新疆维吾尔自治区喀什地区巴楚县2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份新疆维吾尔自治区喀什地区巴楚县2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版），共23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（每道题6分，共48分）
1. 如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线框产生的交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该交变电流可将熔断电流为3A的保险丝熔断
B. 交变电流的周期为0.03s
C. 在时穿过线框的磁通量为零
D. 线框匀速转动的角速度为
【答案】D
【解析】A．根据图乙可知，交流电流的最大值为，故有效值
可知该交变电流不可将熔断电流为3A的保险丝熔断，故A错误；
B．根据图乙可知交流电的周期，故B错误；
C．根据图乙可知时，产生的感应电流为零，此时线框位于中性面位置，穿过线框的磁通量最大，故C错误；
D．线框转动的角速度为
故D正确。
2. 如图所示，若有完全相同的、两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，球的速度是，球的速度是，一段时间后、两球发生了一维碰撞。对于该碰撞之后的、两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种推测，下面的推测结果一定无法实现的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A．设每个球的质量均为，碰前系统总动量
碰前的总机械能
碰后总动量
总机械能
动量守恒，机械能不增加，A可能实现；
B．两球碰后总动量
总机械能
动量守恒，机械能不增加，B可能实现；
C．碰撞之后都没有改变速度方向，违背了碰撞的可能性的规律，C不可能实现；
D．碰后总动量
总机械能
动量守恒，机械能不增加，D可能实现。
本题选一定无法实现的，故选C。
3. 高空抛物是一种会带来社会危害的不文明行为，不起眼的物品从高空落下就可能致人伤亡。某小区的监控摄像头录像显示，一花盆从距离地面高的阳台上掉下，落地时与地面作用时间为，假设花盆质量为且掉下时无初速度，重力加速度，不计空气阻力。则花盆落地时对地面的平均作用力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】花盆做自由落体运动，则有
代入数据解得
取向上为正，花盆与地面作用过程中，根据动量定理有
代入数据解得
故选B。
4. 图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，电阻，线圈电阻，电流表内阻不计。从图示位置开始计时，、间输出的电压随时间变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电阻中的电流方向每分钟变化100次
B. 时刻电流表示数为
C. 图甲位置感应电动势最小
D. 线圈转动的角速度为
【答案】B
【解析】A．交流电的周期为0.02s，一个周期内电流方向改变2次，则每秒钟电流方向变化100次，则电阻R中的电流方向每分钟变化6000次，故A错误；
B．电流表示数等于电路电流有效值，则有
故B正确；
C．图示位置线圈平面与中性面垂直，此时磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C错误；
D．线圈转动的角速度为
故D错误。
故选B。
5. 在图（a）所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1。滑动变阻器滑片初始时处在最右端，电阻，此时中电流随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示，题中各电表均为理想电表，则下列说法正确的是（ ）
A. 电流表的示数为5A
B. 交流电源输出电压的有效值为100V
C. 原线圈中交流电周期为2s
D. 若滑片向左滑，则电流表、示数均变大
【答案】B
【解析】AC．由图（b）可知副线圈交流电周期为，则原线圈中交流电周期为；由图（b）可知副线圈电流有效值为
根据理想变压器电流比等于匝数比的反比可得
可得原线圈电流有效值为
则电流表的示数为，故AC错误；
B．副线圈输出电压有效值为
根据理想变压器电压比等于匝数比可得
可得交流电源输出电压有效值为
故B正确；
D．若滑片向左滑，则滑动变阻器接入电路阻值增大，根据
可知副线圈输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，根据
可知原线圈电流减小，则电流表、示数均变小，故D错误。
故选B。
二、多选题（全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
6. 一质量为、电量为的带电粒子以速度从轴上的A点垂直轴射入第一象限，第一象限某区域存在磁感强度大小为的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，粒子离开第一象限时速度方向与轴正方向夹角。如图所示（粒子仅受洛伦兹力），下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子带负电荷
B. 带电粒子在磁场中的做圆周运动的时间为
C. 如果该磁场区域是圆形，则该磁场的最小面积是
D. 如果该磁场区域是矩形，则该磁场的最小面积是
【答案】BC
【解析】A．磁场方向垂直于纸面向外，粒子受到的洛伦兹力向下，根据安培左手定则可知粒子带正电荷，故A错误；
BC．由洛伦兹力充当向心力得
所以半径为
粒子运动周期为
运动轨迹如下图所示
由图可知粒子速度方向偏转了，则圆心角为
粒子运动的时间为
若是圆形区域磁场，则以CD为直径的圆面积最小CD=R
所以最小面积为
故BC正确；
D．若是矩形区域磁场，则以CD为长，以圆弧最高点到直线CD的距离h为宽，则矩形的面积最小。根据几何关系可得高为
所以矩形区域磁场最小面积为
故D错误。
故选BC。
7. 在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则（ ）
A. 时，线圈平面平行于磁感线
B. 时，线圈中的电流改变方向
C. 时，线圈中的感应电动势最大
D. 线圈中产生的感应电动势瞬时值表达式为
【答案】AD
【解析】A．时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A正确；
B．每经过一次中性面（线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值），电流的方向改变一次，时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，此时不是中性面，线圈中的电流没有改变方向，故B错误；
C．时，磁通量有最大值，但磁通量的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C错误；
D．由题图可知线圈从垂直中性面开始计时，感应电动势瞬时值表达式为
其中
感应电动势最大值为
则感应电动势瞬时值表达式为
故D正确。
故选AD。
8. 一质量为的物块静止在水平面上，如图甲所示。时刻，对物块施加一水平向右的拉力F，通过力传感器测得拉力F随时间的变化关系如图乙所示。已知物块与地面间的摩擦因数，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。则（ ）
A. 至时间内，摩擦力对物块的冲量为0
B. 时刻，拉力F的功率等于
C. 至时间内，拉力F做的功等于
D. 后，物块将继续向前运动停下来
【答案】BD
【解析】A．物块与地面间的最大静摩擦力为
故物块在内处于静止，物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小等于拉力F大小，则摩擦力对物块的冲量不为0，故A错误；
B．物块在时开始运动，在内根据动量定理可得
由图乙可知拉力F的冲量为
解得时刻，物块的速度大小为
则时刻，拉力F的功率等于
故B正确；
C．至时间内，根据动能定理可得
可得拉力F做的功满足
故C错误；
D．在内根据动量定理可得
由图乙可知拉力F的冲量为
解得时刻，物块的速度大小为
后，根据动量定理可得
解得
可知后，物块将继续向前运动停下来，故D正确。
故选BD。
三、实验题（每道题3分，共24分）
9. 某学习小组的同学们用两根等长细线制成的双线摆如图甲所示，同学们讨论后决定用双线摆来测定当地的重力加速度。用毫米刻度尺测得双线摆中两根细线的长度，结果发现两根细线的长度相同，将细线的长度记为L；用量角器测得两根细线与水平方向的夹角相等，将夹角记为。
（1）关于本实验，下列说法正确的是______。
A. 摆线要选择较细且弹性更好的线
B. 摆球应选择质量较大、体积较小的球
C. 为了使摆的周期大一些以方便测量，应使摆球从摆角较大的位置释放
（2）学习小组的张同学用游标卡尺测量摆球的直径，正确操作后，游标卡尺的示数如图乙所示，则该摆球的直径______mm。
（3）同学们将摆球沿垂直纸面的方向向外拉开大约，然后由静止释放，当双线摆摆动稳定后，自摆球经过最低点时记为0次并用秒表开始计时，此后摆球每经过最低点增加一次计数，当计数到50时秒表的读数为t，则双线摆的振动周期______（用t表示）。
（4）当地的重力加速度______（用L、d、和T表示）。
【答案】（1）B （2）14.30 （3） （4）
【解析】（1）A．为了减小实验误差，摆线要选择细些的、伸缩性小些的线，并且适当长一些，故A错误；
B．为了减小空气阻力的影响，实验中摆球应选择质量大些、体积小些的球，故B正确；
C．为了确保单摆近似做简谐运动，应使摆球从摆角较小的位置释放，故C错误。
故选B。
（2）游标卡尺的最小分度值为0.05mm，所以摆球的直径为
d=14mm+6×0.05mm=14.30mm
（3）摆球连续两次经过最低点的时间是一个周期，则双线摆的振动周期为
（4）根据单摆周期公式有
摆长为
所以
10. 利用如图所示的实验装置进行“探究感应电流方向”的实验。
（1）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应放置在______（填“a”或“b”）位置。
（2）下列操作不能产生感应电流的是______。
A. 开关闭合瞬间
B. 开关闭合后，滑动变阻器滑片不动
C. 开关断开瞬间
D. 开关闭合后，迅速移动滑动变阻器的滑片
（3）将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关S闭合，以下操作中也能使电流计指针右偏的是______。
A. 拔出线圈A
B. 将滑动变阻器的滑片向左移动
C. 将滑动变阻器的滑片向右移动
（4）某同学第一次将滑动变阻器的滑片慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片快速向右移动，发现第二次电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈B中的______（填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量的变化率”）第二次比第一次的大。
【答案】（1）a （2）B （3）C （4）磁通量变化率
【解析】（1）滑动变阻器采用限流接法，为了确保安全，开关闭合前，滑动变阻器接入电阻应为最大值，即滑动变阻器的滑片应放置在a端。
（2）A．开关闭合瞬间，线圈A电流发生变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中能够产生感应电流，A不符合题意；
B．开关闭合后，滑动变阻器滑片不动，线圈A电流不发生变化，穿过线圈B的磁通量没有发生变化，线圈B中不能够产生感应电流，B符合题意；
C．开关断开瞬间，线圈A电流发生变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中能够产生感应电流，C不符合题意；
D．开关闭合后，迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈A电流发生变化，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中能够产生感应电流，D不符合题意。
（3）A．将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，线圈A电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，线圈B中产生感应电流，此时发现电流计指针右偏，表明当穿过线圈B的磁通量增大时，电流计指针将向右偏，当拔出线圈A时，穿过线圈B的磁通量减小，则电流计指针将向左偏，故A错误；
B．将滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电阻增大，通过线圈A的电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，结合上述可知，电流计指针将向左偏，故B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电阻减小，通过线圈A的电流增大，则穿过线圈B的磁通量增大，结合上述可知，电流计指针将向右偏，故C正确。
（4）电流计指针的摆动幅度较大，表明B中产生的感应电流较大，B中的感应电动势较大，第一次将滑动变阻器的滑片慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的滑片快速向右移动，发现第二次电流计指针的摆动幅度较大，原因是线圈B中的磁通量的变化率第二次比第一次的大。
四、计算题（第11题16分，第12题12分）
11. 一束电子（电量为e）以速度v0从磁场右边界垂直射入宽为d，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示。电子束离开磁场时速度方向与入射速度方向成角。（忽略电子所受重力。e、v0、B、d已知）

（1）求电子在磁场中运动的轨道半径；
（2）求电子的质量；
（3）求粒子磁场中运动时间。
【答案】（1）2d；（2）；（3）
【解析】（1）电子垂射入匀强磁场中，做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示

由几何知识可得
（2）电子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
解得
（3）电子在匀强磁场中的运动周期为
由几何知识可得电子在磁场中运动轨迹的圆心角为
则电子的运动时间为
12. 一个质量为0.2的小球竖直向下以6的速度落至水平地面，再以4的速度反向弹回。
（1）取竖直向下为正方向，求小球与地面碰撞前后的动量变化量？
（2）考虑小球的重力，当小球与地面的作用时间为0.2s，求小球受到地面的平均作用力大小和方向？
【答案】（1）；（2），方向竖直向上
【解析】（1）取竖直向下为正方向，则碰撞前后的动量变化量为
（2）由动量定理可得
其中负号表示力的方向竖直向上。考虑小球的重力，则小球受到地面的平均作用力大小为
方向竖直向上。