山东省济南市2020-2021学年高二物理下学期期末考试试题（Word版带答案）

山东省济南市2021-2022学年高二下学期物理期末模拟检测(时间:90分钟　满分:100分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1~7小题只有一个选项符合题目要求，第8~10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.下图为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】A．是通过改变电介质而引起电容变化的，故A错误；BD．是通过改变两极的正对面积而引起电容变化的，故BD错误；C．是通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的，故C正确。故选C。2.下列关于紫外线的说法正确的是（　　）A.照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射B.一切高温物体发出的光都含有紫外线C.紫外线有很强的荧光效应，常被用来防伪D.紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应【答案】C【解析】\n【详解】A．适量照射紫外线，能合成维生素D，促使人体对钙的吸收，过度的照射可能对皮肤产生伤害，故A错误；B．并不是所有高温物体发出的光都含有紫外线，故B项错误；C．紫外线有很强的荧光效应，利用紫外线的荧光效应来做防伪标识，故C正确；D．紫外线化学效应强，所以能杀菌，而不是其热效应，故D错误。故选C。3.如图，将三根长度、电阻都相同的导体棒首尾相接，构成一闭合的等边三角形线框，a、b、c为三个顶点，匀强磁场垂直于线框平面．用导线将a、c两点接入电流恒定的电路中，以下说法正确的是（）A.线框所受安培力为0B.ac边与ab边所受安培力的大小相等C.ac边所受安培力是ab边所受安培力的2倍D.ac边所受安培力与ab、bc边所受安培力的合力大小相等【答案】C【解析】【详解】设总电流为I，则ac中的电流为，abc支路的电流为，若磁场方向垂直纸面向里，则由左手定则可知，ac受安培力向上，ab和bc受安培力分别是斜向左上和右上方，可知线框所受安培力不为0，选项A错误；根据F=BIL可知，ac边所受安培力,ab、bc边所受安培力均为，则ac边所受安培力是ab边所受安培力的2倍；ab、bc边所受安培力的夹角为120°，则合力为，则ac边所受安培力与ab、bc边所受安培力的合力大小不相等，选项C正确，BD错误.4.如图所示的振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈中的磁场方向如图所示，则此时（　　）\nA.线圈中的自感电动势在增大B.电容器两端电压正在增大C.磁场能正在转化电场能D.在电容器内放入绝缘物质，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领【答案】D【解析】【详解】A．用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，这时电容器正在放电，电流减小越来越慢，故线圈中自感电动势在减小，A错误；B．这时电容器正在放电，故两板间电压在减小，B错误；C．因为放电过程电场能减小，所以磁场能增大，电场能能向磁场能转化，C错误；D．在电容器内放入绝缘物质，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领，D正确；故选D。5.如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数之比为9：1，原、副线圈分别接有灯泡L1和L2、L3，其中L1上标有“6V　6W”的字样，在L2、L3两个灯泡的铭牌上只能看到“6V”的字样，但知道L2、L3是完全相同的灯泡，变压器的输入端连接有效值恒定的交流电源，当开关S断开时，灯泡L1、L2正常发光，假设灯泡的电阻不随温度变化，则（　　）A.交流电源电压的有效值为6VB.灯泡L2、L3的额定功率也为6WC.开关S闭合，L1将变暗D.开关S闭合，L1可能被烧坏\n【答案】D【解析】【分析】【详解】A．设交流电源电压的有效值为U，则可得故A错误；B．设原线圈中的电流为I1，则可得故B错误；CD．当开关S闭合时，变压器的负载电阻变小，电流变大，原线圈的电流变大，超过灯泡L1的额定电流，故C错误，D正确。故选D。6.如图所示，宽度为L的区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一个高为L的梯形闭合金属线框abcd沿垂直于磁场边界向右匀速穿过磁场，速度大小为v，ab，cd边保持与磁场边界平行，金属线框ab边到达磁场左边界时为t=0时刻，规定向左为线框所受安培力F的正方向，关于线框所受安培力F与时间t关系图象可能正确的是（）\nAB.C.D.【答案】D【解析】【详解】进入磁场过程中，所受的安培力：当线圈向右运动L进入磁场时，由于有效切割长度L逐渐增加，所以安培力增加，但非线性增加；当全部进入磁场的瞬时安培力为零；出磁场过程中，有效切割长度也是逐渐增加，所以安培力也是逐渐增加，但非线性增加；A．该图与结论不相符，选项A错误；B．该图与结论不相符，选项B错误；C．该图与结论不相符，选项C错误；D．该图与结论相符，选项D正确；故选D。7.如图所示，OM的左侧存在范围足够大、磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，OM左侧到OM距离为l的P处有一个粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计)，速率均为，则粒子在磁场中运动的最短时间为（　　）\nA.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】由洛伦兹力提供向心力可得又v＝所以粒子在磁场中运动的半径为r＝粒子在磁场中运动时间最短，对应的弧长最短、弦长最短，由几何关系得，当弦长等于l时最短，此时弦切角为30°，圆心角为60°，运动的最短时间是tmin＝T＝×＝故选B。8.如图为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2。则（　　）\nA.用户端的电压为B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I1UD.输电线路上损失的电功率为r【答案】AD【解析】【详解】根据题意，设变压器的原线圈匝数为，副线圈的匝数为，由线圈匝数与电流的关系有A．根据题意，设用户端的电压为，由线圈匝数与电压的关系有解得故A正确；B．根据题意可知，输电线上的电压降为或由公式可得故B错误；C．根据题意，由公式可得，理想变压器的输入功率为故C错误；D．根据题意可知，输电线路上损失的电功率为\n或由公式可得故D正确。故选AD。9.图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　）A.图甲中，A1与L1的阻值不相同B.图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C.图乙中，变阻器R与L2的阻值相同D.图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等【答案】AC【解析】【详解】AB．图甲中，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，是因为电路稳定时，L1的电流大于A1的电流，可知L1的电阻小于A1的电阻，故B错误，A正确；CD．图乙中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，最终A2与A3的亮度相同，说明变阻器R与L2的阻值相同，故D错误，C正确。故选AC。10.如图甲所示，绝缘水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正。以下说法正确的是（　　）\nA.0~1s内圆环面积有缩小的趋势B.1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力C.1~2s内和2~3s内圆环中的感应电流方向相反D.从上往下看，0~1s内圆环中的感应电流沿逆时针方向【答案】A【解析】【详解】AD．0~1s内，螺线管中的电流为俯视逆时针方向，且电流在增大，故产生的磁场向上且增强，圆环中的磁通量增大，据楞次定律的推论“增缩减扩”可知，圆环面积有缩小的趋势，从上往下看，圆环中产生顺时针方向的感应电流，A正确，D错误；B．1s末，螺线管中电流的变化率为零，故圆环中磁通量的变化率为零，圆环没有产生感应电流，圆环对桌面的压力等于圆环的重力，B错误；C．1~2s内，螺线管中产生的磁场向上且减弱，圆环中产生俯视逆时针方向的感应电流，2~3s内，螺线管中产生的磁场向下且增强，圆环中产生俯视逆时针方向的感应电流，故两端时间内圆环中的感应电流方向相同，C错误。故选A。二、填空题(共2小题，共18分)11.在探究变压器电压与线圈匝数的关系实验中，某同学利用教学用的可拆变压器进行探究。（1）下列器材中，实验需要的器材是____。(填字母)A.干电池B.低压交流电源C.220V交流电源D.条形磁铁E.可拆变压器和导线F.直流电压表G.多用电表（2）关于实验操作，下列说法正确的是____。(填字母)A.为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12VB.实验通电时，可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路C.使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量\n【答案】①.BEG##BGE##EBG##EGB##GBE##GEB②.A【解析】【详解】（1）[1]ABC．由于变压器只能改变交流电压，且为了人身安全，只能选低压交流电源，干电池、220V交流电源不可用，AC错误，B正确；DEF．探究变压器电压与线圈匝数的关系实验，需要可拆变压器和导线，多用电表，直流电压表不能用，条形磁铁不需要，DF错误，EG正确。故选BEG。（2）[2]A．了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V，A正确；B．实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等，B错误；C．使用多用电表测电压时，先用最高压挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，C错误。故选A。12.用如图a所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系．（1）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移至______端（填“A”或“B”）．（2）实验测得不同温度下的阻值，并绘得如图b的Rt-t关系图线，根据图线写出该热敏电阻的Rt-t关系式：Rt=______________（Ω）．（3）铂的电阻对温度变化很灵敏，可以制成电阻温度计．请利用开关、导线、铂热敏电阻、图a中某一电表和图c所示的恒流源（调节旋钮时可以选择不同的输出电流，且输出电流不随外部条件的变化而变化），设计一个简易电阻温度计并在图d的虚线框内画出电路原理图____________________．\n（4）结合图b的关系图线，选择恒流源的输出电流为0.15A，当选用的电表达到满偏时，电阻温度计所测温度为__________________℃．如果要提高该温度计所能测量的最高温度值，请提出一种可行的方法：_________________________________________．【答案】①.B②.50+t③.④.50将恒流源的输出电流调小【解析】【详解】（1）开关闭合前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处，故滑片应移至B端；（2）由图象可知，铂丝电阻Rt的阻值与温度的关系式：Rt＝50+t；（3）直流恒流电源正常工作时，其输出电流不随外部条件的变化而变化，并且可读出其大小，电压表并联在铂丝电阻Rt的两端，如图所示：（4）当恒流源的输出电流为0.15A，所以当电压表示数最大时，即Rt两端的电压Ut＝15V时，铂丝电阻Rt的阻值最大，由丙图中所画的Rt﹣t图象可知，此时温度计所能测量的温度最高；由I得铂丝电阻Rt的阻值为：Rt′100Ω，则温度计所能测量的最高温度为：t＝Rt﹣50＝100﹣50＝50℃．直流恒流电源正常工作时，其输出电流不随外部条件的变化而变化，并且可读出其大小，电压表并联在铂丝电阻Rt的两端，如图所示要提高该温度计所能测\n量的最高温度值，应使铂丝电阻Rt的阻值增大或将恒流源的输出电流调小．三、论述计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距l=0.5m，所接电源的电动势E=1.5V，内阻r=0.2Ω，R1=2.6Ω，金属棒的电阻R2=0.2Ω，与平行导轨垂直，其余电阻不计，金属棒处于磁感应强度B=2.0T、方向与水平方向成60°角的匀强磁场中，在接通电路后金属棒保持静止。（1）金属棒受到的安培力的大小和方向如何？（2）若棒的质量m=5×10-2kg，g取10m/s2，此时导轨对它的支持力的大小是多少？【答案】（1）05N，方向与导轨平面成30°角斜向左上方；（2）0.25N【解析】【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可知通过金属棒的电流为金属棒受到的安培力的大小为根据左手定则可知安培力方向与导轨平面成30°角斜向左上方。（2）设此时导轨对它的支持力的大小是FN，根据平衡条件有解得14.如图所示，水平虚线AB和CD间距为L，中间存在着方向向左且与虚线平行的匀强电场，CD的上侧存在一半径为R的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，圆形磁场与CD相切于点M。一质量为m、带电量为q(q>0)的粒子由电场下边界的S点以初速度v0垂直射入电场，一段时间后从M点离开电场进入磁场。粒子进入磁场的速度大小为2v0，且其运动轨迹恰好过\n圆形磁场的圆心O。粒子所受重力忽略不计，求：(1)电场强度的大小；(2)圆形磁场磁感应强度的大小。【答案】(1)(2)【解析】【详解】（1）粒子在电场中运动时，竖直方向做匀速运动，水平方向做匀加速运动，粒子进入磁场时的速度大小为2v0，由几何关系可知，粒子进入磁场的方向与电场方向夹角为30°，则竖直方向L=v0t水平方向解得：（2）粒子进入磁场后经过圆心O可知，粒子运动的轨道半径由解得\n15.如图，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ角固定，轨道间距为l．空间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于轨道平面向上的匀强磁场。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其电阻为R．由静止释放ab，轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g．求：（1）金属杆ab速度的最大值；（2）当金属杆ab的加速度为a=gsinθ，回路的电功率．【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，电路中的电流为又金属杆受到的安培力为根据受力分析，金属杆做的是加速度减小的加速运动，当加速度a=0时，速度最大，有整理得（2）根据牛顿第二定律，有mgsinθ-F'=ma此时加速度为\na=gsinθ故可得此时安培力大小为F'=mgsinθ设此时金属杆速度为v，则有回路的电功率为P=F'v整理代入得16.如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动．线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连．线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知．在0～t1的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动．求：(1)0～t1时间内通过电阻R的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量．\n【答案】(1)　(2)πRω　(3)【解析】【详解】(1)0～t1时间内，线框中的感应电动势根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流.(2)线框产生感应电动势的最大值Em＝nB1L1L2ω感应电动势的有效值E＝nB1L1L2ω通过电阻R的电流的有效值线框转动一周所需的时间t＝此过程中，电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝πRω(3)线框从图甲所示位置转过的过程中，平均感应电动势平均感应电流通过电阻R的电荷量\n