2022-2023学年山东省潍坊市高二（下）期中调研考试物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 北斗导航卫星与导航终端之间通过电磁波传输信息，下列说法正确的是
A. 导航使用的电磁波是纵波
B. 变化的电场一定向空间辐射电磁波
C. 为使电磁波携带信息，发射前需进行调制
D. 波长越长的电磁波在真空中的传播速度越大
2. 玻璃管裂口尖端非常尖锐如图甲所示，将其在火焰上烧熔，冷却后尖端变钝如图乙所示。该现象说明
A. 玻璃在导热时具有各向异性
B. 烧熔使玻璃由晶体变为非晶体
C. 玻璃烧熔为液态时表面分子间的作用力表现为斥力
D. 玻璃烧熔为液态时表面存在张力
3. 如图所示，甲、乙两完全相同的铅块，表面磨平，使其紧密接触，两铅块就能结合在一起，挂上铅块丙后，甲、乙仍未分离。下列说法正确的是
A. 大气压强使甲、乙结合在一起 B. 接触面上分子间的作用力表现为引力
C. 甲的重力势能大，所以内能比乙的大 D. 加挂丙后，接触面分子间的分子势能减小
4. 输电系统应用“三相共箱”技术，三根超高压输电线缆、、平行，横截面如图所示，截面的圆心构成正三角形，、圆心连线水平。规定垂直纸面向外为电流的正方向，、、中的电流分别为、、，则时( )
A. 受到的安培力方向水平向左 B. 受到的安培力方向水平向左
C. 圆心处磁感应强度方向水平向左 D. 圆心处磁感应强度方向水平向右
5. 上珠峰、下矿井、入海港、进工厂、到田间，网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生无线电波的振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻
A. 线圈中磁场的方向向上
B. 线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反
C. 线圈储存的磁场能正在增加
D. 电容器两极板间电场强度正在变大
6. 如图所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框边长为，其中、两边是两根完全相同的均匀电阻丝，其余两边是电阻可忽略的导线，匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直于纸面向里。现有一根与完全相同的电阻丝垂直放在线框上，以恒定速度从边滑向边。在滑动过程中与导线框接触良好，当滑过的距离时，两点间的电势差为
A. B. C. D.
7. 如图所示，理想变压器铁芯上绕有三组线圈，其中线圈匝数为匝，线圈匝数为匝，电阻，电表均为理想电表。在、间接入交流电压，当单刀双掷开关与接触时，电流表示数为。下列说法正确的是
A. 线圈匝数为匝 B. 电压表示数为
C. 若开关与接触，电流表示数为 D. 若开关与接触，电压表示数为
8. 将两个完全相同的线圈、放入不同的磁场中，磁场方向均垂直于线圈平面。、所处磁场的磁感应强度随时间的变化规律分别如图甲、乙所示，则、线圈的电功率之比为
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 手摇式交流发电机结构如图所示，灯泡与交流电流表串联后通过电刷、滑环与矩形线圈相连，摇动手柄，使线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴逆时针匀速转动。某时刻线圈平面与磁感线垂直，则
A. 此时线圈的磁通量最大 B. 此时电流表示数为零
C. 此时线圈中的电流最大 D. 经过该位置灯泡中电流方向改变
10. 如图所示，沿光滑斜面固定一螺线管，一个磁性很强的小磁体沿螺线管轴线下滑。轴线上、两点到螺线管上、下边缘的距离相等。一灯泡与螺线管串联，小磁体通过点时灯泡的亮度比通过点时的亮度小，小磁体的大小可忽略。则小磁体
A. 在点的速度小于点的速度
B. 在点的机械能小于在点的机械能
C. 经过、两点时，灯泡中电流方向相同
D. 经过、两点时，灯泡中电流方向相反
11. 质谱仪工作原理如图所示，带电粒子从容器下方的小孔飘入加速电场，其初速度几乎为，经过从点垂直磁场边界射入匀强磁场，、两粒子分别打到照相底片上的、点，到点的距离小于到点的距离。忽略粒子的重力，下列说法中正确的是
A. 的比荷大于的比荷
B. 在磁场中的速率一定大于的速率
C. 在磁场中的动能一定大于的动能
D. 在磁场中的运动时间小于在磁场中的运动时间
12. 如图所示，直角三角形区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，边长为，，一粒子源固定在边的中点，粒子源垂直边向磁场中发射不同速率的带正电的粒子，粒子均从边界射出，已知粒子质量为、电荷量为，下列说法正确的是
A. 粒子运动的速率可能为
B. 粒子在磁场中运动的时间可能为
C. 边界上有粒子射出的区域长度最大为
D. 有粒子经过的磁场区域的面积最大为
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
13. 某实验小组用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。用注射器下端的橡胶塞和柱塞封闭一段空气柱，空气柱的体积可以通过刻度读取，空气柱的压强可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。把柱塞向下压或向上拉，读取几组空气柱的体积与对应的压强数据。
实验中下列说法正确的是________
A.推拉柱塞时应尽量缓慢
B.推拉柱塞时可手握注射器
C.若实验中橡胶塞脱落，可立即装上并继续本次实验
小明同学以为纵坐标、以为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示，图线发生弯曲的原因可能是__________________________。
小华同学实验中某些操作不规范，得到了如图丙所示的图像，则实验中气体温度的变化情况是___________。
14. 某同学设计的苹果自动分拣装置如图甲所示。该装置能把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。装置中托盘置于半导体薄膜压力传感器上，托盘重力不计，苹果经过托盘时对产生压力，半导体薄膜压力传感器阻值随压力变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当两端电压时可激励放大电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势，内阻不计，重力加速度大小取。
当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对应的阻值________选填“较大”、“较小”；
现以为标准将苹果分拣开，应将阻值调为________保留位有效数字，此时质量小于的苹果将通过________选填“上通道”、“下通道”；
若要增大分拣苹果的质量应将的阻值________选填“调大”、“调小”。
四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
15. 如图所示，正方形线圈边长，匝数匝，电阻。线圈以角速度绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度，外电路电阻。从图示位置开始计时，求：
线圈产生的电动势瞬时值表达式；
经过通过电阻的电荷量。
16. 五一假期小王一家自驾游，长时间停放的汽车启动时，仪表盘显示的车轮胎压及当地气温如图甲所示；经过长途跋涉到达目的地时，仪表盘显示车轮胎压如图乙所示。由四个轮胎的气压值可知，右前轮存在漏气问题，将汽车轮胎内气体视为理想气体，忽略汽车轮胎容积的变化，长时间行驶后，汽车两前轮轮胎温度相等并高于当地气温，取为。求：
到达目的地时汽车左前轮胎内气体的温度；
行驶过程中右前轮漏掉的气体质量与剩余气体质量的比值。
17. 如图所示，足够长的光滑金属导轨平行放置，固定在水平面上，间距，导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小，导轨左端的单刀双掷开关可分别与电阻或电容器相连接，已知定值电阻，电容器电容，导体棒质量、电阻，其余电阻不计。开始电容器不带电，导体棒静置于导轨上，开关合向，对导体棒施加水平向右的的拉力，当导体棒匀速运动时撤去，导体棒始终与导轨垂直且接触良好。
求拉力的最大功率；
求撤去后定值电阻中产生的热量；
若撤去的同时将开关合向，求导体棒最终运动的速度大小。
18. 如图甲所示，粒子加速器与速度选择器并排放置，已知速度选择器内匀强磁场磁感应强度大小为、电场强度大小为。在速度选择器右侧建立坐标系，的区域里有磁场，规定磁场方向垂直纸面向里为正，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，其中。质量为、电荷量为的粒子从加速器极板由静止释放，通过极板中间的小孔后进入速度选择器，沿直线穿过速度选择器后从点沿轴射入磁场。
求粒子到达点的速度和、两板间的电压；
若粒子在时从点射入磁场，且在的某时刻从点离开磁场，求的大小；
若，粒子在时刻从点射入磁场，求粒子离开磁场时的位置坐标；
若，调整磁场变化周期，使在的任一时刻从点入射的粒子均不从轴离开磁场，求的取值范围。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查电磁波，电磁波是能量的一种，属于一种波，就像机械波，引力波和物质波概率波一样；电磁场包含电场与磁场两个方面，分别用电场强度或电位移及磁通密度或磁场强度表示其特性。按照麦克斯韦的电磁场理论，这两部分是紧密相依的。时变的电场会引起磁场，时变的磁场也会引起电场。电磁场的场源随时间变化时，其电场与磁场互相激励导致电磁场的运动而形成电磁波，周期性变化的电磁场才能产生电磁波；电磁波的传播速度与光速相等，在真空中传播速度为光速。
【解答】
A.导航使用的电磁波是横波，故A错误；
B.根据麦克斯韦电磁场理论知，变化的电场一定产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场；变化的磁场一定产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，周期性变化的电磁场才能产生电磁波，故B错误；
C.根据无线电波的发射可知，要想发射信息需要把相应的信息变成电信号加载在电磁波中，这叫做调制，故C正确；
D.电磁波传播的速度与频率、波长、电磁波的能量无关，与传播的介质有关，电磁波在真空中的传播速度相同，故D错误。
2.【答案】
【解析】
【分析】
作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力．它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力．正是因为这种张力的存在，玻璃管冷却后尖端变钝。
【解答】
玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，说明玻璃烧熔为液态时分子间的作用力表现为引力，说明玻璃烧熔为液态时表面存在张力。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查分子间作用力，物质由分子组成，组成物质的分子在永不停息的做无规则运动，分子间存在相互作用的引力与斥力；内能从微观的角度来看，是分子无规则运动能量总和的统计平均值物体的内能，由物体的质量，温度和状态或体积有关。
【解答】
甲、乙两完全相同的铅块，表面磨平，使其紧密接触，两铅块就能结合在一起是因为分子间作用力的原因，接触面上分子间的作用力表现为引力，故A错误，B正确；
C.内能从微观的角度来看，是分子无规则运动能量总和的统计平均值，物体的内能由物体的质量，温度和状态或体积有关，与重力势能无关，故C错误；
D.加挂丙后，分子间距离增大，由于接触面间的作用力表现为引力，所以分子势能增大，故D错误。
4.【答案】
【解析】【详解】根据题意可知在 时，、、中的电流分别为
根据同向电流相互吸引可知受到的安培力方向水平向左，受到的安培力方向水平向右，故A正确，B错误；
根据右手定则可知导线在处产生的磁感应强度方向垂直连线指向左上方，导线在处产生的磁感应强度方向垂直连线指向右上方，根据对称关系及合成法则可知圆心处磁感应强度方向垂直连线竖直向上，故CD错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查振荡电路的分析，由题意可知，电容器的下极板带正电，而电流方向流向正极，则说明线圈给电容器充电，磁场能转化为电场能，线圈储存的磁场能正在减小。
【解答】
A.由右手螺旋定则可知线圈中磁场的方向向下，故A错误；
B.由分析可知电容器的下极板带正电，而电流方向流向正极，则说明线圈给电容器充电，线圈中电流减小，由楞次定律可知线圈中感应电流的方向与图中电流方向相同，故B错误；
C.由题意可知，电容器的下极板带正电，而电流方向流向正极，则说明线圈给电容器充电，磁场能转化为电场能，线圈储存的磁场能正在减小，故C错误；
D. 由选项分析可知，线圈给电容器充电，电容器两端电压增大，电容器两极板间电场强度正在变大，故D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查法拉第电磁感应定律的应用，弄清楚电路的构造是解题的关键。
计算回路产生的感应电动势，分析电流构造，根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律得出两点间的电势差即可判断。
【解答】
切割磁感线产生感应电动势，则滑过时，产生的感应电动势，电路的构造为两金属丝并联后与串联，则两点间的电势差即路端电压为，故B正确，ACD错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考察变压器的基本关系；
通过输入功率等于输出功率求出电压表示数，根据变压器得到的匝数；
若开关与接触，副线圈匝数变为，根据变压器关系求解。
【解答】
原线圈有效值为，当单刀双掷开关与接触时，电流表示数为，根据输入功率等于输出功率可得，解得，根据变压比可知，解得匝，故AB错误；
若开关与接触，副线圈总匝数为匝，副线圈电压，副线圈电流，原线圈电流，联立解得，，故C正确，D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查感生电动势以及电压有效值的计算，对于图甲，根据求解感应电动势，对于图乙，由于磁感应强度的变化为正弦变化，根据求解有效值，结合功率公式即可求解。
【解答】
假设线圈面积为，分析图甲可知，由可知，由于磁感应强度在，均匀变化，产生的感应电动势为，电功率；分析图乙可知，由于磁感应强度的变化为正弦变化，则产生的感应电动势有效值为，电功率，可得、线圈的电功率之比为，故B正确，ACD错误。
9.【答案】
【解析】
【分析】
要解决此题，需要掌握发电机的制作原理，知道发电机是根据电磁感应原理制成的，知道中性面的特性。电流表测量的为有效值。
本题考查中性面的特征及有效值的应用，要明确电流表测量的为交流电的有效值。
【解答】
A. 此时线圈位于中性面，线圈的磁通量最大，故 A正确；
B. 电流表示数为有效值，并不为零，故B错误；
C. 此时线圈位于中性面，线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，电流最小，故 C错误；
D. 此时线圈位于中性面，线圈中的电流为零，经过该位置灯泡中电流方向改变，故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查法拉第电磁感应定律与楞次定律的内容，经过点进入螺旋管中时，通过螺线管的磁通量增大，经过点远离螺线管时，通过螺线管的磁通量减小，根据楞次定律的内容判断感应电流方向；结合法拉第电磁感应定律的内容分析求解。
【解答】
A.灯泡在永磁体通过点时的亮度小于永磁体通过点时的亮度，说明永磁体通过点时产生的感应电流小于永磁体通过点时的感应电流，根据切割电动势规律和欧姆定律，即永磁体在点时的速度小于在点时的速度，故A正确；
B.根据能量转化与守恒，由于灯泡发光消耗能量，所以永磁体的机械能不断减小，即永磁体在点时的机械能大于在点时的机械能，故B错误；
经过点进入螺旋管中时，通过螺线管的磁通量增大，经过点远离螺线管时，通过螺线管的磁通量减小，根据楞次定律可知经过、两点时，灯泡中电流方向相反，故C错误，D正确。
11.【答案】
【解析】
【分析】
对带电粒在电场中加速过程，根据动能定理可求速度，在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，列方程可求解半径与比荷的关系，进而可求周期和时间。
本题考查了粒子在电场与磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程是正确解题的关键。
【解答】
A、对带电粒子在电场中加速过程，根据动能定理得：，则，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得：，即，故轨迹半径大的粒子比荷小，故的比荷大于的比荷，故A正确；
B. 根据，比荷大的粒子速率大，故在磁场中的速率一定大于的速率，故B正确；
C. 根据动能定理，在磁场中的动能，无法判断两粒子电荷量关系，无法判断动能关系，故C错误；
D. 粒子在磁场中运动的周期为：，二者在磁场中运动的时间为：，因为的比荷大于的比荷，则在磁场中的运动时间小于在磁场中的运动时间，故D正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查带电粒子在直线边界磁场中的临界合极值问题，根据题意粒子均从边界射出，则存在两个临界点，临界点：粒子从点离开；临界点：粒子运动轨迹与边相切，作出粒子的运动轨迹，结合几何关系列式求解。
【解答】
A.如图所示：
当粒子的运动轨迹与边相切时，由几何关系可得，，解得，可知圆心与点重合；由可得，粒子速度最大值为，故A错误；
B.带电粒子在磁场中运动的周期为，粒子均从边界射出的临界情况如图中两个运动轨迹所示：
；
当为轨迹时，运动的时间；当为轨迹时，运动的时间；所以从边界射出的时间，故B正确；
C.由选项B的运动轨迹可知，点为粒子从边射出的最远处，因此边界上有粒子射出的区域长度最大为，故C正确；
D.轨迹的运动半径，则有粒子经过的磁场区域的面积最大为，故D错误。
13.【答案】
压缩气体时漏气或密闭气体温度变化
先升高后降低
【解析】
【分析】
【分析】
根据实验原理，结合注意事项分析即可；
以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标作出图象，通过图象的斜率来判断原因；
根据，与乘积与成正比。
本题考查的是“探究气体等温变化的规律”的实验，关键是明确实验原理，特别是会通过热力学状态方程推导出，然后进行分析；同时要知道实验误差的来源及减小实验误差。
【解答】
【解答】
为减小实验误差，应缓慢移动柱塞，以防止柱塞移动过快时气体的温度发生变化，故A正确；
B.推、拉柱塞时，不能用手握住注射器筒上的空气柱部分，以防止气体温度发生变化，故B错误；
C.橡胶塞脱落后，气体质量变化，需重新做实验，故C错误；
故选：；
由，可得：，其中图象的斜率为，由图像可知，图像斜率变小，则可能是压缩气体时漏气或密闭气体温度变化；
根据可知，如图丙中与乘积先增大后减小，则温度先升高后降低。
14.【答案】较大；∽均可；上通道；调小
【解析】
【分析】
本题主要考查传感器与电路的综合运用，根据题意，分析电路的结构，结合图乙分析可知，苹果质量越大，压力越大，则越小，此时两端的分压越大，吸动衔铁；苹果质量越小，压力越小，则越大，此时两端的分压越小，利用串联电路的电流相同分析解答。
【解答】
当苹果通过托盘时，质量较小的苹果重力减小，压力小，由图乙可知对应的阻值较大；
现以为标准将苹果分拣开，的苹果重力为，则压力为，由图乙可知此时对应的，由串联电路的电流关系可知，解得；由分析可知，苹果质量越大，压力越大，则越小，此时两端的分压越大，吸动衔铁；苹果质量越小，压力越小，则越大，此时两端的分压越小，则可知小于的苹果将通过上通道；
增大分拣苹果的质量，则压力变大，减小，回路中电流增大，可知应将的阻值调小。
15.【答案】解：
电动势的最大值为
电动势瞬时值表达式
解得：
经过，磁通量变化量
此过程平均电动势
回路中的平均电流
通过电阻的电荷量为
解得：
【解析】当线圈与磁场平行时感应电动势最大，由公式求解感应电动势的最大值。图中是垂直中性面，线框在匀强磁场中匀速转动，根据可列出感应电动势的瞬时表达式；
根据感应电荷量，求通过电阻的电荷量。
16.【答案】解：对左前轮胎的气体
由查理定律得
得
或
以右前轮胎的气体为研究对象，气体总质量为，汽车轮胎的容积为，升温后
压强下气体的总容积为，漏掉的气体质量为
由盖吕萨克定律得
解得
【解析】本题主要考查查理定律与盖吕萨克定律的应用，对左前轮胎的气体由查理定律求解到达目的地时汽车左前轮胎内气体的温度；由盖吕萨克定律求解行驶过程中右前轮漏掉的气体质量与剩余气体质量的比值。
17.【答案】解：
拉力作用下导体棒运动的最大速度为，则
根据闭合电路欧姆定律
匀速运动时：
拉力的最大功率，则
解得
根据能的转化和守恒，撤去后回路产生的热量为
电阻上产热：
解得：
若撤去后导体棒最终运动速度为，根据动量定理
解得
【解析】匀速时，拉力与安培力平衡，结合和联立求解；
根据能的转化和守恒，热量等于导体棒的动能，由此求解；
根据动量定理以及法拉第电磁感应定律和电容关系求解。
18.【答案】解：粒子在沿直线穿过速度选择器，根据受力平衡可得
解得
粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得
解得、两板间的电压为
若粒子在 时从点射入磁场，且在 的某时刻从点 ， 离开磁场，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
由几何关系可得
解得
联立解得
若 ，则粒子在磁场中的轨道半径为
粒子在磁场中运动的周期为
粒子在 时刻从点射入磁场，可知粒子进入磁场时磁场方向刚好变为向外，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据图中几何关系可得
可知粒子离开磁场时的纵坐标为
则粒子离开磁场时的位置坐标为 ， 。
若 ，则粒子在磁场中的轨道半径为
粒子在磁场中运动的周期为
临界情况为粒子从 时刻射入磁场，并且轨迹恰好与 轴相切，如图所示
由图中几何关系可得
可得
则粒子在 时间内转过的圆心角为 ，对应的运动时间为
为了使在 的任一时刻从点入射的粒子均不从 轴离开磁场，应满足
联立可得
【解析】见答案
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