2021-2022学年安徽省六安市第一中学高二（上）期末物理试题 （解析版）

六安一中2021~2022学年度第一学期高二年级期末考试物理试卷

满分：100分    时间：90分钟

一、选择题（本题包括12小题，每小题4分，共48分。每小题给出的四个选项中，1~8题只有一项选择是正确的，9~12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

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

【答案】D

【解析】

【详解】ABD．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。

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. A C. A D. 7A

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】设该交流电的有效值为I，由电流的热效应可得

解得I=10A，A正确。

故选A。

3. 如图所示，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零，两点的电势均为负值

D 若将分别移动到无穷远处，电场力做功一定相等

【答案】C

【解析】

【详解】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－Q，根据沿电场线方向电势降低可知两点的电势均为负值，故C正确；

D．由于q1和q2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。

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.

【答案】B

【解析】

【详解】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，为

所以需要外加匀强磁场的磁感应强的最小值为

故选B。

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. 在第末，圆环中的感应电流最大

B. 在第末，圆环对桌面的压力小于重力

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

【答案】D

【解析】

【详解】A．在第末，螺线管中电流的变化率为零，产生磁场的变化率为零，圆环中磁通量的变化率为零，圆环中无感应电流，故A错误；

B．在第2s末，虽然圆环中感应电流达到最大，但由于此时螺线管中电流为零，不产生磁场，所以圆环与螺线管之间作用力为零，此时圆环对桌面的压力与重力大小相等，故B错误；

C．在内，圆环中磁通量向上减小，根据楞次定律可知，从上往下看，感应电流沿逆时针方向；在内，圆环中磁通量向下增大，根据楞次定律可知，从上往下看，感应电流沿逆时针方向，故C错误；

D．在内，圆环中磁通量向上增大，根据楞次定律可知，从上往下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故D正确。

故选D。

6. 由同种材料制成的粗细均匀的金属线框（如图所示）以恒定速度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，则线框中a、b两点间电势差Uab随时间变化的图线是下图中的（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】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，设电动势为，外电阻为

（每一边的电阻为r）

则路端电压Uab为

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，但路端电压

第三阶段（离开过程），dc是电源，外电阻仍为

路端电压为

因此Uab仅为Udc的，即

故选A。

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60°，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

【答案】C

【解析】

【详解】粒子的轨迹如图所示，向下偏转，所以粒子带负电，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60°，故粒子在磁场中运动的时间为

故选C。

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．、之间接有电压不变的交流电源，为定值电阻，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

【答案】A

【解析】

【详解】AB、、之间接有电压不变的交流电源，变阻器的滑片沿的方向滑动时，接入电路的等效电阻变小，故电流表A1示数增大，根据电流与匝数成反比，电流表A2示数也增大

故A正确，B错误；

CD、由于电流表内阻不可忽略，故，不变，变大，则变小，即电压表示数变小，根据电压与匝数成正比，电压表示数也变小；，变大，变小，故变小，即示数变小，故CD错误．
 

9. 如图所示，半径为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，线圈的半径由变到的过程中，不产生感应电流

B. 保持磁场不变，线圈的半径由变到的过程中，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

【答案】AC

【解析】

【详解】A．保持磁场不变，线圈的半径由变到的过程中，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，线圈的半径由变到的过程中，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0.5r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；

CD．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。

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，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

【答案】BD

【解析】

【详解】ABC．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。

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，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表示数变化量的绝对值为ΔI，正确的是

A. V2的示数增大

B. 电源输出功率在增大

C. ΔU3＞ΔU1＞ΔU2

D. ΔU3与ΔI的比值在减小

【答案】BC

【解析】

【详解】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．

A.根据闭合电路欧姆定律得：的示数

I增大，减小，故A错误；

B. 电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r，外电阻减小，电源输出功率在增大，故B正确；

D. 由闭合欧姆定律得：

解得

所以不变，故D错误；

C.由闭合欧姆定律得：

又定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，则，故C正确．

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、Ⅱ两区域磁场的过程所用时间可能相同

【答案】AB

【解析】

详解】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I时的速度必然小于v2。

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v2，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v2，穿过Ⅱ磁场速度为v2，线框穿过I、Ⅱ两区域磁场的过程所用时间不可能相同，线框在穿越I区域过程是加速的，且最大速度小于v2，说明在穿过I区域的安培力的最大值小于穿过Ⅱ区域的安培力，而穿过两个区域的安培力作用位移相同，因此可知穿过I区域的安培力做功小于穿过Ⅱ区域的安培力做功，安培力做功等于线框发热相同，故CD错误。

故选AB 。

二、实验题（每空2分，共12分）

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。

（1）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”）。

（2）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”）。

【答案】    ①. 向左    ②. 高于

【解析】

【分析】

【详解】[1]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。

[2]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。

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）

滑动变阻器    （，额定电流）

待测电池组     （电动势约为，内阻约为）

开关、导线若干

①该小组连接的实物电路如图所示，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，滑动变阻器的滑片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，并作出图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________。（结果均保留两位有效数字）

【答案】    ① 5    ②. a    ③. 2.9    ④. 0.80

【解析】

【详解】①[1]因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱；

②[2]开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端；

③[3][4]由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故E=2.9V；图线与横轴的交点为短路电流I=0.50A，故可得等效内阻为

又因为在开关和电池负极之间接有的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为

三、计算题（本大题共40分，解答时要有必要的文字叙述、步骤和演算过程，否则不给分。）

15. 如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，值电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，电容器的电容C=10pF，闭合开关S，电路稳定后，求:

（1）路端电压U；

（2）电容器所带的电荷量Q。

【答案】（1）4V；（2）2×10-11C

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据并联电路的电阻规律，可得

设干路中的电流为I，有

路端电压为

U=E-Ir

代入数据，解得 

U=4V

（2）R1两端的电压为

U1=IR1

电容器所带电荷量为

Q=CU1

代入数据，解得

Q=2×10-11C

16. 某村通过水电站发电对用户供电，输电线路如图所示，已知发电机的输出电压为500 V，输出功率为9 kW，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10 Ω.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：

（1）输电线上损失的电压和电功率；

（2）用户得到的电压和电功率．

【答案】（1）60 V；360 W（2）220 V；8 640 W

【解析】

【详解】（1）设升压变压器副线圈两端的电压为，有，其中，，

解得：U2=1500V，

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：

（2）降压变压器原线圈两端的电压为：，

设用户得到的电压(即降压变压器副线圈两端的电压)为，有，其中，

解得，

用户得到的电功率为：.

【点睛】远距离输电：

1．输电过程（如图所示）

2．抓住两个联系
（1）理想的升压变压器联系了回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是，P1=P2．
（2）理想的降压变压器联系了回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是，．
3．掌握一个守恒：能量守恒关系式．

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-q的带电粒子从小孔P以初速度V0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θ=60°，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OC=L，OQ=2L，不计粒子的重力，求：

(1)磁感应强度B的大小；

(2)电场强度E的大小．

【答案】(1) (2)

【解析】

【详解】(1)画出粒子运动的轨迹如图示 (O1为粒子在磁场中圆周运动的圆心）： ∠PO1 C=120°

设粒子在磁场中圆周运动的半径为r，r+rcos 60°= OC=L

得r = 2L/3

粒子在磁场中圆周运动洛仑兹力充当向心力

解得

 (2) 粒子在电场中类平抛运动，加速度为

由牛顿第二定律得  

水平方向 2L=v0t

竖直方向

解得

18. 如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角θ=30º，导轨间距L=0.5m，导轨下端接定值电阻R=2Ω，导轨电阻忽略不计。在导轨上距底端d=2m处垂直导轨放置一根导体棒MN，其质量m=0.2kg，电阻r=0.5Ω，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B=0.5t（T），导体棒在沿导轨向上的拉力F作用下处于静止状态，g取10m/s2。求：

(1)流过电阻R的电流I；

(2)t=2s时导体棒所受拉力F的大小；

(3)从t=4s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，此过程回路产生热量Q。

【答案】(1)0.2A；(2)1.1N；(3) 1.375J

【解析】

【详解】(1)由法拉第电磁感应定律，有

由题意可知

由闭合电路欧姆定律，可得

代入数据，得

I1=0.2A

(2)当t=2s时，B1=1.0T，导体棒受力平衡

解得

F=1.1N

(3)当t=4s时B2=2.0T，此后磁感应强度不变，设导体棒最大速度为vm，有

又因为

可解得

vm=2.5m/s

由功能关系，有