高級中學名校試卷PAGEPAGE12023—2024學年度第二學期期中考試高二物理試題注意事項：1.本卷滿分100分，考試時間為75分鐘；2.答卷前，考生務必將自己的姓名、考生號等填寫在答題卡和試卷指定位置；3.回答選擇題時，選出每小題〖答案〗后，用鉛筆把答題卡上對應題目的〖答案〗標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他〖答案〗標號。回答非選擇題時，將〖答案〗寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。一、單項選擇題：共11題，每題4分，共44分。每題只有一個選項最符合題意。1.2024年3月24日，中國氣象局發布大地磁暴預警。當太陽風引發地磁風暴時，南北極的極光會變得異常強烈。與極光現象形成可能有關的是（）A.變壓器 B.地磁場C.自感現象 D.開放電路〖答案〗B〖解析〗極光的形成是由于射向地面的宇宙粒子在洛倫茲力的作用下向兩極偏轉形成的，與地磁場有關。故選B。2.1888年，赫茲實驗成功證實了麥克斯韋關于電磁波理論預言的正確性。關于電磁波的相關內容，下列說法正確的是（）A.振蕩器在發射電磁波中的作用是產生很高頻率的電磁振蕩B.在工業上探測金屬構件內部的缺陷，只能利用X射線而不能利用γ射線C.雷達在軍事上可以準確確定物體的位置，利用的是電磁波能明顯衍射的原理D.太陽光中有許多紅外線，人體接受適量紅外線照射，能促進鈣的吸收，改善身體健康狀況〖答案〗A〖解析〗A．振蕩器在發射電磁波中的作用是產生很高頻率的電磁振蕩，故A正確；B．γ射線是比X射線波長更短的電磁波，其穿透能力比X射線更強，所以工業上常用γ射線來進行探傷，故B錯誤；C．雷達在軍事上可以準確確定物體的位置，利用的是電磁波的反射來偵測目標的，故C錯誤；D．紫外線是一種波長比紫光更短的電磁波，人體接受適量的紫外線照射，能促進鈣的吸收，改善身體健康狀況，故D錯誤。故選A。3.特高壓電網的建設意義重大。其一可以大大減小遠距離輸電線上的功率損耗P，下列說法正確的是（）A.由P=，應降低輸電電壓，增大導線電阻B.特高壓改變了交流電的頻率，從而降低了功率損耗C.由P=I2R，應減小輸電導線電阻或減小輸電電流D.因為輸電線路中應用了理想變壓器，所以輸電時不用考慮電壓和電流大小〖答案〗C〖解析〗A．輸電線上損耗的功率，U損與輸電電壓不同．故A錯誤；B．改變交流電頻率不會降低功率損耗，故B錯誤；C．由P=I2R，可減小導線電阻，或減小輸電電流可降低遠距離輸電線上的功率損耗P，故C正確；D．實際生活中變壓器并非理想變壓器，輸電時應采用高壓輸電，故D錯誤。4.如圖所示，將圓柱形強磁鐵吸在干電池負極，金屬導線折成上端有一支點、下端開口的導線框，使導線框的頂端支點和底端分別與電源正極和磁鐵都接觸良好但不固定，這樣整個線框就可以繞電池軸心旋轉起來。下列判斷中正確的是（）A.俯視觀察，線框沿逆時針方向旋轉B.線框能旋轉起來，是因為電磁感應C.電池輸出的電功率等于線框旋轉的機械功率D.旋轉達到穩定時，線框中電流比剛開始轉動時的大〖答案〗A〖解析〗AB．由題圖可知，圓柱形磁鐵產生的磁場為從下端的N極出發，回到磁鐵上端的S極；金屬導線內的電流方向為從電源的正極流向負極。分析右側導線框，該線框電流方向為順時針方向，該區域磁場方向為逆時針方向，畫出示意圖并根據左手定則可以判斷導線框受到垂直于紙面向里的安培力，同理可以判斷左側導線框受到垂直于紙面向外的安培力，故線框能夠在安培力的作用下沿逆時針方向旋轉，而并不是因為電磁感應，故B錯誤，A正確。CD．電池輸出的電能轉化為線框旋轉的機械能以及導線發熱兩部分，由能量守恒定律知，電池輸出的電能大于線框旋轉的機械能，再由可知電池輸出的電功率大于線框旋轉的機械功率。隨著線框由靜止開始轉動，安培力對外做功消耗電能，當旋轉達到穩定時，相當于在電路中串聯一個發動機，總等效電阻大于線框自身的電阻，而線框剛開始轉動時總電阻即為線框自身的電阻，電池電動勢不變，由歐姆定律知此時線框中電流比剛開始轉動時的小，故CD錯誤。故選A。5.如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵，水平絕緣地面上放置一個閉合鋁線圈，磁鐵在線圈圓心的正上方，將磁鐵豎直向上移動壓縮彈簧，然后由靜止釋放磁鐵，在磁鐵第一次向下運動過程中（磁鐵未接觸地面），下列說法正確的是（）A.俯視看，線圈中產生順時針方向的電流B.磁鐵速度最大時，彈簧的彈力小于磁鐵的重力C.磁鐵運動到最低點時，線圈對地面的壓力大于線圈的重力D.如果僅將線圈的材料由鋁換成銅，其他條件不變，磁鐵由同一高度向下運動，磁鐵運動的最低點相同〖答案〗B〖解析〗A．當磁鐵靠近閉合鋁線圈時，穿過線圈的磁通量增大，根據楞次定律可知，線圈中感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，根據右手螺旋定則可知，感應電流的方向為逆時針方向，故A錯誤；B．當磁鐵速度最大時，磁鐵的加速度為零，合力為零，磁鐵在運動過程中受到重力，彈簧彈力和豎直向上的磁場力，即此三力合力為零，則所以彈簧的彈力小于磁鐵的重力，故B正確；C．磁鐵運動到最低點時，線圈中的感應電流為零，磁鐵對線圈沒有作用力，線圈對地面的壓力等于線圈的重力大小，故C錯誤；D．由于銅的電阻率比鋁的小，所以相同的磁通量變化率時，銅線圈中感應電流更大，磁鐵所受線圈的磁場力更大，克服該力做功更多，所以最低點不相同，故D錯誤。故選B。A.0~t1電容器上極板帶正電B.t1~t2電容器處于充電過程C.在t3時刻，線圈中的磁場能最小D.增大電容器兩板間距，振蕩電流的周期將增大〖答案〗C〖解析〗A．由圖乙可知，0~t1電流逐漸減小，磁場能逐漸減小，電場能逐漸增大，則電容器處于充電過程，且電流方向為正，即電流方向從上極板流向下極板，則上極板帶負電，故A錯誤；B．由圖乙可知，t1~t2電流逐漸增大，磁場能逐漸增大，電場能逐漸減小，則電容器處于放電過程，故B錯誤；C．由圖乙可知，在t3時刻，電流最小，線圈中的磁場能最小，故C正確；D．根據可知增大電容器兩板間距，電容減小，振蕩電流的周期將減小，故D錯誤。故選C。7.獲得高能粒子要用到回旋加速器。某一回旋加速器的示意圖如圖所示，兩個D形金屬盒間的狹縫中有周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速。兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強磁場中，電場的加速電壓為U，帶電粒子（不計重力）在D型盒中心附近由靜止釋放，忽略帶電粒子在電場中的加速時間，不考慮相對論效應。下列方法中正確的是（）A.同樣的裝置數據不變，既可以加速氕核也可以加速氘核B.為了增大粒子射出時的動能，通過僅增大加速電壓來實現C.僅增大D形金屬盒的半徑，可以實現粒子射出時的速率增大D.僅增大加速電壓U，并不能改變粒子在D型盒中運動的時間〖答案〗C〖解析〗A．周期性變化的電場的周期等于粒子在磁場中運動的周期，則有由于氕核和氘核的比荷不相等，則周期不相等，所以同樣的裝置數據不變，不可以既加速氕核也加速氘核，故A錯誤；BC．當粒子在磁場中的運動半徑等于D形盒半徑時，粒子的速度最大，動能最大，則有解得最大動能為可知射出加速器時的動能與加速電壓無關，僅增大D形金屬盒的半徑，可以實現粒子射出時的速率增大，故B錯誤，C正確；D．根據動能定理可得僅增大加速電壓U，粒子在磁場中轉動的圈數減少，而粒子的周期不變，所以粒子在D型盒中運動的時間減少，故D錯誤。8.如圖所示，質譜儀的容器A中有質量分別為和的兩種同位素離子，它們從靜止開始先經電壓為的電場加速，然后垂直射入磁感應強度為的勻強磁場中，最后打在照相底片上。由于實際加速電壓的大小在范圍內有微小變化，這兩種離子在底片上可能發生重疊，不計離子重力。下列說法正確的是（）A.兩種粒子均帶負電B.打在處的粒子質量較大C.若一定，越大越容易發生重疊D.若一定，越大越容易發生重疊〖答案〗D〖解析〗A．根據左手定則及圖中帶電粒子的偏轉方向可知，兩種粒子均帶正電，故A錯誤；B．粒子經過加速電場加速時，有進入電場后有聯立解得即質量小的粒子半徑也較小，打在M處的粒子質量較小，故B錯誤；CD．假設的質量大，則的最大半徑為的最小半徑為兩種粒子的軌跡不發生重疊，則有解得當U一定時，越大，越不容易滿足上式，越容易發生重疊；當一定時，U越小，越不容易滿足上式，越容易發生重疊，故D正確，C錯誤。9.如圖所示是磁流體發電機的原理示意圖，水平兩金屬板a、b正對平行放置，且板面垂直于紙面，在兩極板之間接有電阻R（其余電阻不計），在極板間有垂直于紙面向外的勻強磁場。當等離子束（分別帶有等量正、負電荷的離子束）從左向右以恒定速率進入極板時，下列說法中正確的是（）A.電阻R中有由M向N方向的電流B.金屬板b的電勢高于金屬板a的電勢C.僅增大等離子濃度，電阻R上電流增大D.僅增大兩金屬板正對面積，電阻R上電流增大〖答案〗B〖解析〗AB．等離子體進入磁場，根據左手定則，正電荷向下偏，打在下極板上，負電荷向上偏，打在上極板上。所以下極板帶正電，上極板帶負電，則金屬板b的電勢高于金屬板a的電勢，流過電阻電流方向由N向M，A錯誤，B正確；CD．當磁流體發電機穩定工作時，進入磁場的粒子受力平衡求得根據可得CD錯誤。10.如圖所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，R1、R2、R4均為定值電阻，R3是可變電阻，V1和V2為理想電壓表，讀數分別為U1和U2；A1、A2、和A3為理想電流表，讀數分別為I1、I2和I3.現保持U1不變，增大R3，則下列推斷中正確的是（）A.I1增大，I2減小B.U2減小、I3變大C.變壓器的輸入功率增大D.電阻R1上電壓變化量的絕對值等于R3上電壓變化量的絕對值〖答案〗D〖解析〗ABC．理想變壓器的電壓與匝數成正比，由于理想變壓器原線圈的電壓不變，則副線圈電壓不變，所以V2的示數U2也不變；當增大R3，并聯電路的電阻變大，副線圈的電阻也就變大，由于副線圈電壓不變，所以副線圈的總電流減小，即I2變小；由于電流與匝數成反比，即，則原線圈的電流也就要減小，所以I1變小；根據可知，變壓器的輸出功率減小，變壓器的輸入功率減小，故ABC錯誤；D．根據串聯電路電壓規律可知U2不變，則電阻R1上電壓變化量的絕對值等于R3上電壓變化量的絕對值，故D正確；故選D。11.做過“跳樓機”的游客感覺很刺激，“跳樓機”的電磁式制動原理如圖乙所示。“跳樓機”主干柱體上交替分布著方向相反、大小相等的勻強磁場（豎直面內），每塊磁場區域的寬度均為1m，高度均相同，磁感應強度的大小均為0.5T，中間座椅后方固定著100匝矩形線圈（豎直面內），線圈的寬度略大于磁場的寬度，高度與每塊磁場區域高度相同，總電阻為10Ω。若某次“跳樓機”失去其他保護，由靜止從高處突然失控下落（下述問題假設高度足夠高），乘客與設備的總質量為1000kg，重力加速度g取10m/s2，忽略摩擦阻力和空氣阻力，則下列說法正確的是（）A.“跳樓機”做自由落體運動B.“跳樓機”的最大速度為10m/sC.“跳樓機”速度最大時，線圈中發熱功率是1.25×104WD.當“跳樓機”的速度為2m/s時，“跳樓機”的加速度大小是2m/s2〖答案〗B〖解析〗A．線圈運動過程中，還受安培力作用，不是自由落體運動，故A錯誤；BD．跳樓機由靜止下落后受安培力與重力，有由法拉第電磁感應定律與歐姆定律有可得隨著速度的增加，加速度減小，當加速度為0時，速度達到最大值，以后跳樓機做勻速運動，當跳樓機速度最大時，安培力與重力平衡有解得m/s當“跳樓機”的速度為2m/s時，“跳樓機”的加速度大小是m/s2故B正確，D錯誤；C．當跳樓機速度最大時，根據解得A線圈的發熱功率為W故C錯誤；二、非選擇題：共5題，共56分。其中第13~16題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后〖答案〗的不能得分；有數值計算時，〖答案〗中必須明確寫出數值和單位。12.某學習小組用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數的關系”。（1）本實驗要通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系，實驗中需要運用的科學方法是___________；A.控制變量法 B.等效替代法 C.整體隔離法 D.微元求和法（2）學習小組中小明先將圖1中的零件組裝成圖2中的變壓器，再將原線圈接在交流電源上，之后再將副線圈接在電壓傳感器（可視為理想電壓表）上，觀察到副線圈輸出電壓U2隨時間t變化的圖像如圖3所示，在保證安全的前提下，小明可能在t1~t2時間內進行的操作是___________；A.減少了原線圈的匝數B.拔掉了變壓器鐵芯QC.減小了交流電源的頻率D.增大了原線圈的輸入電壓（3）學習小組中的小華在實驗過程中，選擇不同的變壓器的原、副線圈匝數，利用電壓傳感器測量相應電壓（N1、N2上電壓分別為U1、U2），記錄如圖4所示，由數據可知N1一定是___________線圈的匝數（填“原”或“副”）；（4）學習小組中的小文在實驗室中找到了一只標有“220V/11V”的變壓器，如圖5所示。他看到這個變壓器上有a、b、c、d四個引出線頭，且a、b引線比c、d引線粗。在沒有相應的說明書情況下，他應該把引線___________接交流“220V”（選填“a、b”或“c、d”）；（5）學習小組中的小雨拆開一理想變壓器后，如圖6所示，把一個定值電阻R0與變壓器的原線圈連接，把一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接，原、副線圈的匝數分別為n1、n2.在交流電源的電壓有效值U0不變的情況下，調節可變電阻R的過程中，當=___________時，R獲得的功率最大。〖答案〗（1）A（2）B（3）原（4）c、d（5）〖解析〗（1）根據實驗原理可知，實驗中需要運用的科學方法是控制變量法；故選A。（2）AD．由圖知，t1時刻前的電壓值大于t2時刻后的電壓值，而周期不變，根據減少了原線圈的匝數，副線圈輸出電壓U2增大，若增大了原線圈的輸入電壓，副線圈輸出電壓U2增大，故AD錯誤；B．拔掉了變壓器鐵芯Q，副線圈磁通量減小，則輸出電壓U2減小，故B正確；C．只減小交流電源的頻率，不能改變副線圈輸出電壓U2，故C錯誤；故選B。（3）根據變壓器電壓與線圈匝數之比可知結合變壓器中存在漏磁現象可知，N1一定是原線圈的匝數。（4）理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，因為是降壓變壓器，所以副線圈的電壓小于原線圈的電壓，而功率又相等，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，為了減少功率損失，根據電阻定律可知副線圈應用較粗的銅導線繞制，故應將較細的線圈作為原線圈，他應該把引線c、d接交流“220V”；（5）把變壓器和R等效為一個電阻R1，R0當做電源內阻，當內、外電阻相等時，即R1=R0此時輸出功率最大，根據得將公式代入上式，可得從而得出此時R獲得的功率最大。13.某高速公路自動測速裝置如圖甲所示，雷達向汽車駛來方向發射脈沖電磁波，相鄰兩次發射時間間隔為t。當雷達向汽車發射電磁波時，在顯示屏上呈現出一個尖形波；在接收到反射回來的無線電波時，在顯示屏上呈現出第二個尖形波。顯示屏如圖乙所示，請根據圖中t1、t、t2的意義結合光速c，解決如下問題：（1）第一次接收脈沖時汽車距雷達的距離；（2）由題中給的量求出汽車車速的表達式。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）由圖可知第一次接收脈沖時汽車距雷達的距離為（2）第二次測量時汽車距雷達距離兩次發射時間間隔為t（，可忽略），則汽車車速14.如圖所示，面積為0.04m2，內阻不計的100匝矩形線圈ABCD，繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉動，轉速為50r/s，勻強磁場的磁感應強度為。矩形線圈通過滑環與100Ω電阻R相連。（1）當線圈平面與磁場方向平行時開始計時，寫出線圈中感應電動勢的表達式；（2）求電阻R上消耗的功率。〖答案〗（1）；（2）1600W〖解析〗（1）線圈中感應電動勢的最大值又解得瞬時值表達式（2）電動勢有效值電阻R上消耗的功率15.如圖甲所示，固定光滑平行金屬導軌CD、EF間距1m，電阻均不計且足夠長的，其下端接有阻值2Ω的電阻R，導軌平面與水平面間的夾角θ=30°，整個裝置處于方向垂直導軌平面向上的勻強磁場中。一質量0.2kg、阻值1Ω的金屬棒垂直導軌放置并用絕緣細線通過光滑的定滑輪與質量0.8kg的重物相連，左端細線連接金屬棒的中點且沿CD方向。金屬棒由靜止釋放后，在重物M的作用下，沿CD向上的位移x與時間t之間的關系如圖乙所示，其中ab為直線。已知在0~0.9s內通過金屬棒的電荷量是0.9~1.2s內通過金屬棒的電荷量的2倍，重力加速度取10m/s2，金屬棒與導軌始終接觸良好，求：（1）0~0.9s內金屬棒運動的位移大小；（2）磁感應強度的大小；（3）0~1.2s內電阻R上產生的熱量（結果保留一位小數）。〖答