精品解析：江苏常州市北郊高级中学2024-2025学年第二学期高二学情调研（一）物理试卷

2024-2025学年第二学期高二学情调研（一） 物理试卷 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的 倍，则输电线上的电功率损失为（　　） A. 原来的 B. 原来的 C. 原来的 倍 D. 原来的 倍 2. 质量为的小钢球距地面一定高度，由静止下落到松软的泥地上，在泥地中运动一段时间停止。已知落地前瞬间钢球的速度大小为，重力加速度大小为，则在时间内，小钢球受到泥地对它的平均作用力的大小为（　　） A. B. C. D. 3. 某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得相邻两条暗条纹中心之间的距离为，下列说法正确的是（　　） A. 中央亮纹最亮最宽 B. 测得单色光的波长 C. 将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度变宽 D. 将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数 4. 通过某定值电阻的交变电流如图所示，每个周期的前半个周期按正弦规律变化，后面四分之一周期电流恒定，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 5. 一单摆悬挂于点，摆长为，周期为，现在将其摆长改为，使该摆做小角度摆动的周期变为。运动中摆线始终与墙面平行，则等于（　　） A. B. C. D. 6. 如图电路中，A、B是相同的两小灯泡。L是一个带铁芯线圈，电阻可不计。调节R，可使电路稳定时两灯都正常发光，则（　　） A. 合上S时，B立刻变亮，A慢慢变亮 B. 断开S时，B比A先熄灭 C. 断开S时，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同 D. 断开S时，B灯会突然闪亮一下后再熄灭 7. 如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则下列选项正确的是（　　） A. 电流表中的磁场是匀强磁场 B. 用来做线圈骨架的铝框可以帮助指针快速稳定的停下来，方便读数 C. 线圈无论转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，所以线圈不受安培力 D. 运输时要用导线把电流表两接线柱连在一起，若适当换成更弱的磁场可更好地减缓表针的摆动幅度 8. 如图所示abcd为边长为L的正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里，半径为r的匝数为n的线圈如图所示放置。当磁场以的变化率变化时，线圈中感应电动势为（　　） A. B. C. D. 9. 如图所示，水平的平行虚线间距为，中间有沿水平方向的匀强磁场。一个阻值为的正方形金属线圈边长，线圈质量为，线圈在磁场上方某一高度处由静止释放，保持线圈平面与磁场方向垂直，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，不计空气阻力，重力加速度为，则（　　） A. 线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，通过导线截面的电荷量相等 B. 线圈进，出磁场过程中感应电流均沿逆时针方向 C. 线圈边进入磁场时A的电势高于B的电势 D. 线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热之和为0 10. 某同学设计如图1所示的电路测量导体的载流子（电子）浓度，在导体表面加一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B可以调节。闭合开关S，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。导体长为a，宽为b，厚度为c，电子的电荷量为e。根据数据作出的图像如图2所示，图线的斜率为k，则该导体单位体积中载流子数为（　　） A. B. C. D. 11. 如图所示，光滑金属导轨DCEF固定在水平面并处于竖直向下的匀强磁场中，CD、EF平行且足够长，CE是粗细均匀、电阻率一定的导体，且与EF夹角为θ（θ<90°），CD和EF的电阻不计。导体棒MN与CE的材料、粗细均相同，用外力F使MN向右匀速运动，从E点开始计时，运动中MN始终与EF垂直且和导轨接触良好。下列图像正确的是（　　） A. B. C. D. 二、非选择题：共6题，共56分。其中第14题一第17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。 12. 某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲中所示。 （1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是___________（选填“向上拔出”或“向下插入”）。 （2）该同学将灵敏电流计接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是（　　）（填正确选项前的字母）。 A. 在线圈中插入铁芯 B. 拔出线圈 C. 变阻器的滑片向右滑动 D. 变阻器的滑片向左滑动 13. 为探究变压器两个线圈的电压与匝数关系，张明同学设计了如图所示的实验电路。 （1）在实验中，当原线圈匝数匝，副线圈匝数匝时，若原线圈两端电压为，则副线圈两端电压为；原、副线圈对调后，原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，那么可初步确定，变压器原、副线圈的电压与原、副线圈匝数的关系是__________（填写字母关系式）。 （2）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是__________。 A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 整体隔离法 （3）另一个同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验时，忘记把图甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，组装后的变压器如图乙所示，在铁芯上的原、副线圈匝数分别为匝和匝，原线圈两端与的交流电源相连，则副线圈两端电压的有效值可能是__________。 A. B. C. D. 14. 某物理兴趣小组探究简谐运动的规律。现有下端缠有铁丝的粗细均匀的较长木棒漂浮在水中，水面足够大。把木棒向下缓慢按压一小段距离后释放，木棒在竖直方向上振动，某时刻开始计时，木棒上A点的振动图像如图所示，设竖直向上为正方向。则求： （1）A点的振动方程； （2）A点在第20s时的位移和前20s内的路程。 15. 如图。所示为某个在真空中的透镜的截面图，半圆弧的圆心为O，半径为R，为矩形，长度为R。一束平行单色光垂直于边射向透镜，已知光在真空中的传播速度为c，光在该透镜中的传播速度为，不考虑反射光线。求： （1）该透镜的折射率n； （2）能从半圆弧上射出的光线中在透镜中传播的最短时间。 16. 大型交流发电机采用的是旋转磁极式发电机，其原理图简化后如图甲所示，其矩形线圈在匀强磁场中不动，线圈匝数为1000匝，内阻不可忽略．产生匀强磁场的磁极绕垂直于磁场方向的固定轴OO′（O′O沿水平方向）匀速转动，线圈中的磁通量随时间按如图乙所示正弦规律变化．线圈的两端连接理想变压器，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝10:1，电阻R1＝R2＝10Ω，电流表示数为16A．求： (1)发电机产生的电动势的最大值； (2)交流电压表的示数； (3)发电机线圈的电阻. 17. 如图所示，整个区域内有竖直向下的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小，两根间距为、半径为的光滑四分之一竖直圆弧金属导轨等高平行放置，顶端连接阻值为的电阻。长为L、质量为、阻值为的金属棒在力F（除重力、安培力以外的力）作用下从导轨顶端ab处以恒定速率下滑，整个过程中金属棒与导轨接触良好，始终与导轨垂直。导轨电阻忽略不计，重力加速度g取。求： （1）金属棒运动到cd处时，金属棒两端的电压U； （2）金属棒从导轨ab处运动至圆弧的中间位置的过程中，通过电阻r的电荷量q； （3）金属棒从导轨ab处运动至cd处的过程，电流的有效值和外力F做的功W。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年第二学期高二学情调研（一） 物理试卷 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的 倍，则输电线上的电功率损失为（　　） A. 原来的 B. 原来的 C. 原来的 倍 D. 原来的 倍 【答案】B 【解析】 【详解】根据 得，输电电压升为原来电压的 倍时，输电电流变为原来的 倍，根据 可知，输电线上的功率损失将变为原来功率损失的 ，故ACD错误，B正确。 故选B。 2. 质量为的小钢球距地面一定高度，由静止下落到松软的泥地上，在泥地中运动一段时间停止。已知落地前瞬间钢球的速度大小为，重力加速度大小为，则在时间内，小钢球受到泥地对它的平均作用力的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据动量定理有 解得 故选C。 3. 某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得相邻两条暗条纹中心之间的距离为，下列说法正确的是（　　） A. 中央亮纹最亮最宽 B. 测得单色光的波长 C. 将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度变宽 D. 将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数 【答案】B 【解析】 【详解】A．单色光的干涉条纹是等宽的，所以中央亮纹最亮，中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同，A错误； B．测得相邻两条暗条纹中心之间的距离为，则单色光的波长为，B正确； C．根据 可知将单缝向双缝靠近，不变，干涉条纹宽度不变，C错误； D．将屏向远离双缝的方向移动，即变大，由 可知条纹的宽度增大，从目镜中观察到的条纹个数目减少，D错误。 故选B。 4. 通过某定值电阻的交变电流如图所示，每个周期的前半个周期按正弦规律变化，后面四分之一周期电流恒定，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】有效值是根据电流的热效应来规定的，由图像可知，交流电的周期为，则在内，产生的热量 解得。 故选C。 5. 一单摆悬挂于点，摆长为，周期为，现在将其摆长改为，使该摆做小角度摆动的周期变为。运动中摆线始终与墙面平行，则等于（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】当单摆摆长为时，单摆小角度摆动的周期公式为 当摆长为时，周期满足 联立可得 故选D。 6. 如图电路中，A、B是相同的两小灯泡。L是一个带铁芯线圈，电阻可不计。调节R，可使电路稳定时两灯都正常发光，则（　　） A. 合上S时，B立刻变亮，A慢慢变亮 B. 断开S时，B比A先熄灭 C. 断开S时，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同 D. 断开S时，B灯会突然闪亮一下后再熄灭 【答案】A 【解析】 【详解】A．在开关合上时，B灯立即变亮；在合上瞬时，通过线圈的电流在增大，导致线圈出现自感电动势，从而阻碍灯泡A的电流增大，则A灯慢慢变亮，最后达到正常发光状态，故A正确； BC．断开开关S的瞬间，原来通过B灯的电流立即消失，而由与L的自感电动势的存在，在L和A中的电流会通过LAB形成新的回路维持不变，通过A灯的电流的方向不变，而B灯的电流方向与原电流方向相反，则AB两灯都会慢慢熄灭，故BC错误； D．断开开关S的瞬间，因通过电感线圈的电流与灯泡原来的电流相同，所以两灯会慢慢熄灭，但不会闪亮一下，故D错误； 故选A。 7. 如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则下列选项正确的是（　　） A. 电流表中的磁场是匀强磁场 B. 用来做线圈骨架的铝框可以帮助指针快速稳定的停下来，方便读数 C. 线圈无论转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，所以线圈不受安培力 D. 运输时要用导线把电流表两接线柱连在一起，若适当换成更弱的磁场可更好地减缓表针的摆动幅度 【答案】B 【解析】 【详解】A．磁电式电表内部并非匀强磁场，而是成近似“径向”分布，故A错误； B．铝框在磁场中转动会产生感应电流，形成电磁阻尼，从而使指针迅速稳定下来，方便读数，故B正确； C．虽然线圈平面跟磁感线平行，但是两边的感应电流方向基本与磁场垂直，线圈始终受到安培力作用，故C错误； D．运输时短接接线柱是为防止表针振动过大，但若磁场变得更弱，涡流减小，电磁阻尼作用反而减弱，不利于减小指针摆动，故D错误。 故选B。 8. 如图所示abcd为边长为L的正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里，半径为r的匝数为n的线圈如图所示放置。当磁场以的变化率变化时，线圈中感应电动势为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】穿过线圈的磁通量 由法拉第电磁感应定律可得 故选C。 9. 如图所示，水平的平行虚线间距为，中间有沿水平方向的匀强磁场。一个阻值为的正方形金属线圈边长，线圈质量为，线圈在磁场上方某一高度处由静止释放，保持线圈平面与磁场方向垂直，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，不计空气阻力，重力加速度为，则（　　） A. 线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，通过导线截面的电荷量相等 B. 线圈进，出磁场过程中感应电流均沿逆时针方向 C. 线圈边进入磁场时A的电势高于B的电势 D. 线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热之和为0 【答案】A 【解析】 【详解】A、通过导线截面的电荷量 根据闭合电路欧姆定律得 根据法拉第电磁感应定律得 可得 线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，磁通量变化量的大小相同，即通过导线截面的电荷量相等，A正确； B、根据楞次定律可知，线圈进磁场过程中磁通量向里增加，感应电流沿逆时针方向；线圈出磁场过程中，磁通量向里减小，感应电流沿顺时针方向，B错误； C、根据右手定则可知，的电势高于的电势，C错误； D、根据能量守恒定律可知，线圈从下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中线圈减少的机械能转化为焦耳热，产生的焦耳热 又因为其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热相同，产生的焦耳热之和为，D错误。 故选A。 10. 某同学设计如图1所示的电路测量导体的载流子（电子）浓度，在导体表面加一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B可以调节。闭合开关S，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。导体长为a，宽为b，厚度为c，电子的电荷量为e。根据数据作出的图像如图2所示，图线的斜率为k，则该导体单位体积中载流子数为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据题意设导体单位体积中载流子数为，由电流微观表达式有 稳定时，电子所受洛伦兹力与电场力平衡有 整理可得 结合图像可得 解得 故选D。 11. 如图所示，光滑金属导轨DCEF固定在水平面并处于竖直向下的匀强磁场中，CD、EF平行且足够长，CE是粗细均匀、电阻率一定的导体，且与EF夹角为θ（θ<90°），CD和EF的电阻不计。导体棒MN与CE的材料、粗细均相同，用外力F使MN向右匀速运动，从E点开始计时，运动中MN始终与EF垂直且和导轨接触良好。下列图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】导体棒由E运动到C的过程中，切割磁感线的有效长度 设CE、MN中单位长度的电阻为R0，回路中电阻 回路中的感应电动势 感应电流I1与t无关，导体棒匀速运动时，外力F1等于安培力，则 当导体棒在平行导轨间匀速运动时，回路中切割磁感线的有效长度L′、回路中的电阻R′不变感应电动势 为定值，回路中的电流 也为定值，且 外力F′等于安培力，则 也为定值； 综上所述，故A正确，BCD错误。 故选A。 二、非选择题：共6题，共56分。其中第14题一第17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。 12. 某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲中所示。 （1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是___________（选填“向上拔出”或“向下插入”）。 （2）该同学将灵敏电流计接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是（　　）（填正确选项前的字母）。 A. 在线圈中插入铁芯 B. 拔出线圈 C. 变阻器的滑片向右滑动 D. 变阻器的滑片向左滑动 【答案】（1）向下插入 （2）BC 【解析】 【详解】（1）由图甲可知，当电流从左向右流过电流计时，电流计的指针将向左偏转；所以图乙中的电流也是从左向右流过电流计的，根据右手定则可以判定感应电流激发的磁场方向向下，说明条形磁铁的运动情况是向下插入螺线管的。 （2）A、合上开关瞬间，电路中的电流增大，螺线管中的磁场也增大，则螺线管中的感应电流激发的磁场的方向与螺线管中的磁场方向相反，此时灵敏电流计的指针向右偏了一下。若要使灵敏电流计的指针向左偏转，即产生与之前方向相反的感应电流，则应减弱螺线管中的磁场，也就是减小电路中的电流，必须使穿过螺线管的磁通量减小，在线圈中插入铁芯会使穿过螺线管的磁通量增加，A错误； B、拔出线圈会使穿过螺线管的磁通量减小，B正确； CD、变阻器的滑片向右滑动，变阻器接入电路的电阻增大，电路中的电流减小，会使穿过螺线管的磁通量减小，C正确，D错误。 故选BC。 13. 为探究变压器两个线圈的电压与匝数关系，张明同学设计了如图所示的实验电路。 （1）在实验中，当原线圈匝数匝，副线圈匝数匝时，若原线圈两端电压为，则副线圈两端电压为；原、副线圈对调后，原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，那么可初步确定，变压器原、副线圈的电压与原、副线圈匝数的关系是__________（填写字母关系式）。 （2）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是__________。 A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 整体隔离法 （3）另一个同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验时，忘记把图甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，组装后的变压器如图乙所示，在铁芯上的原、副线圈匝数分别为匝和匝，原线圈两端与的交流电源相连，则副线圈两端电压的有效值可能是__________。 A. B. C. D. 【答案】（1） （2）A （3）B 【解析】 【小问1详解】 根据题中所给数据可得， 由此可知，变压器原、副线圈的电压与原、副线圈匝数的关系是 【小问2详解】 本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法。 故选A。 【小问3详解】 原线圈两端与的交流电源相连，则原线圈电压的有效值为 在不考虑漏磁的情况下，有 可得 由于没有将铁芯正常组装，则副线圈两端的有效值会比计算值更小。 故选B。 14. 某物理兴趣小组探究简谐运动的规律。现有下端缠有铁丝的粗细均匀的较长木棒漂浮在水中，水面足够大。把木棒向下缓慢按压一小段距离后释放，木棒在竖直方向上振动，某时刻开始计时，木棒上A点的振动图像如图所示，设竖直向上为正方向。则求： （1）A点的振动方程； （2）A点在第20s时的位移和前20s内的路程。 【答案】（1） （2）， 【解析】 【小问1详解】 由图可知，振幅，周期，圆频率，初相位。所以振动方程为 【小问2详解】 前20s内振动的周期数为 第20s时的位移 前20s内的路程 15. 如图。所示为某个在真空中的透镜的截面图，半圆弧的圆心为O，半径为R，为矩形，长度为R。一束平行单色光垂直于边射向透镜，已知光在真空中的传播速度为c，光在该透镜中的传播速度为，不考虑反射光线。求： （1）该透镜的折射率n； （2）能从半圆弧上射出的光线中在透镜中传播的最短时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据 代入数据解得该透镜的折射率 【小问2详解】 如图所示 光线刚好发生全发射，则有 解得 根据几何关系，可得光线在透镜中的光程 则从半圆弧上射出的光线中在透镜中传播的最短时间为 16. 大型交流发电机采用的是旋转磁极式发电机，其原理图简化后如图甲所示，其矩形线圈在匀强磁场中不动，线圈匝数为1000匝，内阻不可忽略．产生匀强磁场的磁极绕垂直于磁场方向的固定轴OO′（O′O沿水平方向）匀速转动，线圈中的磁通量随时间按如图乙所示正弦规律变化．线圈的两端连接理想变压器，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝10:1，电阻R1＝R2＝10Ω，电流表示数为16A．求： (1)发电机产生的电动势的最大值； (2)交流电压表的示数； (3)发电机线圈的电阻. 【答案】(1) (2) U1=800V (3) 125Ω 【解析】 【详解】（1）角速度ω=2π/T=100πrad/s 由Em=NBSω=NΦmω 得Em=1000V （2）并联电阻 副线圈电压U2=IR并=80V 由 得U1=800V （3）由得I1=1.6A 电动势有效值E= =1000V 由闭合电路欧姆定律E=U1+I1r得 17. 如图所示，整个区域内有竖直向下的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小，两根间距为、半径为的光滑四分之一竖直圆弧金属导轨等高平行放置，顶端连接阻值为的电阻。长为L、质量为、阻值为的金属棒在力F（除重力、安培力以外的力）作用下从导轨顶端ab处以恒定速率下滑，整个过程中金属棒与导轨接触良好，始终与导轨垂直。导轨电阻忽略不计，重力加速度g取。求： （1）金属棒运动到cd处时，金属棒两端的电压U； （2）金属棒从导轨ab处运动至圆弧的中间位置的过程中，通过电阻r的电荷量q； （3）金属棒从导轨ab处运动至cd处的过程，电流的有效值和外力F做的功W。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律有 根据 代入数据得 ， 【小问2详解】 根据 ，， 联立得 又根据 联立可得 【小问3详解】 （3）金属棒做匀速圆周运动，设金属棒下滑过程中，金属棒位置和导轨接触点和圆心的连线与水平方向的夹角为，则金属棒切割磁感线的速度，即速度沿着水平方向分量为 则金属棒切割磁感产生的电动势为 金属棒切割磁感产生的电动势为正弦交流电，则 可得电流有效值为 则属棒从导轨ab处运动至cd处的过程，电路中产生的焦耳热为 运动时间 根据动能定理有 且 — 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $