浙江省杭州市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题（含答案）4

浙江省杭州2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三总分评分一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）1．下列单位属于国际单位制中基本单位的是（）A．Hz B．m·s-1 C．kg D．N2．如图所示，下列四幅图像能描述物体做匀加速直线运动的是（）A． B．C． D．3．如图所示，电阻R1=3Ω，R2=6Ω，线圈的直流电阻不计，电源电动势E=5V，内阻r=1Ω。开始时，电键S闭合，则（）A．断开S前，电容器所带电荷量最多B．断开S前，电容器两端的电压为103C．断开S的瞬间，电容器a板带上正电D．断开S的瞬间，电容器b板带上正电4．矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力F1、与速度方向垂直的升力F2和与速度方向相反的空气阻力A． B．C． D．5．质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，对该时刻，下列说法正确的是（）A．秋千对小明的作用力小于mgB．秋千对小明的作用力大于mgC．小明的速度为零，所受合力为零D．小明的加速度为零，所受合力为零6．电磁波技术在当今社会得到了广泛的应用。电台在对外广播的时候利用电磁波传递信号。要传递信号就要对电磁波进行调制。在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。有关电磁波的下列说法中正确的是（）A．LC振荡电路中的电场如果按E=6t2+8变化，那么LC振荡电路可以向远处辐射电磁波B．由于长波比短波更容易发生衍射现象，雷达用长波探测定位飞机比用微波准确C．高频率的电磁波比低频率的电磁波更适合采用调频的方式对信号进行调制D．由于光是电磁波，所以用机械波的反射和折射规律不可以解释光的反射和折射7．如图，水平桌面上有一薄板，薄板上摆放着小圆柱体A、B、C，圆柱体置于等边三角形的顶点，三圆柱体的质量相等。用一水平外力将薄板沿垂直BC的方向抽出，圆柱体与薄板间的动摩擦因数均相同，圆柱体与桌面间的动摩擦因数也均相同。则抽出薄板后，三个圆柱体留在桌面上的位置所组成的图形可能是图（）A． B．C． D．8．某光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y=x2，其一部分处在一个沿水平方向的匀强磁场中，直线y=a是磁场的上边界（如图中的虚线所示），一个质量为m的小金属块（可视为质点）从抛物线上A．mgb B．1C．mg(b−a) D．mg(b−a)+9．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，有关图中各表的读数变化判断正确的是（）A．A2读数变小 B．A1读数变大 C．V1读数变大 D．V3读数不变10．2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为720km，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是（）A．“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1°B．“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/sC．“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度D．由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离11．我国自主研制的C919飞机机长38.9米、翼展35.8米，北京地区地磁场的竖直分量约为4.5×10-5T，水平分量约为：3.0×10-5T。该机在北京郊区水平试飞速度为声速（约330m/s）的0.8倍。有关C919飞机的说法正确的是（）A．C919飞机往北飞的时候，西面机翼的电势较低。两侧机翼的最大电势差约为0.42伏B．C919飞机往南飞的时候，西面机翼的电势较低。两侧机翼的最大电势差约为0.26伏C．无论C919飞机往哪个方向飞，都是左边机翼的电势较低。两侧机翼的最大电势差约为0.26伏D．无论C919飞机往哪个方向飞，都是右边机翼的电势较低。两侧机翼的最大电势差约为0.42伏12．质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图所示，离子源S产生的比荷为k的离子束（速度可视为零），经M、N两板间大小为U的加速电压加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点。已知P点到小孔S1的距离为x，匀强磁场的方向垂直纸面向外，则下列说法不正确的是（）A．N板带正电B．粒子进入匀强磁场的速度大小为2kUC．匀强磁场的磁感应强度大小为2D．x相同，对应离子的比荷可能不相等13．太阳辐射的总功率为P，日地距离为r，阳光到达地面的过程中的能量损耗为50%；太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率为ƞ；一辆质量为750kg的汽车的太阳能电池板的面积为S，电机能够将输入功率的90%用于牵引汽车前进。此时太阳能电池车正以72km/h匀速行驶，所受阻力为车重的0.02倍，已知该太阳能电池能直接满足汽车的上述行驶需求。若半径为R的球表面积为4πR2，则（）A．太阳能汽车可达的最大机械功率为ηPSB．汽车阻力的功率为3×105WC．若汽车机械功率恒定，车速减半时牵引力也减半D．太阳能电池板的面积必须满足关系：9ηPS二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错和不选的的得0分。）14．如图所示，一面积为S的N匝圆形金属线圈放置在水平桌面上，大小为B的匀强磁场方向垂直于桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO'，OO'与线圈在同一平面上。从图示位置开始，在线圈以OO'为轴翻转180°的过程中，下列说法正确的是（）A．刚开始转动时磁通量为NBSB．电流方向先为A→C→B→A，后为A→B→C→AC．电流方向始终为A→B→C→AD．翻转180°时，线圈的磁通量变化了2BS15．如图所示，正六棱柱上下底面的中心为O和O'A．F'点与EB．B'点与EC．A'点与F'点的电势差小于O'D．将试探电荷+q由F点沿直线移动到O点，其电势能先增大后减小三、非选择题（本题共6小题，共55分）16．采用图1所示的电路图来测量金属丝Rx（1）实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在（填“M”或“N”）端。（2）按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为（填“a”“b”或“c”）。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有。17．在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是。②已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度g=9.80m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|=J、C点的动能EkC=A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力C.接通电源前释放了纸带18．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。（g取10m/s2）（1）导出用n、m、L、I表示磁感应强度B的表达式。（2）当n=9，L=10.0cm，I=0.10A，m=9.00g时，磁感应强度是多少？（3）要提高测量准确度，需要怎样改变题设中给出的物理量？（说对一个即可）19．如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，弹簧处于自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m1=0.4kg的小物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m2=0.2kg的小物块将弹簧也缓慢压缩到C点释放，小物块过B点后其位移与时间的关系为x=6t-2t2。小物块从桌面右边缘D点飞离桌面后，由P点沿圆轨道切线落入圆轨道。（匀变速直线运动的位移时间关系：x=v0t+（1）物块离开D点时速度大小和BD间的距离；（2）判断m2能否沿圆轨道到达M点，若能，求物块沿圆轨道到达M点时对轨道的压力；（3）释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功。20．如图，在光滑水平面上存在宽度为d（d>2L）、方向竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场。边长为L，质量为m，电阻为R的单匝正方形线圈ABCD（AB、CD边和磁场边界平行）在外力作用下以速度v向右匀速穿过该磁场。求：（1）线圈进入磁场时线圈中电流的大小以及外力做功的功率；（2）线圈进入磁场和离开磁场的过程中A、B两点的电势差；（3）如果线圈不受外力，线圈要穿过磁场需要的最小速度。21．如图所示，科研人员研发了一种质谱仪，用来研究未知星体稀薄大气的成分。工作原理如下：被研究的气体进入离子生产装置后会被电离，根据需要被电离的气体离子经过速度控制装置加速获得适当动能（加速电压为U，离子可认为是由静止加速），再经由一个方向限制微孔垂直磁场边界CD进入垂直于纸面的匀强磁场，有的离子穿过磁场边界BC分别进入I、II接收装置，有的离子穿过磁场边界AB进入III接收装置，因为三个离子接收装置固定安装，只能各自接收一定轨道半径的离子进入，I、II、III分别对应半径r1、r2、r3。磁场由永磁体提供，磁感应强度为B（1）若甲离子由静止经过电场加速后通过磁场；恰好进入接收装置I，求甲离子的比荷q1（2）若乙离子带电荷量大小为e，经过电场加速后通过磁场，恰好垂直BC进入接收装置II，求乙离子在磁场中运动的时间t；（3）若丙离子经过电场加速恰好垂直AB进入接收装置III，如果离子束在进入磁场时速度方向有一个可认为极小的发散角2α（发散角为速度方向覆盖角度，垂直CD方向为发散角角平分线），求丙离子通过边界AB的宽度d。（α极小时sinα=

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】国际单位制中的基本单位有kg，其他不是基本单位，C符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C。

【分析】利用国际单位制中的基本单位可得出结论。2．【答案】A【解析】【解答】A．在v-t图像中，斜率表示加速度，由A图像可以看出加速度是一恒定的值，所以物体做匀加速直线运动，A符合题意；B．由B图像可以看出物体受力增加，加速度增加，不是做匀加速直线运动，B不符合题意；C．由C图像可以看出物体加速度增加，不是做匀加速直线运动，C不符合题意；D．在x-t图像中斜率表示速度的大小，所以D图像表示物体做匀速直线运动，D不符合题意。故答案为：A。

【分析】v-t图像中，斜率表示加速度，与坐标轴围成图形的面积表示物体运动的位移，x-t图像中斜率表示速度。3．【答案】C【解析】【解答】AB.断开S后，线圈直流电阻为零，电容器并联线圈两端电压为零，故电容器两端没有电荷量，AB不符合题意；

CD.断开S瞬间，线圈产生感应电动势，方向与原电流方向相同，故电容器a接正极，a极板带正电，C符合题意，D不符合题意。

故答案为：C

【分析】利用自感线圈感应电动势产生的条件和特点可得出结论。4．【答案】A【解析】【解答】根据题意，升力F2与速度方向垂直，故B、D图错误，空气阻力Ff应与速度方向相反，故C图错误，A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据升力F25．【答案】A【解析】【解答】当小明随秋千到达最高点时，小明受到了重力和拉力的作用，设秋千的摆长为l，摆到最高点时摆绳与竖直方向的夹角为θ，秋千对小明的作用力为F，沿绳子方向和垂直于绳子方向进行正交分解：

沿摆绳方向受力分析根据牛顿第二定律有有F−mg由于小明的速度为0，则有F=mg沿垂直摆绳方向，根据牛顿第二定律有mg解得小明在最高点的加速度为a=gsinθ所以A正确；BCD错误；故选A。

【分析】利用沿绳子方向的牛顿第二定律可以比较秋千对人的作用力及人本身重力的大小；利用垂直于绳子方向的牛顿第二定律可以求出小明的加速度及合力的大小。6．【答案】C【解析】【解答】A.LC振荡电路中的电场如果按E=6t2+8变化，经过求导两次后为常数，为恒定场，故不能向外继续辐射电磁波，A不符合题意；

B.由于长波比短波更容易发生衍射现象，故长波更容易绕过障碍物继续传播，则雷达用短波探测定位飞机更准确，B不符合题意；

C.高频率的电磁波比低频率的电磁波更适合采用调频的方式对信号进行调制，C符合题意；

D.用机械波的反射和折射规律可以解释光的反射和折射，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】利用电磁波的概念和特点可得出结论。7．【答案】A【解析】【解答】由题可知，薄板抽出过程与圆柱体之间产生滑动摩擦力，使圆柱体做加速运动，圆柱体落在水平面上做减速运动，可知A先落在水平面上，BC后离开薄板落在水平面上，故A获得速度小，在水平面移动距离小，BC获得速度大，在水平面移动距离大且BC移动距离相等，则A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】利用摩擦力作用的规律和特点，结合物体做匀变速直线运动的特点可得出结论。8．【答案】D【解析】【解答】金属块在磁场中运动在内部产生涡流，从而产生热效应，则产生的焦耳热等于机械能的减小量，为Q=∆E=mgh+D符合题意，ABC不符合题意。

故答案为：D。

【分析】利用能量守恒定律可求出金属块产生焦耳热的大小。9．【答案】B【解析】【解答】ABC.由题可知，当用电器增加时，电阻R减小，故副线圈与原线圈电流增加，A1变大，A2变大，输出电压不变，匝数不变，故电压表V1和V2示数不变，AC不符合题意，B符合题意；

D.电压表V3示数为U可知U2不变，I2R0增大，故U3变小，V3读数变小，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】利用闭合电路的动态分析，结合变压器的原理可求出电表示数的变化。10．【答案】A【解析】【解答】A、“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，则其在运行轨道平面每天转动的角度为：θ=360°365≅1°，A正确；

B、由高轨低速长周期，轨道越高环绕速度越小，“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度小于环绕地球的最大速度7.9km/s，B错误；

C、“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度：a=GMr2，地球表面的重力加速度：【分析】A、根据”夸父一号“运行特点分析判断；

B、由高轨低速长周期，轨道越高环绕速度越小判断；

C、根据向心加速度公式和地球表面重力加速度公式判断；

D、开普勒第三定律适用于同一个中心天体的条件判断。11．【答案】D【解析】【解答】在北半球，地磁场的竖直分量竖直向下，故飞机在北半球水平飞行时，由右手定则可知，右边机翼的电势低，由E=BLv可得E=0.42D符合题意，ABCD不符合题意。

故答案为：D。

【分析】利用右手定则可判断导体棒切割磁感线产生感应电动势的方向，结合动生电动势的表达式可求出电势差的大小。12．【答案】A,D【解析】【解答】A.根据粒子在磁场中的偏转状态可知粒子带正电，则平行板电容器中电场线由M指向N，则M极板带正电，A符合题意；

B.对带电粒子进行分析，由qU=可知v=B不符合题意；

C.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB=联立可得B=C不符合题意；

D.由B=可知，不同离子通过相同的电场和磁场，若x相同，则比荷相等，D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】利用带电粒子在电场中加速运动的特点，结合动能定律可求出粒子在电场中加速获得的速度大小，利用带电粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力的表达式可求出磁感应强度的大小。13．【答案】D【解析】【解答】A.汽车可达到的最大机械功率为PA不符合题意；

B.阻力的功率为P=fv=150×20=3000B不符合题意；

C.由P=Fv可知，若汽车功率恒定，车速减半则牵引力变为原来2倍，C不符合题意；

D.由题可知，汽车最终匀速时牵引力功率与阻力功率相等，则要想满足行驶要求，则满足Pmax9ηPSD符合题意。

故答案为：D。

【分析】利用瞬时功率的表达式可得出结论。14．【答案】C,D【解析】【解答】A.刚开始转动时穿过线圈的磁通量为BS，A不符合题意；

BC.从此时转过90°过程中，垂直于纸面向里的磁通量减小，故产生顺时针方向电流，即A→B→C→A；从垂直于中性面到转过180°过程中，垂直于纸面向里的磁通量增加，但是穿过线圈磁通量方向相反，产生逆时针方向电流，即A→B→C→A，B不符合题意，C符合题意；

D.翻转180°，线圈磁通量变化量为∆Φ=故磁通量变化了2BS，D符合题意。

故答案为：CD。

【分析】利用线圈转动的规律，结合楞次定律可求出线圈中产生感应电流的方向，利用磁通量的表达式可求出磁通量的变化量的大小。15．【答案】A,C,D【解析】【解答】AB.根据两等量异种电荷周围形成的电场特点，F'和E'点根据两电荷中间连线的中垂线对称，故电场强度大小相等，方向不同；B'与E'点的电场强度大小相等，方向不同，A符合题意，B不符合题意；

C.由图可知，O'电势为零，A'电势与D'电势的绝对值相同，F'电势为正，故A'与F'的电势差值小于O'与D'电势的差值，C符合题意；

D.根据等量异种电荷周围电场等势面的分布特点，沿F点与O点连线电势先增大后减小，故试探电荷由F点沿直线移动到O点电势能先增大后减小，D符合题意。

故答案为：ACD。

【分析】利用等量异种电荷周围形成的电场分布特点可求出空间某点的电场强度和电势的情况。16．【答案】（1）M（2）b；移动滑片时，电压表和电流表的示数不变【解析】【解答】（1）电路中滑动变阻器使用分压式接法，闭合开关前保证电表安全，故滑片应处于M端；

（2）由图可知，导线b接错，应接在滑动变阻器下端接线柱；若闭合电路，电表和电阻部分被短路，故移动滑片，电压表和电流表的示数不变。

【分析】（2）结合电路图可得出结论17．【答案】阻力与重力之比更小（或其它合理解释）；0.547；0.588；.C【解析】【解答】（1）为避免实验中阻力对实验的影响，使阻力与重力之比更小，应使用密度更大的物体；

（2）由图可知，重力势能变化量∆C点的动能E正常条件下由于阻力的影响重力势能的减小量应大于动能的增加量，本实验动能增加量大，故在接通电源前释放了纸带。

【分析】（1）利用实验原理可确定实验器材的选取；（2）利用纸带的处理方法可求出重力势能和动能的大小。18．【答案】（1）解：设电流方向未改变时，等臂天平的左盘内砝码质量为m1，右盘内的质量为mm电流方向改变后，有(联立解得B=（2）解：磁感应强度为B=（3）解：要提高测量准确度，需增大矩形线圈的匝数或增大通过线圈的电流。【解析】【分析】（1）利用通电导线在磁场中受到安培力的表达式，结合受力平衡的条件，连理可求出磁感应强度的大小；（2）通过磁感应强度的表达式可求出结果。19．【答案】（1）解：小物块过B点后其位移与时间的关系为x=6t-2t2，与x=v0t+12v解得v在P点由几何关系可得tan解得v物块由B到D由速度位移关系公式可得x（2）解：若物块恰好到达M点时，重力恰好提供向心力，由牛顿第二定律可得m解得v由几何关系可得，MD间竖直方向的的距离为h=假设物块能到达M点，由机械能守恒定律可得1解得v可知物块沿圆轨道不能到达M点。（3）解：设弹簧被压缩AC长时弹性势能为Ep，在释放mE在释放m2E又有m则有E设释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功为WE解得W【解析】【分析】（1）物块离开桌面做平抛运动，利用平抛运动的基本公式可求出物块在D点时的速度大小，结合物块在桌面做匀减速直线运动的特点，利用匀变速直线运动的位移关系式可求出物块在B点时的速度；（2）物块恰好到达M点时只有重力提供向心力，利用牛顿第二定律可求出物块在M点的速度大小，结合机械能守恒定律可得出结论；（3）利用动能定理，结合能量