河南省部分名校2023-2024学年高二上学期1月期末物理试题

这是一份河南省部分名校2023-2024学年高二上学期1月期末物理试题，共10页。

物理
考生注意：
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.“天宫课堂第四课”于2023年9月21日15时45分开课。神舟十六号航天员景海鹏，朱杨柱，桂海潮面向全国青少年进行太空科普授课，信号的传递主要利用天线发射和接收电磁波。下列说法正确的是
A.麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验成功验证
B.在电磁波传播过程中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化
C.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
D.电磁波频率的高低不影响电磁波的发射
2.如图所示，一通电(电流方向从左到右)导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上并静止在水平位置，已知导体棒长度为L，质量为m，电流为I，当地重力加速度大小为g。若导体棒所在空间突然加上磁感应强度大小、方向竖直向上的匀强磁场，忽略空气阻力，关于导体棒的运动，下列说法错误的是
A.加上磁场瞬间导体棒将垂直纸面向外运动
B.加上磁场瞬间导体棒的加速度大小为g
C.细线与竖直方向夹角为45°时，导体棒的速度最大
D.细线与竖直方向夹角为45°时，每根细线张力大小为
3.北京正负电子对撞机的储存环是半径为R的圆形轨道，当环中电子以光速的沿环运动而形成I的等效电流时，环中运行的电子数目为(已知光速为e，电子电荷量为e)
A. B. C. D.
4.在一正点电荷形成的电场中，A、B两点的电势分别为、，电场强度的大小分别为EA、EB。若以无穷远处的电势为0，到场源电荷(电荷量为Q)距离为r的点的电势为，则
A. B. C. D.
5.如图所示的电路中，A1，A2和A3是三个阻值恒为R的相同小灯泡，L是自感系数相当大的线圈，其直流电阻也为R。下列说法正确的是
A.S接通瞬间，A1最亮，稳定后A1、A2和A3亮度相同
B.S接通瞬间，A1最亮，稳定后A1比A2、A3亮
C.电路稳定后断开S时，A1、A2和A3亮一下后一起熄灭
D.电路稳定后断开S时，A1闪亮一下再熄灭，A2和A3立即熄灭
6.某电路中的交变电流在一个周期内的i-t图像如图所示，其中图线的bc段为正弦曲线的四分之一，则该交变电流的有效值为
A.A B.A C.A D.A
7.用如图所示的装置检测环境的光线强度，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻(光照强度变强时光敏电阻阻值变小)。在A、B两点连接一个理想电流表，开关S闭合后，当光照强度一定时，电流表示数为某一定值，电源电动势为E、内阻为r，以下说法正确的是
A.若电流表示数变大，说明光照强度变大 B.若电流表示数变大，说明光照强度变小
C.若电流表示数变大，电阻R1两端电压变小 D.若电流表示数变大，电阻R2两端电压变大
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.地面附近某空间中足够大区域存在如图所示的电场和磁场，电场方向竖直向上，磁场方向垂直于纸面向里。此时，一带正电液滴以某一速度垂直于电场和磁场射入该区域。在该区域中，这一带电粒子的运动情况可能是
A.做匀速直线运动 B.做匀速圆周运动 C.进入后瞬间向上方偏转 D.做匀变速直线运动
9.如图所示，在竖直平面内，一半径为a，阻值为R的圆形单匝金属线圈，绕过圆心的竖直轴MN以角速度匀速转动，轴MN的左侧有方向垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，则下列说法正确的是
A.图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
B.从图示位置转出磁场的过程中，线圈中产生邀时针方向的感应电流
C.线圈中产生的感应电动势的有效值为
D.转动一周，外力做功的平均功率为
10.如图所示，理想变压器原﹑副线圈的匝数之比为1：k(k>1)，a，b间接入电压有效值恒为U0的交变电源，其中R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表，电流表及电压表示数分别为I1、I2、U1、U2，当滑动变阻器R2的滑片移动后，电流表及电压表示数变化量的绝对值分别用、、和表示，下列说法或关系式正确的是
A.变压器最大输出功率可能 B.一定有 C. D.
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
1.(6分)实验室中有一量程为100mA的灵敏电流计G，为较精确地测量该灵敏电流计的内阻，小明同学采用两种方案，利用定值电阻R1=100Ω将灵敏电流计改装后接入如图所示的电路中，部分实验器材的参数如下：
A.蓄电池(电动势约9V)
B.标准电流表A(量程0~0.3A)
C.(电阻箱(0~999.9Ω)
方案一：
(1)首先，调节滑动变阻器阻值至最大，将开关S1闭合，然后将开关S2拨向1，调节滑动变阻器，使电流表A的示数为I；然后将开关S2拨向2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱，使得电流表示数仍为I；
(2)记下此时电阻箱的示数R0，则灵敏电流计的内阻Rg=________(用题中所给物理量的字母表示)；
(3)此方案灵敏电流计内阻的测量值_________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
方案二：
(4)开始实验，调节滑动变阻器阻值至最大，将开关S1闭合，然后将开关S2拨向1，调节滑动变阻器，使电流表A的示数为I，灵敏电流计G的示数为I1；然后调节滑动变阻器，得到多组I和I1的数值，并画出I-I1图像，图像的斜率大小为k，则灵敏电流计的内阻Rg=_________(用题中所给字母表示)。
12.(9分)某同学从家里旧电器上拆得一环形变压器(如图)，但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。该同学利用高中所学知识来探究该变压器原﹑副线圈两端的电压与匝数之间的关系，操作步骤如下：
(1)确定绕组：结合铭牌残存数据可知图中1、2为输入端，3，4和5，6为两次级绕组输出端，用多用电表欧姆挡测量发现都导通。
(2)测量变压器的初级(原)两次级(副)线圈匝数分别为n1、n2和n3：先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕n=80匝漆包细铜线，并将理想交流电压表接在细铜线两端；然后在初级线圈(1，2端)上输入有效值为220V的交流电，若理想交流电压表的示数为4.0V，则初级线圈的匝数n1=_________；把理想交流电压表分别接在3.4和5，6端，示数分别为12.0V、5V，则次级线圈的匝数n2=________，n3=_________。
(3)该同学通过裸露部分观察，发现该变压器使用了两种规格的铜线绕制，结合前面数据可以推想其中较粗的铜线属于__________(填“初级线圈”或“次级线圈”)。
(4)考虑到变压器工作时有漏磁损失，实验中测得的原线圈匝数_________(填“大于”“等于”或“小于”)原线圈的实际匝数。
13.(9分)如图所示，水平边界PQ，MN间存在方向竖直向下的匀强电场，电场的宽度为L。一长度也为L的绝缘轻杆两端分别固定质量均为m的带电小球A、B，A、B两小球所带的电荷量分别为-4q、+q。现将该装置移动到边界PQ上方且使轻杆保持竖直，此时球B刚好位于边界PQ上，然后由静止释放装置。已知电场强度的大小为，忽略两带电小球对电场的影响，两小球可视为质点，重力加速度大小为g。求：
(1)B球刚到MN边界时的速度大小；
(2)B球运动的最低点到MN边界的距离。
14.(14分)如图所示，长方形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，AB边长为l，AD边足够长，一质量为m，电荷量为+q的粒子从BC边上的О点以初速度垂直于BC方向射入磁场，粒子从A点离开磁场，速度方向与直线AB成30°角，不计粒子重力。求：
(1)OB的长度；
(2)磁场的磁感应强度大小B；
(3)粒子在磁场中经历的时间。
15.(16分)如图1所示，两条相距L=2m、电阻不计的光滑平行金属导轨固定在水平面内，导轨左端接一阻值为R=2Ω的定值电阻。质量为m=lkg的金属棒ab垂直置于两导轨上，金属棒接入电路部分的电阻为r=1Ω。在金属棒左侧、导轨和金属棒中间有一面积为S=1m2的圆形区域，圆形区域内有竖直向下的匀强磁场Ⅰ，磁场Ⅰ的磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图2所示，在垂直于导轨的虚线MN右侧存在竖直向下的匀强磁场Ⅱ，磁场的磁感应强度大小为B2=1T。t=0时刻，给金属棒一个水平向右的拉力，金属棒在t=1s时刻进入磁场Ⅱ，金属棒进入磁场Ⅱ后，其运动的速度v随在磁场Ⅱ中运动的位移x关系如图3所示，金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好。求：
(1)0~1s内，通过金属棒b的电流；
(2)0~1s内，通过电阻R的电量及电阻R产生的焦耳热分别为多少；
(3)金属棒进入磁场Ⅱ中运动=1m的位移过程中，拉力F做功为多少。
2023—2024学年(上)高二年级期末考试
物理(专版)答案
1~7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。8~10小题每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1.答案B
命题透析：本题以天宫课堂为情景，考查电磁波的基础知识，考查考生的物理观念。
思路点拨：麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误；电磁波频率越高，电磁波越容易发射，故D错误；只要空间某处的电场或磁场发生周期性变化，就会在其周围产生电磁波，故C错误；根据麦克斯韦电磁场理论，在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化，故B正确。
2.答案D
命题透析：本题以悬挂导体棒为情景，考查学生对安培力、单摆等知识的理解与运用，考查考生的科学思维能力。
思路点拨：由左手定则可以判断加上磁场后，导体棒沿垂直纸面向外运动，A正确；加上磁场瞬间，导体棒受力F=BIL=mg，由牛顿第二定律可以判断此时加速度大小为g，B正确；因在匀强磁场中，导体棒受力恒定，大小为mg，方向始终垂直纸面向外，所以当细线与竖直方向夹角为45°时，相当于到达等效最低点，此时导体棒的速度最大，细线与竖直方向夹角为45°时，若导体棒静止，此时每根细线的张力为，但此时导体棒的速度最大，由向心力公式知，D错误。所以D项符合题意。
3.答案D
命题透析：本题考查电流的定义，考查考生的科学思维。
思路点拨：，，，q=It，，解得：，选项D正确。
4.答案C
命题透析本题考查点电荷的场强、电势，考查考生的科学思维。
思路点拨：，，，，，选项C正确。
5.答案A
命题透析：本题以桥式电路为情景，考查通、断电自感的知识，考查考生的科学思维。
思路点拨：由于S接通时，线圈相当于断路，流经A1的电流大，故最亮，稳定后因线圈直流电阻也为R，流经三灯泡的电流相同，故亮度相同，A正确，B错误；电路稳定后断开S时，因流经线圈电流与断开S前流过A1的电流相同，故A1不会闪亮一下再熄灭，而是慢慢熄灭，A2和A3立即熄灭，C、D错误。
6.答案C
命题透析：本题以图像为情景，考查交流电有效值的知识，考查考生的科学思维。
思路点拨：设该交变电流的有效值为I，则有，解得A，故选C。
7.答案A
命题透析：本题以光敏电阻为情景，考查闭合电路欧姆定律及动态变化的知识，考查考生的科学思维及科学探究能力。
思路点拨：由闭合电路欧姆定律，当室内光照强度变大时R3光敏电阻阻值变小，环路总电阻变小，干路电流变大，R1及电源内阻分压变大，R2两端电压变小，流过R2的电流变小，电流表示数变大，所以A正确，B、C、D错误。
8.答案ABC
命题透析：本题以带电液滴为情景，考查带电液滴在复合场中的运动，考查考生的科学探究能力。
思路点拨：带电液滴在复合场中受到电场力、重力和洛伦兹力的作用，若有qB+qE=mg，则液滴受力平衡，液滴将做匀速直线运动，故A正确；若有qE=mg，洛伦兹力提供向心力，液滴做匀速圆周运动，B正确；若进入瞬间有qvB+qE>mg，液滴将向右上方偏转，故C正确；要使液滴做直线运动，一定有qvB+qE=mg，只能做匀速直线运动，不可能做匀变速直线运动，故D错误。
9.答案AD
命题透析：本题以金属线圈为情景，考查交流电的产生、磁通量、有效值等知识，考查考生的科学思维。
思路点拨：根据中性面的性质可知，图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，故A正确；从图示位置转出磁场的过程中，线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流，故B错误；线圈中产生的感应电动势的最大值为，线圈中产生的感应电动势的有效值为，故C错误；线圈在转动一个周期的过程中，根据能量守恒定律有，解得，故D正确。
10.答案ACD
命题透析：本题以变压器为情景，考查变压器原理、动态变化等知识，考查考生的科学探究能力。
思路点拨：把R1视为电源内阻，当负载等效电阻与其相等时有最大输出功率，此时输出功率为，A正确；因无法确定k的大小，故无法确定U0、U2的关系，B错误；根据题意，由图可知，电压表V1测R1两端电压，流过
R1的电流等于I1，则有，滑片移动后，则两式相减有，C正确：交变电源电压的有效值为U0，设变压器输入电压U，则有，又有，，可得，滑片移动后，两式相减有，可得，故D正确。
11.答案(2)(2分)；(3)等于(2分)；(4)(2分)
命题透析：本题考查测量灵敏电流计的内阻，考查考生的科学探究素养。
思路点拨：(2)由题意，解得：灵敏电流计的内阻。
(3)实验中，开关S2拨向1与开关S2拨向2，两次电路中总电流相同，滑动变阻器和标准电流表电阻没有发生改变，所以灵敏电流计内阻的测量值等于真实值。
(4)由题意得：，，。
12.答案(2)4400(2分)；240(2分)；100(2分)；(3)次级线圈(1分)；(4)大于(2分)
命题透析：本题以环形变压器为情景，考查变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系的实验，考查考生的科学探究能力。
思路点拨：(2)根据理想变压器变压规律得：，，，解得=4400，=240，=100。
(3)由实验数据可知变压器为降压变压器，次级线圈电流大一些，所以需要较粗铜线绕制。
(4)变压器的铁芯漏磁，会造成副线圈电压实际值比理论值小，故实验中测得的原线圈匝数大于原线圈的实际匝数。
13.命题透析本题考查电场力做功、动能定理，考查考生的科学思维。
思路点拨：(1)从B球开始运动到B球刚到MN边界时，根据动能定理有：
，(2分)
又
联立解得：。(2分)
(2)B球运动的最低点到MN边界的距离为x，从B球开始运动到B球运动的最低点，根据动能定理有：
，(3分)
解得：。(2分)
14.命题透析：本题以粒子在有界磁场中运动为情景，考查粒子在有界磁场中运动，洛伦兹力等知识，考查考生的科学思维。
思路点拨：(1)粒子运动轨迹如图，根据几何关系Rsin30°=L，(2分)
解得粒子在磁场中运动的半径为2l，
所以OB=R-Rcs30°=，(2分)
(2)粒子在磁场中做圆周运动有，(3分)
解得。(2分)
(3)粒子在磁场中经历的时间，(3分)
解得。(2分)
15.命题透析：本题考查电磁感应、动能定理，考查考生的科学思维。
思路点拨：(1)0~1s内，回路中的感应电动势=0.6V，(2分)
电路中的电流=0.2A，(2分)
(2)0~1s内，通过电阻R的电量=0.2C，(2分)
电阻R产生的焦耳热=0.08J。(2分)
(3)金属棒进入磁场Ⅱ后，受到的安培力，(2分)
由图像可知，k=1·s-1
则
则金属棒进入磁场Ⅱ中运动=1m的位移过程中，克服安培力做功
(2分)
解得=2J，(1分)
根据动能定理，(2分)
解得=3.5J。(1分)