四川省绵阳市南山中学2022-2023学年高二物理下学期期中考试试题（Word版附解析）

绵阳南山中学2023年春季高2021级半期考试物理试题一、必考选择题。本题共9小题，每小题4分，共36分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～9题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。1.关于物理学史，下列说法正确的是（　　）A.安培找到了判断感应电流方向的方法B.楞次发现磁场对通电导线有作用力C.法拉第发现了电磁感应现象并最早提出了“场”的概念D.麦克斯韦预言并通过实验证实了电磁波的存在【答案】C【解析】【详解】A．楞次找到了判断感应电流方向的方法，A错误；B．安培发现磁场对通电导线有作用力，叫安培力，B错误；C．法拉第发现了电磁感应现象并最早提出了“场”的概念，C正确；D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，D错误。故选C2.如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、直流电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，下列说法正确的是（　　）A.闭合开关S时，A灯立即发光、B灯不亮B.闭合开关S足够长时间后，A灯熄灭、B灯比闭合瞬间更亮C.闭合开关S足够长时间后，A、B两灯达到相同的亮度D.闭合开关S足够长时间后再断开，流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零【答案】B【解析】 【详解】ABC．闭合开关S时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，A、B两灯瞬间都亮，之后因线圈的直流电阻为零，电路稳定后，A灯被短路熄灭，B灯变得更亮，故AC错误，B正确；D．闭合足够长时间后再断开开关，电容器与B灯形成回路，电容器要放电，放电电流逐渐减小直至零，但流过B灯的电流方向并没有反向，故D错误。故选B。3.如图所示，一个边长为、匝数（匝）的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，磁感应强度为，线圈转动的角速度，闭合回路中两只灯泡均能发光。下列说法正确的是（　　）A.抽去电感器L的铁芯时，灯泡变暗B.增大电容器C两极板间的距离时，灯泡变亮C.增大线圈转动的角速度ω时，感应电动势的不变D.从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为【答案】D【解析】【详解】A．抽去电感器L的铁芯时，线圈的自感系数减小，线圈的感抗减小，对交流电流的阻碍作用减小，灯泡的电流增大，灯泡变亮，A错误；B．增大电容器C两极板间的距离时，由电容的决定式，可知电容器的电容减小，电容器的容抗增大，电容器对交流电流的阻碍作用增大，灯泡的电流减小，灯泡变暗，B错误；C．增大线圈转动的角速度ω时，感应电动势的最大值随之增大，C错误；D．感应电动势的最大值 则有从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为D正确。故选D。4.利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变为直流。一种简单的整流电路如图甲所示，a、b为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端的电压如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）A.交变电流的频率为100HzB.R两端电压的有效值为VC.若电阻，则1min内R产生的热量为D.一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作【答案】C【解析】【详解】A．由图乙可知，该电压的周期为0.02s，可知交变电流的频率为A错误；B．由图乙可知，前周期内最大电压为100V，后周期内电压是零，由有效值的定义可得解得R两端电压的有效值为B错误；C．若电阻，由焦耳定律，可得1min内R产生的热量为 C正确；D．因电阻R两端的电压最大值为100V，大于95V，因此一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，不可以正常工作，D错误。故选C。5.航空母舰上飞机弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通入直流电时，靠近线圈左端放置的金属环被弹射出去，在闭合开关S瞬间，下列判断正确的是（　　）A.从左侧看环中感应电流沿逆时针方向B.金属环的面积有收缩的趋势C.电池正负极调换后，金属环将不能向左弹射D.若将金属环放在线圈右侧再闭合开关S，环将向左运动【答案】B【解析】【分析】【详解】A．根据楞次定律，金属环中产生从左侧看顺时针方向的感应电流，故A错误；B．根据楞次定律，线圈中磁场磁通量增大，有收缩面积阻止磁通量增大的趋势，故B正确；C．当电池正负极调换后，通过“来拒去留”的方法判断，金属环也可以向左弹射，故C错误；D．若将金属环放在线圈右侧，同理，环与线圈间也会产生排斥力，所以环将向右运动，故D错误。故选B。6.如图所示为远距离输电的简易图，电源提供的输出电压不变，其中升压变压器M副线圈的匝数可通过滑动触头P调节，除升压变压器M副线圈与降压变压器N原线圈之间导线的电阻不能忽略外，其余部分的电阻均可忽略，其中灯泡a、b的电阻值不受温度的影响．保持滑动触头的位置不变，断开开关S，灯泡a发光．则下列说法正确的是 A.保持滑动触头的位置不变，闭合开关，灯泡a的亮度变亮B.保持滑动触头的位置不变，闭合开关，输电线上损耗的功率增大C.保持开关闭合，将滑动触头向下滑动，输电线上损耗的功率减小D.保持开关闭合，将滑动触头向上滑动，电流表的读数增大【答案】B【解析】【详解】AB．闭合开关，负载电阻减小，变压器N副线圈中的电流增大，根据变压器的工作原理可知，变压器N原线圈中的电流增大，即输电线上的电流增大，输电线上损失的电压增大，损失的功率增大，变压器N的输入电压减小，所以输出电压减小，即灯泡a两端的电压减小，则灯泡a的亮度变暗，A错误，B正确；C．保持开关闭合，将滑动触头向下滑动，变压器M副线圈匝数增大，根据变压器的工作原理可知，增大，所以变压器N的输入电压增大，输出电压增大，再结合欧姆定律的负载电流增大，整个电路中的电流增大，则输电线路上的损失功率增大，C错误；D．保持开关闭合，将滑动触头向上滑动，同理可得输电线中的电流减小，电流表读数减小，D错误。故选B。7.如图甲所示，正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t=0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向外，感应电流以逆时针为正方向，cd边所受安培力的方向以垂直cd边向下为正方向。下列关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图像正确的是（　　） A.B.C.D.【答案】BD【解析】【详解】设正方形导线框边长为L，电阻为R，在0~2s，垂直纸面向外的磁场减弱，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，为正方向，感应电流大小电流是恒定值。由左手定则可知，cd边所受安培力方向向下，为正方向，大小为安培力与磁感应强度成正比，数值由减小到零。2s~3s内，垂直纸面向里的磁场增强，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，为正方向，感应电流大小 电流是恒定值。由左手定则可知，cd边所受安培力方向向上，为负方向，大小为安培力与磁感应强度成正比，由零增大到3s−4s内垂直纸面向里的磁场减弱，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，为负方向，感应电流大小电流是恒定值。由左手定则可知，cd边所受安培力方向向下，为正方向，大小为安培力与磁感应强度成正比，数值由减小到零4s~6s内垂直纸面向外的磁场增强，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，为负方向，感应电流大小电流是恒定值。由左手定则可知，cd边所受安培力方向向上，为负方向，大小为安培力与磁感应强度成正比，数值由零增大到由以上分析计算可得AC错误，BD正确。故选BD。8.如图所示是法拉第圆盘发电机示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直。如果圆盘的半径为r，匀速转动的周期为T，圆盘全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。下列说法中正确的是（　　） A.电阻R中电流方向向上B.回路中有周期性变化的感应电流C.圆盘转动产生的感应电动势为D.若铜盘转速增大为原来的2倍，则R的电功率也将增大为原来的2倍【答案】AC【解析】【详解】A．圆盘转动时，根据右手定则可知，圆盘电流方向由圆心流向边缘，则电阻R中电流方向向上，故A正确；B．圆盘转动时，产生的感应电动势大小、方向均不变，则回路中的感应电流恒定不变，故B错误；C．圆盘转动产生的感应电动势为故C正确；D．根据若铜盘转速增大为原来的2倍，可知角速度增大为原来的2倍，感应电动势增大为原来的2倍，感应电流增大为原来的2倍，则R的电功率也将增大为原来的4倍，故D错误。故选AC。9.如图甲所示，为保证游乐园中过山车的进站安全，过山车安装了磁力刹车装置，磁性很强的钕磁铁安装在轨道上，正方形金属线框安装在过山车底部。过山车返回站台前的运动情况可简化为图乙所示的模型。初速度为的线框abcd沿斜面加速下滑s后，bc边进入匀强磁场区域，此时线框开始减速，bc边出磁场 区域时，线框恰好做匀速直线运动，已知线框边长为L、匝数为n、总电阻为r，斜面与水平面的夹角为。过山车的总质量为m，所受摩擦阻力大小恒为f，磁场区域上下边界间的距离为L，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）A.线框刚进入磁场时，bc端电压为B.线框刚进入磁场时，线框受到安培力大小为C.线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量为D.线框穿过磁场过程中产生的焦耳热为【答案】CD【解析】【详解】A．设线框刚进入磁场时的速度大小为v1，线框自由下滑过程中，根据动能定理可得线框刚进入磁场时，产生的感应电动势为E=nBlv1联立可得bc端电压为故A错误；B．线框刚进入磁场时，线框受到安培力大小为 根据闭合电路的欧姆定律可得联立可得故B错误；C．线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量为其中联立可得故C正确；D．线框离开磁场时的速度大小为v2，根据平衡条件可得其中根据功能关系可得线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为联立解得故D正确。故选CD。二、必考非选择题。本题共4小题，共42分10.如图所示，理想变压器原线圈接交流电，R 为光敏电阻（阻值随着光照强度的增强而减小），电流表为理想交流电表。当电路工作时，灯泡L发光，保持滑片P不动，若照射R的光变强，则电流表示数_______（“减小”、“不变”、“增大”）。保持R上的光照强度不变，若滑片P向下滑动，则灯泡L_______（“变暗”、“不变”、“变亮”）。【答案】①.增大②.变暗【解析】【详解】[1]设原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，由变压器原副线圈的电压与匝数的关系可得保持滑片P不动，副线圈的匝数n2不变，则U2不变，若照射R的光变强，光敏电阻R的阻值减小，副线圈的总阻值减小，则总电流增大，由副线圈的电流决定原线圈的电流可知，原线圈的电流增大，则电流表示数增大。[2]保持R上的光照强度不变，则光敏电阻R的阻值不变，若滑片P向下滑动，则副线圈的匝数n2减小，由可知U2减小，灯泡L两端电压减小，则灯泡L的电流减小，灯泡L变暗。11.如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，在如下电路中，合上电键后可能出现的情况有：（1）将A线圈中迅速插入铁芯时，灵敏电流计指针将向______（“左”或“右”）偏转。（2）A线圈插入B线圈后，开关由闭合到断开时，灵敏电流计指针将向_______（“左”或“右” ）偏转。（3）A线圈插入B线圈后，闭合开关，将滑动变阻器触头从最左端滑到最右端，第一次快速滑动，第二次滑动较慢，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是_______；通过线圈导线横截面电荷量的大小关系是_______。（均填“大于”、“等于”或“小于”）【答案】①.右②.左③.大于④.等于【解析】【详解】（1）[1]根据题意，当闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明B线圈中磁通量变大时，引起的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏；故将A线圈中迅速插入铁芯时，B线圈中磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转。（2）[2]A线圈插入B线圈后，开关由闭合到断开时，B线圈中磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏转。（3）[3][4]根据公式在相同的情况下，第一次快速滑动，所用时间小，可得根据公式可知通过线圈导线横截面电荷量的大小关系是12.如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计。轨道上PP′分别与竖直方向成角，在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以速度向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处过程中，求：（1）通过cd时的电流方向及金属棒产生的电动势的最大值；（2）流过R的电荷量；（3）电路中电动势有效值及R上产生的热量。 【答案】（1）电流方向为：c→d，；（2）；（3），【解析】【详解】（1）由右手定则可知，电流方向为：c→d，金属棒产生的最大电动势为（2）由电磁感应定律可得由闭合电路欧姆定律可得流过R的电荷量为（3）导体棒的电动势瞬时值为则电动势有效值为由焦耳定律可得有解得 13.如图甲所示，MN、PQ是固定于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨，间距；，是并联在导轨一端的两个电阻，质量的导体棒ab垂直跨在导轨上，电压传感器与这部分装置相连．导轨所在空间有磁感应强度、方向竖直向下的匀强磁场．从开始对导体棒ab施加一个水平向左的外力F，使其由静止开始沿导轨向左运动，电压传感器测出两端的电压随时间变化的图线如图乙所示，其中OA段是直线，AB段是曲线、BC段平行于时间轴．假设在从开始以后，外力F的功率保持不变．导轨和导体棒ab的电阻均可忽略不计，导体棒ab在运动过程中始终与导轨垂直，且接触良好．不计电压传感器对电路的影响（）。求：（1）导体棒ab做匀变速直线运动时的加速度及运动过程中最大速度的大小；（2）导体棒ab与导轨间的动摩擦因数μ和电阻的值．（3）在的时间内，导体棒位移，求上产生的热量（结果保留两位有效数字）【答案】（1），1m/s；（2），；（3）【解析】【详解】（1）导体棒ab做匀加速运动有解得当时，导体棒速度已达最大值，有解得（2）当时，有 解得有题图可知，前1.2s做匀加速运动，有当时，有解得当时，导体棒做匀速直线运动，处于平衡状态，故解得（3）由能量守恒得解得 由题意得三、选考题（3-4）。本题共5小题，共32分。第14、15、16题每小题4分，给出的四个选项中只有一项符合题目要求。用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑14.下列说法正确的是（　　）A.一根竹竿水平放置并沿放置方向高速运动时，在地面的观察者来看，竹竿的长度会缩短B.手机通讯使用的电磁波的频率比红外线的频率大C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.X射线的穿透性强于γ射线【答案】A【解析】【详解】A．由尺缩效应可知，一根竹竿水平放置并沿放置方向高速运动时，在地面的观察者来看，竹竿的长度会缩短，A正确；B．无线电波频率小于红外线的频率，因此手机通讯使用的电磁波的频率比红外线的频率小，B错误；C．变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场会产生稳定的磁场，C错误；D．γ射线的穿透本领最强，因此X射线的穿透性弱于γ射线，D错误。故选A。15.如图所示，a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出。下列判断正确的是（　　）A.a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度B.增大入射角，a光在玻璃砖下表面可发生全反射C.用同一装置相同条件下分别做双缝干涉实验，b光条纹间距小 D.用a光、b光分别照射同一条单缝，b光的中央亮纹较宽【答案】D【解析】【详解】A．由图可知a光折射率大于b光折射率，根据在玻璃介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A错误；B．因为光线是从玻璃砖的上表面经过一次折射到下表面的，增大入射角，a光在玻璃砖下表面不可能达到临界角，因此不可能发生全反射，故B错误；C．由于a光折射率大于b光折射率，故a光波长小于b光波长，用同一装置在相同条件下分别做双缝干涉实验，根据可知a光条纹间距小，C错误；D．不同频率的光子通过同一条单缝后形成的亮条纹宽度不同，光子频率越大亮条纹宽度越窄，光子频率越小亮条纹宽度越宽。由可得，用a光、b光分别照射同一条单缝，b光的中央亮纹较宽，D正确。故选D。16.LC振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图线如图，由图可知（　　）A.在时刻电路中的磁场能最大B.内，电路中的电流不断变小C.内，电容器不断充电D.在时刻电容器的电场能最大【答案】C【解析】 【详解】A．在时刻电容器极板上的电量q最大，说明电容器还没有放电，电路中无电流，则磁场能最小，A错误；B．内，电容器极板上的电量q不断变小，说明电容器在放电，由于线圈的作用，电路中的电流逐渐增加，B错误；C．内，电容器极板上的电量q不断增加，即电容器不断充电，C正确；D．在时刻电容器上的电量q是零，即电容器放电完毕，则电容器电场能最小，D错误。故选C。17.小明同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图所示。（1）此玻璃的折射率计算式为______（用图中的、表示）；（2）小明在画出上界面a后，不小心将玻璃向上平移了一些，导致下界面画到图中虚线位置，如图所示，则他测得的折射率______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。【答案】①.②.偏大【解析】【详解】（1）[1]根据折射率公式有（2）[2]画出上界面a后，不小心将玻璃向上平移了一些，导致下界面画到图中虚线位置，即两界面比实际界面的间距小，做光路如图所示 实线为实际光路，虚线为测量光路，可知，测得的折射角偏小，则测得的折射率偏大。18.在“用双缝干涉测光波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。(1)组装仪器时，图中a为________缝，b为________缝。（均选填“双”或“单”）(2)若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中________；A．观察不到干涉条纹B．可观察到明暗相间的白条纹C．可观察到彩色条纹(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中a、b位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2（x2>x1），则入射的单色光波长的计算表达式为________；分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，其读数为________mm。【答案】①.单②.双③.C④.⑤.31.10【解析】【详解】(1)[1]如图1所示组装仪器时，a处应固定单缝，b为双缝；(2)[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的，故C正确，AB错误。(3)[3]条纹间距为根据解得 [4]游标卡尺读数为3.1cm+0.05mm×2=3.110cm=31.10mm。19.如图所示为用某种透明材料制成一块柱体形棱镜的截面图，圆弧DF为半径为R的圆周，圆心为O，且．光线以入射角射AB面上的M点，进入棱镜后到达BF面上的O点并恰好不会从BF面射出。已知光在真空中的传播速度为c，求：（1）该棱镜材料的折射率n；（结果可用根式表示，下同）（2）光线从AB面进入棱镜起，到光线第一次射出棱镜经历的时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）光路如图所示由折射率公式得又有在O点发生全反射，则有 联立解得（2）由上式可知由几何关系得光传播的时间为其中光在介质中传播速度为联立解得光在介质中传播时间为