山东省临沂市2022-2023学年高二物理下学期期中试题（Word版附解析）

2022-2023学年度下学期期中教学质量检测高二物理试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。一、选择题：本大题共12小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分，第9~12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错得0分。1.下列说法正确的是（　　）A.奥斯特发现了“磁生电”的现象B.麦克斯韦提出了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波C.法拉第发现了电流的磁效应，并提出法拉第电磁感应定律D.楞次通过大量的实验，得出判断感应电流方向的方法【答案】D【解析】【详解】A．奥斯特发现了“电生磁”的现象，法拉第发现了“磁生电”的现象，A错误；B．麦克斯韦提出了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，B错误；C．奥斯特发现了电流的磁效应，纽曼、韦伯提出法拉第电磁感应定律，C错误；D．楞次通过大量实验，总结出了楞次定律，得出判断感应电流方向的方法，D正确。故选D。2.关于电磁波，下列说法正确的是（　　）A.电磁波既有横波，也有纵波B.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波C.一切物体都在不停地辐射红外线，红外线容易穿过云雾、烟尘D.电磁波从真空进入介质，频率要变小【答案】C【解析】-23- 【详解】A．电磁波是横波，不是纵波，故A错误；B．周期性变化的电磁场由近及远地传播形成电磁波，均匀变化的电场或磁场不能产生电磁波，故B错误；C．一切物体都在不停地辐射红外线，红外线容易穿过云雾、烟尘，故C正确；D．电磁波从真空进入介质，频率保持不变，故D错误。故选C。3.为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，则（　　）A.该时刻线圈的自感电动势正在减小B.该时刻电容器下极板带正电荷C.若探测仪靠近金属时其自感系数增大，则振荡电流的频率升高D.若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流【答案】B【解析】【详解】A．某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电场能增加，磁场能减小，故自感电动势阻碍电流的增大，则该时刻线圈的自感电动势正在增大，故A错误；B．电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电容器充电，由右手螺旋定则判断，电容器下极板带正电，故B正确；C．若探测仪靠近金属时，相当于给线圈增加了铁芯，所以其自感系数L增大，根据公式可知，其自感系数L增大时振荡电流的频率降低，故C错误；D．此时电流强度正在减弱过程中，虽然探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，故D错误。-23- 故选B。【点睛】物理知识与生活实际相结合，把电磁感应运用于日常生活中，熟练掌握自感的知识点。4.如图所示，两平行金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E、内阻不计的电源相连，质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒ab垂直于导轨静止放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，导轨电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向下，磁感应强度B，现磁感应强度变为原来的二倍，金属棒ab仍静止，下列说法正确的是（　　）A.金属棒受到的安培力方向水平向右B.金属棒受到的安培力大小为C.金属棒与导轨间的摩擦力增大D.金属棒与导轨间的弹力不变【答案】D【解析】【详解】A．金属棒ab中的电流方向从a到b，根据左手定则，可知金属棒受到的安培力方向沿轨道平面向上，故A错误；B．金属棒ab中的电流大小为金属棒受到的安培力大小为故B错误；C．金属棒ab受重力、支持力和安培力如图所示，摩擦力方向无法确定-23- 则磁感应强度变为原来的二倍，安培力增大，金属棒与导轨间的摩擦力变化情况无法确定，故C错误；D．金属棒静止，根据平衡条件垂直轨道平面有可知金属棒与导轨间的弹力不变，故D正确。故选D。5.如图所示为一半径为R的圆形区域匀强磁场，在A点沿半径方向射出速率为v的带电粒子，带电粒子从B点飞出磁场，速度的偏角为，不考虑带电粒子的重力，下列说法正确的是（　　）A.带电粒子在磁场运动的轨迹半径为RB.带电粒子的比荷为C.带电粒子在磁场运动的时间为D.若射入速度为2v，速度的偏角为【答案】B【解析】【详解】A．设带电粒子在磁场运动的轨迹半径为，如图所示-23- 由几何关系可得解得故A错误；B．根据洛伦兹力提供向心力可得解得带电粒子的比荷为故B正确；C．带电粒子在磁场运动的时间为故C错误；D．若射入速度为，则半径变为设速度的偏角为，则有-23- 可知速度的偏角小于，故D错误。故选B。6.如图所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以角速度ω匀速转动，线圈的电阻不计，理想变压器副线圈并联两个一模一样的灯泡A、B，现灯泡B发生断路，下列说法正确的是（电表均为理想电表）（　　）A.电压表示数变大B.电流表示数变大C.灯泡A亮度变亮D.灯泡A亮度不变【答案】D【解析】【分析】【详解】A．发电机产生正弦交流电，电动势最大值电动势的有效值所以电压表示数不变，故A错误；B．灯泡B发生断路后，电阻变大，电流变小，电流表示数变小，故B错误；CD．灯泡A电压不变，亮度不变，故C错误，D正确。故选D。7.带电粒子M和N以相同的速度经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，不计重力，下列表述正确的是-23- A.M带正电，N带负电B.M的质量小于N的质量C.M的比荷小于N的比荷D.M的运行时间小于N的运行时间【答案】C【解析】【详解】A．进入磁场时，M粒子所受的洛伦兹力方向向右，N的洛伦兹力方向向左，由左手定则判断出M带负电，N带正电，故A错误；BC．粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，则有轨迹半径为：由图看出，M的轨迹半径较大，而两个粒子的速率相等，则知，M粒子的比荷q/m较小，但不能判断它们电量和质量的大小，故B错误，C正确；D．由周期公式，M粒子的比荷q/m较小，周期大；两粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，故M的运行时间大于N的运行时间，故D错误．8.如图所示，倾角为θ、间距为L的斜面上固定两根足够长的平行光滑导轨，将定值电阻、电容器和电源在导轨上端分别通过开关、、与导轨连接，匀强磁场垂直斜面向下，已知电源电动势为E、内阻为r，平行板电容器电容为C，不带电，定值电阻阻值为，长度为L、电阻为R的导体棒垂直导轨放置，重力加速度为g，不计导轨电阻，则（　　）-23- A.闭合开关，、断开，导体棒静止释放，导体棒做匀加速运动B.闭合开关，、断开，导体棒静止释放，导体棒做匀加速运动C.闭合开关，、断开，导体棒静止释放，导体棒可能静止D.闭合开关，、断开，导体棒静止释放，导体棒可能做匀加速运动【答案】B【解析】【详解】A．S1闭合，S2、S3断开，定值电阻与导体棒组成闭合回路，设回路中总电阻为导体棒由静止开始沿导轨向下加速运动，切割磁感线产生的感应电动势为感应电流为导体棒受到的安培力为对导体棒由牛顿第二定律可得解得-23- 由此可知速度逐渐增大，导体棒的加速度逐渐减小直到为零，故A错误；B．S2闭合，S1、S3断开，电容器与导体棒组成回路，导体棒由静止开始沿导轨向下加速运动，电容器的电压U始终与导体棒切割磁感线产生的感应电动势相等，即则电容器充入的电量q=CU，则有流过导体棒的电流对导体棒由牛顿第二定律可得解得由此可知导体棒的加速度为恒定值，故B正确；CD．闭合开关，、断开，导体棒静止释放，由左手定则可知导体棒所受安培力沿导轨向下，所以导体棒不会静止，一定沿导轨向下运动，刚开始时，由牛顿第二定律可得又解得导体棒向下运动会产生反电动势通过导体棒的电流逐渐减小，加速度逐渐减小，当时-23- 导体棒做匀加速直线运动，故CD错误。故选B。9.人们利用发电机把天然存在各种形式的能（水流能、风能、煤等燃烧的化学能……）转化为电能。为了合理的利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方。但是，用电的地方往往很远。因此，需要高压输送线路把电能输送到远方。某发电机输出功率是200kW，输出电压是200V，从发电机到用户间的输电线总电阻为4Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V，则（　　）A.升压变压器匝数比为B.升压变压器匝数比C.降压变压器匝数比D.降压变压器匝数比【答案】BC【解析】【详解】AB．升压变压器原线圈电流为输电线上的功率损失为解得升压变压器副线圈电流为则升压变压器匝数比为故A错误，B正确；-23- CD．升压变压器副线圈输出电压为降压变压器原线圈输入电压为降压变压器匝数比故C正确，D错误。故选BC。10.如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，边界为MN和PQ，磁场方向垂直水平面向下，质量为m、边长为L的正方形导线框静止在水平面上，AB边和磁场边界平行，现给导线框一向右的初速度，导线框在水平面上穿过有界磁场，完全穿出有界磁场时的速度为，有界磁场的宽度d大于正方形线框的边长L，下列说法正确的是（　　）A.线框进入磁场过程中，感应电流的方向为ABCDB.线框完全进入磁场时的速度为C.线框进入磁场和穿出磁场过程中，产生的焦耳热之比D.线框穿出磁场过程中，通过线框横截面的电荷量为【答案】BC【解析】【详解】A．线框进入磁场过程中，磁通量向里增加，根据楞次定律可知，感应电流方向为ADCB，故A错误；B．设线框完全进入磁场时的速度为，线框进入磁场过程，根据动量定理可得-23- 线框离开磁场过程，根据动量定理可得联立可得故B正确；C．线框进入磁场过程，产生的焦耳热为线框离开磁场过程，产生的焦耳热为则线框进入磁场和穿出磁场过程中，产生的焦耳热之比为故C正确；D．线框穿出磁场过程中，根据动量定理可得又联立解得故D错误。故选BC。11.如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻（不能忽略）比灯泡电阻小，电池内阻不计，闭合电键，稳定后闭合电键，下列说法正确的是（　　）-23- A.闭合瞬间，灯泡B和灯泡A立即发光B.闭合稳定后，灯泡A熄灭C.闭合稳定后，灯泡C的亮度变暗D.闭合稳定后，断开瞬间，灯泡A闪亮一下再熄灭【答案】AD【解析】【详解】A．闭合瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍电流增大，由于L是一个自感系数较大的线圈，线圈处可认为断路，灯泡B和灯泡A串联，立即发光，故A正确；B．闭合稳定后，由于线圈的直流电阻不能忽略，所以灯泡A与线圈并联，灯泡A不会熄灭，故B错误；C．闭合前后，灯泡C两端的电压等于电源两端的电压，不变，所以灯泡C亮度不变，故C错误；D．闭合稳定后，线圈与灯泡A并联，通过线圈的电流比灯泡A的电流大；断开瞬间，线圈与灯泡A构成回路，线圈充当电源给灯泡A供电，刚开始通过灯泡A的电流比原来大，然后逐渐减小，所以灯泡A闪亮一下再熄灭，故D正确。故选AD。12.如图甲所示，线圈abcd处于匀强磁场中，已知线圈面积为S，线圈的匝数为N，线圈的总电阻为r，匀强磁场的磁感应强度为B，外电路负载电阻阻值为R，线圈以角速度ω绕ab边匀速转动，电表是理想电表，则（　　）-23- A.图甲中电压表的示数为B.图甲从图示位置开始转过过程中通过R的电荷量为C.图甲中图示位置感应电流为零D.若只有ab边右侧有匀强磁场，如图乙所示，电压表的示数为【答案】BC【解析】【详解】A．图甲中感应电动势有效值为则图甲中电压表的示数为故A错误；B．图甲从图示位置开始转过过程中通过R的电荷量为故B正确；C．图甲中图示位置线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，故C正确；D．若只有ab边右侧有匀强磁场，设电动势有效值为，则有解得-23- 则电压表的示数为故D错误。故选BC。二、实验题：本题共2小题，共14分。把答案写在答题卡中指定答题处，不要求写出演算过程。13.某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当温度升高到设定值时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。C（1）该同学将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与热敏电阻的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中间，然后用吹风机将热风吹向，则指针将向___________（填“左”或“右”）移动。（2）图中线圈下端的磁极是___________极。（选填“N”或“S”）（3）若要调高温控装置的温度，图中滑动变阻器滑片应向___________（填“左”或“右”）滑动。【答案】①.右②.N③.右【解析】【详解】（1）[1]当温度升高到设定值时，衔铁被吸合；可知温度越高，热敏电阻阻值越小；将电表两支表笔与热敏电阻的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中间，然后用吹风机-23- 将热风吹向，则热敏电阻阻值变小，指针将向右移动。（2）[2]根据电路图可知，结合右手螺旋定则可知线圈中磁场方向向下，则线圈下端的磁极是N极。（3）[3]由于热敏电阻阻值随温度的升高而减小，若要调高温控装置的温度，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，则滑动变阻器滑片应向右滑动。14.某同学利用伏安法描绘某热敏电阻阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（可视为理想电表）。（1）实验电路图如图所示；（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图所示。（3）在某次操作中，升高温控室的温度，要想仍保持毫安表的示数不变，需要将滑动变阻器的滑片向________移动。（填“左”或“右”）（4）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，室温温度为20°C，把此热敏电阻、毫安表（可视为理想电表）和一节干电池（电动势为1.5V，内阻不计）串联成闭合回路，毫安表的示数为_______mA。（保留二位有效数字）-23- （5）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图所示。当图中热敏电阻的输出电压小于等于3V时，便触发报警系统报警。若要求开始报警时环境温度为60°C，则图中电阻箱R的阻值应为___________Ω。若要调高报警温度，电阻箱R的阻值需要调___________（填“大”或“小”）。【答案】①.左②.0.54③.400④.小【解析】【详解】（3）[1]升高温控室的温度，热敏电阻阻值减小，要想仍保持毫安表的示数不变，需要减小电压，将滑动变阻器的滑片向左移动。（4）[2]室温温度为20℃，由图像可知热敏电阻阻值，则毫安表的示数为（5）[3]根据串联电压与电阻成正比，可得环境温度为60℃，，解得电阻箱的阻值应为[4]温度升高时，该热敏电阻阻值减小，根据串联电压与电阻成正比，若要调高报警温度，电阻箱R的阻值需要调小。三、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤。15.如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ放置在水平面内，其间距，磁感应强度的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻，在导轨上有一长度为的金属棒ab，其电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，ab棒在水平拉力作用下以速度向右匀速运动，设金属导轨足够长，导轨电阻不计。求：（1）金属棒a、b两点间的电势差；（2）拉力F的大小。-23- 【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设金属棒中感应电动势，则有设通过电阻的电流大小为，则有a、b两点间的电势差为（2）根据受力平衡可得，拉力大小为16.如图所示，在平面直角坐标系xOy第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，从y轴上P点沿与y轴负方向成角发射一带电粒子，速度为，粒子的比荷为，带电粒子恰好垂直x轴射出磁场，OP间距离为，不计粒子受到的重力，求；（1）匀强磁场的磁感应强度大小B；（2）带电粒子在磁场中运动的时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设粒子在磁场中运动的轨道半径为R，根据几何关系可得由牛顿第二定律有-23- 解得（2）粒子的运动周期为在磁场中的运动时间为解得17.如图所示，间距为的平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计，水平导轨处在足够大、方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为。金属棒cd静止放在水平导轨上，且与导轨垂直并被锁定，金属棒ab垂直于倾斜导轨由静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为。金属棒ab进入磁场后始终未与金属棒cd发生碰撞，已知金属棒ab、cd的长度均为，质量均为，电阻均为。求：（1）金属棒cd被锁定时，金属棒cd产生的焦耳热；（2）金属棒cd被锁定时，金属棒ab在水平导轨上运动的距离；（3）金属棒cd解除锁定，金属棒ab仍从同一位置静止释放，整个过程金属棒cd产生的热量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）金属棒cd锁定时，金属棒ab运动到水平导轨的速度为，根据动能定理有解得-23- 根据能量守恒，整个电路产生的焦耳热为金属棒cd产生的焦耳热为（2）对金属棒ab，根据动量定理有又联立解得金属棒ab在水平导轨上运动的距离为（3）金属棒cd解除锁定，根据动量守恒可得根据能量守恒有金属棒cd产生的焦耳热联立解得18.如图所示，在三维坐标系Oxyz中，的空间内，存在沿y轴正方向的匀强电场，的空间内存在沿x轴正方向的匀强磁场（未知），的空间内存在沿z轴负方向的匀强磁场（未画出），磁感强度大小-23- ；有一荧光屏垂直轴放置并可以沿x轴水平移动。从粒子源不断飘出电荷量为，质量为的带正电粒子，加速后以初速度沿x轴正方向经过O点，经电场偏转进磁场后打在荧光屏上，已知粒子在电场空间运动过程偏转角，忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。（1）求匀强电场电场强度的大小；（2）将荧光屏在磁场内沿x轴缓慢移动，屏上荧光轨迹最低点的y轴坐标值为，求匀强磁场磁感强度的大小；（3）将荧光屏在磁场内沿x轴缓慢移动，求屏上荧光轨迹最下端荧光点形成时的该点坐标。【答案】（1）；（2）；（3）（，，）【解析】【详解】（1）粒子在偏转电场中，沿x轴方向有沿y轴方向有，联立解得（2）在y轴方向有-23- 粒子做圆周运动半径为由洛伦兹力提供向心力得解得（3）粒子在磁场做圆周运动的周期为粒子在沿x轴正方向的匀强磁场中运动时间为则故有粒子进入磁场的速度方向刚好在平面内，与轴负方向成；速度大小为方由洛伦兹力提供向心力得解得-23- 根据几何关系可得故荧光轨迹最下端形成时的坐标为（，，）。-23-