2022-2023学年广东省珠海市金砖四校高二(下)期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年广东省珠海市金砖四校高二(下)期中物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.  关于电磁波下列说法正确的是(    )

A. 麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在
B. 医院里常用射线照射病房和手术室进行消毒
C. 一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关
D. 电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速

2.  下列说法正确的是(    )

A. 穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生
B. 只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流
C. 话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器
D. 热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量

3.  质量为的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来。已知弹性安全带的缓冲时间是，安全带自然长度为，取，则安全带所受的平均冲力的大小约为(    )

A.  B.  C.  D.

4.  关于下列四幅课本上的插图的说法正确的是(    )
 

A. 图甲是速度选择器示意图，由图可以判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
B. 图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出极板是发电机的正极
C. 图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越大
D. 图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压

5.  如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。如图乙所示为舰艇沿海平面的截面简化图，其与海水接触的两侧壁和分别连接舰艇内电源的正极和负极，使、间海水内电流方向为，此时加一定方向的磁场，可使、间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向左前进。关于所加磁场的方向，下列说法正确的是(    )

 

A. 垂直纸面向外 B. 垂直纸面向里 C. 水平向右 D. 水平向左

6.  无线充电是近年发展起来的新技术，如图所示，该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量。内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电，关于无线充电的说法正确的是(    )
 

A. 无线充电效率高，线圈不发热
B. 无线充电基座可以用稳恒直流电源供电
C. 无线充电过程主要利用了电磁感应原理
D. 无线充电基座可以对所有手机进行无线充电

7.  如图所示，从处发出的热电子经加速电压加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转。设两极板间电场强度为，磁感应强度为。欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是(    )
 

A. 适当增大电场强度 B. 适当增大磁感应强度
C. 适当增大加速电场极板之间的距离 D. 适当减小加速电压

二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）

8.  如图，倾角为的斜面上放置着间距为的平行光滑导轨电阻不计，导轨下端与一电阻相连，电阻为的金属棒置于导轨上，在以和为边界的区域内存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上。在左侧的无磁场区域内有一半径很小的金属圆环，圆环与导轨在同一平面内。已知，金属棒与导轨接触良好。将金属棒从磁场右边界处由静止自由释放，向下运动的小段时间内，下列说法正确的是(    )
 

A. 圆环有收缩趋势 B. 圆环有扩张趋势
C. 金属棒做匀加速直线运动 D. 金属棒做变加速直线运动

9.  如图所示，和是两根相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计，导轨间距为。是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属棒，金属棒质量为，电阻为，长度为。开始时，将开关断开，让棒由静止开始自由下落，过段时间后，再将闭合，下落过程棒始终保持水平。下列说法正确的是(    )
 

A. 开关断开，自由释放后，两端电压为零
B. 闭合后，中电流方向是从流向
C. 闭合后，金属棒立即做加速度减小的加速运动，最终匀速
D. 闭合后，金属棒最终匀速直线运动的速度大小为

10.  如图所示，某水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为。已知用户得到的电功率为，输电线路总电阻线，变压器均视为理想变压器，则(    )
 

A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流线
C. 降压变压器的匝数比 D. 降压变压器的匝数比

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

11.  一同学设计了下面探究动量守恒的方案：在一块短木板上钉两条剖成两半的铅笔除去笔芯作为滑槽。把一条轻竹片弯成“”形，中间用细线拴住成为竹弓，将它置于短板上的滑槽里，紧挨竹弓两端各放置一个小球，如图所示。
 

实验时，把这套装置放在桌子的一角上。在木板两头的地上各铺放一张白纸并盖上复写纸。用火柴烧断细线，竹弓立即将两小球弹出，小球落在复写纸上，在白纸上打出两个印痕。

需要测量的量是________。

A.两小球的质量、及抛出的射程、

B.球抛出的高度

C.球下落的时间

D.细线的长度

若等式________________用中的相关字母符号表示成立，则表明系统动量守恒。

12.  在“探究楞次定律”的实验中。某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系时，将电池的负极与电流计的接线柱连接，连接接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图甲中的位置。

现将电流计的两接线柱与图乙中线圈的两个接线柱连接与连接，与连接，将磁铁极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向为___________选填“向上”或“向下”，线圈中的原磁通量___________选填“变大”或“减小”，你所看到的指针___________选填“不偏”、“向位置偏转”或“向位置偏转”。

若将电流计的、接线柱分别与图丙中线圈的、接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图甲中所示，则磁铁的端是___________选填“”或“”极。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

13.  如图所示，一对杂技演员都视为质点乘秋千秋千绳处于水平位置从点由静止出发绕点下摆，当摆到最低点时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自己刚好能回到高处已知男演员质量和女演员质量之比为：，秋千绳长为，点比点低，求：

女演员将男演员推出前、后的速度分别是多少？

男演员落地点与点的水平距离。

14.  两根金属导轨平行放置在倾角为的斜面上，导轨底端接有电阻，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度。质量为，电阻的金属棒由静止释放，沿导轨下滑。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度，金属棒下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑时，速度恰好达到最大速度，求：

滑动摩擦力的大小？

此过程中电阻上产生的热量？取

15.  如图所示，在坐标系的的区域内分布着沿轴正方向的匀强电场，在的区域内分布着垂直于平面向里的匀强磁场，为电场和磁场的交界线，为磁场的上边界。现从原点沿轴正方向发射出速率为、比荷为的带正电粒子，粒子的运动轨迹恰与相切并返回电场。已知电场强度为，不计粒子重力。求：

粒子从点第一次穿过时的速度大小和水平位移的大小；

磁场的磁感应强度的大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】

【分析】
赫兹证实了电磁波的存在；医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒；一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关；电磁波在真空也能传播。
解决本题时，要掌握有关电磁波的相关知识，熟记物理学史。要注意电磁波与机械波特性的区别。
【解答】
A.麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在，故A错误；
B.医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒，故B错误；
C.一切物体都在辐射红外线，红外线属于电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故C正确；
D.电磁波的传播不需要介质，电磁波在真空也能传播，其在介质中的传播速度小于光速，故D错误。  

2.【答案】 

【解析】【详解】穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生，选项A正确；

B.只有当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，选项B错误；

C.话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，选项C错误；

D.热敏电阻是由半导体制成的，电阻随温度的升高而减小；从而把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；故D错误；

故选A。

3.【答案】 

【解析】解：建筑工人下落 时速度为，则  。设安全带所受平均冲力为，则由动量定理得：，所以    ，故D对，、、错。
故选：。
工人开始做自由落体运动，由自由落体运动的速度位移公式求出安全带伸长时人的速度，然后应用动量定理求出安全带的平均冲力
本题考查了求安全带的缓冲力，分析清楚工人的运动过程，应用匀变速直线运动的速度位移公式与动量定理即可解题；应用动量定理解题时要注意正方向的选择．
 

4.【答案】 

【解析】

【分析】
粒子想利用回旋加速器获得更大的动能，需要增大盒子半径，磁流体发电机就是利用带电粒子受洛伦兹力原理，速度选择器是因为达到某一速度的粒子受力平衡做匀速直线运动，质谱仪应采取分段分析的方法，即粒子加速阶段，速度选择阶段，在磁场中运动阶段，一般用来分析同位素。
解答此题的关键是明白各种仪器的工作原理以及用途，根据粒子的受力情况结合带电粒子在电场、磁场中的运动的规律进行分析。
【解答】
A、电场的方向与的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和洛伦兹力，且二力是平衡力，即，所以，不管粒子带正电还是带负电都可以匀速直线通过，所以无法判断粒子的电性，故A错误；
B、由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电，板是电源的负极，故B错误；
C、粒子经过速度选择器后的速度一定，根据洛伦兹力提供向心力可得，解得，打在底片上的位置越靠近狭缝，可知越小，比荷越大，故C正确；
D、根据公式，有，故最大动能，与加速电压无关，故D错误；
故选：。  

5.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查了运用左手定则判断安培力的方向。根据牛顿第三定律可确定海水受到的安培力方向，再用左手定则确定磁场方向。
【解答】
由题意可知，舰艇向左前进，则舰艇受到海水施加的向左的力，根据牛顿第三定律可知海水受到向右的安培力，由左手定则可知，所加磁场的方向应为垂直纸面向外，故A正确，BCD错误。故选：。  

6.【答案】 

【解析】

【分析】
根据电磁感应联系实际联立分析可得结果，难度不大。

【解答】
A.接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分，则无线充电效率低；充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，故A错误；

B.如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故B错误；

C.无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故C正确；

D.如果手机内没有接受线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故D错误；
故选C。

7.【答案】 

【解析】

【分析】
根据可得，粒子在复合场中若做匀速直线运动的条件是：，根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力。
本题是综合性较强的题目，物体的运动分成两个阶段：在电场中的加速和在复合场中的匀速直线运动。在解题时要注意过程分析和受力分析。
【解答】
要使粒子在复合场中做匀速直线运动，故E。
根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以要么增大洛伦兹力，要么减小电场力。
A、适当增大电场强度，可以增大电场力，不符合题意，故A错误；
B、适当增大磁感强度，可以增大洛伦兹力，符合题意，故B正确；
C、适当增大加速电场极板之间的距离，根据可得，由于两极板间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，因此没有改变电场力和洛伦兹力的大小，不符合题意，故C错误；
D、根据可得，故适当减小加速电压，可以减小电子在复合场中运动的速度，从而减小洛伦兹力，不符合题意，故D错误。
故选：。  

8.【答案】 

【解析】分析：
抓住导体棒做切割磁感线运动产生感应电流，根据导体棒速度的变化得出电流大小的变化，从而结合楞次定律判断圆环是扩张还是收缩趋势，结合受力分析可得金属棒运动情况。
解答：

金属棒沿导轨向下运动的一小段时间内，重力沿导轨平面的分力大于安培力，金属棒向下加速运动，回路中产生的感应电动势增大，感应电流增大，产生的磁场增强，通过圆环的磁通量增加，依据楞次定律可知，圆环有收缩的趋势，故A正确，B错误。

金属棒向下运动的一小段时间内，由牛顿第二定律有

又

解得金属棒的加

速度增大，加速度减小，速度的变化率减小，金属棒做变加速直线运动，故D正确，C错误。

故选AD。

9.【答案】 

【解析】【详解】  自由释放后，切割磁感线，相当于等效电源，开关  断开，  两端电压大小等于等效电源的电动势  ，故A错误；

B.根据右手定则可知，闭合  后，  中电流方向是从流向，故B正确；

C.棒  由静止开始自由下落，若  闭合时棒的速度为  ，则感应电动势为

感应电流

则金属棒所受安培力

当上述安培力大小等于重力时，金属棒向下做匀速直线运动，当上述安培力小于重力时，金属棒先向下做加速度减小的加速运动，后向下做匀速运动，当上述安培力大于重力时，金属棒先向下做加速度减小的减速运动，后向下做匀速运动，故C错误；

D.根据上述，闭合  后，金属棒  最终向下做匀速直线运动，此时安培力大小等于重力，即有

解得

故D正确。

故选BD。

10.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查了远距离输电、变压器的构造和原理；本题关键是结合变压器的变压比公式和功率损耗的公式列式求解，属于远距离输电的基础问题。
根据输电损失功率公式，计算输电线上的电流；由输送功率计算输送电压；由电压与匝数成正比求解降压变压器的匝数之比。
【解答】
A.发电机的输出功率，，解得，故A错误；
B.用户得到的电功率为，则输电线损耗的功率为，
根据，得，故B正确；
根据原副线圈功率相等，对于升压变压器有，得，
对于降压变压器，原线圈电压为，则其匝数比为，故C正确，D错误。  

11.【答案】； 

【解析】

【分析】
用火柴烧断细线，竹弓立即将两小球弹出，求出两小球的速度和质量，即可验证动量守恒。
由于两小球做平抛运动，下落相同的高度，运动时间相同所以可以用水平射程代表速度。
根据动量守恒定律得到要验证的关系式。
明确实验原理是解题的关键。
【解答】
在探究动量守恒定律的实验中应测两小球的质量和作用前后的速度。已知两小球初速度为，竹弓弹开后两球都做平抛运动，下落的高度相同，所以两小球在空中飞行的时间相同，而水平射程，即，所以可以用水平射程代表速度，选项A正确。
若，即成立，则表明两小球和竹弓组成的系统动量守恒。
故答案为：；。  

12.【答案】 向下     减少     向位置偏转      

【解析】【详解】将磁铁极从线圈中拔出，线圈中原磁通量的方向向下，线圈中的原磁通量减小，根据楞次定律，可知端为感应电动势的正极，与连接，与连接，电流从流入，指针向位置偏转。

指针向位置偏转，则电流从流入，为感应电动势的正极，根据安培定则可知，感应电流的磁场向上，根据楞次定律可知，磁铁的端是极。

13.【答案】解：二人共同从点摆到点，设女演员将男演员推出前的速度为，从点摆到最低点的过程中，根据机械能守恒定律得

解得

方向向右。设女演员将男演员推出后的速度为，从点回到点的过程中，根据机械能守恒定律得

解得

方向向左；

女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，设男演员被推出后的速度为，根据动量守恒定律得

根据题意

解得

接下来男演员做平抛运动

解得

水平距离

【解析】见答案
 

14.【答案】解：当金属棒速度恰好达到最大速度时，受力分析，

则 

据法拉第电磁感应定律：

据闭合电路欧姆定律：
 所以

；
下滑过程据动能定理得：
解得：，
所以此过程中电路中产生的总热量 

则电阻上产生的热量为。
答：滑动摩擦力的大小；
此过程中电阻上产生的热量。

【解析】本题是电磁感应与力学知识的综合应用，关键是安培力的分析和计算，它是联系力学与电磁感应的桥梁。
当金属棒受力平衡时有最大速度，根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律结合平衡条件列方程求解；
根据动能定理求出安培力的功，根据功能关系求解热量。
 

15.【答案】解：根据动能定理，得：

解得：

粒子在电场中做类平抛运动，有：，， ，

解得，；

粒子运动的轨迹如图所示，设粒子以与轴正方向成角进入磁场

解得：

根据，得

由牛顿第二定律，得

解得。

【解析】本题主要考查带电粒子在电磁场中的运动，根据动能定理和带电粒子在电场中的类平抛规律和磁场中的圆周规律解题，本题能够画出粒子的运动轨迹是解题的关键。

带电粒子在电场中运动，只有电场力做功，根据动能定理求出粒子从点第一次穿过时的速度大小，然后根据类平抛规律求位移和电场中的运动时间；

根据题意画出粒子的运动轨迹，根据几何关系求得圆周运动轨道半径，然后由求出磁感应强度。