精品解析：上海市宝山中学2023-2024学年高二下学期期中等级物理试题

2024学年第二学期高二期中物理等级试题 第二部分 等级考 七、动量的研究 某同学在艺术品商店购买了图（a）所示的创意物理摆件。5个完全相同的钢球用等长细线悬挂在支架上、静止时紧密排列在同一水平线上。将球①向左侧拉开，由静止释放，发现：球①撞击球②后，球①立即停止运动，中间三个球静止不动，但球⑤向右摆起相同的高度；球⑤回落后再向左撞击球④，球⑤立即停止运动，中间三个球仍静止不动，球①则向左摆起相同的高度，以后重复不止。 1. 此撞击过程中（ ） A. 系统的机械能守恒，动量有损耗 B. 系统的机械能有损耗、动量守恒 C. 系统的机械能守恒，动量也守恒 D. 系统的机械能有损耗，动量也有损耗 2. 该同学模仿这个摆件，制作图（b）装置对其进行研究。光滑轨道ABC固定在竖直平面内，AB段水平，圆弧轨道BC与之相切于B点，O为圆心。甲、乙两球的质量分别为、，乙球静置于O点的正下方，甲球以速度向右运动，与乙球碰撞后，以3m/s的速度向左反弹。g取。 （1）乙球所能上升的最大高度h为多少？ （2）碰撞过程中，系统的机械能是否守恒？说明理由。 八、洛伦兹力的作用 近期太阳耀斑喷发高能粒子并产生辐射，在我国高纬度地区都观测到了美丽的极光，极光现象的产生与带电粒子在磁场中的运动有关。 3. （1）地球上某地区的地磁场方向水平且指向正北方，通以恒定电流的长直导线水平放置在该地区，测得导线正上方某处磁感应强度恰好为零。该导线______。 A．南北向放置，电流方向由南向北 B．南北向放置，电流方向由北向南 C．东西向放置，电流方向由东向西 D．东西向放置，电流方向由西向东 （2）一有界匀强磁场区域如图1所示，质量为m、电阻为R、半径为r的圆形线圈一半在磁场内，一半在磁场外。时磁感应强度大小为，以后均匀减小至零，其随时间的变化率为一常数k。线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，不计重力影响。则时线圈的加速度a大小为______。 4. 如图2，阴极射线管内有一束电子沿水平方向从左向右运动，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。其中一个电子的动量大小为p。已知电子电量为e，电子质量为m。不计重力影响。 ①该电子在磁场中的偏转方向为______； ②（计算）求该电子在磁场中运动的加速度大小______； ③（计算）测得该电子穿出射线管时末速度方向与进入管内的初速度方向夹角的正弦值为，求管长L______。 九、电磁感应现象 迈克尔·法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。法拉第1791年9月22日出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。1831年，他作出了关于电力场的关键性突破，发现了电磁感应现象，永远改变了人类文明。 5. 如图所示，面积为的200匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为，定值电阻，线圈总电阻，则回路中电流的大小为______A，a、b两点间的电势差______V。 6. （1）（多选题）下图中属于交流电的是______。 A． B． C． D． （2）在研究交流电的功率时，通常用有效值表示交流电产生的效果。有效值的引入体现了______。 A．控制变量的思想 B．极限的思想 C．微小量放大的思想 D．等效替代的思想 7. 随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。如图甲所示，由地面铺设供电的供电线圈，将电能传送至电动汽车底部的受电线圈，从而对车载电池进行充电（电路模拟如图乙）。若已知供电线圈和受电线圈匝数比为。当供电线圈接上图丙中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为2A。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗。如乙图所示磁场方向为正方向。 （1）已知供电线圈电压如丙图所示，在0到0.005秒产生的磁场与规定正方向相同。则受电线圈产生的感应磁场方向与规定的正方向相同的时间段为______（只写出一个周期内的时间段） （2）受电线圈电流方向一秒钟变化______次。 （3）受电线圈的输出电压为多少伏特______？ （4）供电线圈的输入功率为多少瓦特______？ 8. 电车供电的线路需要单独铺设，假设线路来自高压电线通过降压实现。图是降压变压器图甲给用户供电的电路示意图，表示输电线的总电阻、假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为R。若变压器视为理想变压器、输入电压恒定，电表视为理想电表，当用户使用的用电器减少时，则（ ） A. 用户总电阻R减少 B. 电压表示数增大 C. 用电器R两端电压升高 D. 电流表示数保持不变 9. 在空间站进行实验可以克服来自地球磁场及电场的干扰，使得物理现象更为准确和明显。为了研究电感现象，宇航员在空间站进行如图所示的研究。在图中，L为自感系数较大的电感线圈，且电阻不计，A、B为两个完全相同的灯泡，且它们的额定电压均等于电源的电动势。则______； A. 断开K以后，A熄灭，B重新亮后再熄灭 B. 断开K以后，B变得更亮，A缓慢熄灭 C. 合上K的瞬间，A先亮，B后亮 D. 合上K的瞬间，B先亮，A后亮 10. 一交流发电机的模型如图所示，匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度的水平匀强磁场中，线框面积，线框绕垂直于磁场的轴以角速度作逆时针匀速转动，将图示时刻记为，此时线框平面与磁场方向平行。此发电机发电的瞬时电动势为______。 11. 如图所示为该水力发电站发电之后远距离传输给用户的示意图。发电机（内阻不计）的输出电压为，输电线总电阻为，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中，用户获得电压，用户获得的功率，若不计变压器损失的能量，求： （1）高压输电线中的电流强度； （2）升压变压器原、副线圈的匝数比； 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年第二学期高二期中物理等级试题 第二部分 等级考 七、动量的研究 某同学在艺术品商店购买了图（a）所示的创意物理摆件。5个完全相同的钢球用等长细线悬挂在支架上、静止时紧密排列在同一水平线上。将球①向左侧拉开，由静止释放，发现：球①撞击球②后，球①立即停止运动，中间三个球静止不动，但球⑤向右摆起相同的高度；球⑤回落后再向左撞击球④，球⑤立即停止运动，中间三个球仍静止不动，球①则向左摆起相同的高度，以后重复不止。 1. 此撞击过程中（ ） A. 系统的机械能守恒，动量有损耗 B. 系统的机械能有损耗、动量守恒 C. 系统的机械能守恒，动量也守恒 D. 系统的机械能有损耗，动量也有损耗 2. 该同学模仿这个摆件，制作图（b）装置对其进行研究。光滑轨道ABC固定在竖直平面内，AB段水平，圆弧轨道BC与之相切于B点，O为圆心。甲、乙两球的质量分别为、，乙球静置于O点的正下方，甲球以速度向右运动，与乙球碰撞后，以3m/s的速度向左反弹。g取。 （1）乙球所能上升的最大高度h为多少？ （2）碰撞过程中，系统的机械能是否守恒？说明理由。 【答案】1. C 2. （1）；（2）见解析 【解析】 【1题详解】 根据题意可知，5个相同的小球，在此撞击过程中，中间的3个小球静止不动，两侧的小球交换速度，摆起同样的高度，并且重复不止，可知在撞击过程中5个小球组成的系统动量守恒，机械能守恒。 故选C。 【2题详解】 （1）两球碰撞过程动量守恒，选取水平向右的方向为正方向，则有 代入数据解得 对乙球，由机械能守恒定律可得 代入数据解得 （2）若碰撞过程机械能守恒，则有 代入数据解得 因此碰撞过程机械能不守恒。 八、洛伦兹力的作用 近期太阳耀斑喷发高能粒子并产生辐射，在我国高纬度地区都观测到了美丽的极光，极光现象的产生与带电粒子在磁场中的运动有关。 3. （1）地球上某地区的地磁场方向水平且指向正北方，通以恒定电流的长直导线水平放置在该地区，测得导线正上方某处磁感应强度恰好为零。该导线______。 A．南北向放置，电流方向由南向北 B．南北向放置，电流方向由北向南 C．东西向放置，电流方向由东向西 D．东西向放置，电流方向由西向东 （2）一有界匀强磁场区域如图1所示，质量为m、电阻为R、半径为r的圆形线圈一半在磁场内，一半在磁场外。时磁感应强度大小为，以后均匀减小至零，其随时间的变化率为一常数k。线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，不计重力影响。则时线圈的加速度a大小为______。 4. 如图2，阴极射线管内有一束电子沿水平方向从左向右运动，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。其中一个电子的动量大小为p。已知电子电量为e，电子质量为m。不计重力影响。 ①该电子在磁场中的偏转方向为______； ②（计算）求该电子在磁场中运动的加速度大小______； ③（计算）测得该电子穿出射线管时末速度方向与进入管内的初速度方向夹角的正弦值为，求管长L______。 【答案】3. ①. D ②. 4. ①. 垂直纸面向外 ②. ③. 【解析】 【3题详解】 [1]地磁场向正北方，导线上方的磁场强度为0，说明导线在上方产生的磁场指向正南，与地磁场抵消，由右手螺旋定则知导线是东西方向放置，电流方向由西向东。 故选D。 [2]磁感应强度减弱时，线圈中的磁通量发生变化，其感应电动势为 感应电流为 又因为弯曲导线受到的安培力可以等效为首尾相连的一段直导线受到的安培力，所以处于磁场内的半圆形线圈受到的安培力为 由牛顿第二定律可得线圈的加速度大小为 【4题详解】 [1]根据左手定则，四指指向电子运动方向的反方向，磁感线穿过手掌心，大拇指所指方向即为洛伦兹力方向，所以电子偏转方向为垂直纸面向外； [2]电子只受到洛伦兹力，根据牛顿第二定律 由题可知 联立解得 [3]电子在磁场中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，如图所示 由几何关系知，电子穿出射线管时的末速度与初速度之间的夹角等于圆心角，则有 电子的速度 洛伦兹力提供电子圆周运动的向心力，则有 联立解得 九、电磁感应现象 迈克尔·法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。法拉第1791年9月22日出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。1831年，他作出了关于电力场的关键性突破，发现了电磁感应现象，永远改变了人类文明。 5. 如图所示，面积为的200匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为，定值电阻，线圈总电阻，则回路中电流的大小为______A，a、b两点间的电势差______V。 6. （1）（多选题）下图中属于交流电的是______。 A． B． C． D． （2）在研究交流电的功率时，通常用有效值表示交流电产生的效果。有效值的引入体现了______。 A．控制变量的思想 B．极限的思想 C．微小量放大的思想 D．等效替代的思想 7. 随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。如图甲所示，由地面铺设供电的供电线圈，将电能传送至电动汽车底部的受电线圈，从而对车载电池进行充电（电路模拟如图乙）。若已知供电线圈和受电线圈匝数比为。当供电线圈接上图丙中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为2A。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗。如乙图所示磁场方向为正方向。 （1）已知供电线圈电压如丙图所示，在0到0.005秒产生的磁场与规定正方向相同。则受电线圈产生的感应磁场方向与规定的正方向相同的时间段为______（只写出一个周期内的时间段） （2）受电线圈电流方向一秒钟变化______次。 （3）受电线圈的输出电压为多少伏特______？ （4）供电线圈的输入功率为多少瓦特______？ 8. 电车供电的线路需要单独铺设，假设线路来自高压电线通过降压实现。图是降压变压器图甲给用户供电的电路示意图，表示输电线的总电阻、假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为R。若变压器视为理想变压器、输入电压恒定，电表视为理想电表，当用户使用的用电器减少时，则（ ） A. 用户总电阻R减少 B. 电压表示数增大 C. 用电器R两端电压升高 D. 电流表示数保持不变 9. 在空间站进行实验可以克服来自地球磁场及电场的干扰，使得物理现象更为准确和明显。为了研究电感现象，宇航员在空间站进行如图所示的研究。在图中，L为自感系数较大的电感线圈，且电阻不计，A、B为两个完全相同的灯泡，且它们的额定电压均等于电源的电动势。则______； A. 断开K以后，A熄灭，B重新亮后再熄灭 B. 断开K以后，B变得更亮，A缓慢熄灭 C. 合上K的瞬间，A先亮，B后亮 D. 合上K的瞬间，B先亮，A后亮 10. 一交流发电机的模型如图所示，匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度的水平匀强磁场中，线框面积，线框绕垂直于磁场的轴以角速度作逆时针匀速转动，将图示时刻记为，此时线框平面与磁场方向平行。此发电机发电的瞬时电动势为______。 11. 如图所示为该水力发电站发电之后远距离传输给用户的示意图。发电机（内阻不计）的输出电压为，输电线总电阻为，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中，用户获得电压，用户获得的功率，若不计变压器损失的能量，求： （1）高压输电线中的电流强度； （2）升压变压器原、副线圈的匝数比； 【答案】5. ①. ②. 6. ①. BCD ②. D 7. ①. ②. 100 ③. ④. 8. C 9. A 10. 11. （1）；（2） 【解析】 【5题详解】 [1]根据法拉第电磁感应定律可知，电路中的感应电动势 结合题意可知 联立代入数据解得 根据闭合电路的欧姆定律可得，回路中的电流 [2]根据楞次定律可知，线圈中产生顺时针方向的电流，因此b点电势高于a点电势，由欧姆定律可得，a、b两点间的电势差 【6题详解】 [1]电流的大小和方向呈现周期性变化的称为交流电。 故选BCD。 [2]在研究交流电的功率时，通常用有效值表示交流电产生的热效应（热量），体现了等效替代的思想。 故选D。 【7题详解】 [1]在0到0.005秒产生的磁场与规定正方向相同。由楞次定律可知受电线圈产生的感应磁场方向与规定的正方向相同的时间段为 [2]受电线圈电流的频率与供电线圈电流的频率相同，电流方向一秒钟变化100次。 [3]由图丙可知供电线圈电压的最大值 有效值为 根据理想变压器的原理 代入数据解得，受电线圈的输出电压为 [4]不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，供电线圈的输入功率等于受电线圈的输出功率 【8题详解】 A．用户使用的用电器是并联接入电路，当用户使用的用电器减少时，用户总电阻R增大，故A错误； B．变压器视为理想变压器、输入电压恒定，电表视为理想电表，变压器的匝数不变，由，可知电压表V2示数不变，故B错误； C．用户总电阻R增大，则副线圈中电流 减小，两端的电压 减小，用电器R两端电压 增大，故C正确； D．根据可知，用户总电阻R增大，副线圈中电流减小，电流表A1示数减小，故D错误。 故选C。 【9题详解】 AB．断开开关后，A灯熄灭，由于电感的作用，导致B灯重新亮起后熄灭，故A正确，B错误； CD．开关闭合的瞬间，A、B同时亮，故CD错误。 故选A。 【10题详解】 该发电机产生感应电动势的最大值 时刻线圈位于与中性面垂直的位置，则感应电动势随时间变化的表达式为 【11题详解】 （1）由题可知，用户端的电流 根据理想变压器的原理则有， 代入数据解得, 由于升压变压器的副线圈与降压变压器的原线圈串联，则有高压输电线中的电流强度 （2）根据上述分析可知，升压变压器副线圈两端的电压 则升压变压器原、副线圈的匝数比 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $