精品解析：福建省福州市金山中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

2023-2024学年第二学期期中考试 高二年级物理试卷 一、单选题（本大题共4小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，每小题4分，共16分） 1. 许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献，下列表述中正确的是（　　） A. 牛顿测出引力常量 B. 法拉第发现电磁感应现象 C. 安培发现了电流的磁效应 D. 赫兹预言了电磁波的存在 【答案】B 【解析】 【详解】A．卡文迪什测出引力常量，故A错误； B．法拉第发现电磁感应现象，故B正确； C．奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，故D错误。 故选B。 2. 将一个粗细均匀的“ ”形导体环放置在粗糙绝缘的水平面上，俯视图如图所示，范围足够大的磁感应强度大小为的匀强磁场垂直水平面向下。导体环的一部分为正方形的三边，另一部分为等边三角形的两边，将间距为的A、B两端接入电路并通以从左向右的电流，导体环的部分和部分受到的安培力大小之比为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设匀强磁场的磁感应强度大小为，“ ”形导体环两端接入电路部分有效长度均为，由电阻定律可知，导体环两部分的电阻之比为 由并联电路特点可知 ， 导体环的部分和部分受到的安培力大小之比为 故选B。 3. 如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. t＝0.4s时，振子的速度方向向右 B. t＝0.8s时，振子O点和A点之间 C. t＝0.6s和t＝1.2s时刻，振子的速度完全相同 D. t＝1.5s到t＝1.8s的时间内，振子的加速度逐渐增加 【答案】B 【解析】 【详解】A．t=0.4s时，振子在O点和B点之间，位移正在减小，振子由B向O运动，振子的速度向左，故A错误； B．t=0.8s时，振子由O向A运动，振子在OA之间，故B正确； C．t=0.6s和t=1.2s时刻振子的速度方向相反，故C错误； D．t=1.5s到t=1.8s时间内振子从B运动到O，位移逐渐减小，回复力逐渐减小，加速度逐渐减小，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，建筑工地上常用打桩机把桩打入地下。电动机先把重锤吊起一定的高度，然后静止释放，重锤打在桩上，接着随桩一起向下运动直到停止。不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ） A. 整个运动过程中，重锤所受合外力冲量为零 B. 重锤随桩一起向下运动过程中，合外力冲量向下 C. 整个运动过程中，重锤和桩组成的系统动量守恒 D. 重锤与桩的撞击过程中，机械能守恒 【答案】A 【解析】 【详解】A．整个运动过程，重锤初始动量为零，末动量为零，根据动量定理，重锤所受合外力冲量为零，故A正确； B．重锤随桩一起向下运动过程，动量变化量方向向上，故合外力冲量向上，故B错误； C．整个运动过程，重锤和桩组成的系统初始动量为零，末动量为零，但运动过程动量不为零，知系统在运动过程不满足动量守恒，故C错误； D．重锤与桩的撞击过程会产生内能，所以撞击过程中机械能不守恒，故D错误。 故选A。 二、多选题（本大题共4小题，全部选对的得6分，漏选得3分，错选得0分，共24分） 5. 图为某一单摆的简化模型，其摆角α小于5°，单摆的周期为T，下列说法正确的是（　　） A. 把摆球质量减小一半，其他条件不变，则单摆的周期变大 B. 把摆角α变大（仍小于5°），其他条件不变，则单摆的周期不变 C. 将单摆摆长增加为原来的2倍，其他条件不变，则单摆的周期将变为2T D. 将此单摆从两极移到地球赤道上，其他条件不变，则单摆的周期将变大 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．根据单摆周期公式 可知，单摆周期与摆球质量无关，与摆角无关，故A错误，B正确； C．据单摆周期公式 其他条件不变，将摆长增加为原来的2倍，则单摆的周期将变为，故C错误； D．据单摆周期公式 将此单摆从两极移到地球赤道上，其他条件不变，因为在赤道上的比在两极的小，则单摆的周期将变大，故D正确。 故选BD。 6. 如图所示，自感线圈L的自感系数很大，电阻可忽略不计，定值电阻的阻值为，小灯泡的电阻为，已知，则（　　） A. 开关闭合瞬间，小灯泡立即变亮 B. 开关闭合瞬间，小灯泡逐渐变亮 C. 开关断开瞬间，小灯泡逐渐变暗 D. 开关断开瞬间，小灯泡先闪一下，而后逐渐变暗 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．开关S闭合后，通过线圈L的电流逐渐增大，线圈产生感应电动势，阻碍电流的增大，灯泡与线圈L并联，不影响通过灯泡的电流，故灯泡会立刻变亮，故A正确，B错误； CD．开关S闭合，待稳定后，由于，流过的电流小于流过的电流，开关S断开瞬间，线圈由于自感，阻碍电流的减小，线圈、灯泡组成闭合回路，故小灯泡逐渐变暗，故C正确，D错误。 故选AC。 7. 如图甲所示，一个匝数匝的圆形导体线圈，面积，电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，下列说法正确的是（　　） A. 内a点电势低于b点电势 B. 内a、b间的电压为 C. 内通过电阻R的电荷量为 D. 内电阻R上产生的焦耳热为 【答案】AC 【解析】 【详解】AC．内根据法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为 回路电流为 在时间内，B增大，穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律知，线圈中产生的感应电流由b流经电阻R回到a，a、b间的电势差为 因此内a点电势低于b点电势，通过电阻R的电荷量为 故AC正确； BD．在4∼6s时间内，线圈产生的感应电动势为 感应电流为 根据楞次定律知，线圈中产生的感应电流由a流经电阻R回到b，a、b间的电势差为 电阻R上产生的焦耳热为 故BD错误。 故选AC。 8. 如图所示，两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为mA=4kg，mB=2kg，速度分别是vA=3m/s（设为正方向），vB=-3m/s则它们发生正碰后，速度的可能值分别为（　　） A. vA′=-1m/s，vB′=5m/s B. vA′=-2m/s，vB′=6m/s C. vA′=2m/s，vB′=-1m/s D. vA′=0.5m/s，vB′=2m/s 【答案】AD 【解析】 【详解】两球组成的系统碰撞过程要满足：①系统动量守恒；②系统机械能不增加；③不违反实际可行性。 碰前系统总动量为 碰前总动能为 A．若 ， ，不违反实际速度可行性，碰后系统动量和动能 动量守恒，机械能也守恒，故A可能，符合题意； B．若，，则碰后系统动量 系统动量不守恒，故B不可能，不符合题意； C．若，，违反速度实际可行性，发生二次碰撞，故C不可能，不符合题意； D．若，，不违反速度实际可行性，碰后系统动量和机械能 故D可能，符合题意。 故选AD。 三、填空题（本大题共4小题，每空2分，共20分） 9. 弹簧振子在振动时，其振幅是4cm，频率是2.5Hz，从质点经平衡位置开始计时，2.5s时位移的大小为_______cm，2.5s内通过的路程为_______cm。 【答案】 ①. 4 ②. 100 【解析】 【详解】[1]振子的周期为 2.5s其相当于其经过了个周期。即此时的振子处于最大位移处，此时位移的大小等于振幅，即位移的大小为4cm。 [2]由于振子是从平衡位置开始计时，结合振子的路程与位移的关系可知，其2.5s的路程为 10. 如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100kW，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压，变压器均为理想变压器，则输电线上的输送电流为______A；降压变压器的原、副线圈的匝数比为______。 【答案】 ①. 10 ②. 480∶11 【解析】 【详解】[1]发电机输出电流（即升压变压器原线圈电流）为 输电线上的输送电流为 [2]升压变压器副线圈两端电压为 降压变压器原线圈两端电压 降压变压器的原、副线圈的匝数比为 11. “探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；（填字母） A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”） （3）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因可能是___________（填选项序号） A. 原、副线圈通过电流时发热 B. 铁芯在交变磁场作用下发热 C. 变压器铁芯漏磁 D. 原线圈输入电压发生变化 【答案】（1）D （2）少 （3）ABC 【解析】 【小问1详解】 AB．为了减小涡流，变压器铁芯不能用整块硅钢铁芯或整块不锈钢铁芯，故AB错误； C．变压器的工作原理是电磁感应，若变压器的铁芯用绝缘的铜片叠成，铜片不能被磁化，不能导磁，故C错误； D．为了减小涡流，变压器的铁芯结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 根据 可知，由于导线粗的线圈电流大，则匝数少。 【小问3详解】 ABC．原、副线圈上通过的电流发热；铁芯在交变磁场作用下发热；变压器铁芯漏磁，都会产生电能消耗，导致原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，故ABC符合题意； D．原线圈输入电压发生变化，副线圈的电压随着变化，则有原、副线圈的电压之比不变，故D不符合题意。 故选ABC。 12. 某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，装置如图甲所示，两个滑块上固定有宽度相同的挡光片，测得滑块（含挡光片）的质量分别为M、m（M>m）两个光电门G1、G2与数字计时器相连，能测出挡光片通过光电门时的挡光时间。 （1）实验开始应先调节气垫导轨水平。接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，轻推滑块M，当M通过光电门G1、G2的时间________，则导轨水平。 （2）用20分度的游标卡尺测量两挡光片的宽度，示数如图乙所示，则挡光片的宽度d=________cm。 （3）将滑块M静置于两光电门之间，将滑行器m置于光电门G1右侧.用手推动m，使m获得水平向左的速度经过光电门G1并与M发生碰撞且被弹回.再次经过光电门G1。光电门G1先后记录的挡光时间为、，光电门G2记录的挡光时间为，在误差允许的范围内，本次实验中若表达式________（用M、m、、、表示）成立，则动量守恒定律成立 【答案】（1）相等 （2）0.450 （3） 【解析】 【小问1详解】 实验要求滑块做匀速运动，则使得M通过光电门G1、G2的时间相等，则导轨水平。 小问2详解】 20分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知挡光片的宽度为 【小问3详解】 根据动量守恒可得 又 ，， 联立可得本次实验中若表达式 则动量守恒定律成立。 四、解答题（本大题共3小题，第13题12分，第14题共12分，第15题16分，） 13. 如图所示，是两根足够长光滑平行的金属导轨，导轨间距离，导轨平面与水平面的夹角，导轨上端连接一个阻值的电阻。整个导轨平面处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度。现有一根质量、电阻的金属棒ab垂直于导轨放置，且接触良好，金属棒从静止开始沿导轨下滑后达到匀速直线运动，且始终与导轨垂直。重力加速度g取，导轨电阻不计，求： （1）金属棒沿导轨下滑过程中速度最大值； （2）金属棒沿导轨匀速下滑时两端电压； （3）金属棒从静止达到匀速的过程中，电阻产生的热量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）金属棒匀速运动时，由平衡条件知 棒匀速切割磁感线时 回路电流 代入得 解得 （2）匀速时，代入公式，知 （3）由能量守恒定律知 解得 14. 如图所示，矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，线框共10匝，面积S=0.5m2，电阻r=1Ω，通过导线与一阻值R=49Ω的定值电阻相连，所有电表均为理想交流电表。（计算结果可保留根号） （1）将图示时刻记为t=0，写出该正弦式交流电电动势的瞬时值表达式； （2）时，电压表的示数； （3） 过程流过电阻R的电荷量。 （4）转动一周的过程中，整个电路产生的热量 【答案】（1）；（2）49V；（3）；（4）10J 【解析】 【详解】（1）感应电动势最大值为 时线框平面于磁场平行，则瞬时值表达式为 （2）电动势有效值为 电路电流为 则电压表示数为 （3）时线框转动弧度为 则磁通量的变化量为 根据 ，， 联立可得，过程流过电阻R的电荷量为 （4）转动一周的过程中，整个电路产生的热量为 代数数据解得 15. 如图所示，光滑水平轨道上放置长木板A和滑块C，滑块B置于A的左端，与木板A之间的摩擦因数为µ，A、B、C质量分别为3m、m、2m。开始时A、B静止，C以大小为v0的速度匀速向左运动，C与A发生弹性碰撞（时间极短），最终B恰好未从A上滑下，滑块B可视为质点。重力加速度为g。求： （1）C与A发生碰撞后瞬间A和C的速度大小vA、vC； （2）C与A发碰撞后到A、B达到共同速度的速度和所用时间t； （3）A的长度L是多少？ 【答案】（1），；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）规定向左为正方向，设A和C碰撞后的速度大小分别为v1、v2，C与A发生碰撞满足动量守恒，有 根据机械能守恒，有 解得 （2）C与A发碰撞后，到A、B达到共同速度的速度为v3，满足动量守恒，有 解得 对B根据动量定理，有 解得 （3）A的长度为L，根据能量守恒 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年第二学期期中考试 高二年级物理试卷 一、单选题（本大题共4小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，每小题4分，共16分） 1. 许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献，下列表述中正确的是（　　） A. 牛顿测出引力常量 B 法拉第发现电磁感应现象 C. 安培发现了电流磁效应 D. 赫兹预言了电磁波的存在 2. 将一个粗细均匀的“ ”形导体环放置在粗糙绝缘的水平面上，俯视图如图所示，范围足够大的磁感应强度大小为的匀强磁场垂直水平面向下。导体环的一部分为正方形的三边，另一部分为等边三角形的两边，将间距为的A、B两端接入电路并通以从左向右的电流，导体环的部分和部分受到的安培力大小之比为（ ） A. B. C. D. 3. 如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. t＝0.4s时，振子的速度方向向右 B. t＝0.8s时，振子在O点和A点之间 C. t＝0.6s和t＝1.2s时刻，振子的速度完全相同 D. t＝1.5s到t＝1.8s的时间内，振子的加速度逐渐增加 4. 如图所示，建筑工地上常用打桩机把桩打入地下。电动机先把重锤吊起一定的高度，然后静止释放，重锤打在桩上，接着随桩一起向下运动直到停止。不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ） A. 整个运动过程中，重锤所受合外力冲量为零 B. 重锤随桩一起向下运动过程中，合外力冲量向下 C. 整个运动过程中，重锤和桩组成的系统动量守恒 D. 重锤与桩的撞击过程中，机械能守恒 二、多选题（本大题共4小题，全部选对的得6分，漏选得3分，错选得0分，共24分） 5. 图为某一单摆的简化模型，其摆角α小于5°，单摆的周期为T，下列说法正确的是（　　） A. 把摆球质量减小一半，其他条件不变，则单摆的周期变大 B. 把摆角α变大（仍小于5°），其他条件不变，则单摆的周期不变 C. 将单摆摆长增加为原来的2倍，其他条件不变，则单摆的周期将变为2T D. 将此单摆从两极移到地球赤道上，其他条件不变，则单摆的周期将变大 6. 如图所示，自感线圈L自感系数很大，电阻可忽略不计，定值电阻的阻值为，小灯泡的电阻为，已知，则（　　） A. 开关闭合瞬间，小灯泡立即变亮 B. 开关闭合瞬间，小灯泡逐渐变亮 C. 开关断开瞬间，小灯泡逐渐变暗 D. 开关断开瞬间，小灯泡先闪一下，而后逐渐变暗 7. 如图甲所示，一个匝数匝的圆形导体线圈，面积，电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，下列说法正确的是（　　） A. 内a点电势低于b点电势 B. 内a、b间的电压为 C. 内通过电阻R的电荷量为 D. 内电阻R上产生的焦耳热为 8. 如图所示，两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为mA=4kg，mB=2kg，速度分别是vA=3m/s（设为正方向），vB=-3m/s则它们发生正碰后，速度的可能值分别为（　　） A. vA′=-1m/s，vB′=5m/s B. vA′=-2m/s，vB′=6m/s C. vA′=2m/s，vB′=-1m/s D. vA′=0.5m/s，vB′=2m/s 三、填空题（本大题共4小题，每空2分，共20分） 9. 弹簧振子在振动时，其振幅是4cm，频率是2.5Hz，从质点经平衡位置开始计时，2.5s时位移的大小为_______cm，2.5s内通过的路程为_______cm。 10. 如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100kW，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压，变压器均为理想变压器，则输电线上的输送电流为______A；降压变压器的原、副线圈的匝数比为______。 11. “探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；（填字母） A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”） （3）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因可能是___________（填选项序号） A. 原、副线圈通过电流时发热 B. 铁芯在交变磁场作用下发热 C. 变压器铁芯漏磁 D 原线圈输入电压发生变化 12. 某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，装置如图甲所示，两个滑块上固定有宽度相同的挡光片，测得滑块（含挡光片）的质量分别为M、m（M>m）两个光电门G1、G2与数字计时器相连，能测出挡光片通过光电门时的挡光时间。 （1）实验开始应先调节气垫导轨水平。接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，轻推滑块M，当M通过光电门G1、G2的时间________，则导轨水平。 （2）用20分度的游标卡尺测量两挡光片的宽度，示数如图乙所示，则挡光片的宽度d=________cm。 （3）将滑块M静置于两光电门之间，将滑行器m置于光电门G1右侧.用手推动m，使m获得水平向左的速度经过光电门G1并与M发生碰撞且被弹回.再次经过光电门G1。光电门G1先后记录的挡光时间为、，光电门G2记录的挡光时间为，在误差允许的范围内，本次实验中若表达式________（用M、m、、、表示）成立，则动量守恒定律成立 四、解答题（本大题共3小题，第13题12分，第14题共12分，第15题16分，） 13. 如图所示，是两根足够长的光滑平行的金属导轨，导轨间距离，导轨平面与水平面的夹角，导轨上端连接一个阻值的电阻。整个导轨平面处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度。现有一根质量、电阻的金属棒ab垂直于导轨放置，且接触良好，金属棒从静止开始沿导轨下滑后达到匀速直线运动，且始终与导轨垂直。重力加速度g取，导轨电阻不计，求： （1）金属棒沿导轨下滑过程中速度最大值； （2）金属棒沿导轨匀速下滑时两端的电压； （3）金属棒从静止达到匀速的过程中，电阻产生的热量。 14. 如图所示，矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，线框共10匝，面积S=0.5m2，电阻r=1Ω，通过导线与一阻值R=49Ω的定值电阻相连，所有电表均为理想交流电表。（计算结果可保留根号） （1）将图示时刻记为t=0，写出该正弦式交流电电动势的瞬时值表达式； （2）时，电压表的示数； （3） 过程流过电阻R的电荷量。 （4）转动一周的过程中，整个电路产生的热量 15. 如图所示，光滑水平轨道上放置长木板A和滑块C，滑块B置于A的左端，与木板A之间的摩擦因数为µ，A、B、C质量分别为3m、m、2m。开始时A、B静止，C以大小为v0的速度匀速向左运动，C与A发生弹性碰撞（时间极短），最终B恰好未从A上滑下，滑块B可视为质点。重力加速度为g。求： （1）C与A发生碰撞后瞬间A和C的速度大小vA、vC； （2）C与A发碰撞后到A、B达到共同速度的速度和所用时间t； （3）A的长度L是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$