丰城市第九中学2023-2024学年高二下学期4月第一次段考物理试卷(含答案)

这是一份丰城市第九中学2023-2024学年高二下学期4月第一次段考物理试卷(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为，振幅为。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于和处。某时刻b质点的位移为，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为( )
A.B.
C.D.
2．如图所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度均为v，两金属板的板长为L，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时，电流表示数为I，那么板间等离子体的电阻率为( )
A.B.C.D.
3．据历史文献和出土文物证明，踢毽子起源于中国汉代，盛行于南北朝、隋唐。毽子由羽毛、金属片和胶垫组成。如图是同学练习踢毽子，毽子离开脚后，恰好沿竖直方向运动，假设运动过程中毽子所受的空气阻力大小不变，则下列说法正确的是( )
A.脚对毽子的作用力大于毽子对脚的作用力，所以才能把毽子踢起来
B.毽子在空中运动时加速度总是小于重力加速度g
C.毽子上升过程的动能减少量大于下落过程的动能增加量
D.毽子上升过程中重力冲量大于下落过程中的重力冲量
4．如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动，且始终平行于OP。导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是( )
A.B.
C.D.
5．近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为、和，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为，则线圈产生的感应电动势最接近( )
A.B.C.D.
6．某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率500kW。降压变压器的匝数比，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A.发电机的输出电流为368AB.输电线上损失的功率为4.8kW
C.输送给储能站的功率为408kWD.升压变压器的匝数比
7．如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是( )
A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
二、多选题
8．“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是( )
A.插入水中的筷子、看起来折断了B.阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹
C.驶近站台的火车，汽笛音调变高D.振动音叉的周围，声音忽高忽低
9．如图所示，在竖直平面内的虚线下方分布着互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的电场强度大小为E，方向水平向左；磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。现将一质量为m、电荷量为的小球，从该区域上方的某点A以某一初速度水平抛出，小球进入虚线下方后恰好做直线运动。已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.小球平抛的初速度大小为B.小球平抛的初速度大小为
C.A点距该区域上边界的高度为D.A点距该区域上边界的高度为
10．如图所示，在匀强磁场中附加另一匀强磁场，附加磁场位于图中阴影区域，附加磁场区域的对称轴与垂直。a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向摄入磁场，它们的速度大小相等，b的速度方向与垂直，a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为α、β，且α、β三个质子经过附加磁场区域后能到达同一点，则下列说法中正确的有( )
A.三个质子从S运动到的时间相等
B.三个质子在附加磁场以外区域运动时，运动轨迹的圆心均在轴上
C.若撤去附加磁场,a到达连线上的位置距S点最近
D.附加磁场方向与原磁场方向相同
11．足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为1m，电阻不计。质量为1kg、长为1m、电阻为1Ω的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，Ⅰ和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为和，其中，方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为0.1kg的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示，某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域Ⅰ和Ⅱ并做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行。MN的速度，CD的速度为且，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。重力加速度大小取，下列说法正确的是( )
A.的方向向上B.的方向向下C.D.
三、实验题
12．如图所示，某同学用“插针法”测定一块两面不平行的玻璃砖的折射率，以下是几个主要操作步骤：
A.在平木板上固定白纸，将玻璃砖放在白纸上；
B.用笔沿玻璃砖的边缘画界面和(如图甲所示)；
C.在上方竖直插针、；
D.在下方竖直插针、，使、、、在一条直线上，如图甲。
（1）以上步骤有错误的是_______(填步骤的字母代号)。
（2）改正了错误操作并进行正确的操作和作图后，该同学作出的光路图如图乙所示，其中、垂直于，测量出了θ、β的角度，则该玻璃砖的折射率________。
13．某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系，实验装置如图（a）所示，轻质弹簧上端悬挂在铁架台上，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁，其正下方放置智能手机，手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像，实验步骤如下：
（1）测出钩码和小磁铁的总质量m;
（2）在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁，使弹簧振子在竖直方向做简谐运动，打开手机的磁传感器软件，此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期；
（3）某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图（b）所示，从图中可以算出弹簧振子振动周期______（用“”表示）；
（4）改变钩码质量，重复上述步骤；
（5）实验测得数据如下表所示，分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是______（填“线性的”或“非线性的”）；
（6）设弹簧的劲度系数为k，根据实验结果并结合物理量的单位关系，弹簧振子振动周期的表达式可能是______（填正确答案标号）；
A.B.C.D.
四、计算题
14．某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
15．如图所示，有带电粒子从y轴的M点以初速度v平行于x轴正方向射入磁感应强度为B，磁场方向垂直坐标平面向外的匀强磁场区域，最后电荷从x轴上N射出磁场区域。已知M点坐标为，N的坐标为，粒子的重力不计。求：
（1）带电粒子的比荷；
（2）电荷在磁场中运动的时间。
（3）若要使带电粒子从坐标原点离开磁场，可以控制磁场的强弱，则应该使磁场的磁感应强度为多少？
（4）若磁场只分布在一个矩形区域内，磁感应强度大小和带电粒子从N点出去的方向不发生变化，求矩形区域的最小面积？
16．如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。
（1）先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小；
（2）在（1）问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放瞬间棒b的加速度大小；
（3）在（2）问中，从棒b释放瞬间开始计时，经过时间，两棒恰好达到相同的速度v，求速度v的大小，以及时间内棒a相对于棒b运动的距离。
参考答案
1．答案：A
解析：ab之间的距离为
此时b点的位移4cm且向y轴正方向运动，令此时b点的相位为φ，则有
解得
或（舍去，向下振动）
由ab之间的距离关系可知
则，可知a点此时的位移为
且向下振动，即此时的波形图为
故选A。
2．答案：A
解析：根据磁流体发电机的原理可推知A、B板间产生的电动势为，A、B板间的等效电阻，根据闭合电路的欧姆定律得
联立可得，A正确。
3．答案：C
解析：A.脚对毽子的作用力与毽子对脚的作用力是一对作用力和反作用力，等大反向，故A错误;
B.因为空气阻力存在，毽子在空中上升段阻力向下，加速度大于重力加速度g，而下降阶段阻力向上，加速度小于重力加速度g，故B错误;
C.根据动能定理，毽子上升过程的动能减少量
下落过程的动能增加量
则，故C正确;
D.毽子上升过程中加速度大小大于下降过程中加速度大小，上升过程中时间小于下降过程中时间，毽子上升过程中重力冲量小于下落过程中的重力冲量，故D错误。
4．答案：C
解析：设导体棒的长度为l，做匀速圆周运动的线速度大小为v，经过一段时间t导体棒的速度方向与初始速度方向的夹角为θ，则，如图所示，此时导体棒的有效切割速度为，则导体棒在匀速转动的过程中，导体棒两端的电势差为，C正确，ABD错误。
5．答案：B
解析：3匝线圈，接入内部芯片时与内部线圈绝缘，故线圈产生的感应电动势会相互叠加。根据感应电动势的公式，代入数据，解得,B正确，ACD错误。
6．答案：C
解析：A.由题知，发电机的输出电压，输出功率500kW，则有
A错误；
BD.由题知，用户端电压，功率88kW，则有
联立解得
，，
则输电线上损失的功率为
且
再根据，解得
BD错误；
C.根据理想变压器无功率损失有
代入数据有
C正确。
故选C。
7．答案：A
解析：由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。
故选A。
8．答案：BD
解析：由图可知，球鼻艏与船首推起的两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力，是由于两列波叠加后使振动减弱，属于波的干涉现象。插入水中的筷子，看起来折断了属于光的折射现象，A错误；阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹属于薄膜干涉，B正确；驶近站台的火车，汽笛音调变高属于多普勒效应，C错误；振动音叉的周围，声音忽高忽低属于声波的干涉现象，D正确。
9．答案：BC
解析：AB、根据洛伦兹力可知，小球进入混合场区能恰能做匀速直线运动，设小球进入复合场时，速度方向与水平方向成θ，分析小球的受力如图所示
根据平衡条件有，又，解得：，故A错误，B正确；CD、小球从A点抛出，进入复合场，由动能定理得：，由受力分析可知，解得：，故C正确，D错误；故选：BC。
10．答案：CD
解析：A.由图可知,粒子在磁场中运动的轨迹不同,而粒子速度保持不变,故粒子运动时间不同，故A错误;
B.在没有附加磁场的情况下,粒子运动的轨迹可以用下图来描绘
其中,很明显的看出它们的圆心不同时在,故B错误;
C.若撤去附加磁场,则三个粒子在磁场中的圆的半径均相同,b粒子的圆心在轴上,而a粒子与b粒子的夹角大,故a粒子在离开磁场时a到达连线上的位置距S点最近,故C正确;
D.因b粒子的圆心在上,根据题意可以知道b在上的距离最远,而现在b与ac重合,说明b向S靠近,故受力应与附加磁场一致,故原磁场与附加磁场方向相同,故D正确。
11．答案：BD
解析：AB.由得,对导体棒受力分析可知导体棒受到向右的摩擦力以及向左的安培力,摩擦力大小为
导体棒的安培力大小为
由左手定则可知导体棒的电流方向为
导轨受到向左的摩擦力、向右的拉力和向右的安培力,安培力大小为
由左手定则可知的方向为垂直于纸面向里,选项A错误，B正确;
CD.对导体棒分析得
对导轨分析得
电路中的电流为
联立解得,选项C错误,D正确。
12．答案：（1）BD（2）
解析：（1）用“插针法”测定玻璃砖的折射率实验中,不能用玻璃砖的光学面边界代替直尺,因为可能会损坏玻璃砖的光学界面，故B错误;确定、的位置时应透过玻璃砖观察,使挡住、的像,挡住及、的像,而不是使、、、在一条直线上,D错误。
（2）由题图乙得
13．答案：（1）（2）线性的（3）A
解析：（1）内恰有10个完整周期的振动图,故
解得
（2）分析图表数据可以看出,在误差允许的范围内,即弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是线性的。
（3）质量的单位是kg，劲度系数的单位是N/m，故的单位为,A正确;同理分析可知，B、C、D项的量纲都不对。
14．答案：（1）25A（2）（3）；
解析：远距离输电原理如图所示
（1）降压变压器输出的电流也就是用户得到的电流
因为
所以
（2）输电线上损失的电压
因为
所以
（3）升压变压器的匝数比
降压变压器的匝数比
15．答案：（1）（2）（3）（4）
解析：（1）由几何关系可知
解得
根据
可得
（2）由几何关系可知，粒子在磁场中转过的角度为
运动时间
（3）若要使带电粒子从坐标原点离开磁场，则粒子运动的半径为
根据
可得
（4）如图
设
因
则矩形区域的最小面积
16．答案：（1）
（2）
（3）；
解析：（1）棒a匀速运动时，对棒a分析，由平衡条件有
由法拉第电磁感应定律有
由欧姆定律有
联立解得
（2）当棒a匀速运动时，释放棒b，分析可知，棒b受到沿导轨向下的安培力，则释放棒b的瞬间，对棒b，由牛顿第二定律有
又
解得
（3）释放棒b后，由于棒b中产生的感应电动势对于回路来说，与棒a中产生的感应电动势方向相反，所以两棒所受安培力均减小，对棒a，由动量定理有
对棒b，由动量定理有
结合（1）问结果联立解得
设棒a速度为时产生的感应电动势为，则
同理设棒b速度为时产生的感应电动势为，则
棒中电流为
两棒所受安培力的大小均为
对棒b，由动量定理有
对方程两侧求和，即
注意到
解得
m/kg
10T/s
T/s
/
0.015
2.43
0.243
0.059
0.025
3.14
0.314
0.099
0.035
3.72
0.372
0.138
0.045
4.22
0.422
0.178
0.055
4.66
0.466
0.217