山东省菏泽市2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题（B）（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12023—2024学年度第二学期期中考试高二物理试题（B）注意事项：1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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.在物理学发展过程中有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述符合事实的是（）A.楞次首先发现了电磁感应现象B.法拉第提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质C.麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹通过实验证实了电磁波的存在D.安培归纳总结了判断感应电流方向的方法【答案】C【解析】A．法拉第首先发现了电磁感应现象，故A错误；B．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质，故B错误；C．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C正确；D．楞次归纳总结了判断感应电流方向的方法，故D错误。故选C。2.太赫兹（THz）波是指频率在0.1~10THz（波长为3000μm~30μm）范围内的电磁波，利用该频段可以加深和拓展人类对物理学、化学、天文学、信息学和生命科学中一些基本科学问题的认识，通过和电磁波谱对比，下列说法正确的是（）A.太赫兹波比短波频率更小B.太赫兹波比红光更容易发生明显衍射C.太赫兹波比紫外线的能量更大，可以用于杀菌D.太赫兹波可以用于胸透检查【答案】B【解析】A．太赫兹波长比短波小，频率比短波大，故A错误；B．发生明显衍射现象的条件是尺度或者孔径小于波长，太赫兹波长比红光大，更容易发生明显衍射，故B正确；C．波长越大，频率越小，太赫兹波长比紫外线大，频率低于紫外线，根据爱因斯坦的光子说，可知它的光子的能量比紫外线光子的能量更小，故C错误；D．由于频率越高，其穿透力越强，太赫兹波频率远低于X射线，其比X射线穿透能力更弱，不可以用于胸透检查，故D错误。故选B。3.如图所示，A、B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点自由转动。若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法正确的是（）A.用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥B.磁铁N极远离A环时，A环会被排斥C.磁铁S极接近B环时，B环会被吸引D.磁极N极远离B环时，B环会被吸引【答案】A【解析】A．用磁铁的任意一磁极接近A环时，环内磁通量变大，根据楞次定律，圆环受到的安培力的效果总是阻碍磁通量的变化（来拒）可知闭合圆环中会产生感应电流，A环被排斥，同理，把磁铁远离A环，A环又会被吸引，故A正确，B错误；CD．磁极接近或者远离B环时（磁铁N极接近B环时），磁通量变化，有感应电动势，但是由于不闭合，所以没有感应电流，圆环不受到安培力的作用，圆环保持静止，故CD错误。故选A。4.如图所示，在直角三角形abc中，d是ac的中点，，在b、c两点放有垂直纸面的直导线，当导线中通有大小相等、方向向外的恒定电流时，d点的磁感应强度大小为B。若把c点的直导线平移至a点，电流方向和大小都不变，则此时d点的磁感应强度大小和方向分别为（）A.B，方向竖直向上 B.，方向竖直向上C.，方向水平向左 D.，方向水平向左【答案】D【解析】根据题意得导线b在d点的磁感应强度为B0，方向垂直于bd向左下方，导线c在d点的磁感应强度为B0，方向垂直于bc向右下方，两个磁感应强度的夹角为120°，根据平行四边形定则得导线a在d点的磁感应强度为B0，方向为垂直于ac向左上方，根据平行四边形定则得解得方向水平向左。故选D。5.如图所示，新能源汽车由地面供电装置（直接连接家用电源的发射线圈）将电能传送至轿车底部的感应装置（连接充电电池的接收线圈），对车载电池进行充电，则（）A.地面供电装置接入的是恒定电流B.充电时，穿过接收线圈的磁通量是恒定不变的C.车身底部感应装置线圈内产生恒定电流D.地面供电装置会产生随时间变化的磁场【答案】D【解析】A．地面供电装置接入的是交变电流，故A错误；B．充电时，穿过接收线圈的磁通量是不断变化的，故B错误；C．车身底部感应装置线圈内产生交变电流，故C错误；D．地面供电装置会产生随时间变化的磁场，从而在接收线圈中产生感应电流，故D正确。故选D。6.如图所示的交流电，前半周期为峰值是4V的正弦式交流电的四分之一周期，后半周期为峰值是2V的正弦式交流电的四分之一周期，则该交流电的电压有效值是（）A.2V B. C. D.【答案】B【解析】设交流电压的有效值为U，则根据焦耳定律，有解得7.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，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，才能使两臂达到新的平衡，若，，，重力加速度，则待测磁感应强度大小为（）A.0.2T B.0.45T C.0.5T D.1.0T【答案】B【解析】电流反向前，安培力向上，根据平衡条件得电流反向后，安培力向下，根据平衡条件得解得故选B。8.某风速测量装置由风杯组系统和电磁信号产生系统组成，如图甲、乙所示。电磁信号产生系统由半径为L圆形区域的匀强磁场，阻值为r固定于风轮转轴的导体棒OA（导体棒长度大于L），以及测量电路共同组成。匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向竖直向下，风推动风杯绕轴逆时针匀速转动，A端与弹性簧片接触时电流强度恒为I，测量电路中保护电阻的阻值为R，其余电阻不计。则（）A.通过电流表电流方向a→b，风杯转动的角速度B.通过电流表电流方向b→a，风杯转动的角速度C.通过电流表电流方向a→b，风杯转动的角速度D.通过电流表电流方向b→a，风杯转动的角速度【答案】D【解析】由右手定则，导体棒OA中的感应电流方向从到A到O，故通过电流表电流方向b→a，由电磁感应定律可知由闭合电路欧姆定律可知联立可得故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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。9.2023年1月“白浙工程”（白鹤滩-浙江800kV特高压直流输电工程）成功投产运营，该工程是国家“西电东送”战略部署的重点工程。输电线路流程和参数可简化为下图，变压设备和整流逆变设备造成的能量损失均不计。直流和交流转变时有效值不发生变化。下列说法正确的是（）A.“550kV”指交流电的平均值B.降压变压器的原副线圈匝数之比为8:5C.采用直流输电可以减少远距离输电中感抗、容抗引起的电能损失D.若远距离输电电压降低一半，输电线上损失的电能为原来的4倍【答案】CD【解析】A．“500kV”指交流电的有效值，故A错误；B．由于输电线电阻存在一定的电压损失，则降压变压器原线圈的输入电压小于800kV，则降压变压器的原副线圈匝数之比满足故B错误；C．采用直流输电可以减少远距离输电中感抗容抗引起的电能损失，故C正确；D．输电线电阻上损失的功率为如果保持输送功率不变，远距离输电电压降低一半，则输电线电阻上损失的功率变为原来的4倍，故D正确。故选CD。10.济青高速公路自动测速装置如图甲所示，雷达向匀速行驶的汽车驶来的方向发射脉冲电磁波，相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的电磁波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波。根据两个尖形波在显示屏上的距离，可以计算出汽车距雷达距离。显示屏如图乙所示，根据给出的、、t的意义，结合电磁波的传播速度为c可求出汽车车速表达式，则下面关于测速原理及结果表达正确的是（）A.第一次反射电磁波时汽车离雷达的距离为B.第二次反射电磁波时汽车离雷达的距离为C.汽车速度大小可表示为D.汽车速度大小可表示为【答案】AC【解析】A．汽车第一次反射电磁波时，汽车距离雷达的距离为第二次反射电磁波时，汽车距离雷达的距离为故A正确，B错误；CD．汽车两次反射电磁波的时间间隔内的位移为两次反射电磁波时间间隔内则汽车的速度故C正确，D错误。故选AC。11.霍尔元件被广泛使用在新能源行业中。图甲中线圈连接待测电压U时，霍尔元件将输出一个电压值。霍尔元件由载流子为正电荷的材料制成，a、b、c、d分别为霍尔元件的四个侧面，元件中通入的霍尔电流从a流向b，放大示意图如图乙所示。则（）A.图中霍尔元件处有方向向下的磁场B.图中霍尔元件前表面c为高电势面C.增大待测电压U，霍尔电压将增大D.霍尔电压的大小与霍尔电流无关【答案】BC【解析】A．根据右手螺旋定则可知图中霍尔元件处有方向向上的磁场，故A错误；B．霍尔元件由载流子为正电荷的材料制成，根据左手定则可知正电荷在霍尔元件中向前表面c聚集，霍尔元件前表面c为高电势面，故B正确；CD．设霍尔元件宽为，根据可得增大待测电压U，则霍尔元件所在处的磁感应强度增大，霍尔电压将增大；根据电流微观表达式可知正电荷的移动速度与霍尔电流大小有关，所以霍尔电压的大小与霍尔电流有关，故C正确，D错误。12.一个理想的自耦变压器左端通过定值电阻和电流表接交变电源，电源电压随时间变化的关系为，右端接入如图所示电路，、为定值电阻，为滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表。的最大电阻也为5Ω，不计导线的电阻。研究发现当滑动变阻器的触头调至最上端时电流表示数、电压表示数。下列说法正确的是（）A.滑动变阻器的触头向上滑动时，电压表的示数减小B.保持不变，当自耦变压器的可动端逆时针转动时，电流表的示数增大C.电阻的阻值为20ΩD.当滑动变阻器的触头调至最上端，电流表示数时，变压器原、副线圈的匝数比为4∶1【答案】BD【解析】A．设右端电路的总电阻为R，在功率不变的前提下，自耦变压器及右侧的电路可等效为一接在原线圈电路的电阻，有原、副线圈的电流关系则当滑动变阻器的触头向上滑动时，R增大，增大，所以分得的电压增大，即原线圈两端电压增大，所以副线圈两端电压增大，电压表的示数增大，故A错误；B．当自耦变压器的可动端逆时针转动时，n2增大，RD减小，原线圈电路中总电阻减小，电流增大，电流表的示数增大，故B正确；CD．电源的电压有效值为副线圈中的电流为则原副线圈的匝数比为原线圈的输入电压为副线圈的电压为则两端的电压为所以的阻值为故C错误，D正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.在“探究通过变压器原、副线圈的电流与匝数的关系”实验中，甲图为可拆变压器零部件，乙图为组装后的变压器。（1）为实现探究目，保持原线圈匝数一定，只改变通过原线圈的电流或者副线圈匝数，测量通过副线圈的电流。这个探究过程采用的研究方法是（）A.放大法 B.等效替代法C.控制变量法 D.理想实验法（2）变压器由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是（）A.匝数多的线圈导线粗 B.匝数少的线圈导线粗C.铁芯由绝缘的铜片叠成 D.铁芯由绝缘的硅钢片叠成（3）在实验中，将电源接在匝数为800匝的原线圈两端，副线圈的匝数为200匝，用多用电表测得通过副线圈的电流为0.8A，则通过原线圈的电流可能为（）A.0.06A B.0.12A C.0.18A D.0.24A【答案】（1）C（2）BD（3）D【解析】（1）为实现探究目的，保持原线圈匝数一定，只改变通过原线圈的电流或者副线圈匝数，测量通过副线圈的电流，这个探究过程采用的研究方法为控制变量法。（2）变压器铁芯结构和材料由绝缘的硅钢片叠成，且由变压器工作原理知可知由于匝数少的线圈电压小，电流大，根据电阻定律和欧姆定律可得，线圈电阻较小，即导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。故选BD。（3）根据可得由于考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，能量有损失，原线圈中的功率大于副线圈，则原线圈中的电流应大于0.2A。14.电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值RF随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表A等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为4.8V（内阻未知），电流表A的量程为30mA，内阻为9.0Ω。重力加速度。请回答以下问题：（1）实验时发现电流表A量程偏小，需要将其量程扩大为0.3A，应该给电流表A______（选填“串联”或“并联”）一个阻值为______Ω的电阻并改写刻度盘；（2）用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的示数为0.15A，此时所放物体的质量______kg；（3）滑片P位置与（2）中相同，写出放到传感器上的物体的质量m与电流表的示数I满足的函数关系式______（表达式中除m、I外，其余相关物理量均代入数值）。【答案】（1）并联1.0##1（2）0.8（3）【解析】（1）[1]实验时发现电流表A量程偏小，需要将其量程扩大为0.3A，应该给电流表A并联一个电阻；[2]并联电阻阻值为（2）不放物体时，根据闭合电路欧姆定律得放物体时，根据闭合电路欧姆定律得解得根据图像得解得所放物体的质量为（3）放物体m时解得15.如图所示，坐标系xOy的x轴上方存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外匀强磁场，磁场的边界线MN与x轴平行且距离为d，边界线MN与y轴交点为P。在原点O处有一个粒子源，可以在xOy平面内沿各个方向射出速度大小相等的同种带负电粒子，粒子的质量为m，电荷量为q，粒子在磁场中的运动半径为。某粒子从O点出发恰好通过P点离开磁场。求：（1）在磁场中运动带电粒子的速度大小；（2）该粒子从O点出发恰好通过P点离开磁场所用时间。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由洛伦兹力提供向心力可得可得带电粒子的速度大小为（2）从O点出发恰好通过P点粒子的运动轨迹如图所示设粒子在磁场中运动轨迹对应圆心角为θ，易知可得粒子在磁场中运动周期为粒子从O点出发恰好通过P点离开磁场所用时间为解得16.如图所示，矩形线圈的面积，匝数，线圈电阻，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻，当线圈由图示位置转过的过程中，求：（1）通过电阻R的电荷量q；（2）电阻R上所产生的热量Q。【答案】（1）；（2）【解析】（1）当线圈由图示位置转过的过程中，磁通量的变化量为线圈转动的周期为线圈由图示位置转过90°需要的时间为该过程中，平均感应电动势为平均感应电流为通过电阻的电荷量为（2）感应电动势的最大值为感应电动势的有效值为感应电流的有效值为电阻上所产生的热量为17.磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计的一种刹车形式，单匝刹车金属线框安装在过山车底部或两侧，过山车在轨道间的磁场作用下而减速。磁力刹车装置简化模型如图所示，在水平面上的两根平行直导轨间，有等距离分布的方向相反的竖直匀强磁场B1和B2，且（B为已知量），每个磁场分布区间的长都是L，相间排列。正方形刹车线框边长为L，电阻为R，以初始速度大小v0入磁