2021-2022学年江西省赣州市十六县（市）十九校高二（下）期中考试物理试题（解析版）

2021~2022学年第二学期赣州市十六县（市）十九校期中考试高二物理试题命题人、审题人：上犹中学温可君崇义中学刘华生一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。1~6小题只有一个选项正确，7~10小题有多个选项正确。每小题全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。1.某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图像如图所示，线圈转动周期为T，则（）

A.在时，磁场方向与线圈平面平行B.在时，线圈中的磁通量变化率最大C.在时，线圈中的电流改变方向D.若线圈转速增大为原来的2倍，则线圈中最大电动势变为原来的4倍【1题答案】【答案】B【解析】【详解】A．在时，穿过线圈的磁通量最大，此时磁场方向与线圈平面垂直，故A错误；B．在时，穿过线圈的磁通量为零，线圈切割磁感线速度最大，感应电动势最大，则线圈中的磁通量变化率最大，故B正确；C．在时，线圈与磁场平行，电流方向不变，时，线圈垂直磁场，电流方向变化，故C错误；D．若线圈转速增大为原来的2倍，根据可知线圈中最大电动势变为原来的2倍，故D错误。故选B。2.如图所示，有一闭合的金属线框abcd，放置在垂直于纸面的匀强磁场中，匀强磁场方向与线框平面垂直。在仅有线框移动的情况下，发现ab边受到竖直向上的安培力，则此时线框处于以下哪种运动（）A.水平向左平移B.水平向右平移C.沿磁场边界向上平移D.沿磁场边界向下平移【2题答案】【答案】A【解析】【详解】由于ab边受到竖直向上的安培力，根据左手定则，可知线框中的电流方向为顺时针方向，再根据安培定则可知，感应电流的磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律“增反减同”可知，原磁场磁通量增大。A．当线框水平向左平移时，穿过线框的磁通量增大，故A正确；B．当线框水平向右平移时，穿过线框的磁通量减小，故B错误；CD．沿磁场边界上下平移时，穿过线框的磁通量不变，故CD错误。故选A。3.下列给出了与感应电流产生条件相关的四幅情景图，其中判断正确的是（）

A.图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，增大电流，圆线圈中有感应电流B.图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，正方形线圈中持续有感应电流C.图丙正电荷q顺时针做减速圆周运动过程中，同心共面金属圆圈中感应电流沿逆时针D.图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，若磁场减弱，回路不一定会产生感应电流【3题答案】【答案】D【解析】【分析】【详解】A．图甲金属圆形线圈水平放置在通电直导线的正下方，则直线电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零，即使增大通过导线电流，圆线圈中也不会有感应电流产生，故选项A错误；B．图乙正方形金属线圈绕竖直虚线转动的过程中，在图示位置穿过线圈磁通量的变化率为零，所以正方形线圈中无感应电流，选项B错误；C．图丙正电荷q顺时针做减速圆周运动过程中，产生的等效电流顺时针减小，穿过金属圆圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知同心共面金属圆圈中感应电流沿顺时针，选项C错误；D．图丁金属杆在F作用下向右运动过程中，闭合线圈面积增大，若磁场减弱，则穿过闭合线圈的磁通量不一定改变，回路中不一定会产生感应电流，故选项D正确。故选D。4.如图所示，A、B是两个规格相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻与灯泡电阻相等，按照图示连接好电路。则（）

A.开关S闭合，A灯先亮，最后两者一样亮B.开关S闭合，B灯先亮，最后两者一样亮C.开关S闭合一段时间后断开，流过A电流方向向左D.开关S闭合一段时间后断开，A灯先闪亮一下再逐渐熄灭【4题答案】【答案】C【解析】【分析】【详解】AB．由于是两个完全相同的灯泡，当开关闭合瞬间，A灯泡立刻发光，而B灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮，由于两灯泡并联，L的电阻与灯泡电阻相等，所以稳定后A比B更亮一些，AB错误；

CD．当S闭合一段时间后断开，线圈产生瞬间自感电动势提供电流，此时两灯泡串联，流过A的电流方向向左。因线圈存在电阻，则在断开前，A的电流大于B的电流，断开时，两灯泡都逐渐熄灭，C正确，D错误。

故选C。5.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为5∶1，副线圈接有电动机M，电动机线圈电阻为4Ω，原线圈接交变电源，电动机正常工作，电流表的示数为0.2A，电表对电路的影响忽略不计。则（）A.此交流电的频率为100HzB.电动机M两端电压为C.正常工作时电动机的输出功率为40WD.若电动机由于卡住了而不转动，则电流表的示数为11A【5题答案】【答案】C【解析】【详解】A．根据交变电源电压的瞬时值表达式，知，频率A错误；B．原线圈两端电压U1=220V，根据电压与匝数成正比，得B错误；C．副线圈的电流强度电动机正常工作时电动机的输出功率为C正确；D．若电动机由于卡住了而不转动，根据变压器功率相等可得解得电流表的示数为，D错误。故选C。【点睛】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。原线圈的电压决定副线圈的电压；理想变压器在改变电压和电流的同时，不改变功率和频率。6.如图所示，有一个边界为正三角形的匀强磁场区域，边长为a，磁感应强度方向垂直纸面向里，一个导体矩形框的长为、宽为，平行于纸面沿着磁场区域的轴线匀速穿越磁场区域，导体框中感应电流的正方向为逆时针方向，以导体框刚进入磁场时为t=0时刻，则导体框中的感应电流随时间变化的图像是()A. B. C. D.【6题答案】【答案】D【解析】【详解】A．由右手定则可知，线框进入磁场过程与离开磁场过程感应电流方向相反，故A错误；BCD．由图示可知，线框进入开始进入磁场的一段时间内，切割磁感线的有效长度L不变，电流大小不变，当线框右边部分穿出磁场过程，切割磁感线的有效长度L减小，感应电流减小，线框右边完全离开磁场后，线框左边完全进入磁场，然后线框左边切割磁感线，感应电流反向，此后一段时间内，线框切割磁感线的有效长度L不变，感应电流大小不变，线框左边离开磁场过程，线框切割磁感线的有效长度L减小，感应电流减小，故BC错误，D正确．故选D．【点睛】本题考查了判断感应电流随时间变化的关系，分析清楚线框的运动过程、应用右手定则、E=BLv、欧姆定律即可正确解题，解题时要注意排除法的应用．7.特技演员从建筑物的高处跳下，在接触地面时，总要曲膝下蹲，其工作原理与下列哪些设施或运动的原理相同（）A.跳水运动员踩踏板的幅度尽可能大 B.拳击运动员带厚拳套C.跳远运动员落在沙坑内 D.汽车的安全气囊【7题答案】【答案】BCD【解析】【详解】特技演员从建筑物的高处跳下，在接触地面时，总要曲膝下蹲，是为了延长与地面的作用时间，减小作用力，起到缓冲的作用。A．跳水运动员踩踏板的幅度尽可能大，以获得较大的起跳速度，A错误；B．拳击运动员带厚拳套，延长与对手身体接触时间，起到缓冲的作用，B正确；C．跳远运动员落在沙坑内，有缓冲的效果，减小地面对运动员的作用力，C正确；D．汽车的安全气囊，弹开时起到缓冲的作用，减小司机所受的伤害，D正确。故选BCD。8.健身车的磁控阻力原理如图所示，在铜质飞轮的外侧有一些磁铁（与飞轮不接触），人在健身时带动飞轮转动，磁铁会对飞轮产生阻碍，拉动控制拉杆可以改变磁铁与飞轮间的距离。则（）A.飞轮受到阻力大小与其材料密度有关B.飞轮受到阻力大小与其材料电阻率有关C.飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，其受到的阻力越小D.磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，其受到阻力越大【8题答案】【答案】BD【解析】【详解】AB．飞轮在磁场中做切割磁感线的运动，则会产生感应电动势和感应电流，根据楞次定律可知，磁场会对运动的飞轮产生阻力，阻力主要来源于磁铁对它的安培力，根据安培力的公式可知，安培力的大小于其材料密度无关，与其材料电阻率有关，故A错误B正确；C．磁铁越靠近飞轮，飞轮处于位置的磁感应强度越强，当飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，其受到的阻力越大，故C错误；D．磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，根据法拉第电磁感应定律可知，飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大，则飞轮受到的阻力越大，故D正确。故选BD。9.如图所示，一小水电站，输出的电功率为P=25kW，输出电压，经理想升压变压器升压后远距离输送，升压变压器的匝数比，输电线总电阻为，最后经理想降压变压器降为220V向用户供电。下列说法正确的是（）A.输电线上的电流为10A B.用户得到的电功率为20kWC.输电线上损失的电压为500V D.变压器的匝数比【9题答案】【答案】AD【解析】【详解】A．设理想升压变压器的输出电压为，则解得对于理想升压变压器输入输出功率相等，则解得输电线上的电流为A正确；B．输电线损失的电功率为两变压器均为理想变压器，因此用户得到的电功率为B错误；C．输电线上损失的电压为C错误；D．降压变压器的输入电压为用户端电压为，则降压变压器的匝数比为D正确。故选AD。10.如图，两条平行的金属导轨所在平面与水平面成一定夹角，间距为d。导轨上端与电容器连接，电容器电容为C。导轨下端与光滑水平直轨道通过绝缘小圆弧平滑连接，水平直轨道平行且间距也为d，左侧末端连接一阻值为R的定值电阻。导轨均处于匀强磁场中，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直导轨所在平面。质量为m，电阻为r，宽度为d的金属棒MN从倾斜导轨某位置由静止释放，保证金属棒运动过程始终与平行导轨垂直且接触良好，金属棒下滑到两个轨道连接处时的速度刚好是v，重力加速度为g，忽略导轨电阻，水平导轨足够长。则下列说法正确的是（）A.金属棒初始位置到水平轨道的高度为B.金属棒在倾斜导轨上做匀加速直线运动C.金属棒在水平轨道上运动时定值电阻产生的焦耳热为D.金属棒在水平轨道运动的最大位移【10题答案】【答案】BD【解析】【详解】A．金属棒沿斜面下滑到底端时，重力势能转化为动能和电容器储存的电能（若倾斜导轨不光滑，还有摩擦生热），即由能量关系可知则金属棒初始位置到水平轨道的高度不等于，A错误；B．导轨下滑过程中由牛顿第二定律可得由法拉利电磁感应定律可得及闭合回路欧姆定律可得对上式时间求导可得联立牛顿第二定律因此加速度是定值可知物体做匀变速直线运动，B正确C．由能量关系可知，金属棒在水平轨道上运动时产生的总的焦耳热因金属棒有内阻，则定值电阻产生的焦耳热小于，C错误；D．由动量定理由电荷量公式解得金属棒在水平轨道运动的最大位移D正确。故选BD二、实验题：本题共2小题，每空2分，共14分。11.在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图乙将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路，在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．在图乙中(1)S闭合时，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针________；(填左偏、不偏、右偏)(2)线圈A放在B中不动时，指针将________；(填左偏、不偏、右偏)(3)线圈A放在B中不动，突然断开开关S，电流表指针将________．(填左偏、不偏、右偏)【11题答案】【答案】①右偏②.不偏③.左偏【解析】【详解】图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，说明电流从哪方流入电流表指针就向哪方偏转；(1)[1]S闭合后，将螺线管A(原线圈)移近螺线管B(副线圈)的过程中，穿过B的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，在线圈B中产生的感应电流从负极流入电流表，故电流表指针向右偏转；

(2)[2]线圈不动，磁通量不变，无感应电流，故指针不动；

(3)[3]线圈A放在B附近不动，突然切断开关S，穿过B的磁通量向上减小，根据楞次定律可知，在线圈B中产生的感应电流从正极流入电流表，故电流表指针向左偏转；12.如图是电熨斗温度自动控制装置。（1）常温时，上、下触点应是___________（填“分离”、“接触”）；（2）双金属片温度升高时，___________层形变大（填“上”、“下”）；（3）假设原来温度上升到60℃时断开电源，现要80℃时断开电源，应向___________调节调温旋钮（填“上”、“下”）；（4）电容式传感器是用来将非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是___________。A.甲图的传感器可以用来测量角度B.乙图的传感器可以用来测量液面的高度C.丙图的传感器可以用来测量压力D.丁图的传感器只能用来测量速度【12题答案】【答案】①.接触②.上③.下④.ABC【解析】【详解】（1）[1]常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点应是接触的；（2）[2]双金属片上下金属片膨胀系数不同，温度升高时，上层形变大，双金属片向下发生弯曲，使电路断开；（3）[3]原来温度上升到60℃时，断开电源，现在要求80℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要变大，故应向下调节调温旋钮；（4）[4]A．甲图电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容，所以可以用来测量角度，故A正确；B．乙图电容器的一个极板是金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，故B正确；C．丙图是通过改变极板间的距离，改变电容器的电容，可以用来测量压力，故C正确；D．丁图电容器，通过改变电介质，改变电容，可以用来测量位移，但不能测量速度，故D错误。故选ABC。三、计算题：本题包括4个小题，共46分。要求写出必要的文字说明、方程式或重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13.如图甲所示，N=300匝的线圈（图中只画了2匝）总电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里方向的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。（1）判断通过电阻R的电流方向；（2）求电阻R两端的电压U。【13题答案】【答案】（1）a→b；（2）2.4V【解析】【详解】（1）根据楞次定律可知线圈内感应电流方向为逆时针，所以通过电阻R的电流方向为a→b。（2）根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势大小为根据闭合电路欧姆定律可知电阻R两端的电压为14.如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度，bc边和ad边的长度，匝数N=40匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式；（2）求线圈转动过程中电阻R的发热功率；（3）从线圈经过图示位置开始计时，求经过周期时间通过电阻R的电荷量。【14题答案】【答案】（1）；（2）128W；（3）【解析】【详解】（1）线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动过程，产生正弦交流电，在图示位置，瞬时电动势达到最大值，可得根据闭合电路欧姆定律有从线圈经过图示位置开始计时，圈内的电流随时间变化的函数关系式为（2）电路中电流的有效值为电阻R的发热功率为（3）线框从图示位置转过四分之一周期的过程中，平均感应电动势为平均感应电流为通过电阻R的电荷量为代入数据解得15.如图所示，在光滑的水平面上有一长为L的木板B，上表面粗糙，在其左端有一光滑的圆弧槽C，与长木板接触但不相连，圆弧槽的下端与木板上表面相平，B、C静止在水平面上。现有滑块A以初速从右端滑上B，滑离B后恰好能到达C的最高点。已知A、B、C的质量均为