2023-2024年山西省太原市高二下学期4月期中物理试题（解析版）

2023~2024学年第二学期高二年级期中学业诊断物理试卷一、单选题1.关于交变电流，下列说法正确的是（）A.手机电池提供的电流是交变电流B.交变电流可能是按正余弦规律变化的C.交变电流的大小一定随时间做周期性变化D.家用照明电压的大小随时间做周期性变化，方向不变【答案】B【解析】手机电池提供的电流是直流电，故A错误；交变电流可能是按正余弦规律变化的，故B正确；交变电流的方向一定随时间做周期性变化，大小不一定随时间做周期性变化，故C错误；家用照明电压的大小随时间做周期性变化，方向改变，故D错误。故选B。2.关于简谐运动，下列说法正确的是（）A.弹簧振子的回复力在半个周期内的功一定为B.弹簧振子的回复力在半个周期内的冲量一定为C.若物体做简谐运动，合外力与位移的关系符合D.物体所受合力大小与时间满足一次函数关系，物体一定做简谐运动【答案】A【解析】简谐运动的物体，在半个周期内，据图象可知两位置关于平衡位置对称，即两位置速度大小相同，方向相反，据动能定理得，回复力做功一定为，回复力在半个周期内的冲量，一定不为，故A正确，B错误；简谐运动合外力公式为，其中，合是回复力，是物体离开平衡点的位移，故C错误；物体所受合力大小与时间满足一次函数关系，即加速度大小与时间满足一次函数关系，这种情况下，位移不可能与加速度满足正比例关系，则位移不可能与合外力满足正比例关系，物体不做简谐运动，故D错误。故选A。3.关于电磁感应，下列说法不正确的是（）A.图甲磁电式电表铝框骨架能起到电磁驱动的作用B.图乙电流表运输时，把正负接线柱用导线连在一起，利用的是电磁阻尼原理C.图丙阻尼摆片摆动中产生感应电流，很快停下来D.图丁变压器硅钢片相互绝缘叠加能减小涡流【答案】A【解析】铝是导体，仪表指针偏转时铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，感应电流又会受到安培阻力，阻碍线圈的转动。故A错误，与题意相符；连接后由于电磁效应线圈阻尼变得极大，运输时线圈不再容易摆动，可以防止指针被打坏。故B正确，与题意不符；图丙阻尼摆片摆动中产生感应电流，从而阻碍磁通量的变化，很快停下来。故C正确，与题意不符；变压器的铁芯是用相互绝缘的硅钢片叠成的，这样可以减小铁芯中的涡流。故D正确，与题意不符。本题选不正确的故选A。4.如图所示，绝缘圆环与金属圆环同心共面放置，带负电并绕中心点顺时针转动，下列说法正确的是（）A.当顺时针加速转动时，产生顺时针方向电流并有扩张趋势B.当顺时针减速转动时，产生逆时针方向电流并有扩张趋势C.当顺时针匀加速转动时，产生逆时针方向电流并有扩张趋势D.当顺时针匀速转动时，不产生电流但有收缩趋势【答案】A【解析】当带负电的绝缘圆环顺时针加速旋转时，相当于逆时针方向电流，并且在增大，根据右手定则，其内（金属圆环内）有垂直纸面向外的磁场，其外（金属圆环处）有垂直纸面向里的磁场，并且磁场的磁感应强度在增大，金属圆环包围的面积内的磁场的总磁感应强度是垂直纸面向外（因为向外的比向里的磁通量多，向外的是全部，向里的是部分）而且增大，根据楞次定律，中产生的感应电流的磁场垂直纸面向里，磁场对电流的作用力向外，故中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，磁场对电流的作用力向外，所以具有扩张趋势，故A正确；同理可得当顺时针减速转动时，产生逆时针方向电流并有收缩趋势，故B错误；同理可得当顺时针匀加速转动时，产生顺时针方向电流并有扩张趋势，故C错误；当顺时针匀速转动时，相当于恒定不变的逆时针方向电流，金属圆环包围的面积内的磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力做功，没有收缩趋势，故D错误。故选A。5.如图所示电路中，线圈电阻不计，为理想二极管，下列说法正确的是（）A.闭合时，不亮，立即变亮B.闭合时，立即变亮，逐渐变亮C.断开时，不亮，立即熄灭D.断开时，立即变亮，然后逐渐变暗至熄灭【答案】D【解析】闭合时，由于二极管具有单向导电性，不亮，由于线圈产生自感电动势阻碍电流增大，灯逐渐变亮，故AB错误；断开时，线圈产生自感电动势，与两灯构成闭合回路，故立即变亮，然后逐渐变暗至熄灭，故C错误，D正确。故选D。6.如图所示为甲、乙弹簧振子的振动图像，下列说法正确的是（）A.两弹簧振子的初相位不同B.甲系统的机械能比乙系统的大C.甲、乙两弹簧振子加速度最大值之比为D.时，甲具有负方向最大速度，乙具有正方向最大位移【答案】D【解析】由图可知两弹簧振子的周期不相等，初相位相同，故A错误；甲的振幅大，由于甲、乙两弹簧振子的质量、两个弹簧劲度系数不知，无法判断甲、乙两系统的机械能大小，故B错误；根据弹簧振子周期公式，由图可知，则，甲、乙两弹簧振子振幅比为，根据牛顿第二定律弹簧振子加速度最大值为，故甲、乙两弹簧振子加速度最大值之比为，故C错误；图像斜率的绝对值表示速度大小，时，甲图像斜率的绝对值最大，且斜率为负，甲具有负方向最大速度，由图可知此时乙具有正方向最大位移，故D正确。故选D。7.男子蹦床比赛中，运动员某次下落从最高点到着网点用时，从着网点到最低点用时。运动员的质量为，不计空气阻力，该过程中网对运动员的平均作用力约为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】最高点到着网点过程，根据动能定理有，选择向上为正方向，对运动员进行分析，根据动量定理有，解得，故选C。8.质量为的物体静止在光滑水平面上，在水平恒力的作用下，经时间走过位移，动量变为、动能变为。若上述过程中不变，物体的质量变为，下列说法正确的是（）A.经过时间，物体动量变为 B.经过时间，物体动能变为C.经过位移，物体动量变为 D.经过位移，物体动能变为【答案】A【解析】以初速度方向为正方向，根据动量定理，有，故不变，物体的质量变为，经过时间，物体动量变为，故A正确；根据，动量为，质量变为，故动能变为，故B错误；经过位移，根据动能定理，有，故不变，物体的质量变为，经过位移，动能仍变为，故D错误；根据，动能为，质量变为，故动量变为，故C错误。故选A。9.总质量为的喷气式飞机静止在跑道上，飞机一次性向后喷出质量为的气体后，飞机在时间内沿直线前进位移。不计一切阻力，下列说法正确的是（）A.喷出气体的速度为B.在喷气过程中，飞机与喷出气体所组成的系统，动量和机械能均守恒C.若喷出气体的速度变大但动量不变，飞机前进位移的时间小于D.若喷出气体的质量不变但速度变大，飞机前进位移的时间小于【答案】D【解析】喷出质量为的气体后，飞机速度，根据动量守恒，得喷出气体的速度为，故A错误；在喷气过程中，飞机与喷出气体所组成的系统机械能增大，故B错误；根据动量守恒，，若喷出气体的速度变大但动量不变，质量变大，则飞机速度变小，前进位移的时间大于，故C错误；根据动量守恒，，若喷出气体的质量不变但速度变大，动量变大，飞机速度变大，飞机前进位移的时间小于，故D正确。故选D。10.如图甲所示，可利用二极管将交变电流变为直流，、为正弦式交变电流信号输入端，为半导体二极管，为定值电阻。信号输入后，电阻两端的电压如图乙所示，下列选项正确的是（）A.交变电流的频率为B.R两端电压的有效值为C.若电阻，内产生的热量为D.一个标有“，”的电容器并联在电阻两端，电容器可以正常工作【答案】C【解析】由图可知交变电流的周期为，交变电流的频率为，故A错误；根据有效值的定义可得，两端电压的有效值为，故B错误；若电阻，内产生的热量为，故C正确；两端电压最大值为，大于电容器最大耐压值，故一个标有“，”的电容器并联在电阻两端，电容器不可以正常工作，故D错误。故选C。二、多选题11.如图为某国产品牌手机磁吸式无线充电器，充电器的发射线圈接在的正弦式交变电流电源上，手机接收线圈电压的有效值为，充电器正常工作时，手机接收到的功率为，若不考虑充电过程中能量的损失，下列说法正确的是（）A.发射线圈和接收线圈的匝数之比为B.手机接收线圈内交变电流的方向每秒钟变化次C.正常充电时，充电器发射线圈中输入电流的有效值为D.接收线圈的工作原理是电磁感应现象，发射线圈的工作原理是电流的热效应【答案】A、C【解析】正弦式交变电流电压的有效值为，发射线圈和接收线圈的匝数之比为，故A正确；手机接收线圈内交变电流的频率为，电流方向每秒钟变化次。故B错误；因为不计能量损耗，所以发射线圈的输入功率等于接收线圈的输出功率，因此充电器发射线圈的输入电流为，故C正确；接收线圈的工作原理是电磁感应现象，发射线圈的原理是电流的磁效应，故D错误。故选AC。12.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈与灯泡串联，正弦式交变电流电源电压恒定，副线圈两端连接灯泡和。三个灯泡规格相同且都能发光，下列说法正确的是（）A.灯丝被烧断后，变亮B.灯丝被烧断后，变亮C.都能发光时，三个灯泡的亮度不相同D.灯丝被烧断后，变压器输入功率不变【答案】AC【解析】灯丝被烧断后，原线圈电压增大，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系，副线圈电压增大，变亮，故A正确；副线圈的等效电阻为，灯丝被烧断后，副线圈的等效电阻增大，原线圈电流减小，变暗，故B错误；设通过灯泡、、的电流为、、，灯泡和并联，则，根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系，可得，故都能发光时，三个灯泡的亮度不相同，故C正确；灯丝被烧断后，副线圈的等效电阻增大，原线圈电流减小，变压器输入功率减小，故D错误。故选AC。13.如图所示，发电机的输出功率为、输出电压为，升压变压器匝数之比为，输电导线总电阻线上损失的功率为，下列说法正确的是（）A.升压变压器原线圈的电流为B.输电导线总电阻线为C.降压变压器原线圈两端的电压为D.当用户的总功率减少时，输电导线上损失的功率增大【答案】B、C【解析】发电机的输出功率为。输出电压为，输出电流，根据，，故A错误；输电导线总电阻线上损失的功率为，根据，，故B正确；根据，升压变压器副线圈电压，降压变压器原线圈两端的电压为，故C正确；当用户用电器总功率减小时，用户总电流减小，输电线的电流也减小，所以输电线上损失的功率减小，故D错误。故选BC。14.、为水平面内光滑金属圆环导轨，环半径为，环半径为，长为的金属杆沿半径方向跨在导轨上。在外力作用下以角速度顺时针转动，整个轨道平面区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，下列说法正确的是（）A.金属杆端的电势高于端的电势B.金属杆产生的电动势大小为C.金属杆内通过的电流为恒定电流D.金属杆所受外力的功率先增大后减小【答案】A、B【解析】金属杆顺时针转动，整个轨道平面区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，根据右手定则，故金属杆端的电势高于端的电势，故A正确；金属杆产生的电动势大小为，故B正确；电路未构成闭合回路，金属杆内没有电流，故C错误；金属杆所受外力的功率为，故金属杆所受外力的功率恒定不变，故D错误。故选AB。15.如图所示，光滑绝缘水平面上方有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小分别为、。长为、质量为、电阻为的单匝正方形金属线框，以初速度垂直磁场从点水平向右运动，当线框中线运动到磁场中线处时，线框的速度变为，下列选项正确的是（）A.线框的速度为时，线框的加速度为B.线框的速度为时，线框的电功率为C.线框从运动到的过程中，回路中产生的电能为D.线框从运动到的过程中，通过线框横截面的电荷量为【答案】A、B、C【解析】此时感应电动势，线框电流为，由牛顿第二定律得，解得，故A正确；线框的速度为时，线框的电功率为，选项B正确；线框从运动到的过程中，回路中产生的电能为，选项C正确；线框从运动到的过程中，通过线框横截面的电荷量为，选项D错误。故选ABC。三、实验题16.某学习小组用单摆测量当地重力加速度的大小。（1）下列选项正确的是；A.实验中计时开始时，摆球位置应在最大位移处B.对于甲、乙摆线上端的两种悬挂方式，选甲方式悬挂C.对于长度不同的和同种细线，选用的细线做摆线D.若摆球第次经过最低点到第次经过最低点时间为，单摆周期为（2）如图用游标卡尺测量小球的直径，直径_______，又测量悬挂点与小球上端之间的距离为，单摆的摆长为_______；（3）多次改变摆长，测得对应的单摆周期，绘制图像，由图丙可得当地重力加速度的大小_______________（用字母、和、表示）)。【答案】（1）C；（2）；；（3）【解析】（1）单摆在平衡位置（即最低点）处速度最大，便于确定，所以从单摆经过平衡位置时开始计时，若摆球第次经过最低点到第次经过最低点时间为，单摆周期为，故AD错误；图甲中摆线缠绕在水平杆上，摆动过程中摆线长度不断发生变化，实验误差较大；图乙中摆线用铁夹夹住了，则摆长能保持不变，所以应选用图乙中所示的悬挂方式。故B错误；选用尽可能长的细线作为摆线，可减小测量摆长时产生的相对误差，也能增大单摆的周期，有利于减小周期测量中的误差。故C正确。故选C。（2）用游标卡尺测量小球的直径为，单摆的摆长为；（3）根据，解得，结合丙图，可得，可得。17.某学习小组利用如图装置验证动量守恒定律。器材有:斜槽轨道(倾斜部分与平直部分平滑连接，平直轨道一侧固定有刻度尺)，材料相同、表面粗糙程度相同的滑块、。在水平轨道上放置滑块，位置坐标记为，将滑块从斜槽轨道上点由静止释放，滑块滑下后与滑块发生碰撞，碰后记录滑块、停下来的位置坐标、；取走水平轨道上的滑块，再将滑块从点由静止释放，记录滑块停下的位置坐标。请回答下列问题:（1）为完成该实验，还需要的实验器材有__________；（2）第一次实验数据不理想，你认为下列哪些同学的说法有道理；A.小刘认为:把水平轨道左侧略微垫高一点，使得滑块在水平轨道上做匀速直线运动B.小李认为:测量位移时，、滑块都应该读右侧面所对的位置坐标C.小王认为:读、滑块左侧面所对的位置坐标D.小张认为:读滑块右侧面的位置坐标，读滑块左侧面的位置坐标（3）某次实验中，滑块的质量大于滑块的质量，在误差允许的范围内，如果满足关系式_____，则可以验证、碰撞动量守恒；如果还想验证、的碰撞是否为弹性碰撞，需要验证关系式________是否成立（选用字母、、、、、来表示）。【答案】（1）天平；（2）B；（3）；【解析】（1）验证动量守恒定律需计算、滑块碰撞前后的动量，、滑块碰撞前后的速度可通过动力学公式求出，还需天平测量、滑块的质量。（2）滑块在水平轨道上做匀减速运动，滑块碰撞前后的速度可通过动力学公式求出，不需要把水平轨道左侧略微垫高一点，使得滑块在水平轨道上做匀速直线运动，故A错误；滑块在斜槽轨道末端时，滑块右侧面与刻度尺零刻度对齐，为减小读数误差以及滑块长度的影响，测量位移时，、滑块都应该读右侧面所对的位置坐标，故B正确，CD错误。故选B。（3）根据动力学公式，加速度为，可知滑块碰撞前的速度为，滑块碰撞后的速度为，滑块碰撞后的速度为，、滑块碰撞前后动量守恒，则，可得，若、的碰撞为弹性碰撞，则，可得。四、解答题18.完全相同的甲、乙两辆超市手推车沿直线静置于水平地面，质量均为。甲车获得的初速度后，前进与乙车碰撞并嵌套为一体，碰撞时间极短。车运动时受到的阻力恒为车重的倍，重力加速度取。求:（1）甲车与乙车碰撞前速度的大小；（2）甲车与乙车碰撞后共同运动的最远距离。【答案】（1）；（2）【解析】（1）依题意，甲车所受阻力为，由动能定理，可得，解得；（2）依题意，两车碰撞时间极短，系统动量守恒，可得，甲车与乙车碰撞后共同运动时，阻力为，由动能定理，可得，解得。19.如图所示，光滑水平面上有边界平行的匀强磁场区域，正方形导线框以垂直于边界的速度穿过磁场，磁场宽度大于线框边长。线框进入磁场前的速度为，线框穿出磁场后的速度为。求:（1）线框在进入磁场的过程中，加速度的变化情况；（2）线框完全进入磁场后，在磁场中运动的速度。【答案】（1）加速度方向向左，大小减小；（2）【解析】（1）令线框边长为，线框在进入磁场的过程中，感应电动势为，感应电流为，根据牛顿第二定律有，解得，根据右手定则，感应电流方向沿逆时针方向，根据左手定则可知，安培力方向向左，即加速度方向向左，线框速度减小，加速度减小，可知，线框在进入磁场的过程中，加速度方向向左，大小减小。（2）线框进入磁场过程，根据动量定理有，其中，感应电流的平均值为，线框出磁场过程，根据动量定理有，其中，感应电流的平均值为，其中，，解得。20.如图甲所示，倾角为的绝缘斜面内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于斜面向下，磁感应强度的大小为，两根足够长的光滑金属导轨、平行放置在斜面上，两导轨间距为，、两点间接有阻值为的定值电阻。