2021_2022学年辽宁省县级重点高中协作体高二（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021~2022学年辽宁省县级重点高中协作体高二（上）期末物理试卷

1.     探究电磁感应现象的实验装置如图所示，下列选项中不能使灵敏电流表指针偏转的是(    )
    

A. 闭合开关的瞬间 B. 闭合开关且电流稳定后
C. 闭合开关后将线圈A迅速向上拔出时 D. 闭合开关后迅速移动滑动变阻器的滑片

2.     如图所示的电路中，A、B是规格相同的灯泡，L是自感系数较大、电阻可以忽略不计的线圈，电源电动势E不变．下列说法正确的是(    )
    

A. 合上S，电流稳定后A、B亮度相同
B. 合上S的瞬间，B先亮，A逐渐变亮
C. 电流稳定后断开S的瞬间，A、B均立即熄灭
D. 电流稳定后断开S的瞬间，A闪亮后逐渐熄灭，B立即熄灭

3.     一U形磁铁用轻质柔软细绳悬挂在天花板上，静止在如图所示的位置时绳中的张力大小为T，现突然在其正下方的导线中通以向左的电流，U形磁铁可绕轻绳自由旋转，从上往下看，下列说法正确的是(    )
    

A. 磁铁顺时针旋转，且T会变小 B. 磁铁逆时针旋转，且T会变小
C. 磁铁顺时针旋转，且T会变大 D. 磁铁逆时针旋转，且T会变大

4.     如图所示，一玻璃球体的半径为R，球心为O，一细激光束沿与OA夹角为方向从A点射入玻璃球体，该光线经两次折射后从玻璃球体射出时，出射光线的方向相对于初始入射方向的偏角为，则玻璃球体的折射率为(    )
    

A.  B. 2 C.  D.

5.     电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路如图所示，某时刻电路中正形成图示方向的电流，此时电容器的下极板带正电，上极板带负电，下列说法错误的是(    )

A. 线圈中的磁场方向向上且电流正在变大
B. 电容器中的电场方向向上且极板间的电势差正在变大
C. 若在线圈中插入铁芯，则发射的电磁波频率变小
D. 若减少电容器极板间的正对面积，则发射的电磁波波长变短

6.     质量为m的烟花弹竖直上升到最高点h处时爆炸成质量相等的两块碎片，两块碎片同时落地，落地点相距L，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则烟花弹爆炸使两块碎片增加的机械能为(    )

A. mgh B.  C.  D.

7.     如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。现有质量分别为、、的甲、乙、丙三个小球，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电。将三个小球分别从轨道AB上相同的高度h处由静止释放，发现三个小球到达圆形轨道的最高点时对轨道的压力大小恰好相等，则下列判断正确的是(    )
    

A.  B.
C.  D.

8.     如图所示，一个面积为S的单匝矩形线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴顺时针从上往下看匀速转动，转动周期为T。从图示位置开始计时，电流方向以abcda为正，下列说法正确的是(    )
    

A. 时刻穿过线框的磁通量最大
B. 线框中产生的电动势的有效值为
C. 时刻线框内产生的感应电流方向为abcda
D. 线框中产生的电动势的瞬时值

9.     一列沿x轴正方向传播的简谐横波，处质点刚好起振时的波形图如图所示．已知该波的周期为2s，则下列说法正确的是(    )
    

A. 波源的起振方向向下
B. 该波的传播速度为
C. 再经过，平衡位置在处的质点第一次到达波谷
D. 平衡位置在处的质点从图示时刻起经过，通过的路程为6cm

10. 空间中存在竖直向下的匀强磁场，有两根相互平行的金属导轨足够长水平放置，如图所示俯视图。导轨上静止放置着两金属棒AB、CD。某时刻在AB棒上施加一恒力F，使AB棒向左运动。导轨对金属棒的摩擦力不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是(    )
     

A. 回路中有顺时针方向的电流
B. 磁场对金属棒AB的作用力向右
C. 金属棒CD一直做匀加速直线运动
D. 金属棒AB先做加速度减小的加速运动，之后做匀加速直线运动

11. 为验证动量守恒定律，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置，气垫导轨已经调制成水平状态，两个滑块A、B分别静置在气垫导轨上，在滑块A的右侧以及滑块B的左侧都安装了弹簧片，滑块A、B的上方安装了遮光片。C、D为固定在气垫导轨上的光电门，用于记录遮光片经过光电门的时间。
    
    实验步骤如下：
    A.测量滑块A、B的质量含弹簧片及遮光片，分别记为、；
    B.测量滑块A、B上的遮光片的宽度，分别记为、；
    C.给滑块A一个向右的瞬时冲量，观察滑块A的运动情况及A、B两滑块在相碰后各自的运动情况；
    D.记录下滑块A经过光电门C的时间第一次时间为、第二次时间为；
    E.记录下滑块B经过光电门D的时间：。
    实验记录的数据如下表所示，请完成以下数据处理：所有结果均保留三位有效数字

碰撞前滑块A的速度大小______，碰撞后滑块A的速度大小______；
碰撞前后滑块A的动量变化量大小______；
碰撞后滑块B的速度大小______；
碰撞前后滑块B的动量变化量大小______；
本实验的相对误差的绝对值可表达为，若，则可以认为系统动量守恒，本实验的______。

12. 某同学利用线圈、灵敏电流计、条形磁铁、电池、滑动变阻器、开关等探究电磁感应现象。已知电流从灵敏电流计的“+”接线柱流入时指针向右偏转。
                       
    将灵敏电流计与线圈B连接，当条形磁铁快速向上运动时，如图甲所示，则灵敏电流计的指针会向______ 选填“左”或“右”偏。
    将直流电源、滑动变阻器、线圈有铁芯线圈B、灵敏电流计及开关按如图乙所示连接。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。在开关闭合电路稳定后，若把线圈A中的铁芯拔出，则灵敏电流计的指针会向______ 选填“左”或“右”偏；若把滑动变阻器的滑片快速向P端滑动，灵敏电流计的指针会向______ 选填“左”或“右”偏。
13. 如图所示，一半径为r的圆形匀强磁场区域内有一个边长为的n匝正方形线框，线框的总电阻为R，线框平面与磁场方向垂直，匀强磁场方向垂直纸面向里，其磁感应强度随时间变化的关系为，求：
    
    线框中感应电流I的大小和方向；
    线框在时间内产生的热量Q。
14. 如图所示，半径为R、质量为M的半圆形滑槽，静止放置在水平地面上，一质量为m的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处由静止滑下。不计一切摩擦，小球可看成质点，重力加速度大小为g，求：
    
    小球的最大速度；
    滑槽移动的最大距离；
    滑槽对地面的最大压力。
15. 如图所示，在第一、二象限内存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E；在第三、四象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。y轴上的点处有一粒子源，粒子源可以沿水平方向连续不断地以不同的速度向第一象限射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子，不计粒子间的相互作用及粒子受到的重力。
    
    求射出的带电粒子在电场中做类平抛运动的时间；
    求带电粒子第一次穿过x轴与第二次穿过x轴的位置之间的距离L；
    若粒子源时刻射出的带电粒子的速度为0，之后射出的粒子速度逐渐变大，记t时刻射出的带电粒子的初速度大小为，只要粒子射出时的初速度控制得好，那么可以发现从时刻开始的某段时间内射出的所有带电粒子第一次离开磁场时能在x轴上排成一行，求粒子的初速度与时间t的关系。
    

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】A、闭合开关的瞬间，A螺线管中的电流从无到有，螺线管B中的磁通量发生变化，线圈B中会产生感应电流，能使灵敏电流表指针偏转，故A不符合题意；
B、闭合开关且电流稳定后，A螺线管中的电流不变、螺线管B中的磁通量不发生变化，线圈B中不会产生感应电流，不能使灵敏电流表指针偏转，故B符合题意；
C、闭合开关后将线圈A迅速向上拔出时，螺线管B中的磁通量减少，线圈B中会产生感应电流，能使灵敏电流表指针偏转，故C不符合题意；
D、闭合开关后迅速移动滑动变阻器的滑片，A螺线管中的电流发生变化，螺线管B中的磁通量发生变化，线圈B中会产生感应电流，能使灵敏电流表指针偏转，故D不符合题意。
本题选不能使灵敏电流表指针偏转的是，故选：B。
根据各个选项的操作，判断螺线管B中的磁通量是否发生变化，由此分析能否在B螺线管中产生感应电流。
本题主要是考查感应电流产生的条件，知道闭合电路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流。
 

2.【答案】D 

【解析】AB、当S闭合时，由于L的阻碍，电流从两灯中流过，故两灯同时亮，并且流过的电流相等，故两灯的亮度相同；但电路稳定后，灯泡A被短路而熄灭，B灯更亮，最后保持不变，故AB错误；
CD、当S断开时，B中电流消失，故立即熄灭；由于电感中产生感应电动势，线圈L与灯A组成自感回路，使A闪亮一下后逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选：D。
电感在内部电流发生变化时会产生一种阻碍作用，当电流增大时会产生反向电动势使电流缓慢增大，在接通瞬间看作是电阻极大；当电流减小时，会产生同向电动势，使电流缓慢减小，相当于电源。
本题要明确电感的自感现象，是由于电磁感应现象使其内部电流产生的一个变化，应根据电磁感应现象进行理解，电源断开时，电感线圈可以视为电源处理。
 

3.【答案】C 

【解析】通电时，导线受安培力作用，根据左手定则可知，左端受到的安培力垂直纸面向外，右端受到的安培力垂直纸面向里；再根据力的作用是相互的，那么磁铁N极受到垂直纸面向里的力，S极受到垂直纸面向外的力，从上往下看，磁铁顺时针旋转；当磁铁转到时，根据左手定则，导线受到向上的安培力，根据作用力与反作用力得到磁铁受到向下的安培力，从而绳子对磁铁的拉力T增大，故C正确，ABD错误；
故选：C。
导线通电时，两端在U形磁铁的磁场下受到安培力，根据左手定则判断安培力方向，再根据相互作用力得到磁铁的受力情况及旋转方向；当磁铁旋转后，根据导线受安培力情况判断磁铁受力，从而判断绳子张力大小变化。
本题考查了安培力，解题的关键是磁铁和导线平行时只需判断两端受力即可，再根据相互作用力来判断磁铁受力情况，不可直接判断磁铁受力。
 

4.【答案】D 

【解析】光路图如图所示：

由图可知ABCO是菱形，所以：，
根据折射定律得：
故ABC错误，D正确。
故选：D。
光线由A点射入后发生折射，由几何关系可求得光线射到球体内表面时的折射角，由折射定律可求得折射率。
本题是几何光学问题，作出光路图是解题的基础，要掌握折射定律公式，运用几何关系分析光线的偏折角与折射角和入射角的关系是本题的关键。
 

5.【答案】B 

【解析】

【分析】
根据图可知，电容器放电，电荷量减少，电流变大，板间电势差减小；插入铁芯，L变大，根据振荡电路的周期可知频率的变化，电容器正对面积减小，根据公式可判断电磁波波长。
明确振荡电路的原理，知道插入铁芯改变哪些物理量，减小正对面积改变电容器的电容。
【解答】
A.由图可知电容器正在放电，电流变大，线圈中的磁场方向向上且电流正在变大，A正确；
B.电容器中的电场方向向上，由于电容器正在放电，则电荷量减小，即板间电势差正在减小，B错误；
C.若在电场中插入铁芯，则L变大，根据，则发射的电磁波频率变小，C正确；
D.若减小板间的正对面积，则电容器的C减小，根据，则发射的电磁波波长变短，D正确。
故选B。  

6.【答案】C 

【解析】火药爆炸后，两块碎片均做平抛运动，设炸后瞬间其速度分别为和，规定向右为正方向，
由动量守恒定律和题给条件有：
水平方向：
竖直方向：
烟花弹爆炸使两块碎片增加的机械能：
联立解得：
故C正确，ABD错误；
故选：C。
研究爆炸过程，由动量守恒定律和爆炸后两部分做平抛运动的运动规律可解得增加的机械能。
本题考查的是平抛运动与动量守恒定律，关键是掌握碎片的运动规律；要知道爆炸过程内力远大于外力，系统遵循动量守恒定律，解题时要注意选择正方向。
 

7.【答案】B 

【解析】小球在运动过程中受重力、支持力、洛伦兹力作用，故只有重力做功，那么小球在运动过程中机械能守恒，所以，到达最高点时小球的速度相等；
甲球带正电，洛伦兹力方向向下，重力方向向下，有；
乙球带负电，洛伦兹力方向向上，重力方向向下，有；
丙球不带电，无洛伦兹力，重力方向向下，有；
三个小球到达圆形轨道的最高点时对轨道的压力大小恰好相等，由牛顿第三定律可知，故B正确，ACD错误；
故选：B。
分析小球运动过程中受力、做功情况，由于机械能守恒，可得到小球在最高点的速度相同，然后对三个球分别进行受力分析即可得到质量的大小关系。
物体运动状态量的求解，一般分析物体的受力、做功情况，然后由动能定理求解状态量。
 

8.【答案】AC 

【解析】A、时刻线框与磁场垂直，穿过线框的磁通量最大，故A正确；
B、感应电动势的最大值，电动势的有效值，故B错误；
C、从开始转动过程穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流方向是adcba，每经过半个周期感应电流方向发生改变，因此时刻线框内产生的感应电流方向为abcda，故C正确；
D、从线框位于中性面时开始计时，线框中产生的感应电动势，故D错误。
故选：AC。
线框与磁场垂直时磁通量最大；求出感应电动势的最大值，然后求出有效值；应用楞次定律判断感应电流方向；根据最大值与计时线框所处位置求出感应电动势的瞬时值表达式。
解答本题时，关键要掌握电动势最大值公式以及磁通量的最大值公式，要注意电动势的瞬时值表达式与计时起点有关。
 

9.【答案】BC 

【解析】A、由波的传播方向与质点振动方向的关系可以判断出波源的起振方向向上，故A错误；
B、该波的传播速度为：，故B正确；
C、再经过，平衡位置在处质点的振动形式向前传播的距离为：，到达平衡位置在处，故C正确；
D、平衡位置在处的质点从图示时刻起经过，通过的路程为，故D错误；
故选：BC。
根据同侧法分析出波源的起振方向；
根据公式计算出波速的大小；
横波在水平方向上做匀速直线运动，根据运动学公式分析出质点的位置；
根据时间和周期的关系，结合一个周期内质点振动的路程与振幅的关系得出质点通过的路程。
本题主要考查了横波的图像，从图像上得出波长，结合周期得出波速，同时理解横波在不同方向的运动特点完成分析。
 

10.【答案】BD 

【解析】AB、由右手定则可知，AB中的感应电流是，回路中的电流是逆时针的，再根据左手定则可知，AB受到的安培力向右，故A错误，B正确；
CD、对AB棒，随着速度的增大，安培力增大，AB棒的加速度减小。对CD棒，在安培力的作用下做加速度增大的加速运动，当两者的加速度相等时，以此加速度做匀加速直线运动，以后回路中的电流不变，安培力不变。故C错误，D正确。
故选：BD。
对AB棒进行受力分析，在恒力的拉力下，先加速运动，但同时受到的安培力也增大，所以加速度减小。对CD进行受力分析，由于安培力而加速，当两者的加速度相等时，一起做匀加速运动。
本题是电磁感应的动力学问题，在此安培力对AB来说是电磁阻力，对CD来说是电磁驱动，当两者加速度相等时，以相同的加速度匀加速运动，由于两者的速度差恒定，则感应电动势恒定，电流恒定，安增力恒定，但整个系统的动能增加。
 

11.【答案】，；
；
；
；
 

【解析】根据在极短时间内的平均速度大小近似等于这段时间内某时刻的瞬时速度大小，可得碰撞前滑块A的速度大小为：，碰撞后滑块A的速度大小为：；
规定碰前A的速度方向为正方向，碰撞后再次通过光电门C，说明碰撞后A的速度方向与碰撞前相反，根据动量变化量的定义，可得碰撞前后滑块A的动量变化量为：，即碰撞前后滑块A的动量变化量大小为；
根据速度公式，可得碰撞后滑块B的速度大小为：；
根据动量变化量的定义，可得碰撞前后滑块B的动量变化量为：，即碰撞前后滑块B的动量变化量大小为；
本实验的相对误差为：，，则可以认为系统动量守恒。
故答案为：，；；；；。
根据在极短时间内的平均速度大小近似等于这段时间内某时刻的瞬时速度大小求解碰撞前后A、B的速度；
规定正方向，根据动量变化量的定义求解碰撞前后滑块A的动量变化量大小；
规定正方向，根据动量变化量的定义求解碰撞前后滑块B的动量变化量大小；
根据相对误差的表达式求解本实验的相对误差。
本题考查了验证动量守恒定律实验，理解实验原理是解题的前提与关键；根据实验原理与实验注意事项、应用动量守恒定律即可解题；解题时注意有效数字的保留。
 

12.【答案】右；
右，左 

【解析】当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动，在实验中该同学将条形磁铁N极朝下，当条形磁铁快速向上运动时，依据楞次定律，结合右手螺旋定则，可知，感应电流从螺线管下端流出，因此感应电流从正接线柱流入电表，则电流计的指针向右偏转；
该同学发现开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏，由此可知，当穿过线圈B的磁通量增大时，灵敏电流计指针向左偏转；则穿过线圈B的磁通量减小时，灵敏电流计指针向右偏转。
在开关闭合电路稳定后，若把线圈A中的铁芯拔出时，穿过线圈B的磁通量减小，则灵敏电流计的指针向右偏；
当若把滑动变阻器的滑片快速向P端滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏。
故答案为：右；右，左。
当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动，根据电流表指针偏转方向判断电流方向，然后应用安培定则与楞次定律分析答题；
由题意确定磁通量变化与灵敏电流计指针偏转方向间的关系，然后根据题意判断穿过线圈B的磁通量如何变化，然后判断灵敏电流计指针偏转方向。
探究电磁感应现象实验，掌握楞次定律与右手螺线定则的内容，并理解在实验前应明确电流表指针偏转方向与电流方向间的关系；本题第问无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使灵敏电流计指针左偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象。
 

13.【答案】解：垂直纸面向里的磁场均匀增大，根据楞次定律，线框感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，线框中的感应电流方向为逆时针方向；
设线框中产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得：
；
由焦耳定律得：
解得：。
答：线框中感应电流I的大小为，线框中的感应电流方向为逆时针方向；
线框在时间内产生的热量Q为。 

【解析】根据楞次定律判定感应电流的方向；根据法拉第电磁感应定律求电动势，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流大小；
根据焦耳定律求解焦耳热。
本题利用法拉第电磁感应定律、电阻定律和欧姆定律研究电磁感应现象中电流的关系，为常规题，关键是正确运用法拉第电磁感应定律求电动势。
 

14.【答案】解：当小球下滑至最低点时速度最大，设小球速度最大时滑槽的速度大小为。小球下滑过程中，滑槽与小球组成的系统水平方向动量守恒，取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得：
由系统的机械能守恒得：
代入数据联立解得小球的最大速度为：，槽的速度为：；
当小球运动到左侧最高点时，滑槽移动的距离最大。系统在水平方向上任意瞬间动量均守恒，设小球从右侧最高点运动到左侧最高点时所用时间为t，小球在水平方向上的平均速度大小为，滑槽的平均速度大小为，根据系统在水平方向上平均动量守恒得：
根据运动学公式有：，
代入数据联立解得滑槽移动的最大距离为：；
当小球下滑至最低点时速度最大，滑槽对地面的压力最大，设此时地面对滑槽支持力大小为，小球相对圆心的速度大小为v，在竖直方向，对滑槽和小球组成的整体，由牛顿第二定律得：，其中
代入数据解得地面对槽的支持力为：
由牛顿第三定律知滑槽对地面的最大压力，方向竖直向下。
答：小球的最大速度为；
滑槽移动的最大距离为；
滑槽对地面的最大压力为，方向竖直向下。 

【解析】当小球下滑至最低点时速度最大，根据小球与滑槽组成的系统水平方向动量守恒和机械能守恒求解小球的最大速度；
当小球运动到左侧最高点时，滑槽移动的距离最大，根据系统水平方向动量守恒和速度与位移的关系求解滑槽移动的最大距离；
当小球下滑至最低点时速度最大，滑槽对地面的压力最大，根据牛顿第二定律求出滑槽对小球最大支持力，再对滑槽，由平衡条件求出地面对滑槽最大支持力，从而由牛顿第三定律得到滑槽对地面的最大压力。
本题考查系统水平方向动量守恒和系统机械能守恒定律的综合问题，要知道小球和滑槽组成的系统水平方向动量守恒，但总动量并不守恒。
 

15.【答案】解：带电粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有
由牛顿第二定律有
联立解得；
设粒子从粒子源射出时的初速度大小为v，粒子第一次到达x轴时的速度大小为，与水平方向的夹角为，在竖直方向上的分速度大小为，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，则有


粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
其中
根据几何知识可得
联立解得；
时刻射入的粒子初速度为零，该粒子从O点第一次进入磁场，进入磁场时的速度大小就是，此时粒子在磁场中运动的时间，由于所有的粒子在电场中运动的时间相同，故造成粒子运动时间不同的原因是粒子在磁场中运动的时间不同。t时刻从粒子源射出的粒子的初速度为，设该粒子第一次进入磁场时速度大小为，与水平方向的夹角为，该粒子在磁场中运动的轨道半径为R，粒子在磁场中运动的时间为，则有，，
根据题意，所有粒子第一次离开磁场的时刻相同，则有，，
解得。
答：射出的带电粒子在电场中做类平抛运动的时间为；
带电粒子第一次穿过x轴与第二次穿过x轴的位置之间的距离L为；
粒子的初速度与时间t的关系为。 

【解析】带电粒子在第一象限内做类平抛运动，在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求出加速度，由位移-时间公式求运动时间；
根据运动学公式求出带电粒子进入磁场时的竖直分速度。粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出粒子的轨迹半径，画出粒子的运动轨迹，由几何知识求粒子第一次穿过x轴与第二次穿过x轴的位置之间的距离L；
所有的粒子在电场中运动的时间相同，造成粒子运动时同不同的原因是粒子在磁场中运动的时间不同。根据洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律和圆周运动的规律求出粒子在磁场中运动周期，从而求得粒子在磁场中运动的时间，从而得到粒子的初速度与时间t的关系。
本题是带电粒子在组合场中运动的类型，运用运动的分解法研究粒子在电场中的运动过程，通过画出轨迹研究粒子在磁场中运动的过程，根据牛顿第二定律和几何知识结合进行解决。