2021-2022学年江苏省南京外国语学校高二上学期期末物理试题含解析

  2021-2022学年度南京外国语高中高二（上）期末考试

一、单项选择题：

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 法拉第预言了空间存在电磁波 B. 赫兹发现了电磁感应现象

C. 安培发现了电流周围存在磁场 D. 麦克斯韦推算出电磁波的传播速度等于光速

【答案】D

【解析】

【详解】A D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的传播速度等于光速。A错误；D正确；

B．法拉第发现了电磁感应现象，B错误；

C．奥斯特发现了电流周围存在磁场。C错误。

故选D。

2. 学校为了预防冠状病毒的传播，每天用体温枪检测师生进校门时体温，该装置可能采用了（　　）

A. 红外线传感器 B. 压力传感器

C. 生物传感器 D. 声波传感器

【答案】A

【解析】

【详解】红外线有热效应，体温枪是根据红外线的热效应造成的测温装置。

故选A。

3. 要分开垂直进入电场或磁场方向的带电粒子束，不可行的方法是（　　）

A. 速度不同的电子束可用匀强电场

B. 速度不同的电子束可用匀强磁场

C. 相同动能的质子和?粒子可用匀强电场

D. 相同动能的质子和?粒子可用匀强磁场

【答案】D

【解析】

【详解】AC．粒子垂直进入电场时，则

速度不同的电子，在电场中偏转距离不同，可以分开；相同动能的质子和?粒子，因电量不同，则偏转距离不同，可用电场分开，选项AC错误；

BD．进入偏转磁场时

速度不同的电子束，轨道半径不同，可用匀强磁场分开；动能相同的质子和?粒子，因相同，则运动半径相同，不可用匀强磁场分开，选项B错误，D正确。

故选D。

4. 如图所示，A、B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点自由转动。若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法错误的是（　　）

A. 用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥，说明环内有感应电动势

B. 把磁铁远离A环，A环又会被吸引，说明环内有感应电流

C. 磁极接近或者远离B环时，B环保持静止，但环的端口上下两端有电势差

D. 磁铁N极接近B环时，环的断口处右端电势比左端电势高

【答案】D

【解析】

【详解】A．当磁铁靠近A环时，导致圆环A中的磁通量变大，从而由法拉第电磁感应定律可知闭合圆环A中将产生感应电动势及感应电流，圆环处于磁场中，将受到的安培力作用，根据“来拒去留”可知它远离磁铁，即被推开。故A正确；

B．磁铁远离A环时，导致圆环A的磁通量变小，从而由法拉第电磁感应定律可知圆环A中将产生的感应电流，圆环处于磁场中，根据“来拒去留”可知它靠近磁铁，即被吸引，故B正确；

C．对于B环，磁极接近或者远离时，穿过环的磁通量发生变化，环中将产生感应电动势，但由于B环是断开的，所以环中无感应电流，B环不受安培力的作用，从而保持静止，但B环端口上下两端有电势差，故C正确；

D．磁铁N极接近B环时，穿过B环的磁通量增加，根据楞次定律，可判断知B环内部断口处右端电势比左端电势低，故D错误。

由于本题选择错误的，故选D。

5. 飞机水平飞行时，飞行员的左侧机翼顶端电势为?1，右侧机翼顶端电势为?2，则（　　）

A. 在北半球自西向东飞行时，?1=?2

B. 在北半球飞行时，?1>?2

C. 在南半球自西向东飞行时，?1=?2

D. 在南半球飞行时，?1>?2

【答案】B

【解析】

【详解】当飞机在北半球飞行时，由于地磁场有竖直向下的分磁场，由右手定则可知，此时四指指向机翼左端，左端电势高，即在北半球飞行时，无论飞行方向如何，都有

?1>?2

同理，在南半球飞行时，磁场有竖直向上的分磁场，无论飞行方向如何，都有

?2>?1

故选B。

6. 如图，一条长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端以角速度在垂直于磁场的平面内匀速转动，ab两端产生的感应电动势为E，ab两端的电势分别为??，??，则（  ）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】B

【解析】

【详解】根据法拉第电磁感应定律得，ab两端产生的感应电动势为

根据右手定则，导体棒中电流方向由b到a，电源内部电流由电势低处流向电势高处，所以

故选B。

7. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0，A和B是两个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）

A. 当开关闭合的瞬间，A立即发光，B不发光

B. 当开关闭合的瞬间，A不发光，B立即发光

C. 当开关S闭合电路稳定后，再断开开关，A立即熄灭，B闪亮后再慢慢熄灭

D. 当开关S闭合电路稳定后，再断开开关，A慢慢熄灭，B不发光。

【答案】C

【解析】

【详解】AB．刚闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮，故AB错误；

CD．灯泡B与线圈L构成闭合回路，所以稳定后再断开开关S后，灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭，灯泡A立即熄灭，故D错误，C正确。

故选C。

8. 在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴转动时，则线圈平面（　　）

A. 转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大

B. 转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大

C. 当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，线圈中的感应电动势最大

D. 当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量的变化率最大，线圈中的感应电动势最大

【答案】CD

【解析】

【详解】AB．当线圈平面转到中性面的瞬间，线框平面与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，故AB错误；

CD．当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，线圈中磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知，此时线圈中的感应电动势最大，故CD正确。

故选CD。

9. 如图，图甲为方波交变电流，图乙为正弦交变电流，则甲乙交流电的有效值之比为（　　）

A.  B. 3：2 C. 1：2 D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据有效值的定义，则有：方波，

解得甲的有效值

正弦交流电的电流有效值

则

故选A。

10. 如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过的过程中，下列说法错误的是（　　）

A. t时刻穿过线圈的磁通量的变化率

B. t时刻穿过线圈的磁通量的变化率

C. 通过电阻R的电荷量

D. 电阻R产生的焦耳热

【答案】B

【解析】

【详解】AB．线圈在图示位置时穿过线圈得磁通量为零，则穿过线圈的磁通量的变化率

故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；

C． 转过的过程中，穿过线圈磁通量的变化量

由，， 可得，通过电阻R的电荷量为

故C正确，不符合题意；

D．线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为

电流的有效值为

由图示位置转过所用的时间

电阻R产生的焦耳热

故D正确，不符合题意。

故选B。

11. 如图所示，有一边长为L的正方形导线框abcd，质量为m，距一有界匀强磁场上边界h处自由下落，如图所示，其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边cd刚刚开始传出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是L，已知重力加速度为g，则能用物理量m，g，h，L求得（　　）

A. 线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热

B. 线框在穿越匀强磁场过程中通过导线横截面的电量

C. 线框的电阻

D. 匀强磁场的磁感应强度

【答案】A

【解析】

【详解】A．线框在穿越匀强磁场过程中做匀速运动，根据功能关系可知，线框穿过匀强磁场过程中产生的焦耳热

故A正确；

BCD．线框做匀速运动时，根据平衡条件有

根据闭合电路欧姆定律有

根据电流定义式可得

因线框电阻R未知，无法得出线框在穿越匀强磁场过程速度和时间，更无法得出磁感应强度B和通过导线横截面的电量q。故BCD错误。

故选A。

二、填空题

12. 利用右端装置课探究感应电流产生的条件，以下措施不能产生感应电流的时______

A.闭合开关S2，闭合或断开开关S1瞬间

B.闭合开关保持原线圈A所在的电路稳定

C.闭合开关后快速移动滑动变阻器滑片

D.闭合开关保持原线圈A所在的电路稳定，在原线圈A中插入铁芯

E.闭合开关后把原线圈A从副线圈B中抽出

【答案】B

【解析】

【详解】[1]A．闭合开关S2，闭合或断开开关S1瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，根据感应电流产生的条件可知，该措施能产生感应电流，A错误；

B．闭合开关保持原线圈A所在的电路稳定，穿过线圈B的磁通量没有发生变化，根据感应电流产生的条件可知，该措施不能产生感应电流，B正确；

C．闭合开关后快速移动滑动变阻器的滑片，穿过线圈B的磁通量发生变化，根据感应电流产生的条件可知，该措施能产生感应电流，C错误；

D．闭合开关保持原线圈A所在的电路稳定，在原线圈A中插入铁芯，穿过线圈B的磁通量发生变化，根据感应电流产生的条件可知，该措施能产生感应电流，D错误；

E．闭合开关后把原线圈A从副线圈B中抽出，穿过线圈B的磁通量发生变化，根据感应电流产生的条件可知，该措施能产生感应电流，E错误。

故选B

13. 如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动，时，磁感应强度为，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为d的正方形，为使MN棒中不产生感应电流，从时开始，请推导在这种情况下B与t的定量关系式________________ 。

【答案】

【解析】

【详解】根据法拉第电磁感应定律可知，要使棒不产生感应电流，穿过回路的磁通量应保持不变，则有

解得

14. 如图甲所示，LC电路中，电容C为，电感L为。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，回路中的振荡电流图像如图乙所示，不计电路产生的内能及电磁辐射，g取10m/?2。

（1）LC电路振荡电流的周期__________s；

（2）经时，电容器内灰尘的加速度大小为__________m/s2；

（3）线圈中电流最大时，灰尘的加上速度大小为__________m/s2；

（4）回路的磁场能在减小，且电容器上极板带负电，则回路应在__________时间段（Oa，ab，bc，或cd）

（5）灰尘在遇到极板之前，它的速度__________（不断增大、不断减小、或周期性增大、减小），加速度最大的时刻可能为__________。

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④. cd    ⑤. 不断增大    ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1]根据题意，由公式可得，LC电路振荡电流的周期为

（2）[2]开关断开时，灰尘恰好静止，则有

当

时，电流，电荷量最大，则有

解得

（3）[3]电流最大时，电荷量为0，灰尘只受重力，则有

（4）[4]根据题意可知，回路的磁场能在减小，且电容器上极板带负电，则回路应在cd段。

（5）[5]根据题意可知，时，灰尘受到的电场力向上，且有

内，电容器放电，电场强度减小，则灰尘开始向下加速，内，电容器反向充电，电场反向，则灰尘受到电场力向下，灰尘继续向下加速，内，电容器反向放电，灰尘受到电场力仍然向下，灰尘继续向下加速，内，电容器正向充电，灰尘受向上的电场力，但电场力小于灰尘的重力，则灰尘继续向下加速，综合所述，灰尘在遇到极板之前，它的速度不断增大。

[6]根据题意可知，当灰尘受向下的最大电场力时，电容器内灰尘的加速度最大，由图可知，当电容器反向充电结束时，即

加速度最大，则加速度最大的时刻可能为

15. 如图1所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在匀强磁场中，磁场方向垂直于板的两个侧面向里，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，这种导体板做成磁敏元件。当前大量使用的磁传感器就是由磁敏元件与集成电路制作的。

（1）若图中的电流I是电子的定向运动产生的，则导体板的上侧面电势比下侧面电势__________（高或低）

（2）设该导体板单位体积中自由电子的个数为n，导体板的宽度为d，通过导体板的电流为I，磁感应强度为B，电子电荷量为e，发生霍尔效应时，导体板上下侧面间的电势差为__________

【答案】    ①. 低    ②.

【解析】

【详解】（1）[1]规定电流方向与负电荷定向移动的方向相反，由于电流的方向向右，则电子移动的方向向左，由左手定则可知电子会向A即上侧面偏转，故上侧面的电势低于下侧面的电势

（2）[2]发生霍尔效应时，根据受力平衡可知

根据电流的微观表达式有

联立解得

三、计算题

16. 如图所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝60°．求：

（1）匀速圆周运动的半径；

（2）电子的质量；

（3）穿越磁场的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动，半径为R

（2）洛伦兹力提供向心力

解得

（3）由

得

电子周期

电子穿越磁场的时间

17. 如图所示，理想变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，在原副线圈的回路中分别接有阻值为R1、R2的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电上。

（1）若，求原副线圈两端的电压比；

（2）若，，求原线圈两端的电压；

（3）若，则为多大时，副线圈两端能获得最大电压，最大电压为多少。

【答案】（1）；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）根据变压器原理

（2）由于

联立

原线圈电路

联立解得

（3）设

则

分析原线圈电路

当

解得

此时，副线圈两端能获得最大电压

18. 如图所示，MN和PQ是两根互相平行、间距为d、竖直放置的光滑金属导轨，且处于磁感应强度为B的匀强磁场中，已知导轨足够长，且电阻不计。ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆的质量为m，电阻为r。将开关S闭合，让ab由静止开始自由下落高度h后杆的速度达到最大。已知重力加速度为g。

（1）请大致画出金属杆的速度随时间变化的图像；

（2）金属杆在下落过程中通过金属杆的电量、产生的热量；

（3）金属杆下落这段高度需要的时间。

【答案】（1）见解析；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）金属杆由静止开始下滑，受向下的重力和向上的安培力，开始时重力大于安培力，加速度向下，随速度的增加，金属杆受的安培力变大，加速度减小，最终当加速度为零时，金属杆做匀速运动，则v-t图像如图

（2）金属杆ab先做加速度减小的变加速运动，安培力等于重力时速度达到最大。

解得最大速度

金属杆下落过程中运用动能定理

解得

电荷量

（3）金属杆下落过程运用动量定理

解得