河南省天一联考2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份河南省天一联考2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版），共18页。
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 电磁波谱涵盖了从无线电波到γ射线的广泛频率范围，不同波段的电磁波具有不同的特性和应用，其中可见光的频率范围为。下列说法正确的是（ ）
A. 紫外线具有较高的能量，能够杀菌消毒
B. 红外线可以照亮黑夜中的物体
C. 波长为900nm的电磁波属于可见光
D. 无线电波的频率大于γ射线的频率
【答案】A
【解析】A．紫外线具有较高的能量，能够杀菌消毒，故A正确；
B．红外线主要用于热成像和遥控，不用于照亮物体，故B错误；
C．可见光的频率范围为
对应波长在
波长为900nm的电磁波不属于可见光 ，故C错误；
D．无线电波的频率小于γ射线的频率，故D错误。
故选A 。
2. 如图所示，边长为l的正方形金属框abcd置于匀强磁场中，磁场方向水平向右。金属框以角速度ω绕金属框的bc边逆时针（从上往下看）匀速转动。时金属框平面与磁场平行（图示状态），下列说法正确的是（ ）
A. 时，ad边的电流方向从d指向a
B. 在的时间内，ab边的电流方向为先a→b，后b→a
C. 在的时间内，cd边一直切割磁感线
D. 若绕ab边转动，在的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小
【答案】B
【解析】A．时，ad边切割方向与磁场平行，瞬时电流为0，故A错误；
B．在的时间内，通过金属框的磁通量先增大后减小，由楞次定律ab边的电流方向为先a→b，后b→a，故B正确；
C．在的时间内，cd边一直没有切割磁感线，故C错误；
D．若绕ab边转动，在的时间内，通过金属框的磁通量一直为0，故D错误。
故选B 。
3. 金属橡胶材料是一种新型复合材料，具有橡胶弹性和金属的强度，耐高低温、耐腐蚀、寿命长，广泛应用在航空航天、精密仪器、军工等领域的减震缓冲装置中。在飞机着地的过程中，金属橡胶减震装置可以（ ）
A. 在竖直方向上，减小合力冲量
B. 竖直方向上，增大合力冲量
C. 在竖直方向上，增大地面对飞机的平均冲击力
D. 在竖直方向上，减小飞机的动量变化率
【答案】D
【解析】ABD．飞机在落地前后速度的变化量不变，与地面的作用时间延长，根据动量定理
可得，
可知在竖直方向上，合力冲量不变，飞机的动量变化率变小，故D正确，AB错误；
C．根据
可得地面对飞机的平均冲击力
可知地面对飞机的平均冲击力减小，故C错误。
故选D。
4. 如图所示，某带正电的场源点电荷固定在O处，虚线圆①②是以O点为圆心的同心圆，半径分别为R、2R，A是①上的一点，B是②上的一点。已知场源点电荷在A点产生的电场强度大小为，静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A. 场源点电荷在①上产生的电势相同，产生的电场强度也相同
B. 场源电荷的带电量为
C. A、B两点间的电势差为
D. 若把电量为的试探电荷固定在B点，试探电荷受到的电场力大小为
【答案】B
【解析】A．根据点电荷电场中电势表达式
可知场源点电荷在①上产生的电势相同，根据点电荷电场中电场强度表达式
可知场源点电荷在①产生的电场强度大小相等，但是方向不相同。故A错误；
B．依题意，有
解得场源电荷的带电量为，故B正确；
C．由A选项分析可知，
则A、B两点间的电势差为，故C错误；
D．依题意，B点处的电场强度为
联立解得
则试探电荷受到的电场力大小为，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，间距的平行导轨固定在水平绝缘桌面上，左端与电动势，内阻的电源连接，电路中定值电阻。质量，连入电路电阻的导体棒垂直放在导轨上，整个装置处于匀强磁场中，磁场磁感应强度大小为2T，方向与导体棒垂直且与水平面的夹角斜向右上方。已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数，导轨电阻不计，导体棒与导轨接触良好，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。闭合开关瞬间（ ）
A. 导体棒受到的安培力大小为2NB. 导体棒对导轨的压力大小为4.5N
C. 导体棒受到的摩擦力大小为1.75ND. 导体棒的加速度大小为
【答案】C
【解析】A．闭合开关后回路的电流
导体棒受到的安培力大小为
选项A错误；
B．导体棒对导轨的压力大小为
故B错误；
C．导体棒受最大静摩擦力为
导体棒受到的安培力的水平分量为
可知导体棒将向右滑动，所受的摩擦力为
选项C正确；
D．导体棒的加速度大小为
选项D错误。
故选C。
6. 电阻为的单匝线圈处在匀强磁场中，其磁通量随时间变化的关系图像如图所示，图中和均为已知量，下列说法正确的是（ ）
A. 图像的斜率表示磁感应强度
B. 0至时间内电流方向与至时间内不相同
C. 0至时间内，线圈中的电流为
D. 至时间内，产生的热量为
【答案】C
【解析】A．图像的斜率表示磁通量的变化率，故A错误；
B．0至时间内与至磁通量都在增大，感应电流方向相同，故B错误；
C．0至时间内，， ，故C正确；
D．至时间内，；至时间内，，，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，一质量为2m的小球a用轻质细线悬挂于O点，构成一个单摆，当小球a运动到最低点时与地面恰好不接触。O点正下方的地面上放置一质量为m的物块b，初始时，将小球a拉至与竖直方向成θ角的位置由静止释放，运动到最低点时与物块b发生弹性碰撞，碰撞时间极短，当物块b停止运动时，小球a恰好再次回到最低点。小球和物块均可视为质点，则物块b与地面间的动摩擦因数为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】设小球的摆长为，摆下来的过程中，根据动能定理可得
解得，小球与碰撞前的速度大小为
设两球碰撞后的速度分别为、，根据动量守恒
根据动能守恒
联立，解得
因为，所以小球的运动可看成单摆，则摆动周期为
有题意可知，小球a再次回到最低点，即小球运动时间为
所以，小球碰后运动的加速度大小为
根据牛顿第二定律可知
解得
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 霍尔效应的模型图如图所示，导体的宽度、长度、厚度分别为a、b、c，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直导体的前后表面向里，与磁场垂直向左的电流I是负电荷的运动形成的。已知霍尔电压为，UH与通过导体的电流I成正比，与沿着磁场方向导体的厚度H成反比，K是常数，下列说法正确的是（ ）
A. 负电荷向左运动
B. 导体下表面的电势低于上表面
C. 霍尔电压与导体的厚度c成正比
D. 霍尔电压与b、c均无关
【答案】BD
【解析】A．根据题图可知，电流方向向左，根据电流方向的定义可知负电荷向右运动，故A错误；
B．根据左手定则可知负电荷向导体下表面聚集，则导体下表面的电势低于上表面，故B正确；
CD．根据霍尔电压的公式，其中式中的H在题中为a可知霍尔电压与b、c均无关，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 如图所示，回旋加速器由两个半径均为R的D形盒构成，中间留有缝隙，垂直D形盒加上匀强磁场，在缝间加上电压为U的高频交流电源。现调整好高频电源的周期，对质量为m、电荷量为q的带正电粒子（忽略重力）进行加速，已知粒子从D形盒射出时的动能为，忽略粒子在缝隙间的加速时间，下列说法正确的是（ ）
A. 匀强磁场的磁感应强度大小为
B. 高频电源的频率为
C. 前n次加速粒子在磁场中的运动时间为
D. 若第n+1次加速后与第n次加速后，粒子的速度之比为，则n为8
【答案】AD
【解析】A．粒子最终运动圆周半径为R有
动能为
解得
故A正确；
B．粒子做圆周运动周期为
高频电源的频率与粒子做圆周运动的频率相同
故B错误；
C．前n次加速粒子在磁场中的运动时间为
故C错误；
D．由动能定理，
第n次加速后粒子的速度
第n+1次加速后粒子的速度
由
得
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，间距均为1m的平行光滑倾斜导轨与平行光滑水平导轨在M、N处平滑连接，倾斜导轨倾角为，上端连接一阻值为2Ω的定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为2T。一质量为0.6kg的金属棒ab垂直放置在倾斜导轨上的虚线处并由静止释放，滑到M、N处之前已经达到最大速度，最终静止在水平导轨上。已知金属棒接入导轨之间的电阻为1Ω，虚线到M、N处的距离为1.5m，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨的电阻，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒ab运动过程中的最大速度为3m/s
B. 金属棒ab沿着倾斜导轨下滑的时间为1.1s
C. 金属棒ab沿着倾斜导轨下滑的过程中，定值电阻上产生的焦耳热为1.8J
D. 金属棒ab在水平导轨上滑行距离为1.35m
【答案】ABD
【解析】A．根据题意滑到M、N处之前已经达到最大速度，达到最大速度时受力分析如图所示
轴方向有
又，
联立解得
故A正确；
B．金属棒ab沿着倾斜导轨下滑过程，根据动量定理有
又
联立解得
故B正确；
C．金属棒ab沿着倾斜导轨下滑过程，根据动能定理有
又，
联立解得
故C错误；
D．金属棒ab在水平导轨上滑行过程，根据动量定理
又
联立解得
故D正确。
故选ABD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学用如图所示的可拆式变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。
（1）关于实验要点，下列说法正确的是_______。
A. 为了人身安全，只能使用低压直流电源
B. 为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
C. 即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电
（2）实验时，先保持原线圈的匝数不变，仅增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_______（选填“增大”“减小”或“不变”）；然后再保持副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_______（选填“增大”“减小”或“不变”）；上述探究过程采用的实验方法是_______。在某次实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用多用电表交流2.5V量程测得副线圈的“0”和“2”两个接线柱之间的电压为2V，则原线圈的输入电压可能为_______。
A．0.5V
【答案】（1）C （2）增大 减小 控制变量法 D
【解析】（1）A．变压器只能改变交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，故A错误；
B．为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故B错误；
C．即使副线圈不接用电器，原线圈中也有电流通过，原线圈中也会发热，也有磁场穿过副线圈，会造成磁损，因此原线圈也不能长时间通电，故C正确。
故选C。
（2）[1][2]根据理想变压器电压与匝数比的关系
可得副线圈两端电压
保持原线圈的匝数不变，当增加副线圈的匝数时，副线圈两端的电压会增大；保持副线圈的匝数不变，当增加原线圈的匝数时，副线圈两端的电压会减小；
[3]此处探究采用的实验方法是控制变量法；
[4]根据理想变压器中原副线圈匝数与电压的关系可知
根据题意可知，原副线圈的匝数之比为4：1，解得原线圈的输入电压
但由于考虑到实际实验中不是理想变压器，因而会有漏磁现象等原因，导致原线圈中的电压应大于8V，可能为8.2V。
故选D。
12. 实验小组用如图1所示的电路来测量电源的电动势E和内阻r以及定值电阻的阻值。图1中的电压表为理想电压表，现把电阻箱调到最大值，闭合开关，调节电阻箱的阻值，读出电压表的示数U，改变电阻箱的阻值R，测得多组U与R对应值；再断开开关，调节电阻箱的阻值，读出电压表的示数U，改变电阻箱的阻值R，测得多组U与R对应值，以为纵轴、为横轴建立直角坐标系，在该坐标系中画出图像，得到的甲、乙两条图线如图2所示，回答下列问题：
（1）按照图1所示的实验原理电路图在下列方框中完成实物图连线。
（2）闭合、断开，对应图2中的倾斜直线_______（选填“甲”或“乙”），理论上甲、乙两条倾斜直线的交点_______（选填“在”或“不在”）横轴上。
（3）若图线乙的纵截距为，则电源的内阻_______，若甲与乙的斜率之比为n，则与r的比值为_______。
【答案】（1） （2）甲 在 （3）
【解析】（1）根据电路图可得实物连接图如图所示
（2）[1]闭合开关、，由闭合电路欧姆定律可得
则有
闭合开关，断开，同理可得
甲的斜率小于乙，则对应倾斜直线甲，对应倾斜直线乙；
[2]根据计算可知两条图线与横轴的交点坐标均为，可知理论上甲、乙两条倾斜直线的交点在横轴上。
（3）[1]根据
其图线纵截距为
可得
[2]根据题意有
可得
13. 如图所示，质量的长木板静止在光滑的水平地面上，质量可视为质点的小木块静止在长木板左端，小木块与长木板之间的动摩擦因数。质量的子弹以的速度水平向右击中小木块并留在木块中（子弹进人木块的时间非常短），小木块最终未从长木板滑下。小木块与长木板之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。求：
（1）小木块开始运动时的速度大小；
（2）长木板的最小长度。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设子弹与小木块的共同速度为v，由动量守恒定律有
解得
（2）小木块与长木板组成的系统动量守恒，有
根据能量守恒定律有
解得长木板的最小长度
14. 如图1所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直纸面向里，长为5L的导体棒MN，绕圆心O以角速度ω匀速转动，O、N、M三点始终在一条直线上，O、N间的距离为L，若直接在MN的两端接上电阻为0的导线，则回路中的电流为；如图2所示，磁感应强度大小也为B的匀强磁场垂直纸面向里，由电阻为0的金属导线制成的光滑“L”型导轨分别水平和竖直固定，让导体棒MN（与图1的导体棒MN完全相同）先竖直放置，受到轻微的扰动，M端开始沿竖直导轨向下运动，N端沿水平导轨向右运动，直至完全落在水平导轨上，导体棒始终与轨道接触良好，，求：
（1）对图1，导体棒MN电阻为多大以及导体棒在转动一周的过程中产生的热量；
（2）对图2，若导体棒MN的质量为m，重力加速度为g，导体棒MN与竖直方向的夹角为时动能为，则从导体棒MN开始运动到与竖直方向的夹角为的过程中流过回路某一横截面的电荷量为多少，以及导体棒从开始向下运动到与竖直方向的夹角为的过程中，产生的热量为多少。
【答案】（1）， （2），
【解析】（1）对图 1 ，导体棒MN绕O点转动产生的感应电动势为，
由闭合电路欧姆定律得
综合可得
导体棒在转动一周的过程中产生的热量 ，
解得
（2）对图2 ， 由法拉第电磁感应定律可得
由欧姆定律可得
由电流的定义可得
综合可得 q =
当导体棒与竖直方向的夹角为 37°，

综合可得
导体棒开始向下运动到与竖直方向的夹角为37°的过程中 ，导体棒重心降低的高度为
由能量守恒定律可得
解得
15. 如图所示，水平直线MN上方有竖直向上的匀强电场（未画出），同时在直线OA的两侧，存在着两个匀强磁场区域，OA的左边是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，OA的右边是磁感应强度大小为2B、方向垂直纸面向外匀强磁场，直线OA与MN的夹角为。一质量为m、电荷量为q的带正电微粒从直线OA上的P点平行于MN向左射入左边区域，微粒恰好做匀速圆周运动，已知OP长度为L，重力加速度大小为g。
（1）求匀强电场场强的大小；
（2）若微粒从OA右侧垂直于MN离开磁场，求该微粒在磁场中运动的最大速度；
（3）若微粒从O点离开磁场，求该微粒在磁场中运动速度大小的所有可能值。
【答案】（1） （2） （3）或者
【解析】（1）由题意知 qE= mg，
得
（2）粒子一次穿过OA，垂直于MN从OA右侧离开磁场时速度最大 ，设粒子在左边磁场中做圆周运动的半径为2R，则在右边磁场中做圆周运动的半径为R， 由题意
得
根据
联立得
（3）①粒子从右向左穿过 O点 ，则有 （n =1 ，2 ，3…）
解得
②粒子从左向右穿过O点 ，则有
解得
可得