四川省成都市天府新区实外高级名校2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（含答案）

四川省成都市天府新区实外高级名校2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单项选择题（本题共8小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，每小题4分，共32分）1．关于产生感应电流的条件，下列说法中正确的是（）A．只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流B．只要闭合电路中磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流C．只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生D．只要有磁感线穿过闭合电路，闭合电路中就有感应电流2．如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（）A．拨至M端或N端，圆环都向左运动B．拨至M端或N端，圆环都向右运动C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动3．题图为发射电磁波的LC振荡电路，某时刻电路中电流方向如图所示，此时电容器的上极板带正电，下极板带负电，则下列说法正确的是（）A．电容器正在放电 B．电流正在减小C．线圈中的磁场能正在增大 D．电容器中的电场能正在减小4．某同学用粗细均匀的金属丝弯成如图所示的图形，两个正方形的边长均为L，A、B两点之间的距离远小于L，在右侧正方形区域存在均匀增强的磁场，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt=k，则A、B两点之间的电势差A．∘ B．kL22 C．−k5．图甲是同种规格的电阻丝制成的闭合线圈，其中有垂直于线圈平面的匀强磁场，图乙为线圈中的磁感应强度B（取垂直线圈平面向内为正方向）随时间t变化的关系图像。则下列关于线圈中的感应电动势E、感应电流i、磁通量Φ及线圈bc边所受的安培力F随时间变化的关系图像中正确的是（取顺时针方向为感应电流与感应电动势的正方向，水平向左为安培力的正方向）（）A． B．C． D．6．A和L是日光灯的灯管和镇流器，如果按图所示的电路连接，下列关于日光灯发光情况的叙述中，正确的是()A．只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能正常发光B．把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光C．S3不接通，接通S1和S2后再断开S2，日光灯就能正常发光D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光7．如图所示，理想变压器的原，副线圈匝数之比为5∶1，R2=5Ω，现在电源输入电压如图乙所示的交流电，电流表和电压表均为理想电表，电流表A2的示数为4A。下列说法正确的是（）A．电压表V1的示数是120VB．电阻R1的值为275ΩC．电路消耗的总功率是80WD．若R2的阻值增大，则电压表V2的示数将增大8．如图所示，一平行金属轨道平面与水平面成θ角，两道轨上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab，从距离地面高度h处静止释放，下滑一段距离后达到最大速度vm并刚好到达轨道底端，若运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，摩擦力恒为f。则从开始下滑到达到最大速度的过程中（）A．金属杆做匀加速直线运动B．电路产生的焦耳热等于mgh−C．金属杆损失的机械能等于mgh−D．金属杆所受安培力的冲量大小为m二、多项选择题（本题共3小题。每小题有两个正确选项，选对但不全得3分，全部选对得5分，不选或错选得0分，共15分）9．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（）A．电磁波在任何介质中传播速度均为3×1B．红外线的波长比紫外线大C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论10．如图所示，两根足够长、间距为L的光滑竖直平行金属导轨，导轨上端接有开关、电阻、电容器，其中电阻的阻值为R1，电容器的电容为C（不会被击穿），金属棒MN水平放置，质量为m，空间存在垂直轨道向外的磁感应强度大小为B的匀强磁场，不计金属棒和导轨的电阻。闭合某一开关，让MN沿导轨由静止开始释放，金属棒MN和导轨始终接触良好，下列说法正确的是（重力加速度为g）（）A．只闭合开关S1，金属棒MN做匀加速直线运动B．只闭合开关S2，金属棒MN做匀减速直线运动。C．只闭合开关S1，金属棒MN下降高度为h时速度为v，则所用时间t=D．只闭合开关S2，通过金属棒MN的电流I=11．某探究小组设计如图乙所示电路模拟远距离输电。T1、T2为理想变压器，T1输入的电压如图甲所示。L1、L2是完全相同的灯泡，额定电压和功率分别为22V、60W；R0是输电线的总电阻。滑动触头P1A．T2B．输电过程中的能量损耗增大C．若要L1、L2保持正常发光，可适当将D．若要L1、L2保持正常发光，则P三、实验题（本题共2小题。12题6分，13题8分）12．某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系。如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端。当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C。（1）逐渐往小桶C内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x。作出F−x图像如图乙所示。由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k=N/m。（2）将该弹簧应用到电子秤上，如图丙所示（两根弹簧）。闭合开关S，称不同物体的质量时，滑片P上下滑动，通过电子显示器得到示数。弹簧处于自然伸长状态时，滑片P位于R的最上端，通过验证可知，电子显示器的示数I与物体质量m的关系为m=ak−bkI（a、b均为常数，k为轻弹簧的劲度系数），则滑动变阻器R的长度L=，电源电动势E=。（保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R0，电源内阻不计，已知当地重力加速度为13．某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出．用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QM连线的延长线与ef面的边界交于P点，如图（a）所示③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2．PM的示数如图（b）所示，d1为cm。测得（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n=；由测得的数据可得折射率n为（结果保留3位有效数字）（4）相对误差的计算式为δ=测量值−真实值真实值×100%。为了减小d1、四、计算题（本题共两小题14题10分，15题12分，16题17分）14．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω。匀强磁场的磁感应强度为B=1（1）转动中感应电动势的最大值；（2）写出从图中位置开始计时的交变电流的瞬时值表达式；（3）电路中交流电压表示数。15．如图所示，ABCD是某种透明材料的截面，AB面为平面CD面是半径为R的圆弧面，O1O2为对称轴。一束单色光从O点斜射到AB面上，折射后照射到圆弧面上E点，刚好发生全反射。已知单色光在AB面上入射角α的正弦值为sinα=3（1）O1O2与O（2）光在透明材料中传播的时间（不考虑光在BC面的反射）（结果可以用根号表示）。16．如图所示，平行光滑金属导轨AA1和CC1与水平地面之间的夹角均为θ，两导轨间距为L，A、C两点间连接有阻值为R的电阻，一根质量为m电阻为r直导体棒EF跨在导轨上，两端与导轨接触良好。在边界ab和cd之间存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，ab和cd与导轨垂直。将导体棒EF从图示位置由静止释放，EF进入磁场就开始匀速运动，穿过磁场过程中电阻R产生的热量为Q。整个运动过程中，导体棒EF与导轨始终垂直且接触良好。除R和r之外，其余电阻不计，取重力加速度为g。（1）求导体棒EF刚进入磁场时的速率；（2）求磁场区域的宽度s；（3）将磁感应强度变为B2，仍让导体棒EF从图示位置由静止释放，若导体棒EF刚到达cd时和刚离开cd

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A、闭合电路整体在磁场中作切割磁感线运动，而闭合电路中磁通量却没有变化，则闭合电路中就没有感应电流，故A错误；

B、只要闭合电路中有磁通量变化，闭合电路中就有感应电流，故B正确；

C、闭合电路的部分导体切割磁感线才有感应电流产生，故C错误；

D、闭合电路中有磁感线但没有变化，闭合电路中就没有感应电流，故D错误。

故答案为：B。

【分析】熟练掌握产生感应电流的条件。当穿过闭合回路中磁通量发生改变时，回路中产生感应电流。即产生感应电流的条件为：一、闭合回路；二、穿过回路中磁通量发生改变。2．【答案】B【解析】【解答】无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动。故答案为：B。

【分析】结合电流的方向判断通电螺线管产生的磁场，进而判断出圆环磁通量的变化，再利用楞次定律判断的运动方向。3．【答案】B【解析】【解答】由题图知，电流正流向电容器正极，电容器正在充电，电流正在减小，磁场能转化为电场能，线圈中磁场能正在减小，电容器中的电场能正在增大。故答案为：B。

【分析】电流正流向电容器正极，电容器正在充电，电流正在减小，磁场能转化为电场能，电容器中的电场能正在增大。4．【答案】B【解析】【解答】根据楞次定律可知，金属丝中电流沿逆时针方向，A点电势高于B点；根据法拉第电磁感应定律可知金属丝中电动势E=由于金属丝粗细均匀，A、B两点间的电势差为电动势的一半；故答案为：B。

【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向，利用法拉第电磁感应定律可以求出电动势的大小，结合分压关系可以求出AB之间电势差的大小。5．【答案】D【解析】【解答】ABC．由乙图可知，0~1s内，磁感应强度B增大，线圈所包围区域中的Φ增大，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为负值；1~2s内，磁通量不变，无感应电流；2~3s内，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，B减小，Φ减小由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，为正值；3~4s内，B的方向垂直纸面向外，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，感应电流为正值，ABC不符合题意；D．由左手定则可知，在0~1s内，bc边受到的安培力方向水平向左，是正值，根据F=BIL可知安培力均匀增加；1~2s内无感应电流，bc边不受安培力，2~3s，安培力方向水平向右，是负值且逐渐减小；3~4s，安培力方向水平向左，是正值且逐渐变大，D符合题意。故答案为：D。

【分析】根据磁通量的表达式以及楞次定律得出盖印电流的方向，结合左手定则以及安培力的表达式得出安培力的方向以及安培力的变化情况。6．【答案】C【解析】【解答】A、只接通S1，灯管两端不能产生瞬时高压，日光灯不能点燃，故A错误；

BC、S3不接通，把S1和S2接通后，日光灯被短路，有电流流过线圈；再断开S2，由于电磁感应，线圈中产生瞬时高压，日光灯被点燃，线圈起到降压限流的作用，故日光灯就能正常发光；故B错误，C正确；

D、日光灯正常发光后，再接通S3，镇流器被短接，不再起限流和降压作用，加在灯管两端的电压将达到220V，灯管将会烧坏，故D错误。

故答案为：C。

【分析】灯管两端产生瞬时高压时，日光灯能被点燃，当日光灯被短路时，且电流流过自感线圈时，由于自感线圈电阻较小，此时回路中电流较大，此时断开电源，自感线圈会产生瞬时高压点燃灯光。镇流器起到限流和降压的作用，确保灯管能够正常工作不被烧坏。7．【答案】D【解析】【解答】A、由题意得副线圈电压为

U2=I2R2=20V

由

U1U2=n1n2

可得电压表V1的示数为

U1=100V

故A错误；

B、由图乙可知电源的输入电压有效值为

U=Um2=220V

所以R1上的电压为

U'=U-U1=220V-100V=120V

又因为

I1I2=n2n1

可得

I1=0.8A

则有

R1=U'I1=8．【答案】C【解析】【解答】A、设金属轨道宽度为L，金属杆运动速度为v，对金属杆受力分析可得

mgsinθ-f-F安=ma

F安=BIL=B⋅BLvR⋅L=B2L2vR

即

mgsinθ-f-B2L2vR=ma

可得开始时金属杆下滑速度增大，加速度在减小，当加速度等于0时，此时速度达到最大值vm，故A错误；

9．【答案】B,D【解析】【解答】A、电磁波在不同介质中传播速度不同，其在真空中的传播速度是3×108m/s，A错误；

B、红外线波长比紫外线的大，B正确；

C、麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，均匀变化的电场激发出恒定的磁场，不会产生电磁波，C错误；

D、赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实力麦克斯韦的电磁理论，D正确。

10．【答案】C,D【解析】【解答】A、只闭合开关S1，金属棒MN刚释放时有

mg=ma

之后导体棒受重力和安培力共同作用，根据牛顿第二定律有

mg-F安=ma'

又

F安=BIL=BBLvRL=B2L2vR

则

a'=mg-B2L2vR

其中导体棒速度v在增大，则导体棒做加速度减小的加速运动，直到安培力和重力平衡后做匀速直线运动，故A错误；

C、只闭合开关S1，金属棒MN下降高度为h时速度为v，在这个过程中对导体棒用动量定理有

mgt-BILt=mv-0

又

q=It=ERt=ΔΦtRt=BLh11．【答案】B,D【解析】【解答】A、若再闭合S2，则变压器次级电阻减小，则次级电流变大，初级电流也变大，R0上的电压变大，则变压器T2初级电压减小，则次级电压也减小，故A错误；

B、因R0上的电压变大，则输电线上消耗的功率变大，即输电过程中的能量损耗增大，故B正确；

C、因输电线上的电压损失变大，则两灯泡上的电压减小，若要L1、L2保持正常发光，可适当将P1向下移动，从而增加T1的次级电压，即可增加T2的初级电压，从而使得L1、L2能正常发光，故C错误；

D、若输电线没有电阻，则当两灯泡正常发光时，则P1端输入电流满足

I1U1=2PL

解得

I1=0.31A

因输电线有电阻，则若要L1、L12．【答案】（1）100（2）14ag【解析】【解答】（1）弹簧的原长为x0，由弹簧的弹力与其形变量的关系可得

F=k(x-x0)

可知F-x图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则有

k=ΔFΔx=100N/m

（2）当所称的物体质量为零时，有

ak=bkI

此时由电路结构可得

E=2IR0

联立解得电源电动势

E=2bR0a13．【答案】（1）无（2）2.25（3）d2（4）稍小一些【解析】【解答】（2）③刻度尺的最小分度为0.1cm，由图可知，d1为2.25cm；

（3）玻璃砖折射率的表达式

n=sinisinr=fMMPfMOM=OMPM=d2d1

代入数据可知

n=3.402.25=1.5114．【答案】（1）解：线圈转动的角速度为ω=2πn=10πrad线圈转动过程中产生的为正弦交流电，电动势的最大值为E（2）解：图中位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，感应电动势为0，感应电流为0，则从图中位置开始计时的电动势瞬时值表达式为e=根据闭合电路欧姆定律可得i=可得电流的瞬时值表达式为i=5（3）解：感应电动势的有效值为E=电流有效值为I=则交流电压表的示数为U=IR=【解析】【分析】（1）线框转动过程产生正余弦式交变电流，根据转速与角速度的关系确定线框转动的角速度大小，再结合正余弦式交变电流感应电动势最大值的表达式类型进行解答；

（2）图中位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，感应电动势为0，感应电流为0。确定从图中位置开始计时的电动势瞬时值表达式，再结合闭合电路的欧姆定律确定电流的瞬时值表达式；

（3）根据正弦式交变电流有效值与最大之的关系确定线框转动过程产生感应电动势的有效值，明