2022-2023学年山东省菏泽市高二下学期期中考试物理（A）试题含答案

  2022-2023学年度第二学期期中考试

高二物理试题（A）

注意事项：

1. 本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。

2. 答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。

3. 考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 如图所示，在光滑水平桌面上有两个闭合金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当给条形磁铁一竖直向上的初速度后，在条形磁铁向上运动的过程中，将会出现的情况是（　　）

A. 俯视观察，左边金属圆环会产生逆时针感应电流

B. 两金属环将相互远离（不考虑金属环之间的作用）

C. 两环中感应电流方向相反

D. 金属环对桌面压力大于自身重力

答案：A

解析：A．在条形磁铁向上运动的过程中，穿过两金属环的磁通量减小，根据楞次定律，俯视观察，左边金属圆环会产生逆时针感应电流，故A正确；

B．当给条形磁铁一竖直向上的初速度后，穿过两个圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化，所以两个圆环要向磁通量增大的方向运动，则知两线圈相互靠近，故B错误；

C．穿过金属环的磁通量向上减小，根据楞次定律可知俯视观察，两环中感应电流方向相同，故C错误；

D．条形磁铁向上运动，穿过两个圆环磁通量减小，金属环产生感应电流，金属环受到向上的安培力，而磁铁受到向下的磁场力，所以磁铁向上运动的加速度会大于g，金属环对桌面压力小于自身重力，故D错误。

故选A。

2. 如图所示为电视机显像管的俯视图，电子束在偏转线圈产生的磁场中发生偏转，垂直纸面向里为磁场的正方向，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点，下列能使电子束打在荧光屏上的位置由A点逐渐向B点移动的是（　　）

A.  B.

C.  D.

答案：B

解析：由题意可知，垂直纸面向里为磁场的正方向，电子束经磁场时先向上偏转，打在荧光屏上的位置由A点，所受洛伦兹力方向向上，由左手定则可知，偏转磁场的方向垂直纸面向外，是负方向。若要使电子束打在荧光屏上的位置B点，所受洛伦兹力方向向下，由左手定则可知，偏转磁场的方向垂直纸面向里，是正方向。因此使电子束打在荧光屏上的位置由A点逐渐向B点移动时，偏转磁场方向应先垂直纸面向外，是负方向，且磁感应强度逐渐减小到零，后偏转磁场方向垂直纸面向里，是正方向，磁感应强度逐渐增大，因此可知ACD不符合题意，B符合题意。

故选B

3. 如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨平行固定在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L；导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为E、内阻为r；整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直的匀强磁场中。调节滑动变阻器滑动头至某一位置，将质量为m的金属棒ab垂直两导轨置于导轨上，ab恰能保持静止。已知重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻不计，ab与两导轨接触良好，则（　　）

A. 磁场方向竖直向下 B. 滑动变阻器接入电路的阻值为

C. 导轨受到的压力大小为 D. 若滑动变阻器触头左移，ab向下运动

答案：B

解析：A．由于金属棒ab恰能保持静止，根据力的平衡可知，安培力沿斜面方向的分力应沿斜面向上，由图可知金属棒ab的电流方向为b到a，根据左手定则，磁场方向应竖直向上，故A错误；

B．根据力的平衡可知

即

解得

又因为

解得

故B正确；

C．导轨受到的压力大小为

联立可得

C错误；

D．若滑动变阻器触头左移，则滑动变阻器的阻值减小，电路电流增大，因此导体棒ab受到的安培力增大，安培力沿斜面向上的分力会变大，故ab会向上运动，故D错误。

故选B。

4. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向以不同的速度大小射入磁场，粒子第一次离开磁场时速度方向偏转了，第二次离开磁场时速度方向偏转了，粒子重力不计，则粒子先后两次在磁场中运动的（　　）

A. 角速度之比为 B. 向心加速度之比为

C. 时间之比为 D. 轨道半径之比为

答案：C

解析：

D．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

r1=R

第二次的半径

轨道半径之比为，故D错误；

A．根据洛伦兹力提供向心力有

角速度

角速度之比为1:1，故A错误；

B．向心加速度

所以向心加速度之比为，故B错误；

C．周期

第一次运动时间

第二次运动时间

故C正确。故选C。

5. 2022年12月1日起执行新的分时电价政策。分时电价政策把全天用电分成高峰，平段、低谷三个时间段，按用电的不同时段来收取不同价格的电费，起到优化用电方式的作用。若发电站向某城市输电时，用电高峰段的输送功率是低谷段的n倍，假设输电线电阻不变，则高峰段输电线上损耗的功率与低谷段输电线上损耗的功率之比为（　　）

A. n B.  C.  D.

答案：B

解析：用电高峰段的输送功率是低谷段的n倍，输送电压一定，根据可知电流I变为原来的n倍，输电线上的损失功率为

则高峰段输电线上损耗的功率为低谷段的n2倍。

故选B。

6. 如图所示，将带铁芯的电感器L与灯泡A串联，再与另一个完全相同的灯泡B并联，接在以正弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的旋钮，可以改变输出电压和信号的频率。闭合开关S，A、B两灯均发光。关于该实验，下列说法中正确的是（　　）

A. 保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯亮

B. 保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现A、B灯均变亮

C. 保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，发现A灯比原来亮

D. 断开开关S，发现A灯闪亮一下，然后熄灭

答案：C

解析：A．电感线圈对交流电有阻碍作用，所以流过A灯的电流始终小于流过B灯的电流，则保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯暗，故A项错误；

B．保持输出电压不变，提高交流信号频率，B灯亮度不变；线圈对交流电的阻碍作用增大，则A灯变暗，故B项错误；

C．保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，线圈对交流电的阻碍作用减小，发现A灯比原来亮，故C项正确；

D．断开开关，L中产生自感电动势，相当于电源，由于原来通过L的电流与A灯的电流相同，所以通过A灯的电流不会忽然变大，A灯不会闪亮，故D项错误。

故选C。

7. 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R的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下（与环接触良好），当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则此时AB两端的电压为（　　）

A 2Bav B. Bav C.  D.

答案：D

解析：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D。

8. 如图所示，有一位于纸面内的导体框abcdef，其ef、dc、ed、cb边长为l，af、ab边长为2l，各个邻边相互垂直。线框右侧PQ、QR区域中存在大小相等的匀强磁场，PQ区域的磁场垂直于纸面向外，QR区域磁场垂直于纸面向里。初始导体框bc与P边界重合。从时刻开始线框匀速横穿两个磁场区域。以为线框中电流的正方向。i表示回路的电流，，则以下示意图中正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

答案：A

解析：在时间内，只有进入左侧磁场，产生的感应电动势为

根据右手定则可知，感应电流为顺时针方向（负方向），大小为

在时间内，进入右侧磁场产生的电动势与进入左侧磁场产生的电动势大小相等，方向相反，回路的总电动势为零，回路电流为零；

在时间内，进入右侧磁场，进入左侧磁场，回路的总电动势为

根据右手定则可知，感应电流为逆时针方向（正方向），大小为

在时间内，进入右侧磁场，产生的感应电动势为

根据右手定则可知，感应电流为顺时针方向（负方向），大小为

故选A。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，在乳胶片上形成三个点a、b、c，则下列说法中正确的是（　　）

A. 速度选择器的极板带负电 B. 打在a处的粒子的比荷较大

C. 打在c处的粒子运动时间最长 D. 打在c处的粒子运动速度最大

答案：BC

解析：A．粒子在右侧磁场做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，可知粒子带正电，粒子在速度选择器受到的磁场力向上，为保证粒子做直线运动，速度选择器的极板带正电，故A错误；

D．速度选择器中有

打在三处的粒子运动速度大小相等，故D错误；

B．根据

比荷

打在a处的粒子的半径较小，比荷较大，故B正确；

C．周期

打在c处的粒子的比荷较小，周期最大，运动时间最长，故C正确。

故选BC。

10. 如图所示，n匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，线框转过时的感应电流为I，下列说法正确的是（　　）

A. 线框中感应电流的有效值为I

B. 线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为

C. 矩形导线框中磁通量随时间的变化关系为

D. 线框转动一周产生的热量为

答案：AC

解析：A．根据法拉第电磁感应定律可得产生的电动势

电流

线框转过时的感应电流为

电流的有效值

故A正确；

B．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS，又

解得

BS=

所以B错误；

C．矩形导线框中磁通量随时间变化关系为

选项C正确；

D．转一周产生的热量

代入解得

故D错误。

故选AC。

11. 如图所示，由同一金属材料制成的硬质金属线框，其中abgh正方形线框无右边，cdef是正方形线框，各边长度为L，hd、gc用导线相连（导线电阻不计），线框abgh放置在垂直纸面向里的磁场中，金属框平面与磁场方向垂直。磁感应强度B随时间t均匀增加，变化规律为，下列说法正确的是（　　）

A. d点电势比c点电势高

B. c点电势比d点电势高

C. f、e两点间的电势差与c、d两点间的电势差相等

D. c、f两点间的电势差与f、e两点间的电势差相等

答案：BD

解析：AB．由可得，磁感应强度变化率为

电磁感应定律可得

其中，解得回路中产生的感应电动势为

设金属线框每个边的电阻为R，abgh正方形线框相当于电源，则有内阻为3R，外电路的电阻为

由楞次定律可知，g点为等效电源的正极，h点为等效电源的负极，则有d点电势比c点电势低，由闭合电路欧姆定律可得

A错误，B正确；

CD．由欧姆定律可得

Cf与fe串联，电阻相等，因此则有

C错误。D正确。

故选BD。

12. 如图所示的交变电路中，M、N间接的交流电，变压器原、副线圈的匝数比为，定值电阻，两表均为理想交流电表。则下列说法正确的是（　　）

A. 开关闭合时，电流表的示数为1A

B. 开关闭合时，电压表的示数为10V

C. 开关闭合时，与消耗的电功率之比为

D. 开关断开时，电压表示数为12V

答案：ABD

解析：A．交流电压有效值

开关闭合时，原线圈输出功率

副线圈输入功率

联立解得

I=1A

故A正确；

B．开关闭合时，电压表的示数为

故B正确；

C．开关闭合时，与消耗的电功率之比为

故C错误；

D．开关断开时，电压表示数为

故D正确。

故选ABD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 某同学利用如图1所示实验装置来完成“探究影响感应电流方向的因素”的实验，则：

（1）下表为该同学记录的实验现象：

（1） 由实验记录1、3可发现穿过闭合回路的磁通量增大，感应电流的磁场方向与原磁场方向___________；由实验记录2、4可发现穿过闭合回路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向___________；由此得出的结论是感应电流的磁场总是___________。

（2）该同学利用上面实验中得到的结论，在图2所示装置中进行以下___________（选填字母代号）操作会导致电流表乙的指针向左偏转。其中两个电流表的相同，零刻度居中。闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针位置如图2所示。

A. 断开开关瞬间

B. 断开开关，等电路稳定后再闭合开关的瞬间

C. 滑动变阻器的滑片向a端迅速滑动

D. 滑动变阻器的滑片向b端迅速滑动

答案：    ①. 相反    ②. 相同    ③. 阻碍原磁场磁通量的变化    ④. BC##CB

解析：（1）[1]由该同学记录的实验现象可知，1、3磁铁向下和向上插入线圈，则穿过闭合回路的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。

[2]2、4磁铁向下和向上拔出线圈，则穿过闭合回路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

[3]由此得出的结论是感应电流的磁场，总是阻碍原磁场磁通量的变化。

（2）[4] A. 闭合开关后，线圈A中的电流方向是从上到下，电流表甲中的电流从负极流向正极，指针向右偏转，断开开关瞬间，线圈A中电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，由右手定则可知，电流表乙中的电流从负极流向正极，指针向右偏转，A不符合题意；

B. 断开开关，等电路稳定后再闭合开关的瞬间，线圈A中电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，线圈B中的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，由右手定则可知，电流表乙中的电流从正极流向负极，指针向左偏转，B符合题意；

C. 滑动变阻器的滑片向a端迅速滑动，线圈A中电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，线圈B中的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，由右手定则可知，电流表乙中的电流从正极流向负极，指针向左偏转，C符合题意；

D. 滑动变阻器的滑片向b端迅速滑动，线圈A中电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，由右手定则可知，电流表乙中的电流从负极流向正极，指针向右偏转，D不符合题意。

故选BC。

14. 某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。

（1）实验中可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响。

（2）测量副线圈电压时应当用多用电表的“___________电压挡”（选填“直流”或“交流”），先用___________量程挡试测（选填“最大”或“最小”），大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。

（3）若变压器原、副线圈匝数分别选择n1= 800匝，n2= 400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2= 3V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是___________

A．原线圈匝数n1少于800匝        B．副线圈匝数n2多于400匝

C．副线圈阻值较大             D．铁芯B没有安装在铁芯A上

（4）在解决（3）中问题后，该同学多次改变副线圈匝数进行实验，记录多组副线圈输出电压U2和对应副线圈匝数n2，做出了U2—n2图像如图丙所示，实验时原线圈中磁通量的变化率为___________。

答案：    ①. 交流    ②. 最大    ③. D    ④.

解析：（2）[1]变压器是对交流电变压，因此副线圈输出的是交流电压，测量副线圈电压时应当用多用电表的交流电压挡。

[2]测量副线圈电压时应当先用最大量程挡试测，避免用最小量程挡测量损坏交流电压表。

（3）[3]若变压器原、副线圈匝数分别选择n1 = 800匝，n2 = 400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，由理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比成正比关系，可得U2 = 5V。用理想电压表测得输出电压U2 = 3V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是：

AB．若原线圈匝数n1少于800匝，或副线圈匝数n2多于400匝，由变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，可知副线圈输出电压都应增大，不会减小，AB错误；

C．因用理想电压表测得输出电压，变压器原、副线圈中不会有电流产生，原、副线圈的直流电阻上没有电压降，即副线圈输出电压与副线圈阻值无关，C错误；

D．铁芯B没有安装在铁芯A上，构不成闭合磁路，使变压器产生严重的漏磁，穿过副线圈的磁通量减小，副线圈输出电压低，D正确。

故选D。

（4）[4]对副线圈，由电磁感应定律可得

可知U2—n2图像的斜率即为磁通量的变化率，可得

15. 如图是交流发电机的发电供电原理图。一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈共220匝，线圈面积为0.05，转动频率为50Hz，磁场的磁感应强度为T。发电机的输出端a、b与理想变压器的原线圈相连，变压器副线圈接有两个标有“220V，11kW”的电动机。已知变压器原、副线圈的匝数比为，电动机正常工作。求：

（1）电流表的示数；

（2）矩形线圈的内阻。

答案：（1）；（2）

解析：（1）由题意知副线圈的功率为

副线圈的电压为

原线圈电压为U1

得

由理想变压器为

电流表示数

（2）线圈转动产生的电动势最大值为

发电机的电动势有效值为

由闭合电路欧姆定律知

线圈内阻

16. 如图所示，足够长的光滑平行导轨PQ、MN固定在绝缘水平桌面上，间距为L，导轨左端接有阻值R的定值电阻，质量为m，电阻为r的导体棒ab垂直静置于导轨上，与导轨接触良好，其长度等于导轨间距，导轨的电阻忽略不计，整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，现给导体棒施加一个水平向右的恒力F，使导体棒从静止开始运动，运动x距离后导体棒达到最大速度，求：

（1）导体棒运动的最大速度；

（2）电阻R两端的最大电压；

（3）在此过程中电阻R产生的焦耳热。

答案：（1）；（2）；（3）

解析：（1）当导体棒速度为时做匀速直线运动，有

据闭合电路欧姆定律可得

又

联立解得

（2）根据部分电路欧姆定律电阻R两端最大电压

解得

（3）导体棒开始运动到达到最大速度的过程中，由功能关系可得

则电阻R的产生的热量为

17. 如图在第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，在第二、三、四象限内存在垂直xOy平面向外的匀强磁场。一带正电粒子从x轴上的M点以速度沿与x轴正方向成角射入第二象限，恰好垂直于y轴从N点进入匀强电场，从x轴上的P点再次进入匀强磁场，且P点速度，已知磁场的范围足够大，，粒子的比荷为k，不计粒子重力。求：

（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；

（2）匀强电场的电场强度E的大小；

（3）粒子从P点进入匀强磁场再次到达x轴的位置与M点的距离以及经历的时间。

答案：（1）；（2）；（3），

解析：（1）设粒子从M点做圆周运动到N点，圆的半径为，根据洛伦兹力提供向心力

由几何关系

解得

（2）粒子从N点运动到P点，做类平抛运动，根据几何关系

粒子在电场中运动

即

根据动能定理

得

（3）设粒子从P点进入磁场时速度与x轴正方向夹角为θ，则有

则

由类平抛规律可得

由

解得

可得过P点作速度v的垂线与y轴交点即为圆心，设粒子再次回到x轴到达点，可得与P关于原点O对称，故

则与M点相距为，从P到点经历时间为

18. 如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨间的正方形区域abcd有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小，区域边长。导轨的水平部分和倾斜部分由光滑圆弧连接。质量为的金属棒P从离水平面高度处静止释放，穿过磁场区域后，与另一根质量为原来静置在导轨上的金属棒Q发生弹性碰撞。两金属棒的电阻均为，取重力加速度，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计，两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。求

（1）P刚进入磁场时减速的加速度大小；

（2）P与Q碰撞前的速度大小；

（3）P最终静止时，距离磁场左边界ab有多远。

答案：（1）；（2）；（3）

解析：（1） 设金属棒P刚进入磁场时的速度为，由机械能守恒，得

解得

则P刚进入磁场时产生的感应电流的大小

P刚进入磁场时的加速度为a

解得

（2） P第一次穿过磁场时的平均感应电动势

平均感应电流为

以向右为正方向，设P穿过磁场时的速度为，由动量定理可得

解得

（3） 两金属棒发生弹性碰撞，设碰撞后P的速度为，Q的速度为，由动量守恒定律

能量守恒

解得

设P最终停止在距离磁场左边界x处，则从反弹进入磁场到停下来过程，电路中产生的平均感应电动势和平均感应电流

由动量定理得

解得