山東省菏澤市2023-2024學年高二下學期4月期中物理試題（B）（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE12023—2024學年度第二學期期中考試高二物理試題（B）注意事項：1.本試卷分選擇題和非選擇題兩部分。滿分100分，考試時間90分鐘。2.答題前，考生務必將姓名、班級等個人信息填寫在答題卡指定位置。3.考生作答時，請將答案答在答題卡上。選擇題每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑；非選擇題請用直徑0.5毫米黑色墨水簽字筆在答題卡上各題的答題區(qū)域內作答。超出答題區(qū)域書寫的答案無效，在試題卷、草稿紙上作答無效。一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24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.在物理學發(fā)展過程中有許多偉大的科學家做出了突出貢獻，下列敘述符合事實的是（）A.楞次首先發(fā)現了電磁感應現象B.法拉第提出了分子電流假說，成功揭示了磁現象來源于運動電荷這一本質C.麥克斯韋建立了電磁場理論，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在D.安培歸納總結了判斷感應電流方向的方法【答案】C【解析】A．法拉第首先發(fā)現了電磁感應現象，故A錯誤；B．安培提出了分子電流假說，成功揭示了磁現象來源于運動電荷這一本質，故B錯誤；C．麥克斯韋建立了電磁場理論，預言電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，故C正確；D．楞次歸納總結了判斷感應電流方向的方法，故D錯誤。故選C。2.太赫茲（THz）波是指頻率在0.1~10THz（波長為3000μm~30μm）范圍內的電磁波，利用該頻段可以加深和拓展人類對物理學、化學、天文學、信息學和生命科學中一些基本科學問題的認識，通過和電磁波譜對比，下列說法正確的是（）A.太赫茲波比短波頻率更小B.太赫茲波比紅光更容易發(fā)生明顯衍射C.太赫茲波比紫外線的能量更大，可以用于殺菌D.太赫茲波可以用于胸透檢查【答案】B【解析】A．太赫茲波長比短波小，頻率比短波大，故A錯誤；B．發(fā)生明顯衍射現象的條件是尺度或者孔徑小于波長，太赫茲波長比紅光大，更容易發(fā)生明顯衍射，故B正確；C．波長越大，頻率越小，太赫茲波長比紫外線大，頻率低于紫外線，根據愛因斯坦的光子說，可知它的光子的能量比紫外線光子的能量更小，故C錯誤；D．由于頻率越高，其穿透力越強，太赫茲波頻率遠低于X射線，其比X射線穿透能力更弱，不可以用于胸透檢查，故D錯誤。故選B。3.如圖所示，A、B都是很輕的鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的，橫梁可以繞中間的支點自由轉動。若用磁鐵分別接近這兩個圓環(huán)，則下面說法正確的是（）A.用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時，A環(huán)均被排斥B.磁鐵N極遠離A環(huán)時，A環(huán)會被排斥C.磁鐵S極接近B環(huán)時，B環(huán)會被吸引D.磁極N極遠離B環(huán)時，B環(huán)會被吸引【答案】A【解析】A．用磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時，環(huán)內磁通量變大，根據楞次定律，圓環(huán)受到的安培力的效果總是阻礙磁通量的變化（來拒）可知閉合圓環(huán)中會產生感應電流，A環(huán)被排斥，同理，把磁鐵遠離A環(huán)，A環(huán)又會被吸引，故A正確，B錯誤；CD．磁極接近或者遠離B環(huán)時（磁鐵N極接近B環(huán)時），磁通量變化，有感應電動勢，但是由于不閉合，所以沒有感應電流，圓環(huán)不受到安培力的作用，圓環(huán)保持靜止，故CD錯誤。故選A。4.如圖所示，在直角三角形abc中，d是ac的中點，，在b、c兩點放有垂直紙面的直導線，當導線中通有大小相等、方向向外的恒定電流時，d點的磁感應強度大小為B。若把c點的直導線平移至a點，電流方向和大小都不變，則此時d點的磁感應強度大小和方向分別為（）A.B，方向豎直向上 B.，方向豎直向上C.，方向水平向左 D.，方向水平向左【答案】D【解析】根據題意得導線b在d點的磁感應強度為B0，方向垂直于bd向左下方，導線c在d點的磁感應強度為B0，方向垂直于bc向右下方，兩個磁感應強度的夾角為120°，根據平行四邊形定則得導線a在d點的磁感應強度為B0，方向為垂直于ac向左上方，根據平行四邊形定則得解得方向水平向左。故選D。5.如圖所示，新能源汽車由地面供電裝置（直接連接家用電源的發(fā)射線圈）將電能傳送至轎車底部的感應裝置（連接充電電池的接收線圈），對車載電池進行充電，則（）A.地面供電裝置接入的是恒定電流B.充電時，穿過接收線圈的磁通量是恒定不變的C.車身底部感應裝置線圈內產生恒定電流D.地面供電裝置會產生隨時間變化的磁場【答案】D【解析】A．地面供電裝置接入的是交變電流，故A錯誤；B．充電時，穿過接收線圈的磁通量是不斷變化的，故B錯誤；C．車身底部感應裝置線圈內產生交變電流，故C錯誤；D．地面供電裝置會產生隨時間變化的磁場，從而在接收線圈中產生感應電流，故D正確。故選D。6.如圖所示的交流電，前半周期為峰值是4V的正弦式交流電的四分之一周期，后半周期為峰值是2V的正弦式交流電的四分之一周期，則該交流電的電壓有效值是（）A.2V B. C. D.【答案】B【解析】設交流電壓的有效值為U，則根據焦耳定律，有解得7.如圖所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應強度，它的右臂掛著矩形線圈，匝數，線圈的水平邊長為L，處于勻強磁場內，磁感應強度B的方向與線圈平面垂直，當線圈中通過電流I時，調節(jié)砝碼使兩臂達到平衡，然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質量為m的砝碼，才能使兩臂達到新的平衡，若，，，重力加速度，則待測磁感應強度大小為（）A.0.2T B.0.45T C.0.5T D.1.0T【答案】B【解析】電流反向前，安培力向上，根據平衡條件得電流反向后，安培力向下，根據平衡條件得解得故選B。8.某風速測量裝置由風杯組系統(tǒng)和電磁信號產生系統(tǒng)組成，如圖甲、乙所示。電磁信號產生系統(tǒng)由半徑為L圓形區(qū)域的勻強磁場，阻值為r固定于風輪轉軸的導體棒OA（導體棒長度大于L），以及測量電路共同組成。勻強磁場的磁感應強度大小為B、方向豎直向下，風推動風杯繞軸逆時針勻速轉動，A端與彈性簧片接觸時電流強度恒為I，測量電路中保護電阻的阻值為R，其余電阻不計。則（）A.通過電流表電流方向a→b，風杯轉動的角速度B.通過電流表電流方向b→a，風杯轉動的角速度C.通過電流表電流方向a→b，風杯轉動的角速度D.通過電流表電流方向b→a，風杯轉動的角速度【答案】D【解析】由右手定則，導體棒OA中的感應電流方向從到A到O，故通過電流表電流方向b→a，由電磁感應定律可知由閉合電路歐姆定律可知聯立可得故選D。二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16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4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9.2023年1月“白浙工程”（白鶴灘-浙江800kV特高壓直流輸電工程）成功投產運營，該工程是國家“西電東送”戰(zhàn)略部署的重點工程。輸電線路流程和參數可簡化為下圖，變壓設備和整流逆變設備造成的能量損失均不計。直流和交流轉變時有效值不發(fā)生變化。下列說法正確的是（）A.“550kV”指交流電的平均值B.降壓變壓器的原副線圈匝數之比為8:5C.采用直流輸電可以減少遠距離輸電中感抗、容抗引起的電能損失D.若遠距離輸電電壓降低一半，輸電線上損失的電能為原來的4倍【答案】CD【解析】A．“500kV”指交流電的有效值，故A錯誤；B．由于輸電線電阻存在一定的電壓損失，則降壓變壓器原線圈的輸入電壓小于800kV，則降壓變壓器的原副線圈匝數之比滿足故B錯誤；C．采用直流輸電可以減少遠距離輸電中感抗容抗引起的電能損失，故C正確；D．輸電線電阻上損失的功率為如果保持輸送功率不變，遠距離輸電電壓降低一半，則輸電線電阻上損失的功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故D正確。故選CD。10.濟青高速公路自動測速裝置如圖甲所示，雷達向勻速行駛的汽車駛來的方向發(fā)射脈沖電磁波，相鄰兩次發(fā)射時間間隔為t。當雷達向汽車發(fā)射電磁波時，在顯示屏上呈現出一個尖形波；在接收到反射回來的電磁波時，在顯示屏上呈現出第二個尖形波。根據兩個尖形波在顯示屏上的距離，可以計算出汽車距雷達距離。顯示屏如圖乙所示，根據給出的、、t的意義，結合電磁波的傳播速度為c可求出汽車車速表達式，則下面關于測速原理及結果表達正確的是（）A.第一次反射電磁波時汽車離雷達的距離為B.第二次反射電磁波時汽車離雷達的距離為C.汽車速度大小可表示為D.汽車速度大小可表示為【答案】AC【解析】A．汽車第一次反射電磁波時，汽車距離雷達的距離為第二次反射電磁波時，汽車距離雷達的距離為故A正確，B錯誤；CD．汽車兩次反射電磁波的時間間隔內的位移為兩次反射電磁波時間間隔內則汽車的速度故C正確，D錯誤。故選AC。11.霍爾元件被廣泛使用在新能源行業(yè)中。圖甲中線圈連接待測電壓U時，霍爾元件將輸出一個電壓值。霍爾元件由載流子為正電荷的材料制成，a、b、c、d分別為霍爾元件的四個側面，元件中通入的霍爾電流從a流向b，放大示意圖如圖乙所示。則（）A.圖中霍爾元件處有方向向下的磁場B.圖中霍爾元件前表面c為高電勢面C.增大待測電壓U，霍爾電壓將增大D.霍爾電壓的大小與霍爾電流無關【答案】BC【解析】A．根據右手螺旋定則可知圖中霍爾元件處有方向向上的磁場，故A錯誤；B．霍爾元件由載流子為正電荷的材料制成，根據左手定則可知正電荷在霍爾元件中向前表面c聚集，霍爾元件前表面c為高電勢面，故B正確；CD．設霍爾元件寬為，根據可得增大待測電壓U，則霍爾元件所在處的磁感應強度增大，霍爾電壓將增大；根據電流微觀表達式可知正電荷的移動速度與霍爾電流大小有關，所以霍爾電壓的大小與霍爾電流有關，故C正確，D錯誤。12.一個理想的自耦變壓器左端通過定值電阻和電流表接交變電源，電源電壓隨時間變化的關系為，右端接入如圖所示電路，、為定值電阻，為滑動變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表。的最大電阻也為5Ω，不計導線的電阻。研究發(fā)現當滑動變阻器的觸頭調至最上端時電流表示數、電壓表示數。下列說法正確的是（）A.滑動變阻器的觸頭向上滑動時，電壓表的示數減小B.保持不變，當自耦變壓器的可動端逆時針轉動時，電流表的示數增大C.電阻的阻值為20ΩD.當滑動變阻器的觸頭調至最上端，電流表示數時，變壓器原、副線圈的匝數比為4∶1【答案】BD【解析】A．設右端電路的總電阻為R，在功率不變的前提下，自耦變壓器及右側的電路可等效為一接在原線圈電路的電阻，有原、副線圈的電流關系則當滑動變阻器的觸頭向上滑動時，R增大，增大，所以分得的電壓增大，即原線圈兩端電壓增大，所以副線圈兩端電壓增大，電壓表的示數增大，故A錯誤；B．當自耦變壓器的可動端逆時針轉動時，n2增大，RD減小，原線圈電路中總電阻減小，電流增大，電流表的示數增大，故B正確；CD．電源的電壓有效值為副線圈中的電流為則原副線圈的匝數比為原線圈的輸入電壓為副線圈的電壓為則兩端的電壓為所以的阻值為故C錯誤，D正確。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13.在“探究通過變壓器原、副線圈的電流與匝數的關系”實驗中，甲圖為可拆變壓器零部件，乙圖為組裝后的變壓器。（1）為實現探究目，保持原線圈匝數一定，只改變通過原線圈的電流或者副線圈匝數，測量通過副線圈的電流。這個探究過程采用的研究方法是（）A.放大法 B.等效替代法C.控制變量法 D.理想實驗法（2）變壓器由兩個線圈和鐵芯等構成，下列說法正確的是（）A.匝數多的線圈導線粗 B.匝數少的線圈導線粗C.鐵芯由絕緣的銅片疊成 D.鐵芯由絕緣的硅鋼片疊成（3）在實驗中，將電源接在匝數為800匝的原線圈兩端，副線圈的匝數為200匝，用多用電表測得通過副線圈的電流為0.8A，則通過原線圈的電流可能為（）A.0.06A B.0.12A C.0.18A D.0.24A【答案】（1）C（2）BD（3）D【解析】（1）為實現探究目的，保持原線圈匝數一定，只改變通過原線圈的電流或者副線圈匝數，測量通過副線圈的電流，這個探究過程采用的研究方法為控制變量法。（2）變壓器鐵芯結構和材料由絕緣的硅鋼片疊成，且由變壓器工作原理知可知由于匝數少的線圈電壓小，電流大，根據電阻定律和歐姆定律可得，線圈電阻較小，即導線越粗，即導線粗的線圈匝數少。故選BD。（3）根據可得由于考慮到不是理想變壓器，有漏磁等現象，能量有損失，原線圈中的功率大于副線圈，則原線圈中的電流應大于0.2A。14.電子秤能夠準確地測量物體的質量，其中半導體薄膜壓力傳感器是其關鍵的電學元件。半導體薄膜壓力傳感器在壓力作用下會發(fā)生微小形變，其阻值RF隨壓力F變化的圖線如圖甲所示。某學習小組利用該元件和電流表A等器材設計了如圖乙所示的電路，嘗試用該裝置測量物體的質量。已知圖乙中電源電動勢為4.8V（內阻未知），電流表A的量程為30mA，內阻為9.0Ω。重力加速度。請回答以下問題：（1）實驗時發(fā)現電流表A量程偏小，需要將其量程擴大為0.3A，應該給電流表A______（選填“串聯”或“并聯”）一個阻值為______Ω的電阻并改寫刻度盤；（2）用改裝后的電流表按圖乙所示的電路圖進行實驗，壓力傳感器上先不放物體，閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器R的滑片P，使電流表指針滿偏。保持滑片P位置不變，然后在壓力傳感器上放一物體，電流表的示數為0.15A，此時所放物體的質量______kg；（3）滑片P位置與（2）中相同，寫出放到傳感器上的物體的質量m與電流表的示數I滿足的函數關系式______（表達式中除m、I外，其余相關物理量均代入數值）?！敬鸢浮浚?）并聯1.0##1（2）0.8（3）【解析】（1）[1]實驗時發(fā)現電流表A量程偏小，需要將其量程擴大為0.3A，應該給電流表A并聯一個電阻；[2]并聯電阻阻值為（2）不放物體時，根據閉合電路歐姆定律得放物體時，根據閉合電路歐姆定律得解得根據圖像得解得所放物體的質量為（3）放物體m時解得15.如圖所示，坐標系xOy的x軸上方存在磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外勻強磁場，磁場的邊界線MN與x軸平行且距離為d，邊界線MN與y軸交點為P。在原點O處有一個粒子源，可以在xOy平面內沿各個方向射出速度大小相等的同種帶負電粒子，粒子的質量為m，電荷量為q，粒子在磁場中的運動半徑為。某粒子從O點出發(fā)恰好通過P點離開磁場。求：（1）在磁場中運動帶電粒子的速度大小；（2）該粒子從O點出發(fā)恰好通過P點離開磁場所用時間?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）由洛倫茲力提供向心力可得可得帶電粒子的速度大小為（2）從O點出發(fā)恰好通過P點粒子的運動軌跡如圖所示設粒子在磁場中運動軌跡對應圓心角為θ，易知可得粒子在磁場中運動周期為粒子從O點出發(fā)恰好通過P點離開磁場所用時間為解得16.如圖所示，矩形線圈的面積，匝數，線圈電阻，在磁感應強度的勻強磁場中繞軸以角速度勻速轉動，外電路電阻，當線圈由圖示位置轉過的過程中，求：（1）通過電阻R的電荷量q；（2）電阻R上所產生的熱量Q?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）當線圈由圖示位置轉過的過程中，磁通量的變化量為線圈轉動的周期為線圈由圖示位置轉過90°需要的時間為該過程中，平均感應電動勢為平均感應電流為通過電阻的電荷量為（2）感應電動勢的最大值為感應電動勢的有效值為感應電流的有效值為電阻上所產生的熱量為17.磁力剎車是為保證過山車在最后進站前的安全而設計的一種剎車形式，單匝剎車金屬線框安裝在過山車底部或兩側，過山車在軌道間的磁場作用下而減速。磁力剎車裝置簡化模型如圖所示，在水平面上的兩根平行直導軌間，有等距離分布的方向相反的豎直勻強磁場B1和B2，且（B為已知量），每個磁場分布區(qū)間的長都是L，相間排列。正方形剎車線框邊長為L，電阻為R，以初始速度大小v0入磁