山东省滕州市2021-2022学年高二下学期期中考试物理试题（解析版）

2021~2022 学年度第二学期期中质量检测 高二物理 本试卷共8 页。满分100 分。考试用时90 分钟 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. 新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体 温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康 保驾护航。红外线和紫外线相比较（ ） A. 红外线的光子能量比紫外线的大 B. 真空中红外线的波长比紫外线的长 C. 真空中红外线的 传播速度比紫外线的大 D. 红外线和紫外线都能用来加热理疗 【1 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为红外线的频率小于紫外线，根据 可知红外线的光子能量比紫外线的小，故A 错误； B．根据 可知红外线的波长比紫外线的波长长，故B 正确； C．真空中红外线和紫外线的传播速度是一样的，故C 错误； D．红外线可以用来理疗，紫外线不能，故D 错误。 故选B。 2. 电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器， 压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C 和电阻R 组成图甲所示的回路。 如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子 警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时（ ） A. 车轮停在感应线上时，电阻R 上的电流为零 B. 车轮经过感应线的过程中，电容器C 的电荷量一直增大 C. 车轮经过感应线的过程中，电容器C 两极板间的电场强度保持不变 D. 汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照 【2 题答案】 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R 上没有电 流，故A 正确； B．由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在受压时产生的， 说明电容器先充电后放电，故B 错误； C．车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化， 产生的电场强度发生变化，故C 错误； D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子 眼仍可拍照，故D 错误。 故选A。 3. 如图所示，一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A 和B．线圈A 跟电源连接，线圈B 两端连在 一起构成一个闭合回路。在断开开关S 的时候，弹簧K 并不会立刻将衔铁D 拉起使触头C 离开，而是过一 小段时间才执行这个动作。下列说法正确的是（ ） A. 线圈B 不闭合，仍会产生延时效应 B. 将衔铁D 换成铜片，延时效果更好 C. 保持开关S 闭合，线圈B 中磁通量为零 D. 断开开关S 的瞬间，线圈B 中的电流从上往下看为顺时针方向 【3 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．线圈B 不闭合时，当S 断开后，在线圈B 中不会产生感应电流，铁芯上不会有磁性，则不会 产生延时效应，选项A 错误； B．因铜不是磁性材料，则将衔铁D 换成铜片，会将失去延时效果，选项B 错误； C．保持开关S 闭合，线圈B 中磁通量不变，但不为零，选项C 错误； D．断开开关S 的瞬间，穿过线圈B 的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈B 中的电流从上往下看 为顺时针方向，选项D 正确。 故选D。 4. 一交变电压的瞬时值u＝Umsin(100πt) V，当t＝ s 时，u＝5 V，则用交流电压表测电压时，电压 表上看到的读数为( ) A. 5 V B. 5 V C. 10 V D. 10 V 【4 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】电压的瞬时值为 当 时， ，代入数据有 解得 电压表显示的是交流电的有效值，故可知电压表读数为 故选D. 5. 如图所示，边长为l，质量为m 的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方 向的电流，图中虚线过ab 边中点和ac 边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，其磁感 应强度大小为B，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F1，保持其他条件不变，现将虚线下方的磁 场移至虚线上方，此时细线中拉力为F2。导线框中的电流大小为（ ） A. B. C. D. 【5 题答案】 【答案】A 【解析】 【详解】现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为F2。 线框处于匀强磁场中，则各边受到的安培力大小相等，依据左手定则，可知，安培力夹角均为120°，因此 安培力合力为F 安，则有 F2=mg+F 安 当在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F1；依据 左手定则，则各边受到安培力如图所示： 结合矢量的合成法则，及三角知识，则线框受到安培力的合力，方向竖直向上，大小为 F 安= 根据平衡条件，则有： F1+F 安=mg 解得： F 安=mg-F1=F2-mg 即 得 故选A。 6. 如图所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D 形金属盒，分别与高频交流电源连接，两个D 形 金属盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，忽略粒子在电场中的运动时间，下列说法正确的是（ ） A. 粒子射出时的最大动能与D 形金属盒的半径无关 B. 加速电压越大，粒子最终射出时获得的动能就越大 C. 若增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间不变 D. 若增大磁感应强度B，为保证粒子总被加速，必须增大周期性变化电场的频率 【6 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】AB．粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律 解得 粒子射出时的 最大动能 粒子射出时的最大动能与D 形金属盒的半径R 和磁感应强度B 有关，与加速电压无关，故AB 错误； C．粒子做圆周运动的周期 根据动能定理 加速次数 粒子在回旋加速器中运动的时间 若增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间减小，故C 错误； D．若增大磁感应强度B，根据 可知，为保证粒子总被加速，必须减小周期性变化电场的周期，必须增大周期性变化电场的频率，故D 正 确。 故选D。 7. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 ，原线圈两端接有阻值 的定值电阻，副线圈 上接有阻值 的定值电阻。当原线圈接有 的交变电压时，理想交变电流表 的示数为（ ） A. B. C. D. 【7 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】由 （V）可知交流电压的有效值 由 可知副线圈两端的电压 由 得通过原线圈的电流 所以理想交变电流表的示数 故选B。 8. 如图所示，一个可绕竖直圆心轴转动的水平金属圆盘，圆盘中心O 和圆盘边缘D 通过电刷与螺线管相连， 螺线管右侧有竖直悬挂的铜环，匀强磁场垂直于圆盘平面向上，从上向下看，圆盘为逆时针方向匀速转动， 则下述结论中正确的是（ ） A. 金属圆盘上各处的电势相等 B. 圆盘上的电流由边缘流向圆心 C. 螺线管内部的磁场从F 指向E D. 铜环中有恒定的感应电流产生 【8 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据右手定则可知，圆盘逆时针方向匀速转动时，产生的感应电流从圆心指向圆盘边缘，则 边缘电势最高，选项AB 错误； C．由安培定则可知，螺线管内部的磁场从F 指向E，选项C 正确； D．圆盘可以看成无数根金属条并联切割磁场，产生的电动势为 电动势恒定，因此产生恒定的感应电流，则螺线管的磁场恒定，穿过铜环的磁通量不变，铜环中无感应电 流，选项D 错误。 故选C。 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. 调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电 信号，应( )． A. 增大调谐电路中线圈的匝数 B. 加入电源电压 C. 减小调谐电路中线圈的匝数 D. 将线圈中的铁芯取走 【9 题答案】 【答案】CD 【解析】 【详解】当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时发生电谐振才能收听到电台信号．由题意知收 不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由f＝ 可知，在C 无法再调节的前提下，可减小电感 L，即可通过C、D 的操作升高f. 10. 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律 如图所示， 过程中以下描述正确的是（ ） A. O 时刻线圈中感应电动势为零 B. D 时刻线圈中感应电动势为零 C. D 时刻线圈中感应电动势最大 D. O 至D 时间内线圈中平均感应电动势为 【10 题答案】 【答案】BD 【解析】 【详解】A． 图像切线斜率表示感应电动势大小，O 时刻斜率不为零，说明线圈中感应电动势不为零， 故A 错误； BC．D 时刻斜率为 零，说明此时线圈中感应电动势为零，故B 正确，C 错误； D．设由O 至D 时间内线圈中平均感应电动势为 ，由法拉第电磁感应定律可得 故D 正确。 故选BD。 11. 某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示．发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电， 用户用电器(均看作纯电阻元件)的总电阻为R，变压器均为理想变压器，图乙是发电机输出电压随时间变 化的图象，则( ) A. 发电机输出交流电压的有效值为220V B. 用电器上交流电的频率是50Hz C. 当R 减小时，输电线的电流减小 D. 当R 减小时，输电线上损失的功率增大 【11 题答案】 【答案】ABD 【解析】 【详解】由图象可知交流电压的最大值为 ，因此其有效值为U=220V，选项A 正确；有图 象可知交流电的周期 ，即 ，选项B 正确；当用户用电器的总电阻减小时，用 户的功率增大，降压变压器的输出功率增大，则输入的功率增大，输电线上的电流增大，输电线上损失的 功率增大，选项C 错误；选项D 正确；故选ABD． 12. 如图所示，电阻不计的光滑金属导轨MN、PQ 水平放置，间距为d，两侧接有电阻R1、R2，阻值均为 R，O1O2右侧有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、长度也为d 的金属杆置于 O1O2左侧，在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始运动，经时间t 到达O1O2时撤去恒力 F，金属杆在到达NQ 之前减速为零，已知金属杆电阻也为R，与导轨始终保持垂直且接触良好，下列说法 正确的是（ ） A. 杆刚进入磁场时速度大小为 B. 杆刚进入磁场时电阻R1两端的电势差大小为 C. 整个过程中，流过金属杆的电荷量为 D. 整个过程中，电阻R1上产生的焦耳热为 【12 题答案】 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】A．杆进入磁场之前的加速度 则进入磁场时速度大小为 故A 正确； B．杆刚进入磁场时产生的感应电动势 E=Bdv 则电阻R1两端的电势差大小为 故B 错误； C．金属棒进入磁场后，由动量定理 ， 解得金属杆的电荷量 故C 正确； D．整个过程中，产生的总焦耳热 则电阻R1上产生的焦耳热为 故D 错误。 故选AC。 三、非选择题：本题共6 小题，共60 分 13. 电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻 和定值电阻 接在 的电源上， 电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示： 光强 1 2 3 4 5 电阻值/ 18 9 6 4.5 （“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉 ） （1）当光照强度为 时，光敏电阻 的大小为_________ 。 （2）电控调光玻璃的原理是光照增强，光敏电阻 阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度 下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变， 是定值电阻，下列电路图中符合要求的是_________ _（填字母代号）。 A． B． C． D． （3）已知定值电阻 ，用电压表测得定值电阻两端的电压为 ，此时光照强度为________ 。 【13 题答案】 【答案】 ①. 3.6 . ②A . ③1 【解析】 【详解】（1）[1]由表格数据可知，光敏电阻 与光强 的乘积均为 不变，则当 时，光 敏电阻的阻值 （2）[2]AC.由题意可知，光敏电阻 与定值电阻 串联连接，光照增强时，光敏电阻 阻值减小，电 路中的总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，由 可知， 两端的电压增大，因串联 电路中总电压等于各分电压之和，所以 两端的电压减小，反之光照减弱时，光敏电阻 阻值增大， 两端的电压减小， 两端的电压增大，则玻璃并联在 两端时不符合，玻璃并联在 两端时符合，故A 错误，C 正确； BD.若玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故B、D 错误。 故选A。 （3）[3]当 ，定值电阻两端的电压 ，因串联电路中总电压等于各分电压之和， 两端的 电压 因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流 解得 此时光照强度 14. 为了探究变压器原、副线圈电压与匝数关系，某同学自制了A、B 和C 三个同种类型的线圈。由于前期 准备不足，该同学在将A、B 线圈绕制完成后，发现剩下的线材刚好足够C 线圈绕制20 匝。在三个线圈绕 制完毕后，该同学又发现在绕制A、B 线圈时忘记了标记两个线圈的匝数，只记得两个线圈的匝数分别大 致有几百匝，且A 的匝数大于B。该同学现有的实验器材为交流 电源一个，尺寸合适的可拆卸式铁芯 一套，仅交流 档可用的多用电表一个，开关一个，导线若干。 （1）为了测定A、B 两线圈的匝数，该同学设计了如下三种实验方案，请基于该同学现有的实验器材、实 验测定准确性和安全性的考量，你认为最可行的方案为____________（填选项前的字母标号）。 A．把线圈C 作为原线圈，将电源与线圈C 串联，用多用电表测量当A 和B 分别作为副线圈时线圈的输出 电压 和 ，算出A、B 两线圈的匝数 和 B．把线圈C 作为副线圈，将电源分别与线圈A、B 串联，用多用电表测量线圈C 的输出电压 和 算出 A、B 两线圈的匝数 和 C．把线圈A 作为原线圈，B 作为副线圈，先将电源与线圈A 串联，用多用电表测量线圈B 的输出电压 ； 然后把线圈A 和线圈C 串联共同作为原线圈，B 作为副线圈，用多用电表测量线圈B 的输出电压 ，算出 A、B 两线圈的匝数， 和 （2）根据选择的实验方案，可算出A 线圈的匝数 ____________（用 、 表示）。 （3）在某次实验中，多用电表指针指示的示数如图所示，则 _______V。 【14 题答案】 【答案】 ①. C . ② . ③7.2 【解析】 【详解】（1）[1]A．将线圈C 作为原线圈，A 和B 作为副线圈时，由于A 和B 匝数远大于C 的匝数，因此 A 和B 的输出电压会很大，会大于交流 挡的量程，故A 错误； B．由于A 和B 匝数远大于C 的匝数，将线圈C 作为副线圈，将电源分别与线圈A、B 串联，导致线圈C 的输出电压很小，电表读数较小，误差较大，故B 错误； C．将线圈A 作为原线圈，B 作为副线圈，电源与线圈A 串联，使用多用电表测量线圈B 的输出电压 ， 将线圈A 和线圈C 串联共同作为原线圈，B 作为副线圈，使用电压表测量线圈B 的输出电压 ，此种情况 下，输出电压即不超过量程也不会读数过小，比较合适，故C 正确。 故选C。 （2）[2]将线圈A 作为原线圈，B 作为副线圈，电源与线圈A 串联，使用多用电表测量线圈B 的输出电压 ，利用变压器原理有 将线圈A 和线圈C 串联共同作为原线圈，B 作为副线圈，用电压表测量线圈B 的输出电压 ，利用变压器 原理有 解得 （3）[3]量程是10V，交流电压10V 档位最小分度为0.2V，示数为7.2V。 15. 如图所示，PQ 和MN 为水平平行放置的金属导轨，相距L=1m，导体棒ab 跨放在导轨上，棒的质量 m=0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与一物体相连（绳与棒垂直），物体的质量M=0.3kg，导体棒与导轨的 动摩擦因数μ=0.5（g 取10m/s2），匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升， 应在棒中通入多大的电流？方向如何？ 【15 题答案】 【答案】2A；方向由a 指向b 【解析】 【详解】导体棒受到的最大静摩擦力大小为 M 的重力为 则 要保持导体棒匀速上升，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a 到 b，根据受力分析，由平衡条件，则有 又因为 所以可得 16. 如图所示，N=50 匝的矩形线圈abcd，ab 边长 =20cm，ad 边长 =25cm，放在磁感应强度B=0.4T 的匀 强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以ω=100πrad/s 角速度匀速转动，线圈电 阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0 时线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里。求： （1）穿过线圈的磁通量最大值和感应电动势最大值； （2）感应电动势的瞬时值表达式； （3）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R 的电荷量。 【16 题答案】 【答案】（1） m=0.02Wb，Em=100πV；（2）e=100πcos（100πt）V；（3）0.1C 【解析】 【分析】 【详解】（1）线圈位于中性面时，磁感应强度最大 m=BS=B =0.02Wb 图示位置的感应电动势最大，其大小为 Em=NB ω 代入数据得 Em=100πV （2）线圈的角速度 ω=100πrad/s 感应电动势的瞬时值表达式 e=100πcos（100πt）V （3）从t=0 起转过90°过程中，△t 内流过R 的电荷量 代入数据得 q=0.1C 17. 如图，abcd 是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的 下方有一匀强磁场区，MN 和 是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc 边平行，磁场方向与线框 平面垂直，现金属线框由距MN 的某一高度从静止开始下落，右图是金属线框由开始下落到完全穿过匀强 磁场区域瞬间的速度一时间图象，图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量， 求： （1）金属框的边长； （2）磁场的 磁感应强度； （3）金属线框在整个下落过程中所产生的热量． 【17 题答案】 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）由图可知：线圈进入磁场后作匀速直线运动，速度大小为v1，经历时间为 则：金属 边长 （2）线框受力平衡 （3）进入磁场过程中，由于匀速运动，减小的重力势能全部转化为焦