湖北省黄冈市2023-2024学年高二上学期期末调研联考物理试题【含答案解析】

黄冈市2023年秋季高二年级期末调研考试物理黄冈市教育科学研究院命制本试卷共6页，15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。祝考试顺利注意事项：1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4.考试结束后，请将答题卡上交。一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.在12世纪初，我国已将指南针用于航海，现在“磁”已广泛应用于我们的生产、生活中。下列与“磁”相关的现象中属于电磁感应现象的是（）A.指南针总是指向南方B.两根通有同向电流的平行导线会相互吸引C.金属探测器靠近金属时会报警D.电流通过电流表时，电流表的指针发生偏转【答案】C【解析】【详解】A．地球就像一个大磁体，它和磁铁一样，也有两个极，一个叫地磁北，另叫地磁南极。指南针上指针是一个磁针，并且可以自由转动，而磁极是同极相斥，异极相吸，指南针受到了地球磁场的影响，所以总是一头指向南方，一头指向北方，是磁场间的相互作用，不属于电磁感应现象，故A错误；B．通电直导线会在周围产生立体的围绕着通电直导线的磁场，两个导线之间，它们产生的两个磁场的方向是相反的，根据磁场“同性相吸、异性相吸”的规则，这两个磁场是相吸的，两个直导线也是相吸的，是电流的磁效应，不属于电磁感应现象，故B错误；C．当探测器靠近金属物品时，金属物品中就会产生感应电流，使探测器报警，由此可知探测器的工作原理是电磁感应现象，故C正确；D．通电导线在磁场中受到安培力作用，使得指针发生偏转，利用的是磁场对电流有力的作用，不属于电磁感应现象，故D错误。故选C。2.如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面，导线框的ab边与导线平行，导线中通有向右的恒定电流Ⅰ、现将导线框由静止释放，导线框在竖直下落过程中没有翻转。下列对导线框下落过程的分析，其中说法正确的是（）A.导线框中产生了顺时针方向的感应电流B.导线框的面积有收缩的趋势C.导线框下落的加速度有时可能大于重力加速度gD.若导线中的电流Ⅰ方向向左，则线框所受安培力的合力方向向下【答案】A【解析】【详解】ABD．根据安培定则可知，导线下方的磁场垂直纸面向里，离导线越远的地方，磁场越小，导线框在竖直下落过程中，磁通量变小，根据楞次定律可知导线框中产生了顺时针方向的感应电流，导线框的面积有扩张的趋势，ab边受安培力较大且向上可知，线框所受安培力的合力方向向上，故A正确，BD错误；C．导线框下落过程中，安培力向上，重力大于安培力，所以导线框下落的加速度小于重力加速度g，故C错误；故选A。3.图甲为小型交流发电机的示意图，在磁感应强度的匀强磁场中，单匝矩形金属线框绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生正弦式电流。定值电阻R两端的电压如图乙所示，电路中其它部分的电阻忽略不计，下列说法正确的是（）A.该交流电频率为50HzB.时，线框平面恰好与磁场方向垂直C.时，穿过线框的磁通量变化率为零D.该矩形线框的面积为【答案】B【解析】【详解】A．该交流电的周期T=0.04s，则频率为选项A错误；B．时，感应电动势为零，则线框平面恰好与磁场方向垂直，选项B正确；C．时，感应电动势最大，则穿过线框的磁通量变化率最大，选项C错误；D．根据解得该矩形线框的面积为选项D错误。故选B。4.汽车启动的工作原理如图所示，首先由转换器将蓄电池的直流电转换为正弦式电流，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为，电压表为理想交流电压表。当变压器副线圈输出电压的瞬时值达到12000V时，火花塞产生电火花点燃发动机汽缸内的雾化汽油，发动机开始工作。已知开关S闭合时，电压表的示数为12V，要使发动机点火成功，变压器原、副线圈匝数比的最大值为（）A.1000 B. C. D.【答案】D【解析】【详解】变压器副线圈输出电压的有效值为根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系变压器原、副线圈匝数比的最大值为故选D。5.小明发现摩托车启动过程中，当电动机启动时，摩托车的车灯会瞬时变暗。如图所示为摩托车蓄电池供电简化电路图。若蓄电池的电动势，内阻，车灯的电阻。启动该车时，先接通开关打开车灯，再接通开关启动电动机，此刻测得流过蓄电池的电流。在接通开关后，下列对电路的分析，正确的是（）A.蓄电池的路端电压，在开关接通后比接通前大B.流过蓄电池的电流，在开关接通后比接通前小C.开关接通前，车灯的功率为72WD.开关接通时，车灯的功率为32W【答案】D【解析】【详解】AB.在开关S2接通后，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，路端电压变小。流过电灯的电流变小，所以流过蓄电池的电流变大，故AB错误；C.开关S2接通前，回路电流为车灯的功率为故C错误；D.开关S2接通后，回路电流为车灯两端电压为车灯的功率为故D正确。故选D。6.在如图所示平面内，分界线MN将边界平行、宽度为L的区域分成两部分，一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场，另一部分充满方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，MN与磁场的左右边界垂直。一质量为m，电量为的粒子从M点射入磁场，入射方向与磁场方向垂直且与MN成30°角。若粒子恰好从右边界沿垂直于边界方向射出，不计粒子重力，则该粒子的入射速度大小可能为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】如图所示，粒子可能从下方垂直边界方向射出，还可能从上方垂直边界方向射出由几何关系可得解得又联立解得当时故选C。7.在建的建筑物为了防止墙面开裂需要定期浇水保湿。如图所示，位于水平地面的水管口横截面积为，水流从管口喷出时速度大小为10m/s，方向与水平地面成角，且恰好垂直冲击墙面。已知水的密度为，忽略空气阻力。若水流冲击墙面后，速度立即减为零，取，则墙面所受冲击力的大小为（）A.40N B.32N C.25.6N D.24N【答案】B【解析】【详解】单位时间内喷出的水的体积为单位时间内喷出的水的质量为恰好垂直冲击墙面时水流的速度取很短的时间内冲击墙面的水为研究对象，规定垂直冲击墙面时水流的速度方向为正方向，则得故选B。8.质谱仪是一种利用磁偏转来分离和检测同位素的仪器。如图所示，在直线边界ab、bc一侧有范围足够大、方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，甲、乙带电粒子均以大小为的速度从M点垂直于ab边射入匀强磁场，实验发现：甲粒子恰好从b点离开磁场，乙粒子垂直于bc边离开磁场。已知ab边与bc边所成角度为135°，M点与b点间距离为L，甲、乙两粒子所带电荷量相同，不计粒子重力和粒子间的相互作用力。下列说法正确的是（）A.两粒子均带正电荷 B.甲、乙两粒子的质量之比为1∶2C.乙粒子的比荷为 D.甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为2∶5【答案】BD【解析】【详解】A．由左手定则可知，两粒子均带负电荷，选项A错误；B．由粒子运动轨迹可知两粒子运动半径分别为根据可得甲、乙两粒子的质量之比为1∶2，选项B正确；C．根据可知乙粒子的比荷为选项C错误；D．根据两粒子在磁场中运动的圆心角分别为180°和225°，则运动时间比选项D正确。故选BD。9.如图所示，在竖直平面内固定的光滑圆轨道，半径为R，虚线AB、CD分别为水平和竖直直径。可视为质点的甲、乙两小球质量分别为、。现将甲球从B点由静止释放，运动至D点与静止的乙球发生弹性碰撞。重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.甲球在第一次碰撞前瞬间的速度大小为B.若，两球第一次碰撞后，乙球可能到达A点C若，两球第一次碰撞后，乙球恰好能到达A点D.两球第一次碰撞后，乙球有可能运动至最高点C点【答案】CD【解析】【详解】A．设甲球在第一次碰撞前瞬间的速度大小为，由机械能守恒定律得得故A错误；BC．甲、乙两球碰撞后的瞬间速度分别为和，甲、乙两球发生弹性碰撞则有，解得若，则两球第一次碰撞后，乙球上升的高度为，则解得乙球不可能到达A点。若，则两球第一次碰撞后，乙球上升的高度为，则解得故B错误，C正确；D．设乙球恰好运动的最高的速度为，则解得从最低点到最高点，对乙球由动能定理得解得当两球第一次碰撞后，得即满足时，两球第一次碰撞后，乙球有可能运动至最高点C点。故D正确。故选CD。10.如图甲所示，一质量为m，边长为L的正方形导线框abcd静置于绝缘水平桌面上，虚线边界恰好将线框平分，在边界左侧有磁感应强度的匀强磁场，在边界右侧有磁感应强随时间t按乙图所示规律变化的磁场，边界两侧磁场方向均竖直向上。时刻，线框恰好与桌面发生相对滑动。已知导线框的电阻为R，重力加速度为g，线框与水平桌面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列对线框在时间内的分析，其中正确的是（）A.线框中感应电流沿adcba方向B.流过线框的电流为C.线框所受摩擦力始终向右D.线框与桌面间的动摩擦因数为【答案】AD【解析】【详解】A．由题意可知，穿过线圈平面的磁通量竖直向上增强，由楞次定律和安培定则可知，线框中感应电流沿adcba方向，故A正确；B．由法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势由闭合电路欧姆定律可知，流过线框的电流故B错误；C．由左手定则可知，和边在两部分磁场中所受安培力恰好平衡。边和边所受安培力方向分别向左和向右，如图所示。当时，则设线框所受摩擦力为，则此时，线框所受摩擦力方向向左。当时，则则此时，线框所受摩擦力方向向右，故C错误；D．当时，线框恰好与桌面发生相对滑动，则解得故D正确。故选AD。二、非选择题：本题共5小题，共60分。11.利用图示的实验装置验证动量守恒定律，实验步骤如下：①接通气源，调节导轨水平；②将宽度相同的两个滑块A、B静置于导轨上，使滑块A紧靠导轨左侧挡板，滑块B的左端恰好位于导轨的中点处。③使滑块A以一定的初速度沿气垫导轨向右运动与滑块B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后滑块A反弹，分别用传感器记录滑块A从左挡板运动到与B碰撞所用时间，滑块A和B从碰撞时刻开始到各自撞到左右挡板所用时间和；回答以下问题：（1）在调节导轨水平时，先在导轨上只放滑块A，并给一初速度，使它从导轨左端向右端运动，用传感器测得滑块A通过导轨前半段的时间小于后半段的时间。为使导轨水平，可使导轨左端______（选填“升高”或“降低”）一些；（2）要验证两滑块碰撞的瞬间系统动量守恒，实验中还必须测量的物理量有______；A.滑块A的质量、滑块B的质量B.两滑块的宽度dC.气垫导轨的总长度L（3）只要满足关系式______，就能证明两滑块碰撞前后动量守恒。（仅用、、和第（2）问中测量的物理量表示）【答案】①.升高②.A③.【解析】【详解】（1）[1]由于滑块A通过导轨前半段的时间小于后半段的时间，表明滑块A在做减速运动，导轨右端过高，可知，为使导轨水平，可使导轨左端升高。（2）[2]由于两滑块宽度相同，且滑块B的左端恰好位于导轨的中点处，则传感器记录滑块A从左挡板运动到与B碰撞所用时间与滑块A和B从碰撞时刻开始到各自撞到左右挡板所用时间和内，三段时间滑块通过的位移大小距相同，令为x0，则速度大小分别为，，碰撞后，滑块A反弹，根据动量守恒定律有解得可知，要验证两滑块碰撞的瞬间系统动量守恒，实验中还必须测量的物理量有滑块A的质量、滑块B的质量。故选A。（3）[3]根据上述可知，能证明两滑块碰撞前后动量守恒需要满足的关系式为12.学校课外科技小组的同学利用铜片、锌片和苹果制作了一个水果电池，他们设计实验来测量该水果电池的电动势E和内阻r。实验前，同学们查阅资料发现苹果电池的电动势大约为1V左右，内阻大于1kΩ。（1）小王同学为了粗测该水果电池的内阻，使用多用电表的欧姆挡，将红、黑表笔分别接到水果电池的铜、锌两极上，测量水果电池内阻。小王同学的做法___________（选填“合理”或“不合理”）；（2）为了精确测量该水果电池的电动势E和内阻r，实验室准备了如下实验器材：电压表V（量程0~1.5V，内阻约为5kΩ）电流表A（量程0~600μA，内阻）滑动变阻器（阻值0~100Ω）滑动变阻器（阻值0~10kΩ）开关1个、导线若干活动小组设计了如图甲、乙所示的两种电路：为了使测量结果更加精确，我们应选择___________（选填“甲”或“乙”）电路图，滑动变阻器应选择___________（选填“”或“”）。（3）按要求连接实验电路，调节滑动变阻器，测得多组数据。根据测量数值作出如图丙所示的特性曲线，则该水果电池的电动势___________V，内阻___________Ω。（保留3位有效数字）【答案】①.不合理②.甲③.R2④.1.04##1.05##1.06⑤.1.80×103（1.77×103~1.83×103均给分）【解析】【详解】（1）[1]欧姆档内部有电源，不能直接测量电源的内阻，则小王同学的做法不合理；（2）[2][3]因电流表内阻已知，则应该采用甲电路测量；因电源内阻大于1kΩ，则滑动变阻器选择R2。（3）[4][5]由图像可知，该水果电池电动势E=1.05V内阻13.如图所示，质量为的木板静置于光滑水平地面上，质量为的小滑块（可视为质点）以的速度从木板左端滑上木板，小滑块最终未滑下木板，取重力加速度。（1）求小滑块在木板上滑动过程中，它们总的机械能损失量；（2）若小滑块与木板间的动摩擦因数，求小滑块相对木板滑动的时间t。【答案】（1）15J；（2）0.6s【解析】【详解】（1）小滑块在木板上滑动过程中，滑块和木板组成的系统动量守恒由动量守恒定律得①系统损失的机械能为②联立解得（2）对滑块，由动量定理得③解得14.利用电场、磁场实现粒子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，xOy平面的第一、二象限内有足够长且宽度均为L、边界平行于x轴的区域Ⅰ和Ⅱ，其中Ⅰ区中存在沿y轴正方向的匀强电场，Ⅱ区中存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，Ⅱ区的下边界与x轴重合。质量为m、电荷量为的粒子从M点（0，2L），以大小为的速度、沿与y轴负方向成的方向射入Ⅰ区（如图所示），之后粒子恰能进入Ⅱ区，且经磁场偏转后垂直于x轴离开磁场。不计粒子的重力。（1）求粒子在区域Ⅰ中运动的时间t；（2）求区域Ⅱ中匀强磁场的磁感应强度B的大小；（3）若粒子从M点沿y轴负方向射入Ⅰ区，粒子刚好未能进入x轴下方区域，求粒子从M点射出的速度大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子在电场中做匀变速曲线运动，在y轴方向上的初速为恰好进入Ⅱ区，即到达Ⅱ区时，竖直方向速度刚好为零，所以有解得（2）粒子刚进入Ⅱ区磁场时，速度大小为粒子在Ⅱ区中恰好运动四分之一圆弧，得粒子圆周运动的半径由带电粒子在磁场中做匀速圆周，有