精品解析：江苏省连云港市赣榆区2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

2023~2024学年度第二学期期中学业水平质量监测 高二物理试题 注意事项： 考生答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求. 1.本试卷共6页，满分100分，考试时间75分钟.考试结束后，请将答题卡交回. 2.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5mm黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置. 3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符. 4.作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案.作答非选择题，必须用0.5mm黑色墨水的签字笔在答题卡上指定位置作答，在其他位置作答一律无效. 5.如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗. 一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意. 1. 关于传感器，下列说法正确的是（ ） A. 干簧管是利用电磁感应来实现电路通断控制的 B. 会议室天花板上火灾报警器利用的是温度传感器 C. 电容式位移传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量 D. 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用红外线传感器 2. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. 紫光比紫外线的波长更短 B. 医用消毒灯是利用紫光消毒的 C. 收音机和手机所接收的信号都属于电磁波 D. 把电场和磁场放在一起，就会在周围空间产生电磁波 3. 如图所示，一质量为m、长为L的导体棒，被两根细绳竖直悬挂起来，导体棒处于水平静止状态，匀强磁场的方向垂直于导体棒斜向下，且与竖直方向成角，磁感应强度大小为B，导体棒通以大小为I的电流时，导体棒受到的安培力大小为（ ） A. B. C. D. 4. 图甲LC回路中，规定电流从a点流向b点的方向为正方向，则甲图状态对应乙图中的时间段是（  ） A. B. C. D. 5. 小明同学利用如图装置研究电磁感应现象时，发现电流表的指针向右偏转（电流表的偏转满足左进左偏，右进右偏），该同学可能进行的操作是（  ） A. 断开开关瞬间 B. 开关闭合时线圈A中插入铁芯 C. 开关断开时将滑动变阻器的滑片向左滑动 D. 开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动 6. 如图所示，长度为1m空心铝管竖直放置。某同学把一块圆柱形强磁体从管的上端管口静止释放，磁体在管中运动的时间为3s。磁体的直径略小于铝管的内径，不计磁体与管壁的摩擦及空气阻力。则磁体（  ） A. 在管内下落的过程中，管中没有产生感应电流 B. 在管内下落的过程中，所受合外力的冲量可能为0 C. 在管中加速向下运动时，铝管对桌面的压力将逐渐增大 D. 在管内下落的过程中，其重力势能的减少量小于动能的增加量 7. 如图所示为家庭电路中的漏电保护器原理简图，变压器原线圈由火线和零线并绕而成，副线圈接有控制器，当副线圈端有电压时，控制器会控制脱扣开关断开，从而起保护作用。下列说法正确的是（  ） A 开关闭合瞬间，铁芯中磁通量变大 B. 用户正常用电时，铁芯中磁通量为0 C. 用电器总功率过大，a、b间有电压 D. 灯泡发生短路时，a、b间有电压 8. 如图所示，、是两个相同的小灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是（  ） A. 接通S时，先亮、后亮，最后、一样亮 B. 接通S时，先亮、后亮，最后、一样亮 C. 断开S瞬间，、逐渐变暗，最后熄灭 D. 断开S瞬间，流过R的电流方向与接通S瞬间相反 9. 如图所示为一回旋加速器的示意图，已知D形盒中心O处的粒子源产生的带电粒子，经电场加速了n次后，从D形盒出口出来，则（ ） A. 增大两盒间的电压可增大出射粒子的最大动能 B. 粒子在第n次通过窄缝前后半径之比为 C. 粒子速度逐渐变大时，极板所加交流电的周期也同步变大 D. 两盒间的电压变大，粒子在磁场中运动的总时间也变大 10. 如图所示，一正方形线框以初速度向右水平抛出，线框下方有一水平方向匀强磁场，磁场方向与线框平面垂直，磁场足够长，其宽度与线框边长相同，线框只受重力和磁场力，运动过程中任一时刻各点的速度始终相同。线框在穿过磁场过程中水平方向速度、竖直方向速度随时间变化的关系图像正确的是（  ） A. B. C. D. 二、非选择题：共5题，共60分.其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位. 11. 在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”实验中，所用器材有学生电源、可拆变压器、多用电表、电压传感器、若干导线等。 （1）关于本实验，下列说法或操作正确的______。 A. 变压器通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 B. 为了人体安全，原线圈所接电源电压不要超过36V C. 变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱 D. 使用多用电表测电压时，应先选用小量程，后逐渐增大量程 （2）为了减小能量传递过程中的损失，可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成.作为横挡的硅钢片应按照如图______（选填字母代号）方法设计。 A. B. C. D. （3）实验中，某同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图所示，在时间内该同学先断开开关，随后进行的操作可能是______。 A. 增加原线圈的匝数 B. 拧紧松动的铁芯Q C. 增加副线圈的匝数 D. 增加交流电源的频率 （4）某同学设计了如图所示的两个电路图，实验时应选用______图（选填“甲”或“乙”），理由是______。 12. 如图所示，某个小水电站发电机的输出功率为、输出电压，经匝数比为的变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。假设两个变压器均是理想变压器，求： （1）升压变压器升压后电压； （2）降压变压器的匝数比. 13. 如图所示，边长为L、电阻为R的n匝正方形金属框，水平放置在磁感应强度为B的、范围足够大的匀强磁场中，在外力作用下绕其边匀速转动，转动周期为T.磁场方向与边垂直，与水平面夹角为，求： （1）图示位置穿过金属框的磁通量； （2）从图示位置开始计时，在转动一周的过程中外力所做的功。 14. 如图甲所示，水平放置的光滑平行金属导轨间距为，导轨左端M、N之间接有一个阻值为的电阻，金属棒的电阻，放在导轨上，导轨足够长，其余电阻不计，整个装置放在竖直向下的磁场中，磁场区域足够大，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，开始时金属棒被锁定在距距离处，从时，解除锁定同时给金属棒施加一个水平向右的恒力F，此后金属棒获得最大速度，金属棒始终平行于，且与导轨垂直并接触良好，求： （1）时通过金属棒电流的大小； （2）恒力F的大小； （3）金属棒达到最大速度后的某时刻，撤掉力F，此时金属棒距距离，若导体棒继续以最大速度做匀速直线运动，则从该时刻开始计时，磁感应强度B随时间变化的关系式。 15. 如图所示，在x轴及其上方存在垂直平面向外的匀强磁场，坐标原点O处有一粒子源，可在平面内向x轴和x轴上方的各个方向均匀不断地发射速度大小均为，质量为，带电量为的同种带电正离子.在x轴上距离原点1m处垂直于x轴放置一个长度为1m，厚度不计且能接收带电离子的薄金属板P（粒子一旦打在金属板P上立即被接收）.现观察到沿x轴负方向射出的离子恰好打在薄金属板P的顶端.不计带电粒子的重力和离子间相互作用力（取）.求： （1）匀强磁场的磁感应强度B的大小； （2）被薄金属板P接收的离子在磁场中运动的最短时间； （3）被薄金属板P接收的离子数占离子源发射的总离子数百分比. 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023~2024学年度第二学期期中学业水平质量监测 高二物理试题 注意事项： 考生答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求. 1.本试卷共6页，满分100分，考试时间75分钟.考试结束后，请将答题卡交回. 2.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5mm黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置. 3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符. 4.作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案.作答非选择题，必须用0.5mm黑色墨水的签字笔在答题卡上指定位置作答，在其他位置作答一律无效. 5.如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗. 一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意. 1. 关于传感器，下列说法正确的是（ ） A. 干簧管是利用电磁感应来实现电路通断控制的 B. 会议室天花板上的火灾报警器利用的是温度传感器 C. 电容式位移传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量 D. 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用红外线传感器 【答案】C 【解析】 【详解】A．干簧管是利用磁场来控制电路的通断，故A错误； B．会议室天花板上的火灾报警器利用的是烟雾传感器，故B错误； C．电容式位移传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量，故C正确； D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，是通过不同压力转换为电学量，运用的是压力传感器，故D错误。 故选C。 2. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. 紫光比紫外线的波长更短 B. 医用消毒灯是利用紫光消毒的 C. 收音机和手机所接收的信号都属于电磁波 D. 把电场和磁场放在一起，就会在周围空间产生电磁波 【答案】C 【解析】 【详解】A．紫光比紫外线波长更长，故A错误； B．医用消毒灯是利用紫外线消毒的，故B错误； C．收音机和手机所接收的信号都属于电磁波，故C正确； D．把变化的电场和磁场放在一起，就会在周围空间产生电磁波，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，一质量为m、长为L的导体棒，被两根细绳竖直悬挂起来，导体棒处于水平静止状态，匀强磁场的方向垂直于导体棒斜向下，且与竖直方向成角，磁感应强度大小为B，导体棒通以大小为I的电流时，导体棒受到的安培力大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据安培力公式可知导体棒受到的安培力大小为 故选A。 4. 图甲LC回路中，规定电流从a点流向b点的方向为正方向，则甲图状态对应乙图中的时间段是（  ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据安培定则，可知电流的方向为，电流方向为正方向，则电容器正在放电，电流逐渐增大。 故选A。 5. 小明同学利用如图装置研究电磁感应现象时，发现电流表的指针向右偏转（电流表的偏转满足左进左偏，右进右偏），该同学可能进行的操作是（  ） A. 断开开关瞬间 B. 开关闭合时在线圈A中插入铁芯 C. 开关断开时将滑动变阻器的滑片向左滑动 D. 开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动 【答案】B 【解析】 【详解】A．断开开关瞬间向下穿过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从左侧进入电流表，则电流表应左偏，故A错误； B．开关闭合时在线圈A中插入铁芯，则导致向下穿过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从右侧进入电流表，则电流表应右偏，故B正确； C．开关断开时，线圈A无电流，滑动变阻器的滑片滑动不影响B，故C错误； D．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向右滑动，导致A的电流减小，向下穿过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律和安培定则可知，B产生的感应电流从左侧进入电流表，则电流表应左偏，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，长度为1m的空心铝管竖直放置。某同学把一块圆柱形强磁体从管的上端管口静止释放，磁体在管中运动的时间为3s。磁体的直径略小于铝管的内径，不计磁体与管壁的摩擦及空气阻力。则磁体（  ） A. 在管内下落的过程中，管中没有产生感应电流 B. 在管内下落的过程中，所受合外力的冲量可能为0 C. 在管中加速向下运动时，铝管对桌面的压力将逐渐增大 D. 在管内下落的过程中，其重力势能的减少量小于动能的增加量 【答案】C 【解析】 【详解】A．在管内下落的过程中，管中磁通量发生变化，产生感应电流，故A错误； B．磁体由静止释放，故磁体的初动量为零，磁体在下落过程中由楞次定律可知，磁体下落的过程中存在阻碍它运动的力，但不会使磁体减速为零，故末动量不为零，由动量定理可知，合外力的冲量不为零，故B错误； C．磁体加速向下运动时，受到磁场力方向向上，且逐渐增大，根据牛顿第三定律，铝管受到的磁场力方向向下，且逐渐增大，因此铝管对桌面的压力将逐渐增大，故C正确； D．磁体在下落过程中，减少的重力势能转化为内能和动能，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，故D错误。 故选C。 7. 如图所示为家庭电路中漏电保护器原理简图，变压器原线圈由火线和零线并绕而成，副线圈接有控制器，当副线圈端有电压时，控制器会控制脱扣开关断开，从而起保护作用。下列说法正确的是（  ） A. 开关闭合瞬间，铁芯中磁通量变大 B. 用户正常用电时，铁芯中磁通量为0 C. 用电器总功率过大，a、b间有电压 D. 灯泡发生短路时，a、b间有电压 【答案】B 【解析】 【详解】铁芯中的磁通量，是由火线和零线中的电流产生的，当无漏电时即使是开关闭合瞬间或者用电器总功率过大或者灯泡发生短路时，火线和零线中的电流总是等大反向，铁芯中的磁通量始终为零，a、b间无电压。 故选B。 8. 如图所示，、是两个相同的小灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是（  ） A. 接通S时，先亮、后亮，最后、一样亮 B. 接通S时，先亮、后亮，最后、一样亮 C. 断开S瞬间，、逐渐变暗，最后熄灭 D. 断开S瞬间，流过R的电流方向与接通S瞬间相反 【答案】D 【解析】 【详解】AB．开关S闭合的瞬间，L相当于断路，两灯同时获得电压，所以同时发光。由于稳定时线圈的电阻可以忽略，电阻R逐渐被短路，流过两灯的电流逐渐增大，灯逐渐变亮且一样亮，故AB错误； CD．断开开关S的瞬间，两灯的电流突然消失，立即熄灭；流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，自感电流流过电阻R，所以此时流过R的电流方向与接通S瞬间相反，故C错误，D正确。 故选D。 9. 如图所示为一回旋加速器的示意图，已知D形盒中心O处的粒子源产生的带电粒子，经电场加速了n次后，从D形盒出口出来，则（ ） A. 增大两盒间的电压可增大出射粒子的最大动能 B. 粒子在第n次通过窄缝前后半径之比为 C. 粒子速度逐渐变大时，极板所加交流电的周期也同步变大 D. 两盒间的电压变大，粒子在磁场中运动的总时间也变大 【答案】B 【解析】 【详解】A．当粒子速度达到最大时有 可知出射粒子的最大动能为 可知出射粒子的最大动能与两盒间的电压无关，故A错误； B．粒子运动一周两次通过窄缝，第n次通过窄缝后，根据动能定理有 根据向心力公式有 解得 可知粒子在第n次通过窄缝前后半径之比为 故B正确； C．粒子速度逐渐变大时，极板所加交流电的周期不变，故C错误； D．根据 可知粒子转动周期不变，由B中推导可知粒子转动的圈数为 粒子在磁场中运动的总时间为 可知两盒间的电压变大，粒子在磁场中运动的总时间变小，故D错误。 故选B。 10. 如图所示，一正方形线框以初速度向右水平抛出，线框下方有一水平方向匀强磁场，磁场方向与线框平面垂直，磁场足够长，其宽度与线框边长相同，线框只受重力和磁场力，运动过程中任一时刻各点的速度始终相同。线框在穿过磁场过程中水平方向速度、竖直方向速度随时间变化的关系图像正确的是（  ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】AB．线框在穿过磁场过程中，左右边框切割磁感线的有效长度相同，且感应电流大小相等方向相反，则受到的安培力等大反向，则水平方向保持平衡，做匀速直线运动，故A正确，B错误； CD．竖直方向上，线框在穿过磁场过程中，先是下边框切割磁感线，根据楞次定律可知，安培力竖直向上，若安培力等于重力，则线框将匀速向下运动，若安培力大于重力，线框速度会减小，导致安培力减小，导致加速度逐渐变小，若安培力小于重力，线框竖直速度仍会增加，导致安培力增大，导致合外力减小，导致竖直加速度减小，故竖直速度不可能均匀减小，故CD错误。 故选A。 二、非选择题：共5题，共60分.其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位. 11. 在“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验中，所用器材有学生电源、可拆变压器、多用电表、电压传感器、若干导线等。 （1）关于本实验，下列说法或操作正确的______。 A. 变压器通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈 B. 为了人体安全，原线圈所接电源电压不要超过36V C. 变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱 D. 使用多用电表测电压时，应先选用小量程，后逐渐增大量程 （2）为了减小能量传递过程中的损失，可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成.作为横挡的硅钢片应按照如图______（选填字母代号）方法设计。 A. B. C. D. （3）实验中，某同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化图像如图所示，在时间内该同学先断开开关，随后进行的操作可能是______。 A. 增加原线圈的匝数 B. 拧紧松动的铁芯Q C. 增加副线圈的匝数 D. 增加交流电源的频率 （4）某同学设计了如图所示的两个电路图，实验时应选用______图（选填“甲”或“乙”），理由是______。 【答案】（1）BC （2）B （3）A （4） ①. 乙 ②. 只接电压表时，副线圈电路负载很大，电流很小，副线圈内电压较小，电压表测量为变压器的输出电压，改变原线圈电压或者改变匝数比时，副线圈电流几乎不变，电压测量更准确。 【解析】 【小问1详解】 A．变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，故A错误； B．为了人体安全，原线圈所接电源电压不要超过安全电压36V，故B正确； C．即使使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接，况且这样无形之中，将人体并联电路中，导致所测数据不准确，故C正确； D．使用多用电表测电压时，应先用大量程试测，故D错误。 故选BC。 【小问2详解】 为了减小涡流引起的热损，同时又为了防止磁漏，变压器的铁芯采用硅钢片叠加而成。作为横挡的铁芯Q的硅钢片应该与下面的硅钢片平行。 故选B。 【小问3详解】 观察发现经操作后，副线圈电压降低，但频率不变。 AC．根据变压比可知，要降低副线圈电压降低，可以增加原线圈的匝数或减少副线圈的匝数，故A正确，C错误； B．拧紧松动的铁芯会减少漏磁，提高副线圈电压，故B错误； D．增加交流电源的频率会改变输出电压频率，故D错误。 故选A。 【小问4详解】 [1]实验时应选用乙图； [2] 只接电压表时，副线圈电路负载很大，电流很小，副线圈内电压较小，电压表测量为变压器的输出电压，改变原线圈电压或者改变匝数比时，副线圈电流几乎不变，电压测量更准确。 12. 如图所示，某个小水电站发电机的输出功率为、输出电压，经匝数比为的变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。假设两个变压器均是理想变压器，求： （1）升压变压器升压后电压； （2）降压变压器的匝数比. 【答案】（1）3500V；（2） 【解析】 【详解】（1）根据变压比可知 （2）升压变压器的输入电流为 根据变流比 输送线路损耗电压为 则降压变压器的输入电压 根据变压比 13. 如图所示，边长为L、电阻为R的n匝正方形金属框，水平放置在磁感应强度为B的、范围足够大的匀强磁场中，在外力作用下绕其边匀速转动，转动周期为T.磁场方向与边垂直，与水平面夹角为，求： （1）图示位置穿过金属框的磁通量； （2）从图示位置开始计时，在转动一周的过程中外力所做的功。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）图示位置穿过金属框的磁通量 （2）感应电动势最大为 感应电动势的有效值 线圈转动一周，外力做的功等于在一个周期内产生的热量 14. 如图甲所示，水平放置的光滑平行金属导轨间距为，导轨左端M、N之间接有一个阻值为的电阻，金属棒的电阻，放在导轨上，导轨足够长，其余电阻不计，整个装置放在竖直向下的磁场中，磁场区域足够大，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，开始时金属棒被锁定在距距离处，从时，解除锁定同时给金属棒施加一个水平向右的恒力F，此后金属棒获得最大速度，金属棒始终平行于，且与导轨垂直并接触良好，求： （1）时通过金属棒电流的大小； （2）恒力F的大小； （3）金属棒达到最大速度后的某时刻，撤掉力F，此时金属棒距距离，若导体棒继续以最大速度做匀速直线运动，则从该时刻开始计时，磁感应强度B随时间变化的关系式。 【答案】（1）；（2）；（3）（T） 【解析】 【详解】（1）时感应电动势 通过金属棒电流的大小 （2）时 金属棒获得最大速度 安培力 则恒力 （3）导体棒继续做匀速直线运动 又 代入数据联立得 所以磁感应强度B随时间变化的关系式 （T） 15. 如图所示，在x轴及其上方存在垂直平面向外的匀强磁场，坐标原点O处有一粒子源，可在平面内向x轴和x轴上方的各个方向均匀不断地发射速度大小均为，质量为，带电量为的同种带电正离子.在x轴上距离原点1m处垂直于x轴放置一个长度为1m，厚度不计且能接收带电离子的薄金属板P（粒子一旦打在金属板P上立即被接收）.现观察到沿x轴负方向射出的离子恰好打在薄金属板P的顶端.不计带电粒子的重力和离子间相互作用力（取）.求： （1）匀强磁场的磁感应强度B的大小； （2）被薄金属板P接收的离子在磁场中运动的最短时间； （3）被薄金属板P接收的离子数占离子源发射的总离子数百分比. 【答案】（1）1T；（2）；（3）50% 【解析】 【详解】（1）由观察到沿x轴负方向射出的粒子恰好打在薄金属板的上端，可知粒子做圆周运动的半径为1m，结合 可知磁感应强度为 （2）打在P左侧下端的粒子在磁场中偏转的角度是，此时运动时间最短，如图1所示虚线，可得被薄金属板接收的粒子在磁场运动的最短时间（被P左侧接收到的粒子在磁场中运动的最短时间） （3）被P左侧接收到的粒子在磁场中运动最长时间粒子轨迹对应的圆心角为90°，根据几何关系，则被P左侧接收到的粒子的发射方向范围为60°； 被P右侧接收到的粒子在磁场中运动最短时间粒子轨迹对应的圆心角为270°，打在P右侧下端的粒子在磁场中运动的时间最长，此时粒子轨迹对应的圆心角为300°，根据几何关系，则被P右侧接收到的粒子的发射方向范围为30°； 则被薄金属板P接收的离子数占离子源发射的总离子数百分比为     第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$