2022-2023江西省上饶市部分学校高二（下）期中大联考物理试卷（含解析）

2022-2023学年江西省上饶市部分学校高二（下）期中大联考物理试卷
1. 随着智能手机的发展，电池低容量和手机高耗能之间的矛盾越来越突出，手机无线充电技术间接解决了智能手机电池不耐用的问题。如图所示，当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。电磁感应的首肷发现者为( )
A. 爱因斯坦 B. 密立根 C. 洛伦兹 D. 法拉第
2. 光盘是存储信息的一种重要媒介，光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。入射的激光束斜射到盘面上的光路如图所示，已知入射的激光束由红、蓝两单色光组成，下列说法正确的是
A. 光束是蓝光
B. 光束的频率比光束大
C. 光束的波长比光束短
D. 在透明介质层中光束比光束传播得更快
3. 小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极、间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以恒定的角速度匀速转动，下列说法正确的是
A. 图示位置，线圈的感应电动势最大
B. 线圈每经过图示位置，交变电流的方向就会发生改变
C. 图示位置，线圈平面与中性面垂直
D. 若线圈转动的角速度增大倍，则感应电动势的有效值变为原来的倍
4. 如图所示，水平桌面上固定一通电直导线，电流方向图中已标出，且电流逐渐减小，导线右侧有一金属导线制成的圆环，且圆环始终静止在水平桌面上，下列说法正确的是( )
A. 圆环中产生顺时针方向的感应电流 B. 圆环有收缩的趋势
C. 穿过圆环的磁通量变大 D. 圆环受到水平向左的摩擦力
5. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示前半个周期为正弦波形的，则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
6. 为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩，我国在空间站中安装了用于锻炼肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简化成如图所示的模型。航天员锻炼时，半径为的金属圆盘在磁感应强度大小为、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度匀速转动，电阻连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，不计圆盘电阻，此时通过电阻的电流为
A. B. C. D.
7. 如图所示，和是输电线，所接入的电压互感器原、副线圈的匝数比为，电流互感器原、副线圈的匝数比为，电压表的示数为，电流表的示数为，则输电线路输送的功率为
A. B. C. D.
8. 如图所示，、为两相同的灯泡，为定值电阻，是自感系数很大的线圈。闭合开关且电路稳定时，、亮度相同，下列说法正确的是
A. 断开，、两灯同时缓慢熄灭
B. 断开，闪亮一下再逐渐熄灭
C. 断开后，通过的电流方向发生了改变
D. 断开后，通过的电流方向发生了改变
9. 如图甲所示，理想变压器的原线圈、端接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈接有阻值的定值电阻，已知原、副线圈的匝数比，各电表均为理想交流电表。下列说法正确的是
A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为
C. 原、副线圈消耗的功率之比为 D. 理想变压器的输入功率为
10. 如图所示，用两绝缘细线将直导线悬挂于、两点，处于匀强磁场中的直导线的质量为、长为。当导线中通以沿轴正方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向的夹角为，重力加速度大小为。下列说法正确的是
A. 匀强磁场不可能沿轴负方向
B. 细线上的拉力可能等于
C. 匀强磁场的磁感应强度大小可能为
D. 匀强磁场的磁感应强度的最小值为
11. 如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。两导体棒、均垂直于导轨静止放置。已知导体棒的质量为，电阻为，导体棒的质量为，电阻为，两导体棒的长度均为，其余部分电阻不计。现使导体棒获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度，除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用。在两导体棒运动过程中，下列说法正确的是
A. 最终、棒以相同的速度做匀速直线运动
B. 棒受到的安培力做的功等于电路中产生的焦耳热
C. 棒受到的安培力做的功为
D. 全过程中，通过导体棒的电荷量为
12. 李同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中的实验装置如图甲所示。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
李同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。李同学需要_______，使两者对齐。
A.左右移动透镜 前后移动透镜 旋转测量头 旋转双缝
李同学想减少从目镜中观察到的条纹个数，下列措施可行的是_______。
A.使用间距更大的双缝 将屏向靠近双缝的方向移动
C.将双缝向靠近单缝的方向移动 仅将绿色滤光片换成红色滤光片
李同学正确操作，当测量头中的分划板中心刻线对齐某干涉条纹中心时，对应的测量头标尺如图丙所示，其示数为_______。
13. 有一个教学用的可拆变压器，如图所示，它由两个带有绝缘外层的铜质导线绕制而成的线圈、组成。
如果把它看成理想变压器，线圈、的匝数比为，则当线圈接在电压为的蓄电池两端以后，线圈的输出电压为_______。
如果把它看成理想变压器，则线圈、上的交变电流一定具有相同的_______。
A.电压 电流 功率 频率
现要测量线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长且带有绝缘外层的导线、一只多用电表和低压交流电源。实验步骤如下：
用长导线绕一个匝数为的线圈作为副线圈代替线圈；
把低压交流电源与线圈相接，测得线圈的输出电压为；
用线圈换下线圈，测得线圈的输出电压为。则线圈的匝数_______。用物理量、表示
14. 如图所示，一细光束从空气垂直射到直角三棱镜的界面上，在界面的中点恰好发生全反射，并从界面射出不考虑光束在界面上发生反射的光线。已知长为，，，光在真空中传播的速度为，取，。求：
棱镜材料的折射率；
光在棱镜中传播所用的时间。
15. 如图所示，在光滑绝缘水平面上建立直角坐标系，在的区域内存在竖直向下的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为，在的区域内存在竖直向下的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小未知，半径为的光滑绝缘圆弧形薄挡板与轴相切于原点，该圆弧关于轴对称，其圆心角。一个质量为、电荷量为的小球视为质点从轴上的点垂直轴进入第Ⅰ象限且恰好无碰撞地从点进入圆弧形薄挡板内侧，一段时间后小球再次回到点。求：
小球的入射速度大小；
小球运动到原点时，挡板对小球的弹力大小；
小球从点出发到再次回到点的过程中，小球在匀强磁场Ⅰ、匀强磁场Ⅱ中运动的时间之比。
16. 如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距，左端通过导线连接一个的定值电阻，整个导轨处在竖直向下的匀强磁场中。质量、长度、电阻的匀质金属杆垂直导轨放置，现对杆的中点施加一个垂直金属杆的水平拉力，使其由静止开始运动，拉力的功率保持不变。当金属杆的速度时，金属杆的加速度，金属杆与导轨始终接触良好。
求匀强磁场的磁感应强度大小；
若金属杆做匀速直线运动时撤去拉力，求从撤去拉力到金属杆停下的过程中金属杆上产生的热量；
若金属杆做匀速直线运动时撤去拉力，求从撤去拉力到金属杆停下的过程中金属杆通过的位移大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】略
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查光的折射定律，根据判断图中光的折射率大小关系，结合蓝光的折射率大于红光，即可判断光束是蓝光还是红光；折射率越大，则频率越高，根据判断传播速度大小。
【解答】
A.蓝光的折射率大于红光，根据光路图可知，光束的折射率大，所以光束是蓝光，故A正确；
B.蓝光的折射率大于红光，折射率越大，则频率越高，光束的频率比光束小，故B错误；
C.红光的波长大于蓝光，则光束的波长比光束长，故C错误；
D. 根据可知折射率越大，则在介质中传播的速度越小，则在透明介质层中光束比光束传播得慢，故D错误。

3.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查交变电流的产生，线圈经过中性面时磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流方向发生变化；线圈平面与磁场平行时穿过线圈的磁通量最小为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流方向不变。线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，感应电动势最大值为，有效值是最大值的。
【解答】
穿过线圈的磁通量最大时，线圈所在的平面为中性面，图示位置穿过线圈的磁通量最大，为中性面；此时穿过线圈的磁通量变化率最小，线圈的感应电动势最小；线圈经过中性面时，电流方向会发生改变，故AC错误，B正确；
D.由知，若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的倍，故D错误。
4.【答案】
【解析】
【分析】
明确直导线周围磁场分布，再根据楞次定律分析线圈中感应电流的方向，通过楞次定律的“增缩减扩”分析圆环是扩张还是收缩。
根据左手定则分析圆环左右两部分受到的安培力方向，左侧受到的安培力大，根据平衡条件可得出摩擦力的方向。
【解答】
直导线通电流向上，在右侧产生的磁感线向里，电流减小，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知感应电流的磁场向里，则感应电流为顺时针，故A正确，C错误；
B.穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律的理解“增缩减扩”，可知圆环有扩张的趋势，故B错误；
D.当圆环从竖直方向沿直径分为左右两部分，根据左手定则，左侧部分受到向左的安培力，右侧部分受到向右的安培力，由于左侧所处磁感应强度更大，左侧安培力大，所以安培力的合力方向应该向左，根据平衡条件可知，圆环受到水平向右的摩擦力，故D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查交变电路的有效值；
交流电的有效值是根据电流的热效应定义的，在相等时间内与一恒定直流产生相同的热量，该直流即为交流电的有效值。
【解答】
设电流的有效值为 ，根据有效值定义有
解得
故选C。

6.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查转动切割磁感线产生感应电动势，转动切割磁感线的感应电动势为，其中是平均速度，即导体棒中点转动的线速度，结合欧姆定律即可求解通过电阻的电流。
【解答】
圆盘转动时产生的感应电动势，通过电阻的感应电流，故B正确，ACD错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查变压器的基本关系，掌握变压器的原副线圈电压之比与匝数关系以及电流之比与匝数关系，结合功率计算公式即可求解。
【解答】
由题意可知，电压互感器两端电压满足，则；电流互感器的电流满足，解得，则输电线路输送的功率为，故D正确，ABC错误。

8.【答案】
【解析】
【分析】
开关由闭合到断开瞬间，灯原来电流立即消失，而线圈产生自感电动势组成新回路，由于阻碍作用使电流逐渐减小。
本题考查对自感现象的理解和分析能力，可以用楞次定律和法拉第电磁感应定律判断、理解。
【解答】
开关闭合稳定时，两个灯泡亮度相同，则流过的电流等于流过的，开关由闭合到断开瞬间，灯原来的电流瞬间消失，而线圈产生自感电动势阻碍灯中电流减小，并与组成回路，原来两支路灯电流相等，则开关断开瞬间，、两灯同时缓慢熄灭，故A正确，B错误；
闭合开关时，通过的电流方向为从右往左；断开后，线圈产生自感电动势，感应电流的方向与的原电流的方向相同，通过灯的电流方向仍然向左，而通过灯的电流方向向右，则通过的电流方向发生了改变，故C正确，D错误。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了正弦式交变电流的产生规律，以及变压器的构造和原理，解题的关键是明确正弦式交变电流的最大值与有效值的关系，以及变压器的变流比和变压比。
电表的示数为有效值，由图乙可知交流电压的最大值，根据最大值和有效值的关系求解有效值；根据变压器的变压比和变流比分析电表示数；根据电功率的计算公式求解原线圈输入的功率。
【解答】
A.分析图乙可知正弦式交流电源的电动势的最大值为，则有效值为，所以原线圈输入电压，根据变压比可知副线圈输出电压，则电压表的示数为，故A正确；
B.电流表的示数为，故B错误；
C.由于是理想变压器，所以原线圈的输入功率等于副线圈的功率，原、副线圈消耗的功率之比为，故C错误；
D.理想变压器的输入功率为，故D正确。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据左手定则，结合磁场的方向分析能否使导线保持静止．根据平衡条件和安培力公式列式求解磁感应强度的大小。
解决本题的关键通过左手定则判断出安培力的方向，结合共点力平衡进行分析；对于选择题可以采用定性分析磁场的方向和定量计算磁场的大小，结合判断。
【解答】
A.当磁场沿轴负方向时，导线受到的安培力沿轴正方向，导线受到绳子拉力以及安培力和自身重力可以满足平衡，故A错误；
分析可知，当磁场沿悬线向上时，由左手定则可知，安培力垂直于导线斜向上方，此时安培力有最小值，如图所示：
由平衡条件得，则磁感应强度的最小值为，细线上的拉力可能等于，匀强磁场的磁感应强度大小可能为，故BC正确，D错误。
11.【答案】
【解析】
【分析】
在两导体棒有相对运动的过程中，回路中产生感应电流，根据能量转化情况判断导体棒动能增加量与导体棒动能减少量关系；两棒组成的系统合外力为零，系统动量守恒，根据动量守恒定律分析导体棒动量增加量与导体棒动量减少量的关系；根据动量守恒定律结合动量定理求解通过导体棒的电荷量．
解答本题时，关键要弄清楚两棒的受力情况和运动情况，知道两棒组成的系统遵守动量守恒定律。对于导体棒运动过程中涉及能量转化问题，往往根据能量守恒定律列方程求解。
【解答】
A.根据题意可知，两棒组成回路，电流大小相同，棒受安培阻力做变减速直线运动，棒受安培动力做变加速直线运动，当两者的速度相等时，电流等于零，两棒不再受安培力，则达到共同速度做匀速直线运动，加速度为零，故A正确；
B.根据功能关系可知，克服棒受到的安培力做的功等于棒的动能的减少量，转化为电路中产生的焦耳热和棒增加的动能，B错误；
C.两棒所受安培力合力为零，系统动量守恒，最终共同速度为，棒受到的安培力做的功为，故C正确；
D.对棒，根据动量定理可得：
通过导体棒的电荷量为：，联立解得，故D正确。
故选ACD．

12.【答案】；；
【解析】
【分析】
本题主要考查“用双缝干涉测量光的波长”的实验，明确实验原理是解决问题的关键。
根据双缝干涉实验原理和实验装置构造及作用判断即可；
结合条纹间距公式分析即可；
根据螺旋测微器的读数方法可知测量头标尺的示数。
【解答】
发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，需要旋转测量头，使两者对齐，故C正确，ABD错误；
李同学想减少从目镜中观察到的条纹个数，即要增大条纹间距。
A.由条纹间距公式知，使用间距更大的双缝，则条纹间距减小，故A错误；
B.由知，将屏向靠近双缝的方向移动，即减小，则条纹间距减小，故B错误；
C.将双缝向靠近单缝的方向移动，不改变条纹间距，故C错误；
D.将绿色滤光片换成红色滤光片，波长变大，由，可知条纹间距增大，故D正确。
根据螺旋测微器的读数方法可知，测量头标尺的示数为。
13.【答案】；；
【解析】
【分析】
在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。直流电通过线圈后，无法在线圈中产生感应电流；
理想变压器原副线圈两端的交变电流频率和功率不变，电压和电流大小改变；
根据变压器的原理，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，分析即可得出结论．
本题考查变压器原副线圈与匝数的关系；要对变压器的原理熟练掌握，要注意变压器只对交变电流有效。
【解答】
在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。故直流电通过线圈后，无法在线圈中产生感应电流，故电压为；
理想变压器原副线圈两端的交变电流频率和功率不变，电压和电流大小改变，故AB错误，CD正确；
根据电压比与匝数比的关系可得：，得到线圈的匝数：。
14.【答案】解：光线在界面的中点恰好发生全反射，并从界面射出，作出光路图，
光线在界面的入射角
根据折射定律有
解得
光线在棱镜内传播的速度
根据几何关系可知，光在棱镜中传播的路程
光在棱镜中传播所用的时间
解得。
【解析】明确光线在边上的入射角和折射角，求得该棱镜的折射率；
由求得光线在棱镜中的传播速度，由几何知识求出光线在棱镜中传播的距离，即可求得光在棱镜中传播所用的时间。
本题是几何光学问题，要能熟练运用光的折射定律，要注意光在棱镜中传播的速度与光速的关系。
15.【答案】解：小球在光滑水平面上运动，重力与支持力平衡，小球从到由洛伦兹力提供向心力而做匀速圆周运动，小球的运动轨迹如图所示：
根据几何关系有
解得
根据
解得。
进入挡板后做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：
解得。
由到轨迹圆心角等于，此过程的时间为：
沿挡板运动的时间为：
从到进入第三象的轨迹半径与圆心角均与由到轨迹相同，则此过程的时间
在第二三象限内的轨迹为半个圆周，其运动半径为：
此过程运动时间为：
小球在匀强磁场Ⅰ、匀强磁场Ⅱ中运动的时间之比为：
解得：
答：小球的入射速度大小为；
小球运动到原点时，挡板对小球的弹力大小为；
小球在匀强磁场Ⅰ、匀强磁场Ⅱ中运动的时间之比为。
【解析】小球从到做匀速圆周运动，画出小球的运动轨迹，由几何关系求得运动半径，根据洛伦兹力提供向心力求解；
小球进入挡板后做匀速圆周运动，在原点时由弹力与洛伦兹力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求解；
根据运动轨迹的圆心角确定各阶段运动轨迹的弧长，根据轨迹弧长除以速率求时间。
本题考查带电粒子匀强磁场做匀速圆周运动基础知识的掌握，运动半径，运动时间的表达式要熟记。
16.【答案】解：
拉力的功率，
金属杆切割磁感线产生的感应电动势，
根据闭合电路的欧姆定律，金属杆中的感应电流，
对金属杆受力分析，根据牛顿第二定律有，
解得：；
设金属杆做匀速直线运动时的速度大小为，此时金属杆受到的拉力，
根据金属杆受力平衡有，
从撤去拉力到金属杆停下的整个过程，设整个电路产生的热量为，根据能量守恒定律有，
金属杆和电阻串联，根据焦耳定律得金属杆产生的热量，解得：；
从撤去拉力到金属杆停下的整个过程，杆在受到安培力的作用下做加速度减小的减速运动，取向右为正方向，根据动量定理有
解得：。
【解析】本题考查了法拉第电磁感应定律、功率、牛顿第二定律、闭合电路欧姆定律这些知识点；
根据牛顿第二定律、功率公式、闭合电路的欧姆定律、感应电动势公式联立求解磁感应强度；
根据金属杆受力平衡，结合能量守恒求金属杆产生的热量；
根据动量定理求解位移。
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2022-2023江西省上饶市部分学校高二（下）期中大联考物理试卷（含解析）