北京市清华大学附属中学2023-2024学年高二下学期期中物理试卷

这是一份北京市清华大学附属中学2023-2024学年高二下学期期中物理试卷，共11页。试卷主要包含了04，首先发现电磁感应现象的科学家是等内容，欢迎下载使用。

物理
2024.04
年级 班级 姓名 考号
一、单项选择题(本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题3分, 共30分)
1.首先发现电磁感应现象的科学家是
A.法拉第 B.奥斯特 C. 楞次 D.麦克斯韦
2.在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性
A.亮度高 B.平行性好
C.单色性好 D.波动性好
3.如图1甲所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是图乙中的
4.下列现象属于光的干涉的是
A.雨后天空中出现彩虹
B.马路积水上的油膜呈现彩色图样
C.白光通过一个窄缝后在光屏上形成彩色条纹
D.一束白光通过三棱镜后形成彩色光带
5.根据楞次定律知感应电流的磁场一定是
A.阻碍引起感应电流的磁通量
B.与引起感应电流的磁场反向
C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.与引起感应电流的磁场方向相同
1 /86.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图2a所示，产生的交变电动势的图象如图2b所示，则
A. t=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B. t=0.01s时线框平面与中性面重合
C.线框产生的交变电动势有效值为311V
D. 线框产生的交变电动势的频率为100Hz
7. A与B是两束平行的单色光，它们从空气(可当成真空环境)射入水中的折射角分别为θA、θB, 若θA>θB, 则
A.在真空中A 的传播速度大于 B 的传播速度
B.在水中A的传播速度大于B的传播速度
C.A 的频率大于B 的频率
D.水对A 的折射率大于对 B的折射率
8.如图3所示， 理想变压器原线圈接在 u=Uₘsinωt+ϕ的交流电源上， 副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后
A. 电流表A₂的示数减小 B. 电压表 V₁的示数减小
C.电压表 V₂的示数不变 D. 电流表 A₁的示数不变
9.图4是教材中演示自感现象的两个电路图，L₁和L₂为电感线圈。实验时，断开开关S₁瞬间，灯A₁突然闪亮，随后逐渐变暗； 闭合开关S₂，灯 A₂逐渐变亮，而另一个相同的灯A₃立即变亮，最终 A₂与A₃的亮度相同。下列说法正确的是
A. 图(a)中, A₁与L₁的电阻值相同
B. 图(a)中, 闭合S₁, 电路稳定后, A₁中电流大于. L₁中电流
C.图(b)中,变阻器 R 与 L₂的电阻值相同
D.图(b)中，闭合 S₂瞬间，L₂中电流与变阻器R中电流相等
2 / 810.如图5甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图5乙所示的交变电流，设 t=0时电流沿逆时针方向(图中箭头所示)。对于线圈B，在t₁~t₂时间内，下列说法中正确的是
A.有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势
B.有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
C.有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
D.有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势
二、不定项选择题(本题共4小题。在每小题的四个选项中，至少有一项符合题目要求。每小题3分，共12分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，只要有选错的该小题不得分)
11.用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上的条纹，下列说法中正确的是
A.双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹
B.单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹
C.双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
D.单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
12.闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动，如图6所示，能正确表示感应电流I的方向、磁感应强度 B 的方向跟导体运动速度方向关系的是
13.双缝干涉部分实验装置如图7所示，调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹。关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是
A.若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
B.若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化
C.若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
D.若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化
3 / 814.如图8 所示电路，两根金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻K，导轨电阻不计。斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的力F的作用，金属棒沿导轨匀加速下滑，则在它下滑h高度的过程中，以下说法正确的是
A.拉力F恒定不变
B.金属棒克服安培力做功等于电阻 R上产生的焦耳热
C.系统产生的电能等于金属棒机械能的减少量减去摩擦生热浪费的能量
D.金属棒克服拉力 F 所做的总功等于棒机械能的减少量减去系统中产生的总热量(包括焦耳热及摩擦生热)
三、填空题 (本题共2 小题,共 18分)
15.(8分)某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。
(1)首先按图9(1)所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按图9(2)所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是 。
A.检查电流计测量电路的电流是否准确
B.检查干电池是否为新电池
C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系。
(2)接下来用图 10 所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向左偏转，说明螺线管中的电流方向俯视时沿 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断的实验结果未完成，请帮助该小组的同学完成(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)。
4 / 8实验记录表(部分)
(4)当年法拉第做了如下的实验(图 11(a)是当年法拉第研究电磁感应时用过的线圈，图11(b)是当年法拉第所做实验的示意图)：他把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，另一个线圈中也出现了电流。
根据楞次定律判断，在图(b)中，闭合开关时，通过电流表的电流方向是 (填“向上”或“向下”)
16. (10分)(1)用双缝干涉测光的波长。实验装置如图12甲所示，已知双缝与屏的距离L=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成。转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心(如图12乙所示)，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度.
5 / 8操作
N极朝下拔出螺线管
从上往下看的平面图(B₀表示原磁场， 即磁铁产生的磁场)
原磁场通过螺线管磁通量的增减
减少
感应电流的方向
沿顺时针方向
感应电流的磁场 B'的方向
—
a.当分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的4：心时，手轮上的读数如图13所示，则对准第1条时读数： x₁=mm,第4条的读数： x₄=mm。
b.计算波长的公式λ= (用L、d和x₁,x₁表示), 求得的波长值是 m(该空结果保留三位有效数字)。
(2)如图14所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈分别绕在了图示形状铁心的左右两臂，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2 的匝数比 n₁:m₂=2:1,忽略铜损、铁损等影响，在不接负载的情况下，当线圈2输入电压 110V时，线圈 1输出电压为
四、论述计算题(本题共4小题，共40分。要求写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。)
17.(9分)如图15所示，导体棒ab沿光滑的导线框向右做匀速运动，导体棒的电阻r=0.1Ω，线框中接有电阻 R=0.4Ω，线框放在磁感应强度 B=0.2T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，线框宽度L=0.4m，导体棒运动速度 v=5.0m/s.线框的电阻不计。求：
(1)导体棒产生的动生电动势为多少?
(2) a、b两点的电势差 U₀₆是多少?
(3)导体棒受到的安培力大小是多少?
6 / 818. (9分)如图16所示，一小型发电机内有r=100匝矩形线圈，线圈面积 S=0.10m².线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在 B=0.10T 匀强磁场中，以恒定的角速度ω=100πrad/s 绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，发电机线圈两端与 R =100Ω的电阻构成闭合回路。求：
(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值：
(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R 横截面的电荷量：
(3)线圈匀速转动10s， 电流通过电阻R产生的焦耳热。
19.(10分)如图17甲所示, 在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型导轨,在“U”型导轨右侧 l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图17乙所示。在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以 v₀=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取 g=10m/s²)。
(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况；
(2)计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；
(3)计算4s内回路产生的焦耳热。
7 /820.(12分)如图18所示，平行光滑导轨竖直固定放置，导轨间距为L，导轨间、水平虚线cd 和ef间的区域Ⅰ内有垂直于导轨平面向里的匀强磁场、虚线 ef下方的区域Ⅱ内有垂直于导轨平面向外的匀强磁场，两区域内的磁场磁感应强度大小均为 B，cd、ef间的距离为为H，长度均为L、质量均为m、电阻均为R的金属棒a、b垂直于导轨表面放置，金属棒a离磁场边界cd有一定的高度、b离磁场边界cd的距离为 2m2gR2B4L4,其中g为重力加速度。先固定金属棒b，由静止释放金属棒a，金属棒a进入区域Ⅰ后做加速运动，金属棒a在到达虚线ef之前加速度已为0，当金属棒a刚好要出区域Ⅰ时释放金属棒b，此后，金属棒b在到达虚线ef之前加速度也已为0，不计导轨的电阻，导轨足够长，两金属棒运动过程中始终保持水平，且与导轨接触良好。求：
(1)金属棒a刚好要出区域I时速度大小；
(2)金属棒b刚进区域Ⅰ时加速度的大小和方向；
(3)若金属棒a开始释放的位置离磁场边界cd的距离为h，则从金属棒a释放到金属棒b刚好要出区域Ⅰ的过程中，回路中产生的焦耳热。
8 / 8高二物理第二学期期中练习
参考答案
一.单项选择题(每小题3分，共30分)
二.不定项选择题(每小题3分，共12分)
三.填空题(共18分)
15. (8分)(1) C (2) 逆时针
(3)磁场B'的方向：垂直纸面向里 (4) 向上
16. (10分)(1) a. 2.190, 7.868
D.dx4−x13L6.76×10−7
(2) 110V
四、论述计算题(共4小题，共40分)
17. (9分)(1) ab边切割磁感线产生的电动势为E=BLv=0.4V
(2)通过线框的电流为 I=ER+r=BLvR+r=0.8A
ab边两端电压为路端电压 Unb−I⋅R=0.32A
3FA=BIL=B2L2vR+r=0.064N
18. (9分)(1)线圈中感应电动势的最大值 Eₘ=nBSω=3.1×10²V
(说明: 314V, 100πV 也同样得分)
(2)设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角所用时间为△t，
线圈中的平均感应电动势 E=nBSt
通过电阻 R的平均电流 I=ER=nBSRΔt
在△t时间内通过电阻横截面的电荷量
Q=IΔ=Q=nSBR−1.0×10−2C
(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值
1 / 3题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
C
D
B
C
B
B
A
C
C
题号
11
12
13
14
答案
AD
BC
ACD
BD
U=22Em
经过t=10s电流通过电阻产生的焦耳热 Q∘=U2Rt
解得 Qn=4.9×10³J
19. (10分)(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有
-μmg=ma v₁=v₀+at x=v0l+12al2
代入数据解得: t=ls, x=0.5m,导体棒没有进入磁场区域。
导体棒在ls末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x=0.5m
(2)前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E=0，I=0
后2s回路产生的电动势为 E=Δφt=ldΔBt=0.1V
回路的总长度为5m，因此回路的总电阻为R=5λ=0.5Ω
电流为 I=ER=0.2A
根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向。
(3)前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为 Q=I²Rt=0.04J
20. (12分)(1) 设金属棒a刚好要出区域Ⅰ时速度大小为v₁,
此时回路中电动势 E₁=BLv₁
根据闭合电路欧姆定律 I1=E12R=BLv12R
由于此时加速度为零，根据力的平衡有 mg=BI₁L
求得 v1=2mgRB2L2
(2)设金属棒b刚进磁场时的速度大小为v₂，根据机械能守恒定律有： mgℎb=12mv22
求得 v2=2gℎb=2mgRB2L2
金属棒b刚进磁场时，回路中的电动势 E2=BLv1+v2=4mgRBL
回路中的电流 I2=E22R=2mgBL
由于金属棒b刚进磁场时受到的安培力. BI₂L>mg
2 / 3因此金属棒b刚进磁场时的加速度方向向上，
大小 a−BI2L−mgm=g
(3)金属棒b进入磁场的一瞬间，速度与金属棒a的速度相同，加速度也相同，此后两棒一起做相同的变减速运动，设金属棒b刚好要出区域Ⅰ时的速度大小为v₃，此时
回路中的电动势 E₃=2BLv₃
回路中电流 I3=E32R=BLv3R
根据力的平衡有 mg=BI₃L
求得 v3=mgRB2L2
金属b做自由落体运动的时间 t=v2g=2mgB2L2
这段时间内，金属棒a下落的高度 ℎ=v1t=4m2gR2B4L4
设从金属棒a释放到金属棒b刚好要出区域l的过程中，回路中产生的焦耳热为Q，根据
能量守恒定律有 mgℎ+2H+ℎa+mglH+2m2gR2B4Lr=Q+12×2mv32
求得 Q=mg3H+ℎ+5m4gR4B4L4
3 / 3