安徽省合肥市肥东县综合高中2021-2022学年高二下学期期中考试物理试题（含答案）

2021-2022学年度第二学期期中考试

高二物理试题

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题  每小题4分， 满分28分）

1．如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，玻璃皿中放入导电液体。将玻璃皿放置在两磁极之间，上方为S极，下方为N极。如果从上往下看导电液的转动方向和导电液中电流方向，下列判断正确的是（　　）

A．导电液沿顺时针方向转动，电流由中心流向边缘

B．导电液沿顺时针方向转动，电流由边缘流向中心

C．导电液沿逆时针方向转动，电流由中心流向边缘

D．导电液沿逆时针方向转动，电流由边缘流向中心

2．如图所示，在一磁场空间内，悬挂了一个“正方体”金属导体，“正方体”的边长为d，该“正方体”的中间挖去一个边长为r的空心区域，其中，在该“正方体”的上半区域由四根相同的、长度为L的绝缘细线提起并悬挂于一点，现在该“正方体”内充满磁感应强度大小为（k是常量，t是时间）的匀强磁场，方向竖直向上，“正方体”的重力为G，电阻率为，则下列说法不正确的是（　　）

A．每根细线承受的拉力为 B．产生的感应电动势大小为

C．该正方体的热功率为 D．在该正方体周围铺上一层低电阻率（小于）的钢板，将增大涡流产生的影响

3．如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕点O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，其中虚线为匀强磁场的理想边界，扇形铜框恰好可以与其中一份重合。下列线框停止最快的是（　　）

A． B．

C． D．

4．如图所示，坐标平面内有边界过P （0， L）点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域。方向垂直于坐标平面，一质量为m、电荷量为e的电子（不计重力），从P点以初速度v0平行于x铀正方向射入磁场区域，从x轴上的Q点射出磁场区域，此时速度与x铀正方向的夹角为60°。下列说法正确的是（　　）

A．磁场方向垂直于坐标平面向外 B．磁场的磁感应强度

C．圆形磁场区域的半径为2L D．带电粒子做圆周运动的半径为L

5．在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（　　）

A．副线圈两端电压有效值为10V

B．电压表的示数为100V

C．电流表的示数为1.0A

D．电源的输出功率为33W

6．如图所示的电路中，电容器的电容，线圈的自感系数，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关S拨至b。（取3.14，研究过程中油滴不与极板接触，不计线圈电阻）（　　）

A．当S拨至a时，油滴受力平衡，可知油滴带负电

B．当S拨至b时，回路中有电流，其振荡周期为

C．当S拨至b后，经过时间时，油滴的加速度最大

D．回路中的磁场能最小时，电流最大，电容器所带电荷量为0

7．利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻随温度变化的情况。把该半导体与电动势为、内阻为的电源，理想电压表和保护电阻连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是（　　）

A．温度升高后，电源的效率将升高

B．该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的

C．和相比，应标在电压较小的刻度上

D．若电池用久后内阻变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏高

二、多选题（本大题共3小题  每小题5分， 满分15分）

8．据报道，我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间站的轨道维持。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感强度大小可近似认为处处相等；垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场（图中没画出），磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等，己知电子电量为e，质量为m，若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动。则以下说法正确的是（　　）

A．电场方向垂直环平面向外 B．电子运动周期为

C．垂直环平面的磁感强度大小为 D．电场强度大小为

9．如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动，为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，线圈进入磁场前等距离排列，穿过磁场后根据线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是（　　）

A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动

B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动

C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈

D．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈

10．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，定值电阻接在原线圈所在的回路中，电阻与电动机串联接在副线圈两端，电动机的内阻。电阻是由某种金属氧化物制成的导体，实验研究表明通过它的电流的有效值与它两端电压的有效值遵循的关系为，其中系数。已知电动机正常工作时，其热功率为，电动机两端的电压是电阻两端电压的倍，下列说法正确的是（　　）

A．电动机正常工作时的电流为 B．两端的电压为

C．            定值电阻两端的电压为 D．变压器原线圈两端的电压为

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共15分）

11．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量).例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量，热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图，问：

(1)为了使温度过高时报警器铃响， c应接在_________(填“a”或“b”).

(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向______移动(填“左”或“右”).

(3)直流电源电动势为18V (内阻不计) ,热敏电阻R1达到100℃电阻大小为600Ω.流过热敏电阻R1的电流超过Ic时就会报警，Ic为10mA,则滑动变阻器应选择________

A．R2 (0-200Ω)       B．R2 (0-1000Ω)          C．R2 (0-2000Ω)

12．已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。

(1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。

(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为_____℃（保留3位有效数字）。

(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留2位有效数字）。

四、解答题（本大题共4小题， 满分42分）

13．图为一电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。

（1）若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？

（2）若，，，，此电流表的量程是多少？（不计通电时电流产生的磁场的作用）

（3）若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？

14．如图所示，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直进入矩形区域，最终打在上。区域有垂直纸面的匀强磁场，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场。已知圆弧所在处场强大小为E，方向如图所示，离子的质量为m、电荷量为q，、。整个装置处于真空中，离子重力不计。求：

（1）圆弧虚线对应的半径R的大小；

（2）磁场磁感应强度B的取值范围；

（3）打中位置中离N点最远的离子在磁场中运动的时间。

15．两足够长且不计电阻的光滑金属轨道如图甲所示放置，间距为，在左端弧形轨道部分高处放置一金属杆a，弧形轨道与平直轨道的连接处光滑无摩擦，在平直轨道右端放置另一金属杆b，杆a、b的电阻分别为、，在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。现杆b以初速度大小开始向左滑动，同时由静止释放杆a，杆a由静止滑到水平轨道的过程中，通过杆b的平均电流为；从a下滑到水平轨道时开始计时，a、b运动的速度一时间图象如图乙所示（以a运动方向为正方向），其中，，g取，求：

（1）杆a由静止滑至弧形轨道与平直轨道连接处时的速度；

（2）杆a在弧形轨道上运动的时间；

（3）杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量；

（4）在整个运动过程中杆b产生的焦耳热。

16．某县决定在离某村较远的地方建立一座小型水电站，发电机的输出功率为P1=100kW，输出电压为U1=250V，两根输电线其每根电阻为5Ω，导线上损耗电功率为P损=，该村的用电电压是。忽略输电线路中容抗与感抗的损失，求：

（1）流过输电线的电流I2？

（2）理想升压变压器的输出电压U2？

（3）如果该村某厂用电功率为72kW，则该村还可以装“”的电灯多少盏？

（4）两理想变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？

参考答案

1．D

【解析】根据图甲中电源的正负极可知，在液体中形成的电流方向为由边缘流向中心，磁场方向从下向上，根据左手定则可知，从上往下看，液体沿逆时针方向旋转。故选D。

2．C

【解析】A．依题意，穿过空心区域的磁场均匀增大，根据法拉第电磁感应定律结合楞次定律可判断知“正方体”金属导体内部将产生恒定的，方向从上往下看为顺时针的感应电流，根据左手定则，由于对称性，可知“正方体”金属导体受到的合安培力为零。设每根细线与竖直方向夹角为，则根据平衡条件可得

且

求得每根细线承受的拉力为

故A正确，不符合题意；

B．根据法拉第电磁感应定律可得，“正方体”金属导体内产生的感应电动势大小为

故B正确，不符合题意；

C．根据楞次定律，可判断知“正方体”金属导体内部将产生恒定，方向从上往下看为顺时针的感应电流，则该正方体的热功率为

根据电阻定律有

联立求得

故C错误，符合题意；

D．在该正方体周围铺上一层低电阻率（小于）的钢板，根据

知增大了涡流产生的影响，故D正确，不符合题意。

故选C。

3．D

【解析】当线框转动时，如果穿过线框的磁通量发生变化，则线框中产生感应电流，线框就会受到安培力的阻碍作用，磁通量变化越快，阻碍作用越大，越容易停下来

AB．由选项AB图可知，线框转动时，磁通量不变，没有感应电流产生，无阻碍作用，不会停下来，故AB错误；

CD．由选项CD图可知，线框转动时，D项的磁通量变化快，阻碍作用大，更容易停下来，故C错误D正确。故选D。

4．B

【解析】

A．粒子运动轨迹如图，根据左手定则，可知磁场垂直纸面向里，A错误；

BD．根据几何知识，可知粒子的轨道半径 为

又洛伦兹力提供向心力，可得

所以

D错误，B正确；

C．根据几何知识可知，，所以PQ为圆形磁场的直径，所以有

所以磁场区域的半径为

C错误。

5．D

【解析】AB．通过R2电流的有效值为

R2两端的电压即副线圈两端的电压，根据欧姆定律

U2=IR2=1×10V=10V

所以副线圈两端电压有效值为10V；根据理想变压器的电压规律

可知原线圈的电压

电阻R1两端电压即为电压表示数，即

UV=U-U1=220V-100V=120V

故AB错误；

C．电流表的示数为

故C错误；

D．副线圈中流过的总电流为

I2=I+IA=1A+0.5A=1.5A

原线圈电流为

电源输出功率为

P总=UI1=220×0.15W=33W

故D正确。

故选D。

6．C

【解析】A．当S拨至a时，油滴受力平衡，可知油滴带正电。故A错误；

B．当S拨至b时，LC回路中有电流，其振荡周期为

故B错误；

C．经过的时间为

电容器恰好反向充电结束时，油滴所受静电力向下且最大，此时油滴受到的合力最大，加速度最大。故C正确；

D．LC回路中的磁场能最大时，电流最大，电容器所带电荷量为0。故D错误。故选C。

7．D

【解析】A．电源的效率

温度升高后，R阻值减小，外电阻减小，则电源的效率将降低，选项A错误；

BC．由图像可知

则该电子温度计表盘上温度的刻度是不均匀的；温度越高，U越小，即应标在电压较大的刻度上，应标在电压较小的刻度上，选项BC错误；

D．若电池用久后内阻r变大，根据

可知相同的R值时U值偏小，则对应的温度偏高，即用该温度计测量的温度要比真实值偏高，选项D正确。故选D。

8．BCD

【解析】A．根据左手定则可知电子在圆环内受到沿半径向外的磁场1的洛伦兹力方向垂直环平面向里，电场力需要与该洛伦兹力平衡，电场力方向应垂直环平面向外，由于电子带负电，故电场方向垂直环平面向里，A错误；

B．电子在圆环内沿顺时针方向做半径为、速率为的匀速圆周运动，则电子运动周期为

B正确；

C．电子在圆环内受到磁场2的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，则有

解得

C正确；

D．电子在垂直环平面方向受力平衡，则有

解得

D正确；故选BCD。

9．AD

【解析】A．若线圈闭合，进入磁场时线圈中会产生感应电流阻碍穿过其磁通量发生变化，所以线圈将相对传送带向后滑动，故A正确；

B．若线圈不闭合，进入磁场时线圈中不会产生感应电流，所以线圈将不发生滑动，故B错误；

CD．从题图中可以看出，第1到第6个线圈中，2和3的间距比其他相邻线圈的间距小，结合AB项分析可知线圈3进入磁场时未向后发生滑动，所以第3个线圈是不合格线圈，故D正确，C错误。故选AD。

10．AD

【解析】A．设电动机正常工作时的电流为，则有

解得

A正确；

B．根据

可得两端的电压为

B错误；

C．假设原线圈的电流为，根据

解得

则定值电阻两端的电压为

C错误；

D．副线圈两端电压为

根据

可得变压器原线圈两端的电压为

D正确；故选AD。

11．     a     左     C

【解析】（1）由图甲所示图象可知，随温度升高热敏电阻阻值减小，为了使温度过高时发送报警信；由图乙所示电路图可知，当热敏电阻阻值减小时，控制电路电流增大，线圈产生磁场变强，与弹簧相连的导线被吸到a处，此时报警铃响，报警电路是通路，因此c应接在a处．

（2）由图甲所示图象可知，温度升高热敏电阻阻值变小，要使启动报警器的温度提高，则热敏电阻阻值更小时才启动报警电路，此时滑动变阻器接入电路的阻值变大，由图乙所示电路可知，滑动变阻R应将P点向左移动．

（3）开始报警时控制电路总电阻为：，此时滑动变阻器接入电路的阻值为：R滑=R-R1=1800-600=1200Ω，滑动变阻器应选择C；

12．          1.8     25.5     R1     1.2

【解析】(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接。连线如图

(2)由部分电路欧姆定律得

(3)由图(a)可以直接可读该电阻的阻值为2.2kΩ对应的温度为25.5℃。

(4)温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。

由图线可知，温度为50℃时，R1=0.8kΩ，由欧姆定律可得

，

代入数据解得

13．（1）M端接正极；（2）；（3）

【解析】（1）为使指针有示数，金属棒所受安培力向下，因此电流从M流向N，M端接正极。

（2）设弹簧的伸长为，则有

设满量程时通过MN的电流强度为Im，则有

联立并代入数据得

（3）设量程扩大后，磁感应强度变为B′，则有

解得

代入数据得

14．（1）；（2）；（3）

【解析】（1）离子在加速电场中加速，根据动能定理得

离子在辐向电场中做匀速圆周运动，静电力提供向心力，根据牛顿第二定律，有

解得

（2）离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有

解得

离子能打在QN上，则既没有从DQ边出去也没有从PN边出去，则离子运动径迹的边界如图中I和II

根据几何关系，离子能打在QN上，必须满足

则有

（3）离子运动径迹的边界如图中I时，离子打中位置离N点最远，此时

①

周期

②

根据几何关系，此时离子在磁场中做圆周运动的圆心角为，即运动的时间为

③

联立①②③得

15．（1）5m/s；（2）5s；（3）C ；（4）J

【解析】（1）杆a由静止滑至弧形轨道与平直轨道连接处时由机械能守恒定律

解得

va＝5 m/s

（2）设杆a由静止滑至弧形轨道与平直轨道连接处时杆b的速度大小为vb0，对杆b运用动量定理，有

其中：vb0＝2 m/s，v0＝5 m/s，代入数据解得

Δt＝5 s

（3）设最后a、b两杆共同的速度为v′，由动量守恒定律得

mava－mbvb0＝（ma＋mb）v′

代入数据解得

v′＝m/s

杆a动量的变化量等于它所受安培力的冲量，设杆a的速度从va到v′的运动时间为Δt′，则由动量定理可得

BdI·Δt′＝ma（va－v′）

而

q＝I·Δt′

代入数据得

q＝C

（4）由能量守恒定律可知杆a、b中产生的焦耳热为

解得

b棒中产生的焦耳热为

Q′＝Q＝J

16．（1）20A；（2）；（3）600盏；（4）；

【解析】（1）输电线总电阻

在输电线上损失的功率为，根据

解得

升压变压器原线圈电流

副线圈电流即流过输电线的电流

（2）根据

可得

升压变压器副线圈电压

（3）该村输入功率

还可以装的电灯盏数

盏

（4）由上分析知

降压变压器原线圈电压

根据

  可得