辽宁省大石桥市第三高级中学2021-2022学年高二（上）12月物理试题（解析版）

2021—2022学年度上学期12月份考试高二物理时间：75分钟满分：100分范围：（选修二第二，三，四章）一、选择题：（12小题，其中1-8题为单选题，每小题4分，9-12题为多选题，全选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不选的得0分）1.在物理学发展的过程中观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起了重要作用，下列叙述符合史实的是（）A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B.洛伦兹根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C.法拉第在对理论和实验资料进行分析后总结出法拉第电磁感应定律D.楞次认磁场变化时会在空间激发出一种电场，叫感生电场【1题答案】【答案】A【解析】【详解】A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，故A项符合题意.B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故B项不合题意.C.法拉第电磁感应定律是由纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出的规律，故C项不合题意.D.麦克斯韦认为磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，叫感生电场，故D项不合题意.2.下列磁场垂直加在金属圆盘上不能产生涡流的是（）A. B.C. D.【2题答案】【答案】A【解析】【详解】根据电磁感应原理，只要是变化的磁场垂直加在金属圆盘上都能产生涡流，则不能产生涡流的是A。故选A。3.如图所示，金属棒、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒在匀强磁场中沿导轨向右运动，则（）

A.棒不受安培力作用B.棒所受安培力的方向向右C.棒中感应电流的方向由到D.螺线管产生的磁场，端为N极【3题答案】【答案】C【解析】【详解】ABC．棒沿导轨向右运动，由右手定则可知，ab中产生由b到a的向上的感应电流，根据左手定则可知，ab棒受安培力向左，选项AB错误，C正确；D．根据安培定则可知，螺线管产生的磁场，B端为N极，选项D错误。故选C。4.如图，A、B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈下面说法正确的是A.闭合开关S时，A、B灯同时亮，且达到正常亮度B.闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮C.闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮D.断开开关S时，B灯立即熄灭而A灯慢慢熄灭【4题答案】【答案】C【解析】【详解】A、B、C、开关K闭合的瞬间,电源的电压同时加到两支路的两端,B灯立即发光.因为线圈的自感阻碍,A灯后发光,因为线圈的电阻可以忽略,灯A逐渐变亮,最后和B灯一样亮.故AB错误,C正确;

D、断开开关K的瞬间,线圈与两灯一起构成一个自感回路,过线圈的电流将要减小,产生自感电动势,相当电源,两灯逐渐同时熄灭,故D错误.

故选C点睛：开关K闭合的瞬间,电源的电压同时加到两支路的两端,B灯立即发光.因为线圈的阻碍,A灯后发光,因为线圈的电阻可以忽略,灯A逐渐变亮.

最后一样亮．5.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。开始时，开关S断开。当开关S接通时，以下说法中不正确的是（）A.副线圈两端M、N的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中电流增大【5题答案】【答案】A【解析】【分析】【详解】A．根据可知副线圈两端M、N的输出电压由输入电压决定的，与用电器无关，因此输出电压保持不变，A错误；BC．当S闭合后，整个回路电阻减小，干路电流增加，因此副线圈输电线等效电阻R上的电压增大，因此加在灯L1的电压降低，因此通过灯泡L1的电流减小，B正确，C正确；D．根据由于副线圈电流增大，导致原线圈电流也增大，D正确。故错误的选A。6.如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是（）A.5A B.3.5A C.3.5A D.5A【6题答案】【答案】D【解析】【详解】交流电的有效值是根据其热效应定义的，它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效。设交流电的有效值为I，令该交变电流通过一阻值为R的纯电阻，在一个周期内有I2RT=I12R＋I22R所以该交流电的有效值为I==5A故选D。7.如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有定值电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀增大，ab始终保持静止，下列说法正确的是（）A.ab中的感应电流方向由a到b B.ab中的感应电流逐渐增大C.ab所受的安培力保持不变 D.电阻R的热功率不变【7题答案】【答案】D【解析】【详解】A．磁感应强度均匀增大，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律得知ab中的感应电流方向由b到a，故A错误；B．由于磁感应强度均匀增大，根据法拉第电磁感应定律知感应电动势恒定，则ab中的感应电流恒定，故B错误；C．根据安培力公式可知安培力增大，故C错误；D．电阻的热功率电流恒定，则热功率不变，故D正确。故选D。8.如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L.纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t＝0时刻恰好位于图中所示的位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流－位移(I－x)关系的是A. B. C. D.【8题答案】【答案】C【解析】【详解】位移在0～L过程：磁通量增大，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值．，因l=x，则，位移在L～2L过程：磁通量先增大后减小，由楞次定律判断感应电流方向先为顺时针方向，为正值，后为逆时针方向，为负值．位移在2L～3L过程：磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向，为负值．，故选C．9.下列各种情况中，哪一项所指的电压或电流一定不属于交流电的有效值（）A.220V的家庭照明电压B.保险丝的熔断电流C.家用电器上标明的额定电压值D.电容器标明的耐压数值【9题答案】【答案】D【解析】【详解】220V的家庭照明电压、保险丝的熔断电流、家用电器上标明的额定电压值，都是指的交流电的有效值；但电容器标明的耐压数值，是交流电的峰值。故D正确。故选D。10.如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面，先后两次将线框从同一位置匀速地拉出有界磁场。第一次速度v1=v，第二次速度v2=2v，在先、后两次过程中（）

A.线圈中感应电流之比为1：2 B.线圈中产生热量之比为1：4C.沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1：8 D.流过任一横截面的电荷量之比为1：1【10题答案】【答案】AD【解析】【详解】设线圈的长为，宽为A．线圈中感应电流可遏制故线圈中感应电流之比为，故A正确；B．线圈中产生的热量可得线圈中产生热量之比为，故B错误；C．由于线圈匀速运动，外力与安培力大小相等，为外力的功率为可知沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1：4，故C错误；D．流过横截面的电荷量为可知与无关，所以流过任一横截面的电荷量之比为1：1，故D正确。故选AD。11.如图甲所示为某小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙所示，两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下，检测器内部的电容器与电感线圈构成振荡电路，振荡电流如图丙所示。当汽车接近或离开线圈时，使线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下。下列说法正确的（）A.图丙中，时刻电容器两端电压为最大值B.图丙中，时间内，电容器上的电荷量增加C.汽车接近线圈时，线圈的自感系数增大，振荡电流的频率降低D.汽车离开线圈时，线圈的自感系数增大，振荡电流的频率升高【11题答案】【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．图丙中，时间内电流在减小，说明电容器在充电，时刻充电结束，电容器两端电压为最大值，故A正确；B．时间内电流在增大，说明电容器在放电，电荷量减少，故B错误；C．汽车上有很多钢铁，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加了铁芯，所以线圈的自感系数增大；根据公式可知，线圈的自感系数增大时振荡电流的频率降低，故C正确；D．同理，当汽车离开线圈时，线圈的自感系数减小，振荡电流的频率升高，故D错误。故选AC。12.如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，匝数n=100匝，电阻为r=1Ω的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动线圈两端经集流环和电刷与电路连接，定值电阻R1=6Ω，R2=3Ω，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期T=0.2s．从线框与磁场方向平行位置开始计时，线圈转动的过程中，理想电压表的示数为2V．下列说法中正确的是A.电阻R2上的电功率为WB.经过10s时间，通过R1的电流方向改变100次C.从开始计时到1/20s通过电阻R2的电荷量为CD.若线圈转速变为原来的2倍，线圈中产生的电动势随时间变化规律【12题答案】【答案】BC【解析】【详解】A.电阻上的电功率为，故A错误．B.交流电的频率为，所以交流电在内方向改变10次，经过10s时间，电流方向改变100次，故B正确．C.根据闭合电路欧姆定律产生的感应电动势的有效值为，所以的感应电动势的最大值为，由公式，可知，故线圈中的磁通量为，从开始计时到，磁通量的变化量为，故通过的电量为，故C正确．D.若转速增大2倍，角速度也增大2倍，所以产生的感应电动势，线圈中产生的电动势随时间变化的规律为，故D错误．二、实验题：（本题共2小题，共14分。13，14题每空2分）13.某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线不计弹簧的重力。由图线可得弹簧的原长_______cm，劲度系数k=________，他利用本实验原理把图甲中的弹簧做成一把弹簧秤，当示数如图丙所示时，该弹簧的伸长量x=________cm。

【13题答案】【答案】①.4②.0.5③.6.0【解析】【详解】[1]根据图乙可知，当弹力为零时，弹簧原长为4cm。[2]劲度系数为[3]根据胡克定律得14.一多用电表的欧姆挡共有四个倍率，分别是、、、某同学用该多用电表欧姆挡倍率测量一未知电阻的阻值，操作步骤正确，他发现表头指针偏角过小，为了提高测量的精确度，应换到______倍率．如果直接用表笔连接待测电阻进行测量，那么缺少的步骤是______，若补上该步骤后重新进行测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是______测定完毕后，他将两表笔从插孔中拔出，还应将选择开关旋至______．

【14题答案】【答案】①②.欧姆调零③.6k④.OFF挡或交流电压最高挡【解析】【分析】用欧姆表测电阻，应选择适当的档位，使指针指在中央刻度线附近，欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零；欧姆表指针示数与档位的乘积是欧姆表示数；欧姆表使用完毕应把选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡．【详解】用倍率测量某电阻时，操作步骤正确，表头指针偏转角度很小，说明所选档位倍率太小，为了较准确地进行测量，应换到×1k倍率．如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是：重新进行欧姆调零；由图示表盘可知，该电阻阻值是：6×1kΩ=6kΩ．欧姆表使用完毕应把选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡．故答案为×1k；欧姆调零；6k；OFF挡或交流电压最高挡．【点睛】本题考查了欧姆表档位的选择与欧姆表读数、欧姆表使用注意事项，用欧姆表测电阻，应选择适当的档位，使指针指在中央刻度线附近，欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零；欧姆表指针示数与档位的乘积是欧姆表示数．三、计算题（3个小题，共30分，15题8分，16题12分，17题10分要求写出必要的文字说明和主要计算步骤，只写答案的不能得分）15.有一边长的正方形导线框，质量，由高度处自由下落，如图所示。其下边进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是l。求线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。g取10。【15题答案】【答案】0.02J【解析】【详解】据题：从下边ab进入匀强磁场到cd刚刚开始穿出匀强磁场为止，线框一直匀速运动，重力势能减小转化为电能，根据能量守恒定律得，线框在穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热Q=2mgl=2×0.01×10×0.1J=0.02J16.风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速的发展。如果风车阵中某发电机的输出功率为，输出电压为。发电机通过原、副线圈的匝数之比为的升压变压器、总电阻为的输电线和降压变压器把电能输送给用户。已知用户使用的用电设备需要的电压为，求：（1）升压变压器的输出电压；（2）输电线上损失的电功率；（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。【16题答案】【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【分析】【详解】（1）升压变压器的副线因与原线圈的电压之比等于剧原线圈匝数之比代入数据得（2）输电线上的电流为代入数据得损失的功率为（3）降压变压器原线圈的电压为所以17.如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角的绝缘斜面上，导轨间距m，导轨上端连接一个阻值Ω的定值电阻在虚线ab、cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，ab