湖北省武汉市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案）

湖北省武汉市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二总分评分一、选择题：本大题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求；第8~11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1．有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是（）A．增加电源电压B．使用调频的调制方式C．把可动电容器的动片适当旋出一些D．在线圈中插入铁芯2．2020年爆发了新冠肺炎，该病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如右图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（）A．带电粒子所受洛伦兹力方向是水平向左B．正、负粒子所受洛伦兹力方向是相同的C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速D．只需要测量MN两点电压就能够推算废液的流量3．某远距离高压输电线路中，升压、降压变压器均视为理想变压器，输电线的电阻一定，输送功率一定。若其他情况不变，输送电压升高到原来的n倍，则下列说法正确的是（）A．输送电流变为原来的n倍B．输电线上的电压损失变为原来的n倍C．输电线上的功率损失变为原来的D．用户得到的功率变为原来的4．如图所示导体电路放置在水平面内，处于竖直向下、范围足够大的匀强磁场中，平行光滑且足够长的金属导轨上放置导体棒MN，水平导体棒与导轨垂直且电接触良好，t＝0时刻单刀双掷开关S拨到1位置，电源给电容C充电，t1时刻又将S拨到2位置，电容C通过MN连接的回路放电，以下关于电容器充放电电流ic、电容器两极电压Uc、棒MN的速度v及棒MN两端电压UMN随时间t变化图象正确的是（）A． B．C． D．5．正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（）A．磁场方向垂直于纸面向外B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大C．轨迹3对应的粒子是正电子D．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的小6．电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是（）A．交变电流能通过电容器B．电容器具有通交流、阻直流的作用C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用D．电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越大7．如图所示在空间直角坐标系O﹣xyx中有一直角三角形金属线框PQO，其中一条直角边OQ与z轴重合，另一条直角边OP在xOy平面内，角PQO为30°。直角边OP长为1m，金属线框材料、粗细均相同，单位长度阻值为2Ω/m。整个装置处于沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为2T，当线框在外力作用下绕着z轴以角速度0.5rad/s逆时针（俯视）匀速转动时，线框上的P点先后经过x轴和y轴，则下列判断正确的是（）A．当线框上的P点经过y轴时，电流方向发生变化B．当线框上的P点经过y轴时，P、Q两点间的电压为0.5VC．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，线框产生的热量为D．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，通过线框截面的电荷量8．如图甲所示为一自耦变压器（可视为理想变压器）的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，滑动触头C在某一位置，在BC间接一个交流电压表和一个变阻器R，若AB间输入图乙所示的交变电压，则（）A．当t＝2×10﹣2s时，电压表的示数为零B．AB间输入电压的瞬时值C．滑动触头C向上移动时，AB间输入功率增大D．变阻器滑片P向上移动时，R两端的电压增大9．如图所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。电路通过电刷与圆盘的边缘和铜轴接触良好，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R．先将开关闭合，待圆盘转速稳定后再断开开关，不计一切摩擦，下列说法中正确的是（）A．闭合开关时，从上往下看圆盘逆时针转动B．闭合开关转速稳定时，流过圆盘的电流为零C．断开开关时，a点电势低于b点电势D．断开开关后，流过电阻R上的电流方向与原电流方向相反10．如图所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab、cd表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒PQ垂直于导轨放在上面，以速度v向右匀速运动，欲使棒PQ停下来，下面的措施可行的是，导轨足够长，棒PQ有电阻（）A．将光滑导轨换成与PQ有摩擦的导轨B．将导轨倾斜一定的角度C．将导轨的a、c两端用导线连接起来D．在导轨的a、c两端用导线连接一个电容器11．如图所示，M、N、P、Q四条光滑的足够长的金属导轨平行放置，导轨间距分别为2L和L，两组导轨间由导线相连，装置置于水平面内，导轨间存在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场，两根质量均为m，接入电路的电阻均为R的导体棒C、D分别垂直于导轨放置，且均处于静止状态，不计导体棒外其余部分电阻。t＝0时使导体棒C获得瞬时速度v0向右运动，两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好。且达到稳定运动时导体棒C未到两组导轨连接处。则下列说法正确的是（）A．t＝0时，导体棒D的加速度大小为aB．达到稳定运动时，C、D两棒速度之比1：1C．从t＝0时至达到稳定运动的过程中，回路产生的内能为D．从t＝0时到达到稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量为二、实验题（共5小题，满分56分）12．（1）为了探究电磁感应现象，如图所示为“探究产生感应电流的条件的实验装置”。下列操作中，电流表的指针不会发生偏转的是____A．将条形磁铁插入线圈B．将条形磁铁从线圈中拔出C．将条形磁铁放在线圈中不动D．将条形磁铁从图示位置向左移动（2）某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知：（a）当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针（填“左偏”、“不动”、“右偏”）；（b）将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针（填“左偏”、“不动”、“右偏”），此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向（填“相同”或“相反”）。13．某同学设计的可调电源电路如图（a）所示，R0为保护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S。①用电压表测量A，B两端的电压：将电压表调零，选择0～3V挡，示数如图（b），电压值为V。②在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于端。③要使输出电压U变大，滑片P应向端滑动。④若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在的风险（填“断路”或“短路”）。14．如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的长度为l1，宽度为l2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈转动沿逆时针方向，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直。（1）写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；（2）求线圈从t＝0位置开始到转过60°时的瞬时电流。15．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨固定在竖直面内，导轨上端连接阻值为R的电阻，导轨范围内存在垂直导轨平面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻为r的金属棒垂直导轨放置，导轨间距为L，导轨的电阻不计。金属棒在竖直向下的恒力F作用下从静止开始运动，经过一段时间后开始做匀速运动，此过程通过电阻R的电荷量为q，金属棒与导轨接触良好，重力加速度为g。求：（1）金属棒匀速运动时流经电阻R的电流大小和方向；（2）金属棒匀速运动时速度v的大小；（3）从静止出发到开始做匀速运动所用的时间t。16．如图甲所示，水平放置的平行金属板P和Q，间距为d，长度为2d，两板间存在垂直纸面向里的匀强磁场。t＝0时刻，一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0由P板左端靠近板面的位置，沿平行于板面的方向射入两板之间。（1）若粒子恰好从Q板右侧射出磁场，求磁感应强度B；（2）若极板间仅存在如图乙所示的交变磁场，t＝0时刻磁场垂直纸面向里，且。粒子经一段时间恰能垂直打在Q板上（不考虑粒子反弹），求交变磁场的周期T。

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】增要想接收较高频率的电磁波，则需调高LC接收电路的频率，由公式f=可知，应减小电容或电感。由C=可知，可动电容器的动片适当旋出一些，正对面积减小，C减小，可增大LC接收电路的频率；在线圈中插入铁芯，增大了电感，则减小LC接收电路的频率；增加电源电压和使用调频的调制方式，对改变LC接收电路的频率没有影响，ABD不符合题意，C符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据LC振荡电路的频率公式f=12．【答案】D【解析】【解答】A．根据左手定则，正电荷受到竖直向下的洛伦兹力，负电荷受到竖直向上的洛伦兹力，AB不符合题意；C.不带电液体在磁场中流动时，由于没有自由电荷，不能形成电场，MN两点没有电势差，因此无法测出流速，C不符合题意；D．计算液体的流速，根据qvB=可得流速v=流量Q=Sv=D符合题意。故答案为：D。

【分析】电流是描述电荷流量的物理量，电流越大，单位时间内流过的电荷量就越多，电流的微观表达式结合电子的密度和流速求解即可。3．【答案】C【解析】【解答】A.输送功率P=UI当输送功率一定，输送电压变为原来的n倍时，输送电流I变为原来的1n，A不符合题意；

B.输送电流I变为原来的1U变为原来的1n，B不符合题意；

C.输送电流I变为原来的1P变为原来的1n2，C符合题意；

D.输送功率一定，输电线上的功率变为原来的P不是变为原来的1n，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】由电功率公式P=UI4．【答案】C【解析】【解答】t=0时刻单刀双掷开关S拨到1位置，电容器充电，开始电源与电容器之间的电压等于电源电动势，电容器充电电流最大，随着电容器极板电量逐渐增加，极板电压逐渐增大，电源与电容器之间的电压逐渐减小，电流逐渐减小，电容器充电完毕，电源与电容器之间的电压等于零，电流为零；将S拨到2位置，电容器放电开始时极板间电势差最大，放电电流最大，通过MN的电流最大，开始时通过MN棒的电流最大，然后逐渐减小到零，在安培力作用下棒MN运动，因为电流逐渐减小，所以棒MN受到的安培力逐渐减小，加速度逐渐减小，而棒MN运动过程中，由于切割磁感线也将产生电动势，该电动势方向和电容器电压相反，当棒MN的感应电动势和电容器电压相等时，棒MN棒匀速运动，故棒MN先做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速运动，电容器两端的电压与棒MN两端的感应电动势相等后，电容器两端的电压和棒MN两端的感应电动势不再变化，ABD不符合题意，C符合题意；

故答案为：C。

【分析】根据电容器充，放电时电流变化情况结合导体棒运动后切割磁感应线产生的感应电动势，分析电流和电压的变化，在电容器两端的电压与棒MN两端的感应电动势相等后，MN棒开始匀速运动，回路中各处的电压和电流开始稳定，不再变化；将S拨到2位置，根据牛顿第二定律可得加速度大小变化情况，由此分析速度图象的斜率。5．【答案】D【解析】【解答】AC.根由图可知，1和3粒子偏转方向一致，可知1和3粒子电性相同，所以1和3粒子为电子，2为正电子，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，AC不符合题意；

B.由图可知，轨迹1的半径越来越小，由qvB=m可得r=可知轨迹1中的电子速度越来越小，B不符合题意；

D.由图可知，开始时，轨迹3的半径比轨迹2的半径大，由r=mvqB可知，轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的小，D符合题意。

故答案为：D。6．【答案】D【解析】【解答】AB.电容器通交隔直，故交变电流能通过电容器，AB不符合题意；

C.由容抗公式X可知，电容器电容较小时，对高频的阻碍作用较小，对低频的阻碍作用大，C不符合题意；

D.容抗公式X可知，电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】电容器通交隔直，通高频阻低频，由容抗公式XC7．【答案】B【解析】【解答】A.线框在外力作用下绕着z轴转动时，线框中产生正弦式交流电，当线框上的P点经过y轴时，线框平面与磁场平行，是垂直中性面位置，电流方向发生不改变，A不符合题意；

B.当线框上的P点经过轴时，产生的感应电动势最大，为E设单位长度电阻为R0U=B符合题意；

C.线框转动过程中产生交流电的电动势有效值为E=则线框上的P点由x轴位置转到轴位置的过程中，产生的热量为Q=C不符合题意；

D.线框上的P点由x轴位置转到轴位置的过程中，通过线框截面的电荷量为q=I∆t=D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】交流发电中，线框通过中性面，电流方向发生改变；求出当线框上的P点经过y轴时，线框产生的感应电动势，再由金属框各边的电阻关系，求出P、Q两点间的电压；先求出线框产生的感应电动势的有效值，再求解线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，线框产生的热量；根据法拉第电磁感应定律和电流的定义，式推导线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，通过线框截面的电荷量。8．【答案】B,C【解析】【解答】A.图中电压表显示的是副线圈输出电压的有效值，所以t=2×10-2sT=2×故ω=则AB间输入电压的瞬时值为u=B符合题意；

C.根据理想变压器电压与匝数的关系可得U当滑动触头C向上移动时，n2P变大，而理想变压器输入功率与输出功率相等，故AB间输入功率增大，C符合题意；

D.变阻器滑片P向上移动时，n2U可得，R两端的电压不变，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】交流电压表显示交流电的有效值；根据交流电瞬时值表达式，写出AB间输入电压的瞬时值；根据理想变压器电压与匝数的关系，推导副线圈输出电压的变化，再由电功率公式求出输出端电功率的变化，根据理想变压器输入功率与输出功率相等的特点，得到AB间输入功率的变化；变压器匝数不变的情况下，变压器副线圈电压由原线圈电压决定。9．【答案】B,C【解析】【解答】A.由图可知，闭合开关时，圆盘中电流方向沿半径向外，根据左手定则可知，从上往下看圆盘顺时针转动，A不符合题意；

B.闭合开关转速稳定时，圆盘做匀速转动，所以圆盘不受安培力作用，由F=BIL可知，流过圆盘的电流为零，B符合题意；

C.断开开关时，转动的圆盘产生感应电动势，与电阻构成新的回路，转盘作为回路电源，从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，圆盘中感应电流方向沿半径向里，所以a点电势低于b点电势，C符合题意；

D.结合以上分析可知，断开开关前后，流过电阻R的电流方向均由b向a，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】根据左手定则判断圆盘的转动方向；圆盘不受安培力作用后，转速稳定下来，根据安培力公式分析此时流过圆盘的电流；由右手定则判断圆盘切割磁感线产生的感应电流方向，得出a、b两点的电势关系。10．【答案】A,C【解析】【解答】A.将光滑导轨换成与PQ有摩擦的导轨，使金属棒PQ在水平方向受到摩擦阻力作用，做减速运动，最后速度减为零，A符合题意；

B.将导轨倾斜一定的角度，若轨道左端抬高，金属棒做加速运动，不会停下来，若导轨右端抬高，金属棒向右会做减速运动，速度减到零后，由于不受摩擦力作用，金属棒会反向加速滑回，因此金属棒不会停下来，B不符合题意；

C.将导轨的a、c两端用导线连接起来，回路中就有感应电流，根据楞次定律可知，棒PQ会受到向左的安培力作用，PQ向右运动过程中，要克服安培力做功，使棒产生焦耳热，当棒的动能全部转化为焦耳热后棒PQ停下来，C符合题意；

D.在导轨的a、c两端用导线连接一个电容器时，开始金属棒的速度会有所减小，金属棒的动能转化为电容器的电磁能，当电容器充满电后，其两端的电势差与金属棒两端的电势差相等时，金属棒的速度就不再变化，因此金属棒不会停下来，D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】分析各项措施中，棒PQ的受力，结合受力和运动过程中的能量转化，确定棒PQ能否停下来。11．【答案】A,C,D【解析】【解答】A.t=0时刻，导体棒中的感应电动势E=2BL电路中感应电流I=导体棒D所受安培力F=BIL，导体棒D的加速度a=联立解得a=A符合题意；

B.稳定运动时，两导体棒做匀速运动，电路中电流为零，设此时C、D棒的速度分别为v1，v2BL可得C：D两棒速度之比1：2，B不符合题意；

C.从t=0时至达到稳定运动的过程中，取向右为正方向，根据动量定理得，对C棒，有-B对D棒，有-B联立可得vC=根据能量守恒可知回路产生的内能为Q=解得Q=C符合题意；

D.由动量定理得，对C棒-B可得2BLq=m(解得q=D符合题意。

故答案为：ACD。

【分析】根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和牛顿第二定律，综合推导t=0时刻，导体棒D的加速度大小；两导体棒的运动达到稳定时，两棒均做匀速运动，电路中电流为零，根据两棒产生的感应电动势相等的关系，求出两棒的速度比；分别对C、D两棒应用动量定理，求出两棒最后的速度，再由能量守恒定律求出回路产生的内能；根据动量定理的表达式，推导从t＝0时到达到稳定运动的过程中，通过导体棒的电荷量。12．【答案】（1）C（2）右偏；左偏；相同【解析】【解答】（1）A.将条形磁铁插入线圈，线圈内磁通量发生变化，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，A不符合题意；

B.将条形磁铁从线圈中拔出，线圈内磁通量发生变化，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，B不符合题意；

C.将条形磁铁放在线圈中不动，线圈内磁通量不变，没有感应电流产生，电流表的指针不会发生偏转，C符合题意；

D.将条形磁铁从图示位置向左移动，线圈内磁感应强度变小，磁通量减小，有感应电流产生，电流表的指针会发生偏转，D不符合题意。

故答案为：C。

（2）闭合开关时灵敏电流计的指针右偏，说明线圈内磁通量增加时，灵敏电流计的指针右偏。滑动变阻器的滑片P向右移动时，阻值变小，回路中电流变大，A线圈产生的磁场增大，故线圈B内的磁通量增加，所以灵敏电流计的指针右偏；将线圈A拔出时，线圈内磁通量减小，灵敏电流计的指针左偏，由楞次定律可知线圈B中感应电流产生的磁场方向与线圈A产生的磁场方向相同，故有此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向相同。

【分析】（1）根据感应电流的产生条件分析；（2）根据磁通量的变化，通过楞次定律判断感应电流的方向，从而确定电流计指针的偏转方向。13．【答案】1.30；A；B；短路【解析】【解答】①电压表选择0-3V挡，最小分度值为0.1V，读数应该为1.30V。

②为保证接通电路后，电路在电流不会过大，电压表的示数不会超过量程，应将滑动变阻器的滑片P置于A端。

③输出电压U测量的是AP两点间的电压，由U=IRAP可知，要使输出电压U变大，需要使滑片P滑向B端。

④如果电路中不接入保护电阻R0，在使用中，当滑片P滑至B端时，会存在短路可能。

【分析】①根据电压表的读数规则读数；②从保护电路的角度分析在接通外电路之前，滑片P应放置的位置；③根据欧姆定律