2023-2024年天津市高二下学期4月期中物理试题（解析版）

2023～2024学年度第二学期期中重点校联考高二物理一、单选题1.关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是（）A.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场B.利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了紫外成像技术C.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制D.为了有效向外发射电磁波，振荡电路不必采用开放电路，但要提高振荡频率【答案】C【解析】根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围也产生稳定的电场；周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围也一定产生周期性变化的电场，选项A错误；利用紫外线的化学效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术，选项B错误；在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，选项C正确；为了有效向外发射电磁波，必须要提高振荡电路得振荡频率，同时采用开放电路，选项D错误。故选C。2.在如图所示的电路中，、是两个完全相同的灯泡，是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，则下列判断正确的是（）A.刚闭合瞬间，灯先亮，灯后亮 B.闭合后电路稳定前，灯逐渐变暗C.闭合电路稳定后，灯和灯亮度相同 D.闭合电路稳定后，再断开时，灯闪亮一下后熄灭【答案】D【解析】开关闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以、同时发光，A错误；由于线圈的电阻可以忽略，灯逐渐被短路，流过灯的电流逐渐减小，灯逐渐变暗，直至熄灭，而流过的电流增大，所以灯变亮，B、C错误；断开开关的瞬间，灯的电流突然消失，立即熄灭；流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，维持中的电流逐渐减小，所以灯突然闪亮一下再熄灭，故D正确。故选D。3.如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一竖直放置的条形磁铁，当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，可以判定（）A.条形磁铁的极朝下 B.环对桌面的压力将减小C.环有面积扩大的趋势 D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力【答案】A【解析】当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，感应电流磁场向下，原磁场方向向上，可以判定条形磁铁的极朝下，选项A正确；磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律的推论可知，环有向下运动趋势且有面积缩小的趋势，则环对桌面的压力将增加，此时圆环受到向下的电磁作用力，则根据牛顿第三定律可知，磁铁将受到竖直向上的电磁作用力，选项B、C、D错误。故选A。4.甲、乙两物体以相同的初动量在水平面上（仅受摩擦力）做匀减速直线运动，直到停止，其动量随时间变化的图像如图所示，已知甲、乙两物体与地面间的动摩擦因数相同，则在此过程中（）A.甲、乙两物体的质量之比为 B.甲、乙两物体的质量之比为C.甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为 D.甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为【答案】C【解析】根据动量定理，解得，则图像的斜率，质量之比等于斜率之比，因甲乙图像斜率之比为，则甲、乙两物体的质量之比为，选项A、B错误；由动能定理，摩擦力做功等于动能减小量，即等于初动能之比，根据，甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为，选项C正确，D错误。故选C。5.如图所示为宽度为的有界匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边长为的正方形导体线框，其总电阻为，线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度向右匀速穿过磁场区域，以线框边刚进入磁场的时刻为计时起点，规定电流沿逆时针方向为正，安培力向左为正。则以下关于线框中的感应电流、两点间的电势差、安培力和线框的发热功率随时间变化的图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】根据题意，线框进入磁场的过程，根据楞次定律可判断电流沿逆时针方向，为正，由法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律有，两点间的电势差（点电势高），边受到的安培力大小为，方向向左，线框的发热功率，线框全部进入磁场后，没有感应电流，所以线框不受安培力的作用，线框的发热功率为零，两点间的电势差（点电势高），线框离开磁场的过程，电流沿顺时针方向，电流大小为，线框受安培力大小为，方向向左，两点间的电势差（点电势高），线框的发热功率，综上所述可知时间内，电流为，时间内，电流为，时间内，电流为，故A错误；时间内，两点间的电势差，时间内，两点间的电势差，时间内，两点间的电势差，故B错误；时间内，边受到安培力，时间内，边受到的安培力0，时间内，边受到的安培力，故C正确；时间内，线框的发热功率，时间内，线框的发热功率，时间内，线框的发热功率，故D错误。故选C。二、多选题6.如图所示，一自耦变压器接在有效值不变的交流电源上，、为理想电压表。下列说法正确的是（）A.若滑片不动，滑片向下滑动时，示数不变，示数变小B.若滑片不动，滑片向下滑动时，灯泡消耗的功率变大C.若滑片不动，滑片向上滑动时，示数不变，示数变大D.若滑片不动，滑片向上滑动时，灯泡消耗的功率变大【答案】A、D【解析】初级电压不变，则示数不变，若滑片不动，滑片向下滑动时，次级电压，因减小，则次级电压减小，则示数变小；灯泡两端电压减小，则灯泡消耗的功率变小，选项A正确，B错误；初级电压不变，则示数不变，若滑片不动，次级电压不变，滑片向上滑动时，电阻变小，则次级电流变大，灯泡两端电压变大，则灯泡消耗的功率变大，变阻器两端电压减小，即示数变小，选项C错误，D正确。故选A、D。7.电磁现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）A.甲图中，线圈闭合，开关断开时，触头与工作电路将立即断开B.乙图中，用外力顺时针转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过的电流方向为由向C.丙图中，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，转动圆盘，小磁针会同向转动；转动小磁针，圆盘也会同向转动D.丁图中，给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热【答案】B、C【解析】甲图中，线圈闭合，开关断开时，在线圈中产生感应电流，使得铁芯的磁性慢慢消失，则触头与工作电路过一会才断开，选项A错误；乙图中，用外力顺时针转动铜盘，电路中会产生感应电流，根据右手定则可知，通过的电流方向为由向，选项B正确；丙图中，将一铜圆盘水平放置，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，根据楞次定律的推论，感应电流的磁场总要阻碍相对运动，因安培力的作用，另个物体也会跟着同向转动，属于电磁驱动，故C正确；丁图中，给电磁炉接通交变电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热，选项D错误。故选B、C。8.如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数之比为，其输入电压如图所示，输电功率为，输电线总电阻为，则下列说法正确的是（）A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为 B.升压变压器副线圈的电压有效值为C.高压输电线上损失的功率为 D.深夜用户的用电器减少，输电线上损失的功率将变小【答案】C、D【解析】因升压变压器初级输入交流电的频率为，可知降压变压器副线圈输出的交流电频率为，选项A错误；升压变压器初级电压有效值为，副线圈的电压有效值为，选项B错误；高压输电线上损失的功率为，选项C正确；深夜用户的用电器减少，则变压器的输入功率减小，输电线上的电流减小，根据，可知，输电线上损失的功率将变小，选项D正确。故选C、D。三、实验题9.某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素（1）通过实验得知:当电流从图a中电流计的右侧正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体__________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。（2）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图b的电路。若图b电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最__________（选填“左”或“右”）端。（3）若图b电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈中快速抽出时，观察到电流计指针__________。A.不偏转 B.向左偏转 C.向右偏转【答案】（1）向上；（2）左；（3）C【解析】（1）通过实验得知:当电流从图a中电流计的右侧正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体向上运动时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，感应电流从电流计的右侧正接线柱流入，则电流计指针向右偏转。（2）为了保证电路安全，在闭合开关前滑动变阻器接入电路阻值应最大，则滑动变阻器滑片应移至最左端。（3）开关闭合瞬间，指针向左偏转，穿过与电流计构成回路线圈的磁通量增加；则将铁芯从线圈中快速抽出时，则穿过与电流计构成回路线圈的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。故选C。10.某实验小组的同学利用如图甲所示的装置完成了碰撞过程中动量守恒的验证。实验时进行如下的操作:a.将斜槽固定在水平桌面上，并调整斜槽末端水平；b.在水平地面依次铺有复写纸和白纸；c.先让入射球多次从斜槽上的某位置由静止释放，然后把被碰小球静置于轨道的末端，再将入射小球从斜槽上同一位置由静止释放，与小球相撞，多次重复此步骤，用最小圆圈法分别找到小球的平均落点、、（点是小球单独抛出时的落点），图中的点为小球的抛出点在水平地面上的投影点。（1）关于对本实验的理解，下列需测量的物理量有（）A.测量抛出点到水平面的高度B.用游标卡尺测量小球的直径C.用天平测量两球的质量和（2）如果、、的长度分别为、、，若两球碰撞的过程中动量守恒，则关系式________（用、、、、表示）成立。（3）该小组同学在进行验证时，有的同学提出在斜槽的右侧放置一竖直的挡板，如图乙所示，为抛出点在竖直挡板的投影点，、、的长度分别为、、，若碰撞过程中两球的动量守恒，需验证的关系式为________（用、、、、表示）。【答案】（1）C；（2）；（3）【解析】（1）由于每个小球离开斜槽末端后做平抛运动，所以小球在空中运动的时间相同，由平抛运动的规律可知，在求小球的初速度时，小球在空中运动的时间可约掉，因此无需测量抛出点到水平面的高度，故A项错误；该实验中两球从同一点抛出，水平位移对应小球在抛出点和落地点处的球心之间的水平距离，竖直位移对应小球在抛出点和落地点之间的竖直高度，不需要测量球或球的直径，故B项错误；实验要验证的关系是，两球碰后均做平抛运动，落地时间相同，则要验证的关系式是，则实验中需要测量球和球的质量和，故C项正确。故选C。（2）若两球碰撞动量守恒，有，由于两球碰后均做平抛运动，落地时间相同，则要验证关系式是，，即。（3）由于小球离开斜槽后做平抛运动，竖直方向有，水平方向有，整理有，，，若碰撞过程中动量守恒，由，整理有。四、解答题11.如图甲所示，一根不可伸长的细绳上端固定，下端系在一质量，边长的单匝正方形金属框的点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面向外的匀强磁场，匀静强磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为。重力加速度取。求:（1）内，金属线框中感应电流的大小；（2）时，细绳拉力的大小。【答案】（1）；（2）【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律可得，，整个回路的总电阻为，根据欧姆定律可得回路中的感应电流为，解得。（2）设细绳的拉力大小为，根据共点力的平衡条件可得，，由题目图乙可知时，，解得。12.如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏。甲和他的冰车总质量共为，乙和他的冰车总质量也为，游戏时，甲推着一个质量为的箱子和他一起以的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来。为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住。不计冰面摩擦:（1）若甲将箱子以速度推出，甲的速度变为多少；（2）设乙抓住迎面滑来的速度为的箱子后反向运动，乙抓住箱子后的速度变为多少；（3）若甲、乙分别和他的冰车总质量均为，箱子质量，，为使甲、乙最后不相撞，则箱子被推出的速度至少多大（计算结果保留两位小数）。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）甲将箱子推出的过程，甲和箱子组成的系统动量守恒，以甲的运动方向为正方向，由动量守恒定律得，解得。（2）箱子和乙作用的过程动量守恒，以箱子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得，解得。（3）甲、乙不相撞的条件是，即，。13.如图所示，光滑的平行金属导轨、与水平面间的夹角为，导轨间距，导轨平面的矩形区域内存在垂直导轨平面向上、磁感应强度大小的匀强磁场。固定于水平面内的金属圆环圆心为，半径，圆环平面内存在竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。不计质量的金属棒可绕过点的转轴旋转，另一端与圆环接触良好。导轨、两端用导线分别与圆心和圆环边缘相连。现将一质量为、长的金属棒从磁场上边界上方某处由静止释放，一段时间后以速度进入磁场，同时用外力