2021-2022学年江苏省淮安市淮安区高二下学期期中调研测试物理试题含解析

2021～2022学年度第二学期期中调研测试试题

高二物理

时间：75分钟：总分：100分

一、选择题：共10题，每题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意。

1. 如图为两相邻分子的作用力F与分子间距离r的关系图像。下列说法正确的是（　　）

A. 当r小于时，分子力表现为引力

B. 当r大于时，分子力表现为斥力

C. 当r等于时，分子势能最小

D. 当r等于时，分子势能最小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．由图像可知，当r大于，分子间的作用力表现为引力，当r小于是分子间的作用力表现为斥力，故AB错误；

CD．由图可知，是分子的平衡距离，当r等于是，分子势能最小，故C正确，D错误。

故选C。

2. 图为士兵用探雷器进行扫雷，该探雷器利用涡流工作。下列说法正确的是（　　）

A. 探雷器使用直流电工作

B. 涡流是在探雷器的线圈中产生的

C. 探雷器静止在地雷上方时，将无法报警

D. 该探雷器探测网状金属物品时，灵敏度会降低

【答案】D

【解析】

【详解】AB．探雷器利用了电磁感应原理，即必须使用交流电工作。探雷器产生的变化的磁场在金属物品内部产生涡流，涡流又会产生磁场，反过来影响原来的磁场，引发探雷器发出信号。故AB错误；

C．探雷器静止在地雷上方时，因为探雷器产生变化的磁场，所以地雷中也能产生涡流，从而引发探雷器报警，故C错误；

D．如果该探雷器探测网状金属物品时，涡流现象会减弱，则灵敏度会降低，故D正确。

故选D。

3. 关于以下四张图片，说法正确的是（　　）

A. 甲图为电磁波调制时，调频波的示意图

B. 乙图为用γ射线拍摄的人体组织图片

C. 丙图为干簧管，是将磁信号转化为电路通断的传感器

D. 丁图容器中充入电介质时，回路中振荡电流频率将增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．甲图为电磁波调制时，调幅波的示意图，A错误；

B．乙图为用X射线拍摄的人体组织图片，B错误；

C．丙图为干簧管，是将磁信号转化为电路通断的传感器，C正确；

D．丁图容器中充入电介质时，电容器电容增大，由知振荡周期增大，振荡频率减小，D错误。

故选C。

4. 如图所示，弹性金属铝环A、B的面积相等，环A是闭合的，环B在底端有个小缺口，横梁可以绕中间的支点转动。开始时整个装置静止，用磁铁的N极分别去接近环A或B，则（　　）

A. 靠近A时，A将远离磁铁且扩张

B. 靠近B时，B将靠近磁铁且收缩

C. 靠近A或B时，环中都会产生感应电动势

D. 靠近A或B时，环中都会产生感应电流

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据“来拒去留”，磁铁靠近A时，A将远离磁铁并且为了阻止磁通量的增加，A环有收缩的趋势，A错误；

B．由于B没有形成闭合电路，不会产生感应电流，因此磁铁靠近B时，B静止不动，B错误；

CD．根据法拉第电磁感应定律，磁铁靠近A或B时，两个环中都会产生感应电动势，但由于B没有形成闭合回路，不会产生感应电流，C正确，D错误。

故选C。

5. 如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁铁从玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。下列说法不正确的是（　　）

A. 磁铁先做自由落体运动，然后减速穿过线圈

B. 磁铁经过线圈前后，线圈中电流的方向相反

C. 线圈匝数越多，电压表示数越大

D. 磁铁磁性越强，电压表示数越大

【答案】A

【解析】

【详解】A．强磁体刚释放时离线圈较远，线圈中几乎没有感应电流，磁体下落的一定时间内可以看作是自由落体运动，随着磁体靠近线圈，穿过线圈的磁通量明显增加，线圈中产生感应电流，由“来拒去留”可知线圈对磁体有向上的作用力，使强磁铁向下的加速度小于g，但阻碍不是阻止，磁体还是会加速穿过线圈，A错误；

B．磁铁经过线圈前后，通过线圈的磁场方向不变，磁通量先增大后减小，由楞次定律知电流方向相反，B正确；

C．增加线圈的匝数，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势增加，所以电压表示数变大，C正确；

D．磁铁磁性越强，穿过线圈过程中磁通量变化率越大，感应电动势越大，电压表示数越大，D正确。

本题选不正确的，故选A。

6. 如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。在S刚闭合时与闭合足够长时间之后，A、B两灯泡的发光情况是（　　）

A. S刚闭合时，A亮一下又逐渐变暗

B. S刚闭合时，B亮一下又逐渐变暗

C. S闭合足够长时间后，A和B一样亮

D. S闭合足够长时间后，A、B都熄灭

【答案】A

【解析】

【详解】开关刚闭合时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，两灯瞬间都亮，但由于线圈电阻可忽略，S闭合足够长时间后，线圈相当于导线，灯泡A被短路而熄灭，灯泡B不受影响，所以A亮一下又逐渐变暗，灯泡B一直亮。

由上述分析可知，A正确，BCD错误。

故选A。

7. 图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将干电池提供的直流电转换为图乙所示的正弦交流电，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是（　　）

A. 该交流电一个周期内电流方向改变一次

B. 电压表的示数等于5V

C. 实现点火的条件是

D. 将钢针向右移动，副线圈上电压瞬时值会增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．交流电一个周期内电流方向改变两次，故A项错误；

B．电压变显示的示数为有效值，所以

故B项错误；

C．点火条件为副线圈电压最大值大于5000V，由

可知，点火条件为大于1000，故C项正确；

D．变压器原副线圈两端压关系满足

副线圈电压为

由上述式子可知，将钢针向右移动，副线圈上电压瞬时值不变，故D项错误。

故选C。

8. 用霍尔元件测量微小位移可以精确到0.5微米，如图所示，两块完全相同的磁体同极相对放置，在小范围内，磁感应强度大小与z成正比。霍尔元件初始在两极的中间位置，当元件沿±z轴小幅度移动时，可通过输出电压测量位移，下列说法正确的是（　　）

A. 霍尔元件一定是用半导体材料制作的

B. 当霍尔元件处于两极中间位置时，输出电压为零

C. 此装置只能测量位移大小，无法确定位移方向

D. 此装置的输出电压与位移不是线性变化关系

【答案】AB

【解析】

【详解】A．半导体的霍尔系数比金属大得多，能产生较大的霍尔效应，因此霍尔元件一定是用半导体材料制作而不用金属材料制作，A正确；

B．当霍尔元件处于两极中间位置时，磁感强度为零，因此输出的霍尔电压为零，B正确；

C．当从z=0位置向右移动时，穿过霍尔元件的向左的磁场增强，而从z=0位置向左移动时，穿过霍尔元件的向右的磁场增强，这两种情况产生的霍尔电压正负极颠倒，因此根据正负极可以判断位移的方向，C错误；

D．当电流强度I恒定不变时，霍尔电压与磁感强度大小成正比，而磁感应强度大小与沿z轴位移成正比，因此输出电压与位移是线性变化关系，D错误。

故选AB。

9. 如图所示为某小型电站高压输电示意图．发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2．在输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为10:1和1:10，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是( 　　)

A. 升压变压器原、副线圈的匝数比为

B. 采用高压输电可以增大输电线中的电流，输电电流为100 A

C. 线路输送电功率220 kW

D. 将P上移，用户获得电压将降低

【答案】C

【解析】

【详解】根据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为：，故A错误；采用高压输电可以减小输电线中的电流，从而减小输电过程中的电能损失，根据电流互感器原理及匝数比为1：10，由公式，得输电电流为IA2=10×10 A=100 A，故B错误；根据电压表的示数为220 V，根据变压公式，，输电电压为U2=10×220 V=2 200 V，线路输送电功率为P=U2IA2=220 kW，故C正确；将P上移，则降压变压器的初级线圈减小，故用户获得的电压将升高，故D错误．故选C．

点睛：本题实质是电压互感器与电流互感器的简单运用，电压互感器与电流互感器是利用变压器原理将电压、电流减小到可测范围进行测量的仪器．

10. 如图是一边长为L的正方形金属框放在光滑水平面上的俯视图，虚线右侧存在竖直向上的匀强磁场．金属矿电阻为R，时刻，金属框在水平拉力F作用下从图示位置由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度进入磁场，时刻线框全部进入磁场。则时间内金属框中电流i、电量q、运动速度v和拉力F随位移x或时间t变化关系可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．导线的速度和位移关系为

则感应电流为

解得

A错误；

B．某一微小时段

因此

故B错误；

C．根据运动学公式

C错误；

D．根据牛顿第二定律

金属框电流

解得

D正确。

故选D。

二、非选择题：共5题，共60分。其中第13～15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数据计算时，答案中必须写出数值和单位。

11. 某同学模仿“用油膜法测分子直径”的实验方案来估测小黄米（可视为球形小颗粒）的直径。实验步骤如下：

①先用量筒测量出一定数量小黄米的体积为V；

②再将其平铺在水平的坐标纸上，使小黄米紧挨着排成单层结构；

③用铅笔描绘出边缘的轮廓如图；

④撤去小黄米，进行数据处理。

（1）坐标纸上每个小正方形方格的边长为L，轮廓所围的面积为_________；

（2）该同学估测出小黄米的直径为_________；

（3）用量筒测量小黄米体积V比小黄米的实际体积_________（填“偏大”、“偏小”或“没有偏差”）；

（4）试验后发现绝大多数小黄米不是标准的球形，该因素将导致测量值比将小黄米看作球形的直径_________（填“偏大”或“偏小”）；

（5）该同学重复几次实验，每次计算出小黄米的直径都在1mm左右，若用10分度的游标卡尺测量其直径，_________（填“能”或“不能”）使相对误差小于±3%。（）

【答案】    ①.     ②.     ③. 偏大    ④. 偏小    ⑤. 不能

【解析】

【详解】（1）[1]由图数出轮廓所含方格数，可得轮廓所围的面积为

（2）[2]由题意可得小黄米的直径为

（3）[3]因为小黄米之间有间隙，所以用量筒测量小黄米的体积V比小黄米的实际体积要偏大；

（4）[4]因为绝大多数小黄米不是标准的球形，所以小黄米紧挨着排成单层结构时，所占据的面积偏大，所以求出小黄米的直径偏小；

（5）[5]因为10分度的游标卡尺分度值为0.1mm，所以最小相对误差为

所以不能使相对误差小于±3%。

12. 图甲所示交变电流每个周期的前半个周期电流按正弦规律变化、后半个周期电流不变，规定由A经外电路流向B的方向为电流的正方向。

（1）求该电流强度的有效值；

（2）将该电流接入图乙所示电路，求0-2T时间内通过电阻的电量大小。

【答案】（1）I；（2）IT

【解析】

【详解】（1）由题意知，时间内，电流有效值为

时间内电流的有效值为

设该电流一个周期内有效值为，则由电流的热效应得

解得

（2）因为规定由A经外电路流向B的方向为电流的正方向，所以将该电流接入图乙所示电路后，由于二极管的单向导电性，则该电流只剩下t轴以下的负向电流，所以0-2T时间内通过电阻的电量大小为

13. 石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，结构非常稳定。已知：单层石墨烯的厚度约为0.33nm，每个六边形的面积约为5.2×10-20m2，碳的原子量为12g/mol，阿伏伽德罗常数取6×1023mol⁻¹。对质量为1g的单层石墨烯，试估算：

（1）包含的碳原子个数；

（2）所占有的空间体积。（结果均保留2位有效数字）

【答案】（1）个；（2）

【解析】

【详解】（1）由题意得，1g的单层石墨烯含有碳原子的物质的量为

则包含的碳原子个数为

个

（2）因为石墨烯最小的六元环上有6个碳原子，每个碳原子被3个环占有，所以每个最小六元环占有2个碳原子，所以1g的单层石墨烯含有六元环的个数为

个

又因为单层石墨烯的厚度约为0.33nm，每个六边形的面积约为5.2×10-20m2，所以1g的单层石墨烯所占有的空间体积为

14. 图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数为n=100匝，面积为S=10-3m2，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示．理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为5V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻。求：

（1）t=0.05s时，穿过线圈平面磁通量Φ的大小；

（2）线圈ab中的最大感应电动势Em；

（3）变压器原、副线圈匝数比n1：n2。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）t=0.05s时，穿过线圈平面磁通量为

（2）线圈ab中的最大感应电动势Em为

（3）线圈ab中的感应电动势的有效值为

已知额定电压为5V的充电器恰能正常工作，可得副线圈两端电压的有效值为5V，则原线圈与副线圈的匝数之比为

15. 如图所示，PQ和MN是固定于倾角θ=30°斜面内的平行光滑金属轨道，轨道足够长，电阻忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上，始终与轨道垂直。ab棒的质量M=0.6kg，cd棒的质量m=0.4kg，电阻均为R=0.5Ω；两金属棒长度与轨道间距均为L=0.1m。整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度B=10T的匀强磁场中，若锁定ab棒不动，对cd棒施加沿斜面向上的恒力F1=4N，使cd棒沿轨道向上做匀速运动，取重力加速度g=10m/s2。

（1）求cd棒匀速运动的速率v；

（2）求cd棒匀速运动t1=0.2s时间内回路中产生的热量Q；

（3）若在cd棒匀速运动过程中，将恒力F1大小变为F2=5N，方向不变，同时解除ab棒的锁定。再经过t2=4.08s，ab棒开始匀速运动，求t2时间内通过ab棒的电量q。

【答案】（1）2m/s；（2）0.8J；（3）12C

【解析】

【详解】（1）金属棒以速度v向上做匀速直线运动时产生的感应电动势大小为

通过cd电流为

所受安培力大小为

根据力的平衡条件有

联立解得

（2）由

cd棒匀速运动t1=0.2s时间内回路中产生的热量

（3）设t2时刻金属棒做匀速直线运动的速度为，金属棒做匀速直线运动的速度为，因为

所以金属棒组成的系统动量守恒，有

回路中的电流为

棒匀速运动时有

联立解得

，

设t2时间内回路中的平均电流为，对金属棒分析，由动量定理得

根据电流的定义可知t2时间内通过金属棒横截面的电荷量为

联立解得