2021-2022学年黑龙江省大兴安岭呼玛县高级中学高二（上）期末物理试题含解析

呼玛高中高二上学期期末物理试题

一、单项选择（4分*10=40分）

1. 如图所示，矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近，线圈与直导线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行，下列情况可以使线圈中产生感应电流的是（　　）

A. 线圈向上运动

B. 线圈向下运动

C. 线圈向右运动

D. 线圈以直导线为轴绕其做圆周运动

【答案】C

【解析】

【详解】AB．当线圈向上或向下平动，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，故AB错误；

C．当线圈向右移动，逐渐远离线圈，穿过线圈磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流，故C正确；

D．线圈以直导线为轴转动，穿过线圈的磁场不变，即穿过线圈的磁通量也不变，则不产生感应电流，故D错误。

故选C。

2. 如图所示，坐标系 xOy位于纸面内，两根直导线M、N垂直纸面放置，M、N位于x轴上关于O点对称．若在M、N中通有大小相等的电流，M中电流方向垂直纸面向外，N 中电流方向垂直纸面向里，两电流在y轴上的P点产生的合磁场方向为

A. x轴正方向

B x轴负方向

C. y轴正方向

D. y轴负方向

【答案】C

【解析】

【详解】根据安培右手定则，导线M在O点产生的磁场方向沿y轴正方向，导线N在O点产生的磁场方向沿y轴正方向，故坐标原点O处的合磁场沿y轴正方向．

【点睛】知道磁场的矢量叠加原理，并能熟练使用安培右手定则，是解决问题的关键．

3. 两根通电的长直导线平行放置，电流大小，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连接的延长线上，c、d在导线横截面连接的垂直平分线上。则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是（　　）

A. a点 B. b点 C. c点 D. d点

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据安培定则可以判断出在两电流在四点的磁场方向如图所示

A．根据安培定则可知两电流在a点的磁场方向相反，由于

又a点离I1近，所以

故在a点磁感应强度不可能为0，故A错误；

B．根据安培定则可知两电流在b点的磁场方向相反，由于

又b点离I2近，所以有可能出现

故在b点磁感应强度可能为0，故B正确；

CD．根据安培定则可知两电流在c、d两点的磁场方向如图所示，两磁场方向有一定夹角，故c、d两点的磁感应强度不可能为0，故CD错误。

故选B。

4. 下列说法正确的是（ ）

A. 通过某平面的磁感线条数为零，则此平面处的磁感应强度一定为零

B. 空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向

C. 磁场中某一面积S与该处磁感应强度B的乘积叫做磁通量

D. 磁感应强度为零，则通过放在该处的某平面的磁感线条数不一定为零

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据

可知，当线框与磁场平行时线框的磁通量是零，而产生磁场并不等于零，故A错误；

B．我们规定，空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，故B正确；

C．磁场中某一平面与磁场垂直时，穿过该平面的磁通量才等于面积S与该处磁感应强度B的乘积，若线圈与磁场不垂直，则磁通量不等于BS，故C错误；

D．根据

可知，当磁感应强度是零时，线框的磁通量一定是零，故D错误。

故选B。

5. 如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的正右侧。闭合电路后，不计其它磁场的影响，小磁针静止时的指向是（　　）

A. N极指向螺线管

B. S极指向螺线管

C. N极垂直于纸面向里

D. S极垂直纸面向里

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】闭合电路后，由安培定则知，通电螺线管右端为S极，故小磁针静止时N极指向螺线管，故A正确。

故选A。

6. 一个弹簧振子振动过程中的某段时间内，其加速度数值越来越大，即在这段时间内（　　）

A. 振子的速度越来越大

B. 振子正在向平衡位置运动

C. 振子的弹性势能越来越大

D. 振子的速度方向与位移方向相反

【答案】C

【解析】

【详解】加速度越来越大，说明振子远离平衡位置，所以速度越来越小，动能越来越小，弹性势能越来越大。因位移方向始终背离平衡位置，所以此过程中位移与速度同向。

故选C。

7. 对于单摆的振动，下列说法正确的是（   ）

A. 单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等

B. 单摆运动回复力就是摆球受到的合力

C. 摆球经过平衡位置时所受回复力为零

D. 摆球经过平衡位置时所受合外力为零

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．单摆振动时，摆球受到的向心力大小与其圆周运动的速度大小有关，即

因为速度大小时刻在变化，所以向心力大小也不处处相等，A错误；

B．摆球受到的合力沿绳子方向的分力提供向心力，而沿切向的分力才为回复力，B错误；

C．摆球运动到平衡位置时，合力在切向的分力为0，所以此时回复力也为0，C正确；

D．摆球运动到平衡位置时，速度不为0，向心力不为0，根据合外力等于向心力可知，合外力不为0，D错误。

故选C。

8. 如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在光滑水平面上的、两点之间做简谐运动，、分居点的左右两侧的对称点。取水平向右为正方向，振子的位移随时间的变化如图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（　　）

A. 时，振子在点右侧处

B. 振子和时的速度相同

C. 时，振子的加速度方向水平向右

D. 到的时间内，振子的加速度和速度都逐渐增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图可知，该振动的振幅为0.12m，周期为1.6s，所以，结合振动图像可知，振动方程为

在时，振子的位移，故A错误；

B．由振动图像可知，振子振子从平衡位置向右运动，时振子从平衡位置向左运动，速度方向不同，故B错误；

C．时，振子到达A处，振子的加速度方向向右，故C正确；

D．到的时间内振子向最大位移处运动，速度减小，加速度增大；到时间内振子从最大位移向平衡位置运动，则速度增大，加速度减小，故D错误。

故选C。

9. 如图（甲）所示是用沙摆演示振动图象的实验装置，此装置可视为摆长为L的单摆，沙摆的运动可看作简谐运动，实验时在木板上留如图（甲）所示的结果。若用手拉木板做匀速运动，速度大小是0.20m/s。图（乙）所示的一段木板的长度是0.60m，那么这次实验所用沙摆对应的单摆长约为（　　）

A 0.56m B. 1.0m C. 1.5m D. 2.0m

【答案】A

【解析】

【详解】砂摆的周期

根据得

选项A正确，BCD错误。

故选A。

10. 某弹簧振子的振动图像如图所示，将弹簧振子从平衡位置拉开4 cm后放开，同时开始计时，则在t=0.15 s时（　　）

A. 振子正在做加速度减小的加速运动

B. 振子正在做加速度增大的减速运动

C. 振子速度方向沿x轴正方向

D. 振子的位移可能小于2 cm

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】AB．振子正向负的最大位移处运动，加速度正在增大，速度正在减小，故A错误，B正确；

C．振子的速度方向沿x轴负方向，故C错误；

D．振子在做减速运动，即的位移大于的位移，即t=0.15 s时振子的位移大于。故D错误。

故选B。

二、多项选择（4分*4=16）

11. 有甲、乙、丙三个质量相同的单摆，它们的固有频率分别为f、4f、5f，都在频率4f的同一驱动力作用下做受迫振动，比较这三个单摆

A. 它们的振幅相同

B. 乙的振幅最大

C. 它们的振动频率都是4f

D. 甲、乙、丙的振动频率分别为f、4f、5f

【答案】BC

【解析】

【详解】受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达最大．则它们的振动频率都是4f，且乙的振幅最大,所以BC正确，AD错误．故选BC．

点睛：本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈．

12. 某质点做简谐运动，其位移与时间的关系式为x=3sin（）cm，则（　  ）

A. 质点的振幅为3 m

B. 质点振动的周期为3 s

C. 质点振动的周期为s

D. t=0.75 s时刻，质点回到平衡位置

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据题意可知，振幅为3cm，故A错误；

BC．根据题意可知，角速度为，故周期

故B正确C错误；

D． t=0.75 s时，代入解得x=0，故质点回到平衡位置，故D正确。

故选BD。

13. 如图所示，一弹簧振子在间做简谐运动，平衡位置为O，振幅为A，已知振子的质量为M。若振子运动到C处时，将一质量为m的物体放到M的上面，m和M—起运动且无相对滑动，下列叙述正确的是（　　）

A. 振幅不变 B. 振幅减小 C. 最大动能不变 D. 最大动能减小

【答案】AC

【解析】

【详解】由题意可得，地面光滑，在物体M上放m后，不改变原来系统的能量，所以不改变最大的弹性势能，由于弹性势能与振子的质量无关，所以振幅不变；在弹性势能为0时，物体有最大速度，由于总能量不变，所以最大动能不变，由于质量变大，则最大速度减小。

故选AC。

14. 如图（a）所示，轻质弹簧上端固定，下端连接质量为m的小球，构成竖直方向的弹簧振子。取小球平衡位置为x轴原点，竖直向下为x轴正方向，设法让小球在竖直方向振动起来后，小球在一个周期内的振动曲线如图（b）所示，若时刻弹簧弹力为0，重力加速度为g，则有（　　）

A. 0时刻弹簧弹力大小为

B. 弹簧劲度系数为

C. 时间段，回复力冲量为0

D. 时间段，小球动能与重力势能之和减小

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】AB．取小球平衡位置为x轴原点，竖直向下为x轴正方向，而时刻弹簧弹力为0，位移为，有

可得劲度系数为

0时刻在正的最大位移处，弹簧的伸长量为，则弹力为

故A正确，B错误；

C．时间段，振子从平衡位置沿负方向振动回到平衡位置，回复力一直沿正向，由可知回复力冲量不为0，故C错误；

D．时间段，小球从最高点振动到达最低点，根据能量守恒定律可知弹簧的弹性势能和小球的机械能相互转化，因弹簧的弹性势能一直增大，则小球动能与重力势能之和减小，故D正确；

故选AD。

三、填空题（4分*5=20分）

15. 如图所示，为甲、乙两单摆的振动图象，若甲、乙两单摆在同一地点摆动，则甲、乙两单摆的摆长之比l甲∶l乙=________若甲、乙两单摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两单摆所在星球的重力加速度之比g甲∶g乙=________

【答案】    ①. 4：1    ②. 1：4

【解析】

详解】[1]由图象得到T甲：T乙=2：1，根据单摆周期公式得到

故甲、乙两单摆的摆长之比

l甲：l乙=4：1

[2]根据单摆周期公式得到

摆长相同，则甲、乙两摆所在星球的重力加速度之比

g甲：g乙=1：4

16. 一条细线下面挂一个小球，让它自由摆动，作出它的振动图像如下图。请你根据图中的数据算出它的摆长=_________；根据图中的数据估算它摆动的最大偏角的弧度数为_______；下图是一个单摆的共振曲线。若摆长增大，共振曲线振幅最大值的横坐标将怎样变化？_____________________。

【答案】    ①.     ②. 0.04    ③. 共振曲线的峰将向左移动

【解析】

【分析】

【详解】[1]由图像可知，单摆的周期T=2s，根据单摆的周期公式

可知摆长为

带入数据解得

记作1m；

[2]由图像可知，单摆的幅度为，在角度很小时有

 [3]根据

知，若摆长变大，则单摆周期变大，频率变小，则共振曲线振幅最大值的横坐标将向左移。

四、解答题

17. 如图所示，水平方向的匀强磁场中有长为2cm的通电直导线垂直磁场方向水平放置，当通过导线的电流为2A、方向向左时，它受到的磁场力大小为4×103N，问：

（1）磁场的磁感应强度B是多大?

（2）若电流不变，导线长度减小到1cm，则它受到的磁场力F多大?

（3）若导线长度为2cm，电流增大为5A，则它受到的磁场力F多大?

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据

代入数据得

（2）磁感应强度不变，磁场力为

（3）磁场力为

18. 如图，质量分别为和的A、B两物体叠放在一起，A在B的上方，弹簧的两端分别与B和墙栓接在一起弹簧的劲度系数为，A、B间的动摩擦因数为0.2，地面光滑，弹簧始终在弹性限度内，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使A、B一起做简谐运动而不发生相对滑动，物体A的最大振幅为多少？

【答案】6cm

【解析】

【分析】

【详解】两个木块组成的系统一起做简谐运动时，两者之间存在相对运动趋势，产生静摩擦力，木块B对A的静摩擦力提供A的回复力，当两木块之间的静摩擦力达到最大时，系统的振幅达到最大，设为A，根据牛顿第二定律，

对A有

μmg=mam

对整体有

kA=（m+M）am

联立解得振动的最大振幅为

A=0.06m=6cm