安徽省安庆九一六高级中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷

2024-2025学年安徽省安庆九一六学校高二（下）期中物理试卷 一、单选题：本大题共8小题，共32分。 1.下列关于电磁波的说法正确的是(    ) A. 校园食堂消毒餐具柜是利用紫外线的热效应来杀菌消毒的 B. 红外线的波长比可见光短，比无线电波长 C. 手机连接蓝牙音响后，上网速度会受到影响，是因为和蓝牙使用了相同频段的无线电波 D. 电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相平行，且均与波的传播方向垂直 2.生活中，传感器的应用随处可见，以下关于传感器应用的说法正确的是(    ) A. 酒店安装的自动门，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的紫外线，从而发出使自动门开关启动的命令 B. 夜晚在楼道内拍手，楼道灯自动开启，是因为亮度低于某数值，声强高于某数值，“声一光控”开关接通，灯亮 C. 查酒驾时交警会让司机对着一仪器呼气，检测仪能感知二氧化碳的浓度并显示出来 D. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 3.如图为回旋加速器示意图，两个间距很小的 D形盒并排置于垂直盒面向下的匀强磁场中，两盒缝隙间连接电压为U的高频交流电。某时刻，A处粒子源释放的带电粒子初速度可视为零被加速器加速。下列说法正确的是(    ) A. 粒子获得的最大动能与加速电压U无关 B. 粒子做圆周运动的频率为交流电频率的两倍 C. 若D形盒无限大，则粒子可以无限加速 D. 粒子在磁场中做圆周运动的半径，相邻两次之差相等 4.如图所示，光伏并网发电系统就是太阳能光伏发电系统与常规电网相连，逆变器将光伏发电阵列所发的直流电逆变成正弦交流电，产生的交流电经过变压器升压后，向电网输出与电网电压、相位相同的正弦交流电。某电网电压有效值为2000kV，光伏发电阵列的输出功率为100 kW，逆变器输出电压的有效值为1000 V，逆变器将直流电能转换为交流电能的效率为，变压器为理想变压器，输电线的电阻不计。下列说法正确的是(    ) A. 变压器原、副线圈匝数比为 B. 从逆变器中输出电流的峰值为80A C. 该系统向电网输出电流的有效值为25A D. 若用该系统直接给我国居民供电，变压器原、副线圈匝数比为 5.某振子做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是(    ) A. 和时，振子的加速度相同 B. 从到的过程中振子的速度先增大后减小 C. 振子在四分之一周期内，运动的路程一定为10cm D. 振子做简谐振动的方程为 6.一交变电流在一个周期内的图像如图所示，其中0∽时间图像为正弦波形的。则该电流的有效值为    A. 2A B. C. D. 7.电磁炮的工作原理可简化为如图所示的电路：间距为 L的固定水平平行金属导轨PQ、间存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，导轨左端连接一个电动势为E、内阻为r的直流电源。一质量为m、接入回路的电阻为R的金属棒电磁炮发射构件从导轨上某处由静止释放，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒离开导轨前已达到最大速度。导轨及导线的电阻不计，忽略所有摩擦。下列说法错误的是(    ) A. 金属棒的最大动能为 B. 加速过程中流过金属棒的电荷量为 C. 加速过程中电源提供的电能为 D. 加速过程中金属棒产生的焦耳热为 8.如图所示，光滑绝缘固定斜面体的倾角，长度为L的绝缘轻质细线一端固定在斜面上O点，另一端系着质量为m、带电量为的小球，小球静止于斜面上的A点。现在斜面体所在空间加上磁感应强度大小为B、垂直斜面向上的匀强磁场，和平行斜面与 OA成角斜向右下方的匀强电场，电场强度大小。加上电场和磁场后小球静止时处于斜面上的C点图中未画，保持细线伸直将小球沿着斜面拉离C点一个小角度小于后由静止释放。已知重力加速度大小为g，小球可视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是(    ) A. 小球经过C点时所受向心力为绳子的拉力、重力沿斜面分力、电场力的合力 B. 加上电场和磁场后，小球摆动的周期为 C. 摆球连续两次通过C点时细线的拉力差值与其在C点的动量大小成正比 D. 若将磁场反向、磁感应强度大小变成2B，小球运动的周期将变成原来的 二、多选题：本大题共2小题，共10分。 9.如图所示的霍尔元件，宽度为 d、厚度为h，元件处于垂直于前表面向里、磁感应强度大小为 B的匀强磁场中，元件中通有从左向右的恒定电流I，在元件的上表面和下表面之间会产生一定的电势差，该电势差称为霍尔电压。已知该霍尔元件的载流子为电子，且单位体积内自由电子的数量为n，每个电子的电荷量为e。下列说法正确的是(    ) A. 上表面的电势低于下表面的电势 B. 元件上表面和下表面之间的电势差大小为 C. 用该元件探测空间磁场时，元件摆放的方向对有影响 D. 仅增大磁感应强度B，霍尔电压增大 10.如图所示，长为L的传送带AB上端与水平地面BC在同一水平面上，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直面内，圆弧最低点与水平面BC在C点相切，传送带以速率顺时针匀速转动。现有一可视为质点、质量为m的滑块a从传送带左端点A由静止释放，同时另一可视为质点、质量为4m的滑块b从圆弧的最高点D由静止释放，b运动至B点时速度恰好为零，一段时间后滑块 a与滑块b在B点发生弹性正碰。已知滑块a与传送带之间的动摩擦因数为，BC之间的距离为l，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(    ) A. 滑块b与BC间的动摩擦因数为 B. 滑块a从传送带左端点A运动到右端点B所用时间为 C. 滑块a第一次向左运动的最大位移为 D. 滑块a从释放至第一次向左运动到最远的过程中a与传送带因摩擦产生的热量为 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11.如图所示，某实验小组用气垫导轨、小球和轻质细线做验证动量守恒定律的实验，轻质细线一端固定，另一端拴住小球，小球静止时恰与滑块在同一水平导轨上，且小球与导轨不接触。 实验步骤如下： 用天平测出滑块含挡光片的质量为200g，小球的质量为 用刻度尺测量悬点到小球球心的长度为L，用游标卡尺测出挡光片的宽度如图乙所示，则挡光片的宽度           调节气垫导轨水平，给滑块一向右的瞬时速度，使滑块向有运动通过光电门，测出挡光时间为滑块与小球发生碰撞后反弹，再次通过光电门，测出挡光时间和悬线偏离竖直方向的最大偏角。已知重力加速度大小为g，则碰后小球的速度大小为          用g、L、表示 若碰撞过程中系统动量守恒，则应满足的关系式为          。用题中字母表示 12.热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的电子元件，某同学想利用实验室器材研究NTC热敏电阻阻值随温度升高而降低的特性。实验室有以下器材： ①热敏电阻到温度范围内电阻阻值大约在到范围内 ②稳压电源输出电压5V恒定，内阻不计 ③电压表Ⓥ量程3V，内阻为 ④恒温水浴槽温度可调节 ⑤电阻箱∽ ⑥开关、导线若干 为了研究NTC热敏电阻的温度特性，该同学设计了如图所示的实验电路。 因电压表量程较小，该同学将电压表量程扩大为5V，应将电阻箱阻值调为          ，并将电压表Ⓥ和电阻箱接入虚线框中，请在虚线框中将电路补充完整; 正确组装电路后，调节水浴槽温度，从开始，每隔测量一次，直至，在每个温度点，下列处理正确的是(    ) A.恒温水浴槽达到测量温度点时，需立刻记录温度和电压表Ⓥ的示数 B.恒温水浴槽达到测量温度点时，需等待温度稳定后，记录温度和电压表Ⓥ的示数 C.实验过程中，必须保持电源开关一直闭合，直到所有温度点测量完毕 D.测量完一个温度点后应将开关断开，等待温度到达下一个温度点再闭合开关 该同学记录的实验数据如表，当温度为时，NTC热敏电阻阻值为          保留3位有效数字 温度 10 15 20 25 30 35 40 45 50 电压表Ⓥ示数 由中数据可知，NTC热敏电阻在实验的温度范围内，阻值与温度______填“是”或“不是”线性变化。 四、计算题：本大题共3小题，共42分。 13.霍尔推进器是一种应用了霍尔效应结构设计的离子推进器。我国的天宫空间站就搭载了4台国产自主研发的型霍尔推进器，用来定期给空间站提升轨道高度。其基本原理如图所示，阳极和阴极间存在一加速电场，氙离子从阳极进入加速电场，经电场加速后喷出，形成推力。 在地球上某大型实验室中，若氙离子初速度为零，喷射速度为 v，单位时间内喷出氙离子的质量为 m，求推进器受到的推力大小 若空间站上的霍尔推进器某时刻开始启动，在极短时间内喷出氙离子质量是，相对于未喷氙离子时的空间站，喷出离子的速度向后、大小为，喷出氙离子后空间站质量为 M。求喷出离子后空间站相对于未喷时增加的速度大小。 14.某实验小组想利用磁感应强度线性分布的磁场记录物体的运动特征，设计了如图甲所示的装置，虚线边界右侧存在垂直于纸面向里的磁场，乙图描述了磁感应强度沿x轴的变化，虚线边界为处。矩形导体线框abcd的ad边紧贴位置，在时刻，线框开始水平向右运动，检测发现在时刻线框中感应电流大小，ad边所受安培力。已知线框的ad边长、ab边长、线框电阻。求： 时刻至时刻线框运动的位移大小; 在时刻线框的速度大小。 15.如图所示的平面直角坐标系中，x轴以下区域存在垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，圆心坐标为、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场，第一象限中在x轴、y轴和过点的一段曲线所围成的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场图中未画，且电场和磁场不重合。现有大量质量为m、电荷量为q、带正电的粒子，以大小不同的速度从坐标原点O沿y轴负方向射入磁场，从x轴上区域射入第一象限，所有粒子都将汇聚至 y轴上点。不计粒子间相互作用力和粒子的重力，求： 粒子从坐标原点O沿y轴负方向射入磁场的速度最大值; 从原点O射入磁场的粒子，速度为最大速度一半时，在圆形磁场中运动的时间; 第一象限内电场的电场强度大小和电场曲线边界的方程。 答案和解析 1.【答案】C  【解析】校园食堂餐具柜是利用紫外线能破坏微生物的DNA或RNA分子，实现杀菌消毒功能，A错误; 波长关系为无线电波大于红外线，红外线大于可见光，B错误; 在连接蓝牙音响后，移动手机网速会受到影响，因为蓝牙所用电磁波频率与所用频率很接近，相互有干扰， C正确; 电磁波在真空中传播时，电场强度与磁感应强度相互垂直，且均与波的传播方向垂直， D错误。 2.【答案】B  【解析】酒店安装的自动门是检测人体向外辐射的红外线，故A错误;检测仪感知的是乙醇的浓度，故C错误;话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故 D错误;综上知B正确。 3.【答案】A  【解析】因为，故，粒子的最大动能与电压U无关，A正确; 交流电一个周期内方向改变两次，故粒子做圆周运动的频率和交流电的频率相同，B错误; 若粒子的速度达到甚至超过光速，则不能按照原来的圆周进行运动，C错误; 由，，可得越来越小， D错误。 4.【答案】D  【解析】由题意可知，A错误; 逆变器的电流，则，B错误; 由于，代入数据可得，C错误; 我国居民用电电压为220V，在逆变器电压不变的情况下，，D正确。 5.【答案】D  【解析】和时，振子的加速度方向相反，A错误; 从到的过程中，振子从平衡位置运动到最大位移处，振子的速度一直减小，B错误; 振子做简谐运动的振幅是，四分之一周期内，如果初始位置是平衡位置或者最大位移处，则振子运动的路程是10cm，如果初始位置不是平衡位置或者最大位移处，则振子运动的路程不是10cm，C错误; 由振动图像可知振幅是10cm，振子做简谐运动的周期为1 s，振子做简谐运动的振动方程为，由振动图像可知时刻，振子向上振动，且满足，可得，则振子的振动方程为，D正确。 6.【答案】A  【解析】根据交流电有效值的定义可知，解得，即电流的有效值为2A，A正确。 7.【答案】D  【解析】导体棒受安培力运动切割磁感线产生感应电动势，当感应电动势与电源电动势相等时，金属棒速度达到最大，有，金属棒最大动能，A正确; ，则，化简可得，B正确; 加速过程中电源提供的电能，C正确; 加速过程中金属棒和电源内阻均产生焦耳热，根据能量守恒可知，故金属棒产生的焦耳热，D错误。 本题选错误的，故选D。 8.【答案】C  【解析】小球摆到C点时受绳子拉力、重力、支持力、电场力、磁场力的合力提供向心力，A错误; 由于，则与Eq的大小相等，等效场的加速度为，代入周期公式可得，B错误; 因洛伦兹力不做功，故连续两次通过C点的速率相同，方向相反，洛伦兹力相反，分别有，，则，与其在最低点的动量大小成正比，C正确; 带电小球在磁场中受力始终与速度方向垂直，不影响叠加场的加速度，也不影响单摆周期， D错误。 9.【答案】ACD  【解析】由左手定则可以确定电流中的电子受到洛伦兹力向上极板偏转，故上侧面电势低，A正确; 电荷在洛伦兹力和电场力作用下达到平衡，则有，且，，代入可得，B错误; 磁场有方向，故霍尔元件摆放的方向对有影响，C正确; 由B项的结论可以确定当其他条件不变时，与B成线性关系，D正确。 10.【答案】AD  【解析】由能量守恒可知，则，A正确; 滑块a加速到传送带速度用时t，有，解得，位移为，滑块a加速到后匀速运动到B点，共用时为，B错误; 滑块a与b相碰的过程中，有，，解得，， 碰后a向左做匀减速直线运动，有，解得，C错误; 滑块a向右运动的过程中与传送带的相对位移，滑块a向左运动的过程运动时间，与传送带的相对位移，则，D正确。 11.【答案】； ； 。  【解析】主尺读数为12mm，游标尺读数为，则读数为。 由于碰后小球向上摆动机械能守恒，有， 可得碰后小球的速度大小为。 若两球碰撞过程中系统动量守恒，有，，，又，可得。 12.【答案】 不是   【解析】由可得应串联一个的电阻，故应将电阻箱阻值调为。 恒温水浴槽达到测量温度点后，应等待水浴槽和热敏电阻温度稳定后记录数据，减小温度测量误差。电源开关闭合时间过长会导致电阻发热，引起实验误差，并可能损坏元件。故选择 BD。 由，代入数据得，可得。 分析数据可知：相同的温度变化，阻值变化不同，所以不是线性变化。 13.【答案】设极短时间内经电场加速后喷出的氙离子，受到作用力为， 根据动量定理可得：， 解得：， 根据牛顿第三定律，推进器受到的推力大小为：。 以未喷离子时空间站为参考系，系统总动量为零。 根据动量守恒有：， 解得：。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 14.【答案】解：时刻ad边所受安培力：， 可得：， 由乙图可得关系为：，即， 可得此时ad边距边界， 即时刻到时刻线框运动的位移大小为：。 设时刻线框速度为v，bc边所在位置磁感应强度为，ad边所在位置磁感应强度为，线框切割磁感线感应电动势为：， 由图像分析可得：， 可得：， 由电路分析可得：， 联立可得：。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 15.【答案】由题意可知，带电粒子在第四象限做圆周运动的最大半径为：， 由洛伦兹力提供向心力，有：， 可得：。 速度为最大速度一半的粒子从x轴上处射入第一象限，所有粒子汇聚至y轴上点，由几何关系可知在圆形磁场区域粒子运动的半径：， 做圆周运动的圆心角：， 有：， 粒子在圆形磁场区域运动的周期为：， 则粒子在圆形磁场中运动的时间：， 解得： 由上分析可知，所有粒子沿y轴正方向进入圆磁场的速度均为， 设粒子进入第一象限的坐标为，则：， 设粒子出电场曲线边界点的纵坐标为y，则：， 联立可得：， 又曲线过点，故当时，可得：， 故电场曲线边界的方程为：。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$