山东省滨州市惠民县2023-2024学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份山东省滨州市惠民县2023-2024学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 在电磁感应现象中，下列说法正确的是 （ ）
A. 感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化
B. 闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流
C. 闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定产生感应电流
D. 感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反
【答案】A
【解析】A．根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，故A正确；
B． 根据感应电流产生的条件可知：只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流，闭合线框若平行与磁场的方向放在变化的磁场中，不能产生感应电流。故B错误；
C． 闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，若穿过线框的磁通量不变化，则没有感应电流产生。故C错误；
D． 由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化，可能跟原来磁场的方向相反，也可能相同，故D错误。
故选A。
2. 蓝牙耳机就是将蓝牙技术应用在免持耳机上，让使用者可以免除恼人电线的牵绊，实现轻松通话。已知蓝牙通信的电磁波波段为 ，可见光的波段为 ，下列说法正确的是（ ）
A. 蓝牙通信需借助空气等介质传输信号
B. 蓝牙通信的电磁波频率比紫外线高
C. 可见光的波长比蓝牙通信电磁波的波长短
D. 蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度比可见光在真空中的传播速度小
【答案】C
【解析】A．电磁波能够在真空中传播，不需要介质，即蓝牙通信不需要借助空气等介质传输信号，故A错误；
B．根据题意可知，蓝牙通信的电磁波频率比可见光频率低，而可见光频率比紫外线低，即蓝牙通信的电磁波频率比紫外线低，故B错误；
C．根据光速与波长、频率的关系有
蓝牙通信的电磁波频率比可见光频率低，则可见光的波长比蓝牙通信电磁波的波长短，故C正确；
D．电磁波在真空中的传播速度与可见光在真空中的传播速度相等，均等于c，故D错误。
故选C。
3. 图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与阻值为R=10Ω的电阻连接，图中的交流电压表为理想电压表，示数是10V，图乙是矩形线圈磁通量φ随时间t变化的图像，下列说法正确的是（ ）
A. 0.005s时穿过线的圈磁通量变化率最大
B. 0.02s时R两端电压瞬时值约为 14.1V
C. 电阻R上的热功率为20W
D. 矩形线圈匀速转动的转速为100 r/s
【答案】B
【解析】A．由图可知，时穿过线圈的磁通量最大，变化率为零，故A错误；
B．由图可知在时，磁通量为零，线圈平面处在与中性面垂直的平面上，R两端的瞬时电压最大，最大值为
故B正确；
C．电阻R上的热功率
故C错误；
D．由图可知，交变电流的周期为，故转速为
故D错误。
故选B。
4. 为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩，我国在空间站中安装了如图甲所示可用于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简化成图乙所示模型，航天员锻炼时，半径为r的金属圆盘在磁感应强度大小为B、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，电阻R连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，不计圆盘电阻，若航天员消耗的能量约有50%转化为电能，则在t时间内航天员消耗的能量为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】圆盘转动时产生的感应电动势为
通过电阻R的感应电流为
电阻R消耗电功率为
由于航天员锻炼时消耗的能量只有50%转化为电能，故在锻炼的t时间内航天员消耗的能量为
联立解得
故选B。
5. 如图所示，一汽缸固定在水平地面上，用重力不计活塞封闭着一定质量的气体。已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列图中能反映汽缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】当缓慢升高汽缸内气体温度时，开始一段时间气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体的压强p与汽缸内气体的热力学温度T成正比，在p­T图像中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开小挡板时，缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在p­-T图像中，图线是平行于T轴的直线。
故选B。
6. 如图甲所示，一个圆形线圈用绝缘杆固定在天花板上，线圈的匝数为n，半径为r，总电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且下面一半处在磁场中，t＝0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在0~2t0的时间间隔内线圈内感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向
B. 在0~2t0的时间间隔内线圈受到的安培力先向上后向下
C. 在0~t0的时间间隔内线圈中感应电流的大小为
D. 在t0时线圈受到的安培力的大小为
【答案】C
【解析】A．由楞次定律可知，在0~2t0的时间间隔内线圈内感应电流始终沿顺时针方向，故A错误；
B．感应电流始终沿顺时针方向，由左手定则可知，在0~2t0的时间间隔内线圈受到的安培力先向下后向上，故B错误；
C．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
由欧姆定律可知，在0~t0的时间间隔内线圈中感应电流的大小
故C正确；
D．由题图乙所示图像可知，在时磁感应强度大小线圈所受安培力大小
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，正弦交流电源电压的有效值为U=15V，电阻 ，，滑动变阻器R3最大阻值为40Ω。开始时，滑片P处于滑动变阻器正中间位置，则下列说法正确的是（ ）
A. 通过的电流为1A
B. 电压表读数为6V
C. 电阻R1两端的电压为9V
D. 若向下移动P，电压表读数将变小
【答案】C
【解析】AB．理想变压器原、副线圈匝数之比为1:2，可知原副线圈的电流之比为2:1，设通过原线圈的电流为I，则副线圈的电流为0.5I，初级电压为
次级电压为
根据理想变压器原副线圈电压之比等于匝数之比可得
解得
，
所以通过的电流为0.6A，电压表读数为12V，故AB错误；
C．电阻R1两端的电压为
故C正确；
D．向下移动P，则R3电阻增大，次级电流变小，初级电流也随之变小，电阻R1的电压变小，变压器输入的电压变大，次级电压也变大，电压表读数变大，故D错误。
故选C。
8. 如图所示，宽度为l的有界匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B，闭合等腰直角三角形导线框abc位于纸面内，直角边ab水平且长为2l，线框总电阻为R。规定沿abca方向为感应电流的正方向。导线框以速度v匀速向右穿过磁场的过程中，感应电流随时间变化规律的图象是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】在时间内，由楞次定律判断可知，感应电流方向沿acba，是负值。t时刻线框有效的切割长度为
感应电流为
I与t成正比。在时间内，穿过线框的磁通量均匀增大，产生的感应电流不变，为
在时间内，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律判断可知，感应电流方向沿abca，是正值，感应电流为
I与线性关系，且是增函数。由数学知识得知D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图甲所示的LC振荡电路中，电容器上的电荷量随时间的t变化规律如图乙所示，t=0.3s时的电流方向如图甲中标示，则（ ）
A. 0.5s至1s时间内，电容器在放电
B. t=1s时，电路的电流为0
C. t=0.5s时，线圈的自感电动势最大
D. 其他条件不变，增大电容器的电容，LC振荡电路周期减小
【答案】AC
【解析】A．0.5s至1s时间内，q减小，电容器在放电，故A正确；
B．t=1s时，q为零，但q的变化率最大，此时电路的电流最大，故B错误；
C．t=0.5s时，q的变化率为零，电流为零，但电流的变化率最大，此时线圈的自感电动势最大，故C正确；
D．其他条件不变，增大电容器的电容，根据可知LC振荡电路周期增大，故D错误。
10. 某交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，图像的弯曲部分均为正弦函数的四分之一周期。若将该交变电流加在启辉电压（达到或超过启辉电压后氖管会发光）为200 V的氖管上，氖管未被击穿。下列说法正确的是（ ）
A. 该交变电流的周期为2s
B. 将该交变电流加在交流电压表两端时，电压表读数为
C. 氖管1秒钟内发光次数为100次
D. 氖管1秒钟内的发光时间为0.625s
【答案】BCD
【解析】A．由图像可知，该交变电流的周期为0.02s，故A错误；
B．根据电流的热效应计算电压的有效值，则有
解得
交流电压表读数为交变电流电压的有效值，所以电压表读数为，故B正确；
CD．只有当交流电压大于或等于启辉电压200V时，氖管才能发光，由图像可知，一个周期发光两次，则1秒内发光100次，在前周期内，交变电流电压的表达式为
将电压200V代入上式可解得发光时刻为
前半个周期内发光时间
后半个周期内发光时间
一个周期内发光时间
1s内发光时间
故CD正确。
故选BCD。
11. 如图甲所示是分子间作用力与分子间距之间的关系，分子间作用力表现为斥力时为正，一般地，分子间距大于时，分子间作用力就可以忽略；如图乙所示是分子势能与分子间距之间的关系，a是图线上一点，ab是在a点的图线切线。下列说法中正确的有（ ）
A. 分子间距离由增至，分子势能增加
B. 图甲中阴影部分面积表示分子势能变化的数值，与零势能点的选取有关
C. 图乙中Oa斜率大小表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小
D. 图乙中ab的斜率大小表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小
【答案】AD
【解析】A．分子间距离在至区间分子力表现为引力，分子间距离由增至，分子力做负功，分子势能增加，故A正确；
B．图甲中阴影部分面积表示分子势能差值，势能差值与零势能点的选取无关，故B错误；
CD．分子势能与分子间距图像中，图线切线的斜率的大小表示分子间作用力大小，故C错误，D正确。
12. 如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与定值电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。一质量为m的导体棒ab，其电阻与定值电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ。现从导轨底部给导体棒一沿导轨平面向上的初速度，已知运动过程中导体棒与金属导轨保持垂直状态且接触良好，当导体棒上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，则此时（ ）
A. 电阻R1消耗的热功率为
B. 电阻R2消耗的热功率为
C. 导体棒ab消耗的热功率为
D. 装置消耗的机械功率为（F+μmgcsθ）v
【答案】BD
【解析】A．设长度为，磁感应强度为，电阻，电路中感应电动势
中感应电流为
所受安培力
电阻消耗的热功率为
联立可得
故A错误；
B．电阻和阻值相等，它们消耗的电功率相等
故B正确；
C．导体棒ab消耗热功率为
故C错误；
D．整个装置因摩擦而消耗的热功率
则整个装置消耗的机械功率为
故D正确；
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度Δd，如图乙所示，则Δd=______mm。
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：______。
（3）得到多组Δt与E数据之后，若以E为纵坐标、以Δt为横坐标作出E—Δt图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以______为横坐标。
（4）根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内，______。
【答案】（1）4.800 （2）穿过线圈磁通量的变化量 （3） （4）感应电动势与磁通量变化率成正比
【解析】（1）根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
（2）光电门挡光时间Δt内，强磁铁的始末位置始终不变，可知，小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是穿过线圈磁通量的变化量。
（3）根据法律的电磁感应定律有
根据上述可知，磁通量的变化量不变，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以为横坐标。
（4）根据上述，磁通量的变化量一定，感应电动势与成线性关系，即根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内，感应电动势与磁通量变化率成正比。
14. 某同学用如图所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。
（1）分别在环境温度为 时完成上述探究活动。下列各图能正确且直观地反映实验过程中，气体压强p随体积V变化规律的是______。
A. B.
C. D.
（2）该同学用此装置测量大米的密度。他取少许大米，先用天平测出其质量，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出 图像可能是图中的______。（选填“A”“B”或“C”）
（3）该同学用第（2）问中图线与纵轴交点坐标（或坐标的绝对值）作为大米体积，若软管的体积不可忽略，由此求出大米的密度比真实值______。（选填“偏大”“偏小”或“相等”）
【答案】（1）BD （2）A （3）偏大
【解析】（1）AB．对于一定质量的理想气体，当温度一定时pV乘积为定值，且温度越高，pV越大，故A错误，B正确；
CD．对于一定质量的理想气体，当温度一定时p与成正比，斜率即pV的乘积，故斜率越大温度越高，故C错误，D正确。
故选BD。
（2）设大米的体积为V0，由理想气体状态方程得
得
故选A。
（3）因为软管的存在，故偏小
由密度
故密度偏大。
15. 拒绝烟草，洁身自好，是每一位中学生时刻要提醒自己的行为准则。假定在标准状况下，一个高约2.8m、面积约 的密闭性良好的办公室里，有一人吸了一支烟，试解决下列问题。已知标准状况下，空气的摩尔体积为 ，人正常呼吸一次吸入和呼出气体的体积都约为300cm³，一根烟大约可以吸10次，假定抽烟后被污染的空气会迅速均匀弥漫至整个空间，人及物品在房间内所占据的空间可以忽略不计，阿伏加德罗常数为 取 结果均保留两位有效数字。
（1）估算该办公室单位体积内含有的被污染的空气分子数；
（2）估算被污染空气分子间的平均距离。
【答案】（1）1×1022；（2）
【解析】（1）吸烟者一根烟吸入的总气体体积为
含有空气分子数为
个
办公室单位体积内含有的被污染空气分子数为
个
（2）每个污染空气分子所占的空间体积为
分子间的平均距离
16. 如图是交流发电机的发电供电原理图。一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，线圈共220匝，线圈面积为0.051m2，转动频率为50Hz，磁场的磁感应强度为T。发电机的输出端a、b与理想变压器的原线圈相连，变压器副线圈接有两个标有“220V，11kW”的电动机。已知变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，电动机正常工作。求：
（1）电流表的示数；
（2）线圈的内阻。
【答案】（1）20A；（2）11Ω
【解析】（1）由题意知副线圈的功率为
P出＝2.2×104W
副线圈的电压为U2=220V，则根据理想变压器原副线圈匝数比为
可得原线圈电压为
U1=1100V
由理想变压器为
U1I1＝U2I2
可得原线圈上电流为
I1=20A
所以电流表示数为20A。
（2）线圈转动产生的电动势最大值为
Em＝NBSω＝1122V
发电机的电动势有效值为
E＝1122V
由闭合电路欧姆定律知
E＝I1r+U1
可解得线圈的内阻
r=1.1Ω
17. 如图所示，A汽缸截面积为500 cm2，A、B两个汽缸中装有体积均为10 L、压强均为1atm、温度均为27 ℃的理想气体，中间用细管连接。细管中有一绝热活塞M，细管容积不计。现给左面的活塞N施加一个推力。使其缓慢向右移动，同时给B中气体加热，使此过程中A汽缸内的气体温度保持不变。活塞M保持在原位置不动。不计活塞与器壁间的摩擦，周围大气压强为1atm=105Pa。当推力×103时，求：
（1）活塞N向右移动的距离是多少？
（2）B汽缸中的气体升温到多少？
【答案】（1）5 cm；（2）127 ℃
【解析】（1）A中气体的压强
pA′=p0＋=×105 Pa
对A中气体：由
pAVA=pA′VA′
得
解得
VA′=VA
LA==20 cm
LA′==15 cm
Δx=LA-LA′=5 cm
（2）对B中气体
pB′=pA′=×105 Pa
TB′=TB=400 K
所以
tB=127 ℃
18. 如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左边部分水平，右边部分为半径r=0.5m的竖直半圆，两导轨间距离l=0.3m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中，两导轨电阻不计。有两根长度均为l的金属棒ab、cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量分别为m1=0.2kg、m2=0.1kg，电阻分别为R1=0.1Ω、R2=0.2Ω。现让ab棒以v0=10m/s的初速度开始水平向右运动，cd棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点PP′，cd棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）ab棒开始向右运动时cd棒的加速度a0；
（2）cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1；
（3）cd棒进入半圆轨道前，ab棒上产生的电热。（结果取整数）
【答案】（1）30m/s2；（2）7.5m/s；（3）1J
【解析】（1）ab棒开始向右运动时，设回路中电流为I，有
对cd棒，由牛顿第二定律有
解得
（2）设cd棒刚进入半圆轨道时的速度为v2，金属棒ab、cd系统动量守恒，有
cd棒进入半圆轨道后不再受安培力，由机械能守恒定律可得
cd棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点PP′，故在最高点由牛顿第二定律有
解得
，
（3）cd棒进入半圆轨道前，由能量守恒得
解得