2021-2022学年安徽省六安一中高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年安徽省六安一中高二（上）期末物理试卷

1.     关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是(    )

A. 磁通量越大，感应电动势越大 B. 磁通量变化得越多，感应电动势越大
C. 磁通量变化时，感应电动势一定变化 D. 磁通量变化得越快，感应电动势越大

2.     如图表示一交流电的电流随时间变化的图像，此交流电流的有效值是(    )

A. 10A B.  C.  D. 7A

3.     如图所示，a、b两点位于以负点电荷为球心的球面上，将两个试探电荷、分别置于a、b两点，下列说法正确的是(    )

A. a点电势大于b点电势
B. a点电场强度与b点电场强度相同
C. 若规定无穷远处电势为零，a、b两点的电势均为负值
D. 若将、分别移动到无穷远处，电场力做功一定相等
 

4.     如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I。要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为(    )

A.  B.  C.  D.

5.     如图甲所示，在绝缘的水平桌面上放置一金属圆环。在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正。以下说法中正确的是(    )

A. 在第1s末，圆环中的感应电流最大
B. 在第2s末，圆环对桌面的压力小于圆环的重力
C. 在内和内，圆环中的感应电流的方向相反
D. 从上往下看，在内，圆环中的感应电流沿顺时针方向

6.     如图所示，由同种材料制成的粗细均匀的正方形金属线框以恒定速度向右通过有理想边界的匀强磁场，开始时线框的ab边恰与磁场边界重合，磁场宽度大于正方形的边长，则线框中a、b两点间电势差随时间变化的图线是图中的(    )

A.  B.  C.  D.

7.     如图，直角坐标xOy平面内，有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，边界与x、y轴分别相切于a、b两点。一质量为m，电荷量为q的带电粒子从b点沿平行于x轴正方向进入磁场区域，离开磁场后做直线运动，经过x轴时速度方向与x轴正方向的夹角为下列判断正确的是(    )

A. 粒子带正电 B. 粒子在磁场中运动的轨道半径为R
C. 粒子运动的速率为 D. 粒子在磁场中运动的时间为

8.     如图所示，变压器为理想变压器，电流表内阻不可忽略，其余的均为理想的电流表和电压表。a、b之间接有电压不变的交流电源，为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片沿的方向滑动时，则下列说法正确的是(    )

A. 电流表、的示数都增大 B. 电流表的示数变小，的示数增大
C. 电压表、示数不变，示数变小 D. 电压表、示数变小，示数变大

9.     如图所示，半径为2r的线圈内有垂直纸面向内的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r，已知线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是(    )

A. 保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，不产生感应电流
B. 保持磁场不变，线圈的半径由2r变到的过程中，有逆时针的电流
C. 保持线圈半径不变，使磁场随时间按，线圈中的电流为
D. 保持线圈半径不变，使磁场随时间按，线圈中的电流为
 

10. 2020年爆发了新冠肺炎疫情，新冠病毒传播能力非常强，在医院中需要用到呼吸机和血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，稳定后，M、N两点之间的电压为U。下列说法正确的是(    )

A. 负离子所受洛伦兹力方向由M指向N B. M点的电势低于N点的电势
C. M点的电势高于N点的电势 D. 血液流量

11. 如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r，开关k闭合，讲滑动变阻器划片向下滑动，理想电压表，，的示数变化量的绝对值分别为，，，理想电流表示数变化量的绝对值为，正确的是(    )

A. 的示数增大 B. 电源输出功率在增大
C.  D. 与的比值在减小

12. 如图所示，区域Ⅰ、Ⅱ内存在磁感应强度相同的水平匀强磁场，磁场边界水平，两磁场区域宽度均为l，边长也为l的正方形导线框从Ⅰ磁场上方某位置由静止释放，已知线框恰能匀速穿过Ⅱ磁场，重力加速度为g，则有(    )

A. 线框穿过Ⅰ区域磁场过程的加速度不可能大于g
B. 线框进入和穿出Ⅰ区域磁场的两个过程，通过线框截面的电荷量大小相同
C. 穿过Ⅰ、Ⅱ两区域磁场的过程，线框发热量可能相同
D. 线框穿过Ⅰ、Ⅲ两区域磁场的过程所用时间可能相同

13. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图所示。
    将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将______偏转选填“向左”、“向右”或“不”。
    当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势______ b点电势填“高于”、“等于”或“低于”。

14. 某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。
    电压表量程，内阻约为
    电流表量程，内阻约为
    滑动变阻器额定电流
    待测电池组电动势约为3V，内阻约为
    开关导线若干
    ①该小组连接的实物电路如图1所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是______。
    ②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻的滑片P应置于滑动变阻器的______端填“a”或者“b”。
    ③实验中发现调节滑动变阻器时。电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出图象，如图2所示。根据图象可知，电池组的电动势为______V，内阻为______结果均保留两位有效数字。
     
15. 如图所示，电源电动势，内阻，定值电阻，，，电容器的电容，闭合开关S，电路稳定后，求：
    路端电压U；
    电容器所带的电荷量

16. 某村通过发电厂发电对用户供电，输电线路示意图如图所示，已知发电机的输出电压为500V，输出功率为9kW，用变压比原、副线圈匝数比为1：3的理想变压器升压后向远处送电，输电导线的总电阻为，到达用户后再用变压比为72：11的理想变压器降压后供给用户。求：
    输电线上损失的电压和电功率；
    用户得到的电压和电功率。

17. 如图所示的区域中，OM左边为垂直纸面向里的匀强磁场，右边是一个电场强度大小未知的匀强电场，其方向平行于OM，且垂直于磁场方向。一个质量为m、电荷量为的带电粒子从小孔P以初速度沿垂直于磁场方向进入匀强磁场中，初速度方向与边界线的夹角，粒子恰好从小孔C垂直于OC射入匀强电场，最后打在Q点，已知，，不计粒子的重力，求：
    磁感应强度B的大小；
    电场强度E的大小。

18. 如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角，导轨间距，导轨下端接定值电阻，导轨电阻忽略不计。在导轨上距底端处垂直导轨放置一根导体棒MN，其质量，电阻，导体棒始终与导轨接触良好。某时刻起在空间加一垂直导轨平面向上的变化磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系为，导体棒在沿导轨向上的拉力F作用下处于静止状态，g取。求：
    流过电阻R的电流I；
    时导体棒所受拉力F的大小；
    从时磁场保持不变，同时撤去拉力F，导体棒沿导轨下滑至底端时速度恰好达到最大，此过程回路产生的热量Q。
    

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率越大，即磁通量变化得越快，感应电动势越大，感应电动势的大小与磁通量的大小以及磁通量的变化量均无关，故AB错误，D正确；
C.磁通量均匀变化时，感应电动势恒定，故C错误。
故选：D。
根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势的大小正比于磁通量的变化率，并由此完成分析。
本题主要考查了法拉第电磁感应定律的相关应用，理解感应电动势的大小正比于磁通量变化率即可，属于基础题型。
 

2.【答案】A 

【解析】解：设该交流电的有效值为I，由电流的热效应得：，解得：，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据题意应用有效值的定义式求出交流电流的有效值。
本题是一道基础题，掌握基础知识，应用交流电有效值的定义式即可解题。
 

3.【答案】C 

【解析】解：A、a、b两点位于同一等势面上，电势相等，故A错误；
B、a点电场强度与b点电场强度大小相同，方向不同，故B错误；
C、若规定无穷远处电势为零，则电场线由无穷远处终止于，根据沿电场线方向电势降低可知a、b两点的电势均为负值，故C正确；
D、由于和的电性和电荷量不一定都相同，所以若将、分别移动到无穷远处，电场力做功不一定相等，故D错误。
故选：C。
a、b两点到中心点电荷的距离相等，故a、b两点位于同一等势面上，电势相等，电场强度大小相等，方向不同；
若规定无穷远处电势为零，根据电场线的特点，沿电场线电势逐渐降低，a、b两点的电势均为负值；
电场力做功与电荷量和电性有关。
明确点电荷电场的分布，知道电场线的特点，知道电场力做功的特点。
 

4.【答案】B 

【解析】解：对导体棒分析可知，导体棒受重力、支持力和安培力保持平衡状态，其中支持力的方向不变，重力的大小和方向均不变，作出一系列可能的矢量三角形如图所示，

可知当安培力方向与支持力方向垂直时安培力最小，根据平衡条件可得：

所以需要外加匀强磁场的磁感应强的最小值为：，故B正确、ACD错误。
故选：B。
通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式求出安培力大小，当安培力方向与支持力方向垂直时安培力最小，根据平衡条件进行解答。
本题主要是考查涉及安培力的平衡问题，关键是能够分析最小的安培力方向，根据平衡条件进行解答。
 

5.【答案】D 

【解析】解：A、1s末金属环中感应电流最大，但电流的变化率为0，所以螺线管中电流为零，故A错误；
B、第2s末金属环中感应电流最大，但螺线管中电流为零，没有磁场，与金属环间无相互作用，所以1s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力，故B错误；
C、在正方向电流减小，反向电流增大，根据楞次定律，金属环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故C错误；
D、线圈中电流增大弱，产生的磁场增大，金属环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，内圆环中的感应电流沿顺时针方向，故D正确；
故选：D。
根据安培定则判定穿过线圈A的磁通量变化，再依据楞次定律，确定环对桌面的压力情况；同理，根据安培定则与楞次定律，即可判定各段时间内的感应电流方向和环的变化趋势。
解决本题的关键是理解并掌握楞次定律：增反减同或来拒去留，来分析环所受的安培力方向。
 

6.【答案】A 

【解析】解：线框向右匀速穿越磁场区域的过程可分为三个阶段：第一阶段进入过程，ab是电源，外电阻每一边的电阻为，等于路端电压；第二阶段线框整体在磁场中平动过程，ab及dc都是电源，并且是完全相同的电源，回路中虽无感应电流，但；第三阶段离开过程，dc是电源，路端电压，因此为路端电压的，即；故A正确，BCD错误。
故选：A。
线圈进入磁场、完全在磁场中、穿出磁场，分清bc间的电势差是外电压还是内电压；由求出感应电动势的大小，由欧姆定律求解a、b两点间的电势差。
电磁感应与图象结合的题目，应注意一些关键位置，找出转折点，可以采用排除法进行分析判断。
 

7.【答案】C 

【解析】解：粒子的轨迹如图所示，向上或向下偏转，都有速度方向与x正方向夹角为的情况，所以粒子可以带正电，也可以带负电，根据几何知识可得，解得，故根据可得粒子运动的速率为，从图中可知粒子轨迹所对圆心角为，故粒子在磁场中运动的时间为，故C正确，ABD错误；
故选：C。
画出粒子的运动轨迹如图，由左手定则判断电性，根据几何关系求出半径，由半径公式求出速度；求出圆弧所对的圆心角，再由求时间。
带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题
 

8.【答案】A 

【解析】

【分析】
根据欧姆定律分析负载电阻的变化，负线圈两端的电压等于电阻和滑动变阻器两端的电压之和，根据变压比、变流比规律分析电表示数的变化
本题关键是明确电路结构，根据闭合电路欧姆定律、变压器变压公式和变流公式、串并联电路的电压电流关系列式分析，不难。
【解答】
电流表有电阻的，故当输出端负载变小的时候，输出电流变大，导致输入电流也变大，电流表两端电压变大，因为电源电压不变，所以电压表示数变小，副线圈两端的电压减小，电压表示数减小，两端的电压增大，则滑动变阻器两端的电压减小，电压表示数减小，故CD错误。
副线圈两端电压不变，副线圈中的电阻减小，电流增大，即电流表示数增大，根据电流与匝数成反比，知示数增大，故A正确，B错误。
故选A。  

9.【答案】AC 

【解析】解：保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，故A正确；
B.保持磁场不变，线圈的半径由2r变到r的过程中，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，线圈的半径由r变到的过程中，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知此时有顺时针的电流，故B错误；
保持线圈半径不变，使磁场随时间按，根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律可知线圈中的电流为，故C正确，D错误。
故选：AC。
理解感应电流的产生条件，结合法拉第电磁感应定律和欧姆定律计算出电流的大小。
本题主要考查了法拉第电磁感应定律，掌握感应电流的产生条件，结合法拉第电磁感应定律计算出感应电动势的大小，根据欧姆定律计算出感应电流的大小。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：根据左手定则可知，负离子所受洛伦兹力方向由N指向M，所以负电荷将在M点一侧聚集，正电荷将在N点一侧聚集，则M点的电势低于N点的电势，故AC错误，B正确；
D.稳定后，电荷所受洛伦兹力与电场力平衡，即

解得：
所以血液流量为
，故D正确。
故选：BD。
根据左手定则分析出离子的受力方向，由此得出电势的高低；
根据电场力和洛伦兹力的等量关系计算出速度的大小，结合公式计算出血液的流量。
本题主要考查了霍尔效应的相关应用，根据左手定则分析出离子的受力方向，由此分析出电势的高低，解题关键点是根据电场力和洛伦兹力的等量关系列式分析出速度的大小，结合流量的计算公式完成解答。
 

11.【答案】BC 

【解析】解：理想电压表内阻无穷大，相当于断路。理想电流表内阻为零，相当短路，所以定值电阻R与变阻器串联，电压表、、分别测量R、路端电压和变阻器两端的电压。当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，路端电压减小，则V2的示数减小，故A错误；
B.当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，故当滑动变阻器滑片向下滑动时，外电阻越来越接近内阻，故电源的输出功率在增大；故B正确；
根据闭合电路欧姆定律得：，则得，而，根据闭合电路欧姆定律得：，则得保持不变，
所以，故C正确，D错误；
故选：BC。
理想电压表内阻无穷大，相当于断路。理想电流表内阻为零，相当短路。分析电路的连接关系，根据欧姆定律分析。根据电源内外电阻关系分析电源的输出功率如何变化
解决该题的关键是正确分析电路图，熟记闭合电路欧姆定律，知道当外电路的电阻越趋近于电源内阻时，电源的输出功率越大；
 

12.【答案】AB 

【解析】解：A、恰能匀速穿过Ⅱ磁场，则
，
穿出Ⅰ后，还需要经过一段加速过程，才能到达区域Ⅱ，因此穿出磁场时的速度必然小于。
假设线框穿过Ⅰ区域磁场过程的加速度大于g，则刚进入Ⅰ区域磁场时做减速运动，减速过程所能达到的最小速度即为，与上述分析不符，故线框穿过Ⅰ区域磁场过程的加速度不可能大于g，故A正确；
B、通过线框截面的电荷量大小
，
线框进入和穿出Ⅰ区域磁场的两个过程，磁通量改变量大小相同，则通过线框截面的电荷量大小相同，故B正确；
CD、由A选项分析可知，线框穿过Ⅰ区域过程仍然向下加速，且最大速度小于，穿过Ⅱ磁场速度为，线框穿过Ⅰ、Ⅱ两区域磁场的过程所用时间不可能相同，穿过磁场的过程，线框发热量
，
线框穿过Ⅰ、Ⅱ两区域磁场的过程所用时间不可能相同，磁通量变化量相同，则线框发热量不可能相同，故CD错误。
故选：AB。
线框恰能匀速穿过Ⅱ磁场，穿出Ⅰ后，还需要经过一段加速过程，才能到达区域Ⅱ；根据判断通过线框截面的电荷量；根据平均速度判断穿过两磁场区域时间；根据判断产生热量。
本题主要考查了电磁感应中的力学问题，根据受力情况分析线框运动是解题关键，注意在变速穿过磁场时不能用计算产生热量但可以用估算大小。
 

13.【答案】向左  高于 

【解析】解：螺线管中磁场方向向下，并且磁通量增大，根据楞次定律，感应电流从灵敏电流计G左端流入，则指针向左偏转。
螺线管中磁场方向向上，并且磁通量减小，根据楞次定律，感应电流从灵敏电流计G左端流入，则a点电势高于b点电势。
故答案为：向左；高于
电流从左端流入指针向左偏转，根据电流表指针偏转方向判断电流方向，然后应用安培定则与楞次定律分析答题。
熟练应用安培定则与楞次定律是正确解题的关键；要掌握安培定则与楞次定律的内容。
 

14.【答案】 

【解析】解：①电源内阻较小，为减小实验误差，相对于电源来说电流表应采用外接法，由图示实物电路图可知，连线5连接错误。
②由图示实物电路图可知，滑动变阻器采用限流接法，为保护电路，闭合开关前滑片要置于a端。
③由闭合电路的欧姆定律可知，路端电压：
由图示图象可知，图象纵轴截距：
图象斜率的绝对值：
电源内阻：
故答案为：①5；②a；③；。
①应用伏安法测电源电动势与内阻实验，为减小实验误差，相对于电源电流表应采用外接法，分析图示电路图答题。
②滑动变阻器采用限流接法时，为保护电路闭合开关前滑片要置于接入电路的阻值最大位置。
③根据图示电路图应用闭合电路欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象求出电源电动势与内阻。
本题考查了测电源电动势与内阻实验，知道实验原理是解题的前提与关键，求出图象的函数表达式，根据图示图象即可解题。
 

15.【答案】解：分析电路结构，电阻和并联，再与电阻串联，电容器测量电阻两端电压，稳定后电容器处于断路状态
总电阻：
设干路电流为I，根据闭合电路欧姆定律可知，

路端电压：
联立解得：。
根据欧姆定律可知，两端的电压：
电容器两端电压为两端的电压，
电容器所带的电荷量：
联立解得：。
答：路端电压U为4V。
电容器所带的电荷量Q为。 

【解析】分析电路结构，根据闭合电路欧姆定律分析路端电压。
电容器两端电压为电阻两端的电压，根据电荷量公式计算。
此题考查了闭合电路欧姆定律的相关知识，属于含容电路问题，关键要知道电容器两端的电压等于与它并联的支路电压，与电容器串联的电阻相当于导线。
 

16.【答案】解：设升压变压器副线圈两端的电压为，有，其中，，得：，
设输电线中的电流为，有：，其中，解得：，
输电线上损耗的电压为：，
输电线上损耗的电功率为：；
降压变压器原线圈两端的电压为：，
设用户得到的电压为U4，有，其中，解得，
用户得到的电功率为：；
答：输电线上损失的电压和电功率为60V和360W；
到的电压和电功率为220V和8640W； 

【解析】根据原副线圈的电压和匝数的关系求出，再通过求出输电电流，结合欧姆定律求出损耗的电压；
根据，求出，再根据降压变压器匝数和电压的关系求出用户得到的电压，根据，求出用户得到的功率；
解决该题的关键是明确知道变压器原副线圈的电压、电流和电功率的关系，知道输电线上损耗的电压和电功率的求解方法。
 

17.【答案】解：粒子运动的轨迹如图示，由几何知识得：
，
，
解得：，
粒子在磁场中圆周运动洛仑兹力充当向心力，
由牛顿第二定律得：，
解得：；
粒子在电场中类平抛运动，加速度为a，
由牛顿第二定律得：，
水平方向：，
竖直方向：，
解得：；
答：磁感应强度B的大小为；
电场强度E的大小为。 

【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二轮的可以求出磁感应强度；
粒子在电场中粒子做类平抛运动，应用类平抛运动规律求电场强度。
本题考查了带电粒子在电场与磁场中的运动，粒子先做的是匀速圆周运动，后在电场中做类平抛运动，根据匀速圆周运动和类平抛运动的规律可以分别求得。
 

18.【答案】解：由法拉第电磁感应定律，有：，其中
根据闭合电路的欧姆定律可得：
联立解得：，所以流过电阻R的电流；
当时：
导体棒受力平衡，根据平衡条件可得：
代入数据解得：；
当时，此后磁感应强度不变，设导体棒最大速度为，有：，
根据闭合电路的欧姆定律可得：
根据平衡条件可得：
联立解得：；
由功能关系可得：
解得：。
答：流过电阻R的电流为；
时导体棒所受拉力F的大小为；
从时磁场保持不变，同时撤去拉力F，导体棒沿导轨下滑至底端时速度恰好达到最大，此过程回路产生的热量为。 

【解析】由法拉第电磁感应定律结合闭合电路的欧姆定律联立求解；
根据平衡条件结合安培力的计算公式求解；
根据闭合电路的欧姆定律结合平衡条件求解最大速度，由功能关系求解回路产生的热量。
本题主要是考查电磁感应现象，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，根据平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解，涉及能量问题，常根据动能定理、功能关系等列方程求解。