河南省驻马店市环际大联考“逐梦计划”2023-2024学年高二下学期期中考试物理

环际大联考“逐梦计划”2023~2024学年度第二学期期中考试高二物理试题（试卷总分：100分 考试时间：75分钟）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的学校、班级、姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题：本部分共10道选择题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中。1~6题只有一项符合题目要求；7~10题有多项符合要求，少选漏选得3分，选错不得分。1．物理学发展源于生活，沉于理论，归于实验，最终还应用于生活，下列关于物理知识在生活中的应用，说法正确的是（）A．金属块中的涡流会产生热量，损失能量，所以都应尽可能减小涡流B．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场C．航天员在中国空间站进行太空授课的实时画面是通过电磁波传递到地面的D．红外线可以消毒，X射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症2．如图所示，水平平面内放置一个薄圆盘和一根通电软直导线，圆盘上均匀分布着电子，圆盘绕着圆心O顺时针匀速转动。某时刻，给导线中通上如图所示的电流，通电直导线会发生的变化情况是（）A．保持静止 B．水平向右凸起 C．水平向左凸起 D．垂直纸面向外凸起3．如甲图所示，一带电为的物块A静置于光滑绝缘水平地面上，地面上方存在足够大区域的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向如图。时，在水平外力F作用下物块A由静止开始运动，物块A对水平面的压力随时间的变化图像如图乙所示，重力加速度，则（）A．物块A的质量 B．水平力F不断增大C．水平力F的大小为25N D．物块A做匀加速直线运动4．随着科技的发展，各式各样的用电器层出不穷，对用电的需求也越来越多，解决充电难题已经刻不容缓，为了人们出行轻便，无线充电发展迅速。如图所示实线部分是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的图象，其中曲线为正弦函数图像的一部分，则这种交流电的有效值为（）A． B． C． D．5．如图所示，空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场中，现有两完全相同的带电粒子以不同速度从同一位置均沿水平方向垂直射入磁场后从磁场下边界飞出，飞出磁场时与磁场边界的夹角分别为90°，60°，则它们在运动过程中（）A．周期之比为2∶1 B．轨迹半径之比为2∶3C．速度之比为1∶2 D．运动时间之比为2∶36．如图所示，一自耦变压器接在某可调节的交流电源两端，电路中接有、两理想电压表及滑动变阻器和一小灯泡。关于该电路说法正确的是（）A．若P不动，滑片F向下滑动时，小灯泡消耗的功率不变B．若F不动，滑片P向上滑动时，、示数均不变C．若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡亮度变亮，则电源输出功率增大D．若增大交流电源电压频率，两滑片不动，则、示数均增大，小灯泡亮度变亮7．如图所示的LC振荡电路中，某时刻电容器两极板带电情况和线圈L中的磁场方向如图所示，则下列说法中正确的是（）A．磁场能正在转化为电场能 B．电路中的电流为顺时针方向C．线圈中的自感电动势正在减小 D．电容器两极板间的电压不变8．自行车速度计可以利用霍尔元件计算运动速率。如图甲所示，将一块磁铁安装在自行车前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压如图乙所示。霍尔元件内部电源的输出电压为，当磁场靠近霍尔元件时，由于电荷受力移动，在导体前后表面产生电势差，其中载流子带负电，则下列说法中正确的是（）A．前表面的电势低于后表面的电势B．自行车的车速越大，则霍尔电势差越大C．若传感器的电源输出电压变大，则霍尔电势差变大D．霍尔电势差由自行车车速和电流大小决定9．如图所示，某同心圆形导轨固定在同一水平面内，两圆半径分别为r和2r，一长为r、电阻为R的均匀金属棒AB置于圆导轨上面，整个装置位于一磁感应强度的大小为B，方向竖直向下匀强磁场中。在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器。金属棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中AB始终与半径重合，且始终与导轨保持良好接触。导轨电阻不计。下列说法正确的是（）A．金属棒中电流从A流向B B．金属棒两端电压为C．电容器的M板带负电 D．电容器所带电荷量为10．空间中存在直角三角形ABC区域，其中AB边长为L，，现给该区域施加垂直于纸面向里的稳定的匀强磁场如图，磁感应强度为B，以不同的速率从A点沿AB方向射入一束完全相同的正粒子，比荷为（忽略重力对运动状态的影响），则（）A．粒子速度越大，在磁场中运动时间越长 B．粒子在磁场中运动时间最长为C．粒子在磁场中运动的最长路程为 D．粒子能从AC射出的区域长度为L二、实验题：本题共2小题，每空2分，共12分。11．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）图a中，将条形磁铁从图示位置快速向下移动一小段距离，出现的现象是______。A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光（2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转，负接线柱流入时指针向左偏转；则当磁体______（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向左偏转。（3）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c的电路。（4）若图c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。（5）若图c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．向右偏转 C．向左偏转12．电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。（1）探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期______s（结果保留两位有效数字）。（2）如果使用电动势较小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将______（填“增大”、“减小”或“不变”）。三、解答题：本题共3小题，共38分，解答时应写出必要的文字说明，方程式、重要的演算过程，只写最后结果不得分。13．（12分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨M、N被固定在水平面上，导轨间距，其左端并联接入和的电阻，其中。整个装置处在垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场中。一质量、电阻的导体棒在恒力的作用力下从静止开始沿导轨向右运动，运动了时导体棒ab恰好变为匀速运动，导体棒垂直于导轨放置且与两导轨保持良好接触，导轨电阻不计。求：（1）导体棒的最大速度；（2）电阻上产生的焦耳热；（结果保留两位有效数字）（3）此过程中通过的电荷量。14．（12分）如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知磁感应强度。将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为，通过升压变压器升压后发电向远处输电，输电线的双线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。要求输电效率（即用户得到的功率与发电机发出的功率之比）达到96%，在输电线上损失的功率控制在4kW、用户得到的功率为96kW。（1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？（2）从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？15．（14分）如图所示，在ABCD区域内外分别存在区域电场和范围足够大匀强磁场，匀强电场方向竖直向上，磁场方向垂直于纸面向里。一个质量为m，电荷量为的带电粒子以速度从AD边中点O垂直射入电场，经电场偏转后从M点进入磁场，在磁场中运动一段时间后从A点再次进入电场中。已知，忽略粒子重力对运动的影响。（1）求电场强度E的大小及粒子进入磁场之前在电场中的运动时间；（2）若改变粒子入射速度的大小，粒子运动轨迹会发生改变，求粒子从AD边进入电场经AB边进入磁场到从AB边离开磁场整个过程经历的最长时间；环际大联考“逐梦计划”2023～2024学年度第二学期期中考试高二物理参考答案及评分标准一、选择题：本部分共10道选择题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中。1～6题只有一项符合题目要求；7～10题有多项符合要求，少选漏选得3分，选错不得分。1．【答案】C【详解】A．金属块的涡流会产生热量，电磁炉和真空冶炼炉都是利用涡流工作，故A错误；B．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场产生恒定电场，故B错误；C．航天员进行太空授课是通过无线电波，即电磁波，传递到地面的，故C正确；D．紫外线可以消毒；X射线穿透能力较强，可以用于诊断病情；射线有极强的穿透能力和很高的能量，射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症，故D错误。故选C。2．【答案】C【详解】电子为负电荷，当带负电荷的圆盘顺时针转动，圆盘产生的电流为逆时针方向，由右手螺旋定则知此电流在通电直导线处产生的磁场方向垂直纸面向里；再利用左手定则，通电直导线受到的安培力水平向左。故选C。3．【答案】D【详解】A．根据得得故A错误；BD．物块对水平面的压力物块对水平面的压力不断增大，则洛伦兹力不断增大，速度不断增大，做加速运动，结合图像可知，速度均匀增大，则做匀加速运动，水平力不变，故B错误，D正确；C．根据图乙图像斜率代入数据得故C错误。故选D。4．【答案】A【详解】根据交流电有效值的定义可得解得这种交流电的有效值为。故选A。5．【答案】C【详解】A．根据可知，周期之比为，选项A错误；B．设入射点到虚线边界的距离为，可知粒子1的运动半径粒子2由几何关系，得两粒子的轨迹半径之比为1∶2选项B错误；C．根据得，可得速度之比为，选项C正确；D．周期相等，根据可知时间之比为，选项D错误。故选C。6．【答案】C【详解】A．设变压器的输入电压为，输出电压为；若不动，滑片向下移动时，输入电压不变，根据变压比公式由于减小，故输出电压也减小，故灯泡消耗的功率变小，故A错误，B．若不动，根据变压比公式输入电压不变，则输出电压也不变，滑片向上滑动时，电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电路中电流增大，小灯泡两端电压也增大，由可知，灯泡消耗的功率变大，亮度变亮，由可知，电压表示数变小，故B错误，C．由可知，电压不变，总电阻减小时，功率增大，C正确。D．若增大交流电源电压频率，两滑片不动，则根据变压比，输出电压不变，两端电压也不变，通过小灯泡的电流不变，功率不变，亮度不变，与频率无关，故D错误。故选C。7．【答案】AB【详解】由电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断回路中电流的方向为顺时针，故此时电容器正在充电，电容器两极板间的电压在增大，磁场能转化为电场能，电流处于减小状态，在变大，故自感电动势在增大，选项AB正确，CD错误。故选AB。8．【答案】AC【详解】A．图乙中霍尔元件的载流子带负电，根据左手定则，负电荷向前表面运动，前表面的电势低于后表面的电势，故A正确；B．根据，得由电流的微观定义式是单位体积内的电子数，是单个导电粒子所带的电量，是导体的横截面积，是导电粒子运动的速度，整理得联立解得可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压与车速大小无关，故B错误；C．由公式，若传感器的电源输出电压变大，电流I变大，则霍尔电势差将变大，故C正确。D．由公式，霍尔电压由电流及磁感应强度决定，与车速无关，故D错误；故选AC。【答案】BD【详解】A．金属棒绕逆时针匀速转动，根据右手定则可知金属棒中电流从流向，故A错误；B．金属棒转动产生的电动势为切割磁感线的金属棒相当于电源，金属棒两端电压相当于电源的路端电压，则金属棒两端电压为故B正确；C．金属棒端相当于电源正极，则电容器板带正电，故C错误；D．由可得电容器所带电荷量为故D正确。故选BD。10．【答案】BC【详解】B．根据洛伦兹力提供向心力可得可知粒子速度越大，粒子运动半径越大。当粒子运动半径较小时，能够从边射出，粒子在磁场中的圆心角为，粒子在磁场中运动时间为该过程中粒子运动时间不变，此时粒子在磁场中运动时间最长，当粒子运动半径较大时，从BC边射出，粒子速度越大，轨迹对应的圆心角越小，在磁场中运动时间短，故A错误，B正确；CD．当粒子和BC边相切时路程最大，此时射出点为粒子在AC边射出的最远点，由几何关系知粒子在磁场中运动的最长路程为故C正确。此时最远点距点的距离为故D错误。故选BC。二、实验题：本题共2小题，每空2分，共12分。11．【答案】C向下左B【详解】（1）磁感线由N极指向S极，螺线管内磁感线向下，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，根据楞次定律，感应电动势所产生的磁感线方向与原磁场方向相反，根据右手螺旋定则可得电流方向电路中方向为顺时针，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A短暂发光、灯泡B不发光。故选C。（2）[2]当磁体向下运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的增多，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向上，根据右手螺旋定则可知电流从负接线柱流入，指针向左偏；故磁体向下运动。（4）[3]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。（5）[4]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。故选B。12．【答案】（1）（2）不变【详解】（1）由图乙可知（2）由振荡周期可知，使用电动势较小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的周期不变，则频率也不变。三、解答题：本题共3小题，共38分，解答时应写出必要的文字说明，方程式、重要的演算过程，只写最后结果不得分。13．（12分）【答案】（1）0.