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）1

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．关于电荷量、电场强度、磁感应强度、磁通量的单位，下列说法错误的是（）A．牛/库是电场强度的单位 B．特斯拉是磁感应强度的单位C．磁通量的单位是韦伯 D．法拉是电荷量的单位2．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（）A．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流B．图1中，断开S1，L1中的电流方向与断开前相反C．图2中，L2的电阻值小于变阻器R的电阻值D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流小于变阻器R中电流3．如图所示，光滑水平面上放有一光滑斜面体，斜面体的质量为M、倾角为α、斜面长为L。将一质量为m的小滑块从斜面的顶端由静止释放。已知M＝2m，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．滑块下滑过程中斜面体的支持力对滑块不做功B．滑块滑到斜面底端时速度大小为C．滑块下滑过程中斜面体向左运动的位移为D．滑块下滑过程中滑块和斜面体组成的系统机械能和动量均守恒4．如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω，线圈匝数为n，电阻为r，外接电阻为R，A为理想交流电流表，线圈从图示位置（线圈平面平行于磁场方向）转过60°时的感应电流为i，下列说法错误的是（）A．电流表的读数为2iB．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为C．从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为D．线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为5．利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，一块长为a，宽为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电微粒是电荷量为e的自由电子，通入图示方向的电流时，电子的定向移动速度为v，当磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下时，前后两表面会形成电势差U，下列说法中正确的是（）A．前表面的电势比后表面的低B．前、后表面间的电压U与v无关C．前、后表面间的电压U与c成正比D．自由电子受到的洛伦兹力大小为6．两个小木块B、C中间夹着一根轻弹簧，将弹簧压缩后用细线将两个木块绑在一起，使它们一起在光滑水平面上沿直线运动，这时它们的运动图线如图中a线段所示。在t＝4s末，细线突然断了，B、C都和弹簧分离后，运动图线分别如图中b、c线段所示。从图中的信息可知（）A．木块B、C都和弹簧分离后的运动方向相反B．木块B、C都和弹簧分离后，系统的总动量增大C．木块B、C分离过程中B木块的动量变化较大D．木块B的质量是木块C质量的17．如图所示，正方形abcd内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一束电子以大小不同的速度从a点沿ab方向射入磁场。不计电子的重力和电子间的相互作用。对于从c点和d点射出的电子，下列说法正确的是（）A．轨道半径之比为1：2 B．线速度大小之比为1：2C．向心力大小之比为1：2 D．在磁场中运动时间之比为1：28．如图所示，间距为L的光滑金属导轨PQ、MN相互平行，导轨平面与水平面呈θ角，一质量为m的金属棒ab垂直于导轨放置并与电源、开关构成回路，金属棒ab与导轨接触良好，空间存在与导轨平面垂直的匀强磁场，当通过金属棒ab的电流为I时，金属棒恰好处于静止状态，则（）A．磁场方向垂直于导轨平面向上B．金属棒受到的安培力的大小为mgsinθC．磁场的磁感应强度为mgD．增大电流强度，导轨对金属棒的支持力也增大9．如图甲所示是一个理想变压器和一组理想二极管，A、B是变压器次级线圈的输出端，C、D、E、F、G、H是二极管组接线端，变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈电压按图乙所示规律变化，原线圈接有交流电压表，把A、B端适当的接在C、E、F、H中的某些位置，就可以向接在D、G之间的用电器供直流电，下列说法正确的是（）A．A、B两端电压为B．A、B输出端电流方向1s改变100次C．把AC接一起，再把BH接一起，则电流可以从G流出过用电器从D流回D．把ACF接一起，再把BEH接一起，则电流可以从G流出过用电器从D流回10．如图所示，光滑的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨处在方向垂直于水平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，左侧导轨间的距离为3L，右侧导轨间的距离为L，导体棒a、b垂直放置于导轨之间，且与导轨接触良好，导体棒a、b的材料相同，电阻相等。导体棒b末被固定且静止在右侧导轨上，使导体棒a以初速度v0开始向右运动，直至回路中的感应电流变为0。已知回路中的感应电流变为0时，导体棒a仍处于左侧导轨上，不计导轨的电阻，导体棒b的质量为m。下列说法正确的是（）A．通过回路的电荷量是B．通过回路的电荷量是C．回路中产生的焦耳热是D．回路中产生的焦耳热是11．如图为LC振荡电路在t＝0时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，电磁振荡的周期T＝0.8s，下列说法正确的是（）A．t＝0.1s时，线圈中的自感电动势在增大B．t＝0.3s时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小C．t＝0.5s时，磁感应强度方向向下，大小逐渐减小D．t＝5.68s时，电路中电流正在增大，极板带电量在减小二、实验题（共5小题，满分56分）12．全面了解汽车的运行状态（速度、水箱温度、油量）是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制了一种测定油箱内油量多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表（图中没有画出），通过观察电压表示数，可以了解油量情况。已知R'＞＞R，你认为电压表应该接在图中的两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量增大时，电压表的示数将（填“增大”或“减小”）。13．某同学利用图甲所示装置验证动量守恒定律。主要实验步骤如下：①用垫块将长木板附有打点计时器的一侧适当垫高，接通交流电源后，轻推小车A，与小车相连的纸带上打出一系列均匀分布的点，断开电源；②将小车B（未画出，与小车A完全相同）静置于长木板上的P处，并将适量砝码放在小车B中；③接通电源，沿平行木板方向向下轻推一下小车A，使小车获得一初速度，两车碰撞后粘在一起，打点计时器打出一系列的点迹，如图乙所示；④用天平测得小车A的质量为180g，小车B与砝码的总质量为220g。（1）步骤①中适当垫高长木板的目的为；（2）已知打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，则碰撞前瞬间系统的总动量p1＝kg•m/s，碰撞后瞬间系统的总动量p2＝kg•m/s；（结果均保留三位有效数字）（3）实验结论。14．如图所示，在纸面内两直角边长均为L的三角形MNP区域内（不含边界）。有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的带负电粒于从PM边的中点A平行PN边射入MNP区域，不计粒子受到的重力。求：（1）在粒子从PN边射出磁场的情况下，粒子入射的最小速度vmin（2）在粒子从MN边射出磁场的情况下，粒子在磁场中运动的最长时间tmax15．我国新一代航母阻拦系统的研制，由传统的钢索阻拦转向电磁阻拦。其原理如图所示，飞机着舰时钩住跑道起始处的一根长为d的金属棒并关闭动力系统，在磁场中共同滑行减速，钢索与金属棒绝缘。已知航母的滑行跑道长为x，舰载机的质量为m与跑道的摩擦因数为μ，飞机着舰时的速度为v，磁场的磁感应强度为B，金属棒的电阻为r，外接电阻为R，重力加速度为g。（1）求飞机滑行过程中的最大电流及流过电阻R的电流方向；（2）设飞机恰好停在跑道尽头，求电阻R上产生的焦耳热；（3）在航母和舰载机固有属性不能改变的前提下，提出一条可行的改进方案，使舰载机滑行距离更短。16．军事模拟场中有一种射击训练。参与者伏于掩体内，目标道具向参与者迎面而来，参与者用玩具机枪射击使道具停止即可。玩具机枪有两种模式：模式一为单颗子弹连续发射；模式二为每次射出3颗子弹，但射出速度为模式一中子弹射出速度的。参与者甲采用模式一，乙采用模式二。若道具质量为M，水平速度为v0，每颗子弹质量为m，模式一中每颗子弹射出的水平速度均为v。已知机枪提供的能量完全转化为子弹的动能，子弹击中道具后被道具俘获并一起运动，不计空气阻力，子弹速度始终保持水平。（1）求道具俘获甲的第一颗子弹后的速度v1。（2）若在甲训练时，一道具俘获10颗子弹后刚好停止运动，则乙在游戏中需要射击几次才能使道具停止运动？（3）对于阻停道具，甲、乙都认为自己的模式是更节省能量的，你认为呢？请在第（2）问的基础上通过计算说明。

答案解析部分1．【答案】D【解析】【解答】A.由电场强度的定义式E=Fq可知，牛/库是电场强度的单位，A不符合题意；

B.磁感应强度的单位是特斯拉，B不符合题意；

C.磁通量的单位是韦伯，C不符合题意；

D.法拉是电容的单位，D符合题意。

故单位：D。2．【答案】D【解析】【解答】AB.图1中，断开开关S1瞬间，L1和灯A1组成新的回路，L1是等效电源，灯A1突然闪亮，说明电路稳定时，通过L1的电流大于A1的电流，根据楞次定律可知，断开S1，L1中电流减小，L1产生自感电动势阻碍电流减小，所以L1中的电流方向与断开前相同，AB不符合题意；

CD.图2中，闭合S2瞬间，L23．【答案】C【解析】【解答】A.滑块下滑过程中，斜面体向左运动，斜面体的支持力与滑块的位移夹角大于90°，故支持力对滑块做负功，A不符合题意；

C.滑块下滑过程中，滑块与斜面体构成的系统，水平方向上动量守恒，根据人船模型原理可得Mx=m(L解得滑块下滑过程中斜面体向左运动的位移为x=C符合题意；

B.假设滑块下滑过程斜面体不动，则滑块减小的重力势能全部转化为滑块的动能，则有mgL解得v=而实际上在滑块下滑的同时，斜面体会向左运动，所以滑块减小的重力势能一部分转为自己的动能，还有一部分转化为斜面体的动能，所以滑块滑到斜面底端时速度v<B不符合题意；

D.滑块下滑过程中，滑块和斜面体组成的系统只发生了重力势能和动能之间的转化，所以系统机械能守恒，而系统有竖直方向上的加速度，所以系统受到的合外力不为零，故动量不守恒，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据滑块受到的支持力与位移的夹角，分析支持力做的功；根据人船模型原理，分析滑块下滑过程中斜面体向左运动的位移；假设斜面不动，分析滑块滑到斜面底端时的速度大小，再对比斜面在滑块下滑过程中向左滑块的过程，根据能量的转化，分析此过程中滑块滑到斜面底端时的速度与斜面不动时，滑块滑动斜面底端时的速度关系；根据机械能守恒和动量守恒的条件分析。4．【答案】A【解析】【解答】A.线圈从图示位置转过60°时，感应电流的瞬时值为i=解得感应电流的最大值I故电路中电流的有效值I=交流电流表显示的是电流的有效值，所以电流表的读数为2i，A符合题意；

E又E磁通量的最大值Φm=BS联立解得Φm=B不符合题意；

C.从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q=由闭合电路欧姆定律可得I由法拉第电磁感应定律可得E联立解得q=C不符合题意；

D.线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量Q=线圈转动一周的时间T=解得Q=D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据线圈从图示位置（线圈平面平行于磁场方向）转过60°时的电流瞬时值，求出感应电流的最大值，再由最大值与有效值的关系式求出电流表的示数；由闭合电路欧姆定律求出感应电动势的最大值，再由交流发电的感应电动势最大值公式Em=nBSω，求出磁通量的最大值；根据电流的定义式、法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，综合推导从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量；根据焦耳定律5．【答案】D【解析】【解答】A.由电流的方向可知，电子的运动方向向左，根据左手定则可知，电子想后表面偏转，所以后表面带负电荷，前表面带正电荷，故前表面的电势比后表面的电势高，A不符合题意；

BC.当洛仑兹力等于电场力时，前、后表面间的电压U不再变化，根据平衡条件得evB=eE=e解得U=Bav可知前、后表面间的电压U与v成正比，与c无关，BC不符合题意；

D.自由电子受到的洛伦兹力大小F=evB=D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据电子的偏转方向，确定前、后表面带电的正负，得到前、后表面电势高低的关系；当洛仑兹力等于电场力时，前、后表面间的电压U不再变化，由此推导前、后表面间的电压U的表达式，确定相关因素；由洛伦兹力公式和电场力公式推导，自由电子受到的洛伦兹力。6．【答案】D【解析】【解答】A.根据x-t图像斜率的正负表示速度的方向可知，木块B、C都和弹簧分离后的x-t图像斜率均为正，所以运动方向相同，A不符合题意；

B.木块B、C都和弹簧分离后，系统所受合外力矢量和为零，所以系统前后的动量守恒，即系统的总动量保持不变，B不符合题意；

C.因为系统动量守恒，所以系统内两个木块的动量变化量等大反向，C不符合题意；

D.由图中数据可得，木块都与弹簧分离后B、C的速度分别为vv细线未断前B、C的速度均为v由动量守恒定律得(解得mD符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据x-t图像斜率的正负表示速度的方向，判断木块B、C都和弹簧分离后的运动方向关系；根据动量守恒的条件，分析木块B、C都和弹簧分离后，系统的总动量；根据动量守恒定律，分析系统内两个木块的动量变化量的关系；由x-t图像求出B、C和弹簧分离前后的速度，再由动量守恒定律列式，求解木块B和木块C的质量关系。7．【答案】D【解析】【解答】A.设正方形边长为L，由图可知，从c点射出的电子轨道半径为L，从d点射出的电子轨道半径为L2，则从c点和d点射出的电子轨道半径之比为2：1，A不符合题意；

qvB=m得粒子运动的线速度v=因轨道半径之比为2：1，则线速度大小之比为2：1，B不符合题意；

C.电子所受洛伦兹力充当向心力，即F因线速度大小之比为2：1，则向心力大小之比为2：1，C不符合题意；

D.电子在磁场中的运动周期为T=根据粒子在磁场中的运动时间公式t=可得从c点射出的电子在磁场中的运动时间为t从d点射出的电子在磁场中的运动时间为t则在磁场中运动时间之比为1：2，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据几何关系分析轨迹半径；根据洛伦兹力充当向心力推导线速度的表达式，求出两粒子的线速度之比；电子所受洛伦兹力充当向心力，由洛伦兹力公式，求解两粒子做圆周运动的向心力之比；根据粒子在磁场中的运动时间公式t=θ8．【答案】A,B【解析】【解答】A.金属棒受重力、支持力和安培力作用，因为导体棒处于静止状态，结合安培力一定与磁场垂直的特点可知，导体棒受到的安培力沿导轨平面向上，由左手定则可知，磁场方向垂直于导轨平面向上，A符合题意；

B.对金属棒，由共点力平衡条件可得FB符合题意；

C.金属棒受到的安培力F可得B=C不符合题意；

D.对金属棒，由共点力平衡条件可得导轨对金属棒的支持力F与电流无关，D不符合题意。

故答案为：AB。

【分析】分析金属棒受力，由左手定则判断磁场方向；对金属棒，由共点力平衡条件求解金属棒受到的安培力的大小；安培力公式F=BIL推导磁场的磁感应强度；由共点力平衡条件求出金属棒受到的支持力，分析其与电流的关系。9．【答案】B,C,D【解析】【解答】A.由图乙可知，原线圈的输入电压最大值U则有效值为U由理想变压器原副线圈电压与匝数的关系可得U解得A、B两端电压为UA不符合题意；

B.由图乙可知，该交流电的周期为0.02s，故交变电流频率为50Hz，变压器变压不变频，且每转一周电流方向改变两次，故1s内电流方向改变100次，B符合题意；

C.根据二极管的单向导电性可知，把AC接一起，再把BH接一起，则在变压器的副线圈的电路回路为BHGDCA，此时两个二极管的方向相同，因此电流可以从G流出经过用电器从D流回，C符合题意；

D.把ACF接一起，再把BEH接一起，根据二极管的单向导电性可知，则电流可以形成BHGDCA或者AFGDEB两种单项导电的电流，则电流可以从G流出经过用电器从D流回，D符合题意。

故答案为：BCD。

【分析】根据原线圈的输入电压有效值，由理想变压器原副线圈电压与匝数的关系U110．【答案】A,C【解析】【解答】AB.由于导体棒a、b的材料相同，电阻相等，根据电阻定律可得R=ρ解得导体棒的体积V=可得V根据m=可得m回路中的感应电流变为0时，a、b棒都做匀速运动，两棒此时产生的感应电动势大小相等，设此时a的速度为va，b的速度为v3BL取向右为正方向，对a由动量定理可得-3B对b根据动量定理可得B通过回路的电荷量q=解得va=12A符合题意，B不符合题意；

CD.由能量守恒定律可得回路中产生的焦耳热Q=解得Q=C符合题意，D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】由a、b的电阻关系和长度关系，求解a、b的质量关系，再由由动量定理和电流的定义式，计算公式求解通过回路的电荷量；由能量守恒定律求解回路中产生的焦耳热。11．【答案】A,C【解析】【解答】A.根据题意画出此LC振荡电路的振荡电流的变化图像如图所示：

由图可以看成，0-0.2s时间内，I-t图像的斜率在增大，则说明磁场的变化率在增大，则线圈中的自感电动势在增大，故在t=0.1s时，线圈中的自感电动势在增大，A符合题意；

B.由I-t图像可知，t=0.2s时，线圈中的自感电流为零，电容器充电完毕，由题给图像中的电流方向可知，t=0.2s时，下极板带正电，0.2s-0.4s时间内，电流在增大，电容放电，下极带正电且正在减少，故在t=0.3s时电场方向向上，电场强度减小，B不符合题意；

C.由I-t图像可知，从0.4s-0.6s，电流在减小，电容正在充电，则t=0.5s时，电流在反向减小，则产生的磁感应强度方向向下，大小逐渐减小，C符合题意；

D.因t=5.68s=7T+根据正弦交流的的周期性可知，t＝5.68s时线圈中电流的变化情况与t=110T时变化情况相同，由I-t图像可知，t=11012．【答案】b、c；减小【解析】【解答】由于滑动变阻器滑片达到最低点时滑动变阻器接入电路的电阻为零，此时滑动变阻器两端电压为零，所以滑动变阻器两端电压可以从零开始变化，而其它任意两点间的电压都不能做到从零开始调节，所以电压表应该接在滑动变阻器两端，即b、c两点之间；当油箱中油量增加时，浮标上升，杠杆的右端下降，滑动变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路的欧姆定律知回路中电流增大，滑动变阻器两端的电压U减小。

【分析】滑动变阻器两端电压可以从零开始变化，由此分析电压表应该接哪两点之间；根据闭合电路欧姆定律，结合油箱中油量减少时滑动变阻器接入电路的电阻的变化，分析电压表示数的变化。13．【答案】（1）平衡摩擦力（2）0.859；0.852（3）在误差允许的范围内，两小车碰撞过程中系统的动量守恒。【解析】【解答】（1）步骤①中适当垫高长木板的目的是为了平衡小车与木板之间的摩擦力；

（2）相邻计数点间的时间间隔为T=碰撞前瞬间小车的速度v系统的总动量p碰撞后瞬间小车的共同速度v系统的总动量p（3）比较p1和p2的数值，可得出该实验的结论：在误差允许的范围内，两小车碰撞过程中系统的动量守恒。

【分析】（1