2021-2022学年四川省成都市简阳市阳安中学高二下学期4月半期考试物理试题 （解析版）

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阳安中学2021-2022学年度下学期高二年级半期考试物理本试卷满分100分，考试时间90分钟第Ⅰ卷（选择题共40分）一、单项选择题（8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求）1. 下列有关物理史实的说法中，正确的是（　　）A. 法拉第认为电、磁作用都是通过场来传递的B. 安培第发现了电流的磁效应C. 楞次发现了磁场对电荷的作用规律D. 库伦利用油滴实验测定元电荷的数值【答案】A【解析】【详解】A．法拉第提出了场的概念，认为电、磁作用都是通过场来传递的，A正确；B．奥斯特发现了电流的磁效应，B错误；C．安培发现了磁场对电流的作用规律，洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，C错误；D．密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，D错误。故选A。2. 如图，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设点和点的电势分别为、，粒子在和时加速度大小分别为、，速度大小分别为、，电势能分别为、。下列判断正确的是（　　）A. ， B. ，C. ， D. ，【答案】BD【解析】【详解】将粒子的运动分情况讨论：从M运动到N；从N运动到M，根据电场的性质依次判断；电场线越密，电场强度越大，同一个粒子受到的电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度越大，故有若粒子从M运动到N点，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做负功，电势能增大，动能减小，即负电荷在低电势处电势能大，故若粒子从N运动到M，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做正功，电势能减小，动能增大，即负电荷在低电势处电势能大，故综上所述，BD正确，AC错误；故选BD。3. 一理想变压器原、副线圈匝数比为。原线圈输入的正弦交变电压如图所示，副线圈接入一阻值为22Ω的电阻。下列说法正确的是（　　）
 A. 电阻中交变电流的方向每秒改变50次B. 原线圈中电流的有效值是0.14AC. 与电阻并联的理想交流电压表示数是22VD. 1min内电阻产生的热量是2.64×103J【答案】C【解析】【详解】A．电阻中交变电流的方向每个周期内改变50次，每秒改变100次，A错误；B．原线圈电压有效值是 副线圈电压有效值为 副线圈的电流有效值为 原线圈电流有效值为 B错误；C．与电阻并联的理想交流电压表示数为有效值是22V，C正确；D．1min内电阻产生的热量是D错误。故选C。4. 电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为12．则A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】【详解】由题意可知I1=I2，选项A错误；因U2>I2R2，U1=I1R1，则，选项BC错误，D正确；故选D.5. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正确的是(　　)A. t＝0.01 s时穿过线框的磁通量最小B. 该交变电动势的有效值为11 VC. 该交变电动势的瞬时值表达式为e＝22 cos 100 πt(V)D. 电动势瞬时值为22 V时，线框平面与中性面的夹角为45°【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由图可知，此交流电的T=0.02s,,且t=0时刻，线圈在中性面位置，t=0.01s时穿过线框的磁通量最大，A错误；C．交变电动势的瞬时值表达式为，C错误；B．交变电动势的有效值为22V,B错误；D．当e=22V时，,即线圈平面与中性面的夹角为，D正确；故选D。 6. 如图所示，当电路里滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时（　　）
 A. 电容器C两端的电压增大B. 电容器C两极板间的电场强度减小C. 电压表的读数减小D. R1消耗的功率增大【答案】A【解析】【详解】D．P下滑时接入电路的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，即通过的电流减小，根据可知消耗的功率减小，故D错误；C．根据闭合回路欧姆定律可知内电压减小，外电压增大，电压表读数增大，故C错误；AB．由于的电流减小，所以两端的电压减小，故电容器两端的电压增大，根据可得两极板间的电场强度增大，故A正确，B错误。故选A。7. 如图，半径为R的半圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、带电量为+q且不计重力的粒子，以速度v沿与半径PO夹角θ=30°的方向从P点垂直磁场射入，最后粒子垂直于MN射出，则磁感应强度的大小为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，运动轨迹如图，由几何关系，知圆心角30°，粒子运动的轨迹的半径为根据洛伦兹力提供向心力，有得半径为联立得B正确。故选B。8. 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性）沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷。在磁极配置如图中所示的情况下，下列说法正确的是（　　）
 A. A板带正电B. 有电流从经用电器流向C. 金属板A、B间的电场方向向下D. 等离子体发生偏转的原因是离子只受洛伦兹力【答案】B【解析】【详解】A．根据左手定则可知B板带正电，故A错误；B．有电流从经用电器流向，故B正确；C．金属板A、B间的电场方向向上，故C错误；D．等离子体发生偏转时不仅受到洛伦兹力，还受到电场力作用，故D错误。故选B。二、多项选择题（4小题，每小题4分，共16分。每题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错和不选的得0分。）9. 在电场中的某点A放一电荷量为的试探电荷，它所受到的电场力大小为，方向水平向右，则A点的场强大小，方向水平向右。下列说法正确的是（　　）A. 在A点放置一个电荷量为的试探电荷，A点的场强方向变为水平向左B. 在A点放置一个电荷量为的试探电荷，它所受的电场力为C. 在A点放置一个电荷量为的试探电荷，它所受的电场力方向水平向左D. 在A点放置一个电荷量为的试探电荷，则点的场强变为【答案】BC【解析】【详解】AD．电场强度大小与方向与试探电荷无关，A点的场强始终有大小，方向为水平向右，故AD错误；B．由可知电荷量为的试探电荷，在A点所受的电场力为，故B正确；C．电荷量为的试探电荷在A点所受电场力的方向与电场方向相反，故为水平向左，故C正确。故选BC。10. 如图所示为两条平行的光滑绝缘导轨，其中半圆导轨竖直放置，水平导轨与半圆导轨相切于、两点，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。现将一导体棒垂直导轨放置，开始时导体棒位于图中的处，当导体棒中通有如图所示方向的电流时，导体棒由静止开始运动，并能到达与半圆导轨圆心等高的处。已知导轨的间距为，磁场的磁感应强度大小，导体棒的质量为，导体棒中的电流大小为，，重力加速度为。下列说法正确的是（　　）A. 导体棒在点的加速度大小为B. 导体棒在点速度大小为C. 导体棒在点的向心加速度大小为D. 导体棒在点时，半圆导轨对通电导体棒的作用力大小为【答案】AD【解析】【详解】A．由左手定则判断导体棒受到向右的安培力，根据求得A正确；B．对导体棒，从A到D，应用动能定理求得B错误；C．在D点向心加速度为D．导体棒在点时，水平方向上求得D正确．故选AD。11. 如图所示，宽为的两固定光滑金属导轨水平放置，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量均为、电阻值均为的两导体棒和静止置于导轨上，其间距也为，现给一向右的初速度，对它们之后的运动过程说法正确的是（　　）A. 的加速度越来越大，的加速度越来越小B. 回路产生的焦耳热为C. 通过的电荷量为D. 两导体棒间的距离最终变为【答案】BC【解析】【详解】A．根据安培力公式和牛顿第二定律得解得两棒的加速度a均越来越小，故A错误；B．棒ab和cd在运动过程中始终受到等大反向的安培力，系统的动量守恒，以向右的方向为正方向，则有解得由能量守恒得故B正确；C．设整个过程中通过回路的电荷量为q，对cd棒由动量定理得所以故C正确；D．设最后两根杆相对运动的距离为x，根据电荷量的公式可得结合C选项分析解得所以两导体棒间的距离最终变为，故D错误。故选BC12. 两电荷量分别为q1和q2的点电荷a、b固定在x轴上的O、M两点，规定无穷远处为电势能零点，一带负电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能随x的变化关系如图所示，其中试探电荷在A、N两点的电势能为零，在ND段中C点电势能最大，，则下列说法正确的是（　　）A. a为负电荷，b为正电荷B. C. 将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做负功后做正功D. 将一正点电荷从N点静止释放后会沿x轴正方向运动且到达C点时速度最大【答案】AD【解析】【详解】A．根据图像，负电荷从O点运动到M点，电势能减小，电场力做正功，电场力向右，电场强度向左，a为负电荷，b为正电荷，A正确；B．因为A点电势等于零，且，所以，B错误；C．根据图像，负电荷从N点到D点，电势能先增大后减小，电场力先做负功后做正功，那么，正电荷从N点到D点电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，C错误；D．因为在ND段中C点电势能最大，在C点切线的斜率等于零，C点的电场强度等于零。又因为b为正电荷，正电荷的电场线是发散的，所以从N点到C点电场强度方向向右，从C点到D点电场强度方向向左，将一正点电荷从N点静止释放后会沿x轴正方向运动，在ND段先加速后减速，到达C点时速度最大，D正确。故选AD。第Ⅱ卷（非选择题共60分）三、非选择题13. 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的读数；若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则_____（填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1______（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2_______（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
 【答案】    ①. Rx1    ②. 大于    ③. 小于【解析】【分析】【详解】[1]因为，而，故可认为，故应采用图a电路测量更准确，即Rx1更接近待测电阻的真实值。[2]因为，，U＞UR，I=IR，则，即测量值Rx1大于真实值；[3]因为，，U=UR，I＞IR，则，即测量值Rx2小于真实值。14. 某同学欲测量电流表的内阻，实验室有如下实验器材：待测电流表（量程为，内阻约）；电流表（量程为，内阻约）；定值电阻（阻值为）；滑动变阻器（阻值范围为）；滑动变阻器（阻值范围为）；电源（电动势约为），开关、导线若干；请回答下列问题：（1）实验过程中，要求电流表示数从零开始变化，则滑动变阻器应选用___________（选填“”或“”）。（2）为尽可能精确测量电流表的内阻，请将右侧电路原理图补充完整___________（将电流表、画在电路原理图中合适的圆圈内）
 （3）利用上述实验电路，测量多组数据，图甲为实验过程中某次电流表的示数，其示数为________。
 （4）若实验中读得表和表的读数为和，根据多组数据作出图象，如图乙所示，图线的斜率为，则表的内阻___________（用、表示）。
 【答案】    ①.     ②.     ③.     ④. 【解析】【详解】（1）[1]由于电流表示数从零开始变化，滑动变阻器采用分压接法，为了便于调节，因而选择阻值小的滑动变阻器，故选R2。（2）[2]由于题目没有电压表，而提供的电流表电阻未知，根据题意可知需要定值电阻作为电压表使用，此时需要知道通过定值电阻的电流，滑动变阻器采用分压接法； 故采用实验电路图如图所示
 （3）[3]电流表的最小刻度为mA，估读到下一位，故电流计读数为mA。（4）[4]根据电路图和欧姆定律得整理得结合图像得解得15. 如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1 m，上端接有电阻R=3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图像如图乙所示。(取g=10 m/s2)求：(1)磁感应强度B的大小；(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中，电阻R产生的热量。【答案】(1)2 T；(2)0.075 J【解析】【详解】(1)由图像可知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v=1.0 m/s做匀速运动，产生的感应电动势E=BLv杆中的感应电流杆所受的安培力F安=BIL由平衡条件得mg=F安代入数据得B=2 T(2)电阻R产生的热量Q=I2Rt=0.075 J16. 如图所示，质量为m=1.0kg带正电q=1.0×10-4C的滑块从A点右侧光滑水平面以某一初速度冲上固定在竖直平面内的光滑圆轨道，并沿光滑圆轨道内侧运动到B处后离开圆轨道，恰好从C处无碰撞地冲上粗糙水平台面继续滑行0.3s停止运动，水平台面与滑块间动摩擦因数μ=0.2。整个装置处于竖直向下的匀强电场中，场强E=1.0×105N/C。竖直圆轨道在A点和光滑水平面相切，圆轨道半径R=0.1m，OB与水平面夹角θ=37°。重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）滑块在B处速度vB的大小；（2）滑块在A处受到圆轨道的支持力F大小。【答案】（1）2m/s；（2）124N【解析】【详解】（1）从C处在粗糙水平台面滑行至停止，由动量定理得解得由B到C逆向看成类平抛运动，则B处的速度解得（2）由A到B由动能定理有A处，由牛顿第二定律得解得17. 如图，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为＋q、质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A（l，l）时，电场方向突然变为竖直向上（不计电场变化的时间），粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力，求：（1）电场强度E和磁感应强度B的大小；（2）粒子在复合场中的运动时间。【答案】（1），；（2）【解析】【详解】（1）根据题意可知，粒子进入复合场之后做匀速直线运动，受重力、电场力和洛伦兹力，受力分析如图所示根据平衡条件有,解得，当微粒运动到A（l，l）时，电场方向突然变为竖直向上，此时粒子受到的电场力和重力等大方向，则粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，根据题意可知，运动轨迹如图所示
 由图，根据几何关系可知根据洛伦兹力提供向心力有联立解得，（2）粒子做匀速直线运动的时间做圆周运动的时间则粒子在复合场中的运动时间[物理选修3-4]18. 如图所示，图甲为某一列简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点；图乙为质点的振动图象，则下列说法正确的是（　　）
 A. 这列简谐横波向左传播B. 这列简谐横波的波速为C. 在时刻，质点的位移为D. 从到，质点通过的路程为E. 时刻，质点沿轴负方向运动【答案】ACDE【解析】【详解】A．由题图乙可知t=0.10s时刻质点Q正经过平衡位置向y轴负方向运动，则此时质点Q应位于波传播方向波形的上坡，所以这列简谐横波向左传播，故A正确；B．由题图可知这列简谐横波的波长为λ=8m，周期为T=0.2s，所以波速为故B错误；C．根据三角函数知识可知t=0.10s时刻，质点位移与平衡位置坐标的关系为所以此时质点P的位移为故C正确；D．从到，质点Q运动了四分之三个周期，且初始位置在平衡位置，所以质点Q通过的路程为故D正确；E．从t=0时刻到t=0.10s时刻，波向左传播的距离为所以t=0时刻质点P的振动状态和t=0.10s时刻x=-3m处质点的运动状态相同，根据波形可推知是沿y轴负方向运动，故E正确。故选ACDE。19. 如图所示，OAC为一半径为R玻璃砖，为了测定其折射率，某同学将一光线从空气中垂直AO面射入，缓慢从O点向左平移光线，该同学经多次平移后发现当光线平移到距离O点时，光线恰好不能从AC面射出（若光在真空中的传播速度为c）．
 (i)该玻璃的折射率；(ii)当光线从距离O点处射入时，求光线到达AC面的时间（不考虑多次反射）．【答案】（i） （ii）【解析】【详解】（i）当光线平移到距离O点时，光线恰好不能从AC面射出，可知光线发生全反射，临界角，则C=60°，则 （ii）当光线从距离O点处射入时，光线射到AC面上的距离：；传播速度 ，时间为