福建省厦门第一中学2021-2022学年高二下学期期中考试 物理(1)

福建省厦门第一中学2021-2022 学年度 第二学期期中考试高二年物理试卷 一．单项选择题：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，只 有一项是符合题目要求的。 1．如图所示，光滑固定金属导轨M、N 水平放置，两根导体棒P、Q 平行放于导轨上，形 成一个闭合回路，当条形磁铁从高处下落接近回路的过程中，下列说法正确的是（ ） A．P、Q 将相互靠近 B．P、Q 对导轨M、N 的压力小于自身重力 C．磁铁下落的加速度大于重力加速度g D．磁铁动能的增加量等于重力势能的减少量 【答案】：A。 2．如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O 点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已 知水深H=2.4m，水池面积足够大，入射角53°，水的折射率 ，真空中光速为 c=3×108m/s，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，则激光从O 点传播到P 点所用的时间为（） A．1×10-8s B．×10-8s C．2×10-8s D．×10-8s 【答案】 B。 3．如图所示，A、B 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10 匝，边长ra＝ 3rb，图示区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，则A、B 线圈中（ ） A．感应电流方向均为逆时针 B．感应电动势大小之比EA：EB=3：1 C．感应电流大小之比为IA：IB=3：1 D．感应电流大小之比为IA：IB=1：1 【答案】C。 4．“凸”字形硬质闭合金属线框各边长如图所示，线框右侧有一宽度为3L 的匀强磁场区 域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内始终以速度v 向右匀速运动，t＝0 时，线 框开始进入磁场。选逆时针方向为正，在线框穿过匀强磁场区域的过程中，线框中的感 应电流i 随时间t 变化的图像正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】B。 二．多选题：本题共4 小题，每小题6 分，共24 分。每小题有多项符合题目要求，全部选 对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分。 5．如图甲所示，理想变压器原线圈a、b 端接入如图乙所示的交流电，副线圈接有阻值为 R＝8Ω 的定值电阻，已知原、副线圈的匝数比n1：n2＝5：4，各电表均为理想交流电表。 下列说法正确的是（ ） A．电压表的示数为16 V B．通过副线圈的交变电流的频率为50Hz C．电流表的示数为1.6A D．理想变压器的输入功率为64W 【答案】BC。 6．用光照射大量处于基态的氢原子，氢原子吸收能量后跃迁到激发态，随后向低能级跃迁， 发出三种波长的光如图所示，它们的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是（ ） A．照射氢原子所用的光频率为 B．氢原子发出的三种光的波长关系为 C．用同一套装置做双缝干涉实验，b 光相邻亮条纹的间距最大 D．在同种介质中传播时，a 光的传播速度最大 【答案】AC。 7．如图所示，质量分别为m、2m 的两绝缘物体a、b 叠放在光滑水平面上，a 带电荷量为 +q，b 不带电。空间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，场强 为E。现将两物体静止释放，开始时两物体能一起运动，下列说法正确是（ ） A．两物体一起运动的过程中，两物体间的弹力逐渐减小，摩擦力也逐渐减小 B．两物体一起运动的过程中，两物体间的弹力逐渐减小，摩擦力不变 C．当两物体间的最大静摩擦力等于 时即将开始相对滑动 D．当两物体间的最大静摩擦力等于 时即将开始相对滑动 【答案】BD。 8．如图甲所示，一正方形单匝金属线框abcd 放在光滑水平面上，水平面内两条平行直线 MN、OP 间存在垂直水平面的匀强磁场，t＝0 时，线框在水平向右的外力F 作用下紧贴 MN 从静止开始做匀加速运动，外力F 随时间t 变化的图线如图乙实线所示，已知线框 质量m＝1kg、电阻R＝4Ω，则（ ） A．磁场宽度为4m B．匀强磁场的磁感应强度为4T C．线框右边即将穿出磁场瞬间，其两端的电势差U=8V D．线框穿过整个磁场的过程中通过导线内某一横截面的电荷量为零 【答案】ACD。 三．非选择题：共60 分，其中9、10 为填空题，11、12 为实验题，13-15 为计算题。考生 根据要求作答。 9．（4 分）甲、乙两地原来用400kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻 都不变的条件下，现改用800kV 特高压输电，不考虑其它因素的影响．则输电线上损失的 电压将变为原来的，输电线上损耗的电功率将变为原来的。 【解答】解：A、根据I 求出输电线上的电流，与输送的电压成反比，即输电线上的 电流将变为原来的，根据U＝IR 可知，输电线上降落的电压将变为原来的；当以不 同电压输送时，有P＝U1I1＝U2I2，而在线路上损失的功率为△P＝I2R 可知，损失 的功率与电压的平方成反比，即△P1：△P2＝4：1，所以输电线上损失的功率为．； 故选：1/2 1/4。 10．四个发光二极管如图所示连接，已知电感线圈自感系数很大，但是自身电阻几乎为 0，则开关闭合后最先发光的是 ；开关闭合一段时间后，再将开关断开，则从开关 闭合到断开，一直没发光的是 （填a、b、c、d）。 【解答】解：闭合开关，二极管a、c 为反向，不发光，电感线圈L 对电流起阻碍作用， 故b 立即发光，d 缓慢发光，故b 最先发光； 电路稳定后，断开开关，此时电感线圈阻碍电流减小，充当电源，两个大支路组成回路， 电流逆时针流动，二极管a、d 发光，b、c 反向不发光，故c 一直不发光； 故答案为：b c 11．（4 分）厦门中学生助手在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，已知当电流从 灵敏电流计G 左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G 与线圈L 连接，线圈上导 线绕法如图所示。 （1）如图甲所示，将磁铁N 极向下从线圈L 上方竖直插入L 时，灵敏电流计G 的指针 将 偏转（选填“向左”、“向右”或“不”）。 （2）如图乙所示，当条形磁铁向上远离L 时，发现a 点电势高于b 点电势，由此可以判 定磁铁A 端是极（填“N”、“S”）。 【解答】解：（1）螺线管中磁场方向向下，并且磁通量增大，根据楞次定律，感应电 流从灵敏电流计G 左端流入，则指针向左偏转。 （2）a 点电势高于b 点电势，故电流由a 流向b，根据右手螺旋定则感应磁场向上，磁 铁离开磁通量减小，根据楞次定律可判断，B 为S 极，A 为N 极。 故答案为：（1）向左；（2）N 12．厦门中学生助手在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，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： ；（填字母） 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，其中匝数少的导线 ；（填“粗”或 “细”） （3）以下给出的器材中，本实验需要用到的是 ；（填字母） A B A （4）实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的 “0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 ；（填字 母） A.1.5V B.6.0V C7.0V 【解答】解：（1）观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成。故选D. （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据 可知，匝数少的电流大，则导线越粗，导线粗的线圈匝数少； （3）实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表。故 选BD； （4）若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系 若变压器的原线圈接“0“和”8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原 副线圈的匝数比为2：1，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为 U1＝2×3V＝6V 考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V，可能为7V. 故选C. 故答案为：（1）D；（2）粗；（3）BD；（4）C 13．轻质细线吊着一质量为m＝0.06kg、边长为L＝0.4m、匝数n＝20 的正方形线圈abcd， 线圈总电阻为R＝2Ω．边长为d＝0.2m 的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧， 如图（甲）所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化如图（乙）所示， 从t＝0 开始经t0时间细线开始松弛，取g＝10m/s2．求： （1）t=0 时刻线圈的感应电动势大小； （2）t=0 时刻细线的拉力大小； （3）从t=0 时刻起，经过多长时间绳子拉力为零。 【解答】解：（1）t=0 时刻，由法拉第电磁感应定律得： 解得：E＝0.2V （2）t=0 时刻，线框所受安培力竖直向上，且处于静止状态，则有： T+nB0Il=mg I=E/r 代入数据得：T＝0.2N （3）当绳子拉力为零时：nBIl＝mg 由图象知：B＝1+0.5t， 解得：t＝1s 答：（1）t=0 时线圈中产生的感应电动势0.2V； （2）t=0 时绳子拉力为T=0.2N； （3）从t=0 时刻起，经过1s 绳子拉力为零。 14．如图所示，在xOy 坐标平面的第一象限内有一沿y 轴负方向的匀强电场。在第四象限 内有一垂直于平面向外的匀强磁场，一质量为m，带电量为+q 的粒子（重力不计）经过 电场中坐标为（3L，L）的P 点时的速度大小为v0，方向沿x 轴负方向，然后以与x 轴 负方向成45°角进入磁场，最后从坐标原点O 射出磁场。求： （1）匀强电场的场强E 的大小； （2）匀强磁场的磁感应强度B 的大小 （3）粒子从P 点运动到坐标原点O 所用的时间。 【解答】解：粒子在电场中经过点P 后，做类平抛运动，进入磁场中做匀速圆周运动， 从O 点射出，则其运动轨迹如图所示。 （1）设粒子在O 点时的速度大小为v，OQ 段为圆周，PQ 段为抛物线。根据对称性可 知，粒子在Q 点时的速度大小也为v，方向与x 轴正方向成45°角，可得：V0＝vcos45° 解得：v 在粒子从P 运动到Q 的过程中，由动能定理得： qEL 解得：E ； （2）在匀强电场由P 到Q 的过程中， 水平方向的位移为x＝v0t1 竖直方向的位移为y L 可得XQP＝2L，OQ＝L 根据几何知识知：OQ＝2Rcos45°， 故粒子在QO 段圆周运动的半径：R L 根据洛伦兹力提供向心力可得：R 得B ； （3）在Q 点时，vy＝v0tan45°＝v0 设粒子从P 到Q 所用时间为t1，在竖直方向上有：t1 ； 粒子从Q 点运动到O 所用的时间为：t2 T ， 则粒子从P 点运动到O 点所用的时间为：t 总＝t1+t2 ； 答：（1）匀强电场的场强E 的大小为 ； （2）匀强磁场的磁感应强度B 的大小为 ； （3）粒子从P 点运动到坐标原点O 所用的时间为 ； 15．如图所示，在倾角为θ 的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度垂直于斜面，等大反向 的匀强磁场，宽度均为L。一个质量为m，总电阻为R，边长为L 的正方形线框abcd 从 某位置由静止释放，当ab 边以速度v 到达ee’时，恰能匀速进入磁场，当ab 边到达gg’ 与ff’正中间位置时，再次达到匀速运动状态。已知重力加速度为g，求： （1）磁感应强度B 的大小； （2）ab 边刚越过ff’时，线框加速度的大小； （3）从释放到ab 边到达gg’与ff’正中间位置过程，ab 边产生的焦耳热； （4）ab 边从ff’运动到gg’与ff’正中间所用的时间。 【解答】解：（1）：ab 边产生的感应电动势为E＝BLv，通过线框的电流为：I ， 设线框匀速运动是的速度为v，应有：mgsinθ＝BIL， 整理可得： （2）当ab 边刚越过f 时，线框产生的电动势为 2BLv，通过线框的电流为 ，与线框匀速运动时电流比较可得 2I， 线框受到的合力大小为： 2B L﹣mgsinθ＝4BIL﹣mgsinθ 根据牛顿第二定律，线框的加速度为：a 联立可得a＝3gsinθ，方向沿斜面向上； （3）设线框再做匀速运动时的速度为 ，则ab 边和cd 边产生的电动势均为：E＝BLv 则线框中产生的电流为： ⑥ 由平衡条件应有：mgsinθ＝2B L…⑦ 联立①⑤⑥⑦可得： ⑧ 对线框从开始进入磁场区域到ab 边到达gg′与ff′正中间位置过程中，由能量守恒定律应 有： mg（L ）sinθ＝Q ⑨ 联立解得：Q ； 故Qab=1/4Q （4）规定沿斜面向下为正方向，由动量定理结合微元法得 mgsinθ·t+∑（-2BIiL）·∆t=mv’-mv 其中 得： 答：（1）磁感应强度 （2）当ab 边刚越过ff′时，线框加速度的大小为a＝3gsinθ，方向沿斜面向上． （3）线框从开始进入磁场区域到ab 边到达gg′与ff′正中间位置过程中，产生的焦耳热 是Q （4）ab 边从ff’运动到gg’与ff’正中间所用的时间为