2021-2022学年黑龙江省鸡西市英桥高级中学高二（下）期中物理试题含解析

英桥高中2021-2022学年度下学期期中考试

高二物理试卷

（时间：90分钟   总分：100分）

一、单选题（每题3分共18分）

1. 下列说法中正确有（　　）

A. 布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的运动，说明液体分子永不停息地做无规则运动

B. 悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显

C. 温度和质量都相同的氧气和臭氧气体，氧气的内能大

D. 一木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．布朗运动是指悬浮在液体或气体中的小颗粒受到周围分子的撞击力而引起的无规则运动，并不是液体或气体分子的运动，也不是悬浮的固体分子的运动，而是固体颗粒受到撞击后的运动，它能间接反应液体或气体分子的无规则运动，A错误；

B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，受力就越趋于平衡，布朗运动就越不明显，B错误；

C．温度和质量都相同的氧气和臭氧气体，分子平均动能相同，氧气分子数多，所以氧气的内能大，C正确；

D．分子势能与物体的体积有关，与物体的机械运动无关，被举高只是重力势能增大，分子势能不一定变化，D错误。

故选C。

2. 管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　）

A. 库仑 B. 霍尔 C. 洛伦兹 D. 法拉第

【答案】D

【解析】

【详解】由题意可知，圆管为金属导体，导体内部自成闭合回路，且有电阻，当周围的线圈中产生出交变磁场时，就会在导体内部感应出涡电流，电流通过电阻要发热。该过程利用原理的是电磁感应现象，其发现者为法拉第。故选D。
 

3. 下列关于热现象的说法正确的是（　　）

A. 第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律

B. 冰融化过程中，吸收热量，但是温度保持不变，分子势能变大

C. 物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关

D. 中午教室内温度比早上高，此时单位体积内的分子个数多

【答案】B

【解析】

【详解】A．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，A错误；

B．晶体融化过程中，吸收热量，内能增加，温度保持不变，分子动能不变，分子势能变大，B正确；

C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，温度越高，速率大的分子数占比越多，C错误；

D．压强不变，当温度升高时，气体体积增大，因此教室内的空气质量将减少，教室体积不变，则密度减小，单位体积内分子数减小，D错误。

故选B。

4. 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la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则(　　)

A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流

B. a、b线圈中感应电动势之比为9∶1

C. a、b线圈中感应电流之比为3∶4

D. a、b线圈中电功率之比为3∶1

【答案】B

【解析】

【详解】试题分析：根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则，根据法拉第电磁感应定律可知，则，选项B正确；根据，故a、b线圈中感应电流之比为3:1，选项C错误；电功率，故a、b线圈中电功率之比为27:1，选项D错误；故选B．

【学科网考点定位】法拉第电磁感应定律；楞次定律；闭合电路欧姆定律；电功率．

【名师点睛】此题是一道常规题，考查法拉第电磁感应定律、以及闭合电路的欧姆定律；要推导某个物理量与其他物理量之间的关系，可以先找到这个物理量的表达式，然后看这个物理量和什么因素有关；这里线圈的匝数是容易被忽略的量．

5. 如图所示，一质量为m、电荷量为的带电粒子与磁场边界成射入宽度为d的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，粒子从右边界B点射出磁场，连线垂直于边界，不计粒子重力，以下说法正确的是（　　）

A. 粒子带正电

B. 粒子在磁场中运动时间为

C. 粒子射入磁场的速度为

D. 粒子出射速度方向与水平夹角为

【答案】B

【解析】

详解】A．根据左手定则可知粒子带负电，故A错误；

C．设粒子在磁场中运动的半径为r，根据几何关系以及对称性可得

解得

设粒子射入磁场的速度为v，根据牛顿第二定律有

解得

故C错误；

B．粒子在磁场中运动的周期为

粒子在磁场中转过的圆心角为

所以粒子在磁场中运动时间为

故B正确；

D．根据几何关系可知粒子出射速度方向与水平夹角为，故D错误。

故选B。

6. 如图所示，绝缘水平桌面上有两平行导轨与一电源及导体棒MN构成闭合回路，已知两导轨间距为L，导体棒MN的质量为m，通过导体棒的电流为I，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与水平面成角斜向下，导体棒MN静止，则导体棒MN受到的（　　）

A. 支持力的大小为 B. 支持力的大小为

C. 摩擦力的大小为 D. 摩擦力的大小为

【答案】C

【解析】

【详解】由左手定则可知，导体棒所受安培力垂直磁场方向向右下，导体棒受力分析如图

由平衡条件得

故C正确，ABD错误。

故选C。

二、多选题（每题4分）

7. 关于感应电流，下列说法中错误是（　　）

A. 只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流

B. 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流

C. 只要闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流

D. 若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．穿过线圈的磁通量发生变化时，若线圈不闭合，线圈中没有感应电流产生，选项A错误；

B．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流产生，选项B正确；

C．若闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，闭合回路中的磁通量不变化，则回路中没有感应电流，选项C错误；

D．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，但磁场变化，穿过回路的磁通量就可能发生变化，从而产生感应电流，选项D错误。

本题选择错误的，故选ACD。

8. 长为L1、质量为m的金属棒用两根相同的长为l的轻质绝缘细线水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的方向竖直向上；当金属棒通入大小为I的电流后，金属棒能在的位置处保持静止，已知重力加速度为g，空气阻力不计，则下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒中电流方向由a到b B. 金属棒静止时所受安培力大小为

C. 匀强磁场的磁感应强度 D. 匀强磁场的磁感应强度

【答案】AD

【解析】

【详解】A．当通入图示恒定电流I后，金属棒能在的位置处保持静止，根据左手定则，可知金属棒中电流方向由a到b，A正确；

BCD．棒处于平衡状态，导体棒受到的安培力

对导体棒受力分析可知

解得

BC错误D正确。

故选AD。

三、填空题（每空1.5分，共30分）

9. 改变物体的内能有两种物理过程，从能的转化观点来看，_______是其他形式的能转化为内能；______是不同物体（或一个物体的不同部分）之间的内能的转移。

【答案】    ①. 做功    ②. 热传递

【解析】

【详解】[1][2]改变内能的方式有做功和热传递，做功是将其他形式的能转化为内能，热传递是不同物体（或一个物体的不同部分）之间的内能的转移。

10. 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且边始终与水平的磁场边界平行。当边刚进入磁场时，则线框中产生的感应电流的方向为___________选填“顺时针”或“逆时针”）；线框中产生的感应电流的大小为___________；两点间的电势差大小___________；

【答案】    ①. 逆时针    ②.     ③.

【解析】

【分析】

【详解】[1]当边刚进入磁场时，线框中磁通量增加，根据楞次定律可知则线框中产生的感应电流的方向为逆时针。

[2]边刚进入磁场时，根据动能定理，有

根据法拉第电磁感应定律，有

根据闭合电路欧姆定律，有

联立，可得

[3]两点间的电势差大小为

11. 在垂直于磁场方向放入的通电导线长，电流强度，若它所受的磁场力，则该磁场的磁感应强度______T；若导线平行该磁场方向放置，则磁场力________N。

【答案】    ①. 0.5    ②. 0

【解析】

【详解】[1]根据安培力公式可得该磁场的磁感应强度为

[2]若导线平行该磁场方向放置，则磁场力为0。

12. 如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l＝10cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，则A侧空气柱的压强将_________（选填“不变”“变小”或“变大”）。当两侧的高度差为h1＝10cm时，将开关K关闭，已知大气压强p0＝75cmHg。则放出部分水银后A侧空气柱的长度为_________cm。

【答案】    ①. 变小    ②. 12

【解析】

【详解】[1] 从U形管中放出部分水银，A侧水银面下降，空气柱长度增大，体积增大，根据玻意耳定律可知压强变小；

[2]以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l=10.0cm时压强为p，当两侧的水银面的高度差为h1=10.0cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1，由玻意耳定律，有

pl=p1l1

由力学平衡条件，有

p=p0+ph

打开开关放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随着减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止，由力学平衡条件，有

p1=p0﹣ph1

联立并代入题目数据，有

l1=12cm

13. 固体可以分为______和______两类．晶体又可以分为______晶体与______晶体．

【答案】    ①. 晶体    ②. 非晶体    ③. 单    ④. 多

【解析】

【分析】

【详解】略

14. 在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环。它由两个等压过程和和两个绝热过程组成。图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程（A→B→C→D→A），已知某些状态的部分参数如图所示（见图中所标数据）。试解决下列问题：

（1）从状态C→D过程气体分子的密度_______，分子的平均动能会______（均选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（2）已知状态A温度TA=250K，求状态C的温度TC=______K；

（3）若已知A→B过程放热Q=80J，则A→B过程中内能的变化量△UAB=______J，B→C过程外界对气体做的功WBC=_______J。

【答案】    ①. 变小    ②. 变大    ③. 250    ④. -20    ⑤. 20

【解析】

【详解】[1] 从状态C→D过程，气体体积变大，气体质量不变，气体分子的密度变小；

[2] 从状态C→D过程，压强不变，由盖吕萨克定律得，气体的体积变大，温度升高，则气体分子的平均动能会变大；

[3] 根据理想气体状态方程，有：  

代入数据

得

TC＝250K

[4] [5]A→B过程外界对气体做功

W=p∆V=105×(1.2-0.6)×10-3J=60J

气体放热

Q=80J

则A→B过程中内能的变化量

UAB=W-Q=-20J

从A到C气体的内能不变，从B到C为绝热过程，则从B→C过程外界对气体做的功

WBC=80J-60J=20J

15. 如图所示，为矩形匀强磁场区域，分别为，，带电粒子以速度v从a点沿方向射入磁场，恰好从c点射出磁场。求

这个带电粒子运动的半径为________；

通过磁场所用的时间为__________。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1][2]由几何知识得

解得

r=2L

θ=60°

粒子在磁场中做圆周运动的时间

四、解答题（17题10分18题10分19题12分20题12分）

16. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。

(1)判断通过电阻的电流方向；

(2)求线圈产生感应电动势；

(3)求电阻两端的电压。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所通过电阻的电流方向为。

(2)根据法拉第电磁感应定律

(3)电阻两端的电压为路端电压，根据分压规律可知

17. 如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为 2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm。若将细管水平放置，恰好无水银流出，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76cmHg，环境温度为312K。

（1）求细管的长度；

（2）细管水平放置后，通过降低环境温度，使得水银柱回到原位置，求此时密封气体的温度。

【答案】（1）80cm；（2）304K

【解析】

【详解】（1）设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1，由玻意耳定律有

pV＝p1V1

由力的平衡条件有

p＝p0＋ρgh

p1＝p0－ρgh

式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强。

由题意有

V＝S（L－h1－h）

V1＝S（L－h）

代入数据，联立解得

L＝80cm

（2）设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖—吕萨克定律有

＝

代入数据，联立解得

T＝304K

18. 如图所示，在平面第一象限内有一匀强电场，电场方向平行轴向下，在第四象限内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。一质量为、带电量为的正粒子从轴上点以初速度垂直轴射入匀强电场，在电场力作用下从轴上点射入匀强磁场。已知、，粒子进入磁场后恰能从磁场再次进入电场，不计粒子重力。求：

（1）匀强电场的场强大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据类平抛运动，水平方向

竖直方向

其中

解得

（2）粒子进入磁场后恰能从磁场再次进入电场，作出运动轨迹如图：

粒子进入磁场时速度为，与水平方向的夹角为，则

解得

粒子圆周运动的半径为，由几何关系可知

解得

由洛伦兹力提供向心力

解得

19. 如图所示，间距为L的两根平行长直金属导轨MN、PQ固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端接有阻值为R的电阻，一根长为L、电阻为3R、质量为m的直导体棒ab垂直放在两导轨上。整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。ab由静止释放后沿导轨运动，下滑位移大小为时到达cd位置并恰好开始做匀速运动。ab在运动过程中与导轨接触良好，导轨电阻及一切摩擦均不计，重力加速度大小为g。求：

（1）ab棒匀速时的速度大小；

（2）从ab棒由静止释放到开始匀速运动整个过程通过电阻R的电荷量；

（3）从ab棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻R产生的热量Q。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由受力分析及题知，当金属棒匀速时，合外力为零，即有

感应电流为

感应电动势为

联立解得

（2）经分析可知，通过电阻R的电荷量

整个过程的平均电流为

整个过程的平均感应电动势为

联立解得，通过电阻R的电荷量为

（3）金属棒从静止开始到匀速的过程，由能量守恒可知

=Q总+

由功率分配关系可知，电阻R上产生的热量

Q=Q总=Q总

联立解得，整个过程中电阻R产生的热量为

Q=