2021-2022學(xué)年度第二學(xué)期高二期中考試卷物理試題一、單選題（本大題共8小題，每小題3分，共24分）1.如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接，已如導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為（）A.2F B.1.5F C.0.5F D.0【1題答案】【答案】B【解析】【詳解】設(shè)每一根導(dǎo)體棒的電阻為R，長度為L，則電路中，上下兩路電阻之比為，根據(jù)并聯(lián)電路兩端各電壓相等的特點(diǎn)可知，上下兩路電流之比．如下圖所示，由于上路通電的導(dǎo)體受安培力的有效長度為L，根據(jù)安培力計算公式，可知，得，根據(jù)左手定則可知，兩力方向相同，故線框LMN所受的合力大小為，故本題選B．2.如圖所示，空間存在方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，一粒子發(fā)射源P位于足夠大絕緣平板MN的上方距離為d處，在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率均為v的同種帶電粒子，不考慮粒子間的相互作用和粒子重力，已知粒子做圓周運(yùn)動的半徑大小也為d，則粒子

A.能打在板上的區(qū)域長度為2d B.能打在板上離P點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為dC.到達(dá)板上的最長時間為 D.到達(dá)板上的最短時間為【2題答案】【答案】C【解析】【詳解】A．打在極板上粒子軌跡的臨界狀態(tài)如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系知，帶電粒子能到達(dá)板上的長度故A錯誤；B．由圖可以看到打在板上最遠(yuǎn)點(diǎn)是右邊，由幾何關(guān)系它與P點(diǎn)的距離是2d，故B錯誤；C．在磁場中運(yùn)動時間最長和最短粒子運(yùn)動軌跡示意圖如圖所示，由幾何關(guān)系知，最長時間最短時間又有粒子在磁場中運(yùn)動的周期根據(jù)題意故C正確，D錯誤。故選C。

3.如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，質(zhì)量為m、電荷量為的帶電粒子從圓周上的M點(diǎn)沿直徑方向射入磁場。若粒子射入磁場時的速度大小為，離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)；若射入磁場時的速度大小為，離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)，不計重力，則為（）A. B. C. D.【3題答案】【答案】B【解析】【分析】【詳解】根據(jù)題意做出粒子的圓心如圖所示設(shè)圓形磁場區(qū)域的半徑為R，根據(jù)幾何關(guān)系有第一次的半徑第二次的半徑根據(jù)洛倫茲力提供向心力有可得所以故選B。4.如圖甲所示，為一個質(zhì)量為m，電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動細(xì)桿處于勻強(qiáng)磁場中，（不計空氣阻力），現(xiàn)給圓環(huán)向右初速度，在以后的運(yùn)動過程中的速度圖象如圖乙所示。則圓環(huán)所帶的電性、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和圓環(huán)克服摩擦力所做的功W。（重力加速度為g）下列說法正確的是（）

A圓環(huán)帶負(fù)電， B.圓環(huán)帶正電，C.圓環(huán)帶負(fù)電， D.圓環(huán)帶正電，【4題答案】【答案】B【解析】【詳解】因圓環(huán)最后做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)左手定則可得圓環(huán)帶正電荷，在豎直方向上平衡得解得動能定理得，圓環(huán)克服摩擦力所做的功W解得故B正確。故選B。5.渦流制動是磁懸浮列車在高速運(yùn)行時進(jìn)行制動的一種方式。某研究所制成如圖所示的車和軌道模型來定量模擬磁懸浮列車的渦流制動過程。車廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng)，能在長L1＝0.6m、寬L2＝0.2m的矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生豎直方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度可隨車速的減小而自動增大（由車內(nèi)速度傳感器控制），但最大不超過B1＝2T。長大于L1、寬也為L2的單匝矩形線圈，間隔鋪設(shè)在軌道正中央，其間隔也為L2，每個線圈的電阻為R＝0.1Ω，導(dǎo)線粗細(xì)忽略不計。在某次實(shí)驗中，模型車速度為v＝20m/s時，啟動電磁鐵系統(tǒng)開始制動，車立即以加速度a＝2m/s2做勻減速直線運(yùn)動，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到B1時就保持不變，直到模型車停止運(yùn)動。已知模型車的總質(zhì)量為m＝36kg，空氣阻力不計。不考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及線圈激發(fā)的磁場對電磁鐵產(chǎn)生磁場的影響。則模型車的制動距離為（）A.200m B.50m C.106.25m D.137.75m【5題答案】【答案】C【解析】【分析】【詳解】設(shè)電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大時，模型車的速度為，則聯(lián)立得勻變速運(yùn)動過程的位移為對磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大以后的減速過程，由動量定理可得又得此過程的位移則模型車的制動距離故選C。6.如圖所示，單匝直角三角形導(dǎo)線框OMN在勻強(qiáng)磁場中以O(shè)N所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，已知OM邊長為l，，勻強(qiáng)磁場垂直于ON向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則下列說法正確的是()A.導(dǎo)線框OMN內(nèi)產(chǎn)生大小恒定的電流B.截掉導(dǎo)線MN，則電動勢最大值變小C.導(dǎo)線框OMN產(chǎn)生的電流方向為OMNOD.導(dǎo)線框OMN內(nèi)產(chǎn)生電動勢最大值為【6題答案】【答案】D【解析】【詳解】當(dāng)導(dǎo)線框OMN以O(shè)N所在的直線為軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦交變電流，選項A錯誤；導(dǎo)線MN不切割磁感線，則截掉導(dǎo)線MN，則電動勢最大值不變，選項B錯誤；導(dǎo)線框OMN產(chǎn)生的電流方向不斷變化，選項C錯誤；導(dǎo)線框OMN內(nèi)產(chǎn)生的電動勢最大值為Em=BωS=，選項D正確；故選D.點(diǎn)睛：此問題的實(shí)質(zhì)和產(chǎn)生交流電的矩形線圈相似，產(chǎn)生的是正弦交流電，且最大值都是Em=BωS，比較簡單.7.如圖所示，矩形閉合導(dǎo)線框處于水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，并與理想變壓器原線圈相連，變壓器副線圈接有一只“11V，33W”的燈泡.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，變壓器輸入電壓.下列說法正確的是（）A.圖示位置可能是計時起點(diǎn)B.圖示位置通過線框的磁通量變化率最小C.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為D.電流表的示數(shù)為A【7題答案】【答案】B【解析】【詳解】根據(jù)瞬時值表達(dá)式可知，線框轉(zhuǎn)動的計時起點(diǎn)是線框平面與磁感線平行的位置，不是圖示的位置，A錯誤；圖示位置通過線框的磁通量最大，磁通量的變化率最小，B正確；變壓器原線圈電壓的有效值為33V，副線圈電壓的有效值為11V，根據(jù)，得變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為，C錯誤；根據(jù)輸入功率與輸出功率相等可知，電流表A的示數(shù)為，D錯誤.8.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2，正弦交流電源電壓為U＝12V，電阻R1＝1Ω，R2＝2Ω，滑動變阻器R3最大阻值為20Ω，滑片P處于中間位置，則

A.R1與R2消耗的電功率相等 B.通過R1的電流為3AC.若向上移動P，電壓表讀數(shù)將變大 D.若向上移動P，電源輸出功率將不變【8題答案】【答案】B【解析】【詳解】理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為1：2，可知原副線圈的電流之比為2：1，根據(jù)P=I2R可知R1與R2消耗的電功率之比為2：1，故A錯誤；設(shè)通過R1的電流為I，則副線圈電流為0.5I，初級電壓：U-IR1=12-I；根據(jù)匝數(shù)比可知次級電壓為2（12-I），則，解得I=3A，故B正確；若向上移動P，則R3電阻減小，次級電流變大，初級電流也變大，根據(jù)P=IU可知電源輸出功率將變大，電阻R1的電壓變大，變壓器輸入電壓變小，次級電壓變小，電壓表讀數(shù)將變小，故CD錯誤；故選B．二、多選題（本大題共4小題，每小題4分，共16分）9.半徑分別為r和2r的同心半圓導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、電阻為R、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的導(dǎo)體棒AB置于半圓軌道上面，BA的延長線通過導(dǎo)軌的圓心O，裝置的俯視圖如圖所示。整個裝置位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。在N、Q之間接有一阻值也為R的電阻。導(dǎo)體棒AB在水平外力作用下，以角速度ω繞O順時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。導(dǎo)軌電阻不計，不計一切摩擦，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）

A.導(dǎo)體棒中的電流方向為A→BB.導(dǎo)體棒A端相等于電源正極C.導(dǎo)體棒AB兩端的電壓大小為D.若導(dǎo)體棒不動，要產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流，可使豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，且變化得越來越慢【9題答案】【答案】AC【解析】【詳解】AB．由右手定則可知，導(dǎo)體棒中的電流方向為A→B，導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極，則B端相當(dāng)于電源正極，故A正確，B錯誤；C．AB棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為導(dǎo)體棒AB兩端的電壓為故C正確；D．如果導(dǎo)體棒不動，使豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律，回路中會產(chǎn)生從B到A的感應(yīng)電流，與原來方向相反，故D錯誤。故選AC。10.如圖所示，在平行于水平地面的勻強(qiáng)磁場上方有三個線圈，從相同的高度由靜止開始同時下落。三個線圈都是由相同的金屬材料制成的大小相同的正方形線圈。A線圈有一個缺口，B、C都是閉合的，但是B線圈的導(dǎo)線比C線圈的粗，關(guān)于它們落地時間的說法正確的是（）

A.三線圈中A落地時間最短B.三線圈落地時間相同C.B、C兩線圈落地時間相同D.B線圈落地時間比C線圈短【10題答案】【答案】AC【解析】【分析】【詳解】AB．A線圈有一個缺口，進(jìn)入磁場時，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈不受安培力作用，只受重力，加速度等于g，而B、C線圈是閉合的，進(jìn)入磁場時，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受到豎直向上的安培力作用，則A線圈落地時間最短，故A正確，B錯誤；CD．設(shè)閉合線圈的邊長為L，橫截面積為S，電阻率為ρ電，密度為ρ密，質(zhì)量為m，進(jìn)入磁場過程中速度為v時加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律得mg－＝ma解得a＝g－＝g－可知a與橫截面積S無關(guān)，所以B、C線圈在運(yùn)動過程中加速度時刻相同，速度也時刻相同，所以B、C同時落地，C正確，D錯誤。故選AC。11.如圖所示，金屬桿ab以恒定的速度v在光滑的平行導(dǎo)軌上向下滑行。設(shè)整個電路中總電阻為R（恒定不變）。整個裝置置于垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場中、桿ab下滑的過程中，下列說法正確的是（）A.桿ab的重力勢能不斷減少B.桿ab的動能不斷增加C.電阻R上產(chǎn)生的熱量不斷增加D.電阻R上消耗的電功率保持不變【11題答案】【答案】ACD【解析】分析】【詳解】A．金屬桿ab向下滑行，高度不斷下降，重力勢能不斷減少，A正確；B．桿ab做勻速運(yùn)動，速度不變，動能不變，B錯誤；C．桿ab勻速下滑，其重力勢能轉(zhuǎn)化為電路的電能，通過電阻R轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，可知電阻R上產(chǎn)生的熱量不斷增加，C正確；D．電阻R上消耗的電功率等于重力做功的功率，為P＝mgvcosθ保持不變，D正確。故選ACD。12.如圖所示，寬為的兩固定足夠長光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為.質(zhì)量均為、電阻值均為的兩導(dǎo)體棒和靜止置于導(dǎo)軌上，其間距也為，現(xiàn)給一向右的初速度，對它們之后的整個運(yùn)動過程說法正確的是()A.的加速度越來越大，的加速度越來越小B.克服安培力所做的總功為C.通過的電荷量為D.兩導(dǎo)體棒間的距離最終變?yōu)椤?2題答案】【答案】CD【解析】【詳解】A．給cd一向右初速度v0，根據(jù)右手定則可知電流方向為cdba，根據(jù)左手定則可知cd桿安培力方向向后，做減速運(yùn)動，ab做加速運(yùn)動，兩棒的安培力大小相同，兩導(dǎo)體棒的電動勢相互抵消，因此切割磁場的速度相當(dāng)于兩導(dǎo)體棒的相對速度，因cd棒加速，ab棒減速，相對速度越來越小，因此可知ab、cd的加速度越來越小，故A錯誤；B．當(dāng)cd向右運(yùn)動過程中，受到向左的安培力減速，而ab受向右的安培力而加速運(yùn)動，當(dāng)兩者共速時滿足：mv0=2mv對cd棒：故B錯誤；C．對ab根據(jù)動量定理可得：BILt=mv，解得：故C正確；D．設(shè)最后兩根桿相對運(yùn)動的距離為x，根據(jù)電荷量的公式可得：解得：所以兩導(dǎo)體棒間的距離最終變?yōu)椋蔇正確。故選CD。三、實(shí)驗題（本大題共2小題，共12分）13.某研究性小組利用下列實(shí)驗器材設(shè)計一個電路來研究某壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，然后將該壓敏電阻改裝為壓力傳感器測量壓力。的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實(shí)驗室中有下列器材：A.電源（電動勢，內(nèi)阻約為1Ω）B.電流表（量程，內(nèi)阻=5Ω）C.電流表（量程，內(nèi)阻≈1Ω）D.定值電阻=5ΩE.開關(guān)S，導(dǎo)線若干（1）為了較準(zhǔn)確的測量電阻，請在圖（a）中虛線框內(nèi)將測量電阻的實(shí)驗電路圖補(bǔ)充完整______，并在圖中標(biāo)出所選器材的符號。（2）在電阻上加一個豎直向下的力，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，的讀數(shù)為,的讀數(shù)為，則=__________（用字母表示）。（3）小組同學(xué)根據(jù)實(shí)驗測量結(jié)果，做出壓敏電阻隨著所加外力的圖像，如圖（b）所示，小組同學(xué)將這種壓敏電阻與一個量程為的理想電壓表按如圖（c）所示電路改裝成測量壓力的儀表，已知電源、內(nèi)阻不計，為了使改裝后壓力表的量程為，壓力為對應(yīng)電壓表的刻度為，則定值電阻=_____Ω。壓力為對應(yīng)電壓表的刻度為_______（保留兩位有效數(shù)字）?！?3題答案】【答案】①.②.③.15④.1.5【解析】【詳解】（1）[1]根據(jù)伏安法測電阻的原理，我們要想準(zhǔn)確測量出Rx的阻值，必須準(zhǔn)確測出通過Rx的電壓和電流，但圖中沒有給出電壓表，所以我們可以用內(nèi)阻已經(jīng)知道的電流表A1來測電壓，A2測干路電流，進(jìn)而計算通過Rx的電流，故電路如圖所示（2）[2]由原理圖可知，通過Rx的電流為電壓為所以（3）[3]由b圖知由圖c利用閉合電流歐姆定律可知由題意知，壓力為100N對應(yīng)電壓表的刻度為3V，帶入[4]故壓力為0時，帶入得14.學(xué)習(xí)了傳感器之后，某物理興趣小組找到了一個型金屬熱電阻，想利用熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大的特點(diǎn)來制作一個簡易的溫度計。興趣小組查到了該熱電阻的阻值隨溫度變化的一些信息如圖甲所示。他們準(zhǔn)備的實(shí)驗器材如下：干電池，電動勢為，內(nèi)阻不計；靈敏毫安表，量程，內(nèi)阻為；滑動變阻器；開關(guān)、導(dǎo)線若干。（1）若直接將干電池、開關(guān)、靈敏毫安表、金屬熱電阻串接成一個電路作為測溫裝置，則該電路能測的最低溫度為__________。（2）現(xiàn)在該實(shí)驗小組想讓測溫范圍大一些，能從開始測，他們又設(shè)計了如圖乙所示的電路圖，并進(jìn)行了如下操作：a.將金屬熱電阻做防水處理后放入冰水混合物中，過了一段時間后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使毫安表指針滿偏；b.保持滑動變阻器接入電路的電阻不變，他們在實(shí)驗室中找來了一瓶熱水，他們把金屬熱電阻放入其中，過了一段時間后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)為，則測得熱水的溫度為__________。（保留2位有效數(shù)字）c.寫出毫安表的電流值和溫度的關(guān)系式__________。d.根據(jù)關(guān)系式將毫安表刻度盤上的電流值改寫為溫度值。（3）若干電池用久了后其電源電動勢不變，而其內(nèi)阻變大，不能忽略不計了，其他條件不變。若用此溫度計前進(jìn)行了（2）中a步驟的操作進(jìn)行了調(diào)節(jié)，測量結(jié)果將會__________（填“偏大”“偏小”或“不變”）?！?4題答案】【答案】①.75②.94③.④.不變【解析】【詳解】（1）[1]溫度最低，電阻最大。解得由圖像可知得（2）[2]放入冰水混合物中，時，，電流表滿偏有解得放熱水中得得[3]由歐姆定律和溫度與電阻關(guān)系式，聯(lián)立整理得（3）[4]不變，因為在操作a步驟時，要調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流滿偏，當(dāng)電源內(nèi)阻阻值增大，會將滑動變阻器阻值調(diào)小，總和不變，對結(jié)果無影響。四、解答題（本大題共4小題，共48分）15.如圖，一長為10cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω．已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2．判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量．【15題答案】【答案】【解析】【詳解】金屬棒通電后，閉合回路電流導(dǎo)體棒受到安培力根據(jù)安培定則可判斷金屬棒受到安培力方向豎直向下開關(guān)閉合前開關(guān)閉合后16.有一臺內(nèi)阻為發(fā)電機(jī)，供給一學(xué)校照明用，如圖所示，升壓比為1:4，降壓比為4:1，輸電線的總電阻，全校共22個班，每班有“”燈6盞，若保證全部電燈正常發(fā)光，則：（1）發(fā)電機(jī)輸出功率多大；（2）發(fā)電機(jī)電動勢多大；（3）電能有效利用率是多少?！?6題答案】【答案】（1）5424W；（2）250V；（3）88%【解析】【詳解】（1）據(jù)題意，所有燈都正常工作的總功率為用電器都正常工作時的總電流為根據(jù)解得兩個變壓器之間輸電線上的電流為故輸電線上損耗的電功率發(fā)電機(jī)輸出功率（2）降壓變壓器上輸入電壓輸電線上的電壓損失為因此升壓變壓器的輸出電壓為由變壓器變壓比可知，升壓變壓器的輸入電壓為升壓變壓器的輸入電流為發(fā)電機(jī)的電動勢（3）電能有效利用率是17.如圖所示，在二象限內(nèi)，0≤y≤d區(qū)域有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度；d≤y≤3d區(qū)域有垂直于xOy平面向里，大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁場I。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，自點(diǎn)P（0，6d）處以大小為v0、方向與y軸正方向成30°的速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場Ⅱ（圖中未畫出），勻強(qiáng)磁場Ⅱ的邊界為矩形，方向垂直于xOy平面，粒子從磁場Ⅱ飛出后恰好能沿x軸負(fù)方向過坐標(biāo)原點(diǎn)O。不計粒子的重力。求：（1）磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；（2）磁場Ⅱ的最小面積；（3）當(dāng)磁場I的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1時，粒子恰好不能從磁場I的上邊界穿出，粒子第一次返回后與x軸的交點(diǎn)記為Q；當(dāng)磁場I的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2時，粒子經(jīng)過多偏轉(zhuǎn)后仍能經(jīng)過Q點(diǎn)求B2與B1所有可能的比值。

【17題答案】【答案】(1)