山东省济宁市曲阜市2023-2024学年高二下学期（4月）期中考试物理试题

这是一份山东省济宁市曲阜市2023-2024学年高二下学期（4月）期中考试物理试题，共14页。试卷主要包含了04等内容，欢迎下载使用。
2024.04
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认真核对条形码上的件名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效：保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构，可采用下列哪些措施
A．增大电容器极板的正对面积B．增大电容器极板间的距离
C．增大自感线圈的匝数D．提高供电电压
2.老师采用图甲所示的实验器材演示交变电流的产生，并联的两个发光二极管连接方式如图乙所示，二极管两端正向电压大于0.7V时才能发光，反向电压超过20V将损坏。匀速转动手柄，1min内二极管闪烁100次。已知发电机中正方形线框的边长为10cm，匝数为1000，假设线圈所在处的磁场可视为匀强磁场，下列判断正确的是
A．线框的转速为100r/sB．线框的电动势有效值可能是20V
C．磁感应强度B不会超过0.4TD．若转速减半，1min内闪烁次数将变为50次
3.如图所示，将一轻质矩形弹性软线圈ABCD中A、B、C、D、E、F六点固定，E、F为AD、BC边的中点。一不易形变的长直导线在E、F两点处固定，现将矩形绝缘软线圈中通入电流，直导线中通入电流，已知，长直导线和线圈彼此绝缘。则稳定后软线圈大致的形状可能是
A．B．C．D．
4.如图所示，速度选择器MN两极板间的距离为d，板间匀强磁场的磁感应强度大小为B，O为速度选择器中轴线上的粒子源，可沿OO＇方向发射速度大小不同、带电荷量均为q（q＞0）、质量均为m的带电粒子，经速度选择器后，粒子先后经过真空中两平行边界的匀强磁场区域到达足够大荧光屏；匀强磁场的磁感应强度分别为、，对应边界的宽度分别为、。调节滑片P可改变速度选择器M、N两极板间的电压，使粒子沿OO＇方向垂直磁场边界进入，经磁场偏转后进入，最后荧光屏恰好未发光，粒子重力不计，则MN两极板间的电压大小是
A．B．C．D．
5.如图甲是一个磁悬浮地球仪，原理如图乙所示。上方的地球仪内有一个永磁体，底座内有一个线圈，线圈通上直流电，地球仪就可以悬浮起来。下列说法正确的是
A．将地球仪上下位置翻转，仍能继续保持悬浮
B．图中线圈的端需连接直流电源的正极
C．若增加线圈的匝数，稳定后地球仪受到的磁力增大
D．若增大线圈中的电流，稳定后地球仪受到的磁力不变
6.如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，一个半径为r＝0.10m、匝数为n＝20匝的线圈套在永久磁铁槽中，槽中磁场沿半径方向均匀分布（其右侧视图如图乙所示），线圈所在位置磁感应强度大小均为，线圈的电阻为，它的引出线接有的小灯泡L，A为理想交流电流表。当线圈框架的P端在外力作用下沿轴线做往复运动时，便有电流通过小灯泡。若线圈往复运动的规律如图丙所示（v取向右为正方向），则下列说法正确的是
A．电流表的示数为0.24A
B．t＝0.01s时，回路中的电流最大
C．回路中交变电流的频率为100Hz
D．t＝0.015s时，灯泡L中电流的方向为从C→L→D
7.如图所示，理想变压器三个线圈的匝数满足，当加在原线圈两端的电压为时，原线圈的输入功率为，电路中四个规格相同的灯泡A、B、C、D都恰好正常发光，两副线圈的输出电压分别为、，输出功率分别为、，电路中三个理想电流表的示数分别为、、，下列判断正确的是
A．B．C．D．
8.电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，图的上部分为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。甲图的下部分为真空室的俯视图，电子从电子枪右端逸出，当由磁铁线圈电流的大小与方向变化满足相应的要求时，电子在真空室中沿虚线圆轨迹运动，不断地被加速。若某次加速过程中，电子圆周运动轨迹的半径为R，圆形轨迹上的磁场为，圆形轨道区域磁场的平均值记为，（由于圆形轨迹区域内各处磁场分布可能不均匀，即为穿过圆形轨道区域内的磁通量与圆的面积比值）。电磁铁中通有如图乙所示的电流，设图甲装置中标出的电流方向为正方向。下列说法正确的是
A．电子在运动时的加速度始终指向圆心
B．电子在图乙的～内能按图甲中逆时针方向做圆周运动且被加速
C．电子在图乙的～T内能按图甲中逆时针方向做圆周运动且被加速
D．为使电子被控制在圆形轨道上不断被加速，与之间应满足
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.如图为用来冶炼合金钢的冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料至于冶炼炉中，当线圈中通过电流时用感应加热的方法使炉内金属发热.下列说法中正确的有
第9题图
A．线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流
B．线圈中通以交流电，在金属材料中产生感应电流
C．感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的
D．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的
10.某同学为商店设计了一个感应门铃，强磁条固定在门框上，线圈和语音系统固定在平开门（前后开）上，当线圈中感应出一定强度的电流信号时，自动触发语音系统发出语音，下列说法中正确的是
第10题图
A．开门时发出语音B．关门时不发出语音
C．开门时线圈的磁通量增大D．关门时线圈的磁通量增大
11.如图甲、乙所示理想变压器原线圈的输入电压均为U，副线圈上所连接的每个电阻的阻值均为R。图甲中两个副线圈的匝数分别为30、20，图乙中副线圈的匝数为50。下列说法正确的是
A．图甲、乙中变压器的输入功率相等B．图乙中每个电阻的功率为
C．通过图甲、乙中原线圈的电流之比为26∶25D．图甲中上、下两个电阻的功率之比为4∶9
12.如图所示，是用磁聚焦法测某种离子比荷的一种装置。离子以很小的速度从a板小孔进入加速电场，从b板小孔O＇水平向右射出，进入一个极板很短、加有不大的交变电压的电容器。不同时刻通过电容器的粒子获得不同的横向速度，然后进入由线圈产生的匀强磁场，这些离子在磁场中沿不同的螺旋线运动，调节通过线圈的电流改变磁感应强度B，使它们经过一个周期刚好聚焦于荧光屏上的O点，测出有关数据即可得到比荷。下列说法正确的有
A．测量原理用到离子在磁场中圆周运动的周期与速度无关这一性质
B．同时刻进入电容器中的离子运动轨迹相同
C．线圈产生的磁场方向必须水平向右
D．电容器上所加电压也可以是恒定电压
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.（6分）
阅读短文，回答问题：
智能手机
随着智能手机的日益普及，人们的日常生活发生了翻天覆地的变化。在众多APP帮助下，人们通过智能手机可以实现轻松出行、远距离通信、线上支付、网上办公等活动。手机电池作为手机的一个重要部分，目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。某款手机锂电池上标有“电压3.7V容量4000mA·h”字样。该手机搭配了超级快充功能，采取的方式是保持充电器的电压不变，将电流从原来的1A变为5A，极大的提高了充电功率。电池充满电后，持续使用一段时间，屏幕显示剩余电量不足20%时，系统就会发出“是否开启省电模式”的提示，此时最好给手机充电续航。若无法充电，则开启“省电模式”后，手机显示还可以持续使用2h，电量将耗尽。
手机无线充电是目前比较新的一门技术，无线充电就是不借助数据线等导线对手机进行充电，从而增加手机的续航时间。现阶段使用较多的一种无线充电技术的原理如图甲、乙所示，交流电流过送电线圈（无线充电板）产生磁场，智能手机（受电线圈）放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。
（1）文中描述的手机快充功能将充电功率变为原来的 倍。为了防止手机温度过高，手机的散热部件应选用导热 （选填“快”或“慢”）、比热容 （选填“大”或“小”）的材料；
（2）手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生，无线充电工作原理是 ，与 （选填“发电机”或“电动机”）工作原理相似。
14.（8分）
在“探空变压器練两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。
甲
（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的有关系，实验中需要运用的科学方法是 ；
A．控制变量法B．等效替代法C．整体隔离法
（2）如图乙给出的器材中，本实验需要用到的有哪些 ；
A．B．
C．D．
（3）下列做法正确的是 ；
A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12V
B．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
C．观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数多
D．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
（4）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱上，用电表测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 （填字母）。
A．1.5VB．3.0VC．6.0VD．7.0V
15.（8分）
一个重力不计的带电粒子，以大小为v的速度从坐标的a点，平行于x轴射入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，并从x轴上b点射出磁场，射出速度方向与x轴正方向夹角为60°，如图求：
（1）带电粒子在磁场中运动的轨道半径；
（2）带电粒子的比荷及粒子从a运动到b点的时间；
16.（8分）
图甲所示电路中，理想变压器原线圈输入的正弦交变电压如图乙所示，副线圈接有理想交流电压表、可变电阻R以及100只“8V，4W”的相同灯泡，电压表的示数U＝10V.求：
（1）变压器原、副线圈的匝数比。
（2）灯泡正常工作时变压器的输入功率及可变电阻的阻值。
17.（14分）
利用电磁场改变电荷运动的路径，与光的传播、平移等效果相似，称为电子光学。如图所示，在xOy坐标平面上，第三象限存在着方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。其余象限存在垂直纸面的匀强磁场，其中第一、二象限向外，第四象限向里，磁感应强度大小均为B（未知）。在坐标点处有一质量为m，电荷量为q的正电粒子，以初速度沿着x轴负方向射入匀强电场，粒子在运动过程中恰好不再返回电场，忽略粒子重力。求：
（1）粒子第一次进入磁场时的速度u；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）现将一块长为的上表面涂荧光粉的薄板放置在x轴上，板中心点横坐标，仅将第四象限的磁感应强度变为原来的k倍（k＞1），当k满足什么条件时，板的上表面会出现荧光点。
18.（16分）
如图甲所示，间距为的两条足够长光滑平行绝缘导轨放置在水平面内，导轨间有竖直方向且等间距间隔的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度及间距均为2L。导轨上有一正方形金属框abcd，质量为m，边长为L，ab、cd边与导轨平行。ab、cd边有电阻且阻阻值相同，bc和ad边电阻不计。金属框在沿导轨方向的恒定拉力F作用下从图示位置由静止起向右沿导轨运动，经过一段距离后进入第一个磁场。从bc边进入第一个磁场至bc边离开第一个磁场过程中，测得bc两端的电压随时间变化图像如图乙所示。设，。
甲
乙
（1）求金属性从静止起向右运动至bc边进入第一个磁场过程中运功的距离x；
（2）求出并比较和的大小；
（3）分析并在图丙中定性画出bc边离开第一个磁场至刚进入第二磁场过程中ad两端的电压随时间变化图像；
（4）求bc边刚进入第二个磁场时金属框所具有的动能。
丙
2023-2024学年度第二学期期中教学质量检测
高二物理试题参考答案及评分标准
13．（6分）
（1）5；快；大；
（2）感应电流；电磁感应现象；发电机。
14．（8分）
（1）A；
（2）BD；
（3）B；
（4）D。
15．（8分）
解：
（1）画出粒子运动的轨迹如图，由几何知识：
所以：R＝2L
（2）由洛伦兹力提供向心力，得：
所以：；
粒子运动的周期为：
时间为：。
16．（8分）
解：
（1）由图象可知原线圈两端电压的最大值为，原线圈两端电压有效值，
对理想变压器有：
（2）根据P＝UI得每支灯泡的电流为：
则流经副线圈的电流为：
变压器的输入功率和输出功率相等可得：
可变电阻两端电压为：
由欧姆定律得可变电阻阻值为：
17．（14分）
解：
（1）正粒子从进入电场后做类平抛运动，
则在竖直方向上有：
水平方向有：
联立解得：
竖直方向上有：
水平方向上有：
故第一次进入磁场时的速度
方向与水平方向成角，则有：
代入解得：，
故粒子进入磁场中与水平轴负方向成30°
（2）如图甲所示，经分析可知，粒子轨迹如图，可知
甲
粒子在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力可得：
经（1）分析，粒子在类平抛运动中
故可知，
解得：
解得：
（3）使板的上表面会出现荧光点，临界的粒子轨迹图如图乙所示，
乙
若刚好打在板左端点，则有：
解得：
根据洛伦兹力提供向心力得：
可知B与v成反比，则有：
故，即
同理，若刚好打在板右端点，则有：
解得：
故，即
故可得当k满足：时，板的上表面会出现荧光点。
18．（16分）
解：
（1）设从bc边进入第一个磁场至bc边离开第一个磁场过程中，金属框的速度为v，因bc的电阻不计，故bc两端的电压等于bc切割磁感线产生的感应电动势，则有：
可见与v成正比关系，由图乙可得时间内金属框做匀加速直线运动，可知时刻金属框恰好完全进入磁场，时间内金属框的位移等于，金属框中无感应电流，金属框所受合力等于F，设、时刻的速度大小分别为、，对照图乙可得：
，，
由动能定理得：
解得：
由图乙可知t＝0时刻金属框的速度大小
对金属框从静止运动到bc边刚进入第一个磁场过程，由动能定理得：
联立解得：；
（2）由（1）的分析，以向右为正方向，对时间内金属框的运动，由动量定理得：
解得：
由（1）的分析结论：与v成正比关系，可知时间内金属框做加速度减小的减速直线运动，又有，可得时间的平均速度小于时间内的平均速度，而时间内金属框的位移等于边长L，与时间内金属框的位移相等，由平均速度的定义，可知。
（3）时刻bc以速度开始离开磁场，ad边在磁场中切割磁感线产生的感应电动势，因ad的电阻不计，故ad两端的电压等于ad产生的感应电动势，即，因时刻ad边开始切割磁感线的速度等于t＝0时刻bc边刚进磁场的速度，此时，可知ad边在磁场中运动过程与时间内bc边进磁场的过程完全相同，均为加速度减小的减速运动，在时刻ad边刚离开后，随时间变化图像如下图。
（4）在时刻ad边刚离开磁场时的速度就等于。金属框完全离开磁场后，所受合力等于F，做匀加速直线运动，运动过程与时间内金属框的运动完全相同，bc边刚进入第二个磁场时速度就等于，则金属框所具有的动能为：。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
B
C
B
C
D
D
D
D
BC
AD
BC
AB