河南省濮阳市2023-2024学年高二下学期4月期中联考物理试卷（解析版）

这是一份河南省濮阳市2023-2024学年高二下学期4月期中联考物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了本试卷主要考试内容等内容，欢迎下载使用。
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：人教版选择性必修第二册。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，真空中的高速电子（不计重力）水平向右进入匀强磁场，匀强磁场的方向水平向左，则电子将（ ）
A. 向上偏转B. 向下偏转
C. 向右匀速运动D. 向右加速运动
【答案】C
【解析】由于该电子进入磁场的速度方向与磁场方向平行，则该电子在磁场运动不受洛伦兹力的作用。又由于该电子的重力不计，则电子将向右做匀速直线运动。
故选C。
2. 如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻可以忽略的线圈，下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S，Q立即亮、P缓慢变亮
B. 闭合开关S，P、Q两灯均缓慢变亮
C. 闭合开关S电路稳定后，再断开开关S，P、Q均缓慢熄灭
D. 闭合开关S电路稳定后，再断开开关S，Q立即熄灭，P闪亮一下再缓慢熄灭
【答案】D
【解析】AB．闭合开关S，线圈产生自感电动势阻碍流过线圈L的电流增大，电流可以立即通过灯泡Q和灯泡P，即P、Q两灯均立即变亮，电路稳定后，P被短路熄灭，只有Q灯亮，故AB错误；
CD．电路稳定后再断开开关S，灯泡Q直接熄灭，由于线圈的自感作用，线圈相当于电源，与灯泡P形成自感回路，因此P灯闪亮一下再缓慢熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
3. 无线话筒是一个将声信号转化为电信号并将信号发射出去的装置，其内部电路中有一部分是LC振荡电路。若话筒使用时，某时刻话筒中LC振荡电路的磁场方向如图所示，且电流正在减小，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器正在充电
B. 电容器下板带负电
C. 俯视看，线圈中电流沿顺时针方向
D. 电场能正在转化为磁场能
【答案】A
【解析】AD．电流正在减小，则电容器正在充电，磁场能正在转化为电场能，故A正确，D错误；
BC．根据安培定则可知，从俯视的视角观察线圈，线圈中电流沿逆时针方向，电容器下板带正电，故BC错误。
故选A。
4. 交流发电机模型如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴匀速转动，从线圈平面与磁场垂直时开始计时，已知线圈转动的角速度，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈位于中性面
B. 时，穿过线圈的磁通量变化率最大
C. 时，线圈的感应电动势最小
D. 线圈中产生余弦变化规律的交变电流
【答案】A
【解析】AB．时，线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，产生的电流为零，根据
则和时，线圈均位于中性面，产生的感应电动势等于零，磁通量的变化率最小，故A正确，B错误；
C．时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，故C错误；
D．线圈从中性面开始周期性转动，产生正弦变化规律交变电流，故D错误。
故选A。
5. 动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示，M为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的改变而变化，N为定值电阻，滑动变阻器的滑片P已调整至合适位置，电源电动势和内阻恒定不变。当车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致N两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是（ ）
A. 烟雾浓度增大时，的阻值减小
B. 烟雾浓度增大时，通过滑动变阻器的电流增大
C. 滑片P向右移动可以提高报警灵敏度
D. 烟雾浓度增大时，烟雾传感器消耗的功率一定增大
【答案】A
【解析】A．定值电阻N两端的电压增大，干路电流增大，传感器两端的电压一定减小，则并联部分电阻一定减小，可知烟雾浓度增大时，的阻值减小，故A正确；
B．烟雾浓度增大时，的阻值减小，并联部分电压减小，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流减小，故B错误；
C．滑动变阻器接入电路的阻值越大，滑动变阻器与烟雾传感器并联的电阻越接近，烟雾浓度增大时，N两端的电压增大得越明显，即能够提高报警灵敏度，可知滑片P向左移动可以提高报警灵敏度，故C错误；
D．烟雾浓度增大时，的阻值减小，干路电流增大；烟雾传感器两端的电压一定减小，通过滑动变阻器的电流减小，通过烟雾传感器的电流增大，其消耗的功率可能增大，也可能减小或不变，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域中，有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，带电粒子从A点沿直径AC方向以速度v射入磁场，从D点射出磁场，速度偏转角为，已知带电粒子的质量为m，电荷量为q，则下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子带负电
B. 带电粒子做圆周运动的半径为2R
C. 带电粒子在磁场中的运动时间为
D. 带电粒子在磁场中运动时间为
【答案】D
【解析】B．带电粒子的运动轨迹如图所示
根据几何关系可知，粒子做匀速圆周运动的半径
故B错误；
A．根据左手定则可知，带电粒子带正电，故A错误；
C．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期
带电粒子在磁场中运动的圆弧对应的圆心角为，运动时间
故C错误；
D．根据几何关系可知，带电粒子在磁场中的运动时间
故D正确。
故选D。
7. 单匝闭合线圈的电阻为，穿过线圈的磁通量与时间的关系图像如图所示，则线圈中的电流的有效值为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】在内
电流
在内
电流
根据有效值的概念
解得
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，等边三角形的三个顶点上均固定了垂直纸面的长直导线，A、B两点处长直导线中的电流大小均为I，B点处长直导线中电流方向垂直纸面向里，A点处长直导线中电流方向垂直纸面向外。已知A点处长直导线受到的磁场力如图所示，则C点处长直导线中电流方向和大小是（ ）
A. 垂直纸面向里
B. 垂直纸面向外
C. 小于I
D. 大于I
【答案】BD
【解析】根据安培定则和左手定则可知，B对A的安培力沿着BA方向，由于A所受安培力的合力方向斜向右下方，且偏向AC，可知，C对A的安培力沿着AC方向，根据安培定则和左手定则可知，C中的电流方向垂直纸面向外，大小大于I。
故选BD。
9. 如图所示，间距为L、水平放置的平行U形光滑金属导轨间有垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，倾斜放置的金属杆MN在外力作用下以速度v平行于导轨向右匀速运动，金属杆MN与导轨的夹角为，其单位长度的电阻为r，MN运动过程中与导轨始终接触良好，导轨电阻不计。下列说法正确的是（ ）

A. 金属杆MN切割磁感线产生的感应电动势大小为
B. 闭合回路中的感应电流的大小为
C. 金属杆MN所受安培力的大小为
D. 金属杆MN的热功率为
【答案】BC
【解析】A．金属杆切割的有效长度等于导轨间距L，故电路中感应电动势
选项A错误；
B．闭合回路中感应电流的大小
选项B正确；
C．金属杆受到的安培力的大小
选项C正确；
D．金属杆的热功率
选项D错误。
故选BC。
10. 如图所示，a、b接在电压有效值不变的正弦交流电源上，T为理想变压器，、、为三个相同的定值电阻，S闭合时，三个电阻消耗的电功率相等。下列说法正确的是（ ）
A. 原、副线圈的匝数比为
B. 原、副线圈的匝数比为
C. S断开后，消耗的电功率与消耗的电功率之比为
D. S断开后，消耗的电功率与消耗的电功率之比为
【答案】AC
【解析】AB．S闭合时，三个电阻消耗的电功率相等，可知此时三个电阻的电流相同，设通过电阻的电流为，设原线圈电流为，副线圈电流为，则有，
根据原、副线圈电流与匝数关系，可知原、副线圈的匝数比为
故A正确，B错误；
CD．S断开后，设原线圈电流为，则副线圈电流为
可知，消耗的电功率与消耗的电功率之比为
故C正确，D错误。
三、非选择题：共54分。
11. 刘同学研究电磁感应现象的实验装置如图甲所示，该同学正确连接电路，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。

（1）闭合开关电路稳定后，该同学将滑动变阻器的滑片___________（填“向左”或“向右”）移动时，灵敏电流计的指针向右偏转。
（2）该同学继续用如图乙所示的实验装置来探究影响感应电流方向的因素，实验中发现感应电流从“+”接线柱流入灵敏电流计（指针向右偏转），螺线管的绕线方向在图丙中已经画出。若将条形磁铁向下插入螺线管时，指针向右偏转，则条形磁铁___________（填“上端”或“下端”）为N极。进一步实验发现，当穿过螺线管的原磁场磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向___________（填“相同”或“相反”）。
【答案】（1）向右 （2）上端 相同
【解析】（1）[1]闭合开关时通过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏，则要使灵敏电流计的指针向右偏转，应使通过线圈B的磁场变弱（即通过线圈B的磁通量减小），通过线圈A的电流应减小，则滑动变阻器的滑片应该向右滑动。
（2）[2][3]根据题述电流方向可知，感应电流的磁场方向竖直向下，结合楞次定律可知，原磁场磁通量方向向上，即条形磁铁上端为N极。根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向总是阻碍引起感应电流的原磁场磁通量的变化，当穿过螺线管的原磁场磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。
12. 力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究现有一可视为纯电阻的力敏电阻（型号 FSR408）的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，新华中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100Ω~3000 Ω之间变化。除了型号为 FSR408 的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有：

直流电源 E（电动势约为 6 V，内阻约为 1Ω）；
电压表V1（量程为 6 V，内阻约为 3 kΩ）；
电压表V2（量程为 15 V，内阻约为 5kΩ）；
电流计G（量程为 3mA，内阻为 11Ω）；
滑动变阻器 R1（最大阻值为 10Ω，额定电流为 3A）；
滑动变阻器 R2（最大阻值为1kΩ，额定电流为0.5A）；
开关及导线若干。
（1）实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择 ______（填“R1”或“R2”），电压表应选择 ______（填“V1”或“V2”）。
（2）为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计并联一个阻值为______Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36mA的电流表。
（3）使用该电路测量时，由于电压表不是理想电表，因此测量值______（填“大于”或“小于”）真实值。
（4）已知力敏电阻（型号 FSR408）的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关 S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关 S2需要处于______（填“断开”或“闭合”）状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为______Ω（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）R1 V1 （2）1 （3）小于 （4）闭合 148
【解析】（1）[1]为了便于调节，滑动变阻器应选R1
[2]由于电源电动势为6V，为了测量准确，电压表选V1
（2）[3]电流计改装后，并联电阻的阻值
（3）[4]由于采用电流表的外接，因此测量值小于真实值。
（4）[5]只有开关处于闭合状态时，才能观察到电压表和电流计变化情况，不至于由于电流过大而将电流计损坏。
[6]由题可知此时加在力敏电阻两端的电压和流过力敏电阻的电流分别为
，
因此该力敏电阻对应的阻值
13. 利用一座小型水电站为某村庄供电，该水电站到用户之间需要进行远距离输电，输电示意图如图所示。已知用户使用的所有用电器的额定电压均为U4=220V，消耗的总功率P=1100kW，发电机的输出电压U1=520V，升压变压器原、副线圈的匝数比，两地间输电线的总电阻R=4.4Ω，升压、降压变压器均可视为理想变压器。求降压变压器原、副线圈的匝数之比。
【答案】
【解析】降压变压器副线圈的电流
设升压变压器副线圈两端的电压为，则有
设输电线中的电流为，降压变压器原线圈两端的电压为，根据理想变压器规律有
，
升压变压器副线圈两端的电压
解得
或（不符，舍去）
降压变压器原、副线圈的匝数之比为。
14. 如图所示，两根光滑金属导轨平行固定在倾角绝缘斜面上，导轨下端接有的定值电阻，导轨自身电阻忽略不计。导轨置于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。将一根质量、电阻的金属棒ab从导轨上方某处由静止释放，金属棒沿导轨下滑，设导轨足够长，导轨宽度和金属棒的长度均为。金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，金属棒沿导轨下滑的高度时，金属棒已经匀速运动了一段时间。取重力加速度大小，求：
（1）金属棒ab达到的最大速度；
（2）金属棒ab从释放到沿导轨下滑的高度的过程中，金属棒上产生的焦耳热Q。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）金属棒ab匀速下滑时速度最大，此时金属棒ab产生的感应电动势

回路中的感应电流

金属棒ab受到安培力大小

对金属棒ab受力分析，根据受力平衡有

解得
（2）金属棒ab从释放到沿导轨下滑的高度的过程中，根据功能关系有

金属棒上产生的焦耳热

解得
15. 电子对湮灭是指正电子和电子以大小相同、方向相反的速度发生正碰后湮灭，产生伽马射线的现象，电子对湮灭是计算机断层扫描（PET）的物理基础。如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，在第Ⅱ象限内一半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，圆形磁场分别与x轴和y轴相切于A点和C点，在第Ⅳ象限内有垂直纸面向里的匀强磁场。一电子以大小为v0的速度从A点沿y轴正方向射入磁场，经C点射入电场，一正电子从y轴上的D点沿x轴正方向射入第Ⅳ象限，它们恰好在到达x轴上的P点时发生正碰从而发生湮灭现象。已知O、P两点间的距离为，电子的比荷为k，不计它们所受的重力以及它们间的相互作用。求：
（1）第Ⅱ象限圆形区域内匀强磁场的磁感应强度的大小B1；
（2）第Ⅰ象限内匀强电场的电场强度的大小E；
（3）电子从A点出发与正电子从D点出发的时间间隔。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设电子的质量为m，电子在第Ⅱ象限的磁场中做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）设电子在第Ⅰ象限内的电场中运动的时间为t2，根据运动的合成和分解有
设电子在第Ⅰ象限内的电场中的加速度为a，根据牛顿第二定律有
根据运动规律有
解得
.
（3）电子在第Ⅱ象限磁场中运动的时间
设电子到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角为θ，根据运动的合成和分解可知
解得
电子到达P点时的速度大小
设正电子在第Ⅳ象限的磁场中做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系有
正电子在第Ⅳ象限中运动的时间
电子从A点出发与正电子从D点出发的时间间隔
解得