辽宁省2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题

这是一份辽宁省2023-2024学年高二下学期开学考试物理试题，共11页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100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．如图甲所示为LC振荡电路，图乙的图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是（ ）
A．时间内，线圈中磁场能在减少B．、两时刻电路中电流最小
C．、两时刻电容器中电场能最小D．该电路可以有效地发射电磁波
2．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．时，振子在O点左侧6cm处B．和时，振子的速度相同
C．从到，系统的势能逐渐增加D．和时，振子的加速度相同
3．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（即滑片向下移动）。忽略变压器上的能量损失，交流电表均看成理想电表，当用户的用电器增加时，下列说法中正确的是（ ）
A．示数变大，示数不变B．示数不变，示数变大
C．示数变大，示数变小D．与示数乘积大于与示数乘积
4．如图所示为磁场的相关应用，下列说法正确的是（ ）
A．图甲是回旋加速器的示意图，粒子是在洛伦兹力作用下加速的
B．乙图中，处于蹄形磁铁中的导体棒通电后向左摆动
C．丙图中，下端刚好与水银液面接触的金属软弹簧通电后将上下振动
D．图丁是磁流体发电机的结构示意图，可通过增大磁感应强度B来减小电源电动势
5．利用如图所示的电流天平，可以测量匀强磁场中的磁感应强度B。它的右臂挂着等腰梯形线圈，匝数为n，上下底边水平且ab长为l，cd长为2l，线圈一半的高度处于方框内的匀强磁场中，磁感应强度方向与线圈平面垂直。当线圈中通入电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；当线圈中通入大小不变、方向相反的电流时，在左盘中增加质量为m的砝码，两臂再次达到新的平衡，重力加速度为g。则方框内磁场的磁感应强度大小为（ ）
A．B．C．D．
6．霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的研究上获得了重大发现。如图所示，在一矩形霍尔半导体薄片元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，电子以速度v定向移动时，形成电流I，同时外加磁感应强度为B、与薄片垂直的匀强磁场，在M、N间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压。已知薄片的厚度为d，M、N间距离为，P、Q间距离为，则（ ）
A．电子定向移动方向为B．M表面电势高于N表面电势
C．M、N表面间的电压D．元件内单位体积内自由电子数为
7．如图所示为宽度为3L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。磁场左侧有一个边长为L的正方形导体线框，其总电阻为R，线框所在平面与磁场方向垂直。线框以速度v向右匀速穿过磁场区域，以线框cd边刚进入磁场的时刻为计时起点，规定电流沿逆时针方向为正，安培力F向左为正。则以下关于线框中的感应电流I、ab两点间的电势差、安培力F和线框的发热功率P随时间变化的图像正确的是（ ）
A．B．C．D．
8．如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡小的线圈，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关瞬间（ ）
A．P与Q同时熄灭B．P比Q后熄灭C．Q闪亮后再熄灭D．P闪亮后再熄灭
9．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随之振动。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．弹簧和小球组成的振动系统的固有频率为20Hz
B．弹簧和小球组成的振动系统的固有周期为3s
C．当圆盘的转速保持10r/min不变时，弹簧和小球组成的振动系统的频率为
D．当圆盘的转速保持10r/min不变时，弹簧和小球组成的振动系统的频率为
10．如图为交流发电机的原理图，其矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按图示方向匀速转动，转动角速度，线圈的匝数、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端与阻值的电阻相连，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈与磁感线平行。则（ ）
A．图示位置，线圈中的电流最大，电流方向为abcda
B．从图示位置开始计时，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系式为
C．电路中交流电压表的示数为
D．线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为0.02C
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）在“探究通过变压器原、副线圈的电流与匝数的关系”实验中。
（1）为实现探究目的，保持原线圈匝数一定，只改变通过副线圈的电流或者副线圈匝数，测量通过原线圈的电流。这个探究过程采用的科学方法是______。
A．控制变量法B．等效替代法C．演绎法D．理想实验法
（2）在实际实验中，将电源接在匝数为1000匝的原线圈两端，副线圈的匝数为500匝，用多用电表测得通过副线圈的电流为0.40A，则通过原线圈的电流可能为______。
A．0.05AB．0.10AC．0.15AD．0.25A
（3）如图所示为利用变压器原理进行远程输电的电路，交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数之比为，降压变压器原、副线圈匝数之比为，输电导线电阻为r，用户的工作电压也为U。输电线上损失的功率为______。
12．（8分）某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下操作：
（1）用10分度的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示，摆球直径______cm，把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L。
（2）用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为，单摆每经过最低点记一次数，当数到时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期______s（结果保留三位有效数字）。
（3）测量出多组周期T、摆长L数值后，画出图像如图丙，造成图线不过坐标原点的原因可能是______。
A．摆球的振幅过小B．将计为摆长L
C．将计为摆长LD．摆球质量过大
（4）该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期，然后把摆线缩短适当的长度，再测出其振动周期。用该同学测出的物理量表示重力加速度为______。
13．（10分）如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点间做简谐运动，振子从N点到第二次经过O点，所用时间为0.75s。已知M、N之间的距离为20cm，若从振子经过N点时开始计时，以向右为正方向。求：
（1）弹簧振子振动周期T；
（2）写出弹簧振子位移随时间变化的表达式，并在图乙所示的坐标系中画出一个周期内的振动图像。
14．（12分）如图所示，足够长的平面感光板ab与虚线平行，两平行线间的距离为l。ab与虚线间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，虚线上有一个点状的放射源S，它可以向各个方向发射质量为m、电荷量为q的同种带电粒子。若粒子以速率v（未知）沿与虚线成角的方向射入磁场，粒子做匀速圆周运动，经时间t（未知）后恰能垂直打到感光板ab上；若粒子均以的速率沿纸面不同方向射入磁场，仅考虑能打到感光板ab上的粒子，感光板ab被粒子打中的长度为x（未知）。不计粒子的重力，，，求：
（1）粒子射入磁场的速率v；
（2）粒子在磁场中运动的时间t；
（3）感光板ab被粒子打中的长度x。
15．（18分）如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。金属杆M、N的质量分别为2m、m，在导轨间的电阻分别为R、2R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度大小为，求：
（1）金属杆M刚进入磁场时受到的安培力F的大小和方向；
（2）从金属杆M进入磁场到金属杆N出磁场的过程中，金属杆M上产生的焦耳热Q；
（3）金属杆N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量q及初始时刻N到ab的最小距离x。
2023—2024学年度高二下学期期初教学质量检测
物理参考答案
1．B 【解析】从图像可知，时间内，电容器的电荷量在减少，故电容器的电场能在减少，线圈中的磁场能在增加，A错误；从图像可知，，两时刻电容器的电荷量最大，故电容器中电场能最大，线圈中磁场能最小，故电路中电流最小，B正确，C错误；有效地发射电磁波需要开放电路，D错误。
2．C 【解析】由图可知，从到，振子从O向B运动，时，振子在O点右侧，A错误；和时，振子的速度大小不相等，B错误；从到，系统的势能逐渐增加，C正确；从到，振子从B向O运动，和时，振子的加速度大小不相等，D错误。
3．B 【解析】理想变压器的电压与匝数关系为，由于输入电压和匝数比不变，则副线圈的输出电压不变，即电压表示数不变，示数不变，因为用户用电器增加，R减小，根据可知副线圈电流示数变大，由，可知示数变小，根据，可知原线圈的电流增大，即电流表示数增大，A、C错误，B正确；变压器两端的功率相等，所以与示数乘积等于与示数乘积，D错误。
4．C 【解析】洛伦兹力不做功，粒子是在电场力作用下加速的，A错误；图乙中，处于蹄形磁铁中的导体棒通电后向右摆动，B错误；图丙中，下端刚好与水银液面接触的软弹簧通电后，根据同向电流相互吸引可知，软弹簧收缩，离开水银面，电路断开，由于重力的作用软弹簧再次与水银面接触，再次通电跳起，如此反复，弹簧将上下振动，C正确；对磁流体发电机有，解得，可通过增大磁感应强度B来增大电源电动势，D错误。
5．C 【解析】线圈一半处于匀强磁场中，则有效长度为，安培力大小为，电流反向时，需要在左盘中增加质量为m的砝码，说明原来的安培力方向向上，当电流反向，安培力变为向下时，再次平衡，说明安培力等于mg的一半，即，得，C正确。
6．C 【解析】电子定向移动方向与电流方向相反，应为，A错误；由左手定则知，电子向M表面偏转，M表面电势低于N表面电势，B错误；稳定时，洛伦兹力与电场力平衡，有，解得，C正确；电流，联立解得，D错误。
7．C 【解析】根据题意，线框进入磁场的过程，根据楞次定律可判断电流沿逆时针方向，为正，由法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律有，ab两点间的电势差（a点电势高），cd边受到的安培力大小为，方向向左，线框的发热功率；线框全部进入磁场后，没有感应电流，所以线框不受安培力的作用，线框的发热功率为零，ab两点间的电势差（a点电势高）；线框离开磁场的过程，电流沿顺时针方向，为负，电流大小为，线框受安培力大小为，方向向左，ab两点间的电势差（a点电势高），线框的发热功率，A、B、D错误，C正确。
8．BD 【解析】由于L的电阻比小灯泡小，开关S闭合时，通过L的电流大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭，B、D正确，A、C错误。
9．BD 【解析】根据图像可得当转速时，弹簧和小球组成的振动系统受迫振动的振幅最大，所以振动系统的固有频率，周期，A错误，B正确：当圆盘的转速保持10r/min不变时，圆盘的频率为，振动系统做受迫振动的频率也为，C错误，D正确。
10．ACD 【解析】图示位置磁通量为零，电动势最大，电流最大，根据右手定则可知，线圈中电流方向为abcda，A正确；从图示位置开始计时，通过矩形线圈的磁通量随时间t变化的关系式，B错误；电动势的最大值，则电动势的有效值，由闭合电路欧姆定律，可得电路中交流电压表的示数，C正确；线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量，D正确。
11．（1）A（2分） （2）D（2分） （3）（2分）
【解析】（1）探究过程采用的科学方法是控制变量法，A正确。
（2）若为理想变压器，由可得，考虑到实际实验中，有漏磁等现象，通过原线圈的电流应大于0.20A，则通过原线圈的电流可能为0.25A，D正确。
（3）升压变压器副线圈的电压，降压变压器原线圈电压，损失的功率。
12．（1）2.05 （2）2.25 （3）B （4）（每空2分）
【解析】（1）由题图甲可知，游标卡尺示数为。
（2）由题图乙可知，秒表示数为，单摆的周期。
（3）题图丙图线不通过坐标原点，将图线向右平移1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小1cm，可能是测摆长时漏掉了摆球的半径，B正确。
（4）根据题意，由单摆周期公式，可得，，联立可得。
13．（1）1s （2） 见解析
【解析】（1）振子从N点到第二次经过O点，所用时间为0.75s，所以 解得
（2）M，N相距20cm，所以振幅
设弹簧振子位移随时间变化的表达式为
振子经过N点时开始计时，以向右为正方向，即时
解得 则 振动图像如图所示
14．（1） （2） （3）l
【解析】（1）粒子恰能垂直打到感光板ab上，所以速度偏转角为53°，由几何关系有
洛伦兹力提供向心力，有 解得
（2）粒子运动周期 粒子运动的时间
（3）粒子以的速率沿纸面不同方向射入磁场，则做圆周运动半径
如图所示，当粒子轨迹恰好与感光板ab相切时，打到最左侧的P点，
由几何关系可知
当粒子初速度平行感光板ab时，打到最右侧的Q点，由几何关系可知
感光板ab被粒子打中的长度
15．（1） 方向水平向左 （2） （3）
【解析】（1）细金属杆M以初速度向右刚进入磁场时，产生的动生电动势
由愣次定律可知电流方向为逆时针，电流的大小为
则所受的安培力大小为
由左手定则可知，安培力的方向水平向左
（2）根据动量守恒有
解得金属杆N出磁场时，金属杆M的速度
根据能量守恒有
金属杆M上产生的焦耳热 解得
（3）金属杆N在磁场内运动过程中，由动量定理有
且 联立解得通过回路的电荷量
设两杆在磁场中相对靠近的位移为，有
又 整理可得 联立可得
若两杆在磁场内刚好相撞，N到ab的距离最小，则