四川省成都市简阳实验学校（成都石室阳安学校）2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

四川省成都市成都石室阳安学校2023-2024学年高二下学期物理期中考试试题 一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分，在每题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求. 1．下列说法正确的是（　　） A．安培研究感应电流的方向与磁通量变化的关系，提出了安培定则 B．根据赫兹的电磁理论，变化的磁场能够在周围空间产生电场 C．X射线又叫伦琴射线，在医学上可用来透视人体，检查体内的病变和骨骼情况 D．法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系 2．研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，下列说法正确的是（　　） A．当电梯坠落至图示位置时，只有闭合线圈能阻碍电梯下落 B．当电梯坠落至图示位置时，只有闭合线圈能阻碍电梯下落 C．当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈、中的电流方向相同 D．当电梯坠落至图示位置时，闭合线圈、中的电流方向相反 3．两束不同频率的平行单色光a、b分别由水中射入空气发生如图所示的折射现象（α＜β），下列说法正确的是（　　） A．随着a、b入射角度的逐渐增加，a先发生全反射 B．水对a的折射率比水对b的折射率小 C．a、b在水中的传播速度va小于vb D．a、b入射角为0°时，没有光线射入空气中 4．在如图所示的电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，和是两个完全相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　） A．当闭合开关S时，、同时亮，最后两灯一样亮 B．闭合开关S后，、亮后逐渐变暗 C．当断开开关S时，两灯同时熄灭 D．断开开关S时，立即熄灭，亮一下然后逐渐熄灭，流过的电流从B通过流到A 5．半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、电阻为R的均匀金属棒置于圆导轨上面，的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下。在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器。金属棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。导轨电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．金属棒中电流从A流向B B．金属棒两端电压为 C．电容器的M板带负电 D．电容器所带电荷量为 6．如图所示，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线阻值为，在到时间内，磁感应强度B随时间t的变化关系为，规定竖直向下为安培力的正方向，t = 0s时的磁场垂直于金属框所在平面向外，则在0～6s内安培力随时间的变化关系图像是（　　） A． B． C． D． 7．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=22：5，原线圈接的交流电，灯泡L标有“50V 100W”字样，电阻R=25Ω，D为理想二极管，则（　　） A．灯泡L不能正常发光 B．通过电阻R的电流有效值为2A C．原线圈输出功率为200W D．通过副线圈的电流有效值为3A 二、多选题：本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分. 8．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，下列说法正确的是（　　） A．图示时刻，电路中的电流正在增大 B．图示时刻，磁场能正在转化成电场能 C．若减少两极板间距离，则发射的电磁波频率将会变小 D．若在线圈中加入铁芯，则线圈的自感系数将会减小 9．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为，矩形线圈abcd的面积为S，共n匝，内阻为r，线圈通过滑环与理想电流表和阻值为R的定值电阻相连，ab边与滑环E相连，cd边与滑环F相连。若线圈正在绕垂直于磁感线的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动，图示位置线圈平面恰好与磁感线平行。以下说法正确的是（　　） A．线圈自图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电量为 B．线圈在图示位置时，通过电阻R的电流方向为自N流向M C．线圈转动一周的过程中克服安培力做的功为 D．线圈在图示位置时电流表的示数为 10．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平固定放置，导轨间存在竖直向上的匀强磁场。两根完全相同的金属棒ab、cd垂直放置在导轨上，两金属棒的长度恰好等于金属导轨的间距。时刻对金属棒cd施加一个水平向右的恒力F，此后两金属棒由静止开始运动，金属棒在运动过程中始终与导轨接触良好，两金属棒的速度大小分别记为、，加速度大小分别记为、，金属棒cd两端电压记为，闭合回路消耗的电功率记为P，电路中除金属棒以外的电阻均不计，下列关系图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 11．如图所示，图2为一个自动筛选鸡蛋重量的装置，可以筛选出两类重量不同的鸡蛋。当不同重量的鸡蛋传送到压力秤上时，压力秤作用在压力传感器电阻上，其电阻值随压力秤所受压力的变化图像如图1所示。是可调节电阻，其两端电压经放大电路放大后可以控制电磁铁是否吸动衔铁并保持一段时间。当电压超过某一数值时电磁铁可以吸动衔铁使弹簧下压，鸡蛋就进入B通道。已知电源电动势，内阻不计，调节为10Ω。 （1）由图1可知，压力传感器的电阻值随压力的增大而　 　（填：“增大、减小”）。 （2）从B通道通过的是鸡蛋　 　（填：“重、轻”）。 （3）由两个图可知，若两端的电压超过6V时，电磁铁可以吸动衔铁向下，则选择的重鸡蛋对压力秤的压力要大于　 　N。（保留两位有效数字） （4）要想选择出更重的鸡蛋，需要把电阻的阻值调　 　（填：“大、小”）。 12．（1）.某同学用“插针法”测定玻璃的折射率，实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针、，在另一侧再竖直插两个大头针、。由于没有量角器，在完成了光路图以后，用圆规以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率　 　（保留两位有效数字）。 （2）.在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以，为界面画光路图。甲、乙、丙同学测得的折射率和真实值相比：甲　 　；乙　 　 ；丙　 　（填选项前的字母）。 A．偏大 B．偏小 C．不变 D．以上都可能 四、计算题：本题共3小题，共41分.解答应写出必要的文字说明，方程式和重要演算步骤，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. 13．如图所示，截面是扇形的玻璃砖放在水平面上，扇形的半径为R，，面涂有反射层，一束单色光竖直向下照射在面上的C点，折射光线照射在面的D点，反射光线照射在弧面的中点E，与平行，光在真空中的传播速度为c。求： （1）玻璃砖对该单色光的折射率； （2）该单色光从C点传播到E点所用的时间。 14．如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知电动势最大值。 （1）求发电机中匀强磁场的磁感应强度大小； （2）从线圈在图甲所示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式； （3）如图乙所示，将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为200kW，输电线的总电阻为4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在10kW，则、的原副线圈匝数比和分别为多少？ 15．如图所示，两导轨MN、PQ平行放置，间距为，左端用阻值为的定值电阻连接，磁场垂直于导轨平面向下，磁感应强度为，导体棒ab垂直于导轨放置，在水平向右的恒力的作用下由静止开始运动，导体棒的质量，电阻，导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.4，当导体棒运动时速度达到最大，求：（重力加速度g=10m/s2） （1）导体棒的最大速度； （2）导体棒的速度从零到最大的过程中，电阻R上产生的热量Q； （3）若当导体棒的速度达到最大时撤去恒力，此后回路中产生的焦耳热，则撤去恒力后导体棒的运动时间为多少。 答案解析部分 1．【答案】C 【知识点】物理学史 【解析】【解答】A、安培研究感应电流的方向与磁通量变化的关系，提出了楞次定律，故A错误； B、根据麦克斯韦的电磁理论，变化的磁场能够在周围空间产生电场，故B错误； C、X射线又叫伦琴射线，在医学上可用来透视人体，检查体内的病变和骨骼情况，故C正确； D、奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系 ，故D错误。 故答案为：C。 【分析】熟悉掌握各物理学史，明确各物理学家的成就及各物理学家的成就对物理研究及生活应用的意义及价值。 2．【答案】D 【知识点】楞次定律 【解析】【解答】AB、当电梯突然坠落时，线圈A中的磁通量突然减少，线圈B中的磁通量突然增多，根据楞次定律可知线圈AB都能阻碍电梯的运动，故AB错误； CD、当电梯坠落至图示位置时，磁场方向向上，此时穿过闭合线圈B中的磁通量增加，由楞次定律可知线圈B中感应电流的方向为顺时针（俯视），穿过闭合线圈A中的磁通量减小，由楞次定律可知线圈A中感应电流的方向为逆时针（俯视），闭合线圈A、B中的电流方向相反，故C错误，D正确； 故答案为：D。 【分析】确定电梯坠落过程，穿过两线圈A、B磁通量的变化情况，再根据楞次定律及其三大推论进行分析解答。 3．【答案】B 【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射 【解析】【解答】AB、根据折射定律 且α＜β，可知 根据 可知全反射临界角 所以随着a、b入射角度的逐渐增加，b先发生全反射，故A错误，B正确； C、根据 可得 故C错误； D、a、b入射角为0°时，则光线沿直线射入空气中，不偏折，故D错误。 故答案为：B。 【分析】根据光的折射定律结合题意确定水对两色光的折射定律，折射率越大，偏折角越大，越容易发生全反射，在水中的传播速度越小。入射角为0°时，则光线沿直线传播不发生偏折。 4．【答案】D 【知识点】自感与互感 【解析】【解答】AB、开关闭合瞬间，L1和L2同时亮，由于线圈L的自感现象，L中的电流逐渐增大，并最终达到最大，此时L1中电流逐渐减小并趋于零，L2中电流增大，因此闭合开关后，L1亮后逐渐变暗，L2亮后逐渐变亮，故AB错误； CD、开关断开后，由于L2中无电流，因此L2立即熄灭，L1与线圈L构成闭合回路，由于自感现象，因此L1会亮一下然后逐渐熄灭，电流方向从B通过L1流到A，故C错误，D正确。 故答案为：D。 【分析】自感线圈总是阻碍通过自感线圈电流的变化，稳定时自感线圈相当于纯电阻元件，断开开关后，自感线圈与灯泡L1构成回路，回路中的电流逐渐减小。熟练掌握自感线圈在恒定电路的分析与应用。 5．【答案】B 【知识点】电容器及其应用；右手定则；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题 【解析】【解答】A、金属棒绕O逆时针匀速转动，根据右手定则可知金属棒中电流从B流向A，故A错误； B、金属棒转动产生的电动势为 切割磁感线的金属棒相当于电源，金属棒两端电压相当于电源的路端电压，则金属棒两端电压为 故B正确； C、金属棒A端相当于电源正极，则电容器M板带正电，故C错误； D、由 可得电容器所带电荷量为 故D错误。 故答案为：B。 【分析】根据右手定则确定金属棒产生感应电流的方向，金属棒切割磁感线产生感应电流，其相当于电源，电源内部电流由负极流向正极，金属棒两端的电压为路端电压。再根据法拉第电磁感应定律及串并联规律和电容的定义式进行解答。 6．【答案】A 【知识点】电磁感应中的图像类问题；电磁感应中的磁变类问题 【解析】【解答】金属框中的感应电动势为 金属框中的感应电流为 方向为逆时针，金属框受到的安培力为 根据左手定则可知0∼3s金属框受到的安培力向下，3∼6s金属框受到的安培力向上。 故答案为：A。 【分析】根据B-t关系式确定穿过线圈磁场的方向及磁通量的变化情况，再根据右手定则确定感应电流的方向，再结合左手定则确定金属框所受安培力的方向。再根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律结合安培力公式确定安培力与时间的关系时，继而确定F-t图像情况。 7．【答案】D 【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用 【解析】【解答】A、原线圈电压的有效值为 则根据理想变压器可知，副线圈两端的电压为 故灯泡L能正常发光，故A错误； B、由于存在二极管，一个周期内只有半个周期内的电流可以通过二极管，故该电阻消耗的功率为 解得 故B错误； C、副线圈输出总功率为 根据理想变压器规律可知，原线圈输出功率为 故C错误； D、根据电功率公式有 故D正确。 故答案为：D。 【分析】根据交变电流规律确定原线圈电压的有效值，再根据理想变压器匝数比与电压的关系确定副线圈两端的电压，继而判断灯泡是否能正常工作。二极管具有单向导电性的特性，即只有半个周期的电流能够通过二极管。再根据交变电流有效值的定义及电功率公式和理想变压器规律进行解答。 8．【答案】A,C 【知识点】LC振荡电路分析 【解析】【解答】AB、图示时刻，电流方向沿逆时针，电子定向移动方向沿顺时针，下极板得电子，下极板带正电，可知，下极板电荷量减小，电容器正在放电，电场能减小，磁场能在增大，将电场能转化为磁场能，电路中的电流正在增大，故A正确，B错误； C、根据 可知，若减少两极板间距离，则电容器的电容将会增大，根据 可知，电容器的电容将会增大，发射的电磁波频率将会变小，故C正确； D、若在线圈中加入铁芯，则线圈的自感系数将会增大，故D错误。 故答案为：AC。 【分析】根据图示情况确定电容器的充放电情况，电容器正在放电，电场能减小，磁场能在增大，将电场能转化为磁场能，电路中的电流正在增大。根据电容的定义式确定电容器电容的变化情况，子根据LC电路振动周期确定产生电磁波频率的变化情况。线圈中加入铁芯，线圈的自感系数将会增大。 9．【答案】C,D 【知识点】右手定则；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；电磁感应中的能量类问题 【解析】【解答】A、线圈自题中图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电量为 故A错误； B、线圈在题中图示位置时，由右手定则可知通过电阻R的电流方向为自M流向N，故B错误； C、线圈转动一周的过程中克服安力做的功为 ， 得 故C正确； D、电流表显示的是有效值 故D正确。 故答案为：CD。 【分析】根据右手定则确定图示位置产生感应电流的方向，线框产生的感应电动势为交变电压，根据法拉第电磁感应定律及交变电电压规律确定感应电动势的有效值，线框做匀速转动，线框克服安培力所做的功全部转化为回路中产生的焦耳热。电流表示数为回路中电流的有效值。熟练掌握电荷量的计算方法。 10．【答案】A,D 【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的图像类问题；电磁感应中的动力学问题 【解析】 【解答】A B、金属棒cd在恒力F作用下由静止开始加速，此时金属棒ab、cd加速度 之后回路中出现感应电流，金属棒cd受到的安培力与恒力F反向，金属棒cd的加速度减小，金属棒ab在安培力作用下开始加速，金属棒cd与金属棒ab的速度差逐渐增大，回路中的电动势逐渐增大，安培力 逐渐增大，金属棒cd加速度减小，金属棒ab加速度增大，当 时，vc-va不再变化，回路中的电流不再变化，但是两金属棒的速度仍在增大，v—t图像如图甲所示 故A正确，B错误： C、设两金属棒电阻均为R ，系统达到稳定之前 随时间逐渐增大，系统达到稳定后，因回路中电流不变，则 Ucd随着vc的增加而均匀增加，如图乙所示 故C错误； D、闭合回路消耗的电功率 在开始阶段随回路中电流的增大，电功率逐渐增大，当系统稳定后回路中电流不变，电功率不再变化， 故D正确。 故答案为：AD。 【分析】 熟练掌握等距双棒有外力切割磁场的运动规律及特点。分别对两棒进行受力分析，根据牛顿第二定律结合安培力公式确定两棒加速度及速度的变化情况。根据右手定则确定两棒产生感应电流的方向，继而确定回路中总感应电动势的方向，再结合速度和加速度的变化情况利用闭合电路欧姆定律确定cd棒两端电压及回路中电功率变化情况。 11．【答案】（1）减小 （2）重 （3）0.43 （4）小 【知识点】常见传感器的工作原理及应用；研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性 【解析】 【解答】（1）由图1可知F越大R越小，即压力传感器的电阻值R1随压力的增大而减小。 （2）当鸡蛋质量较大时，压力秤作用于R1的压力F较大，则R1较小，令通过R2的电流较大，故R2两端电压较大，经过放大电路放大后电压超过某一数值时电磁铁可以吸动衔铁使弹簧下压，鸡蛋就进入B通道。所以从B通道通过的是重鸡蛋。 （3）根据电路欧姆定律 和 解得 由图1，当R1=10Ω时，F=0.47N，所以选择的重鸡蛋对压力秤的压力要大于0.43N。 （4）要选出更重的鸡蛋，即要相同的鸡蛋送到压力秤时，令R2两端的电压较原来的小，所以需要把R2的阻值调小。 【分析】根据图1确定压力传感器电阻阻值与压力的关系。电路中总电阻减小，则回路中电流增大，电阻R2两端的电压越大，电磁铁两端的电压越大，达到某一值电磁铁将衔铁吸下，鸡蛋进入B通道，再结合压力传感器电阻阻值与压力的关系确定进入B通电鸡蛋的重量情况。根据闭合电路欧姆定律结合图1进行数据处理。 12．【答案】（1）1.6 （2）B；C；D 【知识点】测定玻璃的折射率 【解析】【解答】（1）图中P1P2作为入射光线，OO'是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i，折射角为r，则由几何知识得到 ， 又 则折射率 （2）三种情况下入射光线与折射光线之间的关系如图所示 用图①测定折射率时，做出的折射光线与玻璃中的真实折射光线相比偏折大了，所以测量的折射角偏大了，折射率变小，故答案为：B； 用图②测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故答案为：C； 用图③测定折射率时，如果出射点为bb'与玻璃砖下表面的交点，则测量值不变，如果出射点在交点的左侧，测量值偏小，出射点在交点的右侧，测量值偏大，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变，故答案为：D。 【分析】熟练掌握用“插针法”测定玻璃的折射率的实验原理及操作步骤和注意事项。再根据几何关系及折射定律确定玻璃的折射率。画出三种情况下的光路图，再结合几何关系及折射定律进行分析解答。 13．【答案】（1）延长入射光线交OB于F点，如图 由于与平行，且CD和ED与竖直方向夹角相等，则 由几何关系，光的入射角为，则 故光的折射角为，则玻璃砖对该单色光的折射率为 （2）为正三角形，则OCED为菱形，则 得 即光在玻璃砖中的路程为 光在玻璃砖中的速度为 单色光从C点传播到E点所用的时间为 【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射 【解析】【分析】（1）根据几何关系确定光线在C点的入射角及折射角，再根据折射定律进行解答； （2）根据接关系确定光线从C点传播到E点的路程，再根据折射定律确定光在玻璃中的传播速度，再结合路程与时间的关系进行解答。 14．【答案】（1）线圈转动的角速度 由 得 （2）线圈与中性面位置垂直，则感应电动势随时间变化的函数表达式 （3）输电线上的电流 的输入电流 则原、副线圈匝数比 副线圈两端电压 原线圈两端电压 则原、副线圈匝数比 【知识点】电能的输送；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用 【解析】【分析】（1）根据转速与角速度的关系确定线框转动的角速度大小，再根据交变电流最大值确定磁感应强度的大小； （2） 线圈与中性面位置垂直，感应电动势最大，再根据交变电流的特点确定感应电动势随时间变化的函数表达式； （3）根据电功率的公式确定输电线上的电流及流过升压变压器的电流，再根据理想变压器规律及欧姆定律和串并联电路规律进行解答。 15．【答案】（1）当导体棒的速度达到最大时，加速度等于零，由受力分析可得 又有 ，， 代入数据可得 （2）导体棒的速度从零达到最大的过程中，由动能定理可得 代入数据可得 由功能关系可知，回路产生的焦耳热 则电阻R上产生的热量 （3）撤去恒力后，导体棒减速运动至停止，由能量守恒可得 代入数据可得 在此过程中，流过电阻R的电量 ，， 综上可得 对导体棒，由动量定理可得 有 代入数据可得t=2.5s 【知识点】闭合电路的欧姆定律；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题 【解析】【分析】（1）确定导体棒在运动过程的受力情况，当导体棒的速度达到最大值时，导体棒的加速度为零，再根据法拉第电磁感应定律及欧姆定律和平衡条件进行解答； （2）确定导体棒在运动过程各力的做功情况，再根据动能定理确定导体棒的速度从零达到最大的过程中安培力的做功情况，再根据功能关系及串联电路规律进行解答； （3）确定撤去拉力后，导体棒的受力情况，再根据动能定理确定此过程导体棒运动的位移。根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律和电流和电荷量的关系确定该过程产生的电荷量大小。再对导体棒运用动量定理进行解答。 学科网（北京）股份有限公司 $$