2022-2023学年黑龙江省齐齐哈尔市第八中学高二下学期期中 物理 解析版

2022~2023学年度下学期期中考试

高二物理试题

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 真空中传播的电磁波（　　）

A. 频率越大，波速越大

B. 频率越大，波速越小

C. 频率越大，波长越长

D. 频率越大，波长越短

【答案】D

【解析】

【详解】AB．真空中传播的电磁波的速度均为光速，与频率无关，故AB错误；

CD．在真空中传播的电磁波，速度一定，根据公式可知，频率越大，波长越短，故C错误，D正确。

故选D。

2. 如图，力传感器固定在天花板上，边长为L的正方形匀质导线框abcd用不可伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端，导线框与磁感应强度方向垂直，线框的bcd部分处于匀强磁场中，b、d两点位于匀强磁场的水平边界线上。若在导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒定电流，导线框处于静止状态时，力传感器的示数为F1。只改变电流方向，其它条件不变，力传感器的示数为F2，该匀强磁场的磁感应强度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】线框在磁场中受到安培力的等效长度为，当电流方向为图示方向时，由左手定则可知导线框受到的安培力竖直向上，大小为

因此对导线框受力平衡可得

当导线框中的电流反向，则安培力方向竖直向下，此时有

联立可得

故选C。

3. 如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，所以正确选项B．

4. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据题意做出粒子的圆心如图所示

设圆形磁场区域的半径为R，根据几何关系有第一次的半径

第二次的半径

根据洛伦兹力提供向心力有

可得

所以

故选B。

5. 如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R（指拉直时两端的电阻），磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒，由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时两端的电压为（　　）

A  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】导体棒摆到竖直位置时，产生的电动势大小为

分析可知此时电路相当于金属环左半边和右半边并联后与导体棒串联，两边金属环并联后的电阻为

两端的电压为路端电压，有

故选A。

6. 如图1、2分别是甲、乙两种交流电的i—t关系图像，则甲、乙两种交流电的有效值之比为（   ）

A.  B.  C.  D. 1：1

【答案】A

【解析】

【详解】设甲、乙两种交流电的有效值分别为I甲、I乙，根据交流电有效值的定义与图中的数据对于甲交流电有

22 × R × 0.5 + 42 × R × 0.5 = I甲2 × R × 1

对于乙交流电有

解得

，

比较可得

故选A。

7. 理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡L1、L2和L3接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是（　　）

A. 灯泡L1变亮，L2变暗 B. 灯泡L1、L2都变亮

C. 灯泡L2、L3都变亮 D. 电源输出功率减小

【答案】B

【解析】

【详解】ABC．设M、N两端稳压交流电源的电压有效值为U，原线圈两端的电压为U1，电流为I1，副线圈两端的电压为U2，电流为I2，原副线圈的匝数比

灯泡的电阻都为R，根据欧姆定律，可得副线圈两端的电压为

根据

得原线圈两端的电压为

根据，解得

根据欧姆定律，可得L1两端的电压

则稳压交流电源的电压为

当滑动变阻器的滑片P向上移动时，其电阻减小，则R并电阻减小，所以总电阻减小，而稳压交流电源的电压U不变，所以电流I2变大，则L2变亮；原线圈的电流

也增大，所以L1变亮，其两端的电压变大，所以原线圈两端的电压减小，则副线圈两端的电压减小，而L2的电压变大，所以L3与滑动变阻器并联部分的电压减小，所以L3变暗，故B正确，AC错误；

D．因为原线圈的电流增大，稳压交流电源的电压不变，根据P＝UI1，可知电源输出功率增大，故D错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3．当用户消耗的功率增大时，下列表述不正确的是（       ）

A. 用户的电压U4增加

B. 恒有U1∶U2＝U4∶U3

C. 输电线上损耗的功率减小

D. 发电机的输出功率不变

【答案】ACD

【解析】

【详解】A. 当用户功率增大时，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U1不变，则U2不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压U4减小，故A错误；

B. 因为原副线圈的电压比等于匝数之比，则U1∶U2＝n1：n2，U4∶U3=n3：n4，因为n1∶n2＝n4∶n3，所以U1∶U2＝U4∶U3.故B正确；

C. 当用户功率增大时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，故C错误；

D. 用户消耗的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，输出和损失的功率都增大，故发电机输出功率增大．故D错误．

本题选择错误答案，故选ACD

点睛：当用户功率增多时，根据降压变压器的输出电流的变化得出输电线上的电流变化，从而得出电压损失的变化，根据升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压和电压损失之和得出用户电压的变化．升压变压器的输出功率等于功率损失和降压变压器的输入功率之和．变压器的原副线圈的电压之比等于匝数之比

9. 如图所示，A点的粒子源在纸面内沿垂直OQ方向向上射出一束带负电荷的粒子，粒子重力忽略不计。为把这束粒子约束在OP之下的区域，可在∠POQ之间加垂直纸面的匀强磁场。已知OA间的距离为s，粒子比荷为，粒子运动的速率为v，OP与OQ间夹角为30°。则所加磁场的磁感应强度B满足（　　）

A. 垂直纸面向里， B. 垂直纸面向里，

C. 垂直纸面向外， D. 垂直纸面向外，

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．当所加匀强磁场方向垂盲纸面向里时，由左手定则知：负离子向右偏转。约束在OP之下的区域的临界条件是离子运动轨迹与OP相切。如图（大圆弧）

由几何知识知

而

所以

所以当离子轨迹的半径小于s时满足约束条件。由牛顿第二定律及洛伦兹力公式列出

所以得

故A错误，B正确；

CD．当所加匀强磁场方向垂直纸面向外时，由左手定则知：负离子向左偏转。约束在OP之下的区域的临界条件是离子运动轨迹与OP相切。如图（小圆弧）

由几何知识知道相切圆的半径为，所以当离子轨迹的半径小于时满足约束条件。

由牛顿第二定律及洛伦兹力公式列出

所以得

故C错误，D正确

故选BD。

10. 如图甲所示，两电阻不计的平行光滑导轨与水平面的夹角，导轨下端接一阻值的定值电阻。空间中存在垂直导轨所在平面向上、磁感应强度大小为B=0.5T的匀强磁场。导体棒的长度和导轨间距均为，导体棒电阻、质量。在导体棒上施加一沿导轨平面向上的作用力F，使导体棒沿导轨下滑，作用力F的大小随时间变化的关系图象如图乙所示，力F作用过程中导体棒的速度大小与时间的关系图象如图丙所示，已知重力加速度为，导轨足够长，导体棒沿导轨下滑过程中始终与导轨垂直且接触良好。下列说法正确的是（　　）

A. 图乙中的Fm=0.6N

B. 图丙中的

C. 在到的时间内通过导体棒横截面的电荷量为12C

D. 在到的时间内导体棒重力的冲量大小为4.8

【答案】ABC

【解析】

【详解】AB．设导体棒的加速度为a，则t时刻导体棒的速度

导体棒产生的感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律有

对导体棒根据牛顿第二定律有

由图丙可得

，

而由图乙可知时

代入数据解得

，

另由图乙可知当时

代入数据解得

Fm=0.6N

故AB正确；

C．在到时间内导体棒运动位移为

通过导体棒横截面的电荷量为

故C正确；

D．在到的时间内导体棒重力的冲量大小为

故D错误。

故选ABC。

三、实验题：本题共15分。每空3分。按题目要求作答。

11. 如图所示，LC振荡电路中振荡电流的周期为，自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时，当时，电容器正处于______状态（选填“充电”“放电”“充电完毕”或“放电完毕”），这时电容器的上极板______（选填“带正电”“带负电”或“不带电”）。

【答案】    ① 充电    ②. 带正电

【解析】

【分析】本题考查考生对电磁振荡的规律的理解与掌握情况，体现了高考重视基础的命题理念，要求考生注重对基础知识的理解和掌握。

【详解】[1][2]以逆时针方向为电流的正方向，根据题意画出LC回路振荡电流的变化图像如图所示，结合图像

时刻设为图像中的P点，则该时刻电路正处于反向电流减小的过程中，所以电容器正处于反向充电状态，上极板带正电。

12. 1834年俄国物理学家楞次对感应电流的许多实验事实进行分析研究，提出了著名的楞次定律。如图所示，螺线管的电阻可以忽略。竖直悬挂的线圈中心轴线与螺线管的轴线水平共线。现突然断开开关S，将发生的现象是∶线圈向__________摆动（填写“左”或“右”），并有___________趋势（填写“收缩”或“扩张”）；线圈中的感应电流为________时针（填写“顺”或“逆”）（从左向右看）。

【答案】    ①. 右    ②. 扩张    ③. 逆

【解析】

【详解】[1] [2][3]现突然断开开关S，穿过线圈内的向左的磁通量减小，根据楞次定律可知，从左向右看，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，感应电流在螺线管的磁场中受到安培力的作用，使线圈向右摆动，且有扩张趋势。

四、计算题：本题共39分。把答案填在指定答题区域并按题目要求作答。

13. 如图所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为T，当线圈以50r/s的转速匀速旋转时，求

（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

（2）电路中电压表和电流表的示数各是多少？

（3）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻的电量为多少？

【答案】（1）；（2）50A；200V（3）C

【解析】

【详解】（1）线圈转动的角速度

感应电动势的最大值

从中性面开始计时瞬时值表达式为

（2）电动势的有效值为

电流表示数

电压表示数

（3）根据

从计时开始，线圈转过的过程中

14. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.5m一端连接R=1Ω的电阻．导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T．质量1kg的导体棒MN放在导轨上，电阻r=0.25Ω，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨的电阻可忽略不计．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s．求：

（1）感应电动势E和MN两点间的电势差；

（2）在2s时间内，拉力做的功；

（3）在2s末，撤去拉力，棒会逐渐减速直至停止运动．求全过程中电阻R上产生焦耳热．

【答案】（1）2.5V     ，2V（2）10J，（3）18J

【解析】

【详解】（1）感应电动势：E=BLv=2.5V

 MN两点间的电势差：U==2V

（2）棒匀速，F=BIL==1N

拉力做的功：W=Fvt=10J

（3）撤去拉力之前，拉力做功等于回路中产生的焦耳热Q1，撤去之后棒动能全部转化为焦耳热Q2，Q1=W=10J，Q2=mv2 =12.5J

又因为R与r串联，R产生的焦耳热Q3=（Q1+Q2） = 18J

15. 如图所示，在xOy坐标系的的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在的区域内分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，MN为电场和磁场的交界线，ab为磁场的上边界。现从原点O沿x轴正方向发射出速率为、比荷为k的带正电粒子，粒子的运动轨迹恰与ab相切并返回电场。已知电场强度为，不计粒子重力。求：

（1）粒子从O点第一次穿过MN时的速度大小和水平位移的大小；

（2）磁场的磁感应强度B的大小。

【答案】（1），；（2）

【解析】

【详解】（1）粒子在电场中运动时，由动能定理得

解得

粒子在电场中做类平抛运动，有

解得

（2）粒子的运动轨迹如图所示，设粒子沿与轴正方向成角的方向进入磁场。

可得

解得

由几何关系

解得

由牛顿第二定律可得

解得