2021-2022学年黑龙江省双鸭山市集贤县高二（下）期中物理试题（解析版）

集贤县普通高中2021-2022学年度下学期高二期中考试物理试题一、选择题（每小题4分，共48分，其中1-8单选，9-12多选）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【答案】D【解析】【详解】根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，选项D正确ABC错误。故选D。2.如图所示，粗细均匀的正三角形线框abc由相同材质的导体棒连接而成，直流电源的两端与顶点a、c相连，整个装置处于垂直于线框的匀强磁场中。若ac棒受到的安培力大小为2N，则正三角形线框受到安培力的总和为（）A.0N B.2NC.3N D.4N【答案】C【解析】【详解】根据电阻定律易知通过abc的电流是通过ac电流的一半，而abc所受安培力的有效长度和ac长度相同，根据可知abc受到的安培力大小为1N，且方向和ac所受安培力方向相同，因此正三角形线框受到安培力的总和为3N。故选C。3.甲图中的水平弹簧振子在内的振动图像如图乙所示，规定向右为正方向，下列说法中正确的是（）A.t=0.5s时振子的回复力方向向正方向B.t=2s时弹簧的长度最长C.2s~3s振子在做减速运动D.0.5s~2.5s振子运动的路程为16cm【答案】D【解析】【详解】A．t=0.5s时振子在平衡位置右侧，则此时回复力方向向负方向，选项A错误；B．t=2s时振子的位移负向最大，则此时弹簧的长度最短，选项B错误；C．2s~3s振子从左侧最大位置向平衡位置移动，则在做加速运动，选项C错误；D．0.5s~2.5s，即经过半个周期，则振子运动的路程为2A=16cm，选项D正确。故选D。4.如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的方形磁场，铜球在A点由静止释放，向右摆到最高点B，不考虑空气及摩擦阻力，则下列说法正确的是（）A.A、B两点在同一水平面上 B.A点高于B点C.A点低于B点 D.铜球最终静止【答案】B【解析】【详解】因为铜球进出磁场的过程中，穿过铜球的磁通量发生变化，球中产生涡流，进而产生焦耳热，因此机械能减小，所以A点高于B点。最终铜球完全在磁场中运动时，磁通量不再改变，则不再产生焦耳热，因此最终铜球将在磁场中等幅摆动，不会静止。故选B。5.如图，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（）A.在图中时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.交流电b的电压最大值为5VC.线圈先后两次周期之比为3：2 D.交流电a的瞬时值表达式为（V）【答案】D【解析】【分析】【详解】A．在图中t=0时刻线圈位于中性面处，磁通量最大，故A错误。B．依据图中所给条件，无法判断交流电b的电压最大值，故B错误。C．交流电a的周期为0.4s，交流电b的周期为0.6s，线圈先后两次周期之比为2：3，故C错误；D．依据交流电的瞬时值表达式代入数据可得故D正确；故选D。6.如图所示，交流电源与理想变压器相连进行远距离输电，交流电源电压的瞬时值，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，两变压器间输电线路的总电阻为。降压变压器副线圈接入一台额定电压为、额定功率为的电动机，电动机恰好正常工作。图中电表均为理想电表，下列说法正确的是（）A.升压变压器原、副线圈的匝数比为B.电流表的示数为C.两变压器间输电线电阻消耗的功率为D.电压表的示数为【答案】A【解析】【详解】B．根据代入数据可得求得U3=1000V在降压变压器的输入端，且输入功率P=1000W，由代入数据可得I3=1A即电流表读数为1A，B错误；C．由得输电线上损失功率为C错误；D．电压表的示数为有效值，为选项D错误。A．升压变压器副线圈的电压为U2=U3+I3r=1025V由得升压变压器原、副线圈的匝数比为选项A正确；故选A。7.如图所示，大气球质量为，载有质量为的人，静止在空气中距地面高的地方，气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，则这绳长至少应为（不计人的高度，可以把人看作质点）（）

A. B. C. D.【答案】C【解析】【分析】人和气球动量守恒，总动量为0，当人不动时，气球也不动；当人向下运动时，气球向上运动，且变化情况一致，即加速均加速，减速均减速，匀速均匀速。根据动量守恒列出等式求解。【详解】人与气球组成的系统动量守恒，设人的速度v1，气球的速度v2，运动时间为t，以人与气球组成的系统为研究对象，取向下为正方向，由动量守恒定律得：则代入数据解得则绳子长度即绳子至少长60m。故C正确，ABD错误。故选C8.在光滑水平面上有a、b两小球沿同一条直线运动，发生碰撞且碰撞时间极短。碰撞前后两球在同一直线运动的位置随时间变化的图象如图。则关于两球的质量大小和碰撞类型，以下正确的是（）

A.B.C.弹性碰撞D.完全非弹性碰撞【答案】A【解析】【详解】以球b碰撞前的速度方向为正方向，由图可知，碰撞前碰撞后根据动量守恒定律得可得碰撞后两球速度不相等，所以不是完全非弹性碰撞，碰撞前系统动能碰撞后系统动能计算可得可知非弹性碰撞，故A正确，BCD错误。故选A。9.如图所示，L1和L2为直流电阻可忽略的电感线圈，调节乙电路中的滑动变阻器使其阻值均不为零。A1、A2和A3分别为三个相同的小灯泡。下列说法正确的是（）A.图甲中，闭合S1，随着电路稳定后，A1会逐渐熄灭B.图甲中，闭合S1瞬间和断开S1瞬间，通过A1的电流方向相同C.图乙中，断开S2瞬间，灯A3闪亮一下再缓慢熄灭D.图乙中，断开S2瞬间，灯A2立刻熄灭【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．图甲中，闭合S1，随着电路稳定后，L1相当于导线把A1给短路，故灯会逐渐熄灭，A正确；B．图甲中，闭合S1瞬间电源提供的通过A1的电流方向向右，断开S1瞬间，L1提供的通过A1的电流方向向左，B错误；CD．图乙中，由于L2电阻不计，稳定时流过A2的电流大于流过A3的电流，断开S2瞬间，L2中的电流逐渐减小，灯A2逐渐熄灭，L2中的电流流过灯A3，大于原来的电流，故A3会闪亮一下再缓慢熄灭，C正确，D错误。故选AC。10.静止放置在水平面上的物体，从t=0时刻受到随时间均匀减小的水平向右的拉力FT和不变的摩擦阻力f共同作用，已知拉力FT与阻力f随时间t变化的图像如图所示，则（）A.在0~t0时间内，物体重力的冲量为零B.t0时刻物体的速度一定为零C.t=时刻物体一定向右运动D.根据题设条件可求出物体运动的最大速度【答案】BC【解析】【详解】A．因为重力为恒力，在0~t0时间内，物体重力的冲量等于重力大小与时间的乘积，不为零，A错误；B．F-t图像中图线与时间轴围成的面积表示冲量，则0~t0时间内合力的冲量为零，且物体的初速度为零，根据动量定理可知，t0时刻物体的速度一定为零，B正确；C．在0~时间内FT大于摩擦力f，物体向右加速运动，t=时刻物体受到的合外力为零，加速度为零，速度最大，不会向左运动，C正确；D．由于物体的质量未知，所以无法求出物体运动的最大速度，D错误。故选BC。11.质量为m、电荷量为q微粒，以与水平方向成角的速度v，从O点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A.该微粒一定带负电荷B.微粒从O到A的运动可能是匀变速运动C.该磁场的磁感应强度大小为D.该电场的场强为【答案】AD【解析】【分析】【详解】AB．若微粒带正电，它受竖直向下的重力mg、水平向左的电场力qE和斜向右下的洛伦兹力qvB，微粒不能做直线运动，据此可知微粒应带负电，它受竖直向下的重力mg、水平向右的电场力qE和斜向左。上的洛伦兹力qvB，又知微粒恰好沿直线运动到A，可知微粒应该做匀速直线运动，故A正确，B错误；CD．由平衡条件可知，得磁场的磁感应强度电场的场强故C错误，D正确。故选AD。12.如图所示，光滑绝缘水平面上存在着两个匀强磁场，左侧ee＇ff＇区域磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B，右侧ff＇gg＇区域磁场方向竖直向上，磁感应强度大小2B，它们的宽度均为L，一个质量为m、电阻为R，边长也为L的单匝正方形金属线框在恒定的拉力作用下以速度v匀速进入左侧磁场区域，运动过程中线框ab边始终与磁场边界平行。已知线框的四条金属边完全相同，ab边在离开磁场右边界gg＇之前已经再一次匀速运动，则下列说法正确的是（）A.线框匀速进入左侧磁场区域时Uab＝BLvB.当ab边刚越过边界ff＇时，线框的加速度大小为C.线框ab边从ff＇边界运动到gg＇边界过程通过线框某一截面的电荷量D.线框ab边从ee＇边界运动到gg＇边界过程，线框中产生的焦耳热大于恒力所做的功【答案】BD【解析】【详解】A．线框在匀速进入左侧磁场区域时，ab两端电压为路端电压故A错误；B．匀速运动时当线框ab边刚越过边界时牛顿第二定律得到故B正确；C．线框ab边从边界运动到边界过程通过线框某一截面的电荷量故C错误；D．由功能关系可知，线框ab边从边界运动到边界过程，线框中产生的焦耳热等于恒力所做的功加上动能的减少量，故D正确。故选BD。二、实验题（每空2分，共20分）13.小丽同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左编转了一下。（1）闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针_______（填”向左偏转”，“向右偏转”成“不偏转”）；（2）闭合开关稳定后，将线圈A从线圈B抽出的过程中，灵敏电流计的指针_______（填“向左偏转”，“向右偏转”或“不偏转”）；（3）如图乙所示，R为光敏电阻，其阻值随着光照强度的加强而减小。金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。当光照减弱时，从左向右看，金属环A中电流方向_______（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向_______（填“左”或“右”）运动，并有_______（填“收缩”或“扩张”）的趋势。【答案】①.向左偏转②.向右偏转③.顺时针④.右⑤.扩张【解析】【详解】（1）[1]图甲中如果在闭合开关瞬间发现灵敏电流计的指针向左偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增大，电流计指针向左偏；合上开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电阻变小，流过线圈的电流变大，那么穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向左偏转。（2）[2]将线圈A从线圈B抽出的过程中，穿过线圈的磁通量减少，电流计指针将向右偏转。（3）[3][4][5]由图乙可知根据右手螺旋定则可判断螺线管磁场方向向右；当当光照减弱时，光敏电阻的阻值增大，回路中电流减小，穿过金属环A的磁通量减少，根据楞次定律可知产生向右的感应磁场，再由右手螺旋定则可知从左向右看，金属环A中电流方向顺时针；感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相同，故相互吸引，则金属环A将向右运动，且金属环A有扩张的趋势。14.利用斜槽轨道做“验证动量守恒定律”的实验，实验中小球运动轨迹及落点的情况如图所示。（1）除了图1中的器材外还需要________；A．秒表B．刻度尺C．天平D．弹簧测力计E．游标卡尺（2）下列关于实验的一些要求必要的有________；A．两个小球的质量应满足mA≤mBB．实验中重复多次让A球从斜槽上释放，特别注意让A球从同一位置由静止释放C．斜槽轨道的末端必须调整水平D．两个小球的大小必须相同E．需要测出轨道末端到水平地面的高度F．必须测量出小球的直径（3）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量________，来间接解决这个问题；A．小球1开始释放时离桌面的高度hB．小球2抛出点距地面的高度HC．两小球做平抛运动的水平位移D．两小球的质量（4）若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式mA·OP=________成立（用上述步骤中测量的量表示）；（5）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图2所示。在水平槽末端与水平地面间放置一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复上述（2）中相关操作，得到两球落在斜面上的平均落点M＇、P＇、N＇。用刻度尺测量斜面顶点到M＇、P＇、N＇三点的距离分别为l1、l2、l3。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式________（用所测物理量的字母表示）。【答案】①.BC②.BCD③.C④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]需要使用刻度尺测量A、B两球水平位移，需要使用天平测量A、B两球的质量，故选BC。（2）[2]A．如果两球质量相等，碰撞后A球将静止不动，如果A球质量比B球小，则A球会被弹回，导致无法测量，所以实验时要使A球质量明显大于B球质量，故A错误；B．实验中重复多次让A球从斜槽上同一位置由静止释放，以减小偶然误差，故B正确；C．斜槽轨道的末端必须调整水平，使两球的动量全部在水平方向上，故C正确；D．两个小球的大小必须相同，保证是对心碰撞，故D正确；E．实验中不需要测量两球的运动时间，所以不需要测出高度，故E错误；F．两小球的直径相等即可，不必测量出小球的直径，故F错误。故选BCD。（3）[3]因为小球做平抛运动，下落时间相等，故可用水平位移代替平抛的速度，则实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量小球做平抛运动的水平位移，来间接解决这个问题，故选C。（4）[4]设落地时间为t，则有，，而动量守恒的表达式为所以若两球相碰前后的动量守恒，则有（5）[5]碰撞前，落在图中的点，设其水平初速度为，小球和发生碰撞后，的落点在图中点，设其水平初速度为，的落点是图中的点，设其水平初速度为。设斜面与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得解得同理可见速度正比于，所以需要验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为三、解答题15.如图所示，在倾角的斜面上，沿斜面向下铺两条平行的直导轨，导轨足够长，导轨间距，两导轨的底端a和b用的电阻相连，直导轨的其他部分电阻不计，有一范围足够大，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为，为金属杆，与导轨接触良好，电阻，杆与导轨间的动摩擦因数，杆沿导轨向下以做匀速直线运动，求：（取，，）（1）金属杆中电流大小；（2）金属杆的质量；（3）整个回路中电流的电功率。【答案】（1）0.4A；（2）0.1kg；（3）0.4W【解析】【详解】(1)金属杆运动产生的感应电动势为金属杆中电流大小为(2)金属杆匀速向下运动，则解得(3)整个回路中电流的电功率等于安培力的功率16.如图所示，在平面直角坐标系xOy中，射线OP通过原点，与x轴的夹角θ=30°。在第一象限内，OP上方区域有磁感应强度大小为B的匀强磁场，OP下方区域也有匀强磁场（大小未知）