河北省邯郸市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题（含答案解析）

邯郸市2023-2024学年第一学期高二年级期末质量检测物理注意事项：1.考试时间75分钟，满分100分。2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡相应的位置上。3.全部答案在答题卡上完成，答在本试卷上无效。一、单项选择题：本题共7小题，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。1.如图所示为三根平行直导线的截面图，导线中的电流大小均相同，方向均垂直纸面向里。已知A、O、C三点共线，AC与OB垂直，，若在空间施加一匀强磁场，使得O点的磁感应强度为零。则匀强磁场的方向为（）A.沿OA方向 B.沿OB方向 C.沿OC方向 D.沿BO方向【答案】A【解析】【详解】根据安培定则，可知A、C处两导线在O点产生合磁场为零，B处导线在O点产生的磁场沿OC方向。在空间施加一匀强磁场，使得O点的磁感应强度为零，则匀强磁场的方向应沿OA方向。故选A。2.在双缝干涉实验中，用红色激光照射在双缝上，在缝后的光屏上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（）A.改用绿色激光B.增大双缝间距C.将光源向靠近双缝的位置移动D.将屏幕向远离双缝的位置移动【答案】D【解析】【详解】两相邻亮条纹的间距A．改用绿色激光，波长变小，间距变小，故A不符合题意；B．增大双缝间距，间距变小，故B不符合题意；C．将光源向靠近双缝的位置移动，对无影响，故C不符合题意；D．将屏幕向远离双缝的位置移动，即增大，间距增大，故D符合题意。故选D。3.《天工开物》中提到一种古法榨油——撞木榨油。如图，撞木榨油是先将包裹好的油饼整齐地摆到榨具里，然后用撞木撞击木楔，挤压油饼，油就流出来。某次撞击前撞木的速度为6m/s，撞击后撞木反弹，且速度大小变为原来的一半。已知撞木撞击木楔的时间为0.5s，撞木的质量为100kg。则撞木对木楔撞击力大小为（）A.600N B.1200N C.1800N D.2400N【答案】C【解析】【详解】撞木撞击木楔的过程，对撞木由动量定理可得其中初速度末速度撞击时间联立解得根据牛顿第三定律得，撞木对木楔撞击力大小为。故选C。4.M、N是两个完全相同的纯电阻电热器，M通以图甲所示的方波交变电流，N通以图乙所示的正弦交变电流。M、N两电热器的电功率之比为（）A.16∶25 B.25∶16 C.4∶5 D.5∶4【答案】B【解析】【详解】根据题意，设两电热器的电阻为，设电热器的电功率为，由电流的热效应有解得N电热器的电功率为则两电热器的电功率之比为。故选B。5.如图甲所示，长为2l的直导线MN折成边长相等、夹角为60°的“V”形并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中。当导线中通以电流I时，该“V”形通电导线受到的安培力大小为F。若如图乙所示，在MN间接上长为l的相同直导线，使从M点流入、N点流出的电流仍为I，则该三角形通电导线受到的安培力大小为（）A.0 B.0.5F C.F D.1.5F【答案】C【解析】【详解】根据题意，对弯折的导线，其所受安培力的有效长度为电流流入端、电流流出端两点连线的直线长度，对于甲图有对于乙图又有则有故选C。6.在现代社会，移动电子设备如智能手机、平板电脑等已成为人们生活中不可或缺一部分。无线充电技术成为一种越来越受欢迎的充电方式。其工作原理可简化为如图甲，在送电线圈a中通入交变电流，电流产生变化的磁场，变化的磁场使受电线圈b中产生感应电流，从而对设备充电。当送电线圈a中通入如图乙的电流时，下列说法正确的是（）A.t1时刻，受电线圈b中的感应电流最大B.t2时刻，受电线圈b中的感应电流为零C.t1到t3时间内，受电线圈b中感应电流方向与a中的电流方向相同D.t3到t4时间内，受电线圈b中感应电流方向与a中的电流方向相同【答案】D【解析】【详解】A．由法拉第电磁感应定律t1时刻，受电线圈b中的感应电流为零，故A错误；B．t2时刻，受电线圈b中的感应电流最大，故B错误；C．根据楞次定律“增反减同”可知，t1到t3时间内，电流先减小后增大，受电线圈b中感应电流方向与a中的电流方向先相同后相反，故C错误；D．t3到t4时间内，电流减小，受电线圈b中感应电流方向与a中的电流方向相同，故D正确。故选D。7.如图所示，理想变压器原线圈两端接电压有效值不变的交流电源，其两个副线圈位于同一铁芯上，匝数分别为和，所接负载。当只闭合时，电流表示数为3A；当和都闭合时，电流表示数为6A。则的值为（）A.2∶1 B.3∶1 C.4∶1 D.9∶1【答案】B【解析】【详解】变压器原、副线圈的磁通量变化率相同，故由能量守恒得，输出功率等于输入功率，当只闭合时当和都闭合时代入数据，可得即得故选B。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，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.图中的实线是一列正弦波在时的波形图，虚线是其在时的波形图，设该波的周期T大于0.1s。下列说法正确的是（）A.该波的周期可能为0.16sB.该波的周期可能为0.32sC.该波的波速可能为D.该波的波速可能为【答案】ACD【解析】【详解】AB．如果波是向右传播的，由图可得且若，则有若，则有如果波是向左传播的，由图可得且若，则有若，则有故A正确，B错误；CD．由图可知，波的波长若波的波速为，则有若波的波速可能为，则有故CD正确。故选ACD。9.如图所示，在游乐场上，两位同学各驾驶着一辆碰碰车迎面相撞。设甲同学和他的车的总质量为m，碰撞前向右运动，速度大小；乙同学和他的车的总质量为150kg，碰撞前向左运动，速度大小；碰撞后瞬间甲同学和他的车的速度大小，方向不变。则m的值可能为（）A.160kg B.150kg C.140kg D.130kg【答案】AB【解析】【详解】甲乙发生碰撞，设碰后乙的速度大小为v，规定向右为正方向，二者满足动量守恒定律，可得解得根据碰后实际情况可知解得根据碰撞过程中，总的动能不增加可得解得故选AB。10.如图所示，水平地面上方存在垂直纸面向里的有界匀强磁场，有界磁场上边界与水平地面平行。两个边长相等的单匝闭合正方形线圈a和b，分别用材料相同、粗细不同的导线绕制，线圈a和b所用导线的横切面面积之比为1∶3，线圈a从距磁场上边界h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面；线圈b在相同高度以初速度水平抛出，先做平抛运动，再进入磁场，最后也落到地面。已知线圈运动过程中均不发生转动。设线圈a和b进入磁场的整个过程中，两线圈的运动时间分别为和，通过两线圈的电荷量分别为和，不计空气阻力，则（）A. B. C. D.【答案】AD【解析】【详解】AB．线圈a和b在竖直方向做自由落体运动，则两线圈刚进入磁场时的竖直分速度相等，由牛顿第二定律得又有，，，由以上各式可得其中为电阻率，为密度，从该式可以看出，两线圈进入磁场时加速度相同，那么线圈完全进入磁场时的竖直分速度也相同，则进入磁场整个过程的时间相同，故A正确，B错误；CD．由和，线圈a和b进入磁场的电流之比为，由，可得故C错误，D正确。故选AD。三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。11.某物理兴趣小组利用图甲中电池组、滑动变阻器、带铁芯线圈、线圈、灵敏电流计及开关等器材研究电磁感应现象并判定感应电流方向。（1）在图甲给出的实物图中，用笔画线作为导线将实验器材连成实验电路。___________（2）连接好实验器材，在开关闭合、线圈放在线圈中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断___________（填选项前的字母）。A.线圈向上移动或将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转B.线圈中铁芯向上拔出或仅断开开关瞬间，都能引起电流计指针向右偏转C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D.因为线圈、线圈的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向（3）兴趣小组利用图乙装置分析磁体穿过整个线圈的过程中感应电流大小的变化，传感器显示的电流i随时间t变化的图像应该是___________。A.B.C.D.【答案】①.②.B③.B【解析】【详解】（1）[1]该实验中有两个闭合回路，线圈与滑动变阻器、开关、电源构成一个回路，线圈与电流计构成一个回路，然后用笔画线连接，如图所示（2）[2]电流计指针是否发生偏转取决于穿过线圈的磁通量是否发生变化，而电流计中指针的偏转方向由穿过线圈的磁通量是变大还是变小决定。由题意知当向右滑动时，线圈中的电流变小，导致穿过线圈的磁通量减小，电流计指针向右偏转，以此推理，若穿过线圈的磁通量增大时，电流计指针应向左偏转AB．线圈上移时，穿过线圈磁通量减小，电流计指针向右偏，故A错误，B正确；C．匀速向左滑时穿过线圈的磁通量增大，电流计指针向左偏转，匀速向右滑时穿过线圈的磁通量减小，电流计指针向右偏转，故C错误；D．知磁通量变化情况和电流计指针偏转情况，可以判断电流计指针的偏转情况，故D错误。故选B。（3）[3]根据题意，由楞次定律可知，进入时电流方向与离开时电流方向相反，且离开线圈时速度比进入时速度大，即切割磁感线产生的感应电流要大。故选B。12.某研究性学习小组利用秒表、天平、游标卡尺、刻度尺研究单摆的周期与摆球质量、摆长之间的关系。实验装置如图甲所示，实验时将摆球拉起较小角度后释放，使之做简谐运动，利用秒表测出摆球摆动的周期。（1）该实验采用的实验方法为___________（选填“控制变量法”或“理想实验法”）。（2）用游标卡尺测量摆球直径，示数如图乙所示，读数为___________mm。（3）如果该学习小组用该装置分别在北京和邯郸两地进行探究“单摆的周期T与摆长L的关系”的实验，然后将实验数据绘制成图像，如图丙所示，则在北京测得的实验结果对应的图线是___________（选填“A”或“B”）。（4）如果该学习小组用实验装置甲测定邯郸的重力加速度，测得摆线长为97.47cm，50次全振动时间为100.0s，则邯郸的重力加速度为___________。（结果保留两位有效数字）【答案】①.控制变量法②.18.6③.A④.9.7【解析】【详解】（1）[1]实验研究单摆的周期与摆球质量、摆长之间的关系，通过控制变量法进行研究。（2）[2]10分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知摆球直径为（3）[3]由单摆的周期公式可得北京的纬度较高，重力加速度较大，所以图像的斜率更小，故在北京测得的实验结果对应的图线是A。（4）[4]由单摆的周期公式可得其中，代入数据解得邯郸的重力加速度为13.如图甲所示，一个圆柱体水桶的底面直径与高分别为和、当桶内无水时，从某点A恰能通过桶顶端某点B看到桶底边缘的某点C。如图乙所示，当桶内水的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点D，C、D两点相距。已知光在真空中的传播速度为c、求：（1）水的折射率；（2）光从D点传到B点的时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意，设，，由折射定律可得由几何关系可得，解得（2）根据题意，设光从点到点的时间为，则有光从点到点的时间为，则有光在水中速度，则有则光从点到点的时间为14.如图所示，绝缘水平面上有一固定的光滑导线框，导线框中接有的电阻，整个导线框位于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向下。时刻，电阻的导体棒ab以的速度开始沿导线框向右做减速运动，时刻速度刚好减为零。已知导体棒ab的长度，质量，导体棒ab始终与导线框垂直且接触良好，导线框电阻不计。求：（1）时刻，通过导体棒ab的电流大小；（2）时间内，电阻R产生的焦耳热；（3）时间内，通过导体棒ab的电荷量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意可知，时刻，导体棒产生的电动势为通过导体棒的电流为，根据闭合电路欧姆定律得（2）时间内，电路中产生的焦耳热为，由能量守恒定律得电阻产生的焦耳热为，则有解得（3）时间内，对导体棒由动量定理可得解得15.在如图所示的平面直角坐标系中，的区域内有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，的区域内有沿x轴正方向的匀强电场。一个质量为m、电荷量为的粒子从O点射出，初速度方向与x轴正方向