陕西省宝鸡市金台区2023-2024学年高二上学期期末检测物理试题（含答案解析）

2023-2024学年度第一学期期末质量检测试题高二物理命题人：金台高级中学郭吉焕教研室刘小刚2024.01温馨提示：1.本试题分为第Ⅰ卷、第Ⅱ卷和答题卡，全卷满分100分。2.考生答题时，必须将第Ⅰ卷上所有题的正确答案用2B铅笔涂在答题卡上所对应的信息点处，答案写在Ⅰ卷上无效，第Ⅱ卷所有题的正确答案按要求用黑色签字笔填写在答题卡上试题对应题号上，写在其他位置无效。3.考试结束时，将答题卡交给监考老师。第Ⅰ卷（选择题，共48分）一、选择题：（本题共12小题，每小题4分，共48分。其中1-8小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求；9-12小题给出的四个选项中，有两个或两个以上符合题目要求。）1.下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，不能产生交变电流的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】A．线圈转动时，线圈的磁通量一直为零，即磁通量保持不变，故线圈不产生感应电流，选项A满足题意要求；BCD．选项BCD中的线圈都是在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中都会产生正弦式交变电流，选项BCD不满足题意要求；故选A。2.如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，将一水平放置的长为l的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平。不计空气阻力，关于金属棒在运动过程中产生的感应电动势，下列判断正确的是（）A.ab棒不会产生电动势B.ab棒产生的电动势越来越大C.ab棒的电动势保持不变，且a端电势低于b端电势D.ab棒电动势保持不变，且a端电势高于b端电势【答案】C【解析】【分析】【详解】将一水平放置的长为l的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，由右手定则可知a端电势低于b端电势，金属棒产生的电动势，公式中速度应与金属棒的切割长度垂直，金属棒做平抛运动，水平速度不变，所以ab棒的电动势保持不变。故选C。3.木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力F使弹簧压缩，如图所示。当撤去外力F后，对于a、b和轻弹簧组成的系统（）A.动量守恒，机械能守恒 B.动量守恒，机械能不守恒C.动量不守恒，机械能守恒 D.动量不守恒，机械能不守恒【答案】C【解析】【详解】当撤去外力F后，a尚未离开墙壁前，系统受到墙壁的作用力，系统所受的外力之和不为零，由于墙壁等于a不做功，所以a、b和轻弹簧组成的系统的动量不守恒，a、b和轻弹簧组成的系统的机械能守恒；a离开墙壁后，系统所受的外力之和为0，所以a、b和轻弹簧组成的系统的动量守恒，a离开墙壁后，a、b和轻弹簧组成的系统所受的外力之和为0，a、b的动能和弹簧的弹性势能之间相互转化，机械能守恒，故C正确，ABD错误。故选D。4.一个质量为m、速度为v的A球跟另一个质量为3m的静止B球发生正碰，则碰撞后B球的速度可能为（）A.0.2v B.0.4v C.0.6v D.v【答案】B【解析】【详解】两球碰撞过程中动量守恒，以A的初速度方向为正方向，如果两球发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得解得如果两球发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得解得则碰撞后B的速度为故选B。5.在方向垂直纸面向里的匀强磁场的区域中，一垂直磁场方向射入的带电粒子的运动轨迹如图所示，由于带电粒子运动过程中受到空气阻力的作用，因此带电粒子的动能逐渐减小，下列说法正确的是（）A.粒子带正电，从A点运动到B点 B.粒子带正电，从B点运动到A点C.粒子带负电，从A点运动到B点 D.粒子带负电，从B点运动到A点【答案】D【解析】【详解】带电粒子在磁场中运动，有解得又因为由题意可知，粒子的动能减小，即粒子的速度在减小，由之前分析可知，粒子的半径在减小，所以粒子是从B点运动到A点，根据左手定则可知，该粒子带负电，故ABC错误，D正确。故选D。6.如图为研究某种射线的装置。射线源发出的粒子以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的中央O点，出现一个亮点，粒子的重力不计。在板间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场后，射线在板间做半径为r的圆周运动，然后打在荧光屏的P点。若在板间再加上一个竖直向下电场强度为E的匀强电场，亮点又恰好回到O点，由此可知该粒子（）A.带负电 B.初速度为C.比荷为 D.增大B，粒子将向纸内偏转【答案】C【解析】【详解】A．根据左手定则可知该粒子带正电，A错误；B．由题意可知，粒子在电、磁复合场中做匀速直线运动，根据平衡条件有解得B错误；C．根据牛顿第二定律有联立解得C正确；D．增大E或B，可以让粒子在纸面内向下或向上偏转，D错误；故选C。7.如图，将一空的铝质易拉罐倒扣于笔尖上，在“冂”型木框两侧各固定一个强铷磁铁，用电钻控制木框匀速转动，发现木框虽然不与易拉罐接触，但易拉罐也会随木框转动。则下列说法正确的是（）A.木框的转速总比易拉罐的大 B.易拉罐与木框的转动方向相反C.易拉罐与木框保持相同的转速同方向转动 D.两个磁铁必须异名磁极相对【答案】A【解析】【详解】ABC．根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向相同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确；BC错误；D．两个磁铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易拉罐导体中都会产生涡流，在磁场受安培力使易拉罐跟着木框转动起来，D错误。故选A。8.如下图所示，由4根相同导体棒连接而成的正方形线框固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，顶点A、B与直流电源两端相接，已知导体棒AB受到的安培力大小为F，则线框受到的安培力的合力大小为（）A.4F B.2F C. D.【答案】C【解析】【详解】导体棒AB与ADCB相当于并联，由题意可知，电阻之比为1：3，则由欧姆定律可知，电流之比应该为3：1，所以导体棒DC的安培力是AB棒的三分之一，AD与BC棒上的安培力等大反向，所以线框到的安培力的合力大小等于AB与CD棒上安倍力之和，由题意可得，线框到的安培力的合力大小为。故选C。9.一位士兵坐在皮划艇上用自动步枪沿水平方向连续射出2发子弹。此过程反冲力对枪的冲量大小为I，每发子弹离开枪口时的动量大小均为p，射出第1、2发子弹后，皮划艇的动量大小分别为和。若射击前皮划艇是静止的，不考虑一切阻力，则下列关系式成立的是（）A. B. C. D.【答案】AB【解析】详解】射出第一发子弹后，根据动量守恒定律可得射出第二发子弹后，根据动量守恒可得联立可得AB正确；CD．沿水平方向连续射出2发子弹，此过程反冲力对枪的冲量大小为，根据动量定理可得则有CD错误。故选AB。10.如图所示的虚线为边长为L的正三角形，在正三角形区域内存在垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），d、e为ab、bc边的中点。一重力不计的带正电粒子（粒子的比荷为k），由d点垂直ab以初速度v0进入磁场，从e点射出磁场，则（）A.磁场的方向垂直纸面向外 B.磁感应强度大小C.粒子在磁场中运动的时间 D.粒子在磁场中运动的时间【答案】BC【解析】【详解】A．粒子带正电，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，故A错误；B．过d点做速度的垂线，然后做de的垂线，两线交于b点，则b点为粒子圆周运动的圆心，粒子圆周运动半径为洛伦兹力提供向心力，则有解得故B正确；CD．由几何知识可得，粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为则粒子在磁场中运动的时间为故C正确，D错误。故选BC。11.如图为街头变压器通过降压给用户供电的示意图，变压器的输入电压一定。如果变压器上的能量损失可以忽略，滑动变阻器滑片向下移动时，对图中各表的读数变化说法正确的是（）A.电流表A1、A2读数变大B.电流表A1的读数不变，A2的读数变大C.电压表V1、V2的读数不变D.电压表V2的读数不变，V3的读数变大【答案】AC【解析】【详解】AB．滑动变阻器滑片向下移动时，即减小，副线圈中的电流增大，根据理想变压器的电流规律可知电流表、读数都变大，故A正确，B错误；CD．原线圈电压不变，故示数不变，副线圈电压不变，故V2读数不变；根据理想变压器的电压规律减小，副线圈中的电流增大，根据欧姆定律可得上电压增大，故读数变小，故C正确，D错误。故选AC。12.如图所示，平行光滑金属导轨水平放置，间距，导轨左端接一阻值的电阻，图中虚线与导轨垂直，其右侧存在磁感应强度大小、方向垂直纸面向里的匀强磁场。质量为的金属棒垂直导轨放置在虚线左侧，距虚线的距离为。某时刻对金属棒施加一大小为的向右的恒力，金属棒在磁场中运动的距离后速度不再变化，金属棒与导轨的电阻忽略不计，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，则金属棒从静止到开始匀速运动的过程中，下列说法正确的是（）A.金属棒刚进入磁场时的速度为B.金属棒开始匀速运动的速度为C.金属棒从开始进入磁场到匀速过程中通过电阻R的电荷量为2CD.金属棒从开始进入磁场到匀速过程中所用时间为1s【答案】ACD【解析】【详解】A．设金属棒刚进入磁场时速度为，根据运动学公式知解得故A正确；B．设金属棒匀速运动时速度为v，此时有与安培力平衡，即解得故B错误；CD．金属棒从开始进入磁场到匀速过程中，对每小段时间根据动量定理有即其中为该段时间内通过电路的电量，则两边对从开始进入磁场到匀速过程中总时间进行累积得同时有解得故CD正确。故选ACD。第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空题：（共5小题，每空2分，共24分）13.质量是10g的子弹，以300m/s的速度射入质量是240g、静止在光滑水平桌面上的木块。（1）如果子弹留在木块中，木块运动的速度是___________m/s；（2）如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度为100m/s，这时木块的速度又是___________m/s。（结果保留两位有效数字）【答案】①.12②.8.3【解析】【详解】[1]根据动量守恒定律有解得[2]根据动量守恒定律有解得14.回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，则所加交流电源的频率___________；粒子加速后获得的最大动能___________。（用题目中所给字母表示）【答案】①.②.【解析】【详解】[1]所加交流电压频率等于粒子在磁场中的频率，根据、得故频率[2]粒子速度增加则半径增加，当轨道半径达到最大半径时速度最大，由得得则其最大动能为15.有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的。若变压器的原线圈是1440匝，则副线圈是______匝；在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是___________V。【答案】①.136②.21【解析】【详解】[1]由可得[2]输出电压是16.如图为通过一个R为的电阻的电流i随时间变化的曲线。此电流的有效值为___________A；在1s内电阻R上产生的热量为___________J。【答案】①.1.67②.2.8【解析】【详解】[1]根据代入数据解得所以该交变电流的有效值是；[2]在1s内电阻R上产生的热量为17.如图甲所示，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车A前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通打点计时器电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。（1）图中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算两车碰撞后速度大小应选___________段；（2）若小车A的质量为0.4kg，小车B的质量为0.2kg，根据纸带所给的数据，碰前两小车的总动量是___________，碰后两小车的总动量是___________。（结果小数点后保留4位）（3）若相对误差，则___________%。【答案】（1）DE（2）①.0.6848②.0.6840（3）0.12【解析】【小问1详解】推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度。小问2详解】[1][2]碰前小车的速度为碰前的总动量为碰后小车的共同速度为碰后的动量为【小问3详解】相对误差三、计算题：（本题共3题，共28分。要求解答应写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤，推理、说明过程要简洁清晰，有数字计算的题要写出明确的数值和单位，只有最后结果的得零分。）18.同学以金属戒指为研究对象，探究金属物品在变化磁场中的热效应。如图所示，戒指可视为周长为L，电阻为R的单匝圆形线圈，放置在匀强磁场中，磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在Δt时间内从0均匀增加到，求：（1）戒指中