山东省菏泽市2022-2023学年高二物理下学期期中考试试题（Word版附解析）

2022-2023学年度第二学期期中考试高二物理试题（B）2023.04注意事项：1.本试卷分选择题和非选择题两部分.满分100分，考试时间90分钟.2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置.3.考生作答时，请将答案答在答题卡上.选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答.超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效.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.某区域内磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则该磁场（　　）A.不会在周围空间产生电场B.会在周围空间产生恒定的电场C.会在周围空间产生变化的电场D.会在周围空间产生电磁波【答案】B【解析】【详解】ABC．根据法拉第电磁感应定律可知由此可知，当磁场所在的面积一定，磁场随时的变化成线性变化时，就会在周围产生恒定的电场，而根据图像可知，该磁场可以在周围空间产生恒定的电场，故AC错误，B正确；D-18- ．由以上分析可知，变化的磁场产生了恒定的电场，而恒定的电场不能产生变化的磁场，因此就不会在周围空间产生电磁波，故D错误。故选B。2.传感器的应用越来越广泛，以下关于传感器在生产生活中的实际应用，说法正确的是（　　）A.电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器B.宾馆的自动门能“感受”到人走近，主要利用的是声音传感器C.检测汽车尾气排放是否符合标准，主要利用的是热传感器D.红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度【答案】A【解析】【详解】A．通过压力传感器，可以使电梯判断是否超出负载，即电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器，A正确；B．人宾馆的自动门能“感受”到人走近，是因为安装了红外线传感器，从而能感知红外线，导致门被打开，B错误；C．检测汽车尾气排放是否符合标准，主要利用的是气体传感器，C错误；D．红外测温枪是通过接受人体向外辐射的红外线，从而测量人体温度，D错误。故选A。3.如图所示，抽成真空的玻璃管水平放置，左右两个电极分别连接到高压电源两极，阴极发射的电子自左向右运动。一条形磁铁与水平面垂直，当磁铁N极从正下方靠近玻璃管，则电子将（　　）A.向上偏转B.向下偏转C.向纸面内偏转D.向纸面外偏转【答案】C【解析】【详解】根据左手定则可知，自左向右运动的电子受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里，则电子将向纸面内偏转。故选C。4.如图所示的电路，线圈的电阻忽略不计，闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC-18- 电路中将产生电磁振荡，如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻，则电感线圈中电流i随时间t变化的图像为（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】因线圈电阻为零，电路稳定时，线圈两端电压为零，电容器不带电；断开开关后，t=0时刻线圈中电流最大，方向由b到a，则为负方向，则电感线圈中电流i随时间t变化的图像为D。故选D。5.如图所示，空心铝管竖直固定，磁性比较强的小圆柱形永磁体（圆柱直径略小于铝管的内径）从管的上端口由静止释放，磁铁在管中运动时，没有与铝管内壁发生摩擦.下列说法正确的是（　　）A磁铁沿管做自由落体运动B.磁铁受到的阻力方向一直向上C.若管足够长，磁体可能会停在管中某一位置D.若管足够长，磁体可能会沿管向上运动【答案】B【解析】-18- 【详解】AB．磁铁在空心铝管中运动过程，由于电磁感应，铝管中产生涡流，阻碍磁铁的下落，磁铁受到的阻力方向一直向上，故A错误，B正确；CD．随着磁铁下落速度的增大，铝管中涡流对磁铁的阻力也逐渐增大，磁铁向下做加速度减小的加速运动，若管足够长，磁铁最终以稳定的速度向下运动，故CD错误。故选B。6.如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环所围面积为.当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，则导体环中（　　）A.0~1s内与1~2s内，电流方向相反B.0~2s内与2~4s内，电流方向相同C.时，感应电流为零D.时，感应电动势大小为0.01V【答案】D【解析】【详解】AB．因B-t图像的斜率的符号反映感应电流的方向，可知0~1s内与1~2s内，电流方向相同，0~2s内与2~4s内，电流方向相反，选项AB错误；C．时，B为零，但不为零，则感应电流不为零，选项C错误；D．时，感应电动势大小为选项D正确。故选D。7.如图所示，正方形abcd区域（包含边界）存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电量为q的正电粒子从a点沿着ab方向射入磁场中，边长为l，不计粒子的重力，为使粒子从cd边射出磁场区域，粒子的速度可能为（　　）-18- A.B.C.D.【答案】C【解析】详解】根据洛伦兹力充当向心力，有可得可知对于同一粒子或比荷相同的粒子，在同一磁场中做圆周运动的轨迹半径由速度决定，速度越大轨迹半径越大，速度越小则轨迹半径越小。因此，粒子若要从cd边射出磁场区域，则恰好从d点出射时，粒子有最小速度，且此时ad为粒子轨迹的直径，有解得若粒子恰好从c点射出，粒子有最大速度，根据几何关系可知，此时粒子的轨迹半径为，则有解得综上可知，若粒子从cd边射出磁场区域，则粒子速度的取值范围为-18- 故选C。8.如图所示，正三棱柱abc—a′b′c′的底面边长与高均为L，将长为3L的粗细均匀的铜棒弯折并沿a′abc固定。空间中存在方向垂直三棱柱底面abc的匀强磁场，磁感应强度为B，当导线中通沿a′abc方向的电流I时，铜棒受到的安培力大小为（）A.BILB.C.D.2BIL【答案】A【解析】【详解】根据几何关系可知导线的有效长度为L，则安培力大小为F=BIL故选A。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.如图所示为交流发电机的示意图，电阻与电流表串联后接在电刷E、F间，线圈ABCD绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，下列说法正确的是（　　）A.线圈经过图示位置时线圈磁通量的变化率为零B.线圈经过图示位置时电流方向沿DCBAC.线圈经过图示位置时电流最大-18- D.线圈每经过图示位置，电流方向就会发生改变【答案】BC【解析】【详解】AC．线圈经过图示位置时，恰好与磁场平行，线圈的磁通量为零，但此时磁通量的变化率最大，而根据法拉第电磁感应定律有可知，当磁通量的变化率最大时，产生的感应电动势最大，因而回路中产生的感应电流也最大，故A错误，C正确；B．根据楞次定律可知，线圈经过图示位置时电流方向沿DCBA，故B正确；D．线圈每经过图示位置，电流就会达到最大值，当线圈垂直于图示位置时电流的方向才会发生改变，故D错误。故选BC。10.如图所示，理想变压器原线圈匝数，副线圈的匝数为，为定值电阻，为滑动变阻器，所有电表均为理想交流电表，输入端M、N所接的正弦式交变电压的表达式为，下列说法正确的有（　　）A.电压表的示数为B.电压表的示数为C.若将的滑片P向下滑动，电流表A的示数减小D.若将的滑片P向上滑动，电压表的示数变大【答案】AC【解析】【详解】A．电压表的示数是原线圈的电压的有效值，所以示数为220V，故A正确；-18- B．副线圈的电压有效值是是定值电阻与滑动变阻器的总电压，故B错误；C．若将的滑片P向下滑动，负载电阻变大，副线圈电压不变，所以副线圈电流变小，根据原副线圈电流与匝数的关系可知电流表A的示数减小，故C正确；D．若将R2的滑片P向上滑动，负载电阻变小，副线圈电压不变，所以副线圈电流变大，则R1两端的电压变大，所以R2的电压减小，既电压表V2的示数变小，故D错误。故选AC。11.如图所示为回旋加速器的示意图，和是两个中空的半圆金属盒，A为粒子源，匀强磁场的磁感应强度为B，金属盒半径为R，用该回旋加速器加速某带电粒子，已知粒子的电荷量为q、质量为m，忽略在带电粒子电场中运动的时间，不考虑加速过程中的相对论效应，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）A.粒子从磁场中获得能量B.粒子从电场中获得能量C.交流电源的周期等于D.粒子获得的最大动能与成正比【答案】BD【解析】【详解】AB．因洛伦兹力对运动电荷不做功，可知粒子从电场中获得能量，选项A错误，B正确；-18- C．交流电源的周期等于粒子做圆周运动的周期，即选项C错误；D．粒子速度最大时则粒子获得的最大动能即最大动能与成正比，选项D正确。故选BD。12.如图所示，由同种材料、粗细均匀的电阻丝绕制成的矩形导体框abcd的ab边长为、bc边长为，在外力作用下以速度v向右匀速进入有界匀强磁场，第一次ab边与磁场边界平行、第二次bc边与磁场边界平行。不计空气阻力，则先后两次进入过程（　　）A.线圈中电流之比B.外力做功的功率之比为C.通过导体棒截面的电量之比为D.刚进入磁场时，a、b两点间的电势差之比为【答案】AD【解析】【详解】A．根据可知，在导体框进入磁场的过程中，第一次与第二次切割磁感线的有效长度之比为-18- ，因此可知第一次和第二次导体框产生的感应电动势之比为，设导体框的电阻为，则感应电流同一导体框，总电阻相同，则可知，感应电流之比也等于，故A正确；B．导体框在进入磁场的过程中，上下两边所受安培力始终大小相等方向相反，因此导体棒所受安培力的合力实际等于切割磁感线的边所受安培力的大小，根据可知，第一次和第二次进入磁场时电流之比为，切割磁感线的边长之比为，因此可知第一次和第二次导体框所受安培力大小之比为，而导体框匀速进入磁场，因此可知，外力大小之比为，则外力所做的功之比为而两此导体框进入磁场中所用时间之比为由此可得外力的功率之比为故B错误；C．根据法拉第电磁感应定律则而其中，则可知，两次导体框完全进入磁场后面积的变化量相同，因此两次通过导体棒截面的电量之比为-18- ，故C错误；D．刚进入磁场时，切割磁感线的导体相当于电源，则第一次a、b两点间的电势差为路端电压，有第二次进入磁场时a、b两点间的电势差为则可知两次的电势差之比为故D正确。故选AD。三、非选择题：本题共6小题，共60分.13.用如图所示的电路研究自感现象，图中L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0，a和b是两个相同的小灯泡。请回答下列问题：（1）当开关S由断开变为闭合瞬间，a、b两个灯泡的亮度变化情况是___________。A．a立刻发光且亮度保持不变B．a立刻发光且逐渐变暗直至熄灭C．b立刻发光且逐渐变暗D．b立刻发光且逐渐变亮（2）当开关S由闭合变为断开瞬间，观察两个灯泡亮度变化情况，将观察到a______________________，b_________________________。【答案】①.BDDB②.突然变亮再逐渐熄灭③.立即熄灭【解析】【详解】（1）[1]当开关S-18- 由断开变为闭合的瞬间，由于自感线圈的阻碍作用，电流绝大部分先经过a灯，a、b灯同时变亮，而随着自感线圈中电流的增大，流过a灯的电流逐渐减小，a灯逐渐变暗，而b灯在干路，始终是亮的；而随着电路的稳定，由于自感线圈电阻几乎为零，最终a灯被短路熄灭，而随a灯被短路，电路中的总电阻减小，总电流增大，因此b灯变得更亮。故选BD。（2）[2][3]当开关S由闭合变为断开的瞬间，由于b灯在干路，b灯瞬间被断路，两端电压为零，立即熄灭；而因为断开开关，电流要减小为零，但自感线圈又会阻碍电流的减小，线圈中产生自感电动势，相当于电源，给a灯提供短暂的电流，因此a灯先突然变亮，再逐渐熄灭。14.某同学做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验，可拆变压器如图所示.（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是_____________；A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯C.绝缘的铜片叠成D.绝缘的硅钢片叠成（2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，匝数多的线圈导线___________（填“粗”或“细”）；（3）某次实验中，将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，电源电压调至8.0V，用电表测得副线圈两个接线柱之间的电压为3.9V，则此时接入的副线圈可能“___________”和“__________”两个接线柱；（4）对比多次实验数据，发现实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，请写出一条导致出现该问题的原因__________________________________________.【答案】①.D②.细③.0④.4⑤.变压器铁芯漏磁，铁芯在交变磁场作用下发热，原、副线圈上通过的电流发热等等【解析】【详解】（1）[1]变压器的铁芯是由绝缘的硅钢片叠成。故选D；（2）[2]观察两个线圈的导线，发现粗细不同，匝数多的线圈导线细，匝数少的线圈导线粗；（3）[3][4]某次实验中，将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，电源电压调至8.0V，若为理想变压器，若原副线圈匝数比为2:1，则次级电压为4V-18- ，考虑到实际变压器的能量损失，则次级电压小于4V，若用电表测得副线圈两个接线柱之间的电压为3.9V，则此时接入的副线圈可能“0”和“4”两个接线柱；（4）[5]对比多次实验数据，发现实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，请写出一条导致出现该问题的原因：变压器铁芯漏磁，铁芯在交变磁场作用下发热，原、副线圈上通过的电流发热等等。15.如图所示，质量为m、长为L的导体棒ab用两绝缘细线悬挂于、，并处于匀强磁场中.当导体棒通以沿ab的电流I，且保持静止时，悬线与竖直方向夹角为。已知重力加速度大小为g。（1）若磁场竖直向下，求匀强磁场的磁感应强度；（2）若磁场平行悬线斜向下，求匀强磁场的磁感应强度。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）磁场竖直向下时导体棒受力情况如图所示由平衡条件得导体棒所受安培力解得-18- （2）磁场平行悬线斜向下时导体棒受力情况如图所示由平衡条件得导体棒所受安培力解得16.一小夜灯标有“，”字样，插进生活用电插座即可正常发光。拆开外壳发现小夜灯内部自带变压器，这相当于交流电源（t的单位为s，u的单位为V）通过理想变压器对灯泡供电，小夜灯工作时的电路图如图所示，求：（1）小夜灯内部变压器匝数比；（2）流过变压器原线圈的电流。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小夜灯正常发光时两端的电压原线圈两端的电压根据原副线圈电压与匝数的关系有-18- 解得（2）根据原副线圈电流与匝数的关系有解得17.MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，两导轨间距为L，导轨上端PM之间接开关S和阻值为R的电阻。磁场垂直导轨平面向里，磁感应强度大小为B。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆质量为m、电阻为r。开关S断开，让ab由静止开始自由下落，当ab下落h时将开关S闭合，ab棒继续加速。已知导轨足够长，且电阻不计，重力加速度大小为g，求：（1）S闭合后ab中电流方向；（2）S闭合时ab中电流的大小；（3）电阻R的最大电功率。【答案】（1）a向b；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由右手定则可知，ab中电流方向由a向b（2）设S闭合时ab速度大小为v，由动能定理-18- ab切割产生的电动势电路中的电流解得（3）当ab匀速运动时，电阻R的最大电功率，设ab匀速运动的速度为，此时安培力等于重力，即，电阻R的热功率解得18.如图所示，PQ为两正对的平行板金属板的中轴线，板间电场强度、方向向下，磁场方向垂直纸面向里。在平行板右侧建立xOy坐标系，第一象限内y轴与边界OF之间有垂直xOy平面向外的匀强磁场，OF和y轴的夹角；第四象限内有垂直xOy平面向外的匀强磁场。一电荷量、质量的正粒子，以的速度沿PQ方向射入平行板，沿PQ穿出平行板后从y轴上点垂直于y轴射入磁场区域.粒子通过x轴上点N（图中未画出）时速度方向与x轴正方向的夹角为，粒子进入第四象限后恰好未从y轴射出，粒子所受重力不计，求：（1）两板间磁场的磁感应强度大小；（2）y轴与OF间磁场的磁感应强度大小；（3）粒子在第一象限内运动的时间（结果保留两位有效数字）；（4）第四象限内磁场的磁感应强度大小（结果保留两位有效数字）。-18- 【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）离子沿直线PQ运动，则代入数据解得（2）粒子通过x轴时的速度方向与x轴正方向的夹角为，则粒子垂直于OF离开磁场，即粒子在磁场中做圆周运动的圆心为O点，可得粒子运动半径由牛顿第二定律解得（3）粒子在y轴与边界OF之间运动周期粒子在y轴与边界OF之间运动时间-18- 粒子在边界OF与x轴之间运动距离粒子在边界OF与x轴之间运动时间粒子在第一象限内运动的时间（4）由几何关系可知粒子在第四象限内的运动轨迹与y轴相切，则由牛顿第二定律解得-18-