四川省眉山北外附属东坡外国语学校2022-2023高二下学期3月期中考试物理试题（答案）考试试卷

东坡外国语学校2022-2023学年高二下学期3月期中考试
物理
一、选择题：本题共8小题，每小题6分。
1．一根长直导线中的电流按如图的正弦规律变化，规定电流从左向右为正，在直导线下方有一不闭合的金属框，则相对于b点来说，a点电势最高的时刻是在（ ）
A．t1时刻 B．t2时刻 C．t3时刻 D．t4时刻
2．弹簧振子以O点为平衡位置做简谐振动。从O点起振开始计时，振子第一次到达M点用了0.3秒，又经过0.2秒第二次通过M点，则振子第三次通过M点还要经过的时间可能是（　　）
A．0.5秒 B．1秒 C．1.4秒 D．1.6秒
3．如图所示，水平间距为L，半径为r的二分之一光滑圆弧导轨，为导轨最低位置，与为最高位置且等高，右侧连接阻值为R的电阻，圆弧导轨所在区域有磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。现有一根金属棒在外力的作用下以速度从沿导轨做匀速圆周运动至处，金属棒与导轨始终接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计，则该过程中（　　）
A．经过最低位置处时，通过电阻R的电流最小
B．经过最低位置处时，通过金属棒的电流方向为
C．全程电阻R上产生的热量为
D．全程通过电阻R的电荷量为
4．如图甲所示，在匀强磁场中，一巨型金属线圈两次不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像分别如图乙中曲线a、b所示，则（　　）
两次时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．曲线a表示的交变电动势的最大值为25V
C．曲线b表示的交变电动势有效值为15V
D．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2
5．图中T是绕有两组线圈的闭合铁心，线圈的绕向如图所示，D是理想的二极管，金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，磁场方向垂直纸面向里，若电流计G中有电流通过，则ab棒的运动可能是（　　）
A．向左匀速运动 B．向右匀速运动
C．向左匀加速运动 D．向右匀加速运动
二、多选题(共18分)
6．如图甲所示，闭合矩形导线框adcba固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直。规定垂直纸面向里为磁场的正方向，adcba方向为电流的正方向，水平向左为安培力的正方向。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，下列关于线框中的电流I、bc边所受的安培力F随时间t变化的图像，正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．如图甲所示为一自耦变压器（可视为理想变压器）的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，滑动触头在某一位置，在BC间接一个交流电压表和一个变阻器R，若AB间输入图乙所示的交变电压，则（ ）
A．当时，电压表的示数为零
B．AB间输入电压的瞬时值
C．滑动触头向上移动时，两端的电压增大
D．变阻器滑片向上移动时，AB间输入功率增大
8．如图所示，光滑的金属圆环导轨MN、PQ竖直放置，两环之间ABDC内（含边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0，AB水平且与圆心等高，CD竖直且延长线过圆心，电阻为r、长为2l的轻质金属杆，带有小孔的一端套在内环MN上，另一端连接带孔金属球，球的质量为m，球套在外环PQ上，且都与导轨接触良好，内圆半径r1=l，外圆半径r2=3l，P、M间接有阻值为R的定值电阻，让金属杆从AB处无初速释放，金属杆第一次即将离开磁场时，金属球的速度为v，其他电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为g，则（　　）
A．金属球向下运动的过程中，通过定值电阻R的电流方向为由M指向P
B．金属杆第一次即将离开磁场时，R两端的电压
C．金属杆从AB滑动到CD的过程中，通过R的电荷量
D．金属杆第一次即将离开磁场时，R上产生的焦耳热
第Ⅱ卷
三、非选择题：
9．（8分）为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下实验器材：
小灯泡（额定电压，额定电流）
电压表（量程，内阻为）
电流表（量程，内阻约为）
电阻箱（）
滑动变阻器（阻值，）
滑动变阻器（阻值，）
学生电源（电动势，内阻不计）
开关及导线若干。
（1）实验中滑动变阻器应选择________（选填或），滑动变阻器的连接方法，应选择________（“分压式接法”或“限流式接法”）。
（2）实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压，需要把电压表的量程扩大到，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至___________，并与题中所给电压表________。（选填“串联”或“并联”），改装后的电压表和电流表的连接方式应选择________（“电流表内接法”或“电流表外接法”）
（3）实验中得到小灯泡的伏安特性曲线曲线如下图（a）所示，现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源（电动势，内阻）和一阻值为的定值电阻连接成如图（b）所示电路。此电路中每个小灯泡的两端的实际功率为_______（结果保留两位有效数字）。
10.（10分）某实验小组的同学在实验室找到了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，于是设计了如图甲所示的电路进行了实验探究，其中为电阻丝，是阻值为的定值电阻，实验中测出电阻丝的直径为d，调节滑动变阻器的滑片P，记录电压表示数U、电流表示数I以及对应的长度x，记录多组U、I的值。
（1）根据实验数据绘出的图像如图乙所示，由图乙求得电池的电动势______V，内阻______；
（2）根据实验数据可绘出的图像如图丙所示，图像斜率为k，可求得电阻丝的电阻率______；
（3）对于本实险中的误差分析，请根据要求填写正确答案；
①若选用某组U、I值，用算出电阻丝连入电路中的电阻，则计算值______其真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）；
②由于电表内阻的影响，电动势的测量值______其真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）；
③由于电表内阻的影响，电阻的测量值______其真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
11．（12分）如图所示，劲度系数k=20N/m的轻弹簧上端固定，下端悬挂一质量m=0.2kg的小球（小球可视为质点），静止时小球的位置标记为O点。将小球竖直下拉10cm到达B点后由静止释放。小球释放时开始计时，经过0.3s首次到达最高点C点，之后小球在B、C两点之间做简谐运动。不计空气阻力，求：
（1）小球的振动周期T和振幅A；
（2）小球在3s内通过的路程s；
（3）小球到达C点时的加速度a。
12．（14分）如图所示，理想变压器的原副线圈匝数分别为n1、n2，在原副线圈的回路中分别接有阻值为R1、R2的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电上。
（1）若，求原副线圈两端的电压比；
（2）若，，求原线圈两端的电压；
（3）若，则为多大时，副线圈两端能获得最大电压，最大电压为多少。
13．（18分）两根相距为的足够长“U”形金属导轨，一端接有阻值为电阻，折成如图甲所示放置，左半部分为与水平面成37°角的斜面，处于磁感应强度大小、方向平行于斜面向上的匀强磁场中，右半部分处于水平面内，此区域有大小为（大小未知）方向竖直向上的匀强磁场。质量均为、长度均为的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置，两杆与导轨之间的动摩擦因数均为，每根杆的电阻均为；时刻起，ab杆在如图乙所示随时间变化的外力F作用下，从静止开始沿导轨向右做匀加速直线运动，同时cd棒也由静止释放。（两导轨电阻不计，金属细杆始终没有离开各自导轨平面。，。求
（1）时刻杆ab的加速度的大小，及感应强度大小。
（2）cd杆从静止开始到达最大速度的时间。
（3）若在cd杆从静止到达最大速度过程中电阻R上产生焦耳热，则这一过程中作用在ab杆上外力F做的功为多少？东坡外国语学校2022-2023学年高二下学期3月期中考试
物理参考答案：
1．B
【详解】根据i-t图线可知，在t1、t3时刻电流的变化率最小为零，则不闭合的金属框中没有感应电动势，而在t2、t4时刻电流的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律知，产生的感应电动势最大，在t2时刻，根据右手螺旋定则和楞次定律知，a点电势比b点电势高，在t4时刻，根据右手螺旋定则和楞次定律知，a点电势比b点电势低；故B正确，ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】弹簧振子的运动过程如下图所示
如图甲，设O为平衡位置，、代表振幅，振子从O到C所需要的时间为，因为简谐运动具有对称性，所以振子从M到C所用时间和从C到M所用时间相等，故
解得
则振子第三次到达M点还需要经过的时间为
如图乙所示，若振子一开始从平衡位置向B运动，设与M关于O点对称，则振子从经B回到所用的时间与振子从M经C回到M所用的时间相等，即，振子从O到和从到O及从O到M所需时间相等，为
则振子第三次到达M点还需要经历的时间为
故选C。
3．C
【详解】A．金属棒从位置运动到最低的位置，水平方向切割磁感线的分速度逐渐增大，由公式，可知金属棒产生的感应电动势逐渐增大，由欧姆定律可知，通过电阻R的电流逐渐增大，最低位置处时电流最大，A错误；
B．金属棒经过最低位置处时，由右手定则可知，通过金属棒的电流方向为，B错误；
C．金属棒从位置匀速转动到处时，金属棒上产生的是正弦式交流电，则有最大感应电动势为
电路中电流的有效值为
由焦耳定律公式，可得电阻R上产生的热量为
C正确；
D．全程通过电阻R的电荷量为
D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．两次时刻线圈产生的感应电动势均为零，可知此时穿过线圈的磁通量均最大，A错误；
B．曲线a表示的交变电动势的最大值为30V，B错误；
D．转速n在单位为r/s时，本质上就指频率，即有
故两者的转速之比为
D正确；
C．线圈在磁场中，感应电动势的瞬时值为
则电动势的最大值
则有
曲线a表示的交变电动势最大值是30V，解得
则曲线b表示的交变电动势有效值为
C错误。
故选D。
5．C
【详解】AB．ab棒若做匀速移动，ab棒产生稳定的感应电动势，在右边的回路中产生稳定的感应电流，则左边线圈中产生稳定的磁场，在左边线圈中不产生感应电流，故AB错误；
C．导体棒向左加速移动，感应电流逐渐增大，根据右手定则，感应电流的方向由a到b，根据右手螺旋定则，在右边线圈中产生从上到下的磁场，则在左侧线框中产生从下到上的磁场且不断增强，根据楞次定律，通过电流计的电流方向从上到下，正好正向通过二极管，故C正确；
D．导体棒向右加速移动，感应电流逐渐增大，根据右手定则，感应电流的方向由b到a，根据右手螺旋定则，在右边线圈中产生从下到上的磁场，则在左侧线框中产生从上到下的磁场且不断增强，根据楞次定律，通过电流计的电流方向应该从下到上，但是由二极管反向电阻很大，因此电路中无电流，故D错误。
故选C。
6．BD
【详解】AB．由图乙可知，0～1s时间内，B增大，通过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流是adcba，为正值；1～3s，B不变，磁通量不变，无感应电流；3～4s，B减小，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿abcda方向，感应电流是负的，故A错误，B正确；
CD．由左手定则可知，在0～1s内，ab受到的安培力方向水平向左，是正的，1～3s无感应电流，没有安培力，3～4s时间内，安培力水平向右，是负的。由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
感应电流
由图像可知，在每一时间段内，是定值，在各时间段内I是定值，ab边受到的安培力
因I、L不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，故C错误，D正确。
故选BD。
7．BCD
【详解】A．电压表的示数为有效值，不为零，A错误；
B．由图可知
故
代入表达式
可得，AB间输入电压的瞬时值
B正确；
C．根据变压器电压关系
当滑动触头向上移动时，变大，所以两端的电压增大，C正确；
D．变阻器滑片向上移动时，不变，减小，根据变压器电压关系
所以两端的电压不变，输入功率等于输出功率
所以变阻器滑片向上移动时，AB间输入功率增大，D正确。
故选BCD。
8．AC
【详解】A．由右手定则可知，金属球向下运动的过程中，通过金属杆的电流方向为由B到A，则通过R的电流方向为由M到P，A正确；
B．金属杆第一次离开磁场时，金属球的速度
金属杆第一次离开磁场时感应电动势
解得
电路电流
R两端电压
B错误；
C．由法拉第电磁感应定律得
平均感应电流
通过R的电荷量
解得
C正确；
D．由于金属杆第一次即将离开磁场时，根据能量守恒可知，定值电阻和金属杆产生的焦耳热为
所以金属杆第一次即将离开磁场时，R上产生的焦耳热
D错误。
故选AC。
9． 分压式接法 1000 串联 电流表外接法 0.20（在范围0.19-0.21内均可）
【详解】(1)[1][2]因要得到从零开始连续可调的多组电压，且方便调节，则控制电路中滑动变阻器应该选用小的电阻R1，连接方式采用分压式。
(2)[3][4][5]电压表的量程为3V，内阻为3kΩ，则要把电压表的量程扩大到4V，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至
并与题中所给电压表串联；小灯泡的电阻
则为了减小系统误差，应选择电流表外接法。
(3)[6]设每个灯泡两端电压为U，电流为I，则由闭合电路的欧姆定律
将此函数关系画在灯泡的伏安特性曲线上，如图交点坐标为(1.1V，0.183A)，即此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为1.1V，电流为0.183A
此电路中每个小灯泡的两端的实际功率为
10． 1.5 0.5 大于 小于 大于
【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
所以U-I图像的纵截距表示E，斜率的绝对值表示R0+r，则由图可知
（2）[3]根据欧姆定律可得PN段的阻值为
根据电阻定律有
联立以上两式可得
由题意可得
解得
（3）[4]电路接法为电流表内接法，当选用内接法，电流测量值准确，电压测量值偏大，根据
可知，计算值偏大。
[5]电压表的分流使得电流表对干路电流的测量不准确，真实的干路电流比电流表的求数要略大，其大小由电压表的示数决定，因而真实的U I图线在此图线的上方，并随电压的减小而靠近，电动势的测量值小于真实值。
[6]电流表内接法测量电阻阻值时，误差来源于电流表内阻的分压，电压表测量的电压大于待测电阻两端实际电压，测量值大于真实值。
11．（1）T=0.6 s ，A=10cm；（2）2m；（3），方向竖直向下
【详解】（1）周期
T=0.6 s
振幅
A=10cm
（2）在3s时间内，小球做全振动次数
路程
（3）小球到达B点，加速度大小
由对称性可知，小球在C点加速度大小
方向竖直向下。
12．（1）；（2）；（3），
【详解】（1）根据变压器原理
（2）由于
联立
原线圈电路
联立解得
（3）设
则
分析原线圈电路
当
解得
此时，副线圈两端能获得最大电压
13．（1），；（2）；（3）
【详解】（1）ab杆受力分析如图
则有
整理得
即
即
斜率为
由图像得
则有
解得
又由F-t图像得
则有
（2）cd杆受力分析如图。速度达到最大时，处于平衡状态
解得
R与cd杆并联，R相等，则
ab杆在干路，则
又
则这一过程中ab匀加速运动时间
（3）则这一过程中ab匀加速运动距离
又
则
由动能定理得
解得