山西省太原市2021-2022学年高二下学期期中考试物理试题Word版无答案

2021～2022 学年第二学期高二年级期中质量监测 物理试卷 答题时间90 分钟，满分100 分 第Ⅰ卷（选择题：共45 分） 一、单项选择题：本题共10 小题，每小题3 分，共30 分．请将正确选项前字母标号填入下 表内相应位置。 1. 根据电磁场理论，下列说法正确的是（ ） A. 任何磁场都会在周围空间产生电场 B. 周期性变化的电场会在周围空间产生变化的磁场 C. 红外线是电磁波，我们看到烤箱中的红光就是红外线 D. 可见光可用来照明，但是不能用来通讯 2. 传感器是将非电学量转化为电学量的装置，下列说法正确的是（ ） A. 半导体材料可以制成光敏电阻，有光照射时其阻值将减小 B. 干簧管可以起到开关作用，“操纵”开关的是电场 C. 电容式位移传感器是通过改变两极板间距改变电容的 D. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 3. 如图的电路中， 、 是两个相同的灯泡，电感线圈 的自感系数较大，电阻与 相等，则（ ） A. 闭合S 时，灯泡 立即变亮， 缓慢变亮 B. 闭合S 时，灯泡 缓慢变亮， 立即变亮 C. 闭合S 待稳定后再断开， 闪亮一下再熄灭而 立即熄灭 D. 闭合S 待稳定后再断开， 闪亮一下再熄灭而 立即熄灭 4. 如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN 相等， 将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化， 天平最容易失去平衡的是（ ） A. B. C. D. 5. 如图所示，一理想自耦变压器与三个电阻连接， 、 为定值电阻、 为滑动变阻器，当原线圈两端 接交变电压时（ ） A. 仅将 向上移动，原线圈中的电流变小 B. 仅将 向上移动， 中的电流变小 C. 仅将 向上移动， 中的电流变小 D. 仅将 向上移动，原线圈的输入功率变大 6. 如图是法拉第发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，处于方向竖直向上的匀强磁场B 中，两铜 片P、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触，当圆盘按图中方向匀速旋转时，下列说法正确的是（ ） A. 由于穿过圆盘的磁通量不变，故R 中无感应电流 B. R 中有感应电流通过，方向由b 向a C. 转轴Q 的电势高于圆盘边缘P 的电势 D. 转轴Q 的电势等于圆盘边缘P 的电势 7. 如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的EF 和GH 两部分导轨间的距离为2L，I J 和MN 两部分导轨间 的距离为L，导轨竖直放置，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，金属杆ab 和cd 的质量均为m，都可 在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab 施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上 运动，此时cd 处于静止状态，则F 的大小为（ ） A. 2mg B. 3mg C. 4 mg D. mg 8. 如图的质谱仪中，加速电场的电压恒定。一质子（质量为m、电荷量为+e）在入口处从静止开始被电场 加速，经磁感应强度大小为B0的匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若氦核（质量为4m、电荷量为+2e）在 入口处由静止开始被电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从出口离开磁场，需将磁感应强度增加到（ ） A. B. 2B0 C. 4B0 D. 8B0 9. 如图，光滑绝缘水平桌面上，边长为L 的正方形区域gdef 内存在方向竖直向下的匀强磁场，等腰直角三 角形线框abc 在外力的作用下从该磁场区的左侧以平行ab 的速度v 匀速通过磁场区域， ．从 线框进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流的正方向，下列关于线框中的感应电流i 随时间t 变化的图像 正确是（ ） A. B. C. D. 10. 如图甲所示，固定的单匝导体环直径为d，电阻为R，处于与环面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B 随 时间变化的规律如图乙所示（垂直纸面向外为B 的正方向），则在 时间内（ ） A. 时，环中的感应电流方向发生变化 B. 时，环所受安培力沿半径向里 C. 时，环中电流的大小为 D. 内环中产生的热量为 二、多项选择题：本题包含5 小题，每小题3 分，共15 分。在每小题给出的四个选项中，至 少有两个选项正确。全部选对的得3 分，选不全的得2 分，有错者或不答的得0 分。请将正 确选项前的字母填在下表内相应位置。 11. 如图是高频焊接原理示意图。当线圈中通以变化的电流时，待焊接的金属工件的焊缝处就会产生大量 热量将金属熔化，把工件焊接在一起。下列说法正确的是（ ） A. 电源的频率越高，工件中的感应电流越大 B. 电源的 频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C. 焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电流大 D. 焊缝处产生大量的热量是因为焊缝处的电阻大 12. 如图所示，航天飞机在轨运行时释放一颗绳系卫星，二者用电缆绳连接，当航天飞机连同卫星在轨运 行时，二者间的电缆就会与地磁场作用从而产生电磁感应现象。忽略地磁偏角的影响，下列说法大致正确 的是（ ） A. 赤道上空，地磁场的方向从南向北 B. 航天飞机在赤道上空从西往东运行时，A 端的电势高于B 端电势 C. 航天飞机在赤道上空从东往西运行时，A 端的电势高于B 端电势 D. 航天飞机沿经线从南往北运行时，B 端的电势高于A 端电势 13. 如图所示，竖直固定的半圆形光滑绝缘凹槽直径ac 水平，O 为圆心，d 为最低点。处于磁感应强度大 小为B、竖直方向的匀强磁场中。将长为L 的直导体棒放到槽内，当棒中通有I1的电流时导体棒可静止在 P 点；当棒中通有I2的电流时导体棒可静止在Q 点。已知OP 与竖直方向的夹角为30°、OQ 与竖直方向的 夹角为60°，电流方向均垂直纸面向里，则（ ） A. 磁场方向竖直向下 B. 磁场方向竖直向上 C. 导体棒中的电流 D. 导体棒的质量为 14. 如图是发电机给用户供电的示意图。已知发电机的输出电压为 、输出功率为 。升压变压 器原、副线圈的匝数比是1：20，两变压器间输电导线的总电阻为 ，用户得到的电压为 。已知变 压器是理想变压器，则（ ） A. 输电线上的 电流为 B. 用户得到的功率为 C. 输电线上损失的电压为 D. 降压变压器原、副线圈的匝数比为240：11 15. 如图，足够长的平行金属轨道间距为d，与水平面的夹角为 ，上端接有阻值为R 的电阻，处于方向垂 直轨道平面向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中。质量为m、电阻为r 的金属杆 从轨道上由静止释放。 已知金属杆始终与导轨垂直且接触良好，杆与轨道间的动摩擦因数为 ，不计其他电阻，下列说法正确的 是（ ） A. 金属杆先做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动 B. 稳定后，重力对金属杆做功的功率等于电路中的电功率 C. 当金属杆匀速运动时，通过R 的电流为 D. 金属杆的加速度为a 时，速度大小为 第Ⅱ卷（非选择题：共55 分） 三、实验题：本题包含2 小题，共12 分。请将答案填在题中横线上或按要求作答。 16. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下： ①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上 ②闭合电源开关，用多用电表的交流电压档分别测量原线圈和副线圈两端的电压 ③将一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上负载 ④将原线圈与副线圈对调，或换用不同的原、副线圈，重复以上步骤 (1)以上操作的合理顺序是_________（只填步骤前数字序号）； (2)实验记录的数据如下表： 原线圈匝数n1（匝） 100 200 400 400 副线圈匝数n2（匝） 400 400 200 800 原线圈两端电压U1(V) 1.96 4.90 8.00 4.86 副线圈两端电压U2(V) 7.80 9.76 3.90 9.64 由此可知在误差允许的范围内，原、副线圈两端的电压比等于_____________； 实验数据并没有严格遵从这一规律，其原因是_______________。 17. 智能手机中大都配置有气压传感器，当传感器所处环境气压变化时，其电阻也随之发生变化。为探究 气压传感器的 阻值Rx随气压P 变化的规律，小明设计了图（a）的电路。图中，电压表的内阻 ，电流表的内组不计。 (1)在图（b）中将实物连线图补充完整________。 (2)当环境气压为P 时，闭合开关S，测得两电表的示数分别为U 和I，则气压传感器的阻值 Rx=_________。（用物理量的符号表示） (3)改变环境压强P 的大小，测得不同的Rx值，绘成图像如图（c）所示。由图可得Rx和压强P 的函数关系 式为Rx=___________。 四、计算题：本题包含4 小题，共43 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算 步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 18. 如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，转子是一个匝数 、面积 ，电阻 的矩形线圈，处于磁感应强度 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以 的角速 度匀速转动。外接 的电阻，交流电流表为理想电表，从线圈平面与磁感线平行开始计时，求： （1）线圈中感应电动势的峰值和感应电动势瞬时值的表达式； （2）电路中电流表的示数。 19. 如图为一除尘装置的截面图，平板M、N 的长度及其间距均为d，两板间存在垂直纸面向外的匀强磁场， 磁感应强度的大小为B。工作时，大量质量为m、带电量为 的带电尘埃，以平行极板的相同速度进人两 板间，在磁场作用下就会被平板吸附。当带电尘埃以速度 进入磁场时，贴近N 板入射的尘埃恰好打在M 板右边缘，尘埃全部被平板吸附，即除尘效率为100%，不计尘埃的重力，求： （1）带电尘埃进人磁场速度 的大小； （2）若尘埃速度变为了 ，该装置的除尘效率是多少？ 五、选做题：本题包含A、B 两题，请任选一题做答。如两题都做，按A 题计分。 20. 一种跑步机的测速原理如图所示。跑步机的跑带两侧固定有间距 的平行金属导轨，接有电阻 。导轨间充满磁感应强度 、方向垂直跑带向下的匀强磁场，宽度 。跑带上装 有若干根与跑带垂直的导体棒，每根棒的电阻均为 。跑带运动时，始终有且仅有一根导体棒处于磁 场中并与导轨组成闭合电路，不计其他电阻，当电流表的示数为 且保持不变时，求： （1）跑带运动的速度v； （2）导体棒每次经过磁场区域克服安培力做的功。 21. 某玩具电磁弹射系统如图所示，光滑水平面上，虚线MN 右侧存在竖直向上的匀强磁场，边长为L、粗 细均匀的正方形单匝金属线框abcd 水平放置，其电阻为R、质量为m，ab 边在磁场外侧紧靠MN 边界。用 水平外力使线框处于静止状态，让磁感应强度B 随时间t 按 （k 为大于零的常量）的规律变化。 （1）求线框ab 两端的电势差Uab； （2）在线框上固定一质量为m0的塑料玩具，并在 时撤去外力，求此时玩具加速度的大小。 六、选做题：本题包含A、B 两题，请任选一题做答。如两题都做，按A 题计分。 22. 空间中存在一竖直向下的 匀强电场和圆形区域的匀强磁场，磁感应强度为B、方向垂直纸面向里，如图 所示。一质量为m、带电量为q 的正粒子，从P 点以水平速度 射入电场中，然后从M 点沿虚线圆半径方 向射入磁场，最后从N 点水平射出磁场。已知 竖直、 水平，且 ，不计粒子的 重力。求： （1）粒子进人磁场时的速度； （2）圆形磁场区域的半径R； （3）带电粒子从P 点到N 点运动的时间t。 23. 如图所示，静止于A 处的离子，经电压为U 的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P 点垂直 进入矩形 区域，最终打在 上。 区域有垂直纸面的匀强磁场，静电分析器通 道内有均匀辐向分布的电场。已知圆弧所在处场强大小为E，方向如图所示，离子的质量为m、电荷量为 q， 、 。整个装置处于真空中，离子重力不计。求： （1）圆弧虚线对应的半径R 的大小； （2）磁场磁感应强度B 的取值范围； （3）打中位置中离N 点最远的离子在磁场中运动的时间。