天津市2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题【含答案解析】

2023～2024学年度第二学期期中重点校联考高二物理第Ⅰ卷（共40分）一、单项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题只有一个选项符合题意。）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】【详解】A．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；B．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；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，选项C正确；D．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，A、B是两个完全相同的灯泡，L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.S刚闭合瞬间，B灯先亮，A灯后亮B.S闭合后电路稳定前，B灯逐渐变暗C.S闭合电路稳定后，A灯和B灯亮度相同D.S闭合电路稳定后，再断开S时，A灯闪亮一下后熄灭【答案】D【解析】【详解】A．开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光，A错误；BC．由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，A灯逐渐变暗，直至熄灭，而流过B的电流增大，所以B灯变亮，BC错误；D．断开开关S的瞬间，B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L中的电流逐渐减小，所以A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S极朝下 B.环对桌面的压力将减小C.环有面积扩大趋势 D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力【答案】A【解析】【详解】A．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S极朝下，选项A正确；BCD．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BCD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1：1B.甲、乙两物体的质量之比为1：2C.甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为1：2D.甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为1：1【答案】C【解析】详解】AB．根据动量定理解得则p-t图像的斜率质量之比等于斜率之比，因甲乙图像的斜率之比为2:1，则甲、乙两物体的质量之比为2：1，选项AB错误；CD．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、乙两物体受到摩擦力做功之比为1：2，选项C正确，D错误。故选C。5.如图所示为宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，以线框cd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F向左为正。则以下关于线框中的感应电流I、ab两点间的电势差、安培力F和线框的发热功率P随时间变化的图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】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ab两点间的电势差（a点电势高）cd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，ab两点间的电势差（a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，ab两点间的电势差（a点电势高）线框的发热功率综上所述可知A．时间内，电流为，时间内，电流为0，时间内，电流为，故A错误；B．时间内，ab两点间的电势差，时间内，ab两点间的电势差，时间内，ab两点间的电势差，故B错误；C．时间内，cd边受到的安培力，时间内，cd边受到的安培力0，时间内，cd边受到的安培力，故C正确；D．时间内，线框的发热功率，时间内，线框的发热功率0，时间内，线框的发热功率，故D错误。故选C。二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）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P不动，滑片F向下滑动时，示数不变，示数变小B.若滑片P不动，滑片F向下滑动时，灯泡消耗的功率变大C.若滑片F不动，滑片P向上滑动时，示数不变，示数变大D.若滑片F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变大【答案】AD【解析】【详解】AB．初级电压不变，则示数不变，若滑片P不动，滑片F向下滑动时，次级电压因n2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；CD．初级电压不变，则示数不变，若滑片F不动，次级电压不变，滑片P向上滑动时，R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R两端电压减小，即示数变小，选项C错误，D正确。故选AD。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B闭合，开关S断开时，触头C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R的电流方向为由a向bC.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】BC【解析】【详解】A．甲图中，线圈B闭合，开关S断开时，在线圈B中产生感应电流，使得铁芯的磁性慢慢消失，则触头C与工作电路过一会才断开，选项A错误；B．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R的电流方向为由a向b，选项B正确；C．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；D．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BC。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200kW，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100HzB.升压变压器副线圈的电压有效值为10000VC.高压输电线上损失的功率为6400WD.深夜用户的用电器减少，输电线上损失的功率将变小【答案】CD【解析】【详解】A．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50Hz，选项A错误；B．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；C．高压输电线上损失的功率为选项C正确；D．深夜用户用电器减少，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CD。第Ⅱ卷（共60分）三、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分。）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P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】【小问1详解】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。【小问2详解】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。【小问3详解】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P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M、P、N（P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OM、OP、ON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）该小组的同学在进行验证时，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】【小问1详解】A．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；B．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A球或B球的直径，故B项错误；C．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A球和B球的质量和，故C项正确。故选C。【小问2详解】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，则要验证的关系式是，即【小问3详解】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、计算题（本题共3小题，共48分，11题14分，12题16分，13题18分）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D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B随时间t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g取。求：（1）0～0.4s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】【详解】（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F，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M，乙和他的冰车总质量也为M，游戏时，甲推着一个质量为m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v推出，甲的速度变为多少；（2）设乙抓住迎面滑来的速度为v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