2023黄冈高二上学期期末物理试题含解析

黄冈市2022年秋季高二年级期末调研考试

物理

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～11题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 磁电式电流表在运输过程中需要将正、负接线柱用导线连接起来以免损坏

B. 地球的地理两极与地磁两极重合，地理南极对应地磁北极

C. 为了减小变压器铁芯中的涡流，可以减小铁芯材料的电阻率

D. 奥斯特发现了“磁生电”的现象

【答案】A

【解析】

【详解】A．磁电式电流表在运输过程中需要将两个接线柱用导线短接，是为了让内部产生感应电流从而阻碍指针的振动，从而防止振针因撞击而弯曲变形，故A正确；

B．地球的地理两极与地磁两极不重合，地理南极对应地磁北极，故B错误；

C．在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，可以通过增大铁芯材料电阻率的途径减小变压器铁芯中的涡流，故C错误；

D．奥斯特发现了“电生磁”的现象，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，光滑水平面上质量均为m的滑块A、B放在一条直线上，某时刻，A以大小为v的初速度向右运动，与静止的滑块B碰撞后粘在一起，则碰后滑块A、B的总动能为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据动量守恒可知

碰后滑块A、B的总动能

故选B。

3. 如图所示，长为L的导体棒静止于光滑的水平轨道上，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与轨道平面成角斜向上方，当导体棒中的电流为I时，下列说法正确的是（　　）

A. 导体棒受到的安培力方向水平向右

B. 导体棒受到的安培力方向竖直向下

C. 导体棒受到的安培力大小为

D. 导体棒受到的安培力大小为

【答案】C

【解析】

【详解】根据左手定则判断安培力方向为斜向右下，安培力大小为

F=ILB

故C正确ABD错误。

故选C。

4. 如图甲所示为振荡电路，电跻中的电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（　　）

A. 在时间内，电流逐渐减小

B. 在时间内，电容器C正在充电

C 和时刻，电容器极板带电情况完全相同

D. 电路中电场能随时间变化的周期等于

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据图像可知，在时间内，电流逐渐增大，故A错误；

B．t1～t2时间内，电路中的电流在减小，电容器在充电，故B正确；

C．和时刻，电容器充电完成，但极板所带正负电荷相反，故C错误；

D．一个周期电容器充电放电两次，所以电路中电场能随时间变化的周期等于，故D错误。

故选B。

5. 如图所示，回旋加速器由两个D形金属盒组成，盒面与匀强磁场垂直，并接有高频交变电压。中心S处的粒子源产生初速度为零的质子，每次经过窄缝都被加速。已知质子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压为U，磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为R。质子每次加速的时间可忽略，加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是（　　）

A. 高频交变电压的周期为

B. 质子做圆周运动的半径越大周期越大

C. 质子能获得最大动能与成正比

D. 质子能获得的最大动能与U成正比

【答案】C

【解析】

【详解】A．加速电压的周期等于粒子在磁场中运动的周期，即

故A错误；

B．根据A选项分析可知，周期与半径无关，故B错误；

CD．根据

，

带电粒子射出时的动能

质子能获得的最大动能与成正比，与U无关。故C正确D错误。

故选C。

6. 如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈匝数匝、电阻，矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的两端经集流环和电刷与的电阻连接，电压表为理想交流电表。图乙是穿过矩形线圈的磁通量随时间t变化的图像。下列说法正确的是（　　）

A. 内线圈中电流方向改变50次

B. 时电压表的示数为

C. R两端的电压u随时间t变化的规律是

D. 内电阻R产生的热量约为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据图像可知，周期为0.02s，所以1s内转50圈，一圈内电流方向改变两次，所以1s内电流方向改变100次，故A错误；

B．电动势的最大值为

电动势有效值

电压表的示数为

故B错误；

C．R两端的电压u随时间t变化的规律是

故C错误；

D．内电阻R产生的热量约为

故D正确。

故选D。

7. 如图所示，固定在水平地面上的光滑斜面倾角为，质量分别为m、的甲、乙小滑块由轻线连接，甲滑块固定在轻质弹簧下端，两滑块均处于静止状态。现烧断两滑块间的轻线，当甲滑块的速度大小为时，乙滑块的速度大小为且仍在斜面上，则从烧断轻线到甲滑块的速度大小为过程，下列说法正确的是（　　）

A. 斜面对甲滑块支持力的冲量为零

B. 乙滑块重力的冲量大小为

C. 甲滑块重力的冲量大小可能为

D. 弹簧对甲物体的冲量大小可能为

【答案】D

【解析】

【详解】A．斜面对甲滑块支持力不为零，时间不为零，则支持力冲量不为零，故A错误；

B．对乙滑块

解得

乙滑块的速度大小为时

乙滑块重力的冲量大小为

故B错误；

C．甲滑块重力的冲量大小

故C错误；

D．对乙分析

当甲末速度向上时，对甲分析

解得弹簧对甲物体的冲量大小为，故D正确。

故选D

8. 红外测温门在疫情防控中发挥了重要作用，它使用了一种传感器，当它感应到有人走近时会自动对人测温，如果体温低于37.3℃门会自动打开。下列说法中正确的是（　　）

A. 当人体温低于37.3℃时不会向外辐射红外线

B. 人的体温越高，测温门测量时接收到的最强辐射越强

C. 该测温门感应到人体辐射的电磁波比可见光的波长短

D. 该测温门上使用的传感器是将接收到的红外信号转化为电信号

【答案】BD

【解析】

【详解】A．当人体温低于37.3℃时会向外辐射红外线，因为所有物体都向外辐射红外线，故A错误；

B．温度越高，辐射越强，人的体温越高，测温门测量时接收到的最强辐射越强，故B正确；

C．红外线的波长比可见光的长，故C错误；

D．该测温门上使用的传感器是将接收到的红外信号转化为电信号进行处理，故D正确。

故选BD。

9. 如图所示，两根长直导线分别从纸面上的A、B两点垂直穿过纸面，两根导线里通有大小相等的恒定电流。A、B两点连线的中点为O，C、D为中垂线上的两点。已知，C点磁感应强度大于D点磁感应强度，下列说法正确的是（　　）

A. A、B导线中的电流方向相反

B. A、B导线中的电流方向相同

C. C、D两点的磁感应强度方向相反

D. C、D两点的磁感应强度方向相同

【答案】BC

【解析】

【详解】已知，C点磁感应强度大于D点磁感应强度，如果两导线方向相反，根据右手螺旋定则结合矢量合成可知，中垂线上离O点越远，磁感应强度越小，不符合题意，所以两导线中的电流方向相同，中垂线上从O点向两端，磁感应强度先增大后减小，符合题意；根据矢量合成可知，C、D两点的磁感应强度方向相反，故BC正确AD错误。

故选BC。

10. 某小型水电站交流发电机的输出电压为，先经升压变压器将电压升高，经总阻值为的导线向远端用户输电，用户端用降压变压器将电压降到供用户使用。若用户的用电功率为，输电导线R上损耗的功率为，已知变压器均为理想变压器，其他电阻不计。下列说法正确的是（　　）

A. 通过输电线R的电流

B. 降压变压器的输入电压

C. 升压变压器原、副线圈匝数比

D. 降压变压器原、副线圈匝数比

【答案】AC

【解析】

【详解】A．通过输电线R电流

故A正确；

BD．用电功率为，用户端电流

降压变压器原、副线圈匝数比

所以降压变压器的输入电压

故BD错误；

C．升压变压器输出电压

升压变压器原、副线圈匝数比

故C错误；

故选AC

11. 如图所示，足够长的两根光滑金属导轨平行放置于水平面内，其左端与定值电阻R相连，导轨电阻不计，沿其中一条导轨建立x轴，在的区域内设置垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度与坐标x的关系为。在外力F作用下，一阻值为r的金属棒从开始向右运动，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，金属棒从运动到过程中电路中的电功率保持不变，，，，关于金属棒从运动到的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒在与处的速度之比为

B. 金属棒产生的感应电动势随时间均匀增大

C. 到与到的过程中，通过金属棒的电荷量之比为

D. 到与到的过程中回路产生的热量之比为

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．根据题意金属棒从运动到过程中电路中的电功率保持不变，由

可知金属棒产生的感应电动势不变；根据公式

同时有

，

代入可得金属棒在与处的速度之比为

A正确，B错误；

C．根据公式有

根据题意磁感应强度与坐标x的关系为，满足线性关系，所以到与到的过程中平均磁感应强度分别为

，

所以通过金属棒的电荷量之比为

C错误；

D．根据公式有

因为感应电动势不变，所以电流不变，可得到与到的过程中回路产生的热量之比即为通过的电荷量之比，根据前面分析即为，D正确。

故选AD。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 某实验小组采用如图所示的实验装置做“验证动量守恒定律”实验。在水平桌面上放置气垫导轨，导轨上安装光电门1和光电门2，带有遮光片的滑块1、2的质量分别为、，滑块1的右端和滑块2的左端都装有弹性片，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下：①调节气垫导轨成水平状态；②轻推滑块1，测得滑块1通过光电门1的遮光时间为；③滑块1与滑块2相碰后，滑块2和滑块1先后经过光电门2的遮光时间分别为和。

（1）实验中为确保两滑块碰撞后滑块1不反向运动，则、应满足的关系为__________（填“大于”“等于”或“小于”）；

（2）两滑块碰撞后，滑块2的速度大小为__________；

（3）为了验证碰撞前后滑块1、2的总动量守恒，该实验小组只需验证表达式：__________。（用题中所给物理量的符号表示）

【答案】    ①. 大于    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]为防止两滑块碰撞后入射滑块反弹，入射滑块的质量应大于被碰滑块的速度，即m1大于m2。

（2）[2]两滑块碰撞后，滑块2的速度大小

（3）[3]两滑块碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

整理得

13. 如图（a）所示为某多用电表的电路图，图中E是电池；R1、R2、R3、R4、R5是固定电阻，R6是可变电阻；虚线方框内为选择开关，A端和B端与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为：①直流电压3V挡；②直流电压15V挡；③直流电流10mA挡；④直流电流25mA挡；⑤欧姆 × 10Ω挡。如图（b）所示，欧姆挡刻度盘正中间的刻度值为“15”。

（1）某次测量时，若选择开关接“3”，则此时多用电表的A端应接__________（填“红表笔”或“黑表笔”）；若选择开关接“2”，则此时多用电表的挡位为______挡。（填题干中所给的“①”或“②”或“③”或“④”或“⑤”）；

（2）若选择开关接“3”，短接A、B表笔进行欧姆调零后，用该挡测量一个未知电阻阻值，指针指在如图所示的位置，则该电阻的阻值为______Ω。（结果保留2位有效数字）

（3）若电池的电动势为3V，当电池E使用时间较长时，电池的电动势会变小、内阻会变大；现将两表笔短接，调节R0，使电流表的示数达到满偏，然后将两表笔与一未知电阻连接，则该电阻的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。若实验要求被测电阻阻值等于中值电阻时，测量的相对误差％超过5％则应更换电池，则当电池电动势降低为______V（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。

【答案】    ①. 黑表笔    ②. ③    ③. 7.0 × 102    ④. 大于    ⑤. 1.43

【解析】

【详解】（1）[1][2]选择开关接“3”，是欧姆表，根据电路红进黑出可知，多用电表的A端应接黑表笔，选择开关接“2”，表头和电阻并联为电流表，因为并联电阻较大，对应量程较小，所以为③。

（2）[3]选择开关接“3”，指针指在如图所示的位置，则该电阻的阻值为7.0 × 100Ω。

（3）[4][5]电动势变小、内阻变大时，欧姆表得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式

电动势变小，R内变小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的。根据

当R内变小时，I变小，指针跟准确位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。当

R测 = 1500Ω

由

得

R真 = 1429Ω

此时

，

得

E' = 1.43V

14. 静止在湖面上的快艇固定一挺机枪，某人在快艇上练习射击岸上目标，机枪每隔一段时间水平发射一颗子弹，每颗子弹的质量为，快艇连同人和艇上所有装备的总质量为（子弹射出后该质量视为不变），每颗子弹离开枪口时相对湖面的速度均可视为，不考虑水对快艇的阻力。求：

（1）发射第一颗子弹过程中，机枪受到的冲量大小；

（2）连续沿同一方向水平射出10颗子弹后，快艇的速度大小。

【答案】（1）；（2）0.16m/s

【解析】

【详解】（1）对子弹列动量定理

根据牛顿第三定律可知，相互作用力大小相等，作用时间相同，所以发射第一颗子弹过程中，机枪受到的冲量大小

（2）以子弹初速度方向为正，由系统的动量守恒得

nmv0=Mv

快艇的速度大小

15. 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨固定在竖直面内，导轨上端连接阻值为R的电阻，导轨范围内存在垂直导轨平面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻为r的金属棒垂直导轨放置，导轨间距为L，导轨的电阻不计。金属棒在竖直向下的恒力F作用下从静止开始运动，经过一段时间后开始做匀速运动，此过程通过电阻R的电荷量为q，金属棒与导轨接触良好，重力加速度为g。求：

（1）金属棒匀速运动时流经电阻R的电流大小和方向；

（2）金属棒匀速运动时速度v的大小；

（3）从静止出发到开始做匀速运动所用的时间t。

【答案】（1），流经电阻R的电流向左；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）金属棒匀速运动时

解得

根据楞次定律可知，流经电阻R的电流向左。

（2）根据

，

解得匀速时的速度

（3）根据动量定理

，

解得

16. 如图所示，在平面直角坐标系中，x轴上方区域存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小。x轴下方有半径的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小也为，磁场方向垂直纸面向里。原点O处有一粒子源，可在坐标平面内沿各个方向发射比荷均为的带正电的粒子。一足够长的粒子收集板，底端P位于处，垂直于x轴放置，当粒子运动到收集板时即被吸收，不计粒子间相互作用和重力的影响，粒子被吸收的过程中收集板始终不带电。（结果可以带根号）

（1）若从粒子源发出的粒子1沿方向进入x轴上方磁场区域后打在P点，求粒子1的速度大小；

（2）若从粒子源发出的粒子2沿方向进入x轴下方磁场区域后，第一次到达x轴上的点为P点，求粒子2的运动时间；

（3）撤除圆形磁场区域，粒子源沿各个方向均匀地向磁场区发射速度大小均为的粒子，会有两个不同方向入射的粒子打在上的同一位置被吸收，求上这种位置分布的区域长度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子1沿方向进入x轴上方磁场区域后打在P点，根据几何关系可知

根据

解得

（2）粒子源发出的粒子2沿方向进入x轴下方磁场区域后，第一次到达x轴上的点为P点，根据出射速度反向延长线过圆心，根据几何关系可知

解得

且

解得

在磁场中

除磁场匀速运动

运动总时间

（3）粒子圆周运动的半径

临界1：如图，初速度与+y轴成θ1的粒子轨迹直径与PQ交于M，这是PQ上离P最远的亮点

PM=2r3sinθ1=

临界2：如图，初速度与+y轴成θ2的粒子轨迹PQ相切于N，有

r3（1+cosθ2）=x0

解得

θ2=60°

可得

PN= r3sinθ2=m

所以两个不同方向入射的粒子打在上的同一位置长度