精品解析：天津市红桥区2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

高二物理 本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分共100分。 第Ⅰ卷（共40分） 一、选择题（1至5题为单选题，每题只有一个选项是符合题意的，选对得5分，错选或不答的得0分；6至8题为多项选择题，每题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分。） 1. 如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴的正方向．若振子位于B点时开始计时，则其振动图像为（ ） A. B. C. D. 2. 如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响，下列说法正确的是(　　) A. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向 B Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向 C. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向 D. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 3. 如图所示，闭合开关后，电阻两端的交流电压为，电压表和电流表均为理想交流电表，则（　　） A. 该交流电周期为 B. 电压表的读数为 C. 电流表的读数为 D. 电阻的电功率为 4. 图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，A1与L1电阻值相同 B. 图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C. 图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 D. 图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 5. 如图所示，边长为a的正方形铝框平放在光滑绝缘水平桌面上，桌面上有边界平行、宽为b且足够长的匀强磁场区域，磁场方向垂直于桌面，铝框依靠惯性滑过磁场区域，滑行过程中铝框平面始终与磁场垂直且一边与磁场边界平行，已知，在滑入和滑出磁场区域的两个过程中（　　） A. 铝框所用时间相同 B. 铝框上产生的热量相同 C. 铝框中的电流方向相同 D. 安培力对铝框的冲量相同 6. 电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（ ） A. 是一种降流变压器 B. 能测量直流电路的电流 C. 原、副线圈电流的频率不同 D. 副线圈的电流小于原线圈的电流 7. 如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（ ） A. 用户用电器上交流电的频率是50Hz B. 发电机输出交流电的电压有效值是500V C. 输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D. 当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失功率减小 8. 使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻（　　） A. 甲的速度大小比乙的大 B. 甲的动量大小比乙的小 C. 甲动量大小与乙的相等 D. 甲和乙的动量之和不为零 第Ⅱ卷（共60分） 二、实验题（本题共12分） 9. 某同学利用图示装置进行“验证动量守恒定律”的实验。在水平地面上依次铺上白纸、复写纸，记下小球抛出点在记录纸上的垂直投影点O。实验时，先调节轨道末端水平，使A球多次从斜轨上位置Р静止释放，根据白纸上小球多次落点的痕迹找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置Р静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，根据小球在白纸上多次落点的痕迹，分别找到碰后两球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF。用天平测得A球的质量为mA，B球的质量为mB。 （1）关于实验器材和实验操作，下列说法正确的是_______（选填选项前的字母）； A. 实验轨道必须光滑 B. 该实验不需要秒表计时 C. A球的质量可以小于B球的质量 D. 实验过程中白纸和复写纸可以随时调整位置 E. A球每次必须从同一位置由静止释放 （2）实验直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，该同学认为可以“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”，若满足关系式_______________，则可以认为两球碰撞前后动量守恒（用所测物理量表示）。 10. 实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。 （1）将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是：__________（选填选项前的字母）； A. 测出摆线长作为单摆的摆长 B. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动 C. 在摆球经过平衡位置时开始计时 D. 用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 （2）某同学实验时改变摆长，测出多组摆长L和对应周期T的数据，作出图线，得到一条过原点的直线，通过直线斜率来计算重力加速度，但实际操作时，该同学漏加了小球半径，则重力加速度的测量结果将_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 三、计算题（共48分，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 11. 如图所示，在光滑的水平地面上，质量为的小球A以的速度，某时刻与静止的、质量为小球B发生对心碰撞。 （1）若碰撞后A球以的速度继续向右运动，求碰撞后B球的速度大小和方向。 （2）若A球与B球碰撞后粘合在一起向前运动，求A球和B球碰撞过程中损失的机械能。 12. 某种风力发电机的原理如图所示，发电机的矩形线圈abcd固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，图示位置线圈与磁场垂直。已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为B，线圈的匝数为n，ab边长为L1，bc边长为L2，线圈总电阻为r，外接电阻为R，磁体转动的角速度为。求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）电流表的读数； （3）当磁体从图示位置转过90°角度时，ad边受到的安培力的大小和方向。 13. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。质量为的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度。求： （1）经过电阻R的电流Ⅰ； （2）在0.1s时间内，拉力的冲量的大小； （3）其它条件不变，若某一时刻突然撤去拉力F，导体棒在撤去拉力F后还能向前滑行的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二物理 本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分共100分。 第Ⅰ卷（共40分） 一、选择题（1至5题为单选题，每题只有一个选项是符合题意的，选对得5分，错选或不答的得0分；6至8题为多项选择题，每题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分。） 1. 如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴的正方向．若振子位于B点时开始计时，则其振动图像为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由题意：设向右为x正方向，振子运动到N点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故A正确． 2. 如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响，下列说法正确的是(　　) A. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向 B. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向 C. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向 D. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 【答案】B 【解析】 【详解】根据法拉第电磁感应定律可得 根据题意可得 故 感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，即感应电流产生向里的感应磁场，根据楞次定律可得，感应电流均沿顺时针方向。 故选B。 3. 如图所示，闭合开关后，的电阻两端的交流电压为，电压表和电流表均为理想交流电表，则（　　） A. 该交流电周期为 B. 电压表的读数为 C. 电流表的读数为 D. 电阻的电功率为 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．该交流电的周期 B．电压表的读数为交流电的有效值，即 选项B错误； C．电流表的读数为 选项C正确； D．电阻的电功率为 选项D错误。 故选C。 4. 图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，A1与L1的电阻值相同 B. 图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C. 图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 D. 图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 【答案】C 【解析】 【详解】AB．断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A1的电阻，故AB错误； C．闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确； D．闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，边长为a的正方形铝框平放在光滑绝缘水平桌面上，桌面上有边界平行、宽为b且足够长的匀强磁场区域，磁场方向垂直于桌面，铝框依靠惯性滑过磁场区域，滑行过程中铝框平面始终与磁场垂直且一边与磁场边界平行，已知，在滑入和滑出磁场区域的两个过程中（　　） A. 铝框所用时间相同 B. 铝框上产生的热量相同 C. 铝框中的电流方向相同 D. 安培力对铝框的冲量相同 【答案】D 【解析】 【详解】A．铝框进入和离开磁场过程，磁通量变化，都会产生感应电流，受向左安培力而减速，完全在磁场中运动时磁通量不变做匀速运动；可知离开磁场过程的平均速度小于进入磁场过程的平均速度，所以离开磁场过程的时间大于进入磁场过程的时间，A错误； C．由楞次定律可知，铝框进入磁场过程磁通量增加，感应电流为逆时针方向；离开磁场过程磁通量减小，感应电流为顺时针方向，C错误； D．铝框进入和离开磁场过程安培力对铝框的冲量为 又 得 D正确； B．铝框进入和离开磁场过程，铝框均做减速运动，可知铝框进入磁场过程的速度一直大于铝框离开磁场过程的速度，根据 可知铝框进入磁场过程受到的安培力一直大于铝框离开磁场过程受到的安培力，故铝框进入磁场过程克服安培力做的功大于铝框离开磁场过程克服安培力做的功，即铝框进入磁场过程产生的热量大于铝框离开磁场过程产生的热量，B错误。 故选D。 6. 电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（ ） A. 是一种降流变压器 B. 能测量直流电路的电流 C. 原、副线圈电流的频率不同 D. 副线圈的电流小于原线圈的电流 【答案】AD 【解析】 【详解】A．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，故A正确； B． 电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，不能测量直流电路的电流，故B错误； C．电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同，故C错误； D．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流，故D正确。 故选AD。 7. 如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（ ） A. 用户用电器上交流电的频率是50Hz B. 发电机输出交流电的电压有效值是500V C. 输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D. 当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失功率减小 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图乙可知周期为 则用户用电器上交流电的频率为 故A正确； B．由图乙可知发电机输出交流电的电压有效值为 故B错误； C．输电线中的电流与传输的功率有关，传输的功率越大，输电线中的电流也越大，故C错误； D．当用户用电器的总电阻增大时，用户的功率减小，则传输的总功率减小，输电线中的电流也减小，输电线上损失的功率减小，故D正确。 故选AD 8. 使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻（　　） A. 甲的速度大小比乙的大 B. 甲的动量大小比乙的小 C. 甲的动量大小与乙的相等 D. 甲和乙的动量之和不为零 【答案】BD 【解析】 【详解】对甲、乙两条形磁铁分别做受力分析，如图所示 A．根据牛顿第二定律有 由于 m甲 > m乙 所以 a甲 < a乙 由于两物体运动时间相同，且同时由静止释放，可得 v甲 < v乙 A错误； BCD．对于整个系统而言，由于μm甲g > μm乙g，合力方向向左，合冲量方向向左，所以合动量方向向左，显然甲的动量大小比乙的小，BD正确、C错误。 故选BD。 第Ⅱ卷（共60分） 二、实验题（本题共12分） 9. 某同学利用图示装置进行“验证动量守恒定律”的实验。在水平地面上依次铺上白纸、复写纸，记下小球抛出点在记录纸上的垂直投影点O。实验时，先调节轨道末端水平，使A球多次从斜轨上位置Р静止释放，根据白纸上小球多次落点的痕迹找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置Р静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，根据小球在白纸上多次落点的痕迹，分别找到碰后两球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF。用天平测得A球的质量为mA，B球的质量为mB。 （1）关于实验器材和实验操作，下列说法正确的是_______（选填选项前的字母）； A. 实验轨道必须光滑 B. 该实验不需要秒表计时 C. A球的质量可以小于B球的质量 D. 实验过程中白纸和复写纸可以随时调整位置 E. A球每次必须从同一位置由静止释放 （2）实验直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，该同学认为可以“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”，若满足关系式_______________，则可以认为两球碰撞前后动量守恒（用所测物理量表示）。 【答案】（1）BE （2） 【解析】 【小问1详解】 AE．为了保证每次A球到达斜槽末端时的速度都相同，A球每次必须从同一位置由静止释放，但实验轨道不需要光滑，故A错误，E正确； B．本实验可以通过水平位移来间接反映速度信息，因此该实验不需要秒表计时，故B正确； C．为使碰撞后A球不反弹， A球的质量必须大于B球的质量，故C错误。 D．实验过程中复写纸可以随时调整位置，但白纸不能随时调整位置，否则会使记录的落点位置变化，故D错误。 故选BE。 【小问2详解】 两球在空中做平抛运动，下落高度相同，所用时间相等，设A球碰撞前瞬间的速度为，A、B两球碰撞后瞬间的速度分别为、，根据动量守恒可得 有 ，， 联立可得若满足关系式 则可以认为两球碰撞前后动量守恒。 10. 实验小组同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。 （1）将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是：__________（选填选项前的字母）； A. 测出摆线长作为单摆的摆长 B. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动 C. 在摆球经过平衡位置时开始计时 D. 用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 （2）某同学实验时改变摆长，测出多组摆长L和对应的周期T的数据，作出图线，得到一条过原点的直线，通过直线斜率来计算重力加速度，但实际操作时，该同学漏加了小球半径，则重力加速度的测量结果将_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）BC （2）不变 【解析】 【小问1详解】 A．单摆的摆长等于测出摆线长和小球半径之和，故A错误； B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动，故B正确； C．为了减小测量误差，在摆球经过平衡位置时开始计时，故C正确； D．为减小测量误差，应测出n次全振动所用的总时间t，然后求出周期 用单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期实验误差较大，故D错误。 故选BC。 【小问2详解】 根据单摆周期公式 可得 实际操作时，该同学漏加了小球半径，则有 可得 可知图像的斜率保持不变，则通过直线斜率来计算重力加速度，结果将不变。 三、计算题（共48分，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 11. 如图所示，在光滑的水平地面上，质量为的小球A以的速度，某时刻与静止的、质量为小球B发生对心碰撞。 （1）若碰撞后A球以的速度继续向右运动，求碰撞后B球的速度大小和方向。 （2）若A球与B球碰撞后粘合在一起向前运动，求A球和B球碰撞过程中损失的机械能。 【答案】（1）4.0m/s，水平向右；（2） 【解析】 【详解】（1）A、B系统满足动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得 代入数据解得B球的速度为 方向水平向右。 （2）A、B系统满足动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得 解得 则A球和B球碰撞过程中损失的机械能 代入数据解得 12. 某种风力发电机的原理如图所示，发电机的矩形线圈abcd固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，图示位置线圈与磁场垂直。已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为B，线圈的匝数为n，ab边长为L1，bc边长为L2，线圈总电阻为r，外接电阻为R，磁体转动的角速度为。求： （1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）电流表的读数； （3）当磁体从图示位置转过90°角度时，ad边受到的安培力的大小和方向。 【答案】（1）；（2）；（3），方向与ad边垂直向左 【解析】 【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值 中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式 （2）线圈中电动势的有效值为 电流表的示数为有效值 结合上述解得 （3）磁铁从图示位置转过90°角时，即经历时间为，则有 设此时线圈中的电流为I，结合上述有有 ad边所受安培力大小为 解得 根据左手定则可知，ad边所受安培力方向与ad边垂直向左。 13. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。质量为的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度。求： （1）经过电阻R的电流Ⅰ； （2）在0.1s时间内，拉力冲量的大小； （3）其它条件不变，若某一时刻突然撤去拉力F，导体棒在撤去拉力F后还能向前滑行的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，感应电动势为 经过的电流 （2）金属棒在匀速运动过程中，所受拉力大小为 所以拉力的冲量 （3）设导体棒在撤去拉力F后还能向前滑行距离为x，导体棒所受安培力的冲量等于其动量变化量，有 又有 ，， 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$