重庆市 2021-2022学年高二物理下学期期中考试试题（Word版附解析）

重庆市朝阳中学2021-2022学年下期高2020级半期考试物理试题分值：100分时间：75分钟一、单项选择题（本题共8个小题，每小题4分，共32分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个正确选项，请将正确选项填涂在答题卡相应位置）1.引力波是根据爱因斯坦的广义相对论作出的奇特预言之一，三位美国科学家因在引力波的研究中有决定性贡献而荣获诺贝尔奖，对于引力波概念的提出，可以通过这样的方法来理解：麦克斯韦认为，电荷周围有电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波；爱因斯坦认为，物体周围存在引力波，当物体加速运动时，会辐射出引力波，爱因斯坦的观点的提出，采取了哪种研究方法（　　）A.类比法B.对比法C.对称法D.观察法【1题答案】【答案】A【解析】【详解】根据相似的特点，把物体类比于电荷，引力波类比于电磁波，故采用类比法。故选A。2.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【2题答案】【答案】B【解析】【详解】AB．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；CD．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。故选B。3.我们知道电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，下列说法中正确的是（　　）A.雷达就是利用电磁波遇到障碍物要发生反射而工作的B.所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射弱C.X射线和γ射线的波长都比可见光长D.机械波和电磁波的传播都需要借助于介质【3题答案】【答案】A【解析】【详解】A．雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息，A正确；B.所有物体都发射红外线，热的物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，B错误；C．X射线和γ射线的波长比可见光小，C错误；D．电磁波的传播不需要介质，D错误．故选A4.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝3sin（t＋）cm，则（　　）A.质点的振幅为3mB.质点的振动周期为sC.t＝0.75s时，质点到达距平衡位置最远处D.质点前2s内的位移为－4.5cm【4题答案】【答案】D【解析】【分析】 【详解】AB．从关系式可知A＝3cm，ω＝rad/s，故周期为T＝＝3s故A、B错误；C．t＝0.75s时，质点的位移为x＝3sin（×＋）cm＝0质点在平衡位置处。故C错误；D．在t＝0时刻质点的位移x＝3cm，2s时质点的位移x′＝3sin（×2＋）cm＝－1.5cm故前2s内质点的位移为－4.5cm。故D正确。故选D。5.如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带运动方向，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈。通过观察图形，判断下列说法正确的是（　　）A.若线圈闭合，进入磁场时，线圈中感应电流方向从上向下看为逆时针B.若线圈闭合，传送带以较大速度匀速运动时，磁场对线圈的作用力较大C.从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈D.从图中可以看出，第4个线圈是不合格线圈【5题答案】【答案】B【解析】【分析】【详解】A．若线圈闭合，进入磁场时，穿过线圈的磁通量向上增大，由楞次定律可知，线圈中的感应电流的磁场方向向下，所以感应电流的方向从上向下看是顺时针，故A错误；B．根据法拉第电磁感应定律，传送带以较大速度匀速运动时，线圈中产生的感应电动势较大，则感应电流较大，磁场对线圈的作用力较大，故B正确； CD．由题图知第1、2、4、5、6个线圈位置均匀，则都发生了相对滑动，而第3个线圈没有向后滑动，则第3个线圈不闭合，没有产生感应电流，是不合格线圈，故CD错误。故选B。6.甲、乙两矩形单匝金属线圈分别绕与磁感线垂直的轴在同一匀强磁场中匀速转动，输出交流电的感应电动势图象如图中甲、乙所示，则下列说法不正确的是（　　）A.甲的频率是乙的一半B.t＝1s时，两线圈中的磁通量均达到最大值C.甲线圈的面积是乙的3倍D.t＝2s时，两线圈均与磁感线垂直【6题答案】【答案】C【解析】【详解】A．由图象知甲的周期为2s，乙的周期为1s，所以f甲:f乙=1:2A不符合题意；BD．当线圈处于中性面位置时磁通量最大，而感应电动势为零，当线圈平行磁感线时，通过线圈的磁通量为零，而感应电动势最大，t=1s和t=2s时线圈均处于中性面位置，BD不符合题意；C．甲的最大值为6V，乙的最大值为2V，所以E甲:E乙=3:1由E=BSω可知S甲:S乙=6:1C符合题意；故选C。 7.如图所示，金属导轨OM、ON焊接在O点处的金属块（大小不计，图中黑色所示）上，虚线OP是的角平分线，整个空间分布着垂直导轨平面的匀强磁场。时刻，金属棒由O点沿OP方向做匀速直线运动，棒始终与导轨接触良好且与OP垂直，除金属块外其他电阻不计，则在开始计时的连续相等时间内，通过棒中点横截面的感应电荷量之比为（　　）A.1：1B.1：2C.1：3D.2：3【7题答案】【答案】C【解析】【分析】【详解】根据题意，由感应电荷量的公式可得又平均电流为金属棒由O点沿OP方向做匀速直线运动，切割磁感线，则有所以，可得电荷量为因为整个空间分布着垂直导轨平面的匀强磁场，故感应电荷量只与相同时间内面积的大小有关，设金属棒运行的时间分别为t和2t，由几何关系可得，后一t内面积是前一t面积的3倍，故电荷量也是3倍，ABD错误，C正确。故选C。8.如图所示，AB、CD为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，AB、CD的间距为L，左、右两端均接有阻值为R的电阻。质量为m、长为L，且不计电阻的导体棒 MN放在导轨上，甲、乙为两根相同的轻质弹簧，弹簧一端与MN棒中点连接，另一端均被固定。导体棒MN与导轨接触良好。开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中，A、C间的电阻R上产生的焦耳热为Q，则（　　）A.初始时刻导体棒所受的安培力大小为B.当导体棒第一次回到初始位置时，A、C间电阻R的热功率为C.当导体棒第一次到达最右端时，每根弹簧具有的弹性势能为D.从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热大于【8题答案】【答案】D【解析】【详解】A．初始时刻导体棒产生的感应电动势为感应电流为导体棒所受的安培力大小为故A错误；B．根据题意可知，导体棒运动过程中，回路中产生焦耳热，则导体棒和弹簧组成的系统机械能有损失，则导体棒第一次回到初始位置时，速度小于，则此时的感应电动势 A、C间电阻R的热功率故B错误；C．当导体棒第一次到达最右端时，A、C间的电阻R上产生的焦耳热为Q，则整个回路产生的焦耳热为,设每根弹簧具有的弹性势能为，根据能量守恒定律有解得故C错误；D．当导体棒第一次到达最右端时，A、C间的电阻R上产生的焦耳热为Q，则整个回路产生的焦耳热为,整个运动过程中，安培力一直做负功，导体棒第一次到达最左端的过程中，导体棒的平均速度最大，受到的平均安培力最大，位移最大，安培力做功最大，则回路中产生的焦耳热故D正确。故选D。二、多项选择题（本题共3个小题，每小题5分，共15分。在每个小题给出的四个选项中，有多个正确选项，全部选对的得5分，选对但不全对的得3分，有选错的得0分，请将正确选项填涂在答题卡相应位置）9.如图所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，要使软导线回路变为圆形，下列方法可行的是（）A.使磁场逐渐增强，方向向外B.使磁场逐渐减弱，方向向外C.使磁场逐渐减弱，方向向里D.使磁场逐渐增强，方向向里【9题答案】【答案】BC【解析】 【详解】软导线回路变为圆形，线圈平面面积增大，根据楞次定律，线圈面积增大是回路中的感应电流要阻碍线圈平面磁通量的减小，因此说明穿过线圈的磁感应强度在减小，方向可能向外也可能向里。故选BC。10.如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，逆时针方向为感应电流i的正方向，水平向右为边所受安培力F的正方向。下图正确的是（　　）A.B.C.D.【10题答案】【答案】AD【解析】【详解】AB．由图乙可知，0～1s内，磁场方向向里，磁场及磁通量均匀增大，根据楞次定律，判断感应电流方向为逆时针，为正方向；1～3s，磁感应强度B随时间t变化的斜率为负值，感应电流方向与0～1s内相反；同理，3～4s内，感应电流方向与0～1s内相同，故A正确，B错误；CD．根据磁感应强度大小变化规律，利用“增缩减扩”，可判断边所受安培力方向，0～1s内向右均匀增大，1～2s内向左均匀减小，2～3s内向右均匀增大，3～4s内向左均匀减小，故C错误，D正确。故选AD。11.有一边长为L、质量为m、总电阻为R的正方形导线框自磁场上方某处自由下落，如图所示。区域I、II中匀强磁场的磁感应强度大小均为B，二者宽度分别为L、H，且H＞L。导线框恰好匀速进入区域I，最后又恰好匀速离开区域II，重力加速度为g，下列说法中不正确的是（　　） A.导线框离开区域II的速度大于B.导线框刚进入区域II时的加速度大小为g，方向竖直向上C.导线框进入区域II的过程产生的焦耳热为mgHD.导线框自开始进入区域I至刚完全离开区域II时间为【11题答案】【答案】AB【解析】【详解】A．导线框匀速离开区域II，对线框受力分析可得联立求得A错误，符合题意；B．导线框恰好匀速进入区域I，根据A项分析，可知导线框刚进入区域II时的速度为导线框受到的安培力 用牛顿第二定律得求得方向竖直向上，B错误，符合题意；C．导线框恰好匀速进入区域I，故线框在区域I中以速度匀速运动；设线框完全离开磁场I时速度为，从完全离开磁场I到开始离开区域II的过程中，由动能定理得导线框进入区域II的过程中，根据能量守恒定律可得联立解得导线框进入区域II过程中的焦耳热为C正确，不符合题意；D．导线框自开始进入区域I至开始进入区域II的过程中，取向下为正方向，由动量定理得联立求得由题意可知导线框恰好匀速离开区域II，由于区域I，II中匀强磁场的磁感应强度大小均为B，则导线框进入区域II的速度与离开区域II的速度相同，则导线框自开始进入区域II到开始离开区域II过程中，设安培力作用时间为，重力作用时间为，取向下为正方向，由动量定理得解得 导线框自开始离开区域II至刚完全离开区域II的过程中，取向下为正方向，由动量定理得解得故得D正确，不符合题意。故选AB。三、实验题（本题共2个小题，共15分。请将你的答案写在答题卡相应位置）12.小张同学用图甲的实验装置“研究电磁感应现象”。断开开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下。（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”或“不偏转”）；（2）如图乙所示，R为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于其左侧。若周围环境温度急剧上升时，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将有_________（填“收缩”或“扩张”）的趋势。【12题答案】【答案】①.向左偏转②.逆时针③.收缩 【解析】【详解】（1）[1]断开开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下,将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，电流增大，与断开开关电流减小相反，灵敏电流计的指针向左偏转；（2）[2]周围环境温度急剧上升时，R电阻减小，电流增大，直螺线管产生的原磁场向右增加，根据楞次定律可知，金属环上感应电流产生的磁场向左，从左向右看，金属环A中电流方向逆时针；[3]金属环上逆时针的感应电流在直螺线管产生的向右的磁场中受到的安培力有收缩的趋势．13.如图所示，某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度g。（1）以下说法正确的是__________。A．实验所用小球的密度不要太大B．测量周期时只需测得小球做一次周期性运动的时间即可C．实验时小球的摆动幅度应大些D．悬挂小球的细绳的质量要尽可能小些（2）用游标卡尺测量小球直径d，如图所示，读数为_________cm；（3）悬挂后，用米尺测量得悬点到小球上端摆线的长度L；将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后小球在某次经过平衡位置时开始计时，并计数为1，此后小球每摆到平衡位置时，计数一次，依次计数为2、3……，当数到n时，停止计时，测得时间为t，根据上述实验操作，测得当地重力加速度的表达式为g=__________（用测出的物理量对应的字母表示）。【13题答案】【答案】①.D②.2.135③.【解析】【详解】（1）[1]A．实验所用小球应质量大，体积小，即密度大的，较少因空气阻力的误差，故A错误；B．为了减少误差，测量周期时需要测量至少30次全振动的时间，然后计算周期的平均值，故B错误；C．实验时的摆动幅度不大于，故C错误；D．为了减少误差，悬挂小球的细绳的质量要尽可能小些，故D正确。 故选D。（2）[2]由图2可知，游标卡尺为20分度，且第7个小格与主尺对齐，则小球直径（3）[3]根据题意可知，小球的周期为小球做单摆运动摆长为根据单摆的周期公式可得，重力加速度为整理得四、计算题（本题共3个小题，其中14题10分，15题12分，16题16分，共38分。请写出必要的文字说明和必要的公式，请将你的答案写在答题卡相应位置）14.如图所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置，其间距，右端通过导线与阻值的小灯泡相连，CDEF矩形区域内有方向竖直向下、磁感应强度的匀强磁场，一质量、阻值为的金属棒在恒力作用下从静止开始运动后进入磁场恰好做匀速直线运动，且此时小灯泡恰好正常发光。（不考虑导轨的电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触）。求：（1）金属棒刚进入磁场时速度的大小；（2）小灯泡的额定电压。 【14题答案】【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）金属棒未进入磁场前，根据动能定理有代入数据解得金属棒刚进入磁场时速度的大小为（2）金属棒进入磁场恰好做匀速直线运动，且此时小灯泡恰好正常发光，感应电动势为根据闭合回路欧姆定律可知，小灯泡两端的电压为即小灯泡的额定电压为。15.有一台内阻为1Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1：5，降压变压器原、副线圈匝数比为3：1，输电线的总电阻为5Ω。全校共有66个班，每班有“220V，40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，求：（1）升压变压器副线圈两端的电压U2；（2）发电机的输出功率。【15题答案】【答案】（1）780V；（2）18720W【解析】【详解】（1）全部电灯正常发光，有，，，解得 且有，可得，且有则故升压变压器副线圈两端的电压U2为780V。（2）发电机的输出功率为故发电机的输出功率为18720W。16.如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左侧部分水平，右侧部分为半径r=0.5m的竖直半圆，两导轨间距离d=1.0m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场中，两导轨电阻不计。有两根长度均为d的金属棒ab、cd，均垂直置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量均为m=0.2kg，ab、cd的电阻分别为R1=0.3Ω、R2=0.2Ω。现让ab棒以的初速度开始水平向右运动，cd棒进入半圆轨道后，恰好能通过轨道最高位置，cd棒进入半圆轨道前两棒未相碰，重力加速度g=10m/s2，求：（1）cd棒刚进入半圆轨道时，cd棒对圆弧轨道的压力；（2）cd棒进入半圆轨道前，cd棒上产生的焦耳热Q；（3）cd棒刚进入半圆轨道时，与初始时刻相比，两棒间距变化量。 【16题答案】【答案】（1）12N，方向竖直向下；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意可知，对cd棒在轨道最高位置有解得同时cd棒从最低位置到最高位置过程中，根据动能定理有解得对cd棒在轨道最低位置有联立得由牛顿第三定律得，cd棒对轨道得压力大小为12N，方向竖直向下。（2）cd棒进入半圆轨道前，设当cd棒在轨道最低位置时，棒的速度为，对系统，根据动量守恒定律有解得根据能量守恒有解得 cd棒上产生的焦耳热（3）对cd棒由动量定理有根据题意又有，整理得解得