辽宁省联合体2023-2024学年高二上学期期末检测物理试卷

这是一份辽宁省联合体2023-2024学年高二上学期期末检测物理试卷，共16页。

审题人：15中学 张爽
注意事项：
1．答题时，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上．
2．答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案标号．
3．答非选择题时，必须使用黑色墨水笔或黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上，写在试题卷、草稿纸上无效．
4．考试结束后，将试题卷和答题卡一并交回．
第Ⅰ卷（选择题，共46分）
一、选择题：本题共10小题，共46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，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
1．关于物理概念和物理规律的理解，下列说法正确的是（ ）
A．两个磁场叠加的区域，磁感线有可能相交
B．若在磁场中穿过某一面积的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零
C．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了量子假说
D．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
2．A、B为一电场中x轴上的两点（电场中一条电场线与x轴重合），如图甲所示．一电子仅在电场力作用下从A点运动到B点，x轴上各点的电势随其坐标变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该电场是点电荷形成的电场
B．A、B两点电场强度的大小关系为：
C．电子从A点运动到B点的过程中电场力做负功
D．电子在A、B两点的电势能大小关系为：
3．磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．图甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径、加速电压有关
B．图乙中，比荷相同的氦核与氘核，从容器A下方的小孔飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片的同一个地方
C．图丙中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用
D．图丁中的探雷器是利用涡流工作的，探测时是地下的金属感应出涡流，但涡流的磁场不会影响线圈中的电流
4．如图所示a、b、c三个圆环在同一平面内，当a环中的顺时针方向的电流逐渐减小时，下列说法正确的是（ ）
A．b环中感应电流的方向为顺时针，有收缩趋势
B．b环中感应电流的方向为逆时针，有扩张趋势
C．c环中感应电流的方向为顺时针，有扩张趋势
D．c环中感应电流的方向为逆时针，有收缩趋势
5．在断电自感的演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈L和定值电阻R等元件组成了如图甲所示的电路．闭合开关S待电路稳定后，两支路中的电流分别为和．断开开关S前、后的一小段时间内，电路中的电流I随时间t变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．断开开关S前，定值电阻R中的电流为
B．断开开关S前，灯泡的电阻小于定值电阻R和电感线圈L的总电阻
C．断开开关S后，小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭
D．断开开关S后，小灯泡所在支路中的电流如曲线a所示
6．在如图甲所示的虚线框内有匀强磁场，一固定的金属线圈abcd有部分处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．线圈中产生的电动势E、电流I、内能Q、线圈受到的安培力F与时间t的关系可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为．已知输电线上损失的功率为发电机输出功率的；假设两个变压器均为理想变压器．下列说法错误的是（ ）
A．发电机输出的电流 B．输电线上的电流
C．升压变压器的匝数比 D．用户得到的电流
8．（多选）在如图所示的电路中，已知电表均为理想电表，电流表A、电压表的示数分别为I、和，C为电容器．在滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离的过程中，电流表A、电压表示数变化量大小分别是下列说法正确的是（ ）
A．滑片移动过程中的值不变
B．灯泡变亮、电容器所带的电荷量减小
C．等于外电路的总电阻，其比值变小
D．电源的内阻消耗的电功率变大
9．（多选）如图甲所示为某种风力发电机的原理图，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动．已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈的匝数为N、边长为L、转动角速度为，某时刻开始外接电路的电流i随时间t变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．图示位置，线圈的磁通量为
B．图示位置，线圈中的电流方向会发生改变
C．从图示位置开始计时，线圈产生的电动势的表达式为
D．从图示位置开始逆时针转过时，MN边受到的安培力大小为NBIL
10．（多选）如图所示，在x轴上方（含x轴）存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，在x轴上距离原点处垂直于x轴放置一个长度也为、厚度不计的薄板PQ，粒子打在板上即被吸收．坐标原点O处有一粒子源，可垂直于磁场向磁场内各个方向均匀发射速率相同的同种粒子，粒子速度大小为v、质量为m、带电量为+．现观察到沿y轴正方向射入磁场的粒子垂直打在薄板的上端Q、不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力，不考虑薄板吸收粒子后产生的电场，则下列说法正确的是（ ）
A．磁场的磁感应强度大小为
B．打在薄板左侧的粒子数占发射总粒子数的
C．打在薄板右侧的粒子数占发射总粒子数的
D．打在薄板上的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间的比值为
第Ⅱ卷（非选择题，共54分）
二、实验题：本大题共2小题，共16分．
11．（8分）如图所示为“探究感应电流产生的条件”的实验装置．
（1）请在图中用笔画线代替导线将所缺的导线补接完整．根据你的连线，在闭合开关S前，滑片P应置于滑动变阻器的_____________（选填“最左端”“中间”或“最右端”）．
（2）在完成“探究感应电流产生的条件”这一实验后，接下来继续使用这一实验装置进行“探究磁通量变化时感应电流的方向”这一实验．闭合开关S，使A线圈放置在B线圈中保持静止，减小滑动变阻器接入电路的阻值，观察到电流表G的指针向左偏转．根据这一现象判断，当A线圈相对于B线圈向上运动时，电流表G的指针_____________（选填“向左”或“向右”）偏转，并写出你的判断依据：_____________．
12．（8分）某实验小组做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验．
（1）（多选）下列给出的器材中，本实验需要用到的有_____________．
A． B．
C． D．
（2）（多选）下列说法正确的是_____________．
A．变压器工作时副线圈中电流的频率与原线圈不相同
B．为了保证人身安全，实验中只能使用低压直流电源，所用电压不要超过
C．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法
D．绕制降压变压器的原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些
（3）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的_____________（选填“平均”“有效”或“最大”）值．
（4）若用匝数匝和匝的变压器做实验，对应的电压测量数据如下表所示．根据测量数据，则一定是_____________（选填“原”或“副”）线圈．
三、计算题：本大题共3小题，第13题10分，第14题12分，第15题16分，共38分．
13．（10分）如图所示，电路中是定值电阻，，电源的电动势为，内阻不计；两平行金属板P、Q的间距为d；一小球带正电，电荷量为q，通过绝缘细线挂在两板间M点，被拉起到水平位置；闭合开关S，无初速度地释放小球，小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧与竖直方向的夹角为：，已知重力加速度为g，求：
（1）P、Q间电场强度E的大小；
（2）小球的质量m的大小；
（3）小球通过N点时对细线的拉力T的大小．
14．（12分）如图所示，在xOy坐标系中，x轴上方有一圆形匀强磁场区域，其圆心为、半径，磁感应强度大小，方向垂直于纸面向外．在x轴下方有匀强电场，电场强度，方向水平向左．在磁场的左侧处有一带正电、质量、电荷量的粒子以速度平行于x轴正方向且垂直于磁场射入圆形磁场区域．不计粒子的重力．求：（结果可用含根号的式子表示）
（1）粒子在磁场区域运动的轨迹半径r；
（2）粒子在磁场区域运动的时间；
（3）粒子打在y轴上离原点O的最远距离d．
15．（16分）如图甲所示，超级高铁是一种以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具，具有超高速、低能耗、无噪声、零污染等特点．如图乙所示，已知运输车管道中固定着两根平行金属导轨MN、PQ，导轨间距为．运输车的质量为m，横截面是个圆，运输车上固定着长为的两根导体棒1和2（与导轨垂直），两根导体棒前后间距为D，每根导体棒的电阻为R．导轨电阻忽略不计．运输车在水平导轨上进行实验，不考虑摩擦及空气阻力，不考虑两根导体棒的相互作用．问：
（1）当运输车由静止离站时，在导体棒2后距离为D处，接通固定在导轨上电动势为E的直流电源（电源内阻为R），此时导体棒1、2均处于磁感应强度为B，方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，如图丙所示，则刚接通电源时运输车的加速度为多大？
（2）运输车进站时切断电源，管道内依次分布着相邻的方向相反的匀强磁场，各个匀强磁场的宽度均为D，磁感应强度大小均为B，如图丁所示，则当运输车的速度为v时受到的安培力为多大？
（3）求在（2）的条件下，运输车以速度进入磁场到停止运动的过程中，导体棒1上产生的焦耳热为多少？
2023—2024学年度（上）联合体高二期末检测
物理 参考答案及评分标准
一、选择题：本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
1．C 【解析】A．两个磁场叠加的区域，磁感线不可能相交，因为在同一点磁场的方向只有一个，故A错误；
B．穿过某一面积的磁通量为零，可能是该处的磁感应强度为零，也可能是线圈平面与磁场方向平行，故B错误：
C．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了量子假说，故C正确；
D．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，而均匀变化的电场会产生稳定的磁场，不均匀变化的电场才会产生变化的磁场，所以变化的电场不一定产生变化的磁场．同理，变化的磁场也是如此，故D错误．
2．D 【解析】AB．各点的电势随其坐标变化的关系图像中，斜率表示电场强度的大小，可知该电场为匀强电场，则两点电场强度的大小关系为
而点电荷形成的电场是非匀强电场，故A、B错误；
CD．由题图乙可知点的电势比点的电势低，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，电场线的方向由点指向点，一电子仅在电场力作用下从点运动到点，电子从点运动到点的过程中，电场力方向与运动方向相同，电场力做正功，电势能减小，所以电子在、两点的电势能大小关系为
故C错误，D正确．
3．B 【解析】A．题图甲中，回旋加速器中带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
可得，最大动能为
可知，回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，与加速电压无关，故A错误；
B．题图乙中，带电粒子在电场中加速时有
在磁场中，则有
解得
可知，比荷相同的氦核与氘核在磁场中运动的半径相同．比荷相同的氦核与氘核，从容器下方的小孔飘入，经电场加速再进入匀强磁场后会打在照相底片的同一个地方，故B正确；C．题图丙中磁电式仪表中的铝框能起电磁阻尼的作用，指针转动时铝框中会产生感应电流，铝框受安培力的阻碍作用，从而使指针迅速稳定，故C错误；
D．题图丁中探雷器中有交变电流，其产生变化的磁场，其磁场会在金属物品中感应出浴流，而浴流产生的磁场又会反过来影响线圈中的电流，从而使仪器报警，故D错误．
4．A 【解析】AB．由安培定则可知，环在环中产生的磁场的方向垂直纸面向里，当环中电流逐渐减小时，在环外产生的磁场减小，环中的磁通量减小，为阻碍磁通量的减小，环有面积缩小的趋势，根据楞次定律可知，环中感应电流的方向为顺时针方向，故A正确，B错误；
CD．根据磁场分布的特点可知，环处磁场的方向垂直纸面向外，当环中电流逐渐减小时，环中向外的磁通量减小，为阻碍磁通量的减小，环有面积增大的趋势，根据楞次定律可知，环中感应电流的方向为逆时针方向，故C、D错误．
5．C 【解析】AD．断开开关前、后的一小段时间内，通过电感线圈的电流方向是不变的，则电感线圈所在支路的电流如曲线所示，小灯泡所在支路的电流如曲线所示，则断开开关前，定值电阻中的电流为，故A、D错误；
B．由题图可知，断开开关前通过电感线圈的电流大于通过小灯泡的电流，所以断开开关前，小灯泡的电阻大于定值电阻和电感线圈的总电阻，故B错误；
C．断开开关后，电感线圈产生的自感电动势阻碍电流的减小，电感线圈相当于电源，由于线圈、电阻和灯泡重新组成回路，且断开开关前电感线圈所在支路的总电阻小于小灯泡的总电阻，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C正确．
6．C 【解析】AB．若设磁场方向垂直纸面向里为正方向，由楞次定律可知，在时间内线圈中产生逆时针方向的电流，在时间内线圈中产生顺时针方向的电流，根据
可知感应电动势的大小不变，但是方向不同，根据
可知，在时间内线圈中产生的逆时针方向的电流不变，在时间内线圈中产生的顺时针方向的电流也不变，故A、B错误；
C．根据
可知，因不变，则图像是过原点的直线，故C正确；
D．根据
在时间内磁感应强度随时间均匀减小，则随时间均匀减小，且方向向左；在时间内磁感应强度随时间均匀增加，则随时间均匀增加，且方向向右，故D错误．
7．D 【解析】A．发电机输出的电流为
故A正确；
B．输电线上损失的功率为
可得
故B正确；
C．升压变压器的匝数比
故C正确；
D．用户得到的功率为
带入数据解得
故D错误．
8．AB 【解析】A．根据闭合电路的欧姆定律可知
则
不变，故A正确；
BD．滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则电路的总电阻变大，总电流变小，根据公式
可知电源的内阻消耗的电功率变小．由于总电阻变大，总电流变小，则内电压变小，所以路端电压变大，故灯泡变亮，即通过灯泡的电流变大，通过电阻的电流变小，即电阻两端的电压减小，则电容器两端的电压减小，根据公式
可知电容器所带的电荷量减小，故B正确，D错误；
C．电压表测量路端电压，根据部分电路的欧姆定律可知
所以等于外电路的总电阻，其比值变大，故C错误．
9．BC 【解析】A．图示位置，线圈的磁通量为
故A错误；
B．图示位置为中性面，线圈经过该位置时电流方向会发生改变，故B正确；
C．从图示位置开始计时，线圈产生的电动势的表达式为
故C正确；
D．从图示位置开始逆时针转过时，线圈内的电流为边受到的安培力大小为，故D错误．
10．AB 【解析】A．由题意“沿轴正方向射入磁场的粒子垂直打在薄板的上端”，可得粒子运动的半径
由洛伦兹力提供向心力，得
解得
故A正确；
BC．沿轴正方向射入磁场的粒子恰能达到薄板的最上端；由图1可知与轴正方向夹角为的粒子能达到薄板左侧最低点，则能打到薄板左侧的粒子的速度范围为范围，占总粒子数的；同理与轴正方向夹角为的粒子能达到薄板右侧最低点（如图2所示），沿轴负方向射入磁场的粒子能达到薄板的最高点，则能打到薄板右侧的粒子的速度范围为范围，则打在薄板右侧的粒子数占发射总粒子数的，故B正确，C错误；
图1 图2
D．与轴正方向夹角为的粒子能达到薄板左侧最低点的粒子运动时间最短，此粒子在磁场中转过的角度为；与轴正方向夹角为的粒子达到薄板右侧最低点的粒子运动时间最长，此粒子在磁场中转过的角度为，根据
可知打在薄板上的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间的比值为，故D错误．
二、实验题：本大题共2小题，共16分．
11．（1） 最左端
（2）向右 穿过线圈的磁通量增大，观察到电流表的指针向左偏转，当线圈相对于线圈向上运动时，穿过线圈的磁通量减小，电流表的指针向右偏转
【解析】（1）“探究感应电流产生的条件”的实验装置图由两个回路构成，一部分是大螺线管与电流表构成的电路，另一部分就是小螺线管与滑动变阻器、电源、开关构成的电路，实物连接图如答案图所示．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处，根据连线情况可知滑动变阻器的滑片应位于最左端．
（2）根据题意可知，减小滑动变阻器接入电路的阻值，通过线圈的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，观察到电流表的指针向左偏转，由此可知，当穿过线圈的磁通量减小时，电流表的指针向右偏转；当线圈相对于线圈向上运动时，穿过线圈中的磁通量减小，则指针向右偏转．
12．（1）BD （2）CD （3）有效 （4）副
【解析】（1）AB．变压器的工作原理是互感现象，电源应该选用学生电源提供的交流电压，干电池只能提供直流电压，故A不需要，B需要；
C．直流电压表不能测量交流电压，故C不需要；
D．教学用变压器，该实验需要，故D需要．
（2）A．变压器工作时副线圈中电流的频率与原线圈相同，故A错误；
B．为了保证人身安全，实验中只能使用低压交流电源，电压不要超过．若用直流电源，则变压器不能工作，故B错误；
C．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法，故C正确；
D．由变压器的工作原理有
可知，匝数少的线圈中的电流大，则导线应该粗．绕制降压变压器原、副线圈时，由于副线圈的市数少，副线圈的导线应比原线圈粗一些好，故D正确．
（3）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的有效值．
（4）由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律有
由表中数据可知，总是小于，则一定是副线圈．
三、计算题：本大题共3小题，第13题10分，第14题12分，第15题16分，共38分．
13．（10分）（1）由串联电路的电压分配，得两平行金属板上的电压为
故间匀强电场的电场强度大小为
联立可得
（2）设细绳的长度为，小球从右向左摆动的全过程中，根据动能定理，有
解得
（3）设小球到达点时的速度为，由动能定理可得
又
解得小球受到的拉力
由牛顿第三定律得小球对细线的拉力的大小为
14．（1）粒子在磁场区域做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
代入数据解得粒子在磁场区域运动的轨迹半径为
（2）根据题意，结合上述可知，粒子经过磁场后从原点出来，作出轨迹如图所示．
由几何关系可得其对应的圆心角
粒子做圆周运动的周期
解得粒子在磁场区域运动的时间
解得
（3）粒子经过磁场从原点出来后射入第四象限，设粒子射入第四象限时的速度方向与轴负方向的夹角为，由几何关系得
粒子在第四象限内，轴方向做双向匀变速直线运动，轴负方向做匀速直线运动．则有
解得
根据速度公式有
粒子打在轴上离原点的最远距离
联立以上各式解得
15．（1）运输车离站时，电路的总电阻为
由闭合电路的欧姆定律得
通过导体棒的电流为
导体棒所受的安培力为
运输车的加速度
带入数据解得
（2）运输车进站时，当车速为时，由法拉第电磁感应定律
由闭合电路的欧姆定律得
导体棒所受的安培力为
运输车受到的安培力为
（3）根据能量守恒定律，两根导体棒产生的总焦耳热为
则可知导体棒1产生的焦耳热为实验次数
1
2
3
4
1.9
2.9
3.8
4.8
4.0
6.0
8.0
10.0