2022-2023学年四川省绵阳市南山中学高二下学期期中物理试题 （解析版）

绵阳南山中学2023年春季高2021级半期考试

物理试题

一、必考选择题。本题共9小题，每小题4分，共36分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～9题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 关于物理学史，下列说法正确的是（　　）

A. 安培找到了判断感应电流方向的方法

B. 楞次发现磁场对通电导线有作用力

C. 法拉第发现了电磁感应现象并最早提出了“场”的概念

D. 麦克斯韦预言并通过实验证实了电磁波的存在

【答案】C

【解析】

【详解】A．楞次找到了判断感应电流方向的方法，A错误；

B．安培发现磁场对通电导线有作用力，叫安培力，B错误；

C．法拉第发现了电磁感应现象并最早提出了“场”的概念，C正确；

D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，D错误。

故选C

2. 如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、直流电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，下列说法正确的是（　　）

A. 闭合开关S时，A灯立即发光、B灯不亮

B. 闭合开关S足够长时间后，A灯熄灭、B灯比闭合瞬间更亮

C. 闭合开关S足够长时间后，A、B两灯达到相同的亮度

D. 闭合开关S足够长时间后再断开，流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零

【答案】B

【解析】

【详解】ABC．闭合开关S时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，A、B两灯瞬间都亮，之后因线圈的直流电阻为零，电路稳定后，A灯被短路熄灭，B灯变得更亮，故AC错误，B正确；

D．闭合足够长时间后再断开开关，电容器与B灯形成回路，电容器要放电，放电电流逐渐减小直至零，但流过B灯的电流方向并没有反向，故D错误。

故选B。

3. 如图所示，一个边长为、匝数（匝）的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，磁感应强度为，线圈转动的角速度，闭合回路中两只灯泡均能发光。下列说法正确的是（　　）

A. 抽去电感器L的铁芯时，灯泡变暗

B. 增大电容器C两极板间的距离时，灯泡变亮

C. 增大线圈转动的角速度ω时，感应电动势的不变

D. 从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为

【答案】D

【解析】

【详解】A．抽去电感器L的铁芯时，线圈的自感系数减小，线圈的感抗减小，对交流电流的阻碍作用减小，灯泡的电流增大，灯泡变亮，A错误；

B．增大电容器C两极板间的距离时，由电容的决定式，可知电容器的电容减小，电容器的容抗增大，电容器对交流电流的阻碍作用增大，灯泡的电流减小，灯泡变暗，B错误；

C．增大线圈转动的角速度ω时，感应电动势的最大值随之增大，C错误；

D．感应电动势的最大值

则有从图中位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为

D正确。

故选D。

4. 利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变为直流。一种简单的整流电路如图甲所示，a、b为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端的电压如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 交变电流的频率为100Hz

B. R两端电压的有效值为V

C. 若电阻，则1min内R产生的热量为

D. 一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图乙可知，该电压的周期为0.02s，可知交变电流的频率为

A错误；

B．由图乙可知，前周期内最大电压为100V，后周期内电压是零，由有效值的定义可得

解得R两端电压的有效值为

B错误；

C．若电阻，由焦耳定律，可得1min内R产生的热量为

C正确；

D．因电阻R两端的电压最大值为100V，大于95V，因此一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，不可以正常工作，D错误。

故选C。

5. 航空母舰上飞机弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通入直流电时，靠近线圈左端放置的金属环被弹射出去，在闭合开关S瞬间，下列判断正确的是（　　）

A. 从左侧看环中感应电流沿逆时针方向

B. 金属环的面积有收缩的趋势

C. 电池正负极调换后，金属环将不能向左弹射

D. 若将金属环放在线圈右侧再闭合开关S，环将向左运动

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．根据楞次定律，金属环中产生从左侧看顺时针方向的感应电流，故A错误；

B．根据楞次定律，线圈中磁场磁通量增大，有收缩面积阻止磁通量增大的趋势，故B正确；

C．当电池正负极调换后，通过“来拒去留”的方法判断，金属环也可以向左弹射，故C错误；

D．若将金属环放在线圈右侧，同理，环与线圈间也会产生排斥力，所以环将向右运动，故D错误。

故选B。

6. 如图所示为远距离输电的简易图，电源提供的输出电压不变，其中升压变压器M副线圈的匝数可通过滑动触头P调节，除升压变压器M副线圈与降压变压器N原线圈之间导线的电阻不能忽略外，其余部分的电阻均可忽略，其中灯泡a、b的电阻值不受温度的影响．保持滑动触头的位置不变，断开开关S，灯泡a发光．则下列说法正确的是

A. 保持滑动触头的位置不变，闭合开关，灯泡a的亮度变亮

B. 保持滑动触头的位置不变，闭合开关，输电线上损耗的功率增大

C. 保持开关闭合，将滑动触头向下滑动，输电线上损耗的功率减小

D. 保持开关闭合，将滑动触头向上滑动，电流表的读数增大

【答案】B

【解析】

【详解】AB．闭合开关，负载电阻减小，变压器N副线圈中的电流增大，根据变压器的工作原理可知，变压器N原线圈中的电流增大，即输电线上的电流增大，输电线上损失的电压增大，损失的功率增大，变压器N的输入电压减小，所以输出电压减小，即灯泡a两端的电压减小，则灯泡a的亮度变暗，A错误，B正确；

C．保持开关闭合，将滑动触头向下滑动，变压器M副线圈匝数增大，根据变压器的工作原理

可知，增大，所以变压器N的输入电压增大，输出电压增大，再结合欧姆定律的负载电流增大，整个电路中的电流增大，则输电线路上的损失功率增大，C错误；

D．保持开关闭合，将滑动触头向上滑动，同理可得输电线中的电流减小，电流表读数减小，D错误。

故选B。

7. 如图甲所示，正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t=0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向外，感应电流以逆时针为正方向，cd边所受安培力的方向以垂直cd边向下为正方向。下列关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图像正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】设正方形导线框边长为L，电阻为R，在0~2s，垂直纸面向外的磁场减弱，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，为正方向，感应电流大小

电流是恒定值。

由左手定则可知，cd边所受安培力方向向下，为正方向，大小为

安培力与磁感应强度成正比，数值由

减小到零。

2s~3s内，垂直纸面向里的磁场增强，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，为正方向，感应电流大小

电流是恒定值。

由左手定则可知，cd边所受安培力方向向上，为负方向，大小为

安培力与磁感应强度成正比，由零增大到

3s−4s内垂直纸面向里的磁场减弱，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，为负方向，感应电流大小

电流是恒定值。

由左手定则可知，cd边所受安培力方向向下，为正方向，大小为

安培力与磁感应强度成正比，数值由

减小到零

4s~6s内垂直纸面向外的磁场增强，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，为负方向，感应电流大小

电流是恒定值。

由左手定则可知，cd边所受安培力方向向上，为负方向，大小为

安培力与磁感应强度成正比，数值由零增大到

由以上分析计算可得AC错误，BD正确。

故选BD。

8. 如图所示是法拉第圆盘发电机示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD 平面与铜盘平面垂直。如果圆盘的半径为r，匀速转动的周期为T，圆盘全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。下列说法中正确的是（　　）

A. 电阻R中电流方向向上

B. 回路中有周期性变化的感应电流

C. 圆盘转动产生的感应电动势为

D. 若铜盘转速增大为原来的2倍，则R的电功率也将增大为原来的2倍

【答案】AC

【解析】

【详解】A．圆盘转动时，根据右手定则可知，圆盘电流方向由圆心流向边缘，则电阻R中电流方向向上，故A正确；

B．圆盘转动时，产生的感应电动势大小、方向均不变，则回路中的感应电流恒定不变，故B错误；

C．圆盘转动产生的感应电动势为

故C正确；

D．根据

若铜盘转速增大为原来的2倍，可知角速度增大为原来的2倍，感应电动势增大为原来的2倍，感应电流增大为原来的2倍，则R的电功率也将增大为原来的4倍，故D错误。

故选AC。

9. 如图甲所示，为保证游乐园中过山车的进站安全，过山车安装了磁力刹车装置，磁性很强的钕磁铁安装在轨道上，正方形金属线框安装在过山车底部。过山车返回站台前的运动情况可简化为图乙所示的模型。初速度为的线框abcd沿斜面加速下滑s后，bc边进入匀强磁场区域，此时线框开始减速，bc边出磁场区域时，线框恰好做匀速直线运动，已知线框边长为L、匝数为n、总电阻为r，斜面与水平面的夹角为。过山车的总质量为m，所受摩擦阻力大小恒为f，磁场区域上下边界间的距离为L，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）

A. 线框刚进入磁场时，bc端电压为

B. 线框刚进入磁场时，线框受到安培力大小为

C. 线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量为

D. 线框穿过磁场过程中产生的焦耳热为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．设线框刚进入磁场时的速度大小为v1，线框自由下滑过程中，根据动能定理可得

线框刚进入磁场时，产生的感应电动势为

E=nBlv1

联立可得

bc端电压为

故A错误；

B．线框刚进入磁场时，线框受到安培力大小为

根据闭合电路的欧姆定律可得

联立可得

故B错误；

C．线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量为

其中

联立可得

故C正确；

D．线框离开磁场时的速度大小为v2，根据平衡条件可得

其中

根据功能关系可得线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为

联立解得

故D正确。

故选CD。

二、必考非选择题。本题共4小题，共42分

10. 如图所示，理想变压器原线圈接交流电，R为光敏电阻（阻值随着光照强度的增强而减小），电流表为理想交流电表。当电路工作时，灯泡L发光，保持滑片P不动，若照射R的光变强，则电流表示数_______（“减小”、“不变”、“增大”）。保持R上的光照强度不变，若滑片P向下滑动，则灯泡L_______（“变暗”、“不变”、“变亮”）。

【答案】    ①. 增大    ②. 变暗

【解析】

【详解】[1]设原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，由变压器原副线圈的电压与匝数的关系可得

保持滑片P不动，副线圈的匝数n2不变，则U2不变，若照射R的光变强，光敏电阻R的阻值减小，副线圈的总阻值减小，则总电流增大，由副线圈的电流决定原线圈的电流可知，原线圈的电流增大，则电流表示数增大。

[2]保持R上的光照强度不变，则光敏电阻R的阻值不变，若滑片P向下滑动，则副线圈的匝数n2减小，由

可知U2减小，灯泡L两端电压减小，则灯泡L的电流减小，灯泡L变暗。

11. 如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，在如下电路中，合上电键后可能出现的情况有：

（1）将A线圈中迅速插入铁芯时，灵敏电流计指针将向______（“左”或“右”）偏转。

（2）A线圈插入B线圈后，开关由闭合到断开时，灵敏电流计指针将向_______（“左”或“右”）偏转。

（3）A线圈插入B线圈后，闭合开关，将滑动变阻器触头从最左端滑到最右端，第一次快速滑动，第二次滑动较慢，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是_______；通过线圈导线横截面电荷量的大小关系是_______。（均填“大于”、“等于”或“小于”）

【答案】    ①. 右    ②. 左    ③. 大于    ④. 等于

【解析】

【详解】（1）[1]根据题意，当闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明B线圈中磁通量变大时，引起的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏；故将A线圈中迅速插入铁芯时，B线圈中磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转。

（2）[2]A线圈插入B线圈后，开关由闭合到断开时，B线圈中磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏转。

（3）[3][4]根据公式

在相同的情况下，第一次快速滑动，所用时间小，可得

根据公式

可知通过线圈导线横截面电荷量的大小关系是

12. 如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计。轨道上PP′分别与竖直方向成角，在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以速度向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处过程中，求：

（1）通过cd时的电流方向及金属棒产生的电动势的最大值；

（2）流过R的电荷量；

（3）电路中电动势有效值及R上产生的热量。

【答案】（1）电流方向为：c→d，；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）由右手定则可知，电流方向为：c→d，金属棒产生的最大电动势为

（2）由电磁感应定律可得

由闭合电路欧姆定律可得

流过R的电荷量为

（3）导体棒的电动势瞬时值为

则电动势有效值为

由焦耳定律可得

有

解得

13. 如图甲所示，MN、PQ是固定于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨，间距；，是并联在导轨一端的两个电阻，质量的导体棒ab垂直跨在导轨上，电压传感器与这部分装置相连．导轨所在空间有磁感应强度、方向竖直向下的匀强磁场．从开始对导体棒ab施加一个水平向左的外力F，使其由静止开始沿导轨向左运动，电压传感器测出两端的电压随时间变化的图线如图乙所示，其中OA段是直线，AB段是曲线、BC段平行于时间轴．假设在从开始以后，外力F的功率保持不变．导轨和导体棒ab的电阻均可忽略不计，导体棒ab在运动过程中始终与导轨垂直，且接触良好．不计电压传感器对电路的影响（）。求：

（1）导体棒ab做匀变速直线运动时的加速度及运动过程中最大速度的大小；

（2）导体棒ab与导轨间的动摩擦因数μ和电阻的值．

（3）在的时间内，导体棒位移，求上产生的热量（结果保留两位有效数字）

【答案】（1），1m/s；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）导体棒ab做匀加速运动有

解得

当时，导体棒速度已达最大值，有

解得

（2）当时，有

解得

有题图可知，前1.2s做匀加速运动，有

当时，有

解得

当时，导体棒做匀速直线运动，处于平衡状态，故

解得

（3）由能量守恒得

解得

由题意得

三、选考题（3-4）。本题共5小题，共32分。第14、15、16题每小题4分，给出的四个选项中只有一项符合题目要求。用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑

14. 下列说法正确的是（　　）

A. 一根竹竿水平放置并沿放置方向高速运动时，在地面的观察者来看，竹竿的长度会缩短

B. 手机通讯使用的电磁波的频率比红外线的频率大

C. 变化的电场周围一定产生变化的磁场

D. X射线的穿透性强于γ射线

【答案】A

【解析】

【详解】A．由尺缩效应可知，一根竹竿水平放置并沿放置方向高速运动时，在地面的观察者来看，竹竿的长度会缩短，A正确；

B．无线电波频率小于红外线的频率，因此手机通讯使用的电磁波的频率比红外线的频率小，B错误；

C．变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场会产生稳定的磁场，C错误；

D．γ射线的穿透本领最强，因此X射线的穿透性弱于γ射线，D错误。

故选A。

15. 如图所示，a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出。下列判断正确的是（　　）

A. a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度

B. 增大入射角，a光在玻璃砖下表面可发生全反射

C. 用同一装置相同条件下分别做双缝干涉实验，b光条纹间距小

D. 用a光、b光分别照射同一条单缝，b光的中央亮纹较宽

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图可知a光折射率大于b光折射率，根据

在玻璃介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A错误；

B．因为光线是从玻璃砖的上表面经过一次折射到下表面的，增大入射角，a光在玻璃砖下表面不可能达到临界角，因此不可能发生全反射，故B错误；

C．由于a光折射率大于b光折射率，故a光波长小于b光波长，用同一装置在相同条件下分别做双缝干涉实验，根据

可知a光条纹间距小，C错误；

D．不同频率的光子通过同一条单缝后形成的亮条纹宽度不同，光子频率越大亮条纹宽度越窄，光子频率越小亮条纹宽度越宽。由

可得，用a光、b光分别照射同一条单缝，b光的中央亮纹较宽，D正确。

故选D。

16. LC振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图线如图，由图可知（　　）

A. 在时刻电路中的磁场能最大

B. 内，电路中的电流不断变小

C. 内，电容器不断充电

D. 在时刻电容器的电场能最大

【答案】C

【解析】

【详解】A．在时刻电容器极板上的电量q最大，说明电容器还没有放电，电路中无电流，则磁场能最小，A错误；

B．内，电容器极板上的电量q不断变小，说明电容器在放电，由于线圈的作用，电路中的电流逐渐增加，B错误；

C．内，电容器极板上的电量q不断增加，即电容器不断充电，C正确；

D．在时刻电容器上的电量q是零，即电容器放电完毕，则电容器电场能最小，D错误。

故选C。

17. 小明同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图所示。

（1）此玻璃的折射率计算式为______（用图中的、表示）；

（2）小明在画出上界面a后，不小心将玻璃向上平移了一些，导致下界面画到图中虚线位置，如图所示，则他测得的折射率______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。

【答案】    ①.     ②. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1]根据折射率公式有

（2）[2]画出上界面a后，不小心将玻璃向上平移了一些，导致下界面画到图中虚线位置，即两界面比实际界面的间距小，做光路如图所示

实线为实际光路，虚线为测量光路，可知，测得的折射角偏小，则测得的折射率偏大。

18. 在“用双缝干涉测光波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。

(1)组装仪器时，图中a为________缝，b为________缝。（均选填“双”或“单”）

(2)若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中________；

A．观察不到干涉条纹    B．可观察到明暗相间的白条纹    C．可观察到彩色条纹

(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中a、b位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2（x2>x1），则入射的单色光波长的计算表达式为________；分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，其读数为________mm。

【答案】    ①. 单    ②. 双    ③. C    ④.     ⑤. 31.10

【解析】

【详解】(1)[1]如图1所示组装仪器时，a处应固定单缝，b为双缝；

(2)[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的，故C正确，AB错误。

(3)[3]条纹间距为

根据

解得

[4]游标卡尺读数为3.1cm+0.05mm×2=3.110cm=31.10mm。

19. 如图所示为用某种透明材料制成一块柱体形棱镜的截面图，圆弧DF为半径为R的圆周，圆心为O，且．光线以入射角射AB面上的M点，进入棱镜后到达BF面上的O点并恰好不会从BF面射出。已知光在真空中的传播速度为c，求：

（1）该棱镜材料的折射率n；（结果可用根式表示，下同）

（2）光线从AB面进入棱镜起，到光线第一次射出棱镜经历的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）光路如图所示

由折射率公式得

又有

在O点发生全反射，则有

联立解得

（2）由上式可知

由几何关系得

光传播的时间为

其中

光在介质中传播速度为

联立解得光在介质中传播时间为