浙江省绍兴市会稽联盟2023-2024学年高二上学期期末联考物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12023学年第一学期绍兴会稽联盟期末联考高二年级物理学科试题考生须知：1．本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。3．所有〖答案〗必须写在答题纸上，写在试卷上无效。4．考试结束后，只需上交答题纸。（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.下列物理量是矢量且其在国际单位制（SI）的单位正确的是（）A.电场强度， B.冲量，C.时间，s D.磁通量，Wb〖答案〗B〖解析〗A．根据电势差与电场强度的关系可知，电场强度的单位为，故A错误；B．根据动量定理可知，冲量的单位为，故B正确；C．时间是标量，故C错误；D．磁通量是标量，故D错误。故选B。2.关于电磁波，下列说法正确的是（）A.只要存在电场和磁场，就能产生电磁波B.电视遥控器利用的是紫外线C.法拉第预言了电磁波的存在D.真空中，不同频率的电磁波传播速度与光速相同〖答案〗D〖解析〗A．周期性变化的电磁场产生电磁波，故A错误；B．电视遥控器利用的是红外线，故B错误；C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，故C错误；D．真空中，电磁波的传播速度均等于光速，故D正确。故选D。3.青岛二中是一所有近百年历史的名校，敬教乐学的扎实学风与智慧现代的科技于此碰撞．如图是青岛二中2022级学生的校园一卡通，在校园内将一卡通靠近读卡器，读卡器向外发射某一特定频率的电磁波，一卡通内线圈产生感应电流，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，读卡器感应电路中就会产生电流，从而识别卡内信息．图中具有同一原理的是（）A. B.C. D.〖答案〗C〖解析〗A．由题意可知，刷一卡通时会产生感应电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其工作原理为电磁感应现象，图中为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故A错误；B．图中的实验是探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系，运用了电流的磁效应，故B错误：C．图中没有电源，为发电机的工作原理，是根据电磁感应现象制成的，故C正确；D．图中有电源，为电动机的工作原理，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，故D错误。故选C。4.如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片平板S下方有强度为的匀强磁场。下列表述正确的是（）A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里B.质谱仪是分析同位素的重要工具C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小〖答案〗B〖解析〗A．带正电荷的粒子进入速度选择器，所受静电力向右，则洛伦兹力必须向左，根据左手定则可判断速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故A错误；C．能通过狭缝P的带电粒子在速度选择器中做直线运动，受力平衡，则解得故C错误；BD．粒子进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则解得其中E、B、B0都时定值，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，则粒子的轨道半径R越小，粒子的荷质比越大。所以质谱仪是分析同位素的重要工具。故B正确，D错误。故选B。5.如图所示，质量为3m、半径为R的四分之一光滑圆弧体静止在光滑的水平面上，质量为m的小球（可视为质点）从圆弧体的最高点由静止释放，已知重力加速度为g，则小球下滑过程中（）A.小球和圆弧体组成的系统动量守恒B.小球的机械能守恒C.小球运动到最低点时速度大小为D.小球运动到最低点时速度大小为〖答案〗C〖解析〗A．小球和圆弧体组成的系统只在水平方向上动量守恒，故A错误；B．小球和圆弧体组成的系统机械能守恒，小球的机械能不守恒，故B错误；CD．小球在圆弧体最高点下滑到分离的过程中，M与m组成的系统水平方向动量守恒由能量守恒可得又，解得故C正确，D错误。故选C。6.如图所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，分别与高频交流电源连接，两个D形金属盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，忽略粒子在电场中的运动时间，下列说法正确的是（）A.粒子射出时的最大动能与D形金属盒的半径无关B.加速电压越大，粒子最终射出时获得的动能就越大C.若增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间不变D.若增大磁感应强度B，为保证粒子总被加速，必须增大周期性变化电场的频率〖答案〗D〖解析〗AB．粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律解得粒子射出时的最大动能粒子射出时的最大动能与D形金属盒的半径R和磁感应强度B有关，与加速电压无关，故AB错误；C．粒子做圆周运动的周期根据动能定理加速次数粒子在回旋加速器中运动的时间若增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间减小，故C错误；D．若增大磁感应强度B，根据可知，为保证粒子总被加速，必须减小周期性变化电场的周期，必须增大周期性变化电场的频率，故D正确。7.如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m，带电量为+q的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为μ。现对小球施加水平向右的恒力F0，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法中正确的是（）A.直杆对小球的弹力方向不变B.直杆对小球的摩擦力一直减小C.小球运动的最大加速度为D.小球的最大速度为〖答案〗C〖解析〗A．竖直方向根据平衡条件初始时，洛伦兹力为零，弹力方向向上，此时小球加速，必然有速度达到最大时，摩擦力与拉力平衡，此时弹力必然大于重力，此时洛伦兹力必然大于重力，且有此时弹力方向向下，故A错误；BC．小球开始运动时有随v增大，a增大，当a达最大值，摩擦力减小，此后随着速度增大，洛伦兹力增大，支持力反向增大，此后下滑过程中有随v增大，a减小，摩擦力增大，故B错误，C正确；D．当时，此时达到平衡状态，速度最大，最大速度故D错误。8.如图甲所示，线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈，并不与玻璃管摩擦。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像，从上往下看线圈中顺时针为电流的正方向。下列判断正确的是（）A.本次实验中朝下的磁极是N极B.t1~t2与t2~t3两段时间里图线与坐标轴围成的面积相等C.磁铁下落过程减少的重力势能等于增加的动能D.磁铁若从更高处释放，t2时刻穿过线圈的磁通量更大〖答案〗B〖解析〗A．由乙图可知t1~t2时间内线圈中电流为顺时针方向，根据楞次定律的“增反减同”可知本次实验中朝下的磁极是S极。故A错误；B．乙图中图线与横轴所围面积表示通过线圈横截面的电荷量，有依题意，线圈在t1~t2与t2~t3两段时间里的磁通量的变化相同，所以这两段图线与坐标轴围成的面积相等。故B正确；C．由能量守恒可知磁铁下落过程减少的重力势能等于增加的动能与增加的电流能量之和。故C错误；D．根据磁铁若从更高处释放，t2时刻穿过线圈的磁通量不变。故D错误。9.在远距离输电技术上，中国1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程可简化为：如虚线框所示，若直流输电线电阻为，直流电输送功率为，不计变压器、整流与逆变等造成的能量损失，则（）A.直流电输电线路上的电流为500AB.直流电输电线路上损失的电压为100kVC.降压变压器的输出功率是D.若将1100kV直流输电降为550kV直流输电，受端获得功率将比原来减少〖答案〗D〖解析〗A．根据电功率计算公式可知输送电流故A错误；B．损失电压故B错误；C．输电导线上损失的功率降压变压器的输出功率故C错误；D．用1100kV输电时输电导线上损失的功率保持输送功率不变，只用550kV输电，则有则用户得到的功率比1100kV输电时减少故D正确。故选D。10.两个相同的小灯泡L1、L2和自感线圈L、电容器C、开关S、直流电源连接成如图所示的电路。已知自感线圈L的自感系数较大且直流电阻为零，电容器C的电容较大，下列判断正确的是（）A.开关S闭合稳定后，灯泡一直亮着B.通过自感线圈L的电流越大，线圈的自感电动势越大C.去掉电容器C，开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，L1和L2灯泡均逐渐熄灭D.开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，L1灯泡突然亮一下，然后熄灭，L2灯泡逐渐熄灭〖答案〗D〖解析〗A．开关S闭合稳定后，L1灯泡被短路，所以最后熄灭，A错误；B．通过自感线圈L的电流越大，电流变化率越小，线圈的自感电动势越小，B错误；C．去掉电容器，开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，L1灯泡闪亮一下逐渐熄灭，L2灯泡立即熄灭，C错误。D．开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，由于线圈的自感现象，线圈与L1灯泡构成回路，所以L1灯泡闪亮一下，然后熄灭，L2灯泡由于电容器放电，逐渐熄灭，D正确。故选D。11.在以下四种情景中，线圈中产生的电流与其正下方所示的i-t图线相对应的是（）A.图甲 B.图乙 C.图丙 D.图丁〖答案〗A〖解析〗A．图甲中线圈从垂直中性面开始转动，产生交流电是余弦线，选项A正确；B．图乙中线圈转动时仍产生不间断的正弦交流电，选项B错误；C．图丙中线圈处于辐射状的磁场中，线圈的两边所处位置的磁场大小不变，则产生恒定不变的电动势，选项C错误；D．图丁中线圈转动时仍产生正弦交流电，选项D错误。12.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880匝，当原线圈接人的交流电时，副线圈两端的电压为。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“”的小奵泡，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80匝B.图丙中交流电的频率为C.小灯泡正常发光时电流表的示数为D.图丙中正弦交变电压的峰值〖答案〗C〖解析〗A．原线圈接220V的交流电时，副线圈两端的电压为22V，根据变压比解得故A错误；B．根据图像可知，周期为0.02s，则频率为故B错误；C．小灯泡正常发光时副线圈电流为，根据变流比可得电流表的示数故C正确；D．小灯泡正常发光时副线圈电压为，根据变压比可得原线圈电压有效值则正弦交变电压的峰值故D错误。13.在如图所示的平面内，存在宽为的匀强磁场区域（足够长、边界上有磁场），匀强磁场的磁感应强度大小为B，左侧边界上有一离子源S，可以向纸面内各方向发射质量为、带电荷量、速度大小为的离子。不计离子受到的重力和空气阻力，下列说法正确的是（）A.离子在磁场中运动的最长时间为B.离子从右侧边界离开磁场时，在磁场中运动的最短时间为C.离子从右侧边界离开磁场时，在磁场中运动的最长时间为D.离子从左侧边界离开磁场时，射入点与射出点间的最大距离为〖答案〗B〖解析〗AD．带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由解得则垂直左边界运动的离子恰与右边界相切，运动半个圆周，在磁场中运动的时间最长，为此时，离子从左边界离开磁场，射入点与射出点间的距离最大，大小为2L。故AD错误；B．离子从右侧边界离开磁场时，当离子圆周运动的弦长最短时，对应圆心角最小，根据运动时间最短，由几何关系得最短弦长为L，圆心角为60°，时间为故B正确；C．离子从右侧边界离开磁场时，离子初速度沿左边界向下，离子做四分之一的圆周运动，此时有最大弦长，对应圆心角最大，运动时间最长，则离子从右侧边界离开磁场时，在磁场中运动的最长时间为故C错误。二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题3分，共9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，全部选对得3分，选对但不全的得2分，不选、多选、错选的均不得分。）14.当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流。下列关于涡流的应用说法正确的是（）A.图1中炉外有线圈，线圈中通以反复变化的电流，利用涡流产生的热量使金属熔化B.图2中为了减少涡流，利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯C.图3中探雷器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警D.图4中两个磁性很强的小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入，无论铝管有无裂缝，它们同时从铝管下端管口落出〖答案〗ABC〖解析〗A．图中炉外有线圈，线圈中通以交变电流，利用电磁感应在金属中形成的涡流，从而产生的热量使金属熔化，A正确；B．图中为了减少涡流，利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，B正确；C．图中探雷器遇见金属时，金属会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警，C正确；D．图中两个磁性很强小圆柱形永磁体同时从铝管上端管口落入。有裂缝铝管只能在铝管的侧壁产生感应电流，对磁体阻碍作用不明显，而无裂缝的铝管不仅侧壁会产生感应电流，同时铝管可看成一系列的圆环叠加，水平圆环也产生感应电流对磁体有阻碍作用，则有裂缝铝管中的磁体先从下端管口落出，D错误。15.如图甲所示，边长为L、电阻为R的正三角形金属框ACD由粗细均匀的金属棒组成，绝缘细线一端连接AC的中点G将金属框吊在天花板上的O点，金属框处于静止状态，金属框部分处于垂直金属框平面向外的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，金属框AD，CD边的中点E、F在磁场的水平边界上，重力加速度为g。现让磁感应强度按如图乙所示规律变化，图甲中磁场方向为正方向，t=0时刻悬线的拉力恰好为零，细线能承受的最大拉力为金属框重力的2倍，则下列判断正确的是（）A.细线未断时，金属框中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向B.时刻，线框中感应电流不为零，细线上拉力大小等于金属框重力C.细线能承受的最大拉力等于D.时刻细线断开〖答案〗BCD〖解析〗A．根据楞次定律可知，细线未断时，磁场向外减小后向里增大，金属框中感应电流一直沿逆时针方向，故A错误；B．时刻，磁通量变化率不为零，感应电流不为零，但磁场磁感应强度为零，安培力为零，因此细线上拉力大小等于金属框重力，故B正确；C．金属框中感应电动势大小线框中电流大小根据题意因此细线能承受的最大拉力故C正确；D．根据图像可知，时刻，磁感应强度和0时刻大小相同，金属框受到的安培力向下，大小等于金属框的重力，此时细线断开，故D正确。16.如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为B1，盘匀速转动的角速度为ω，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场，重力加速度为g。下列选项正确的是（）A.若铜盘按照图示方向转动，那么平行板电容器C板电势高B.铜盘产生的感应电动势为E感C.若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，则电子射入时速度为D.若有一带电量为-q的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动，则小球的质量为〖答案〗AD〖解析〗A．根据右手定则，若铜盘按照图示方向转动，则圆心处电势高于边缘处电势，那么平行板电容器C板电势高，故A正确；B．依题意，铜盘做的是转动切割，所以铜盘产生的感应电动势为E感故B错误；C．若一电子（不计重力）从电容器两板中间水平向右射入，恰能匀速直线运动从右侧水平射出，对电子受力分析，可得又联立，解得故C错误；D．依题意，对小球受力分析，有解得故D正确。故选AD。非选择题部分三、非选择题（本大题共5小题：其中第17小题每空2分共10分，第18小题每空2分，共8分，第19小题10分，第20小题12分，第21小题12分，共52分。）17.某同学做“探究感应电流产生的条件”的实验时，由于没有滑动变阻器，于是他用一个光敏电阻（光照越强电阻越小，反之越大）和一个可调节光照强度的光源替代滑动变阻器。图甲中实验器材有部分已用导线连接。（1）请用笔画线代替导线将图中的实验电路连接完整______。（2）闭合电键的瞬间，观察到电流表G的指针向右偏转。那么闭合电键后，增强可调光源强度，电流表G的指针将向______偏转（填“左”或“右”）。（3）该同学根据感应电流产生的条件，想利用摇绳发电。如图乙所示，把一条大约10m长电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合导体回路。两个同学沿______（选填“东西”或“南北”）方向站立并迅速摇动这条电线时，发电的可能性比较大。〖答案〗（1）（2）右（3）东西〖解析〗（1）[1]根据电磁感应，A线圈必须与电源连接，该电流激发出原磁场，B线圈与灵敏电流计连接，形成新回路，实物连接如图所示（2）[2]闭合电键的瞬间，观察到电流表G的指针向右偏转，表明穿过线圈B的磁通量增大时，电流表G的指针向右偏转。当增强可调光源强度时，光敏电阻阻值减小，电流增大，则穿过线圈B的磁通量增大时，电流表G的指针向右偏转。（3）[3]由于地磁场沿南北方向，只有电线与磁场垂直，即电线位于东西方向时，摇动这条电线时，发电的可能性比较大，可知两个同学应该沿东西站立。18.某兴趣小组用如图甲所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验。（1）下列说法正确的是______。（多选）A.变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈B.变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能C.理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失D.变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零（2）实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则可推断原线圈的输入电压可能为______。A.3VB.5.5VC.6.0VD.6.5V〖答案〗（1）BC或CB（2）D〖解析〗（1）[1]A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能，故B正确；C．理想变压器忽略能量损失，原线圈输入功率全部转到副线圈输出功率，故C正确；D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端电压不变，不为0，故D错误。（2）[2]若是理想变压器，则变压器线圈两端的电压与匝数的关系为当变压器的原线圈接“0”和“800”两个接线柱之间，副线圈的“0”和“400”两个接线柱时，可知原副线圈匝数比为2:1，副线圈电压为3V，则原线圈电压应该为6V；实际操作中，不是理想变压器，需要考虑损失部分，则原线圈所接电压大于6V。19.某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平平台上的A点设置一个光电门。其右侧可看作光滑，左侧为粗糙水平面。当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：A.在小滑块a上固定一个宽度为d窄挡光片B.用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、；C.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的请短弹簧，静止放置在平台上；D.细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；F.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；G.改变弹簧压缩量，进行多次测量。（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_______mm。（2）针对该时间装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证_______________________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性势能为__________（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；③改变弹簧压缩量，用刻度尺测量出小滑块每次停止位置到光电门的距离xa，该实验小组得到与的关系图像如图所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为________（用上述实验数据字母表示）。〖答案〗（1）2.550（2）〖解析〗（1）[1]螺旋测微器的读数即挡光片的宽度（2）①[2]应该验证而a球通过光电门可求而b球离开平台后做平抛运动，根据整理可得因此动量守恒定律的表达式为②[3]弹性势能大小为代入数据整理得③[4]根据动能定理可得而联立整理得由题可得可得动摩擦因数20.如图所示，一高空作业的工人重为600N，系一条长为L=5m的安全带，若工人不慎跌落，在安全带拉伸过程中给工人的缓冲时间t=1s，g取。求：（1）人从跌落到安全带最长时重力对人冲量；（2）人从跌落到安全带最长的过程中，安全带对人的平均冲力是多大？〖答案〗（1）1200N·s，方向竖直向下；（2）1200N〖解析〗（1）工人由静止下落L的过程中，由解得则人从跌落到安全带最长时重力对人的冲量大小为方向竖直向下。（2）取向下为正方向，在整个下落过程中，设人从跌落到安全带最长的过程中，安全带的平均冲力为F，对工人由动量定理得解得21.如图所示，在平面直角坐标系中，第Ⅰ象限内存在匀强电场，电场方向沿y轴负方向，第Ⅱ象限内存在垂直于xOy平面、半径为R的有界圆形匀强磁场，边界线与x轴相切于A点、与y轴相切于M点，第Ⅳ象限存在矩形边界的匀强磁场（图中未画出），第Ⅱ、Ⅳ象限匀强磁场的磁感强度大小相等、方向相反。