四川省成都市第七中学2022-2023学年高二物理下学期期中试题（Word版附解析）

2022-2023学年度下期高2024届半期考试物理试卷考试时间：100分钟满分：110分第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、单项选择题（本题包括8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题目要求．）1.一只低压教学电源输出交变电压瞬时值，关于该电源的规格和使用，以下说法正确的是（）A.这只电源的交变电压的周期是B.这只电源在时电压达到最大值C.这只电源可以使“”的灯泡正常发光D.“10V、2μF”电容器能接在该电源上【答案】C【解析】【详解】C．由题知该交流电为正弦交流电，峰值为则有效值所以电源可以使“10V、2W”的灯泡正常发光，故C正确；A．由表达式知，则该电源的交变电压的周期为故A错误；B．时，代入该交流电表达式可求得故B错误；D．当电容器的耐压值小于峰值时，电容器将被击穿，10V小于，则“10V、2μF”电容器不能接在这只电源，故D正确。故选C。 2.如图所示，在匀强磁场中做各种运动的矩形线框，能产生感应电流的是（　　）A.图甲中矩形线框向右加速运动B.图乙中矩形线框以为轴匀速转动C.图丙中矩形线框以为轴匀速转动D.图丁中矩形线框斜向上运动【答案】B【解析】【详解】A．图中线框中的磁通量不发生变化，故没有感应电流，A错误；B．图中线圈转动过程中线框中的磁通量在改变，有感应电动势产生，同时构成闭合回路，故有感应电流产生，B正确；C．图中线框平面与磁感线始终平行，磁通量始终为零，故没有感应电流产生，C错误；D．图中线框平面与磁感线始终平行，磁通量始终为零，故没有感应电流产生，D错误。故选B。3.现用电压有效值为的正弦式交流电给额定电压为的电灯供电，以下电路中，能使电灯正常发光的最合理电路是（）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】AB．灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再串联，电压可能为220V，但电路中滑动变阻器需要消耗电能，且滑片位置不好确定，不符合题意，故AB错误；C．原线圈匝数大于副线圈匝数，为降压变压器，电压可能为220V，且电路中能量消耗最小，更符合题意，故C正确；D．原线圈匝数小于副线圈匝数，为升压变压器，电压不可能为220V，故D错误；故选C。4.如图所示，一根长螺线管与电阻R相连，很短的磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管的过程中，下列说法正确的是（　　） A.磁铁刚进入螺线管时的加速度等于重力加速度B.通过电阻的电流先由a到b，后由b到aC.磁铁减少的重力势能等于回路产生的热量D.磁铁在下落的过程中的某时刻，其加速度可能等于重力加速度【答案】D【解析】【详解】A．磁铁刚进入螺线管时正在靠近螺线管，磁铁受到的磁场力阻碍磁铁靠近螺线管，故此时加速度，A错误；B．开始时N极向下运动，穿过螺线管的磁通量变大，且磁感线方向向下，根据楞次定律可知线圈中产生的感应电流方向盘旋而上，即此时电阻的电流由b到a；当S极离开螺线管运动时，穿过螺线管的磁通量变小，且磁感线方向向下，根据楞次定律可知线圈中产生的感应电流方向盘旋而下，即此时电阻的电流由a到b，即通过电阻的电流先由b到a，后由a到b，B错误；C．磁铁减少的重力势能等于回路产生的热量和磁铁的动能，C错误；D．因为磁铁很短，当磁铁完全进入到螺线管中的某个位置时，此时螺线管中的磁通量可能不变，不产生感应电流，故此时磁铁和螺线管之间没有磁场力的作用，磁铁的加速度等于重力加速度，D正确。故选D。5.一长直导线通以正弦交流电，在导线下有一断开的线圈，如图所示。那么，相对于a来说，b的电势最高时是在（　　）A.交流电流方向向右，电流减少到零时B.交流电流方向向左，电流减少到零时C.交流电流方向向右，电流强度最大时D.交流电流方向向左，电流强度最大时【答案】A【解析】【详解】要使线圈中的感应电动势最大，即磁通量的变化率最大，可知此时正弦交流电的电流变化率应该 最大，故此时电流为减少到零时；当交流电流方向向左时，根据右手螺旋定则可知线圈中的磁感线垂直纸面向外，并在减小，根据楞次定律可知此时线圈中a点电势高；当交流电流方向向右，根据右手螺旋定则可知线圈中的磁感线垂直纸面向里，并在减小，根据楞次定律可知此时线圈中b点电势高。故选A。6.如图所示，二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，定值电阻，a、b两端接交流电，其电压瞬时值的表达式为。该电路的电功率为（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】根据电路图可知在一个交流电的变化周期T内，分别只有一半的时间和分别单独接在电路中，a、b两端接交流电的电压有效值为故有解得故选C。7.如图所示，质量为m、电阻为R、边长为L正方形金属线框的边恰好与有界匀强磁场的上边界重合，现将线框在竖直平面内由静止释放，当下落高度为时线框开始做匀速运动。己知线框平面始终与磁场方向垂直，且边始终水平，磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A.边进入磁场时，线框中感应电流的方向为逆时针方向B.线框匀速运动时，速度大小为C.线框从静止到刚好匀速运动的过程中，通过线框某截面的电量为D.线框从静止到刚好匀速运动的过程中，线框中产生的焦耳热为【答案】D【解析】【详解】A．边进入磁场时，磁通量在增大，根据楞次定律可知线框中感应电流的方向为顺时针方向，A错误；B．线框匀速运动时，受力平衡有其中，联立解得B错误；C．根据公式有，，联立解得通过线框某截面的电量为C错误；D．根据能量守恒，线框从静止到刚好匀速运动的过程中，线框中产生的焦耳热为 D正确。故选D。8.将一均匀导线围成一圆心角为90°的扇形导线框OMN，其中OM=R，圆弧MN的圆心为O点，将导线框的O点置于如图所示的直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。从t=0时刻开始让导线框以O点为圆心，以恒定的角速度ω沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿OMN方向的电流为正，则线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】在0~t0时间内，线框从图示位置开始（t=0）转过90°的过程中，产生的感应电动势为由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为 根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针方向（沿ONM方向）。在t0~2t0时间内，线框进入第三象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿OMN方向）。回路中产生的感应电动势为感应电流为在2t0~3t0时间内，线框进入第四象限的过程中，回路中的电流方向为逆时针方向（沿ONM方向），回路中产生的感应电动势为感应电流为在3t0~4t0时间内，线框出第四象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿OMN方向），回路中产生的感应电动势为由闭合电路欧姆定律得，回路电流为故选C。二、多项选择题（本题包括4小题，每小题4分，共16分．每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）9.如图所示，在庆祝反法西斯胜利70周年阅兵盛典上，我国预警机“空警”在通过天安门上空时机翼保持水平，以的速度自东向西飞行．该机的翼展（两翼尖之间的距离）为，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为，则（）A.两翼尖之间的电势差约为B.两翼尖之间的电势差约为C.飞机右方翼尖的电势比左方翼尖的电势低 D.飞机右方翼尖的电势比左方翼尖的电势高【答案】AC【解析】【详解】CD．飞机的机翼自东向西运动，切割方向斜向下的磁场，根据右手定则，四指指向飞行员的左侧，飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高，故C正确，D错误；AB．机翼切割磁感线产生的感应电动势为E=ByLv=4.7×10-5×50×125V=0.29V两翼尖之间的电势差绝对值等于感应电动势为0.29V，故B错误，A正确。故选AC。10.如图所示，理想变压器的原、副线圈电路中接有四只规格相同的灯泡，原线圈电路接在电压恒为U的交变电源上。当S断开时，、、三只灯泡均正常发光；若闭合S，已知灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度改变，则（）A.灯泡变暗B.灯泡变暗C.灯泡变亮D.灯泡不能正常发光【答案】BD【解析】【详解】A．当S接通后，副线圈回路电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，即流过灯泡的电流增大，变亮，故A错误；BC．灯泡的电压增大，原线圈电压减小，匝数比不变，故副线圈电压减小，所以灯泡、两端的电压变小，灯泡、亮度变暗，故B正确，C错误；D．、、两端电压相等，比S断开时电压小，S断开时灯泡正常发光，则S闭合时不能正常发光，故D正确。故选BD。11.如图所示，固定在水平面上的光滑平行导轨间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在方向竖直 向上、磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m、接入电路的电阻为r的导体棒与左端固定的弹簧相连并垂直导轨放置。初始时刻，弹簧处于自然长度。现给导体棒水平向右的初速度，导体棒开始沿导轨往复运动直至停止，运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触，此过程中弹簧一直在弹性限度内。若导体棒电阻r与导轨右端电阻R的阻值关系为，不计导轨电阻，则下列说法正确的是（　　）A.导体棒开始运动时，导体棒受到的安培力方向水平向右B.导体棒开始运动后速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为C.导体棒开始运动时，初始时刻导体棒两端的电压为D.导体棒整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热为【答案】CD【解析】【详解】A．导体棒开始运动时，根据右手定则可知导体棒中电流从a到b，根据左手定则可知导体棒受到的安培力方向水平向左，A错误；B．导体棒开始运动后速度第一次为零时，由于产生的感应电流使电阻上发热，所以导体棒的动能转化为弹簧的弹性势能和电路中产生的热量，故此时弹簧的弹性势能一定小于，B错误；C．导体棒开始运动时，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为因为，故此时导体棒两端的电压即路端电压为，C正确；D．分析可知随着导体棒的来回运动，当停止时导体棒必位于初始位置此时弹簧弹性势能为零，整个过程中导体棒的动能全部转化为电路中的热量，因为，故电阻R上产生的焦耳热为整个电路中热量的一半即为，D正确。故选CD。 12.如图所示，光滑绝缘水平桌面上有一坐标系，坐标系的第一象限一区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为，区域曲线边界的曲线方程为．现有一单匝正方形导线框在拉力F的作用下，从图示位置开始沿x轴正方向以的速度做匀速直线运动，已知导线框边长为，总电阻值为，开始时边与y轴重合．在导线框移动的过程中，下列说法中正确的是（）A.拉力F做的功为B.拉力F做的功为C.流过导线横截面的电荷量为D.流过导线横截面的电荷量为【答案】BD【解析】【详解】AB．导线框移动的过程中，此过程的最大电动势为穿过的时间拉力F做的功等于产生的焦耳热B正确，A错误；CD．线框磁通量的变化量为流过导线横截面电荷量为D正确，C错误。 故选BD。第Ⅱ卷（非选择题，共70分）三、实验探究题：本大题共2小题，共14分．13.某同学为了探究老师课上讲的自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图1所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象。（1）你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是_____；A．线圈电阻偏大B．小灯泡电阻偏大C．电源的内阻偏大D．线圈的自感系数偏大（2）t1时刻断开开关，断开开关前后流经小灯泡的电流i随时间t变化的图像是图2中的_____。【答案】①.A②.D【解析】【详解】（1）[1]A．线圈电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象，故A正确；B．若小灯泡电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡将发生闪亮现象，故B错误；C．开关断开开关时，灯泡能否发生闪亮，取决于灯泡的电流有没有增大，与电源的内阻无关，故C错误。D．线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小，故D错误。故选A。（2）[2]当闭合电键，因为线圈阻碍作用，所以流过线圈L电流会慢慢增大到i2，而灯泡A这一支路立即就有电流i1。当t1时刻电键断开，电源流经灯泡A这一支路的电流立即消失，但由于线圈L会对电流有阻碍作用，则线圈L的电流i2会流回灯泡A，且与i1反向并从i2开始慢慢减小，再由题知未出现小灯泡闪 亮现象，则i1>i2。故选D。【点睛】解决本题的关键掌握线圈对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，线圈会阻碍电流的增大，当电流减小时，线圈会阻碍电流的减小。14.酒驾严重危害交通安全，喝酒不开车已经成为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精测量仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：（注：本题的结果均只保留一位小数）A．干电池组（电动势，内阻）B．表头G（满偏电流，内阻）C．电阻箱（最大阻值）D．电阻箱（最大阻值）E．开关及导线若干（1）该同学设计测量电路如图丙所示，他首先将表头G量程扩大为，则应将电阻箱的阻值调为________；（2）改好表之后，该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在表头上处，则应将电阻箱的阻值调为________；（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中试测酒精浓度时，表头指针如图丁所示，则此时酒精气体传感器 的电阻为_______；已知酒精浓度在之间属于饮酒驾驶；酒精含量达到或超过属于醉酒驾驶，则该次测试的酒精浓度属于_______范围（选填“酒驾”或“醉驾”）；（4）使用较长时间后，干电池组电动势降低，内阻增大，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】①.②.③.④.酒驾⑤.偏小【解析】【详解】（1）[1]表头G与电阻箱并联，若表头G量程扩大为，此时电阻箱的阻值为，解得（2）[2]表头G与电阻箱并联，当表头上电流为时，根据并联电路特点实际干路中的电流为表头G与电阻箱并联后的电阻为根据图乙可知酒精气体浓度为零对应的电阻，由闭合电路欧姆定律有代入数值解得（3）[3]图丁中表头电流为，根据前面分析有 解得此时酒精气体传感器的电阻为[4]由图乙可知此时对应的酒精浓度在，故属于酒驾。（4）[5]当干电池组电动势降低，内阻增大时，对于同一酒精浓度下，此时电路中的电流变小，即表头上的电流值会变小，故所测的酒精浓度会偏小。四、计算题：本大题共2小题，共21分．解答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，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位．15.图为一远距离输电的电路示意图，已知发电机的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数之比，输送功率为。降压变压器的输出电压为，两变压器的均为理想变压器。除两变压器间输电导线电阻外，其它导线电阻不计，求：（1）升压变压器的副线圈两端电压；（2）两变压器间输电导线的总电阻。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据理想变压器电压与匝数比的关系，升压变压器副线圈两端电压（2）降压变压器原线圈两端电压又有 由闭合电路欧姆定律得16.某电磁轨道炮的简化模型如图所示，两光滑导轨相互平行，固定在光滑绝缘水平桌面上，导轨的间距为L。导轨左端通过单刀双掷开关与电源、电容器相连，电源电动势为E，内阻为r，电容器的电容值为C。整个装置所在区域有垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度为B，之间的距离足够长。之间是用沙层模拟的目标，其厚度为s。一质量为m的金属弹丸静置于边上，弹丸直径为L（不计弹丸沿轨道方向的长度），与导轨始终保持良好接触。弹丸在沙子中运动时受到的阻力与速度成正比：，k为已知常量。不考虑空气阻力，除电源内阻外，其它电阻都不计，忽略导轨电流产生的磁场。（1）把开关分别掷于a、b，将导轨与电源相连，弹丸运动到边界时已达到最大速度，求：①最大速度大小；②到达最大速度的过程中，流过弹丸的电荷量和回路产生的热量；（2）将弹丸放回原先位置，先把开关掷于c，断开，让电源给电容器充电。稳定后，再将断开，把开关掷于d，弹丸能打穿沙层。求出弹丸穿过沙子到达时的速度大小。【答案】（1），；（2）【解析】【详解】（1）达到最大速度时，弹丸切割磁感线产生的感应电动势与电源电动势相等，即解得 该段时间安培力冲量为弹丸从到的过程中，由动量定理有联立解得电源做的功转化为弹丸的动能和回路产生的焦耳热，所以有解得（2）充满电电容的电荷量为设击穿沙层后弹丸的速度为，此时电容器电量为，可得由动量定理摩擦力冲量为该过程的累积量；安培力冲量为解得五、【物理选修3-4】 （一）多项选择题：本大题共3小题，每小题5分．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分．17.用单摆测量重力加速度时，某同学测得的数值大于当地重力加速度的真实值，可能的原因是（　　）A.将摆球和摆线平放在桌面上，用米尺测出摆球球心到摆线上某点O的长度作为摆长，然后将摆线上的O点作为悬点B.用游标卡尺测量摆球的直径为d，用米尺测量从悬点到摆球顶端的高度差为L，把计为摆长C.释放摆球后，摆球不在同一竖直平面内运动，而做圆锥摆运动D.拉开摆球，从最大摆角约为处释放，之后立即测量摆球发生30次全振动所用的时间tE.拉开摆球，从最大摆角约为处释放，摆动稳定后，当摆球通过平衡位置时启动秒表并数下“1”，直到第30次通过平衡位置时制动秒表，读出经历时间t，用计算周期【答案】BCE【解析】【详解】A．根据单摆周期公式可得将摆球和摆线平放在桌面上，用米尺测出摆球球心到摆线上某点O的长度作为摆长，然后将摆线上的O点作为悬点，悬挂后实际的摆长大于平放时测出的摆长，故此时摆长偏小，测出的重力加速度偏小，A错误；B．应将悬点到球心的距离作为摆长，把计为摆长，摆长偏大，故测出的重力加速度偏大，B正确；C．设做圆锥摆时摆线与竖直方向夹角为，故此时圆锥摆的周期为即此时测得的周期偏小，故测出的重力加速度偏大，C正确；D．从最大摆角约为处释放，此时摆角过大，运动过程中受到的阻力大，周期变大，故测出的重力加速度偏小，D错误；E．当摆球通过平衡位置时启动秒表并数下“1”，直到第30次通过平衡位置时制动秒表，实际经过的时间为14.5个周期，用计算周期时，周期偏小，故测出的重力加速度偏大，E正确。故选BCE。 18.一列简谐横波沿x轴传播．在x=12m处的质点a的振动图线如图甲所示,在x=18m处的质点b的振动图线如图乙所示．下列判断正确的是____．(填正确答案标号)A.质点a在波谷时,质点b一定在平衡位置向y轴正方向振动B.若波沿+x方向传播,这列波的最大传播速度为3m/sC.若波沿-x方向传播,这列波的最大波长为24mD.若波的传播速度为0.2m/s,则这列波沿+x方向传播E.若波的传播速度为1m/s,则这列波沿-x方向传播【答案】ACD【解析】【详解】0时刻，质元a在波谷，质元b在平衡位置，在开始向y轴正方向振动，故A正确．若波沿+x方向传播，质元a比质元b早振动，波的传播速度为，这列波的最大传播速度为1m/s，故B错误．波的传播速度为0.2m/s，ｎ＝３，故D正确．若波沿-x方向传播，质元ｂ比质元ａ早振动，，波传播速度为，波的传播速度为1m/s，ｎ＝０．５，故E错误．这列波的波长，，当ｎ＝０时，这列波的波长最大，为24m．故C正确．19.下列说法中正确的是（　　）A.在电磁振荡中，磁场能与电场能周期性地相互转化B.红外线应用在遥感技术中是利用了它的穿透本领C.被紫外线照射的某些物质会发出荧光，紫外线的这种荧光作用可用来做防伪标志D.用光导纤维束传输图像和信息，是利用了光的折射原理E.不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，但在同一均匀介质中的传播速度不相同 【答案】ACE【解析】【详解】A．在电磁振荡中，磁场能与电场能周期性地相互转化，A正确；B．红外线应用在遥感技术是因为其波长长，衍射能力强，不容易被云雾中的小分子散射掉，并不是穿透本领，B错误；C．被紫外线照射的某些物质会发出荧光，紫外线的这种荧光作用可用来做防伪标志，C正确；D．用光导纤维束传输图像和信息，是利用了光的全反射现象，D错误；E．不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，但在同一均匀介质中传播速度不相同，E正确。故选ACE。（二）计算题：本大题共2小题，每小题20分．解答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，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位．20.如图甲所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，已知处的质点做简谐运动的图像如图乙所示。（1）写出处的质点做简谐运动的函数关系式；（2）从开始经过多长时间质点P开始振动？在内质点P运动的路程。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）由题图乙可知，振幅，质点做简谐运动的周期为，故处的质点做简谐运动的函数关系式为（2）波运动的周期为，由题图甲可知波长，波速由题图甲可知处的质点在时刚好开始沿y轴负方向振动，设P点再过时间开始振动，则 即从开始经过时间质点P开始振动；由简谐运动的对称性可知，质点在任意一个全振动过程的路程为故P点开始振动后，内经历了2.25次全振动，所以在内质点P运动的路程为21.在成都七中学生节活动上，同学们设计了一个很有趣的文创产品。它是一个玻璃做的立方体，内部有一个发光的灯，表面有精美的七中图案，其模型如图所示，立方体的边长为L，O、分别是立方体上下表面的中心，单色点光源位于直线上，离上表面的距离为。已知该玻璃的折射率为，光在真空的速度为c，不考虑光在玻璃内的反射，求：（1）点光源向四周发出的光，射出玻璃的最短时间；（2）立方体上表面和下表面有光射出的面积分别是多少。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）S发出的光从射出有最短时间，根据解得最短时间为 （2）刚好发生全反射时，临界角为解得光照到上表面时因为，所以上表面有光射出的面为一个半径为的圆，有光照到下表面时因为，所以下表面都有光射出，有