浙江省杭州外國語學校2023-2024學年高二上學期期末物理試題（解析版）

杭州外國語學校2023-1高二年級期末考試物理試題卷一、選擇題I（本題共13小題，每小題3分，共39分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，不選、多選、錯選均不得分）1.“神舟十三號”載人飛船于2021年10月16日凌晨成功發(fā)射，在軌運行6個月后于2022年4月16日返回地球。創(chuàng)造了中國載人航天任務的新紀錄。在發(fā)射與回收過程中，地面測控站對飛船進行跟蹤測量與控制時，傳輸信號所使用的是電磁波譜中的（）A.紅外線 B.無線電波 C.紫外線 D.X射線【答案】B【解析】【詳解】在發(fā)射與回收過程中，地面測控站對飛船進行跟蹤測量與控制時，傳輸信號所使用的是電磁波譜中的無線電波。故選B。2.如圖所示，、、是水平固定在正三角形三個頂點的三條長直導線，三根導線均通有大小相等、方向相同的恒定電流，則導線所受安培力的情況是（）A.導線所受安培力的大小為零B.導線所受安培力的方向豎直向上C.撤掉導線后，導線所受安培力的方向不變D.撤掉導線后，導線所受安培力變小【答案】D【解析】【分析】【詳解】AB．根據同向電流相互吸引，可知導線a所受兩個對稱的安培力，大小相等，方向分別指向導線b和導線c。故AB錯誤；CD．撤掉導線c后，導線所受安培力指向導線b，由圖可知其方向改變，大小變小。故C錯誤；D正確。故選D。3.如圖所示，一平板車停在光滑的水平面上，某同學站在小車上，若他設計下列操作方案，最終能使平板車持續(xù)地向右駛去的是（）A.該同學在圖示位置用大錘連續(xù)敲打車的左端B.只要從平板車的一端走到另一端即可C.在車上裝個電風扇，不停地向左吹風D.他站在車的右端將大錘丟到車的左端【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．把人和車看成整體，用大錘連續(xù)敲打車的左端，根據動量守恒定律可以知道，系統(tǒng)的總動量為零，車不會持續(xù)地向右駛去，故A錯誤；B．人從平板車的一端走到另一端的過程中，系統(tǒng)水平方向不受外力，動量守恒，系統(tǒng)總動量為零，車不會持續(xù)地向右駛去，故B錯誤；C．電風扇向左吹風，電風扇會受到一個向右的反作用力，從而使平板車持續(xù)地向右駛去，故C正確；D．站在車的右端將大錘丟到車的左端的過程中，系統(tǒng)水平方向不受外力，動量守恒，系統(tǒng)總動量為零，車不會持續(xù)地向右駛去，故D錯誤。故選C4.宇宙射線在射向地球時，由于地磁場的存在會改變其帶電粒子的運動方向，從而對地球上的生物起到保護作用。如圖所示為地磁場對宇宙射線作用的示意圖，現有來自宇宙的一束電子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些電子在進入地磁場時將A.相對于原直線運動方向向東偏轉B.相對于原直線運動方向向西偏轉C.相對于原直線運動方向向南偏轉D.相對于原直線運動方向向北偏轉【答案】B【解析】【詳解】地球的磁場由南向北，當帶負電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來時，根據左手定則可以判斷粒子的受力的方向為向西，所以粒子將向西偏轉故選B。5.如圖所示，一個粒子源發(fā)出很多種帶電粒子，經速度選擇器后僅有甲、乙、丙、丁四種粒子沿平行于紙面的水平直線穿過豎直擋板上的小孔，之后進入正方形虛線框內，虛線框內分布著垂直紙面向里的勻強磁場，四種粒子的運動軌跡如圖所示，則關于速度選擇器兩極板間磁場方向和四種粒子的比荷大小說法正確的是（）A.垂直于紙面向里，甲的比荷最大B.垂直于紙面向里，丙的比荷最大C.垂直于紙面向外，丙的比荷最大D.垂直于紙面向外，丁的比荷最大【答案】A【解析】【詳解】由圖可知甲、乙粒子向上偏轉，根據左手定則可知甲、乙粒子帶正電，所以甲、乙粒子在速度選擇器中所受電場力向下，則所受洛倫茲力向上，所以速度選擇器兩極板間磁場方向垂直紙面向里；設粒子在磁場中運動的半徑為R，根據牛頓第二定律有解得易知四種粒子的速度大小相同滿足，所以R越小，比荷越大，所以甲的比荷最大。綜上所述可知A正確。故選A。6.匝數為N的矩形線框ABCD放在垂直紙面向里的磁場中，開始線框所在的平面與磁場方向垂直，如圖所示，現以線框的AB邊為軸使其在水平面內以恒定的加速度勻速轉動，經測量可知此時線框的轉動周期為To，線框中所產生的感應電動勢的最大值為Em．下列選項中正確的是()A.線框中所產生的感應電動勢的有效值為B.線框在轉動一周的過程中穿過線框磁通量的最大值為C.線框轉動過程穿過每匝線框的磁通量變化率的最大值為D.線框轉動一周的過程中電流方向始終不變【答案】C【解析】【詳解】A項：線框中所產生的感應電動勢的有效值為，故A錯誤；B項：當線框平面與磁場垂直時磁通量最大即為，解得：，故B錯誤；C項：由公式，解得：，故C正確；D項：線框轉動一周的過程中電流方向改變兩次，故D錯誤．故應選：C．7.如圖所示的區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為，電阻為、半徑為、圓心角為的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉動（O軸位于磁場邊界），則線框內產生的感應電流的有效值為（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【詳解】交流電流的有效值是根據電流的熱效應得出的，根據題意可知，線框轉動周期為T，而線框轉動一周只有的時間內有感應電流，則有解得故選D。8.如圖所示是法拉第做成的世界上第一臺發(fā)電機模型的原理圖，將銅盤放在磁場中，讓磁感線垂直穿過銅盤；圖中a、b導線與銅盤的中軸線處在同一豎直平面內；轉動銅盤，就可以使閉合電路獲得電流.若圖中銅盤半徑為L，勻強磁場的磁感應強度為B，回路總電阻為R，從上往下看逆時針勻速轉動銅盤的角速度為。則下列說法正確的是（）A.回路中有大小和方向周期性變化的電流B.回路中電流大小恒定，且C.回路中電流方向不變，且從a導線流進燈泡，再從b導線流向旋轉的銅盤D.若將勻強磁場改為仍然垂直穿過銅盤的正弦變化的磁場，不轉動銅盤，燈泡中一定有電流流過【答案】B【解析】【詳解】AB．由右手定則可知電流方向從圓盤邊緣流向圓心，經b導線流進燈泡，再從a導線流向旋轉的銅盤，由法拉第電磁感應定律可知電動勢大小為由閉合電路歐姆定律可知電流大小為回路中電流大小和方向均無變化，故AC錯誤，B正確；D．若將勻強磁場改為仍然垂直穿過銅盤的正弦變化的磁場，不轉動銅盤，銅盤中產生渦旋電場，但a、b間無電勢差，燈泡中沒有電流流過，故D錯誤。故選B。9.兩個質量相等的小球在光滑水平面上沿同一直線同方向運動，A球的動量是7kg·m/s，B球的動量是5kg·m/s，A球追上B球時發(fā)生碰撞，則碰撞后A、B兩球的動量可能值是（）A.pA=6kg·m/s，pB=6kg·m/s B.pA=3kg·m/s，pB=9kg·m/sC.pA=－2kg·m/s，pB=14kg·m/s D.pA=－5kg·m/s，pB=15kg·m/s【答案】A【解析】【詳解】碰撞前系統(tǒng)總動量p=pA+pB=12kg?m/s由題意，設mA=mB=m，碰前總動能為Ek=A．若pA=6kg?m/s，pB=6kg?m/s，系統(tǒng)動量守恒，碰撞后的總動能2×=<Ek是可能的；故A正確；B．若pA=3kg?m/s，pB=9kg?m/s，系統(tǒng)動量守恒，碰撞后的總動能>Ek不可能；故B錯誤；C．若pA=?2kg?m/s，pB=14kg?m/s，系統(tǒng)動量守恒，碰撞后的總動能>Ek不可能；故C錯誤；D．若pA=?5kg?m/s，pB=15kg?m/s，總動量pA+pB=10kg?m/s系統(tǒng)的動量不守恒，不可能，故D錯誤；故選A。10.在如圖所示的電路中，L是直流電阻可以忽略的電感線圈，閉合開關S，電路穩(wěn)定后突然斷開開關S并開始計時，已知LC振蕩電路的振蕩周期為T，則在時間內（）A.電容器在放電 B.電場能轉化為磁場能C.A板所帶的負電荷增加 D.L產生的自感電動勢減小【答案】C【解析】【分析】本題考查振蕩電路，目的是考查學生的推理論證能力?！驹斀狻緼BC．電路穩(wěn)定后，電容器被短路，帶電荷量為0，斷開開關，電感線圈與電容器構成回路，時間內電容器充電，A板帶正電，時間內電容器放電，電場能轉化為磁場能，時間內電容器反向充電，B板帶正電，A板帶負電。磁場能轉化為電場能。故AB錯誤，C正確；D．時間內，此過程中電流在不斷減小，而電流的變化率增大，產生的自感電動勢增大，故D錯誤。故選C。11.如圖所示，一定質量的導體棒ab橫放在U形金屬框架上。框架固定放在絕緣水平面上，框架粗糙，電阻不計且足夠長，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中。t=0時刻，垂直于ab導體棒施加水平恒力F，使ab從靜止開始加速，作用一段時間后，撤掉外力F。下列導體棒ab速度隨時間變化圖像中可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】詳解】當開始時用恒力F拉導體棒時，由牛頓第二定律則隨著速度的增加，導體棒的加速度減小，即開始時導體棒做加速度減小的加速運動；撤去力F后，導體棒受安培力作用速度減小，則其加速度則隨著速度的減小，加速度逐漸減小，因v-t圖像的斜率等于加速度，可知圖像C可能正確。故選C。12.如圖所示，閉合導線框的質量可以忽略不計，將它從如圖所示位置勻速向右拉出勻強磁場。若第一次用0.3s拉出，外力所做的功為W1，通過導線橫截面的電荷量為q1；第二次用0.6s拉出，外力所做的功為W2，通過導線橫截面的電荷量為q2，則（）A.W1<W2，q1<q2 B.W1=W2，q1=q2C.W1>W2，q1=q2 D.W1>W2，q1>q2【答案】C【解析】【詳解】設線框的長為L1，寬為L2，速度為v。線框所受的安培力大小為又則得線框勻速運動，外力與安培力平衡，則外力大小為外力做功為可見，外力做功與所用時間成反比，則有兩種情況下，線框拉出磁場時穿過線框的磁通量的變化量相等，根據感應電荷量公式可知，通過導線截面的電量相等，即有故ABD錯誤，C正確。故選C。13.如圖為某質譜儀的示意圖，由豎直放置的速度選擇器、偏轉磁場構成。由三種不同粒子組成的粒子束以某速度沿豎直向下的方向射入速度選擇器，該粒子束沿直線穿過底板上的小孔O進入偏轉磁場，最終三種粒子分別打在底板MN上的、、三點，已知底板MN上下兩側的勻強磁場方向均垂直紙面向外，且磁感應強度的大小分別為、，速度選擇器中勻強電場的電場強度的大小為E，不計粒子的重力以及它們之間的相互作用，則（）A.速度選擇器中的電場方向向右，且三種粒子電性可正可負B.三種粒子從進入速度選擇器到打在MN上速度都不變C.如果三種粒子的電荷量相等，則打在點的粒子質量最大D.如果三種粒子電荷量均為q，且、的間距為，則打在、兩點的粒子質量差為【答案】D【解析】【詳解】A．帶電粒子通過速度選擇器時，需要二力平衡，故且兩力方向相反。根據帶電粒子在偏轉磁場中的偏轉方向，由左手定則，可知三種粒子均帶正電，故速度選擇器中洛倫茲力方向為水平向左，可知電場方向向右。故A錯誤；B．粒子在速度選擇器中運動時速度保持不變，進入偏轉磁場，洛倫茲力不做功，到打在MN上速度大小都不變，但方向均有變化。故B錯誤；C．粒子在偏轉磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，有解得三種粒子的電荷量相等，半徑與質量成正比，故打在P3點的粒子質量最大。故C錯誤；D．打在P1、P3兩點的粒子間距為解得故D正確。故選D。二、選擇題II（本題共2小題，每小題3分，共6分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得3分，選對但不選全的得2分，有選錯的得0分）14.考生入場時，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場。探測器內有通電線圈，當探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內線圈中電流變化，報警器就會發(fā)出警報；靠近非金屬物體時則不發(fā)出警報。關于探測器工作原理，下列說法正確的是（）A.探測器利用的是靜電感應現象B.探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C.探測器利用發(fā)射和接收電磁波進行工作的D.當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化【答案】D【解析】【詳解】A．金屬探測器利用的是電磁感應現象；故A錯誤；B．金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應出渦流；故B錯誤；CD．探測過程中工作時，當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化；故C錯誤，D正確。故選D。15.如圖甲，在磁感應強度的勻強磁場中，兩平行光滑金屬導軌豎直放置，導體棒PQ向下運動的圖像如圖乙所示，導體棒受向上的拉力F，后撤去拉力F。兩導軌間距離，電阻，導體棒的電阻、質量，導軌電阻不計。圖乙中內的圖線為直線，取，下列說法中正確的是（）A.時，導體棒所受拉力F為2.5NB.前4s內，通過電阻R的電荷量為40CC.導體棒可以達到的最大速度為40m/sD.整個過程中拉力F對棒的沖量大小為10N·s【答案】CD【解析】【詳解】A．0~4s內導體棒的加速度為1s時金屬棒速度為導體棒切割產生的感應電動勢為根據閉合歐姆定律可知根據牛頓第二定律解得故A錯誤；B．根據解得所以而解得故B錯誤；C．導體棒到達最大速度時，滿足解得故C正確；D．在時間內，有所以可知力F對導體棒的沖量為解得故D正確。故選CD。三、填空題（本大題共2小題，每空2分，共16分）16.某同學做“驗證動量守恒定律”實驗，實驗裝置如圖甲所示，用天平稱得入射小球A的質量，被碰小球B的質量，入射小球A與被碰小球B半徑相同。（1）實驗中，直接測定小球碰撞前、后的速度是不容易的，但是可以通過僅測量______（填選項前的字母），間接地解決這個問題：A.小球開始釋放高度hB.小球拋出點距地面的高度HC.小球做平拋運動的水平位移D.小球的直徑（2）多次釋放A球后，取各落點位置的平均值，測得各落點痕跡到O點的距離：，，。若將小球的質量與水平位移的乘積作為“動量”，請將下面的表格填寫完整。（結果保留三位有效數字）OP/mOM/mON/m碰前總動量碰后總動量______根據上面表格中的數據，你認為能得到的結論是______；（3）實驗中，關于入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是______A.釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小B.釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準確C.釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小D.釋放點越高，入射小球對被碰小球的作用力越大，軌道對被碰小球的阻力越?。?）某實驗小組在進行實驗中，由于實驗桌靠近豎直墻壁，導致小球飛出都撞擊到豎直墻壁上，于是同學們把白紙固定在豎直墻壁上，再放上復印紙，并在白紙上標出小球放在槽口處球心的等高點O，然后重復前面的實驗操作，如圖乙所示，M、P、N分別為落點的痕跡，測得M、P、N分別與O之間的豎直距離、、，當滿足關系式______時（用、和、、表示），即可證明入射小球A與被碰小球B碰撞過程中動量守恒?！敬鸢浮浚?）C（2）①.3.66×10-3②.在實驗誤差允許范圍內，可認為系統(tǒng)碰撞前后動量守恒（3）C（4）【解析】【小問1詳解】小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相同，它們在空中的運動時間相等，則小球的水平位移與小球的初速度成正比，因此可以用小球的水平位移代替其初速度。故選C。【小問2詳解】[1]將小球的質量與水平位移的乘積作為“動量”，則碰后總動量為[2]由分析可知，碰撞前后動量近似相等，則在實驗誤差允許范圍內，可認為系統(tǒng)在碰撞前后的動量守恒；【小問3詳解】A．釋放點越低，入射小球速度越小，相撞時內力越小，小球受阻力不變，誤差相對越大，故A錯誤；B．釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越大，兩球速度的測量越不準確，故B錯誤；C．釋放點越高，碰前入射速度越大，兩球相碰時相互作用的內力越大，阻力的影響相對越小，碰撞前后動量之差越小，同時也有利于減小水平位移的測量誤差，從而使實驗誤差減小，故C正確；D．釋放點越高，入射小球對被碰小球的作用力越大，但軌道對被碰小球的阻力不變，故D錯誤。故選C。【小問4詳解】由題意可知，小球平拋運動的水平位移相同，且N點為未放B球時A球的落點，P點為放上B球后，A球碰后的落點，M點為B球碰后的落點，由平拋運動規(guī)律得聯(lián)立解得若碰撞過程中動量守恒，則應滿足17.某實驗小組用可拆變壓器探究“變壓器電壓與匝數的關系”，可拆變壓器如圖所示。（1）以下給出的器材中，本實驗需要用到的是______；A．干電池B．學生電源C．實驗室用電壓表D．多用電表（2）關于本實驗，下列說法正確的是______；A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數小于副線圈匝數B．因為使用的電壓較低，通電時可直接用手接觸裸露的導線進行連接C．實驗時可以保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，探究副線圈匝數對副線圈電壓的影響D．變壓器開始正常工作后，通過鐵芯導電將電能從原線圈傳遞到副線圈（3）為了減小能量傳遞過程中的損失，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。作為橫擋的鐵芯Q的硅鋼片應按照下列哪種方法設計______。A．B．C．D．【答案】①.BD②.C③.D【解析】【詳解】（1）[1]實驗中需要用學生電源的交流輸出端；需要多用電表的交流擋；不需要干電池以及直流電壓表。故選BD。（2）[2]A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數大于副線圈匝數，選項A錯誤；B．即使使用的電壓較低，通電時也不可直接用手接觸裸露的導線進行連接，況且這樣無形之中，將人體并聯(lián)電路中，導致所測數據不準確，選項B錯誤；C．實驗時可以保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，探究副線圈匝數對副線圈電壓的影響，選項C正確；D．變壓器開始正常工作后，通過電磁感應將電能從原線圈傳遞到副線圈，選項D錯誤。故選C。（3）[3]為了減小渦流引起的熱損，同時又為了防止磁漏，變壓器的鐵芯采用硅鋼片疊加而成。作為橫擋的鐵芯Q的硅鋼片應該與下面的硅鋼片平行，故ABC錯誤，D正確。四、計算題（本大題有4小題，9分+9分+12分+9分=39分，答題時要求寫出公式和必要的分析過程）18.如圖所示，相距為d、板間電壓為U的平行金屬板M、N間有垂直紙面向里、磁感應強度為B0的勻強磁場；在pOy區(qū)域內有垂直紙面向外磁感應強度為B的勻強磁場；pOx區(qū)域為無場區(qū)。一正離子沿平行于金屬板、垂直磁場射入兩板間并做勻速直線運動，從H（0，a）點垂直y軸進入第Ⅰ象限。(1)求離子在平行金屬板間的運動速度；(2)若離子經Op上某點離開磁場，最后垂直x軸離開第Ⅰ象限，求離子在第Ⅰ象限磁場區(qū)域的運動時間；(3)要使離子一定能打在x軸上，則離子的荷質比應滿足什么條件？【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【分析】【詳解】(1)離子在平行板內勻速直線運動，因此有又解得離子在平行板內的速度為(2)如圖為離子在第I象限磁場區(qū)域內運動的軌跡圖，由幾何關系得，軌跡半徑為軌跡對應的圓心角為運動周期為運動時間為(3)要使離子一定能打在x軸上，離子在磁場B中運動的最小半徑如圖所示，由幾何關系得由得即必須小于。19.如圖所示，一個小型旋轉電樞式交流發(fā)電機，其矩形線圈的長度為a，寬度為b，共有n匝，總電阻為r．與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個阻值為R的定值電阻．線圈以角速度ω在磁感應強度為B的勻強磁場中繞與磁場方向垂直的對稱軸OO'勻速轉動，沿轉軸OO'方向看去，線圈轉動方向沿順時針．(1)在圖中畫出線圈經過圖示位置時通過電阻R上的感應電流的方向．(2)從圖示位置(線圈平面平行于磁場方向)開始計時，經多長時間，通過電阻R上的電流的瞬時值第一次為零．(3)與電阻并聯(lián)的交流電壓表的示數是多少?【答案】（1）自上而下（2）(3)【解析】【詳解】（1）自上而下．（2）線圈轉動產生感應電流的周期為從圖示位置開始，過第一次出現的情況．（3）線圈轉動時產生感應電動勢的最大值為感應電流的最大值電阻兩端電壓的最大值交流電壓表的示數為【點睛】在交變電流形成過程中，學生能夠掌握中性面的含義、正弦和余弦發(fā)生的條件，知道電壓表測量的都是有效值而不是峰值、瞬時值，能夠利用峰值求有效值20.如圖