2022-2023学年黑龙江省哈尔滨市第四中学校高二下学期期中 物理（解析版）

哈四中2024届高二下学期期中考试

物理试卷

一、单项选择题（每小题中只有一个选项正确，每题4分，共32分）

1. 如图甲、乙所示的电路中，电阻和自感线圈的电阻值都很小，且小于灯的电阻，接通，使电路达到稳定，灯泡发光，则（　　）

A. 电路甲中，断开后，将立即熄灭

B. 在电路甲中，断开后，将先变得更亮，然后逐渐变暗

C. 在电路乙中，断开后，将逐渐变暗

D. 在电路乙中，断开后，将先变得更亮，然后逐渐变暗

【答案】D

【解析】

【详解】AB．在电路甲中，断开，由于线圈阻碍电流变小，形成自感电流，导致将逐渐变暗，但不会闪亮一下，故AB错误；

CD．在电路乙中，由于电阻和自感线圈电阻值都很小，所以电路稳定时，通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开时，由于线圈阻碍电流变小，形成自感电流通过灯泡，且自感电流的最大值大于灯泡原来的电流，故导致将变得更亮，然后逐渐变暗，故C错误，D正确。

故选D。

2. 弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，把小钢球从平衡位置向左拉一段距离，放手让其运动。从小钢球通过平衡位置开始计时，其振动图像如图所示。下列说法不正确的（　　）

A. 0～3s内，钢球通过的路程为30cm

B. 钢球振动半个周期，回复力做功为零

C. 在t0时刻弹簧的形变量为4 cm，t=0.5 s时钢球的加速度为正向最大

D. 钢球振动方程为x=5sinπt cm

【答案】C

【解析】

【详解】A． 0～3s内，钢球通过的路程为

故A正确；

B．钢球振动半个周期，位移为0，回复力做功为零，故B正确；

C．由图可知在t0时刻弹簧的形变量为4 cm，t=0.5 s时钢球的加速度为负向最大，故C错误；

D．钢球振动周期

钢球振动方程为

故D正确；

本题选择错误选项，故选C。

3. 如图所示，图(a)中的变压器是一理想变压器，其输出端输出电压信号如图(b)所示(图线为正弦曲线)，电路中电阻R＝55 Ω，图中交流电流表、交流电压表为理想电表，其中电流表A1与电流表A2的读数之比为1∶4，下列说法中正确的是(　　)

A. 电压表V1的示数为880 V

B. 电压表V2的示数为220V

C. 原线圈输入功率为220 W

D. 原线圈中交变电压的频率为100 Hz

【答案】A

【解析】

【详解】AB．由理想变压器输出信号如图(b)所示，可知原线圈的输出端的电压有效值为220 V，电压表V2的示数为220 V．电流与匝数成反比，所以原副线圈匝数比为4∶1；匝数与电压成正比，所以电压表V1的示数为880 V，故A正确，B错误；

C．输入功率等于输出功率P＝＝W＝880  W，故C错误；

D．由理想变压器输出信号如图(b)所示，频率为50 Hz．变压器不改变频率，原、副线圈频率都为50 Hz，故D错误．

故选：A

点睛：由图可知输出电压的最大值及周期，则可求得有效值；再由变压器的电压关系求出电压表的示数，对输出端由功率公式求得输入功率；变压器不改变频率．

4. 某时刻LC振荡电路的状态如图所示，则此时刻（　　） 

A. 电感L和电容C都增大一倍，以使振荡频率增大一倍

B. 振荡电流i在增大

C. 电场能正在向磁场能转化

D. 磁场能正在向电场能转化

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

知自感L和电容C都增大一倍，则振荡频率变为原来的一半，故A错误；

B．通过图示电流方向，知电容器在充电，振荡电流减小，故B错误；

CD．电容器上的电荷量正在增大，磁场能正在向电场能转化，故C错误，D正确。

故选D。

5. 各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是（　　）

A. γ射线、紫外线、可见光、红外线

B. γ射线、红外线、紫外线、可见光

C. 紫外线、可见光、红外线、γ射线

D. 红外线、可见光、紫外线、γ射线

【答案】A

【解析】

【详解】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确．

【考点定位】电磁波谱

【方法技巧】本题需要记得电磁波谱按照波长或频率的排列顺序，按照这个顺序就可以分析出答案．

6. 2020年伊始出现了罕见的新型冠状病毒，感染患者在医院进行治疗时，需要打吊瓶。如图所示，该病人正在输b吊瓶中的液体，输了一半时他的左手动了一下，这个动作拉扯到了输液管，使b吊瓶晃动了起来，紧接着待输的a、c吊瓶（液体均满瓶）也跟着晃动起来，假设悬挂三个吊瓶的细绳长度相同，b、c两吊瓶大小相同，则（　　）

A. b、c两吊瓶发生共振

B. a、b、c三个吊瓶均做自由振动

C. 只有b、c两吊瓶的振动周期相同

D. a、b、c三个吊瓶的振动周期相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．由题知b、c两吊瓶重心高度不同，导致有效摆长不同，所以二者不会发生共振，故A错误；

B．只有b吊瓶做自由振动，a、c两吊瓶均做受迫振动，故B错误；

CD．因为a、c两吊瓶在b吊瓶的驱动力作用下做受迫振动，所以振动周期等于驱动力的周期，所以a、b、c三个吊瓶的振动周期相同，故C错误，D正确。

故选D。

7. 如图甲所示，单匝矩形金属线框abcd处在垂直于线框平面的匀强磁场中，线框面积，线框连接一个阻值的电阻，其余电阻不计，线框cd边位于磁场边界上。取垂直于线框平面向外为磁感应强度B的正方向，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。下列判断正确的是（    ）

A. 0～0.4s内线框中感应电流沿逆时针方向

B. 0.4～0.8s内线框有扩张的趋势

C. 0～0.8s内线框中的电流为0.1A

D. 0～0.4s内ab边所受安培力保持不变

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图乙所示图线可知，0-0.4s内磁感应强度垂直于纸面向里，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，故A错误。

B．由图乙所示图线可知，0.4-0.8s内穿过线框的磁通量增加，由楞次定律可知，线框有收缩的趋势，故B错误。

C．由图示图线可知，0-0.8s内的感应电动势为

线框中的电流为：

故C正确。

D．在0-0.4s内感应电流I保持不变，由图乙所示图线可知，磁感应强度B大小不断减小，由F=ILB可知，ab边所受安培力不断减小，故D错误。

故选C。

8. 2020年12月2号22时，经过约19小时月面工作，嫦娥5号完成了月面自动采样封装，这其中要用到许多的压力传感器。有些压力传感器是通过霍尔元件将压力信号转化为电信号。如图，一块宽为a、长为c、厚为h的长方体半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向如图的电流时，电子的定向移动速度为v。若元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，在元件的前、后表面间出现电压U，以此感知压力的变化。则元件的（　　）

A. 前表面的电势比后表面的低

B. 前、后表面间的电压U与v成反比

C. 自由电子受到的洛伦兹力大小为

D. 工作稳定后，霍尔元件中的正电荷受到的洛伦兹力和电场力是等大反向的，所以正电荷不会像电子一样发生定向移动

【答案】A

【解析】

【详解】A．电流方向向左，电子向右定向移动，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向外，则前表面积累了电子，前表面的电势比后表面的电势低，A正确；

BC．由电子受力平衡可得

解得

所以前、后表面间的电压U与v成正比，自由电子受到的洛伦兹力大小为， BC 错误；

D．工作稳定后，霍尔元件中的正电荷受到的洛伦兹力和电场力是等大反向的，正电荷运动方向与电流方向相同，做定向移动，D错误。

故选A。

二、多项选择题（每小题中至少有两个选项正确，每题4分，选项不全得2分，共20分）

9. 如图所示，关于涡流下列说法中正确（　　）

A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置

B. 家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的

C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动

D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．真空冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故A正确；

B．电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含金属锅具放置炉面时，铁磁性锅体被磁化，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流，故B错误；

C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属板从磁场中穿过时，金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用，故C正确；

D．在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流，故D正确。

故选ACD。

10. 两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动。当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是（　　）

A. 导体棒CD内有电流通过，方向是D→C

B. 导体棒CD内有电流通过，方向是C→D

C. 磁场对导体棒AB的作用力向左

D. 磁场对导体棒CD的作用力向左

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．当AB向右运动时，根据右手定则知，AB中的电流方向为B到A，则B点作为电源的负极，A端为电源的正极，A点的电势比B点高，CD中的电流方向为C到D，故B正确，A错误；

C．根据左手定则知，AB棒所受的安培力方向向左，故C正确；

D．根据左手定则知，CD棒所受的安培力方向向右，故D错误。

故选BC。

11. CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记为P点。则（　　）

A. M处的电势高于N处的电势

B. 增大M、N之间的加速电压可使P点右移

C. 偏转磁场的方向垂直于纸面向里

D. 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点右移

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据题意可知，电子在MN之间加速，受到向右的电场力，所以MN之间的电场线水平向左，则M点的电势比N点电势低，故A错误；

BD．电子在加速电场中加速，由动能定理得

电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得电子在磁场中做圆周运动的轨道半径

若增大偏转磁场磁感应强度的大小，则电子在磁场中做圆周运动的半径减小，电子出磁场时的速度偏角增大，P点左移。

如增大M、N之间的加速电压，电子在磁场中做圆周运动的半径r增大，电子射出磁场时的偏角减小，P点右移，故B正确，D错误；

C．由电子运动轨迹粒子，电子进入磁场时受到竖直向下的洛伦兹力作用，根据左手定则可知偏转磁场的方向垂直于纸面向里，故C正确；

故选BC。

12. 调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图所示，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压。图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器。则下列说法中正确的是（    ）

A. 当动触头P逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大

B. 当动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大

C. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变大，电压表读数变小

D. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变小，电压表读数变大

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，将P沿逆时针方向移动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数增大，MN两端的电压增大，总电流增大，滑动变阻器两端的电压将增大，电流表的读数变大，故A正确，B错误；

CD．当保持P的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，则MN两端的电压不变，当将触头向下移动时，连入电路的电阻的阻值变小，因而总电流增大；所分的电压增大，并联支路的电压即电压表的示数减小，流过的电流变小，但总电流变大，所以电流表读数变大，故C正确，D错误。

故选AC。

13. 图示为地球表面上甲、乙单摆的振动图像。以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，地球上的自由落体加速度为，月球上的自由落体加速度为，下列说法正确的是（　　）

A. 甲、乙两个单摆的摆长之比为

B. 甲摆在月球上做简谐运动的周期为5s

C. 甲摆振动的振幅4cm

D. 从t=0开始，乙第一次到达右方最大位移时，甲到达平衡位置且向左运动

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．根据图像可知

，

根据

，

解得，甲、乙两个单摆的摆长之比为，A错误；

B．甲摆在月球上做简谐运动有

结合上述解得甲摆在月球上做简谐运动的周期5s，B正确；

C．根据图像可知，甲摆振动的振幅4cm，C正确；

D．根据图像可知，从t=0开始，经历1s乙第一次到达右方最大位移，此时，甲到达平衡位置，随后甲位移变为负值，表明此时甲到达平衡位置且向左运动，D正确。

故选BCD。

三、实验题（每空2分，共12分）

14. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。

（1）为了减少测量误差，下列做法正确的是___________

A．摆的振幅越大越好

B．摆球质量大些、体积小些

C．摆线尽量细些、长些、伸缩性小些

D．计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处

（2）用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示，为___________cm；把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L；然后用停表记录了单摆完成60次全振动所用的时间如图乙所示，该单摆的周期是T=___________s（结果保留三位有效数字）。

（3）实验时改变摆长，测出几组摆长L和对应的周期T的数据，画出T2-L图线如图丙，此图线斜率的物理意义是___________。

A．g            B．            C．                D．

（4）如果测得的g值偏小，可能的原因是___________。

A．测摆长时只测量了摆线长度而忘记考虑小球半径

B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，导致摆线长度增加了

C．开始计时时，秒表过迟按下

D．实验中误将59次全振动的次数记为60次

（5）某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示。由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺。于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为L1、L2时，测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g=___________（用L1、L2、T1、T2表示）。

【答案】    ① BC##CB    ②. 2.125    ③. 2.10    ④. C    ⑤. AB##BA    ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1] A．摆长一定的情况下，摆角不超过5°，即并非摆的振幅越大越好，故A错误；

B．为减小空气阻力对实验的影响，摆球尽量选择质量大些、体积小些的，故B正确；

C．实验过程摆长应保持不变，为减小实验误差，摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些，故C正确；

D．为减小误差，计时器点应选平衡位置，故D错误。

故选BC。

（2）[2] 游标卡尺的分度值为0.05mm,不需要估读，则摆球的直径为

d=21mm+5×0.05mm=21.25mm=2.125cm

[3]秒表的读数为

t=120s+6.0s=126.0s

该单摆的周期是

（3）[4] 由周期公式

可得

可知，图线斜率

故选C。

（4）[5]根据

A．摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长，测摆线长时测了悬线的总长度，没有测出摆球半径，所测摆长偏小，可知测得的g值偏小，故A正确；

B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，知摆长的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏小，故B正确；

C．开始计时时，停表过迟按下，周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，故C错误；

D．实验时误将59次全振动数为60次，周期的测量值偏小，导致重力加速度测量值偏大，故D错误。

故选AB。

（5）[6] 设A到铁锁重心的距离为L，当O、A间细线的长度为L1时实际摆长变为L+ L1，有

当O、A间细线的长度为L2时实际摆长变为L+ L2，则有

联立解得

四、计算题（本题共3小题，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

15. 如图所示，A点距坐标原点的距离为L，坐标平面内有边界过A点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于坐标平面。有一电子（质量为m、电荷量为e）从A点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动后从x轴上的B点射出磁场区域，此时速度方向与x轴的正方向之间的夹角为60°，求：

（1）磁场的磁感应强度大小和方向；

（2）电子在磁场中运动的时间。

【答案】（1），垂直于纸面向里；（2）

【解析】

【详解】（1）电子在圆形磁场区域内受洛伦兹力而做圆周运动，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里，设轨迹半径为r，磁场的磁感应强度为B，则有

过A、B点分别作速度的垂线交于C点，则C点为轨迹圆的圆心，如图所示

已知电子在B点速度方向与x轴夹角为60°，由几何关系得，轨迹圆的圆心角

∠C=60°，AB=BC=r

已知

OA=L

则有

OC=r-L

由几何知识得

解得

r=2L

根据上述解得

（2）电子做匀速圆周运动，则圆周运动的周期为

联立解得电子在磁场中运动的时间

16. 某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积为S=0.5m2，匝数为100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=100πrad/s匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比1：10 ，降压变压器的副线圈接入若干“220V，100W”的灯泡，两变压器间的输电线等效电阻R=10Ω，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率为时，灯泡正常发光。求：

（1）电压表读数；

（2）输电线上损失的功率；

（3）降压变压器原、副线圈的匝数之比。

【答案】（1）500V；（2）1000W；（3）245：11

【解析】

【详解】（1）矩形闭合导线框ABCD在匀强磁场中转动时，产生的交流电的最大值为

电压表读数为

（2）升压变压器原线圈的电流

设输电线上的电流为，则有

输电线上损失的功率

（3）设升压变压器的副线圈电压为，则有

输电线上的电压损失

则降压变压器的原线圈电压

由题意知，降压变压器的副线圈的电压U4=220V，则有

联立解得

17. 如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨（其电阻不计），它们之间连接一个阻值R=4Ω的电阻，导轨间距为L=1 m。一质量为m=0.1kg，电阻r=1Ω，长约1m的均匀金属杆水平放置在导轨上，它与导轨间的动摩擦因数μ=0.50，导轨平面的倾角为θ=37°，有垂直导轨平面向上匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T。今让金属杆AB由静止开始下滑，从杆开始下滑到恰好匀速运动的过程中经过杆的电荷量q=1C。（取g=10m/s2），求：

（1）金属杆AB匀速下滑的速度v的大小；

（2）金属杆AB从开始下滑到匀速运动过程R上产生的热量QR。

【答案】（1）4.0 m/s；（2）0.96 J

【解析】

【详解】（1）取AB杆为研究对象，匀速下滑时，根据法拉第电磁感应定律有

根据闭合电路欧姆定律有

根据受力平衡关系有

解得

（2）从静止开始到匀速运动过程中，设AB杆下滑的距离为，根据法拉第电磁感应定律有

 电荷量为

设两电阻发热和为，由能量守恒可知

R上产生的热量

联立解得