湖南省岳阳市平江县2023-2024学年高二上学期期末教学质量监测物理试题（Word版附解析）

这是一份湖南省岳阳市平江县2023-2024学年高二上学期期末教学质量监测物理试题（Word版附解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
满分100分 考试时间75分钟
一、单选题（本大题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1. 对研究对象或研究过程建立理想化模型，突出问题的主要方面忽略次要因素从而有效地解决问题，是物理学研究的常用方法。下列各选项中属于理想化模型的是（ ）
A. 点电荷B. 元电荷C. 重心D. 电场
【答案】A
【解析】
【详解】A．点电荷是本身大小比相互之间的距离小得多的带电体，实际不存在属于理想化模型，故A正确；
B．元电荷是最小的电荷量，不属于理想化模型，故B错误；
C．重心是重力在物体上的等效作用点，不属于理想化模型，故C错误；
D．电场是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场，不属于理想化模型，故D错误。
故选A。
2. 支持无线充电的电子设备内部都有一个线圈，而支持反向无线充电的手机内部线圈还接有一个交流/直流变换器，如图所示，当手机为其他无线充电设备充电时，手机内部的升压板先将额定电压为4.2V的锂电池升压至5V，再通过转换器逆变，当接收线圈与授电线圈正对放置时即可实现用手机反向无线充电。下列说法正确的是（ ）

A. 无线充电技术主要利用了互感
B. 反向充电时授电线圈和接收线圈之间没有作用力
C. 无需交流/直流变换器也可以实现反向充电
D. 反向充电时，交流/直流变换器将交流电转换为直流电
【答案】A
【解析】
【详解】A．无线充电技术主要利用了互感，选项A正确；
B．反向充电时授电线圈和接收线圈中的电流有时同向，有时反向，则它们之间既有引力也有斥力，选项B错误；
C．产生互感需要变化的电流产生变化的磁场，所以必须用交流/直流变换器，故C错误；
D．反向充电时，交流/直流变换器将直流电转换为交流电，故D错误。
故选A。
3. 如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向运动，使T形支架下面的弹簧和小球组成的振动系统做受迫振动。小球的振幅A与圆盘的转速n的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A. 振动系统的固有频率为20Hz
B. 振动系统的固有周期为3s
C. 圆盘的转速越大，摆件振动的振幅越大
D. 圆盘的转速越大，摆件振动的频率越小
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据图像可得当转速为
n= 20r/min=
振动系统受迫振动的振幅最大，所以振动系统的固有周期为
T== 3s
固有频率
Hz
故A错误，B正确；
C．由图可知，开始时圆盘转速越大，驱动力频率越大，此时摆件振动的振幅变大，当达到共振时振幅最大，再随着转速增大，驱动力频率增大，振幅又减小，故C错误；
D．受迫振动的频率与驱动力频率相同，转速越大，驱动力频率越大则摆件振动的频率越大，故D错误。
故选B。
4. 如图所示是描述甲、乙两个点电荷电场的部分电场线，下列说法正确的是（ ）
A. 甲带负电，乙带正电
B. 甲的电荷量大于乙的电荷量
C. 除无穷远处之外，在甲乙所在直线上有两处电场强度为0
D. 若在P点固定一负的试探电荷，Q点固定一等量的正试探电荷，则P点的电势小于Q点的电势
【答案】B
【解析】
【详解】A．电场线由正电荷出发到负电荷，甲带正电，乙带负电，故A错误；
B．两电荷附近电场线密集程度不同，所带电荷量不同，根据图像可知，甲的电荷量大于乙的电荷量，故B正确；
C．两电荷所带电荷量不同，除无穷远处之外，在甲乙连线上仅有一处电场强度为0，故C错误；
D．沿着电场线方向电势降低，P点电势大于Q点电势，故D错误。
故选B。
5. 如图甲所示，单匝线圈电阻r＝1Ω，线圈内部存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场面积为，有一个阻值为的电阻两端分别与线圈两端a、b相连，电阻的一端b接地。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则下列说法不正确的是（ ）

A. 在时间内，R中有电流从b流向a
B. 当时穿过线圈的磁通量为0.06Wb
C. 在时间内，通过R的电流大小为0.01A
D. 在时间内，ab两端电压
【答案】D
【解析】
【详解】ACD．在0～4s时间内，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，R中有电流从b流向a；根据法拉第电磁感应定律可得
由闭合电路欧姆定律得
R两端电压为
故D错误符合题意，AC正确不符合题意；
B．由图可知t＝2s时，，则此时穿过线圈的磁通量为
故B正确不符合题意。
故选D。
6. 一根长度为L、质量为m、粗细可忽略的导体棒A紧靠在一个足够长的绝缘半圆柱体底端静止，半圆柱体固定在水平面上，导体棒A与半圆柱体表面间的动摩擦因数为μ，其截面如图所示。空间中加有沿半圆柱体半径向内的辐向磁场，半圆柱体表面处磁感应强度大小相等且均为B，在导体棒A中通入方向垂直纸面向外的变化电流，使导体棒A沿半圆柱体从底端缓慢向上滑动，导体棒A与圆心的连线与水平方向的夹角为θ，在导体棒A从底端运动到顶端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 当时，导体棒A所受的摩擦力有最大值
B. 导体棒A所受的安培力一直减小
C. 导体棒A所受重力与支持力的合力先增大后减小
D. 导体棒A所受重力和安培力的合力与安培力方向的夹角不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据左手定则确定安培力的方向，导体棒在上升至某位置时的受力分析如图所示：
根据平衡条件可知导体棒A所受支持力
导体棒A所受摩擦力
导体棒A沿粗糙的圆柱体从底端缓慢向上滑动，在到达顶端前的过程中，增大，增大，f增大，故A错误；
B．导体棒A所受的安培力
其中
在0~90°范围内增大，可知安培力先增大后减小，当时，导体棒A所受的安培力最大，此时，解得
故B错误；
C．重力与支持力的合力大小为，随增大而减小，故C错误；
D．令支持力和滑动摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角为β，则有
可知支持力和摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角始终不变，由于支持力、摩擦力、重力与安培力四个力的合力为零，则重力、安培力的合力与支持力、摩擦力的合力等大反向，摩擦力与安培力位于同一直线上，则重力和安培力的合力方向与安培力的方向的夹角始终不变，故D正确。
故选D。
二、多选题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
7. 如图电源电动势为E、内阻为r，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动时，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器上的电荷量变小
B. 电阻消耗的功率一定变大
C. 灯L变亮
D. 电源的效率降低
【答案】AC
【解析】
【详解】A．滑动变阻器的滑片P从左向右滑动时，滑动变阻器接入电阻增大，根据“串反并同”，可知电阻与电容器两端电压减小，电阻与灯泡两端电压均增大，根据可知，电容器上的电荷量减小，故A正确；
B．因为不清楚各电阻与电源内阻之间的关系，无法用等效电源法判断消耗的功率变化，故B错误；
C．由上分析知，灯泡两端电压增大，则灯泡变亮，故C正确；
D．电源的效率
当外电阻变大，效率变大，故D错误。
故选AC。
8. 图（a）为一列简谐横波在时刻的图像，P、Q两质点的横坐标分别为和；图（b）为质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播，波速为1m/s
B. 质点P经4s振动的路程为4m
C. 此时刻质点P的速度沿y轴正方向
D. 质点P在时，速度为0
【答案】ACD
【解析】
【详解】AC．由题图可知该波的波长为，周期为，则波速为
由图（b）可知，0时刻P质点向上振动，根据“平移法”可知，该列波向x轴正方向传播，故AC正确；
B．由图（a）知振幅为
由于等于半个周期，则质点P经振动的路程为
故B错误；
D．质点P在时，根据图（b）可知，处于波峰位置，速度为0，故D正确。
故选ACD。
9. 抗磁性，也称反磁性，是指物质处在外加磁场中时，对磁场产生微弱异力的一种磁性现象。对抗磁性的解释，可以采用如下经典模型，电子绕O处的原子核沿顺时针（俯视时）做匀速圆周运动，其在O处产生的磁感应强度大小为。假设外加竖直向下、磁感应强度大小为B（）的匀强磁场后，电子轨道的半径保持不变，电子圆周运动的速率会发生改变，从而产生抗磁性。对于抗磁性的解释，下列说法正确的是（ ）
A. 速率改变前，O处磁感应强度为
B. 速率改变前，O处磁感应强度为
C. 电子的速率会增大
D. 电子的速率会减小
【答案】BC
【解析】
【详解】速率改变前，在O处产生的磁感应强度大小为，根据右手定则可知，方向向上，外加匀强磁场方向为竖直向下时，O处磁感应强度为；外加匀强磁场方向为竖直向下时，电子所受洛伦兹力指向圆心，向心力增大，由于运动半径不变
所以电子做圆周运动的线速度增大。
故选BC。
10. 如图所示，上端接有的定值电阻的两平行粗糙导轨，间距为，足够长的倾斜部分和水平部分圆滑连接，倾斜部分与水平面的夹角，倾斜部分有一垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，水平部分没有磁场。垂直于导轨的质量为、电阻为的金属棒ab，从斜面上足够高的某处由静止释放，运动中与导轨有良好接触。已知金属棒与轨道间的动摩擦因数，其余电阻不计，重力加速度g取，，。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒ab在倾斜轨道上先做匀加速直线运动后做匀速直线运动
B. 金属棒ab在倾斜轨道上的最大速率为2m/s
C. 若金属棒从高度处滑下（进入水平轨道前已处于平衡状态），电阻R上产生的热量为0.5J
D. 若金属棒从高度处滑下（进入水平轨道前已处于平衡状态），导体棒从开始运动到停止的时间为2.15s
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．由题意可知，金属棒受安培力逐渐增大，则加速度逐渐减小，直至匀速直线运动，设最大速度为，由法拉第电磁感应定律有
感应电流为
对导体棒受力分析，有
BIL += mgsinθ
联立解得
= 2m/s
故A错误，B正确；
C．金属棒在倾斜轨道上运动时，由能量守恒有
mgh = +
解得
Q= 05J
电阻R上产生的热量
J
故C错误；
D．设在斜面匀速运动的时间为，位移为，根据动量定理有
在斜面匀速运动的时间为，位移为，则有
电流为
根据能量守恒定律可知
其中
在水平面上有
解得总时间为
s
故D正确；
故选BD。
三、实验题（本大题共两小题，每空2分，共18分）
11. 小明同学在做“探究单摆周期与摆长的关系”实验中。
（1）将摆球悬挂于铁架台上，下列各图中悬挂方式正确的是______；测量小球直径时游标卡尺如图所示，其读数为______cm。

（2）测单摆周期时，当摆球经过平衡位置时开始计时并开始计1次，测出经过该位置N次所用时间为t，则单摆周期为T=______。
【答案】 ①. C ②. 2.06 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]在做“探究单摆周期与摆长的关系”实验中摆长不变，悬点要固定。
故选C。
[2]10分度游标卡尺的精度为，故读数为
（2）[3]经过该位置N次时摆球经过的周期数为，故可知
解得
12. 某同学用电流表和电压表测量阻值约为电阻丝的电阻率。
（1）除电源（电动势，内阻不计）、电压表（量程，内阻约）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：
A.电流表（量程，内阻为）
B.电流表（量程，内阻为）
C.滑动变阻器（最大阻值，额定电流）
D.滑动变阻器（最大阻值，额定电流）
为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用_______，滑动变阻器应选用_______（选填实验器材前对应的字母）。
（2）用伏安法测金属丝的电阻，为减小实验误差，他们测量是采用图1中的_______图（选填“甲”或“乙”）。
（3）该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，得到多组数据，并在坐标图上标出，如图2所示。请作出该金属丝的图线_______，根据图线得出该金属丝电阻_______（结果保留3位有效数字）。
（4）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm，直径约为0.400mm。根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为_______（填选项前的符号）。
A B. C. D.
【答案】 ①. A ②. C ③. 甲 ④. ⑤. 5.80##5.76##5.77##5.78##5.79##5.81##5.82 ⑥. C
【解析】
【详解】（1）[1]通过电阻丝的最大电流约为
为了测量准确，实验中电流表应选用量程为的电流表，故选A。
[2]为了调节方便、获取多组数据，滑动变阻器应选择，故选C。
（2）[3]电压表的内阻远大于电阻丝的阻值，为减小误差，电流表应采用外接法，故应选择图1中的甲图。
（3）[4]该金属丝的图线如图所示
[5]根据图线得出该金属丝电阻为
（4）[6]根据电阻定律
电阻丝的截面积为
电阻丝的电阻率为
故选C。
四、解答题（本大题共3小题，13题10分，14题14分，15题14分，共38分）
13. 如图所示，一玻璃砖的截面由半圆和等腰直角三角形ABC组成，O点为圆心，半圆的直径BC长为2R，半圆上的D点到BC的距离为。一束光射到D点，入射角为，折射光线与AC平行。已知光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）光在玻璃砖中的传播时间t。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设折射角为，由三角形边角关系可知
折射角的正弦值为
玻璃砖的折射率为
玻璃砖的折射率为
（2）光射到AB边时的入射角为，发生全反射的临界角为
即
故光在传播到AB边后发生全反射，光路图如图所示

光在玻璃砖中的路程为
光在玻璃砖中的传播的速度为
故光在玻璃砖中的传播时间
14. 如图所示，以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场（图中未画出）和匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直于平面（纸面）向里。一带正电的粒子从O点沿x轴正方向以某一速度射入恰好做匀速直线运动，经时间从边界上P点射出，不计粒子的重力。
（1）求电场强度大小和方向；
（2）若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，从半圆形区域边界上的Q点射出，Q点的坐标为，求粒子的比荷；
（3）若仅撤去电场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，且速度为原来的倍，求粒子在磁场中运动的时间。

【答案】（1），电场方向沿轴负方向；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设带电粒子的电荷量为q，初速度为v，电场强度为E，由题给条件有
解得
电场方向沿轴负方向；
（2）仅有电场时，带电粒子在匀强电场中作类平抛运动，设y方向的加速度为a，由题给条件可知在x方向有
y方向有
又
联立解得
（3）仅有磁场时，入射速度为=v，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，设轨道半径为r，由牛顿第二定律有
由上述各式以及题给条件得
则粒子从y轴正半轴射出磁场，可知轨迹对应的圆心角为180°，粒子运动的周期
则粒子运动的时间为
15. 如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量也为m的小球C，现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，重力加速度为g，求：
（1）小球运动到最低点时的速度大小；
（2）小球运动到最低点时的细线的拉力大小；
（3）小球C摆回至轻杆右侧最高处与O的竖直距离。
【答案】（1）；（2）4mg；（3）
【解析】
【详解】（1）小球释放在向下摆动的过程中， A、B、C系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
（2）小球运动到最低点时，对小球受力分析：
解得
（3）小球C摆回至轻杆右侧最高处，A、C系统在水平方向动量守恒并共速，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
+mg（L- h）
解得