四川省内江市第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

这是一份四川省内江市第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题（每小题4分，共计28分）
1．下列关于电磁波的说法中正确的是（ ）
A．赫兹证实了电磁波的存在B．射线比X射线更容易发生衍射现象
C．变化的电场周围一定能产生电磁波D．红外线的频率大于紫外线的频率
2．如图所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当条形磁铁从高处下落接近回路的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．P、Q将相互远离
B．P、Q对导轨M、N的压力小于自身重力
C．磁铁下落的加速度可能大于重力加速度g
D．磁铁动能的增加量小于重力势能的减少量
3．小型发电机的工作原理如图甲所示，两磁极之间可视为匀强磁场，发电机产生的交变电流的电动势随时间变化的关系图像如图乙所示，将线圈与阻值为的定值电阻相连。不计线圈内阻。下列说法正确的是（ ）
A．该交变电流的频率为
B．时，线圈平面转到中性面位置
C．内，通过线圈的电荷量为
D．如把击穿电压为的电容器接在发电机两端，电容器刚好不会被击穿
4．如图所示，由均匀导线制成的，半径为R的圆环，以v的速度匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置（）时，a、b两点的电势差为（ ）
A．B．C．D．
5．在同一地方，甲、乙两个单摆做振幅不同的简谐运动，其振动图像如图所示，可知甲、乙两个单摆的摆长之比为（ ）
A．2：3B．3：2C．4：9D．9：4
6．一根长20m的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点，以绳上各质点的平衡位置为x轴建立图示坐标系。两人在绳端P、Q沿y轴方向不断有节奏地抖动，形成两列振幅分别为10cm、20cm的相向传播的机械波。已知P的波速为2m/s，t=0时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（ ）
A．两波源的起振方向相反，Q的传播速度小于2m/s
B．t=4.5s时，坐标原点处质点位移为30cm
C．两列波的频率均为2Hz，叠加区域有稳定干涉图样
D．两波在t=3.5s时第一次相遇，相遇处质点位移为10cm
7．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示变化时，下列选项中能正确表示线圈中感应电动势E变化的是（ ）
A．B．
C．D．
二、多选题（每小题5分，共计15分）
8．如图所示，在光滑的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场区域，磁场宽度均为L。一个边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向运动，从如图实线位置Ⅰ进入磁场开始到线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度始终为v，则下列说法正确的是（ ）
A．在位置Ⅱ时外力F为
B．在位置Ⅱ时线框中的总电流为
C．此过程中回路产生的电能为
D．此过程中通过导线横截面的电荷量为0
9．一列简谐横波沿轴传播，已知轴上和处质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是（ ）

A．B．C．D．
10．如图所示，定值电阻、与的阻值均为R，理想变压器原线圈接输出电压有效值恒定的交流电源，原、副线圈匝数之比，电表均为理想交流电表。闭合开关S且电路稳定后，电流表示数为 I， 电压表示数为 U。下列说法正确的是（ ）
A．通过的电流是通过电流的2倍
B．通过的电流是通过电流的3倍
C．若仅使阻值变小，则该电源的输出功率一定变大
D．若仅使阻值变小，则电流表示数I的变化量与电压表示数U的变化量之比保持不变
第II卷（非选择题）
三、实验题（每空2分，共计22分）
11．某实验小组通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线，并研究灯丝的导电特点。
(1)实验中用电流传感器代替电流表，请将图甲的电路图补充完整 。
(2)滑动变阻器有两种规格，本实验应选 （填标号）。
A．最大阻值5ΩB．最大阻值1000Ω
(3)某次测得的电流，电压，此状态下小灯泡电阻的测量值 ，测量值比真实值偏 （填“大”或“小”）。
(4)描绘出小灯泡的曲线如图乙所示，可以得出灯丝材料的电阻率随温度的升高而变 （填“大”或“小”）。
(5)若小灯泡与R=1.5Ω的定值电阻并联，连接在E=3.0V、r=1.5Ω的电源正负极间，如图丙所示。小灯泡的电流为 ，实际消耗的功率为 。
12．某实验小组利用图装置测量重力加速度。摆线上端固定在点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。
（1）关于本实验，下列说法正确的是 。（多选）
A．小钢球摆动平面应与光电门形平面垂直 B．应在小钢球自然下垂时测量摆线长度
C．小钢球可以换成较轻的橡胶球 D．应无初速度、小摆角释放小钢球
（2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量小钢球直径。螺旋测微器示数如图，小钢球直径 ，记摆长。

（3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应的小钢球摆动周期，并作出图像，如图。
根据图线斜率可计算重力加速度 （保留3位有效数字，取9.87）。
（4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
四、解答题（共计35分）
13．（9分）一列简谐横波沿轴传播，某时刻其波形如图中实线所示，此时平衡位置位于处的质点向轴负方向运动。后，其波形如图中虚线所示。
（1）判断该波的传播方向；
（2）求该波的最小频率；
（3）若大于该波周期的2倍、小于该波周期的3倍，求该波的波速。
14．（12分）2020年属于不平凡的一年，原本属于全国人民的新春佳节却被一场突如其来的疫情打破了，如今新冠病毒在全国白衣天使和所有工作人员的共同努力下得到了有效的遏制，根据中共中央应对新冠肺炎疫情工作领导小组印发《意见》在有效防控疫情的同时积极有序推进复工复产。为了防止复工复产期间停电事故的发生，某工厂购买了一台应急备用发电机及升压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为1，升压变压器匝数比为1：10，降压变压器匝数比9：1，输电线总电阻R=5。工厂共36个车间，每个车间有“220V，22W”灯10盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
（3）输电的效率是多少？
15．（14分）如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，其通过电阻R上的电荷量q与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小和金属杆的最大速度；
（2）金属杆ab从开始运动的内所通过的位移；
（3）从开始运动到电阻R产生热量时，金属杆ab所通过的位移。
参考答案：
1．A
【详解】A．赫兹证实了电磁波的存在，故A正确；
B．射线比X射线波长更短，更不容易发生衍射现象，故B错误；
C．均匀变化的电场产生恒定的磁场，无法产生电磁波，故C错误；
D．红外线的频率小于紫外线的频率，故D错误。
2．D
【详解】A．当条形磁铁从高处下落接近回路的过程中，穿过回路的磁通量增大，则由“增缩减扩”可得，P、Q将相互靠近，故A错误；
BC．由于穿过回路的磁通量增大，则由“来拒去留”可得，竖直方向磁铁受到向上的力，由于力的作用是相互的，则P、Q棒受到向下的力，则磁铁下落的加速度肯定小于重力加速度，P、Q对导轨M、N的压力大于自身重力，故BC错误；
D．由能量守恒可得，磁铁减小的重力势能等于磁铁增加的动能、导体棒增加的动能以及产生的焦耳热之和，则磁铁动能的增加量小于重力势能的减少量，故D正确。
3．B
【详解】A．由图乙可知交变电流的周期，频率
故A错误；
B．时，电动势为零，故线圈平面与中性面重合，故B正确；
C．和时，电动势为零，磁通量有最大值，设为，则时间内磁通量变化量，通过线圈的电荷量
由于电动势的最大值
根据图像可知
解得
故C错误；
D．发电机的最大电压为，如把击穿电压为的电容器挖在发电机上，电容器会被击穿，故D错误。
4．D
【详解】有效切割长度即a、b连线，即有效切割长度为，所以产生的电动势为
由右手定则可知电流的方向为，所以。由于在磁场部分的阻值为整个圆的，由闭合电路欧姆定律可得
5．C
【详解】由振动图像可知甲乙两个单摆周期之比为
T甲：T乙 = 0.8：1.2 = 2：3
根据单摆周期公式
可得
则甲、乙两个单摆的摆长之比为
L甲：L乙 = T甲2：T乙2 = 4：9
6．B
【详解】A．P起振方向沿y轴负方向，而Q起振方向沿y轴正方向，因此起振方向相反，波速由介质决定的，因此两列波的速度相等，则Q的传播速度等于2m/s，选项A错误；
B．t=4.5s时，两列波都向前传播了
则P、Q的波峰传播到了坐标原点处，该质点位移为
10cm+20cm=30cm
选项B正确；
C．由于波长
两列波的速度相等，根据
可知
，
因此两列波的频率均为0.5Hz，叠加区域有稳定干涉图样，选项C错误；
D．两波第一次相遇时，有
解得
相遇处两列波都在平衡位置，因此质点位移为0，选项D错误。
7．B
【详解】0-1s内，磁场均匀增大，根据楞次定律，线圈中感应电流为负方向，且保持不变；1-3s内，磁场不变，线圈中感应电流为零；3-5s内磁场均匀减小，同理，线圈中感应电流为正方向，且保持不变。0-1s内和3-5s内磁场的变化率为2:1，即感应电动势为2:1。可得出感应电动势图像为B。
8．AD
【详解】AB．在位置Ⅱ时，根据右手定则可知线框左右边同时切割磁感线产生的电流同向，所以总电流为
根据左手定则可知线框左右两边所受安培力的方向均向左，为
联立可得
故A正确，B错误；
C．金属线框从开始到位移为L过程中，只有一边切割磁感线，故电流为
产生的电能为
从位移为L到过程中，线框两边切割磁感线，电流为I，产生的电能为
所以整个过程产生的电能为
故C错误；
D．此过程穿过线框的磁通量变化为0，根据
可得
故D正确。
9．BC
【详解】当该列波向右传播时，根据题干可知1m和7m之间的距离满足的关系为
则由
可得波速为
当n=1时可得；
当波向左传播时1m和7m之间的距离关系满足
则
当n=0时可得；
将A和D选项代入两个波速表达式，n均不是整数，因此A和D错误，BC正确。
10．ACD
【详解】A．由题知，故
又由
可得
故A正确；
B．由，可得
故B错误；
C．将副线圈及其负载等效到原线圈电路中，当变小时其等效电阻变小，原线圈中电流变大，故该电源的输出功率一定变大，故C正确；
D．将等效为理想电源的内阻，可知电压表示数U的变化量与电流表示数I的变化量之比
保持不变，故D正确。
故选ACD。
11．(1)
(2)A
(3) 0.75 小
(4)大
(5) 1.2 0.72
【详解】（1）研究小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始变化，则滑动变阻器采用分压式，完整的电路图如图所示
（2）滑动变阻器采用分压式接法，这就需要滑动变阻器选择小阻值的，故选A。
（3）[1]电流，电压，则灯泡电阻为
[2]因电流表采用的是外接法，电压表分流导致电流的测量偏大，故电阻的测量值偏小。
（4）由小灯泡的曲线上每点与坐标原点的连线构成的割线斜率代表瞬时电阻，故随着电压的增大，灯泡的功率增大，温度升高，电阻率增大，导致电阻增大。
（5）设流过灯泡的电流为，灯泡两端的电压为，由闭合电路欧姆定律可得
变形可得
即看成等效电源的电动势为，等效内阻为，作出等效电源的图像如图所示
读两条线的交点即为工作点，则小灯泡的电流和电压为
，
则小灯泡实际消耗的功率约为
12． ABD 20.035/20.036/20.034 9.87 不变
【详解】（1）[1]A．使用光电门测量时，光电门形平面与被测物体的运动方向垂直是光电门使用的基本要求，故A正确；
B．测量摆线长度时，要保证绳子处于伸直状态，故B正确；
C．单摆是一个理想化模型，若采用质量较轻的橡胶球，空气阻力对摆球运动的影响较大，故C错误；
D．无初速度、小摆角释放的目的是保持摆球在竖直平面内运动，不形成圆锥摆，且单摆只有在摆角很小的情况下才可视为简谐运动，使用计算单摆的周期，故D正确。
故选ABD。
（2）[2]小钢球直径为
（3）[3]单摆周期公式
整理得
由图像知图线的斜率
解得
（4）[4]若将摆线长度误认为摆长，有
则得到的图线为
仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为，故得到的重力加速度值不变。
13．（1）沿轴负方向传播；（2）；（3）
【详解】（1）波形为实线时处的质点向轴负方向运动，则该波沿轴负方向传播
（2）由题图知该波的波长为
波在时间内传播的距离
（，1，2，…）
则传播时间
（，1，2，…）
周期T为
（，1，2，…）
波的频率
（，1，2，…）
当时
（3）
即
解得
即
解得
故
，
波的传播速度
解得
14．（1）8000W；（2）240V；（3）99%
【详解】（1）根据题意，所有灯都正常工作的总功率为
用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
升压变压器的输出功率为
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
（2）降压变压器上的输入电压
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
（3）输电的效率
15．（1），；（2）；（3）
【详解】（1）过程电流稳定金属棒速度达到最大值，通过导体棒电流
得
导体棒匀速，对导体棒
导体棒匀速时，导体棒电动势
欧姆定律
解得
（2）过程中由动量定理得
即
解得
（3）过程中由动能定理得
过程产生总热量
电阻R产生热量
解得
后匀速阶段电阻R热量
解得