2021-2022学年四川省成都市东部新区高二下学期期中考试物理试题 （解析版）

东部新区2021-2022学年度高二下期半期考试物理试卷

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。

注意事项：

1. 答题前务必将自己的姓名、考籍号填写在答题卡规定的位置上。

2. 答选择题时，必须使用 2B 铅笔将答题卡上对应题目的标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案标号。

3. 答非选择题时，必须使用 0.5 毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。

4. 所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。

5. 考试结束后，只将答题卡交回。

第 I 卷（选择题，共 44 分）

一、单项选择题（本题包括 8 小题，每小题 3 分，共 24 分，每小题只有一个 选项符合题意）

1. 在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类社会的进步，人类社会的进步又促进了物理学的发展，下列叙述中错误的是（　　）

A. 奥斯特发现了电流的磁效应 B. 库仑发现了电荷间的相互作用规律

C. 洛仑兹提出了分子电流假说 D. 法拉第发现了电磁感应现象

【答案】C

【解析】

【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，A正确不符合题意；

B．库仑发现了电荷间的相互作用规律，B正确不符合题意；

C．安培提出了分子电流假说，C错误符合题意；

D．法拉第发现了电磁感应现象，D正确不符合题意；

故选C。

2. 下列说法中不正确的是（　 　）

A. 传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转化为电信号的主要工具

B. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号

C. 干簧管是一种磁敏感元件

D. 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断

【答案】B

【解析】

【分析】传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成．然后结合各种传感器的特点与用途解答即可．

【详解】传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具．故A说法正确；干簧管是一种磁敏感元件，能够将此信号转化为电信号，故C说法正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声音信号转换为电信号，故B说法错误；电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断．故D说法正确．所以选B．

【点睛】传感器能满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节．

3. 某弹簧振子如图所示，其中A、B均为振子偏离平衡位置的最大位移处，O为平衡位置。在振子由O向A运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 振子偏离平衡位置的位移方向向左 B. 振子的加速度逐渐减小

C. 振子的速度正在减小 D. 弹簧的弹性势能正在减小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．在振子O向A运动中，偏离平衡位置的位移方向向右，且在增大，由回复力特点，可知振子受回复力增大，由牛顿第二定律可知，振子的加速度逐渐增大，AB错误；

CD．在振子由O向A运动中，弹簧处于伸长状态，弹簧的弹性势能正在增大，由机械能守恒定律可知，振子的动能转化为弹簧的弹性势能，动能减小，速度减小，C正确，D错误。

故选C。

4. 一列简谐横波从左向右以v=2m/s的速度传播，某时刻的波形图如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 该波遇到宽度为15m的障碍物时能发生明显衍射现象

B. A处的质点在经过将传播到C点

C. B处的质点正在向下运动

D. C处的质点在经过将到达波峰

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图可知波长

该波遇到宽度为15m的障碍物时不能发生明显衍射现象，故A错误；

B．A处的质点只在平衡位置振动，不会传播到C点，故B错误；

C．根据同侧法可知，B处的质点正在向上运动，故C错误；

D．根据同侧法可知，此时C处质点向下振动，因此经过将到达波峰，故D正确。

故选D

5. 如图所示，A、B是完全相同的两只小灯泡，L为自感系数很大、直流电阻不计的线圈，下列说法正确的是

A. 闭合电键S瞬间，A灯逐渐变亮，B灯立即亮

B. 电键闭合一段时间后，A灯不亮，B灯亮

C. 断开电键S的瞬间，A、B灯同时熄灭

D. 断开电键S的瞬间，A、B灯都闪亮一下后再熄灭

【答案】B

【解析】

【详解】开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光．由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，A灯逐渐变暗，直至熄灭，而流过B的电流增大，所以B灯变亮．故A错误，B正确；断开开关S的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭；流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，维持L中的电流逐渐减小，所以A灯突然闪亮一下再熄灭，故C D错误．

6. 在匀强磁场中，一个闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间变化规律如图所示。则（  ）

A. t=0时，线圈平面与中性面平行

B. t=1s时，线圈中的电流改变方向

C. t=2s时，线圈中磁通量的变化率为零

D. 在1.5s~2s内，线圈内感应电动势逐渐增大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．根据图象可知，在时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，与中性面垂直，故A错误；

B．图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向”不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，故B错误；

C．时图象的斜率最大，故磁通量的变化率最大，故C错误；

D．根据法拉第电磁感应定律可得线圈内感应电动势

在1.5s~2s内，图象的斜率逐渐增大，所以在1.5s~2s内，线圈内感应电动势逐渐增大，故D正确。

故选D。

7. 如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小．理想变压器原、副线圈的匝数比为 10︰1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1 220sin100πt (V)，则(    )

A. 电压表的示数为 22V

B. 副线圈中交流电的频率为 100 Hz

C. 在天逐渐变黑的过程中，电流表 A2 的示数变小

D. 在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变大

【答案】C

【解析】

【详解】A.根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220V，根据电压之比等于线圈匝数之比可知，副线圈的电压的最大值为22V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为：U=22V，故A错误；

B.根据瞬时针表达式可得100π=2πf，所以副线圈中交流电的频率为：f=50Hz，故B错误；

C.在天变黑的过程中，光照变弱，R阻值增大；电路的总电阻减大，由于电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以电流变小，电流表A2的示数变小，故C正确；

D.由于变压器的输入和输出的功率是相等的，副线圈的电流减小，电压不变，所以由P=UI可知，输出的功率要减小，故输入的功率也要减小，因输入电压不变，故输入功率变小，故D错误．

8. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab、cd，与导轨一起构成闭合回路。两根导体棒的质量均为m，长度均为L，电阻均为R，其余部分的电阻不计。在整个导轨所在的平面内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。开始时，两导体棒均在导轨上静止不动，某时刻给导体棒ab以水平向右的初速度v0，则（　　）

A. 导体棒ab刚获得速度v0时受到的安培力大小为

B. 导体棒ab、cd速度会减为0

C. 两导体棒运动的整个过程中产生的热量为mv02

D. 当导体棒ab的速度变为v0时，导体棒cd的加速度大小为

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．导体棒ab刚获得速度v0时产生感应电动势

感应电流为

安培力为

联立可得

故A错误；

B．运动过程中，两导体棒系统动量守恒，有

可得最终两棒速度为

故B错误；

C．两导体棒运动的整个过程中产生的热量为机械能的损失

故C正确；

D．由动量守恒可得

解得

导体棒ab产生的电动势为

导体棒cd产生的电动势为

两电动势反向，则总电动势为

感应电流为

安培力为

联立可得

则导体棒cd的加速度大小为

故D错误。

故选C。

二、多项选择题（本题包括 5小题，每小题 4 分，共 20 分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，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. 下列说法中正确的是（　　）

A. 回复力与位移满足F=-kx这个方程的机械振动就是简谐运动，其中 k是指弹簧劲度系数

B. 做受迫振动时，驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越大

C. 围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象

D. 若“天眼”接收到来自遥远星体的电磁波频率变小，则该星体正在远离我们

【答案】CD

【解析】

【详解】A．回复力与位移满足F=-kx这个方程的机械振动就是简谐运动，对于弹簧振子k是指弹簧劲度系，对于单摆k不是指弹簧劲度系，故A错误；

B．做受迫振动时，驱动力的频率与固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，故B错误；

C．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，故C正确；

D．根据多普勒效应可知，若“天眼”接收到来自遥远星体的电磁波频率变小，则该星体正在远离我们，故D正确。

故选CD。

10. 图甲为沿x轴方向传播的简谐横波在时的波形图，图乙为处的质点P的振动图像，已知图甲中质点Q的平衡位置为。下列说法正确的是（　　）

A. 这列波的周期为6s B. 这列波沿x轴正方向传播

C. 时，Q质点处于平衡位置 D. 时刻，O质点向y轴负方向振动

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．由乙图知，波的周期

A错误；

B．时，P质点才经过平衡位置向y轴正方向运动，在甲图中由同侧法可知，则波沿x轴正方向传播，B正确；

C．时，波向右传播1.5m，则Q点处于平衡位置，C正确；

D．时刻，将甲图向左平移2m，O质点向y轴正方向运动，D错误。

故选BC。

11. 如图1所示，轻弹簧上端固定，下端悬吊一个钢球，把钢球从平衡位置向下拉下一段距离A，由静止释放。以钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立轴，当钢球在振动过程中某一次经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移—时间图像如图2所示。已知钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，则（　　）

A. 时刻钢球处于超重状态

B. 时刻钢球的速度方向向上

C. 时间内钢球的动能逐渐增大

D. 时间内钢球的机械能逐渐减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．从图中可知时刻钢球正向下向平衡位置运动，即向下做加速运动，加速度向下，所以处于失重状态，A错误；

B．从图中可知时刻正远离平衡位置，所以速度向下，B错误；

C．时间内小球先向平衡位置运动，然后再远离平衡位置，故速度先增大后减小，即动能先增大后减小，C错误；

D．时间内小球一直向下运动，拉力恒向上，做负功，所以小球的机械能减小，D正确。

故选D。

12. 如图所示，竖直平面（纸面）两水平线间存在宽度为d的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一质量为m、边长也为d的正方形线圈从磁场上方某处自由落下，时刻线圈的下边进入磁场，时刻线圈的上边进入磁场，时刻线圈上边离开磁场。已知线圈平面在下落过程中始终与磁场方向垂直，且线圈上、下边始终与磁场边界平行，不计空气阻力，则线圈下落过程中的图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AB

【解析】

【详解】B．0-t1时间内，线框做自由落体运动，根据速度公式得

v=gt

得t1时间内线框做匀加速运动，到达t1时速度达到最大，t3以后，线框做自由落体运动，再做匀加速运动。
t1-t3时间内，线框在磁场中运动，下边切割磁感线产生感应电流，线框受安培力和重力作用，开始进入时，如果

有牛顿第二定律得

加速度方向向上，速度向下，线框做减速运动，随着速度减小，加速度在减小，加速度减小到零时，速度达到最小，故B正确；
CD．开始进入时，如果：

有牛顿第二定律得

加速度方向向下，速度向下，线框做加速运动，随着速度的增大加速度在减小，加速度减小到零时，速度达到最大，保持匀速，直至出磁场后做匀加速运动，故CD错误；
A．开始进入时，如果

线框做匀速运动，直至出磁场后做匀加速运动，故A正确；
故选AB。

13. 如图甲所示，两固定平行且光滑的金属轨道MN、PQ与水平面的夹角=37°，M、P之间接电阻箱，电阻箱的阻值范围为0~9.9Ω，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度大小为B=0.5T。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆ab，测得最大速度为vm，改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图乙所示。已知轨道间距为L=2m，重力加速度，轨道足够长且电阻不计（sin37°=0.6，cos37°=0.8），则（　　）

A. 金属杆接入电路的电阻r=2Ω

B. 金属杆的质量m=0.5kg

C. 当R=2Ω时，杆ab匀速下滑过程中R两端的电压为4V

D. 当R=1Ω时，杆ab从刚开始下滑至达到最大速度的过程中下降的高度是3m，电阻R上产生的焦耳热为2J

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．当金属杆ab匀速运动时速度最大，设最大运动速度为，则金属杆ab切割磁感线产生的感应电动势为

根据闭合回路欧姆定律得

当金属杆ab匀速运动时，根据力的平衡可得

联立解得

根据图乙可知，图像的斜率为k=2，纵截距为v0=4m/s，根据一次函数关系可得

=k=2

= v0=4

解得，

故A正确，B错误；

C．当R=2Ω时，8m/s，匀速下滑的速度即为最大速度，解得

R两端的电压为

故C正确；

D．当R=1Ω时，6m/s，杆ab从刚开始下滑至达到最大速度的过程中下降的高度，根据能量关系可得

根据焦耳热公式可得

故D错误。

故选AC。

第 II 卷（非选择题，共 56 分）

三、实验探究题（本题共 2 小题，共 12 分）

14. 图为“研究电磁感应现象”的实验装置。

(1)将图中所缺的导线补接完整；______

(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：

①将小线圈迅速插入大线圈时，灵敏电流计指针将向______ (填“左”或“右”)偏一下；

②小线圈插入大线圈后，将滑动变阻器阻值调大时，灵敏电流计指针将向______ (填“左”或“右”)偏一下。

【答案】    ①.     ②. 右    ③. 左

【解析】

【详解】（1）[1] 将电源、电键、小螺线管、滑动变阻器串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示

（2）[2] 闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；将原线圈迅速插入副线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转。

[3] 闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；原线圈插入副线圈后，由电路图可知，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将左偏转。

15. 某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验。

（1）如图甲，摆球的直径d=________cm；让刻度尺的零点对准摆线的悬点，测得细线长度为l；摆球经过平衡位置开始计时（此时记为第0次），测出了摆球n次经过平衡位置的时间为t，则重力加速度表达式为g=___________（相关数据用l、d、t、n表示）；

（2）若用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，则此单摆的周期为________________；

（3）测出不同摆长对应的周期T，用多组实验数据作出T2-L图像，也可以求出重力加速度g。已知三位同学做出的T2-L图线如下图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是________（选填选项前的字母）。

A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L

B．出现图线c的原因可能是误将51次全振动记为50次

C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值

【答案】    ①. 1.64    ②.     ③. 4t0    ④. A

【解析】

【详解】（1）[1]摆球的直径为

d=16mm+4×0.1mm=16.4mm=1.64cm

[2]单摆的周期公式为

其中

，

联立解得

（2）[3]单摆每隔半个周期到达最低点时，拉力F会达到最大，所以

T=4t0

（3）[4]A．由题图可知，对图线a，当L为零时T2不为零，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆长，即把悬点到摆球上端的距离作为摆长，A正确；

B．根据单摆的周期公式

可得

根据数学知识可知，T2−L图像的斜率

若实验中误将51次全振动记为50次，则周期的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏小，图线的斜率k偏大，B错误；

C．图线c对应的斜率小于图线b对应的斜率，由

可知，图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C错误。

故选A。

四、计算题（本题共 4 小题，共44分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

16. 如图所示为一列简谐横波在时刻的图象此时质点P的运动方向沿轴负方向，且当时质点P恰好第4次到达y轴正方向最大位移处.问:

(1)该简谐横波的波速的大小和方向如何.

(2)从至，质点P运动的路程是多少·

【答案】（1） 1m/s，波沿x轴负向传播；（2） 60cm

【解析】

【分析】

【详解】（1）质点P的运动方向沿y轴负方向，所以此波沿x轴负向传播，在t=1.5s时，质点P恰好第4次到达y正方向最大位移处，则有

解得

由图像可得简谐波的波长为

则波速

（2）从t=0至t=1.2s，质点Q恰经过了3个周期，即质点P回到始点，由于振幅A=5cm，所以质点P运动的路程为

17. 如图所示为交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm，bc=ad=20cm，匝数n=100，线圈的总电阻r=0.2Ω，线圈在磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直磁场的转轴OO’匀速转动，角速度ω=100πrad/s，线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接，计算时取π=3。

（1）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；

（2）求此发电机在上述工作状态下的输出功率；

（3）求从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量。

【答案】（1）；（2）；（3）0.1C

【解析】

【详解】（1）线圈产生感应电动势的最大值

因从中性面开始计时的，感应电动势随时间变化的表达式为

（2）根据欧姆定律，线圈中产生电流的有效值为

发电机的输出功率

（3） 根据法拉第电磁感应定律，通过电阻R的电荷量为         

18. 水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。某小型水力发电站水流量为Q=5m3/s（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差为h=10cm，发电机（内阻不计）的输出电压为U1=250V，输电线总电阻为r=4Ω，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中n3:n4=190:11，用户获得电压U4=220V，用户获得的功率P4=1.9×105W，若不计变压器损失的能量，已知水的密度、重力加速度g=10m/s2。求：

（1）高压输电线中的电流强度I2；

（2）升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2；

（3）该电站将水能转化为电能的效率η有多大？

【答案】（1）50A；（2）；（3）40%

【解析】

【详解】（1）根据理想变压器规律得

解得

根据理想变压器无能量损失，知

再根据

解得

（2）高压输电线电阻损失电压

因此

因此

（3）高压输电线电阻损失电功率

故发电机输出电功率

单位时间内水的机械能

故水能转化为电能的效率

19. 如图所示，平行光滑金属导轨AA1和CC1与水平地面之间的夹角均为θ，两导轨间距为L， A 、C两点间连接有阻值为R的电阻，一根质量为m电阻为r直导体棒EF跨在导轨上，两端与导轨接触良好。在边界ab和cd之间存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B， ab和 cd与导轨垂直。将导体棒EF从图示位置由静止释放，EF进入磁场就开始匀速运动，穿过磁场过程中电阻R产生的热量为Q。整个运动过程中，导体棒EF与导轨始终垂直且接触良好。除R和r之外，其余电阻不计，取重力加速度为g。

（1）求导体棒EF刚进入磁场时的速率；

（2）求磁场区域的宽度s；

（3）将磁感应强度变为 ，仍让导体棒EF从图示位置由静止释放，若导体棒EF刚到达cd时和刚离开cd时的加速度大小之比为1:2，求导体棒通过磁场的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设EF刚进磁场时的速率为 ，EF进入磁场就开始匀速运动，得

由闭合电路欧姆定律得

导体棒切割磁场产生的感应电动势

联立解得

（2）对导体棒穿过磁场的过程由能量守恒得

根据电磁感应能量转化关系得

联立解得

（3）设导体棒穿出磁场时的速度为，导体棒通过磁场的时间为t，离开磁场前瞬间

离开磁场后瞬间

导体棒穿过磁场过程，由动量定理得

其中

联立求解得