精品解析：河北省廊坊卓越艺术职业中学2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题

2023-2024学年度高二下学期期末考试 物理试卷 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 一、单选题（每小题4分，共28分。请把答案填涂在答题卡上） 1. 下列各组电磁波中，按波长由小到大排列的是（　　） A. 射线、紫外线、红外线、可见光 B. 射线、紫外线、可见光、红外线 C. 红外线、可见光、紫外线、射线 D. 紫外线、可见光、红外线、射线 2. 交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间交替变化，在线圈中产生了大小和方向随时间变化的交流电（　　） A. 我国交流电频率为20Hz B. 我国交流电的频率为50Hz C. 我国交流电的频率为100Hz D. 我国交流电的频率为500Hz 3. 如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是(　　) A. 加水平向右的磁场 B. 加水平向左的磁场 C. 加垂直纸面向里的磁场 D. 加垂直纸面向外的磁场 4. 如图，L是自感系数很大、电阻不计的线圈a、b是两个相同的小灯泡开关S由断开到闭合(　　) A. a先亮b后亮，然后b逐渐变亮 B. b先亮a后亮，然后a逐渐变亮 C. a、b同时亮后b逐渐变暗至熄灭 D. a、b同时亮后a逐渐变暗至熄灭 5. 如图甲所示，理想变压器与电阻R，交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器原副线圈的匝数比为，电阻，图乙是R两端电压U随时间变化的图像，，则下列说法中正确的是（　　） A. 交变电流的频率是 B. 电压表V的读数为10V C. 电流表A读数为20A D. 变压器的输入功率为40W 6. 一个阻值为20Ω的电阻，通有如图所示的电流，在一个周期内，前半个周期电流随时间按正弦规律变化，后半个周期电流为恒定电流，则在一个周期内，电阻产生的热量为（　　） A. 0.2J B. 0.4J C. 0.6J D. 0.8J 7. 在一个圆形区域内有垂直于圆平面向里的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，先后以不同的速率从圆形区域边沿的A点对准圆心O射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，下列说法正确的是（　　） A. a粒子带正电，b粒子带负电 B. a粒子的动能较大 C. b粒子磁场中所受洛伦兹力较小 D. b粒子在磁场中运动的时间较短 二、多选题（每小题6分，共18分.漏选得3分，错选、多选不得分。请把答案填涂在答题卡上） 8. 山区小型水力发电站发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户。设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器总功率的增加，将导致（　　） A. 升压变压器初级线圈中的电流变小 B. 升压变压器次级线圈两端的电压不变 C. 高压输电线路的电压损失变大 D. 降压变压器次级线圈两端的电压变小 9. 如图所示的四幅图中，导体棒的长度均为L，磁场的磁感应强度大小均为B，在各导体棒中通有相同的电流I。则下列选项正确的是（　　） A. 图甲中导体棒所受的安培力大小为0 B. 图乙中导体棒所受的安培力大小为 C. 图丙中导体棒所受的安培力大小为 D. 图丁中导体棒所受的安培力大小为 10. 一质量为m，电阻为R的长方形（长为a，宽为b）的金属线框，放在光滑的水平面上，磁感应强度为B的匀强磁场垂直水平面向下，磁场只存在虚线左侧，其俯视图如图所示。线框在水平恒力F的作用下，从图示位置由静止开始向右运动，直到完全出磁场区域，以下说法正确的是（　　） A. 感应电流方向为顺时针 B. 线框可能匀加速出磁场 C. 若线框匀速出磁场，则产生的焦耳热为Fa D. 若线框匀速出磁场，则拉力F功率可能为P 三、实验题（每题3分，请把答案填写在答题卡上） 11. 如图所示为探究“感应电流方向的规律”实验装置， (1)下列电表中最适合该实验的是______填选项字母 （2）把磁铁放在线圈内不动______ 感应电流．填“有”或“无” （3）实验发现，如果把磁铁由图示位置向上抽出，电流计指针向右偏．现将磁铁由图示位置向下抽出，则电流计指针向_________偏．填“左”或“右” 12. 电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表A等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为（内阻未知），电流表A的量程为0.3A。重力加速度g取。请回答以下问题： （1）按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的示数为，此时压力传感器的阻值为______，则所放物体的质量______； （2）写出放到传感器上的物体的质量m与电流表的示数I满足的函数关系式______；（表达式中除m、I外，其余相关物理量均代入数值） （3）使用一段时间后，该电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变。调节滑动变阻器R的滑片P，电流表指针满偏后进行测量，则测量结果______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 四、解答题（每题12分） 13. 如图甲所示，N=100匝的线圈（图中只画了2匝），电阻r=5Ω，其两端与一个R=20Ω的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 （1）判断通过电阻的电流方向和线圈产生的感应电动势； （2）求电阻的热功率P。 14. 如图，光滑平行的足够长金属导轨MN和PQ，间距L=0.5m，与水平面间的夹角α=，M、P间接有阻值R=4Ω的电阻；导轨所在空间有方向垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小B=l.0T的匀强磁场；质量m=2.0kg的金属杆垂直导轨放置且与导轨接触良好，平行于导轨向上的恒力F作用于杆的中点，正使杆沿导轨平面以v=8m/s的速度向上做匀速直线运动。除R外的其余电阻不计，重力加速度g=10m/s2。求： （1）杆中电流的方向和感应电动势的大小； （2）杆所受恒力F的大小。 15. 如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。该匀强磁场的磁感应强度为B，一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP=a。不计重力。求： （1）带电粒子在磁场中运动的速率； （2）带电粒子在磁场中运动的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年度高二下学期期末考试 物理试卷 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 一、单选题（每小题4分，共28分。请把答案填涂在答题卡上） 1. 下列各组电磁波中，按波长由小到大排列的是（　　） A. 射线、紫外线、红外线、可见光 B. 射线、紫外线、可见光、红外线 C. 红外线、可见光、紫外线、射线 D 紫外线、可见光、红外线、射线 【答案】B 【解析】 【详解】依照波长由长到短，电磁波谱可大致分为：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，射线伽马射线 故选B。 2. 交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间交替变化，在线圈中产生了大小和方向随时间变化的交流电（　　） A. 我国交流电的频率为20Hz B. 我国交流电的频率为50Hz C. 我国交流电的频率为100Hz D. 我国交流电的频率为500Hz 【答案】B 【解析】 【详解】我国交流电的频率为50Hz，故B正确，ACD错误。 故选B。 3. 如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是(　　) A. 加水平向右的磁场 B. 加水平向左的磁场 C. 加垂直纸面向里的磁场 D. 加垂直纸面向外的磁场 【答案】C 【解析】 【详解】要使绳子的拉力变为零，加上磁场后，应使导线所受安培力等于导线的重力，由左手定则可判断，所加磁场方向应垂直纸面向里，导线所受安培力向上． 4. 如图，L是自感系数很大、电阻不计的线圈a、b是两个相同的小灯泡开关S由断开到闭合(　　) A. a先亮b后亮，然后b逐渐变亮 B. b先亮a后亮，然后a逐渐变亮 C. a、b同时亮后b逐渐变暗至熄灭 D. a、b同时亮后a逐渐变暗至熄灭 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】当S闭合瞬时，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L电流的增加，逐渐将b灯短路，b逐渐变暗直到熄灭，同时，a灯电流逐渐增大，变得更亮。故C正确ABD错误。 故选C。 5. 如图甲所示，理想变压器与电阻R，交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器原副线圈的匝数比为，电阻，图乙是R两端电压U随时间变化的图像，，则下列说法中正确的是（　　） A. 交变电流的频率是 B. 电压表V的读数为10V C. 电流表A的读数为20A D. 变压器的输入功率为40W 【答案】B 【解析】 【详解】A．从图乙中可知交流电的周期为 所以频率 A错误； B．交流电有效值为 即电压表的示数为10V，B正确； C．副线圈中的电流为 根据公式 可得原线圈中的电流为0.2A，C错误； D．变压器输入功率等于输出功率，即 故D错误。 故选B。 6. 一个阻值为20Ω的电阻，通有如图所示的电流，在一个周期内，前半个周期电流随时间按正弦规律变化，后半个周期电流为恒定电流，则在一个周期内，电阻产生的热量为（　　） A. 0.2J B. 0.4J C. 0.6J D. 0.8J 【答案】C 【解析】 【详解】利用焦耳定律计算一个周期内电阻产生的热量 其中 I1=A=1A I2=A 代入数据得 Q=0.6J 故C正确，ABD错误。 7. 在一个圆形区域内有垂直于圆平面向里的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，先后以不同的速率从圆形区域边沿的A点对准圆心O射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，下列说法正确的是（　　） A. a粒子带正电，b粒子带负电 B. a粒子的动能较大 C. b粒子在磁场中所受洛伦兹力较小 D. b粒子在磁场中运动的时间较短 【答案】D 【解析】 【详解】A．由左手定则可知，a粒子带负电，b粒子带正电，故A错误； BC．两粒子在磁场中的运动轨迹如图所示 由图可知 粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力 解得 两粒子的质量和电荷量均相等，所以a粒子的速率较小，a粒子的动能较较小；根据 由于b粒子的速率较大，两粒子的电荷量相等，则b粒子在磁场中所受洛伦兹力较大，故BC错误； D．粒子在磁场中运动的周期为 设粒子运动轨迹对应的圆心角为，则粒子在磁场中运动时间为 两粒子质量和电荷量大小相等，所以周期相等，b粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角较小，则b粒子在磁场中运动的时间较短，故D正确。 故选D。 二、多选题（每小题6分，共18分.漏选得3分，错选、多选不得分。请把答案填涂在答题卡上） 8. 山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户。设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器总功率的增加，将导致（　　） A. 升压变压器初级线圈中的电流变小 B. 升压变压器次级线圈两端的电压不变 C. 高压输电线路的电压损失变大 D. 降压变压器次级线圈两端的电压变小 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由于输入功率由输出功率决定，所以输出功率增大，则输入功率也增大，因此升压变压器初级线圈中的电流变大，故A错误； B．输入和输出电压比等于变压器匝数比，输入电压不变，匝数比不变，所以升压变压器次级线圈两端的电压不变，故B正确； C．由于输送功率变大，所以输送电流增大，由 可知高压输电线路的电压损失变大，故C正确； D．由于损失电压增大，所以降压变压器输入电压减小，降压变压器次级线圈两端的电压变小，故D正确。 故选BCD。 9. 如图所示的四幅图中，导体棒的长度均为L，磁场的磁感应强度大小均为B，在各导体棒中通有相同的电流I。则下列选项正确的是（　　） A. 图甲中导体棒所受的安培力大小为0 B. 图乙中导体棒所受的安培力大小为 C. 图丙中导体棒所受的安培力大小为 D. 图丁中导体棒所受的安培力大小为 【答案】AB 【解析】 【详解】A．图甲中导体棒电流方向与磁场方向平行，所受的安培力大小为0，故A正确； B．图乙中导体棒所受的安培力大小为 故B正确； C．图丙中导体棒所受的安培力大小为 故C错误； D．图丁中导体棒所受的安培力大小为 故D错误。 故选AB。 10. 一质量为m，电阻为R的长方形（长为a，宽为b）的金属线框，放在光滑的水平面上，磁感应强度为B的匀强磁场垂直水平面向下，磁场只存在虚线左侧，其俯视图如图所示。线框在水平恒力F的作用下，从图示位置由静止开始向右运动，直到完全出磁场区域，以下说法正确的是（　　） A. 感应电流方向为顺时针 B. 线框可能匀加速出磁场 C. 若线框匀速出磁场，则产生的焦耳热为Fa D. 若线框匀速出磁场，则拉力F的功率可能为P 【答案】AC 【解析】 【详解】A．当线框出磁场的过程中线框中产生感应电流，根据楞次定律可判断感应电流方向为顺时针，故A正确； B．线框在穿出磁场过程中，线框左边导体切割磁感线，安培力为 方向水平向左，根据牛顿第二定律可得 当时，速度v增大，a减小，线框做加速度减小的变加速运动，故B错误； C．若线框匀速出磁场，有，克服安培力做功等于线框产生焦耳热，即 故C正确； D．若线框匀速出磁场，有 解得 则拉力的功率为 故D错误。 故选AC。 三、实验题（每题3分，请把答案填写在答题卡上） 11. 如图所示为探究“感应电流方向的规律”实验装置， (1)下列电表中最适合该实验的是______填选项字母 （2）把磁铁放在线圈内不动______ 感应电流．填“有”或“无” （3）实验发现，如果把磁铁由图示位置向上抽出，电流计指针向右偏．现将磁铁由图示位置向下抽出，则电流计指针向_________偏．填“左”或“右” 【答案】 ①. （1）B； ②. （2）无； ③. （3）右  【解析】 【详解】（1）当条形磁铁的运动，会导致闭合线圈内的磁通量变化，从而产生较小的感应电流，因此需要灵敏的电流计，因电流有方向，所以选指针在中央的电流计，即B图的电流表最合适． （2）把磁铁放在线圈内不动，磁通量不变，则无感应电流． （3）把磁铁由图示位置向上抽出时，穿过线圈的磁通量向下减小，电流计指针向右偏．现将磁铁由图示位置向下抽出，穿过线圈的磁通量也是向下减小，则电流计指针也是向右偏. 【点睛】考查感应电流产生的条件，理解感应电流大小与方向影响因素，注意各电流表的区别，掌握楞次定律是解题的关键． 12. 电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表A等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为（内阻未知），电流表A的量程为0.3A。重力加速度g取。请回答以下问题： （1）按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的示数为，此时压力传感器的阻值为______，则所放物体的质量______； （2）写出放到传感器上的物体的质量m与电流表的示数I满足的函数关系式______；（表达式中除m、I外，其余相关物理量均代入数值） （3）使用一段时间后，该电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变。调节滑动变阻器R的滑片P，电流表指针满偏后进行测量，则测量结果______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. 11 ②. 0.6 （2） （3）不变 【解析】 【小问1详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有 当秤盘上放上重物，且电流表示数为0.2A时，有 由图甲可得 且 联立得 ， 【小问2详解】 根据闭合电路欧姆定律可得 可得 又 由图甲可得 且 联立得 【小问3详解】 当电源电动势不变，内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。 四、解答题（每题12分） 13. 如图甲所示，N=100匝的线圈（图中只画了2匝），电阻r=5Ω，其两端与一个R=20Ω的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 （1）判断通过电阻的电流方向和线圈产生的感应电动势； （2）求电阻的热功率P。 【答案】（1）电阻的电流方向为，线圈产生的感应电动势=5V；（2）0.8W 【解析】 【详解】（1）根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所通过电阻的电流方向为。根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势为 （2）根据闭合电路欧姆定律可知通过R的电流大小为 电阻的热功率为 14. 如图，光滑平行的足够长金属导轨MN和PQ，间距L=0.5m，与水平面间的夹角α=，M、P间接有阻值R=4Ω的电阻；导轨所在空间有方向垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小B=l.0T的匀强磁场；质量m=2.0kg的金属杆垂直导轨放置且与导轨接触良好，平行于导轨向上的恒力F作用于杆的中点，正使杆沿导轨平面以v=8m/s的速度向上做匀速直线运动。除R外的其余电阻不计，重力加速度g=10m/s2。求： （1）杆中电流的方向和感应电动势的大小； （2）杆所受恒力F的大小。 【答案】（1）4V（2）10.5N 【解析】 【详解】(1)由右手定则可知，棒中的电流方向为，由公式可知，产生的电动势为 (2)对棒受力分析且由平衡条件可是 其中 代入数据解得 15. 如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。该匀强磁场的磁感应强度为B，一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP=a。不计重力。求： （1）带电粒子在磁场中运动的速率； （2）带电粒子在磁场中运动的时间。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）粒子恰好垂直于y轴射出磁场，其运动轨迹的圆心一定在y轴上，如图所示。 由几何关系知粒子运动的半径为 ① 设带电粒子在磁场中运动的速率为v,根据牛顿第二定律有 ② 联立①②解得 ③ （2）粒子在磁场中运动的周期为 ④ 粒子在磁场中转过的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间为 ⑤ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$