2022-2023学年安徽省滁州市三校高二（下）期中物理试卷（含解析）

第=page11页，共=sectionpages11页2022-2023学年安徽省滁州市三校高二（下）期中物理试卷一、选择题（本大题共10小题，共40分）1.如图所示是电磁波发射电路中的LC电磁振荡电路，某时刻电路中正形成如图所示方向的电流，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则以下说法正确的是(

)

A.线圈中的磁场向上且正在增强

B.电容器中的电场向下且正在减弱

C.若在线圈中插入铁芯，则发射电磁波的频率变大

D.若增大电容器极板间的距离，则发射电磁波的波长变小2.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述中正确的是(

)A.伽利略利用斜面实验研究自由落体运动的规律，建立了平均速度、瞬时速度和加速度的概念

B.开普勒提出行星运动三大定律，牛顿总结了万有引力定律并较精确地测出了引力常量

C.库仑不但巧妙地解决了金属球所带电量成倍变化的问题，还发明扭秤并准确地测出了物体间的静电力

D.法拉第发现了产生感应电流的条件和规律，并对理论和实验资料进行严格分析后得出电磁感应定律3.如图甲所示为某一理想变压器，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电源，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，图中各电表均为理想电表，t=0时刻滑片处于最下端，下列说法正确的是(

)

A.副线圈两端电压的变化频率为0.5Hz

B.在t=0时刻，电流表A2的示数不为0

C.滑片向上移动过程中，电压表V1和V2的示数不变，V3的示数变大

D.滑片向上移动过程中，电流表4.如图是一交变电流的i−t图像，则该交变电流的有效值为(

)A.3A B.4A C.4335.如图所示，物体沿光滑斜面由静止开始下滑的过程中，其速度与时间关系的图象为(

)

A. B. C. D.6.如图所示，矩形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，ABC为正三角形金属线框，D、E分别是AC边和BC边的中点，在外力作用下金属线框匀速向右运动通过磁场，运动过程中线框平面始终与磁场垂直，速度始终与AB边垂直，当线框运动到①、②位置时，感应电流(

)

A.大小相同，方向相同 B.大小不同，方向不同

C.大小不同，方向相同 D.大小相同，方向不同7.带电粒子M和N，先后以不同的速度沿PO方向射入圆形匀强磁场区域，运动轨迹如图所示。不计重力，下列分析正确的是(

)A.M带正电，N带负电

B.M和N都带正电

C.M带负电，N带正电

D.M和N都带负电8.如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为L=2m，左端连接电阻R=3Ω，轨道平面内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化规律为B=2t(T)，导体棒ab放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，导体棒质量m=4kg，电阻为r=1Ω，初始时导体棒位于导轨左端。在平行于导轨外力作用下，导体棒沿导轨以速度v=2m/s向右做匀速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好。设金属导轨足够长，不计导轨电阻和空气阻力。下列说法正确的是(

)A.导体棒中感应电流I随时间t变化规律为I=2t(A)

B.导体棒所受拉力F随时间t变化规律为F=8t2(N)

C.0～2s内通过电阻R的电量为8C

D.9.质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接，以恒定速度v沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是(

)A.M、m0、m速度均发生变化，M和m0的速度都变为v1，m的速度变为v2，且满足(M+m0)v=(M+m0)v1+mv2

B.M、m0、m速度均发生变化，碰后分别为v1、v2、v3，且满足(M+m0)v=Mv110.如图所示，一个电子沿AO方向垂直射入匀强磁场中，磁场只限于半径为R的圆内。若电子速度为v，质量为m，带电量为q，磁感应强度为B，电子在磁场中偏转后从C点射出，∠AOC=120°，下面结论正确的是(

)A.电子经过磁场的时间为πm3Bq B.电子经过磁场的时间2πmBq

C.AC间的距离为mvqB D.磁场半径二、非选择题（60分）11.如图(1)所示，实验小组通过拉力传感器探究直线电流周围磁感应强度大小规律，将直导线ab直线固定，通过开关接上直流电源，选取一小段长度为L的直导线cd接入电路，并在中点处与拉力传感器相连，拉力传感器接入计算机中，测出直导线ab中通过大的电流强度为I1，直导线cd中通过小的电流强度为I2，将导线cd围绕中点O垂直纸面缓慢旋转90°过程中，得到拉力传感器读数随转过角度变化关系如图(2)所示；若将导线cd沿纸平面缓慢向右移动距离x时，得到拉力传感器读数随距离倒数变化关系如图(3)所示，不考虑导线cd所产生的磁场。

(1)初始时导线cd所在位置的磁感应强度大小为______；

(2)导线cd旋转90°时，O点磁感应强度方向______；

(3)直线电流产生磁场的磁感应强度大小与离导线距离x成______(填“正比”或“反比”)。12.伽利略曾经提出和解决了这样一个问题：一根细绳悬挂在黑暗的城堡中，人们看不到它的上端，只能摸到它的下端。为了测出细绳的长度，在细绳的下端系一个金属球，使之在竖直平面内做小角度的摆动。

①在上述设想中，要达到测出细绳长度的目的，需要测量的物理量是______(填序号字母)。

A.金属球的质量m

B.细绳摆动的角度θ

C.金属球全振动的次数n和对应的时间t

②利用①中测量量表示细绳长度的表达式为L=______。(当地的重力加速度为g)13.如图甲所示，两根光滑的平行导轨倾斜固定在水平面上方，所形成的斜面倾角θ=37°，导轨电阻不计，下端连接阻值恒为R=1Ω的小灯泡。两导轨之间有一段长为d=3m的矩形区域存在垂直导轨斜向上的匀强磁场，该磁场的磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。导体棒MN长度等于两平行导轨间距，质量m=0.1kg，电阻r=0.8Ω，t=0时刻导体棒在两导轨上部某位置由静止释放，运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，已知从导体棒释放到它离开磁场区，通过灯泡的电流不变且恰好正常发光，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6。

(1)求平行导轨的间距；

(2)求电流通过小灯泡所做的功；

(3)如果从开始运动到某一瞬间导体棒产生的热量Q′=0.8J，求该过程中通过导体棒的电荷量以及导体棒在磁场中运动的距离。14.如图所示，在长方形abcd内，adf区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。abcf区域内存在匀强电场，方向水平向左，af与ad夹角为30°。带电粒子经加速电压U加速后，以与af平行的速度从e点进入磁场，ae间距为2L，带电粒子从af上的某点P(图中为画出)垂直于af离开磁场，从ab上的某点Q(图中未画出)垂直于ab离开电场，不计粒子的重力。求：

(1)带电粒子的比荷；

(2)带电粒子在长方形区域abcd中的运动时间。15.如图所示，光滑水平地面上，一质量为M=1kg的平板车上表面光滑，在车上适当位置固定一竖直轻杆，杆上离平板车上表面高为L=1m的O点有一钉子(质量不计)，一不可伸长轻绳上端固定在钉子上，下端与一质量m1=1.5kg的小球连接，小球竖直悬挂静止时恰好不与平板车接触。在固定杆左侧放一质量为m2=0.5kg的小滑块，现使细绳向左恰好伸直且与竖直方向成60°角由静止释放小球，小球第一次摆到最低点时和小滑块相碰，相碰时滑块正好在钉子正下方的O′点。设碰撞过程无机械能损失，球和滑块均可看成质点且不会和杆相碰，不计一切摩擦，g取10m/s2，计算结果均保留两位有效数字。求：

(1)小滑块初始位置距O′的水平距离a；

(2)碰后小球能到达的最大高度答案和解析1.【答案】D

【解析】A.由图可知，电容器正在充电，则电流正在减小，即线圈中的磁场向上且正在减弱，A错误；B.电容器正在充电，则电容器中的电场向下且正在增强，B错误；C.若在线圈中插入铁芯，则自感系数L变大，根据f=12πD.若增大电容器极板间的距离，根据C=εS4πkd，知C减小，根据f=12πLC，则发射电磁波的频率变大，波长变小，

2.【答案】A

【解析】解：A、伽利略利用斜面实验的合理外推，得出自由落体运动是初速度为零的匀加速度直线运动，并建立了平均速度、瞬时速度和加速度的概念，故A正确；

B、开普勒提出行星运动三大定律，牛顿总结了万有引力定律，卡文迪什较精确地测出了引力常量，故B错误；

C、库仑解决了金属球所带电量成倍变化的问题，但他并没有能准确测出物体间的静电力，故C错误；

D、法拉第发现了产生感应电流的条件和规律，纽曼和韦伯对理论和实验资料进行严格分析后总结出电磁感应定律，后人称为法拉第电磁感应定律，故D错误。

故选：A。

本题根据物理学史和常识解答，记住伽利略、开普勒、库伦、法拉第等著名物理学家的主要贡献即可。

本题考查物理学史，属于常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论和实验要加强记忆，注重历史的积累。

3.【答案】BC

【解析】A、理想变压器不改变交流电源的频率，副线圈两端电压的变化频率应为f=1T=50Hz，故A错误；

B、电流表测量的是交流电的有效值，而不是瞬时值，故在t=0时刻，电流表A2的示数不为0，故B正确；

C、理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，故电压表V1和V2的示数不变，当滑片向上移动时，副线圈电阻变大，电路中的电流减小，定值电阻R0上的电压减小，因此电压表V3的示数变大，故C正确；

D、由于理想变压器的输入功率等于输出功率，副线圈电路中电流减小，结合原副线圈电流与匝数比的关系可知，电流表A1示数变小；在副线圈电路中，定值电阻R0可看作等效内阻，滑动变阻器R可看作外电阻，由于不确定滑动变阻器R与定值电阻R4.【答案】D

【解析】解：设交流电电流的有效值为I，周期为T=3×10−2s，电阻为R，则有：I2RT=(Im2)2R×T3+Im25.【答案】B

【解析】解：设斜面的倾角为θ.物体沿光滑斜面由静止开始下滑的过程中做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得知加速度为a=gsinθ

则速度与时间的关系式为v=at=(gsinθ)t，v与t成正比，v−t图象是过原点的倾斜的直线．故B正确．

故选：B．

物体沿光滑斜面由静止开始下滑的过程中，做匀加速直线运动，写出速度与时间的关系式，再选择图象．

根据物理规律得到表达式，再选择图象，分析图象的物理意义是常用的思路．

6.【答案】D

【解析】【分析】

根据磁通量变化情况，由楞次定律判断感应电流度方向；根据有效切割长度，由E=BLv分析感应电动势大小，从而判断感应电流大小。

解答本题时，要知道感应电动势公式E=BLv中L是有效切割长度，能运用楞次定律判断感应电流方向。

【解答】

在①、②位置切割磁感线的有效长度相同，均等于DE间距离，由E=BLv知感应电动势大小相同，感应电流大小相同。

在①位置穿过线框的磁通量向外增加，在②位置磁通量向外减小，根据楞次定律可知，感应电流方向相反，故ABC错误，D正确。

故选：D。

7.【答案】C

【解析】解：粒子向右运动，根据左手定则，N向上偏转，应当带正电；M向下偏转，应当带负电，故ABD错误，C正确；

故选：C。

a、b两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子以不同的速率对向射入圆形匀强磁场区域，偏转的方向不同，说明受力的方向不同，电性不同，可以根据左手定则判定。

该题考查带电粒子在匀强磁场中的偏转，可以结合左手定则即可判断出粒子的电性，属于基本题目。

8.【答案】CD

【解析】解：A、经时间t导体棒移动位移x=vt，回路面积S=Lx=Lvt

回路产生感生电动势：E1=SΔBΔt=Lvkt

根据楞次定律和安培定则，导体棒电流方向由a到b

t时刻导体棒切割磁感线产生的动生电动势：E2=BtLv=ktLv

根据右手定则，导体棒电流方向由a到b

两个电动势方向一致，回路电动势：E=E1+E2=2Lvkt=16t(V)

根据欧姆定律有：It=ER+r=4t(A)，故A错误；

B、导体棒匀速运动，所受拉力与安培力等大反向，可得导体棒所受拉力大小：F=F安=BtItL=16t2(N)，故B错误；

C、通过电阻的电流表达式：I=4t，则I−t图像是一条过原点的直线，图象与坐标轴所围面积表示电量，0～2s内通过电阻R的电量：q=12I2t=4×22×2C=8C，故9.【答案】CD

【解析】解：碰撞的瞬间M和m组成的系统动量守恒，m0的速度在瞬间不变，以M的初速度方向为正方向

若碰后M和m速度相同，由动量守恒定律得Mv=(M+m)v′

若碰后M和m的速度变v1和v2，由动量守恒定律得Mv=Mv1+mv2，故CD正确，AB错误。

故选：CD。

在M和m碰撞的过程中，由于碰撞时间极短，m0在瞬间速度不变，M和m组成的系统动量守恒，应用动量守恒定律分析答题。10.【答案】AC

【解析】解：

AB、根据轨迹图，如下图：

由几何关系，电子在磁场中转过的圆心角：θ=60°

电子在磁场中的运动时间：t=θ360∘T=16×2πmqB=πm3qB，故B错误，A正确；

C、AC间的距离：AC=2Rsin∠AOC2=2Rsin120°2=mvqB，故C正确；

D、电子运动轨迹如图所示，

电子轨道半径：r=Rtanθ2=R11.【答案】F0I2L

【解析】解：(1)根据安培定则，导线ab在cd位置处产生磁场方向垂直纸面向里。

设初始位置的磁感应强度大小为B，由图像(2)可知此时导线cd受的安培力为F0。

由安培力公式F0=BI2L解得：B=F0I2L

(2)导线cd旋转90°时，O点磁感应强度方向不变，导线ab在O点产生的磁场方向垂直纸面向里。

(3)在F−1x图像中，图线为过原点的直线，可见直线电流产生磁感应强度大小跟距离成反比。

故答案为：(1)F0I2L；(2)垂直纸面向里；(3)反比。

(1)根据安培定则，导线ab在cd位置处产生磁场方向。根据安培力公式求解初始时导线cd所在位置的磁感应强度大小。

(2)导线12.【答案】C

gt【解析】【分析】

本实验要测量摆长即选点到摆球球心之距离L，需要秒表测时间、测小球的直径，不需要测量小球的质量，需知到当地的重力加速度g。根据单摆的周期公式推导出L。

实验的核心是实验原理，根据原理推导解析式，并根据表达式再确定应测量的物理量和需要注意的事项。

【解答】

由单摆周期公式得：T=2πLg，可得：L=gT24π2=gt24π2n2，本实验要测量摆长即选点到摆球球心之距离13.【答案】解：(1)由题意可知，导体棒MN在0～0.5s内做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得mgsinθ=ma

解得a=6m/s2

导体棒MN刚进入磁场时的速度大小为v=at=6×0.5m/s=3m/s

导体棒MN进入磁场做匀速直线运动，磁感应强度保持B=1T不变，根据受力平衡可得mgsinθ=F安

又E=BLv，I=ER+r，F安=BIL

联立解得导体棒MN的长度为L=mg(R+r)sinθB2v

解得L=0.6m

即平行导轨的间距为0.6m

(2)在0～0.5s内，回路产生的感生电动势为E1=ΔBΔt⋅Ld=1.5−10.5×3×0.6V=1.8V

回路中的电流为I1=I2=I=E1R+r=1.81+0.8A=1A

在0～0.5s内小灯泡电功为Q1=I12Rt1=12×1×0.5J=0.5J

导体棒MN穿过磁场所用时间为t2=dv=3【解析】(1)0～0.5s内做初速度为零的匀加速直线运动，据牛顿第二定律及运动学公式求速度，导体棒MN进入磁场做匀速直线运动，列平衡方程求平行导轨的间距；

(2)用法拉第电磁感应定律求在0～0.5s内，回路产生的感生电动势，结合闭合电路欧姆定律、焦耳定律求电流通过小灯泡所做的功；

(3)由电流的定义式求电量，由运动学公式求距离。

本题考查了导体棒在磁场中的运动，解题中用到的知识点多，有一定的难度。

14.【答案】解：(1)根据题意，可知粒子带正电，画出带电粒子运动轨迹如图所示

设带电粒子进入磁场时速度为v，在磁场中做匀速圆周运动的半径为r：

在电场中根据动能定理：qU=12mv2−0

由几何关系知：r=2Lsinθ

在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有qvB=mv2r

解得：qm=2UB2d2

(2)由(1)可得粒子进入磁场时的速度为：v=2UBd

此后进入电场，当出射方向与ab垂直时，可知粒子在ab方向的分速度减为零，沿da方向可视为做匀速直线运动

垂直af出射时，与竖直方向夹角为60°，则vy=vcos60°=UBd

在磁场中做匀速圆周运动，运动路径为四分之一圆周，在磁场中的运动时间：t1=πr2v=πBd24U

从af上的出射点到O点的距离为：【解析】(1)根据左手定则可知粒子的电性；画出运动轨迹，由几何关系可得粒子运动的轨迹半径，在磁场中由洛伦兹力提供向心力进行解答；

(2)根据几何关系求解粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆心角，根据周期公式求解时间