陕西省宝鸡市金台区2023-2024学年高二上学期期末检测物理试卷（解析版）

这是一份陕西省宝鸡市金台区2023-2024学年高二上学期期末检测物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：（本题共12小题，每小题4分，共48分。其中1-8小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求；9-12小题给出的四个选项中，有两个或两个以上符合题目要求。）
1. 下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，不能产生交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A．线圈转动时，线圈的磁通量一直为零，即磁通量保持不变，故线圈不产生感应电流，选项A满足题意要求；
BCD．选项BCD中线圈都是在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中都会产生正弦式交变电流，选项BCD不满足题意要求；
2. 如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，将一水平放置的长为l的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平。不计空气阻力，关于金属棒在运动过程中产生的感应电动势，下列判断正确的是（ ）
A. ab棒不会产生电动势
B. ab棒产生的电动势越来越大
C. ab棒的电动势保持不变，且a端电势低于b端电势
D. ab棒的电动势保持不变，且a端电势高于b端电势
【答案】C
【解析】将一水平放置的长为l的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，由右手定则可知a端电势低于b端电势，金属棒产生的电动势，公式中速度应与金属棒的切割长度垂直，金属棒做平抛运动，水平速度不变，所以ab棒的电动势保持不变。
故选C。
3. 木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力F使弹簧压缩，如图所示。当撤去外力F后，对于a、b和轻弹簧组成的系统（ ）
A. 动量守恒，机械能守恒B. 动量守恒，机械能不守恒
C. 动量不守恒，机械能守恒D. 动量不守恒，机械能不守恒
【答案】C
【解析】当撤去外力F后，a尚未离开墙壁前，系统受到墙壁的作用力，系统所受的外力之和不为零，由于墙壁等于a不做功，所以a、b和轻弹簧组成的系统的动量不守恒，a、b和轻弹簧组成的系统的机械能守恒；a离开墙壁后，系统所受的外力之和为0，所以a、 b和轻弹簧组成的系统的动量守恒，a离开墙壁后，a、b和轻弹簧组成的系统所受的外力之和为0，a、b的动能和弹簧的弹性势能之间相互转化，机械能守恒，故C正确，ABD错误。
故选D。
4. 一个质量为m、速度为v的A球跟另一个质量为3m的静止B球发生正碰，则碰撞后B球的速度可能为（ ）
A. 0.2vB. 0.4vC. 0.6vD. v
【答案】B
【解析】两球碰撞过程中动量守恒，以A的初速度方向为正方向，如果两球发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得
解得
如果两球发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
则碰撞后B的速度为
故选B。
5. 在方向垂直纸面向里的匀强磁场的区域中，一垂直磁场方向射入的带电粒子的运动轨迹如图所示，由于带电粒子运动过程中受到空气阻力的作用，因此带电粒子的动能逐渐减小，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带正电，从A点运动到B点B. 粒子带正电，从B点运动到A点
C. 粒子带负电，从A点运动到B点D. 粒子带负电，从B点运动到A点
【答案】D
【解析】带电粒子在磁场中运动，有
解得
又因为
由题意可知，粒子的动能减小，即粒子的速度在减小，由之前分析可知，粒子的半径在减小，所以粒子是从B点运动到A点，根据左手定则可知，该粒子带负电，故ABC错误，D正确。
故选D。
6. 如图为研究某种射线的装置。射线源发出的粒子以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的中央O点，出现一个亮点，粒子的重力不计。在板间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场后，射线在板间做半径为r的圆周运动，然后打在荧光屏的P点。若在板间再加上一个竖直向下电场强度为E的匀强电场，亮点又恰好回到O点，由此可知该粒子（ ）
A. 带负电B. 初速度为
C. 比荷为D. 增大B，粒子将向纸内偏转
【答案】C
【解析】A．根据左手定则可知该粒子带正电，A错误；
B．由题意可知，粒子在电、磁复合场中做匀速直线运动，根据平衡条件有
解得
B错误；
C．根据牛顿第二定律有
联立解得
C正确；
D．增大E或B，可以让粒子在纸面内向下或向上偏转，D错误；
故选C。
7. 如图，将一空的铝质易拉罐倒扣于笔尖上，在“冂”型木框两侧各固定一个强铷磁铁，用电钻控制木框匀速转动，发现木框虽然不与易拉罐接触，但易拉罐也会随木框转动。则下列说法正确的是（ ）
A. 木框的转速总比易拉罐的大
B. 易拉罐与木框的转动方向相反
C. 易拉罐与木框保持相同的转速同方向转动
D. 两个磁铁必须异名磁极相对
【答案】A
【解析】ABC．根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向相同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确；BC错误；
D．两个磁铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易拉罐导体中都会产生涡流，在磁场受安培力使易拉罐跟着木框转动起来，D错误。
故选A。
8. 如下图所示，由4根相同导体棒连接而成的正方形线框固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，顶点A、B与直流电源两端相接，已知导体棒AB受到的安培力大小为F，则线框受到的安培力的合力大小为（ ）
A. 4FB. 2FC. D.
【答案】C
【解析】导体棒AB与ADCB相当于并联，由题意可知，电阻之比为1：3，则由欧姆定律可知，电流之比应该为3：1，所以导体棒DC的安培力是AB棒的三分之一，AD与BC棒上的安培力等大反向，所以线框到的安培力的合力大小等于AB与CD棒上安倍力之和，由题意可得，线框到的安培力的合力大小为。
故选C。
9. 一位士兵坐在皮划艇上用自动步枪沿水平方向连续射出2发子弹。此过程反冲力对枪的冲量大小为I，每发子弹离开枪口时的动量大小均为p，射出第1、2发子弹后，皮划艇的动量大小分别为和。若射击前皮划艇是静止的，不考虑一切阻力，则下列关系式成立的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AB
【解析】射出第一发子弹后，根据动量守恒定律可得
射出第二发子弹后，根据动量守恒可得
联立可得
AB正确；
CD．沿水平方向连续射出2发子弹，此过程反冲力对枪的冲量大小为，根据动量定理可得
则有
CD错误。
10. 如图所示的虚线为边长为L的正三角形，在正三角形区域内存在垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），d、e为ab、bc边的中点。一重力不计的带正电粒子（粒子的比荷为k），由d点垂直ab以初速度v0进入磁场，从e点射出磁场，则（ ）
A. 磁场的方向垂直纸面向外B. 磁感应强度大小
C. 粒子在磁场中运动的时间D. 粒子在磁场中运动的时间
【答案】BC
【解析】A．粒子带正电，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，故A错误；
B．过d点做速度的垂线，然后做de的垂线，两线交于b点，则b点为粒子圆周运动的圆心，粒子圆周运动半径为
洛伦兹力提供向心力，则有
解得
故B正确；
CD．由几何知识可得，粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为
则粒子在磁场中运动的时间为
故C正确，D错误。
故选BC。
11. 如图为街头变压器通过降压给用户供电的示意图，变压器的输入电压一定。如果变压器上的能量损失可以忽略，滑动变阻器滑片向下移动时，对图中各表的读数变化说法正确的是（ ）
A. 电流表A1、A2的读数变大
B. 电流表A1的读数不变，A2的读数变大
C. 电压表V1、V2的读数不变
D. 电压表V2的读数不变 ，V3的读数变大
【答案】AC
【解析】AB．滑动变阻器滑片向下移动时，即减小，副线圈中的电流增大，根据理想变压器的电流规律
可知电流表、读数都变大，故A正确，B错误；
CD．原线圈电压不变，故示数不变，副线圈电压不变，故V2的读数不变；根据理想变压器的电压规律
减小，副线圈中的电流增大，根据欧姆定律可得上电压增大，故读数变小，故C正确，D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、填空题：（共5小题，每空2分，共24分）
12. 质量是10g的子弹，以300m/s的速度射入质量是240g、静止在光滑水平桌面上的木块。
（1）如果子弹留在木块中，木块运动的速度是___________m/s；
（2）如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度为100m/s，这时木块的速度又是________m/s。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）12 （2）8.3
【解析】[1]根据动量守恒定律有
解得
[2]根据动量守恒定律有
解得
13. 回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，则所加交流电源的频率___________；粒子加速后获得的最大动能___________。（用题目中所给字母表示）
【答案】
【解析】[1]所加交流电压频率等于粒子在磁场中的频率，根据
、
得
故频率
[2]粒子速度增加则半径增加，当轨道半径达到最大半径时速度最大，由
得
得
则其最大动能为
14. 有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V，这个电压是把380 V的电压降压后得到的。若变压器的原线圈是1440匝，则副线圈是______匝；在某次实际工作时输入电压只有220 V，则输出电压是___________V。
【答案】136 21
【解析】[1]由
可得
[2]输出电压是
15. 如图为通过一个R为的电阻的电流i随时间变化的曲线。此电流的有效值为_______A；在1s内电阻R上产生的热量为________J。
【答案】1.67 2.8
【解析】[1]根据
代入数据解得
所以该交变电流的有效值是；
[2] 在1s内电阻R上产生的热量为
16. 如图甲所示，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车A前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通打点计时器电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50 Hz，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。
（1）图中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算两车碰撞后速度大小应选_________段；
（2）若小车A的质量为0.4 kg，小车B的质量为0.2 kg，根据纸带所给的数据，碰前两小车的总动量是___________，碰后两小车的总动量是___________。（结果小数点后保留4位）
（3）若相对误差，则___________%。
【答案】（1）DE （2）0.6848 0.6840 （3）0.12
【解析】（1）推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度。
（2）[1][2]碰前小车的速度为
碰前的总动量为
碰后小车的共同速度为

碰后的动量为
（3）相对误差
三、计算题：（本题共3题，共28分。要求解答应写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤，推理、说明过程要简洁清晰，有数字计算的题要写出明确的数值和单位，只有最后结果的得零分。）
17. 同学以金属戒指为研究对象，探究金属物品在变化磁场中的热效应。如图所示，戒指可视为周长为L，电阻为R的单匝圆形线圈，放置在匀强磁场中，磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在Δt时间内从0均匀增加到，求：
（1）戒指中的感应电流大小；
（2）戒指中电流的热功率。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）设戒指的半径为r，则有
磁感应强度大小在时间内从0均匀增加到，产生的感应电动势为
可得
则戒指中的感应电流为
（2）戒指中电流的热功率为
18. 如图，一质量为m电荷量为q带正电粒子，从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，不计重力。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小；
（2）粒子在磁场中运动的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）粒子运动轨迹如图所示
据几何关系有
解得
据洛伦兹力提供向心力
解得
（2）由图可得粒子转过的角度是120°，粒子运动的周期
粒子在磁场中运动的时间
19. 如图所示，竖直放置在水平地面上的滑杆套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度向上滑动时，受到滑杆的摩擦力大小f=1N。滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开地面一起竖直向上运动。已知滑块的质量m=0.2kg，滑杆的质量M=0.6kg，A、B间的距离l=1.2m，重力加速度g取，不计空气阻力，求：
（1）滑块碰撞滑杆前瞬间的速度大小；
（2）滑杆向上运动离开地面的最大高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）滑块上滑过程加速度大小
又
代入数值解得
（2）碰撞时，由动量守恒有
解得
所以滑杆向上运动离开地面的最大高度