山西省金科大聯(lián)考2023-2024學年高二上學期1月聯(lián)考物理試題（含答案解析）

金科大聯(lián)考·2023~2024學年度高二1月質(zhì)量檢測物理全卷滿分100分，考試時間75分鐘。注意事項：1．答題前，先將自己的姓名、準考證號填寫在試卷和答題卡上，并將條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2．請按題號順序在答題卡上各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答，寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．選擇題用2B鉛筆在答題卡上把所選答案的標號涂黑；非選擇題用黑色簽字筆在答題卡上作答；字體工整，筆跡清楚。4．考試結(jié)束后，請將試卷和答題卡一并上交。一、選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.下列四幅圖對應的場景中，沒有用到渦流原理的是（）A.高壓作業(yè)工人穿戴含有金屬織物的衣服工作B.高頻冶煉爐C.電磁爐加熱食物D.探測金屬地雷的探雷器【答案】A【解析】【詳解】A．工人穿戴含有金屬織物的衣服工作，可以避免人觸電，利用了靜電屏蔽原理，故A正確；B．高頻冶煉爐利用了渦流原理，故B錯誤；A．電磁爐通入交流電從而使電磁爐上鐵鍋產(chǎn)生渦流對食物進行加熱，故C錯誤；D．用來探測金屬地雷的探雷器是利用渦流原理，故D錯誤。故選A。2.《大國重器》節(jié)目介紹的GIL輸電系統(tǒng)的三相共箱技術(shù)，如圖甲所示，管道內(nèi)部有三根絕緣超高壓輸電線纜平行且間距相等，截面圖如圖乙所示，上方兩根輸電線纜A、B連線水平，某時刻A、C中電流方向垂直于紙面向里，B中電流方向垂直于紙面向外，A、B、C中電流大小均為I，則（）A.正三角形中心O處的磁感應強度為0B.A、B連線中點處的磁感應強度斜向左上方C.A、C輸電線纜相互吸引D.A、B輸電線纜相互吸引【答案】C【解析】【詳解】A．A輸電線纜在O點的磁感應強度方向垂直O(jiān)A指向左下方，B輸電線纜在O點的磁感應強度方向垂直O(jiān)B指向右下方，根據(jù)對稱性可知，A、B輸電線纜在O處的合磁感應強度方向豎直向下，而C輸電線在O點的磁感應強度方向垂直O(jiān)C水平向右，所以O處合磁感應強度方向應斜向右下方，故A錯誤；B．A輸電線纜在A、B連線中點處的磁感應強度方向豎直向下，B輸電線纜在O點的磁感應強度方向豎直向下，C輸電線在A、B連線中點的磁感應強度方向水平向右，所以A、B連線中點合磁感應強度方向斜向右下方，故B錯誤；CD．根據(jù)同向電流相互吸引，反向電流相互排斥可知，A、C輸電線纜相互吸引，A、B輸電線纜相互排斥，故C正確，D錯誤；故選C。3.如圖所示為某種靜電噴涂裝置的原理圖，發(fā)射極與吸極接在高壓電源兩端，兩極間產(chǎn)生強電場，虛線為電場線，在強電場作用下，一帶電液滴從發(fā)射極由靜止加速飛向吸極，AB兩點的電場強度大小分別為、，電勢分別為、，重力忽略不計，下列說法正確的是（）A.液滴帶正電 B.C. D.帶電液滴向右運動的過程中電勢能減小【答案】D【解析】【詳解】B．根據(jù)電場線的疏密可判定，密集的位置場強較大，稀疏的地方場強較小，所以故B錯誤；AC．電場方向由正極指向負極，帶電液滴逆著電場線方向運動，所以液滴帶負電。根據(jù)沿著電場線方向電勢降低可知，A、B兩點的電勢大小關(guān)系為故AC錯誤；D．根據(jù)公式可知對于負電荷高勢低能，所以帶電液滴向右運動的過程中電勢能減小。故D正確。故選D。4.如圖是學生常用的飯卡內(nèi)部實物圖，其由線圈和芯片組成電路，當飯卡處于感應區(qū)域時，刷卡機會激發(fā)變化的磁場，從而在飯卡內(nèi)線圈中產(chǎn)生感應電流來驅(qū)動芯片工作，已知線圈面積為S，共n匝，某次刷卡時，線圈平面與磁場垂直，且全部處于磁場區(qū)域內(nèi)，在感應時間內(nèi)，磁感應強度方向向外且由0增大到，此過程中（）A.線圈中感應電流方向為逆時針方向 B.線圈有擴張的趨勢C.通過線圈的磁通量變化量大小為 D.線圈中感應電動勢大小為【答案】C【解析】【詳解】A．根據(jù)楞次定律可知，線圈中磁通量向外增加，則感應電流磁場向里，則感應電流方向為順時針方向，選項A錯誤；B．根據(jù)“增縮減擴”可知，線圈有收縮的趨勢，選項B錯誤；C．通過線圈的磁通量變化量大小為選項C正確；D．線圈中感應電動勢大小為選項D錯誤。故選C。5.如圖所示，電阻為r的單匝金屬直角線框abcd放置在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，a、d兩點連線與磁場垂直，ab、cd長均為l，bc長為，定值電阻阻值為R，線框繞ad連線以角速度勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，則（）A.線框每轉(zhuǎn)一圈，回路電流方向改變一次 B.回路中產(chǎn)生的感應電動勢有效值為C.a、d兩點間的電壓為 D.周期內(nèi)通過R的電荷量為【答案】B【解析】【詳解】A．線圈產(chǎn)生的是正弦交流電，正弦交流電在一個周期內(nèi)方向改變2次，故A錯誤；BC．回路中產(chǎn)生的感應電動勢有效值為a、d兩點間的電壓為路端電壓為故B正確，C錯誤；C．個周期通過的電荷量為故D錯誤。故選B。6.由導電的多晶硅制成的電容加速度傳感器如圖甲所示，圖乙是其原理圖，位于中間的多晶硅懸臂梁分別與頂層多晶硅、底層多晶硅組成兩個電容器，當電容器充電后處于斷路狀態(tài)，并由靜止突然向上加速運動時，多晶硅懸臂梁的右側(cè)可發(fā)生如圖中虛線所示的彎曲形變，下列說法正確的是（）A.電容器的電容增加，電容器的電容減小B.電容器兩板間電壓增大，電容器兩板間電壓減小C.電容器兩板間場強增大，電容器兩板間場強減小D.電容器兩板間場強減小，電容器兩板間場強增大【答案】B【解析】【詳解】A．多晶硅懸臂梁的右側(cè)可發(fā)生如圖所示的彎曲形變，多晶硅懸臂梁與上電極間距增加，下電極距離減小，根據(jù)電容器電容決定式可得電容器的電容減小，電容器的電容增加，A錯誤；B．因電荷量不變，根據(jù)可知電容器兩板間電壓增大，電容器兩板間電壓減小，B正確；CD．根據(jù)可知，當板間距變化時，電場強度不變，C錯誤，D錯誤。故選B。7.磁場中的四種儀器如圖所示，則下列說法中正確的是（）A.甲中回旋加速器，加速電壓越大，帶電粒子的最大動能越大B.乙中比荷為的粒子在質(zhì)譜儀C區(qū)域中運動的半徑C.丙中自由電荷為電子的霍爾元件有如圖所示電流和磁場時，N側(cè)電勢低D.丁中長寬高分別為a、b、c的電磁流量計加上如圖所示勻強磁場，若流量Q恒定，前后兩個金屬側(cè)面的電壓大小【答案】C【解析】【詳解】A．設回旋加速器中的磁感應強度為B，半徑為R，粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，則帶電粒子在回旋加速器中，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有可知帶電粒子的最大動能為所以帶電粒子的最大動能與加速電壓無關(guān)，故A錯誤；B．經(jīng)過質(zhì)譜儀的速度選擇器區(qū)域的粒子速度v滿足磁場中可得故B錯誤；C．根據(jù)左手定則可判斷負電荷受到的洛倫茲力方向指向N側(cè)，所以N側(cè)帶負電荷，電勢低，故C正確；D．經(jīng)過電磁流量計的帶電粒子受到洛倫茲力的作用會向前后兩個金屬側(cè)面偏轉(zhuǎn)，在前后兩個側(cè)面之間產(chǎn)生電場，當帶電粒子受到的電場力與洛倫茲力相等時流量Q恒定，故有又所以D錯誤。故選C。二、選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8.如圖所示電路，L是一直流電阻可忽略的自感線圈，A、B、C為完全相同的三個燈泡，下列說法正確的是（）A.閉合電鍵S的瞬間，A、B、C三燈一樣亮B.閉合電鍵S穩(wěn)定后，A燈最亮C.閉合電鍵S穩(wěn)定后，再斷開電鍵S，A、B、C燈都立即熄滅D.閉合電鍵S穩(wěn)定后，再斷開電鍵S，A、B、C燈都緩慢熄滅【答案】BD【解析】【詳解】AB．自感線圈中的電流不能突變，則電鍵閉合瞬間B、C立即亮起來，而A燈所在支路存在自感線圈，電流會從0逐漸增大，故A是逐漸變亮的。當電路穩(wěn)定后，自感線圈的直流電阻可忽略，則根據(jù)并聯(lián)電路中各支路電壓相等，則電流之比等于電阻的反比，所以A燈所在支路電流比B、C燈更大，則A燈功率最大，A燈最亮。故A錯誤，B正確；CD．閉合電鍵S穩(wěn)定后，再斷開電鍵S，自感線圈中電流不能突變，則自感線圈充當電源作用，與A、B、C三個燈組成閉合回路，B、C燈電流突變成A燈電流的大小，再與A一起緩慢熄滅。所以，B、C燈先閃一下后緩慢熄滅，A燈直接緩慢熄滅，所以三個燈都是緩慢熄滅的，而不是立即熄滅的。故C錯誤，D正確。故選BD。9.如圖甲所示是測量脂肪積累程度的儀器，其原理是根據(jù)人體電阻的大小來判斷脂肪所占比例（體液中含有鈉離子、鉀離子等，而脂肪不容易導電），模擬電路如圖乙所示，測量時，閉合開關(guān)，測試者分握兩手柄，體型相近的兩人相比，脂肪含量高者（）A.電壓表示數(shù)較大 B.電源的效率較小C.電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值較大 D.電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的比值較大【答案】B【解析】【詳解】A．脂肪不容易導電，脂肪含量低者，人體電阻R越小，電流越大，則r、R1、R2電壓越大，電壓表示數(shù)越小，故A錯誤；B．將r、R1、R2等效為內(nèi)阻，根據(jù)脂肪不容易導電，脂肪含量低者，人體電阻R越小，外電路電阻小，電源的效率越小，故B正確；C．根據(jù)電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值等于人體電阻R，脂肪不容易導電，脂肪含量低者，人體電阻R越小，越小，故C錯誤；D．電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的比值為脂肪不容易導電，脂肪含量低者，人體電阻R越小，不變，D錯誤故選B。10.如圖所示，某半徑為R的球狀行星，在其赤道平面上，行星產(chǎn)生的磁場可以近似看成以行星中心為圓心、半徑為3R的有界勻強磁場，磁感應強度大小為B，AC為其中一條直徑，太陽耀斑爆發(fā)時，向該行星持續(xù)不斷地輻射大量電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子，所有粒子速度方向均垂直于AC，速度大小介于某一范圍，已知從A點射入磁場的粒子在磁場作用下恰能到達赤道線下半圓弧上的各點，不計粒子重力、粒子間的相互作用力以及一切阻力，下列說法正確的是（）A.帶電粒子的最小速度大小為B.帶電粒子的最大速度大小為C.帶電粒子從磁場邊緣到行星赤道面的最短時間為D.帶電粒子在該行星赤道上存在一段輻射盲區(qū)（不能到達的區(qū)域），該盲區(qū)所對圓心角的余弦值為【答案】ACD【解析】【詳解】AB．如下圖所示帶電粒子速度最小時洛倫茲力提供粒子做圓周運動的向心力解得最小速度帶電粒子速度最大時如下圖所示同理可得最大速度故A正確，B錯誤；C．粒子在磁場中，有，可得粒子在磁場中運動周期則粒子在磁場中運動的周期相同，粒子從磁場邊緣到行星赤道面在磁場中偏轉(zhuǎn)的角度越小，運動的時間越小，由幾何關(guān)系可得，磁場邊界和赤道上點連線（弦長）越短，軌道半徑越大，粒子偏轉(zhuǎn)角度越小，粒子軌跡對應的弦最短（最短弦長為），軌跡半徑最大為2R，如下圖，此時帶電粒子從磁場邊緣到行星赤道面的時間最短。對應的軌跡偏轉(zhuǎn)的的圓心角為則帶電粒子從磁場邊緣到行星赤道面的最短時間為故C正確；D．帶電粒子以最大速度運動的軌跡與赤道上半圓弧相切點，為輻射盲區(qū)的上邊界點，通過A射入的粒子恰好能達到赤道線下半圓弧，則從A點射入的帶電粒子以最大速度運動的軌跡與赤道線內(nèi)切的交點為輻射盲區(qū)的下邊界點，如圖所示，為等腰三角形，且，則故D正確。故選ACD。三、非選擇題：本題共5小題，共54分。11.在“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”實驗中，設計了如圖甲所示的電路，實驗中調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，記錄電壓表示數(shù)U以及電流表示數(shù)I，繪制的圖像如圖乙所示，已知定值電阻的阻值為。（1）實驗中，定值電阻的作用是_________（填字母）；A．保護電源B．在電流變化時使電壓表示數(shù)變化明顯C．在電壓變化時使電流表示數(shù)變化明顯（2）由圖乙求得電源的電動勢_________V，內(nèi)阻_________Ω；（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）（3）電表內(nèi)阻的存在使電動勢的測量值_________（填“偏大”“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮竣?AB##BA②.1.49③.0.23④.偏小【解析】【詳解】（1）[1]定值電阻有保護電源作用，并且電源內(nèi)阻很小，所以加了定值電阻后可以達到電流變化時使電壓表示數(shù)變化明顯的效果。故選AB。（2）[2][3]根據(jù)閉合電路歐姆定律可知根據(jù)圖像的斜率及縱軸截距可知V（3）[4]由于電壓表的分流作用導致電動勢測量值偏小。12.某同學研究小燈泡（2.5V，0.6W）的伏安特性曲線，除了導線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：A．電流表A（量程0.3A，內(nèi)阻約1.2Ω）B．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）C．滑動變阻器（阻值）D．滑動變阻器（阻值）E．電源E（電動勢3V，內(nèi)阻約）F．開關(guān)、導線若干（1）為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，應選用滑動變阻器______（填“”或“”）；（2）請用筆畫線代替導線，將圖甲的實物電路連接完整______；（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器，測出多組數(shù)據(jù)，在坐標系中描出各對應點，請在圖乙上對應位置畫出此小燈泡的伏安特性曲線______；（4）將該小燈泡先與一個阻值為的定值電阻串聯(lián)，然后再接到電動勢為、內(nèi)阻為的電池兩端，此時小燈泡的實際功率為______W。（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）【答案】①.②.③.④.0.048【解析】【詳解】（1）[1]研究小燈泡的伏安特性曲線需用分壓式接法，電壓需從0開始調(diào)節(jié)，且為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，則應選擇小量程的滑動變阻器。（2）[2]根據(jù)上述分析可知電路應選擇分壓式，小燈泡電阻較小，因而電流表分壓帶來的誤差較明顯，所以應選擇電流表外接。電路連接圖如下圖所示（3）[3]用平滑的曲線將圖中所描點連線，其中需要舍棄明顯偏離的點跡，見下圖（4）[4]將該小燈泡先與一個阻值為的定值電阻串聯(lián)，然后再接到電動勢為、內(nèi)阻為的電池兩端，設定值電阻和電池內(nèi)阻總和為，則根據(jù)閉合電路的歐姆定律有變式可得根據(jù)圖像可知，兩圖像的交點坐標即為將定值電阻與小燈泡串聯(lián)后小燈泡兩端的電壓與流過的電流，則可得，此時小燈泡的實際功率為13.某種負離子空氣凈化原理如圖所示，由空氣和帶負電的灰塵顆粒物（視為小球）組成的混合氣流進入由一對平行金屬板構(gòu)成的收集器，在收集器中，質(zhì)量為、電荷量為的帶電顆粒沿板方向的速度保持不變，在勻強電場作用下，帶電顆粒打到金屬板上被收集，已知金屬板長度為，間距為，不考慮重力影響和顆粒間相互作用，不計空氣阻力。求：（1）帶電顆粒在板間運動的最長時間；（2）若帶電顆粒恰好全部被收集，則兩金屬板間的電壓U?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）帶電粒子在板間水平方向不受外力作用，豎直方向受電場力作用，所以做類平拋運動，則帶電顆粒在板間運動的時間水平方向速度大小不變，水平方向位移大小所以帶電顆粒在板間運動的最長時間（2）只要緊靠上極板的顆粒能夠落到收集板右側(cè)，顆粒就能夠全部收集，水平方向有豎直方向有，又因為聯(lián)立解得兩金屬板間的電壓為14.如圖所示，間距為、足夠長的兩條平行金屬導軌與水平面成夾角固定放置，導軌上端電阻箱與電動勢、內(nèi)阻不計的電源串聯(lián)，電阻箱阻值R的調(diào)節(jié)范圍足夠大，磁感應強度為的勻強磁場垂直導軌所在的平面向下，開關(guān)閉合，質(zhì)量為、電阻為的導體棒垂直導軌放置，始終處于靜止狀態(tài)，導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，導線、導軌的電阻均忽略不計，重力加速度，、。求：（1）當電阻箱阻值為時，導體棒所受安培力的大?。唬?）電阻箱的阻值范圍?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）當電阻箱阻值為時，電路中的電流為根據(jù)左手定則可知導體棒所受安培