2021-2022学年高二下学期期中检测卷 物理（二） 解析版

此卷只装订不密封班级姓名准考证号此卷只装订不密封班级姓名准考证号考场号座位号此卷只装订不密封班级姓名准考证号考场号座位号物理（二）注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．电磁波与传感器在日常生活和生产中已经被大量应用了，下面正确的是（

）A．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领B．银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线C．光敏电阻阻值随光强增大而增大D．电阻应变片是根据两个应变片热膨胀系数不同而制成【答案】A【解析】机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领，A正确；家用电器的遥控器采用的是红外线不是紫外线，故B错误；光敏电阻阻值随光强增大而减小，C正确；电阻应变片是利用金属的金属应变效应制成的，D错误。2．一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内并与磁场方向垂直，产生的交变电压u随时间t变化关系如图所示，则（）A．t＝0.01s时，线圈处于中性面位置B．该交变电压有效值是10VC．该交流电经过电子电路处理可以变为直流电D．该交流电频率是0.25Hz【答案】C【解析】由图可知，该交流电的周期为0.04s，故频率为25Hz，D错误；t＝0.01s时，交变电压达到最大值，此时线圈平行于磁场，即与中性面垂直，A错误；该正弦交流电的峰值为10V，故有效值为B错误；该交流电经过电子电路处理可以变为直流电，C正确。3．如图所示的电路中，a、b是两个完全相同的灯泡，L为自感线圈（直流电阻不计），E为电源，S为开关。下列说法正确的是（）A．闭合开关，a、b同时亮B．闭合开关，a先亮，b后亮C．断开开关，a先熄灭，b闪亮后熄灭D．断开开关，b先熄灭，a闪亮后熄灭【答案】B【解析】由图可以看出，a、b灯泡在两个不同的支路中，对于纯电阻电路，不发生电磁感应，通电后用电器立即开始正常工作；但对于含电感线圈的电路，在通电时，线圈产生自感电动势，对电流的增大有阻碍作用，使b灯后亮，则合上开关，a先亮，b后亮，A错误B正确；L为自感线圈（直流电阻不计），接通时通过两灯的电流一样，当断开电键时，线圈中产生自感电动势，由a、b及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭，CD错误。4．如图所示，一根长为L的金属细杆通有电流I时，水平静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜面上，空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。若电流和磁场的方向均不变，仅将磁感应强度大小变为4B，重力加速度为g，则此时（）A．金属细杆中的电流方向垂直于纸面向外B．金属细杆受到的安培力大小为4BILsinθC．金属细杆对斜面的压力大小变为原来的4倍D．金属细杆将沿斜面加速向上运动，加速度大小为3gsinθ【答案】D【解析】直导线受到重力、导轨的支持力和安培力而平衡，安培力垂直于B，只能水平向右，由左手定则知，电流方向应垂直纸面向里，故A错误；根据安培力公式可得受到的安培力大小为，故B错误；金属细杆水平静止斜面上时，根据平衡条件可得，，磁感应强度大小改变时，根据受力分析和牛顿第二定律可得，，加速度方向沿斜面加速向上，故C错误，D正确。5．如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，ab是圆O的直径，c是圆周上一点，cO⊥ab，P、Q是圆周上离ab的距离均为的两点。一个质量为m、电荷量为q的带负电粒子以一定大小的速度从P点沿平行于ab的方向射入磁场，粒子在磁场中运动恰好经过O、c等点。现保持粒子的速度大小、方向不变，让粒子从点射入磁场，则粒子在磁场中运动的时间为（）A． B． C． D．【答案】A【解析】作出从点射入的粒子的运动轨迹如图甲所示，由几何关系易知，点为做圆周运动的圆心，让粒子从点射入磁场，根据平移法得出粒子运动轨迹如图乙，由几何关系得，粒子在磁场中运动的周期，则运动的时间为，联立解得，故选A。6．小明模仿科技小视频制作电磁“小车”：用铜制裸导线绕制成长螺线管当做轨道，固定在水平桌面上；将两个磁性很强的磁铁固连在一节新干电池的两极上，制成“小车”，磁极与电极如图所示。把“小车”从左侧入口完全推入螺线管、“小车”并没有像视频那样向前运动。以下说法正确的是（）A．电磁“小车”工作原理是螺线管中产生了电磁感应现象B．若将“小车”从右侧入口完全推入，“小车”可能会向前运动C．若将左端磁铁反向与电池固连后从左侧入口完全推入，“小车”可能会运动D．将“小车”放入包有绝缘层的铝制长螺线管中，“小车”可能会运动【答案】B【解析】两磁极间的磁感线如图所示，干电池与磁体及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁极的左侧线圈和右端磁极的右侧线圈中没有电流。其中线圈中电流方向的左视图如图所示，由左手定则可知中间线圈所受的安培力向右，根据牛顿第三定律有小车向左加速，显然该小车前进不是利用电磁感应原理，因为小车受向左的作用力，则把“小车”从左侧入口完全推入螺线管肯定不会向右运动，而若将“小车”从右侧入口完全推入，“小车”可能会向前运动，故A错误，B正确；若将左端磁铁反向与电源粘连，则磁感线不会向外发散两部分受到方向相反的力，合力为零，不能加速运动，故C错误；将“小车”放入包有绝缘层的铝制长螺线管中，在螺线管中不会产生闭合电流，则“小车”不会受到力的作用，则不可能会运动，故D错误。7．2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离输电。在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，图乙为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向四川供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，R1为输电线总电阻，R2为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可视为可变电阻）。当可变电阻R减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为ΔU、ΔI，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（）A．B．C．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为D．输电线路上损耗的功率为【答案】B【解析】设用户端理想变压器原副线圈两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，则根据理想变压器特点U1I1＝U2I2，U1∶U2＝n1∶n2，得，，对原线圈电路有，由上式可得，故A错误，B正确；由，结合，联立可得，故C错误；根据C中分析可知，虚线框所圈部分的等效电阻为R’，则R1上消耗功率为，故D错误。8．如图所示，ab为固定在水平面上的半径为l、圆心为O的金属半圆弧导轨，Oa间用导线连接一电阻M。金属棒一端固定在O点，另一端P绕过O点的轴，在水平面内以角速度为逆时针匀速转动，该过程棒与圆弧良好接触。半圆弧内磁场垂直纸面向外，半圆弧外磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B，已知金属棒由同种材料制成且粗细均匀，棒长为2l、总电阻为2r，M阻值为r，其余电阻忽略不计。当棒转到图中所示的位置时，棒与圆弧的接触处记为Q点，则（）A．通过M的电流方向为B．通过M的电流大小为C．QO两点间电压为D．PQ两点间电压为【答案】C【解析】根据右手定则可知金属棒O端为负极，Q端为正极，则M的电流方向从a→O，A错误；金属棒转动产生的电动势为，根据欧姆定律有，B错误；由于其余电阻忽略不计，则OQ两点间电压，即电阻M的电压，根据欧姆定律有，C正确；金属棒PQ转动产生的电动势为，由于PQ没有连接闭合回路，则PQ两点间电压，即金属棒PQ转动产生的合电动势，D错误。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．以下为教材中的四幅图，下列相关叙述正确的是（）A．甲图是法拉第电磁感应实验装置，通过该实验他首先发现了电流的磁效应B．乙图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属C．丙图变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流D．丁图金属探测器利用的是电磁感应原理，在被检测金属内部产生涡流【答案】CD【解析】甲图是奥斯特发现电生磁的实验装置，通过该实验他首先发现了电流的磁效应，故A错误；乙图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属产生涡流，产生大量的热从而冶炼金属，故B错误；丙图变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流，故C正确；丁图金属探测器利用的是电磁感应原理，在被检测金属内部产生涡流，故D正确。10．我国“洛神”号潜艇研制已经取得了重大突破，开始进入试车定型阶段，该潜艇应用了超导磁流体推进器。如图是超导磁流体推进器原理图，推进器浸没在海水中，海水由前、后两面进出，左、右两侧导体板连接电源，与推进器里的海水构成回路，由固定在潜艇上的超导线圈（未画出）产生垂直于海平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B。已知左、右两侧导体板间海水的体积为V，垂直于导体板方向单位面积上的电流为I（导体板外电流不计），下列说法正确的是（）A．要使潜艇前进，左，右两侧导体板所接电源的正、负极应与图示方向相同B．同时改变超导线圈中电流的方向和海水中电流的方向，潜艇受磁场力的方向将反向C．潜艇所受磁场力的大小为IVBD．若导体板间海水的电阻为R，其两端的电压为U，则潜艇在海水中匀速前进时，海水中的电流小于【答案】CD【解析】根据左手定则，左、右内侧导体板所接电源的正、负极与图示方向相同时，海水受到安培力向前，根据牛顿第三定律，海水对磁场（实质是海水对超导潜艇）的作用力向后，该力是使潜艇后退的力，A错误；改变超导线圈中电流的方向，匀强磁场的方向发生改变，同时改变海水中电流的方向，则潜艇受磁场力的方向不变，B错误；设推进器内侧导体板的面积为S，间距为d，装满水时，磁场力，C正确；船在海水中匀速前进时，可视为导体在海水中切割磁感线，产生与电流方向相反的感应电动势，所以海水中的电流小于，选项D正确。11．固定的矩形导线框放在匀强磁场中，磁场方向与导线框垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。规定顺时针方向为电流的正方向、向左为安培力的正方向，在0～4s内，导线框中的电流及导线框的ab边所受安培力随时间变化的图象可能是（）【答案】AD【解析】由法拉第电磁感应定律可知，由图可知，0～2s内，线圈中磁通量的变化率相同，电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为正方向；同理可得，2～4s内电路中的电流为逆时针，电流为负的，且两段时间内磁通量的变化率大小相等，回路中的感应电动势大小相等，感应电流大小相等，A正确，B错误；由可知，电流大小恒定的情况下，与成正比。结合左手定则可知，0～1s内与2～3s内安培力向左，为正的，1～2s内与3～4s内安培力向右，为负的，C错误，D正确。12．如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交流电源，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且k＜1，定值电阻R1＜R2，电流表、电压表均为理想电表，其示数分别用I和U表示。当向上调节滑动变阻器R3的滑片P时，电流表、电压表示数变化量分别用ΔI和ΔU表示。则以下说法正确的是（）A． B．C．电阻R2消耗的功率P2＝UI D．电源的输出功率一定增大【答案】BD【解析】根据变压器的原理可得，，则有，，在原线圈电路中有，即，整理可得，则有，所以A错误，B正确；副线圈消耗的功率为，所以C错误；当向上调节滑动变阻器的滑片P时，副线圈的总电阻减小，所以回路中的电流增大，电源的电压不变，所以电源的输出功率一定增大，则D正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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．(4分)有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B（内部导线电阻率、横截面积相同），线圈外部还可以绕线。(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断______（选填“A”或“B”）线圈的匝数较多。(2)如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成实验步骤的填空：①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；②将______（选填“A”或“B”）线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的______挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U；④则A线圈的匝数为______。【答案】(1)A(2)A交流电压【解析】(1)根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A线圈匝数多。(2)因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接；变压器输入输出电压都是交流电，所以要用交流电压档测输入和输出电压，根据变压器电压比等于匝数比，有，所以。14．(9分)利用输出电压为3V的恒压电源、量程为0～0.6A的电流表（内阻不计）、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝（长度为0.05m，总阻值为25Ω）、弹簧（电阻不计）、开关、导线，改装成如图甲的测力计。(1)图甲的电路中，定值电阻的作用是_______，阻值至少为_______Ω；(2)弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙。若定值电阻为10Ω，则电流表的示数I与弹簧所受拉力F的关系式I＝_______（一），可知由电流表改装的测力计刻度_________（选填“均匀”“不均匀”），当电流表的示数为0.3A，对应标示的力为__________N。【答案】(1)对电流表起保护作用

5

(2)

不均匀

0【解析】(1)电路中接入定值电阻的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到电阻丝的最右端时电流表被烧坏。当电路中电流达到最大0.6A时，电路中的总电阻最小值，所以定值电阻至少为5Ω。(2)由图乙可知，，设定值电阻为R，电阻丝总电阻为RL，移动距离为x＝ΔL，由闭合电路欧姆定律，又，联立可得，由上式可得：拉力F与I是非线性关系，所以由电流表改装的测力计刻度不均匀。当电流表的示数为，带入可得F＝0，所以对应标示的力为0。15．(8分)如图甲所示区域（图中直角坐标系Oxy的1、3象限）内存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B。半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕固定转轴O在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R。(1)求线框中感应电流的最大值I0；(2)如果外力垂直作用在OP的中点，则外力的最大值为多少？(3)在电流变化一个周期内，外力做的功是多少？【解析】(1)线圈只有一条边在磁场中时，感应电动势最大等效切割速度为则则最大感应电流。解得。(3)分析可知，一个周期内外力不为零时，里的作用点转过的弧长为外力做的功为。16．(10分)一边长为L的N匝正方形金属线框abcd，其总电阻为r，线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中以转速n做匀速圆周运动。金属线框外接电阻为R的电热器，如图甲所示，V为理想交流电压表。(1)求电压表的示数U；(2)若在电刷与电压表间接入一理想变压器，如图乙所示，要使电阻R消耗的电功率最大，求变压器原、副线圈的匝数比k及电压表的示数U′。【解析】(1)线框在匀强磁场中匀速转动，回路中产生正弦式交变电流，设电动势的峰值为，则有，解得。(2)把外电路（变压器和电阻R）等效为一个电阻，当等效电阻时电阻R消耗的电功率最大，设变压器原、副线圈的电压分别为、，电流分别为、，则有：，，解得即当时，电阻R消耗的电功率最大此时有：，解得。17．(13分)如图甲所示，在y轴右侧加有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝1T。从原点O处向第I象限发射一比荷eq\f(q,m)＝1×104C/kg的带正电的粒子（重力不计），速度大小v0＝103m/s，方向垂直于磁场且与x轴正方向成30°角。(1)求粒子在该匀强磁场中做匀速圆周运动的半径R和在该磁场中运动的时间t1；(2)若磁场随时间变化的规律如图乙所示（垂直于纸面向外为正方向），t＝eq\f(4,3)π×10－4s后空间不存在磁场。在t＝0时刻，粒子仍从O点以与原来相同的速度v0射入，求粒子从O点射出后第2次经过x轴时的坐标。【解析】(1)轨迹如图甲所示，根据可得粒子运动周期为粒子在磁场中轨迹所对的圆心角为240°，所以粒子在磁场中运动的时间为故匀速圆周运动的半径为0.1m，在该磁场中运动的时间为。(2