.（1）跑带运动的速度v；（2）导体棒每次经过磁场区域克服安培力做的功。21．某玩具电磁弹射系统如图所示，光滑水平面上，虚线MN右侧存在竖直向上的匀强磁场，边长为L、粗细均匀的正方形单匝金属线框abcd水平放置，其电阻为R、质量为m，ab边在磁场外侧紧靠MN边界。用水平外力使线框处于静止状态，让磁感应强度B随时间t按B=kt（k为大于零的常量）的规律变化。（1）求线框ab两端的电势差Uab；（2）在线框上固定一质量为m0的塑料玩具，并在t=t22．空间中存在一竖直向下的匀强电场和圆形区域的匀强磁场，磁感应强度为B、方向垂直纸面向里，如图所示。一质量为m、带电量为q的正粒子，从P点以水平速度v0射入电场中，然后从M点沿虚线圆半径方向射入磁场，最后从N点水平射出磁场。已知OP竖直、OM水平，且OP=h（1）粒子进人磁场时的速度；（2）圆形磁场区域的半径R；（3）带电粒子从P点到N点运动的时间t。23．如图所示，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形CNQD区域，最终打在QN上。CNQD区域有垂直纸面的匀强磁场，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场。已知圆弧所在处场强大小为E，方向如图所示，离子的质量为m、电荷量为q，QN=2d、PN=3d。整个装置处于真空中，离子重力不计。求：（1）圆弧虚线对应的半径R的大小；（2）磁场磁感应强度B的取值范围；（3）打中位置中离N点最远的离子在磁场中运动的时间。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A．稳定的磁场不会在周围空间产生电场，A不符合题意；B．根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场周围一定产生同频率的周期性变化的磁场，B符合题意；C．红外烤箱中的红光，不是红外线，红光的频率大于红外线，C不符合题意；D．可见光只是电磁波中的一小部分，可见光可以用来通讯，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】稳定的磁场周围不会产生电场；红光不是红外线；可见光可以用来通讯。2．【答案】A【解析】【解答】A．光敏电阻属于敏感元件，由半导体材料制成，有光照射时其阻值将减小，A符合题意；B．干簧管时一种能够感知磁场的传感器，“操纵”开关的是磁场，B不符合题意；C．电容式位移传感器是通过通过改变电介质，来改变电容器的电容，C不符合题意；D．话筒使用了声音传感器，其作用是将声信号转换为电信号，D不符合题意。故答案为：A。

【分析】干簧管操纵开关是磁场；电容式位移传感器是通过电介质改变电容器的电容；话筒使用声音传感器，其作用是把声信号转化为电信号。3．【答案】B【解析】【解答】AB．闭合S时，灯泡B立即变亮，线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，由于灯泡A与线圈串联，故灯泡A缓慢变亮，A不符合题意，B符合题意；CD．闭合S待稳定后，由于A、B是两个相同的灯泡，线圈的直流电阻与R相等，说明两条支路的电流相等，断开S时，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，线圈电流会通过A、B两灯泡，但由于线圈原来电流大小与两灯泡电流相等，故不会看到灯泡闪亮一下，而是看到A、B两灯泡逐渐熄灭，CD不符合题意。故答案为：B。

【分析】由于电感对变化电流的阻碍作用，当开关闭合时其A灯泡缓慢变亮；其断开开关时其AB灯泡逐渐熄灭。4．【答案】A【解析】【解答】解：天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越大，天平越容易失去平衡，由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，A图的有效长度最长，磁场强度B和电流大小I相等，所以A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡．

故答案为：A．【分析】天平原本处于平衡状态，天平越失去平衡的原因是因为线框所受到了安培力的作用，A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡．5．【答案】D【解析】【解答】AB．依题意，仅将滑片P1向上移，副线圈匝数增大，根据可知，U2增大，根据欧姆定律知副线圈总电流增大，即R1中的电流变大，根据理想变压器输入与输出的功率关系可知，输入功率增大，则原线圈中的电流变大，AB不符合题意；C．仅将P2向上移动，R2可知副线圈中的电流变大，则R1两端的电压变大，R2，R3两端的电压减小，所以流经RD．仅将P2向上移动，R2知负载消耗的功率增大，所以原线圈的输入功率也增大，D符合题意。故答案为：D。

【分析】当其P1向上移动时其副线圈电压变大，则根据欧姆定律可以判别输出电流增大，结合其匝数之比可以判别输入电流增大；当其滑动变阻器的滑片向上移动时，其输出电阻减小则输出电流增大；结合其总电流增大可以判别其R1两端的电压增大，则其R3电流减小则其通过R2的电流增大；利用其输出电流增大及输出电压不变可以判别输出功率增大，利用输入功率等于输出功率可以判别输入功率增大。6．【答案】C【解析】【解答】A．由于穿过圆盘的磁通量变化，故R中有感应电流，A不符合题意；BCD．根据右手定则，圆盘转动切割磁感线，圆盘中电流的方向为由边缘指向圆心，R中电流的方向为由a向b，转轴Q的电势高于圆盘边缘P的电势，C符合题意，BD不符合题意。故答案为：C。

【分析】利用其圆盘磁通量变化可以判别其R有感应电流；利用其右手定则可以判别感应电流的方向；利用其电流方向可以判别电势高低。7．【答案】B【解析】【解答】cd处于静止状态，有mg=BILab匀速向上运动，有F=mg+2BIL则F=3mg故答案为：B。

【分析】利用其cd和ab棒的平衡方程结合安培力的表达式可以求出F的大小。8．【答案】A【解析】【解答】根据动能定理得qU=根据牛顿第二定律得qvB=m根据题意得x=2r解得B=根据题意得BB解得B故答案为：A。

【分析】利用动能定理可以求出粒子进入磁场速度的大小，结合牛顿第二定律及轨迹半径的大小可以求出磁感应强度的大小。9．【答案】C【解析】【解答】BD．线框进入磁场的过程中，磁通量增加，根据增反减同，产生逆时针的感应电流，电流为正值，BD不符合题意；AC．线框穿出磁场的过程中，切割磁感线的有效长度减小，感应电动势减小，感应电流减小，A不符合题意，C符合题意。故答案为：C。

【分析】线圈进出磁场时，利用磁通量的变化可以判别其感应电流的方向；利用其动生电动势及有效长度的大小可以判别感应电流的大小变化。10．【答案】D【解析】【解答】A．t=TB．t=TC．t=3T4时，根据公式E=n解得I=C不符合题意；D．0∼T内磁场的变化率大小不变，感应电流大小不变，由Q=得Q=D符合题意。故答案为：D。

【分析】利用其磁通量变化率可以判别其感应电流的方向；利用其楞次定律可以判别环受到的安培力方向；利用法拉第电磁感应定律及欧姆定律可以求出感应电流的大小；利用焦耳定律可以求出产生的热量大小。11．【答案】A,D【解析】【解答】AB．根据法拉第电磁感应定律，电源的频率越高，感应电动势越大，工件中的感应电流越大，焊缝处的温度升高得越快，A符合题意，B不符合题意；CD．根据电阻定律，焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处接触面积小，电阻大，C不符合题意，D符合题意。故答案为：AD。

【分析】利用其法拉第电磁感应定律可以判别其电源频率越大其感应电动势越大，结合欧姆定律可以判别感应电流越大；其温度升高越快；利用电阻定律可以判别其焊接处面积小电阻大所以产生大量热量。12．【答案】A,B【解析】【解答】赤道上空地磁场方向由南向北。航天飞机在赤道上空从西往东走，根据右手定则，判断出感应电动势方向指向A端，A端电势高于B端电势；若从东往西走，同理，A端电势低于B端电势；若南北方向走，电缆与磁感线不切割，不产生感应电动势，AB两端相等。AB符合题意，CD不符合题意。故答案为：AB。

【分析】利用其航天飞机的速度方向结合右手定则可以判别感应电动势的方向，进而比较电势的高低。13．【答案】B,D【解析】【解答】AB．根据平衡条件，安培力水平向右，根据左手定则，磁场方向竖直向上，A不符合题意，B符合题意；CD．根据平衡条件得BB解得Im=C不符合题意，D符合题意。故答案为：BD。

【分析】利用磁场方向可以判别其安培力的方向，结合平衡条件可以判别安培力方向是否符合；利用其平衡方程可以求出其电流大小的比值及导体棒质量的大小。14．【答案】C,D【解析】【解答】A．发电机的输出功率P解得I根据I解得IA不符合题意；B．远距离输电损失的功率为ΔP=用户得到的功率为P=B不符合题意；C．远距离输电损失的电压ΔU=C符合题意；D．根据U解得U降压变压器的输入电压U根据U解得nD符合题意。故答案为：CD。

【分析】利用其电功率的表达式可以求出发电机输出电流的大小，结合匝数之比可以求出输电线电流的大小；结合热功率的表达式可以求出损失功率的大小，结合能量守恒定律可以求出用电户得到的功率大小；利用欧姆定律可以求出损失电压的大小；利用其匝数之比可以求出升压变压器的输出电压，结合其分压关系可以求出降压变压器的输入电压，结合输出电压可以求出降压变压器的匝数之比。15．【答案】A,C【解析】【解答】A．金属感由静止释放，做加速运动，切割磁感线产生感应电流，金属感受安培力作用，则有E=Bdv，I=ER+r得安培力为F=根据牛顿第二定律mg可知，金属杆做加速度减小的加速运动当mg加速度为零，金属杆做匀速直线运动，A符合题意；B．匀速运动时，重力做功等于克服摩擦力做功与克服安培力做功之和，克服安培力做功的功率为电路中的电功率，则重力对金属杆做功的功率大于电路中的电功率，B不符合题意；C．当金属杆匀速运动时，有mg得I=C符合题意；D．由mg速度为v=D不符合题意。故答案为：AC。

【分析】利用动生电动势及欧姆定律可以求出金属杆的电流大小，结合安培力的表达式及牛顿第二定律可以判别其金属杆加速度的变化；利用匀速运动时重力与摩擦力及安培力平衡可以判别其重力对金属杆做功的功率大于电路中的电功率；利用其平衡条件可以求出金属杆匀速运动的电流大小；利用其牛顿第二定律结合加速度的大小可以求出金属杆的速度大小。16．【答案】①③②④；n1：n2；变压器有漏磁、线圈由电阻产生热量等【解析】【解答】(1)以上操作的合理顺序是①③②④；(2)根据表格得UUUU在误差允许的范围内，原、副线圈两端的电压比等于n1：n2；实验数据并没有严格遵从这一规律，其原因是：变压器有漏磁、线圈由电阻产生热量等。

【分析】（1）正确的实验步骤为①③②④；

（2）利用其实验输入电压及输出电压可以判别其电压之比等于匝数之比；

（3）实验数据存在一定的误差是由于变压器有漏磁、线圈由电阻产生热量。17．【答案】（1）（2）2U（3）(−1【解析】【解答】(1)电路如图所示(2)因为R所以，气压传感器的阻值为R(3)设Rx和压强p的函数关系式为R当P1=0当P2=1代入表达式解得k=−1b=1500Ω电阻Rx和压强p的函数关系式为R

【分析】（1）利用电路图进行实物图连线；

（2）利用其电压表读数结合欧姆定律可以求出气压传感器的阻值大小；

（3）利用其压强和电阻的关系结合其压强和电阻的大小可以求出其函数表达式。18．【答案】（1）解：线圈中感应电动势的峰值为E从线圈平面与磁感线平行开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=代入数据得e=7（2）解：电动势的有效值E=根据闭合电路欧姆定律I=即电路中电流表的示数为0【解析】【分析】（1）线圈转动切割磁场，利用动生电动势的表达式可以求出峰值的大小，结合其角速度可以求出电动势瞬时值的表达式；

（2）已知电动势的峰值，利用其峰值可以求出有效值的大小，结合欧姆定律可以求出电流表的示数。19．【答案】（1）解：根据洛伦兹力提供向心力q解得r=根据题意可得粒子运动轨迹如图所示由图可知r=d联立可得v（2）解：根据题意可得粒子运动轨迹如图所示根据洛伦兹力提供向心力q解得R=令AC的距离为x，在三角形O2CB中，有R解得x=该装置的除尘效率η=【解析】【分析】（1）带电尘埃进入磁场，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出粒子的速度；

（2）当尘埃速度减小时，利用牛顿第二定律可以求出轨道半径的大小，结合其几何关系可以求出其除尘的效率。20．【答案】（1）解：闭合电路欧姆定律可得，导体棒切割磁感线产生的电动势为E=I导体棒切割磁感线产生的电动势可表示为E=BLv解得跑带运动的速度为v=3m/s（2）解：导体棒每次经过磁场区域克服安培力做的功为W【解析】【分析】（1）当其导体棒切割磁场时，利用其欧姆定律可以求出电动势的大小，结合动生电动势的表达式可以求出其跑带的速度大小；

（2）导体棒在磁场中运动，利用其安培力的表达式及位移可以求出克服安培力做功的大小。21．【答案】（1）解：感应电动势为E=感应电流为I=根据楞次定律，电流方向为顺时针线框ab两端的电势差UabU解得U（2）解：t=t0根据题意得B解得a=【解析】【分析】（1）已知其磁感