【物理】浙江省宁波市慈溪市2023-2024学年高二上学期期末考试（解析版）

成就未来，新教育伴你成长联系电话：400-186-9786慈溪市2023年度第一学期期末测试卷高二物理试卷考生须知：1．本卷满分100分，考试时间90分钟；2．在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号并核对信息；3．所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效；4．可能用到的相关公式或参数：重力加速度g均取。选择题部分一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.单位符号为的物理量是（）A.磁感应强度 B.磁通量 C.电场强度 D.电动势【答案】B【解析】A．磁感应强度单位为T。A错误；B．磁通量知，磁通量单位为。B正确；C．电场强度知，电场强度单位为或。C错误；D．电动势单位为伏特（V）。D错误；2.如图所示，甲为回旋加速器，乙为磁流体发电机，丙为法拉第线圈，丁为电磁炉。下列说法正确的是（）A.甲图中，若加速电压减小，粒子能获得的最大动能减小B.乙图中，若要增大电源电动势，可以增大磁感应强度C.丙图中，若在ab的两端接上直流电源，稳定后接在cd端的电流表也会有偏转D.丁图中，电磁炉利用电磁感应使炉内线圈发热，进而传热给铁锅【答案】B【解析】A．设回旋加速度D形盒的半径为R，粒子获得的最大速度为，根据牛顿第二定律有解得粒子的最大动能为可知粒子最大动能与加速电压无关，故A错误；B．乙图中，根据洛伦兹力与电场力平衡可得可得电源电动势为若要增大电源电动势，可以增大磁感应强度，故B正确；C．丙图中，若在ab的两端接上直流电源，稳定后右侧线圈不会产生感应电流，接在cd端的电流表不会有偏转，故C错误；D．丁图中，电磁炉利用电磁感应使铁锅产生涡流而发热的，故D错误。3.变压器是日常生活中必不可少的重要元器件，小明同学从功率放大器中拆解出一个如图甲所示的环形变压器，该变压器可视为理想变压器，铭牌上显示该变压器原线圈的匝数为220匝，当原线圈接入220V的交流电时，副线圈两端的电压为22V。小明同学在环形变压器原线圈中串入一个理想交流电流表，在副线圈两端接一个铭牌为“2.5V，0.25A”的小灯泡，如图乙所示。当原线圈两端接如图丙所示的正弦交变电压时，小灯泡恰好能正常发光，下列说法正确的是（）A.变压器副线圈的匝数为20匝B.图丙中交流电的频率为0.5HzC.小灯泡正常发光时电流表的示数为0.025AD.图丙中正弦交变电压的峰值【答案】C【解析】A．该变压器可视为理想变压器，则由电压关系知代入得A错误；B．由图丙知，交流电的周期为，则频率为B错误；C．由电流关系知代入得C正确；D．由电压关系知代入得D错误；4.智能手机可测量磁感应强度。建立如图甲所示坐标系，xOy平面为水平面，z轴正方向竖直向上。手机如图甲放置，测量地磁场结果如图乙所示。在同一地点，手机绕x轴旋转某一角度，测量结果如图丙所示。已知手机屏幕面积约为0.009m2，则两次穿过屏幕的磁通量的变化量约为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】根据题意，计算通过手机显示屏的磁通量时，应利用地磁场的z轴分量，则图甲时穿过显示屏的磁通量大小约为图乙时穿过显示屏的磁通量大小约为由数据可得，第一次地磁场从手机显示屏穿过，z轴磁场分量为负值，第二次z轴地磁场分量为正值，可知地磁场从手机背面穿过，则磁通量的变化量约为5.如图甲所示为安装在某特高压输电线路上的一个六分导线间隔棒，图乙为其截面图。间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。当6条输电导线中通垂直纸面向外，大小相等的电流，a、b导线之间的安培力大小为F，此时（）A.O点的磁感应强度最大B.f导线所受安培力方向沿Of水平向左C.b、e导线之间的安培力大小为2FD.a导线所受安培力大小为2.5F【答案】D【解析】A．由题意可知，a与d、b与e、c与f在O点的磁场大小相等、方向相反，故O点的磁感应强度为零，故A错误；B．根据安培定则，其他5根输电线在f处产生的磁场方向垂直fc向下，根据左手定则，f导线所受安培力方向沿Of指向O，即水平向右，故B错误；C．由题意可知，a、b导线之间的安培力大小为F，b、e间的安培力大小为F，故C错误；D．b、f对a的安培力为F，c、e对a的安培力为F，d对a的安培力为，则a导线所受安培力为2.5F，故D正确。6.如图所示，在等臂电流天平的右托盘下固定一矩形线圈，线圈匝数为n，底边cd长为L，调平衡后放在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。重力加速度为g。左、右托盘分别放置质量为、的砝码，线圈中通如图所示方向的电流I，天平平衡。若拿掉右侧质量为的砝码，为使天平再次平衡，关于线圈中的电流，下列选项正确的是（）A.，逆时针 B.，顺时针C.，逆时针 D.，顺时针【答案】B【解析】据题意左、右托盘分别放置质量为、的砝码，线圈中通如图所示方向的电流I，天平平衡。根据左手定则可知线圈所受安培力方向为竖直向上，根据平衡条件有若拿掉右侧质量为的砝码，为使天平再次平衡，根据左手定则可知线圈所受安培力方向为竖直向下，电流方向为顺时针，由平衡条件有联立解得故选B。7.来自宇宙的高速带电粒子流在地磁场的作用下偏转进入地球两极，撞击空气分子产生美丽的极光。高速带电粒子撞击空气分子后动能减小。假如我们在地球北极仰视，发现正上方的极光如图甲所示，某粒子运动轨迹如乙图所示。下列说法正确的是（）A.粒子从M沿逆时针方向射向NB.高速粒子带正电C.粒子受到的磁场力不断增大D.若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转【答案】A【解析】A．高速带电粒子撞击空气分子后动能减小，速度变小，根据洛伦兹力提供向心力可得速度变小，半径变小，结合图像可知，粒子从M沿逆时针方向射向N，故A正确；B．地理北极附近是地磁南极，所以北极上空的地磁场方向竖直向下，根据左手定则可以判断，高速粒子带负电，故B错误；C．由于粒子的速度不断减小，则粒子受到的磁场力不断减小，故C错误；D．若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，赤道位置磁场由南向北，根据左手定则可以判断，粒子会向西偏转，故D错误。故选A。8.质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态。当此人手中拿着质量为的一个小物体以相对于飞船为u的速度把小物体抛出，则（）A.小物体的动量改变量是mu B.人的动量改变量是muC.人的速度改变量是 D.飞船的速度改变量是【答案】C【解析】A．依题意，小物体原来相对飞船静止，后被以速度u抛出，它的动量改变量是故A错误；B．人和小物体组成的系统动量守恒，可得人的动量改变量是故B错误；C．人的动量改变量可以表示为解得人的速度改变量是故C正确；D．依题意，飞船的速度改变量是0。故D错误。故选C。9.生活中我们常用高压水枪清洗汽车。如图所示，水垂直车门喷射，出水速度为30m/s，水的密度为，水碰到车后四面散开。则车门单位面积受到水的平均冲击力为多大（）A. B. C. D.【答案】B【解析】设出水时间为t，水枪的喷口的横截面积为S，对画表面的冲击力为F，水枪喷出水的速度为v，则在t时间内喷出水的质量为以这部分水位研究对象，以水喷出方向为正方向，则由动量定理可得-Ft=0-mv由水枪喷嘴的横截面积很小，可忽略不计，则所受到水的冲击力约为F==故选B10.笔记本电脑装有霍尔元件与磁体，实现开屏变亮、合屏熄灭。图乙为金属材质霍尔元件，长、宽、高分别为a、b、c，此时电流大小恒定，方向向右。合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压。当电压达到某一临界值，屏幕自动熄灭。则元件（）A.合屏过程中，元件后表面的电势比前表面高B.若磁感应强度变大，可能出现闭合屏幕时无法熄屏C.开、合屏过程中，元件前、后表面的电势差U与b有关D.开、合屏过程中，元件前、后表面的电势差U与c有关【答案】D【解析】A．电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则，自由电子向后表面偏转，后表面积累了电子，前表面的电势高于后表面的电势，故A错误；BCD．稳定后根据平衡条件有根据电流的微观表达式有解得所以若磁场变强，元件前、后表面间的电压变大，不可能出现闭合屏幕时无法熄屏。开、合屏过程中，前、后表面间的电压U与b无关，与c有关，故BC错误，D正确。11.下表是某电动汽车的主要参数，下列说法正确的是（）空车质量800kg电池能量标准承载200kg标准承载下的最大续航200km所受阻力与汽车总重比值0.08A.工作时，电动汽车的电动机将机械能转化成电池的化学能B.标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能C.标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为27%D.标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为16kW【答案】D【解析】A．工作时，电池将化学能转化成电动汽车电动机的机械能。A错误；B．标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能B错误；C．由题知，标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为C错误；D．标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为D正确。故选D。12.磁悬浮原理如图甲所示，牵引原理如图乙所示（俯视图）。水平面内，边长为L的正方形区域内存在竖直方向的匀强磁场，相邻区域的磁感应强度方向相反、大小均为B。质量为m、总电阻为R的矩形金属线框abcd处于匀强磁场中，ab边长为L。当匀强磁场沿直线向右以速度v匀速运动时，金属线框能达到的最大速度为。已知线框运动时受到的阻力恒为f，则为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】由于磁场以速度v向右运动，当金属框稳定后以最大速度向右运动，此时金属框相对于磁场的运动速度大小为，根据右手定则可以判断回路中产生的感应电动势E等于ad、bc边分别产生感应电动势之和，即根据欧姆定律可得，此时金属框中产生的感应电流为金属框的两条边ad和bc都受到安培力作用，边长等于说明ad和bc边处于的磁场方向一直相反，电流方向也相反，根据左手定则可知它们所受安培力方向一致，故金属框受到的安培力大小为当金属框速度最大时，安培力与摩擦力平衡，可得方程联立解得13.长度为L、质量为m的导体棒A粗细可忽略。如图所示，一个绝缘且足够长的半圆柱体固定于水平面，导体棒A仅靠水平面与半圆柱体。导体棒A与半圆柱体表面间的动摩擦因数为。空间内有沿半圆柱体半径向内的辐向磁场，半圆柱体表面的磁感应强度大小均为B。导体棒A通垂直纸面向外的变化电流，使得导体棒A沿半圆柱体缓慢向上滑动。设导体棒A与圆心O的连线与水平方向的夹角为。在导体棒A运动过程中，下列说法正确的是（）A.导体棒A所受的摩擦力为静摩擦力B.时，导体棒A所受的安培力最大C.半圆柱体对导体棒A的作用力方向与安培力方向的夹角逐渐减小D.半圆柱体对导体棒A的作用力逐渐增大【答案】D【解析】AB．根据左手定则确定安培力的方向，导体棒在上升至某位置时的受力分析如图所示：根据平衡条件可知导体棒A所受支持力导体棒A所受滑动摩擦力导体棒A沿粗糙的圆柱体从底端缓慢向上滑动，在到达顶端前的过程中，增大，增大，f增大，导体棒A所受的安培力其中在0~90°范围内增大，可知安培力先增大后减小，当时，导体棒A所受的安培力最大，此时解得故AB错误；CD．令支持力和滑动摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角为，则有可知支持力和摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角始终不变，由于支持力、摩擦力、重力与安培力四个力的合力为零，则重力、安培力的合力与支持力、摩擦力的合力等大反向，摩擦力与安培力位于同一直线上，则重力和安培力的合力方向与安培力的方向的夹角始终不变，增大，f增大，则半圆柱体对导体棒A的作用力逐渐增大，故C错误，D正确；故选D。二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）14.下列说法中正确的是（）A.周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场B.要有效发射电磁波，需要用高频振荡，频率越高发射电磁波的本领越大C.夜视仪是利用紫外线的荧光效应来帮助人们在夜间看见物体的D.肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强【答案】AB【解析】A．根据麦克斯韦理论可知，周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场，故A正确；B．发射电磁波的本领由振荡电路频率决定，振荡电路频率越高，发射电磁波的本领越大，故B正确；C．不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故C错误；D．肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力不是最强，射线穿透能力最强，故D错误；故选AB。15.如图甲所示连接电路，在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响，不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（）A.开关S闭合瞬间，流经灯和的电流大小相等B.开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变C.开关S断开瞬间，流经灯的电流方向改变，故闪亮一下再熄灭D.根据题中信息，可以推算出【答案】AD【解析】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的强烈阻碍作用，灯D3没有电流通过，灯D1和D2串联，流经灯D1和D2的电流相等，设每个灯泡的电阻为R，故稳定后灯D3和D2并联再与D1串联，流过D2的电流为故A正确，B错误；C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯D3和D2提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯D3和D2的电流相等，所以灯D2逐渐熄灭，故C错误；D．开关S闭合瞬间，灯D1和D2串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律电路稳定后，流过D3的电流为开关S断开瞬间，电感线圈能够为D3和D2提供与之前等大电流，故其两端电压为所以故D正确。故选AD。非选择题部分三、非选择题（本题共5小题，共55分）实验题（三题共14分）16.两实验小组设计实验验证动量守恒定律。第一组设计了如图甲所示“碰撞实验装置”，验证两小球碰撞前后的动量是否守恒。第二组设计了如图乙所示装置，利用光电门与气垫导轨验证两滑块碰撞前后的动量是否守恒。（1）关于第一组实验，下列说法正确的是______。（至少有一项是正确的）A.斜槽轨道必须光滑B.斜槽轨道的末端切线必须保持水平C.入射球A和被碰球B的质量必须相等D.入射球A每次必须从斜槽轨道的同一位置由静止释放（2）参与第一组实验的同学用托盘天平测出了小球A的质量m1，小球B的质量m2，用毫米刻度尺测得O、M、P、N各点间的距离（图丙中已标出），则验证两小球碰撞过程中动量守恒的表达式为______（用x1、x2、x3、m1、m2表示）。（3）参与第二组实验同学测得P、Q的质量分别为m1、m2，左、右遮光板的宽度分别为d1、d2。实验中，用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2，则动量守恒应满足的关系式为______（用t1、t2、d1、d2、m1、m2表示）。【答案】（1）BD（2）（3）【解析】（1）[1]A．本实验只需要小球每次到达斜槽末端的速度大小相同，斜面是否光滑对实验无影响，故A错误；B．本实验需要小球碰后做相同的平抛运动，为保证初速度水平，斜槽末端必须保持水平，故B正确；C．本实验对小球质量的要求是A球质量大于B球质量，故C错误；D．每次从同一位置释放A球可以保证A球到达斜槽末端时速度大小不变，故D正确。故选BD。（2）[2]若碰撞过程中系统动量守恒，则有即化简可得（3）[3]动量守恒应满足的关系式为代入速度，可化为17.一物体用游标卡尺测其长度示数如图所示，读数为______mm。【答案】12.50【解析】游标卡尺读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以图中读数为18.某同学测量充电宝的电动势E及内阻r（E约为5V，r约为），设计实验电路图如图1所示。现有实验器材：两个数字电表，定值电阻两个，阻值分别为和，滑动变阻器R，开关S，导线若干。（1）用画线代替导线将图2中的实物连线补充完整__________；（2）应选______（填“”或“”）；（3）实验中，依据电压表示数U和电流表示数I，作出了如图3所示的图线，则该充电宝的电动势______V（保留3位有效数字），内电阻______（保留1位有效数字）。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）[1]根据电路图连接实物图，如图：（2）[2]若用的电阻，因电源电动势为5V，还有滑动变阻器的电阻，则电流表读数会小于三分之一，则应该用2Ω的电阻；（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律有延长图像与坐标轴有交点，根据纵轴截距与斜率可知V19.如图所示为太空探索公司猎鹰火箭助推器回收画面。火箭发射时，助推器点火提供向上的推力，使火箭上升到40km高空时，速度达到1.2km/s，然后助推器脱落，并立即关闭发动机，在接近地面10km处重启发动机减速并使助推器的速度在着陆时为零。火箭助推器运动过程中所受地球引力可视为不变，等于地球表面时的重力，运动过程中，受到的阻力大小恒为助推器重力的0.2倍，助推器推力恒定不变。（1）助推器能上升到距离地面的最大高度；（2）重启发动机前助推器的最大速度为多少；（3）重启发动机产生的推力是助推器重力的多少倍。【答案】（1）；（2）；（3）8mg【解析】（1）火箭加速上升的高度，助推器脱落时的速度，助推器脱落后向上做减速运动，阻力，有解得助推器上升的最大高度为（2）重启发动机前火箭下落过程由牛顿运动定律联立解得（3）重启发动机后火箭下过程由牛顿运动定律所以20.如图所示，竖直平面内固定有轨道ABCDE，BC段水平放置，其左侧是光滑斜面AB，右侧CD是光滑圆弧，DE段（足够长）的倾角θ=37°，各段轨道均平滑连接，在圆弧最低处C点下方安装有压力传感器。一质量m=2kg的滑块P从左侧斜面某处由静止释放，经过B点后沿水平轨道BC向右滑行，第一次经过C点时，压力传感器的示数为滑块P的重力的11倍。已知BC段长度L=3m，CD段是半径R=1m、圆心角θ=37°的圆弧，滑块P与BC段、DE段间的动摩擦因数均为µ=0.5，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。（1）求滑块P第一次经过C点时的速度大小；（2）求滑块P从左侧斜面由静止释放时离BC的高度；（3）若将另一质量M=8kg的滑块Q（Q与BC段、DE段的动摩擦因数也为µ=0.5）置于C点，同样让滑块P从斜面AB上原位置由静止释放，P与Q在C点发生弹性正碰，求P与Q最终的距离。【答案】（1）10m/s；（2）6.5m；（3）1.76m【解析】（1）设滑块P第一次经过C点时的速度大小为vC，根据牛顿第二定律及牛顿第三定律可知解得（2）设滑块P从左侧斜面由静止释放时离BC的高度为H，根据动能定理有解得（3）因为滑块P的质量小于滑块Q的质量，所以滑块P、Q碰撞后P将反弹，设碰撞后滑块P、Q的速度大小分别为vP、vQ，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有解得，设滑块P反弹最终停止的位置为J，对滑块P从C到J的运动过程，根据动能定理有最终离B点0.6m；设滑块Q在DE段上运动到达的最高点为G，且此次对滑块Q从C到G的运动过程，根据动能定理有由题意可知滑块Q能够恰好运动至K点，则对滑块Q从G到K的运动过程，根据动能定理有联立各式解得，故滑块P、Q最终相距1.76m。21.如图所示，两个足够长的平行光滑细金属导轨固定在倾角的光滑绝缘斜面上，导轨间距，且电阻不计，导轨间有宽度为、磁感应强度的大小为、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，一长度为3d的绝缘轻杆将导体棒和正方形细金属线框连接，线框的边长为d，线框的总电阻为，导体棒和线框总质量为，导体棒与导轨始终接触良好，并在导体棒中通以恒定电流（由外接恒流电源产生，图中未画出），导体棒处于磁场内且恰好位于下边界处，将装置由静止释放，导体棒先穿过磁场，后金属线框也穿过磁场。金属线框第一次刚穿过磁场后的速度约为1.2m/s，之后再次返回穿过磁场。不计线框及导体棒中电流所产生磁场的影响，重力加速度g取，求：（1）导体