2021滁州定远县育才学校高二下学期期末考试物理试卷含答案

定远育才学校2020-2021学年第二学期期末考试

高二物理试题

一、单选题（本大题共15小题，共60分）

1. 将多匝闭合线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是

A. 感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C. 穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D. 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

2. 经过不懈的努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象，他把两个线圈绕在同一个软铁环上如图所示，线圈A连接电池与开关，线圈B闭合并在其一段直导线附近平行放置小磁针法拉第可观察到的现象有

A. 合上开关，A线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原
B. 只要A线圈中有电流，小磁针就会发生偏转
C. A线圈中电流越大，小磁针偏转角度也越大
D. 开关断开，A线圈中电流中断瞬间，小磁针会出现与A线圈中电流接通瞬间完全相同的偏转

3. 某同学做“探究产生感应电流的条件”的实验，装置如图所示，以下步骤中不 能产生感应电流的是

A. 将磁铁匀速插入线圈
B. 将磁铁加速插入线圈
C. 将磁铁加速从线圈中抽出
D. 将磁铁置于线圈中静止不动

4. 长直导线与环形导线固定在同一平面内，长直导线中通有图示方向的电流。当电流逐渐增大时

A. 环形导线中可能没有感应电流
B. 环形导线中有感应电流，但方向不确定
C. 环形导线中有收缩的趋势
D. 环形导线有靠近长直导线的趋势

5. 如图所示，长直导线和矩形线框abcd在同一平面内，直导线中通过恒定电流，电流方向竖直向上。现使线框由位置I向右先加速后减速平动到位置II，在线框的运动过程中

A. 线框中先产生顺时针方向的感应电流，后产生逆时针方向的感应电流
B. 线框中先产生逆时针方向的感应电流，后产生顺时针方向的感应电流
C. 线框中一直产生顺时针方向的感应电流
D. 线框中一直产生逆时针方向的感应电流

6. 如图所示，金属圆盘置于垂直纸面向里的匀强磁场中，其中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是

A. 圆盘顺时针匀速转动时，a点的电势高于b点的电势
B. 圆盘顺时针加速转动时，ab棒受到向左的安培力
C. 圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动
D. 圆盘顺时针减速转动时，a点的电势高于b点的电势

7. 如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在间距为L的光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路总电阻为恒定不变，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是

A. ab杆中的电流与速率v成正比
B. 磁场作用于ab杆的安培力与速率v成反比
C. 电阻R上产生的电热功率与速率v成正比
D. 外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成反比

8. 光滑金属导轨，电阻不计，均匀变化的磁场穿过整个导轨平面，如图甲磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙金属棒ab的电阻为，自时刻开始从导轨最左端以的速度向右匀速运动，则

A. 1s末回路中电动势为 B. 1s末ab棒所受磁场力为
C. 1s末回路中电动势为 D. 1s末回路中电动势为0V

9. 一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的磁感应强度在竖直方向的分量为B，螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示．如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则

A. ，且a点电势低于b点电势
B. ，且a点电势低于b点电势
C. ，且a点电势高于b点电势
D. ，且a点电势高于b点电势

10. 如图所示，水平放置的U形光滑框架上接一个阻值为的电阻，放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F的作用下，由静止开始运动距离d后速度为v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计下列说法不正确的是    

A. 此时AC两端电压为
B. 此过程中回路产生的热量
C. 此过程中通过电阻的电荷量为
D. 此过程所用时间

11. 如图所示为研究光电效应的实验装置，当用某一频率的光照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，下列说法正确的是

A. 若仅减弱该光束的光照强度，可能不再发生光电效应
B. 若仅增强该光束的光照强度，其饱和光电流一定增大
C. 若仅增大光电管两极的电压，其饱和光电流一定增大
D. 仅将电源正负极反接，一定没有光电流产生
 

12. 氢原子能级图如图所示，关于玻尔理论与氧原子跃迁，下列叙述正确的是

A. 玻尔的原子模型完全推翻了卢瑟福的原子理论，能够解释所有的原子发光现象
B. 电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
C. 氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光子能量为
D. 大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时总共可辐射出6种不同频率的光

13. 铀核裂变的产物是多样的，一种典型的情形是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是，以下说法正确的是   

A. 该反应质量数守恒，没有质量亏损
B. 的中子数比的多91个
C. 的比结合能比的大
D. 的结合能比的大

14. “人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是，反应原料氘富存于海水中，氚可以用中子轰击锂核得到，则关于中子轰击锂核产生一个氚核和一个新核，下列说法正确的是

A. 该核反应方程为
B. 核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱
C. 在中子轰击锂核的核反应生成物中有粒子，故该核反应属于衰变
D. 核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能

15. 近期热映的流浪地球这部电影获得了极大的好评，也涉及了许多物理知识，如氦闪、地球刹车和逃逸、木星的引力弹弓效应．太阳发生氦闪之前进行的是氢聚变，关于核反应的类型，下列表述正确的是

A. 是衰变 B. 是衰变
C. 是核聚变 D. 是核裂变

二、计算题（本大题共4小题，每小题10分，共40分）

16. 在某些恒星内部，3个氦核结合成1个碳核。已知1个氦核的质量为、1个碳核的质量为，1个质子的质量为，1个中子的质量为，真空中的光速为c。求：

写出核反应方程式；反应过程中产生的核能；碳核的比结合能。

17. 长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度做匀速转动，如图所示，磁感应强度为求：

棒各点的平均速率．两端的电势差．

经时间金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？

18. 一矩形线圈abcd置于磁感强度为的匀强磁场左侧，磁场宽度等于线框ab的边长，，，当加一水平向右的力的拉力时线框恰能以的速度匀速穿过磁场。求：
    
    进入磁场时感应电流的大小和方向 
    线框总电阻R 
    穿过磁场的过程中产生的电能。
     

19. 如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距，导轨右端连接一阻值为的小灯泡L。在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为2m。在时刻，电阻不计的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动。金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，通过小灯泡的电流强度始终没有发生变化。求：
     

通过小灯泡的电流强度；

恒力F的大小；

金属棒进入磁场前做匀加速直线运动的加速度大小。

答案解析

1.【答案】C

【解析】由法拉第电磁感应定律知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错误
感应电动势正比于，与磁通量的大小无直接关系，B错误，C正确
D.根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误。
2.【答案】A

【解析】A、D、闭合电键后，线圈中的磁场方向为顺时针，且增加，故根据楞次定律，感应电流的磁场为逆时针方向，故右侧线圈中感应电流方向俯视逆时针，故直导线有电流，小磁针旋转一下，电路稳定后，无感应电流，小磁针不偏转；
同理当断开瞬间时，根据楞次定律，结合右手螺旋定则可知，小磁针的偏转方向与接触瞬间的方向相反，故A正确，D错误；
B、C、只有电键闭合瞬间、断开瞬间有感应电流，即原磁场变化时才有感应电流，故产生感应电流的条件是：穿过闭合回路中磁通量发生变化，而与线圈的电流大小无关，而是与电流变化大小有关，故BC错误。
故选A。
3.【答案】D

【解析】解：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。当磁铁匀速、加速插入线圈或加速从线圈中抽出时，都会引起磁通量发生变化，从而产生感应电流；当磁铁放在线圈中静止不动时，磁通量虽然不为零，但磁通量没有发生变化，就不会产生感应电流，故D正确，ABC错误。
本题选择没有产生感应电流的，故选：D。
本题考查感应电流的条件，要知道产生感应电流需要有两个条件：一是要有闭合回路；二是回路中磁通量发生变化。
4.【答案】C

【解析】解：AB、根据右手定则可以判定，导线右侧的磁场方向向里，当电流增大时，穿过线圈的磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向向外，是逆时针方向的感应电流，故A错误，B错误；
C、当电流逐渐增大时，电流产生的磁场增大，穿过环形导线的磁通量增大，由楞次定律可知，环形导线的面积有收缩的趋势，故C正确；
D、当电流逐渐增大时，电流产生的磁场增大，穿过环形导线的磁通量增大，由楞次定律可知，环形导线有远离直导线的趋势，故D错误；
故选：C。
会判断通电直导线周围的磁场分布，知道它是非匀强电场，同时要根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向，根据楞次定律判断线圈运动的趋势。
通电指导线周围的磁场为非匀强磁场，会应用楞次定律和安培定则结合解题，考查比较全面。
5.【答案】C

【解析】A. 由安培定则得，载有恒定电流的直导线产生的磁场在线框处的方向为垂直直面向里，并且离导线越远磁感应强度越小，故当沿图示方向移动线框时，穿过线框平面的磁通量要减小，感应电流的磁场应与原磁场同向，由楞次定律得，线框电流为顺时针，故ABD错误，C正确；故选C
6.【答案】B

【解析】A.当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，不产生感应电动势，则ab间没有电势差，a点的电势等于b点的电势，故A错误；
由右手定则可知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强，由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向左运动，故B正确，C错误；
D.由右手定则可知，圆盘顺时针减速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场减弱，由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由，可知a点的电势低于b点的电势，故D错误。
故选B。
7.【答案】A

【解析】A.ab杆中的电流 ，可知，，故A正确；

B.磁场作用于ab杆的安培力 ，可知，故B错误；

由于杆匀速运动，拉力与安培力大小相等，则外力所以外力对ab杆做功的功率为，则知，根据功能关系可知，电阻R上产生的电热功率等于拉力的功率，所以电阻R上产生的电热功率也与速率的平方成正比，故CD错误。

故选A。

8.【答案】C

【解析】由法拉第电磁感应定律得1s末回路中电动势为：，方向由右手定则知为逆时针，

又因为磁场B的变化产生的稳定的电动势：，方向由楞次定律知为逆时针，故总电动势为两者相加，故AD错误，C正确；

B.根据安培力公式得1s末ab棒所受磁场力为：，故B错误。故选C。
9.【答案】A

【解析】每个叶片都切割磁感线，根据右手定则，a点电势低于b点电势
，所以电动势为

故A正确，BCD错误。故选A。
10.【答案】D

【解析】

A.导体AC有效切割的长度等于半圆的直径2L，半圆形导体AC切割磁感线产生感应电动势的大小为：，   而AC相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得：，故A正确，不合题意；
B.根据能量守恒定律可知，外力做的功，一方面转化为导体动能的增加，另一方面转化为焦耳热，即：，解得：，故B正确，不合题意；
C.根据法拉第电磁感应定律得：，又因为电流定义式为：，解得此过程中通过电阻的电荷量为：，故C正确，不合题意；
D.根据动量定理得：，又因为，则有：，解得：，故D错误，符合题意。
故选D。
11.【答案】B

【解析】A.若仅减弱该光束的光照强度，则单位时间内逸出的光电子数目减少，但不会影响光电效应的产生，故A错误；
B.若仅增强该光束的光照强度，则单位时间内逸出的光电子数目增加，其饱和光电流一定增大，故B正确；
C. 饱和光电流与两极电压无关，故C错误；
D.仅将电源正负极反接，逸出的光电子做减速运动，还可能到达阳极，所以还可能有光电流产生，故D错误。故选B。
12.【答案】D

【解析】玻尔的原子模型是在卢瑟福的原子理论的基础上建立的，对其有继承有发扬，玻尔理论并不成熟，只能解释氢原子的发光现象，故A错误；
电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差值有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故B错误；
由能级跃迁到能级辐射出的光子能量为， C错误；
大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时总共可辐射出6种不同频率的光，故D正确。
故选D。
13.【答案】D

【解析】A.该反应质量数守恒、电荷数守恒，但有质量亏损，故A错误；
B.的中子数为个，的中子数为个，所以的中子数比的多个，故B错误；
C.比结合能越大，原子核越稳定，所以的比结合能比的小，故C错误；
D.原子核的结合能随核子数的增大而增大，故的结合能比的大，故D正确。
故选D。
14.【答案】B

【解析】解：A、根据质量数和电荷数守恒得该核反应为：故A错误；
B、射线的电离本领较强，穿透能力较弱；故B正确；
C、该核反应为人工核反应。故C错误；
D、在聚变方程是中会释放大量的热量，故D错误故选：B。
15.【答案】A

【解析】A、是衰变，故A正确。
B、是人工转变，故B错误。
C、是人工转变，故C错误。
D、是衰变，故D错误。
故选：A。
16.【答案】解：
由3个氦核结合成1个碳核可得核反应方程：

反应过程的原子核的质量减小量为质量亏损：
由质能方程可得： 

个质子和6个中子结合成碳原子的质量亏损：
释放的能量：
比结合能：。

17.【答案】解：点切割速度为零，而b点的速率
因由a到b速率均匀增大，故金属棒ab的平均速率
 
、b两端的电势差：

经时间金属棒ab所扫过的扇形面积为，则：

磁通量：
由法拉第电磁感应定律得：

18.【答案】解：安培力
根据平衡条件有： 
代入数据得：
根据右手定则可知感应电流方向adcba或逆时针方向；
根据闭合电路欧姆定律有： 
代入数据得：
线圈穿过磁场的过程中，克服安培力做功等于产生的电能，则线框中产生的电能为：
19.【答案】解：金属棒未进入磁场，回路中感应电动势为： 

灯泡中的电流强度为： 

因灯泡亮度不变，故在末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流强度：

； 

因灯泡亮度不变，金属棒产生的感应电动势为：

 ； 

金属棒未进入磁场的加速度为：