山西省卓越联盟2023-2024学年高二下学期期中物理试题（原卷版+解析版）

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考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：选择性必修第一册第一至三章，选择性必修第二册。
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题中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，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. 自然界有许多地方有共振的现象，人类也在其技术中利用共振现象．如图把一个筛子用四根弹簧支起来（后排的两根弹簧未画出），筛子上有一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，筛子做自由振动时，完成7次全振动用时21s，在某电压下，电动偏心轮转速是30r/min，已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列说法正确的是（ ）
A. 筛子振动的固有周期为2s
B. 电动偏心轮的转动周期为2s
C. 要使筛子的振幅增大，需增加筛子质量
D. 要使筛子的振幅增大，需提高输入电压
2. 如图甲所示的LC电路中，保持L不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 图甲时刻回路中的磁场能正在向电场能转化
B. 曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的2倍
C. 曲线2对应的电容器所带最大电荷量是曲线1对应的电容器所带最大电荷量的4倍
D. 曲线2对应的电流最大时，曲线1对应的电流为零
3. 如图所示为汽油冲击夯，其冲击夯体质量为100kg，每次使夯体以5m/s的速度撞击地面，与地面作用后自由跳起高度为32cm，与地面撞击时间是0.125s。重力加速度大小，则每次与地面撞击时，冲击夯体对地面的平均冲击力大小约为（ ）
A. 5000NB. 6000NC. 7000ND. 8000N
4. 如图所示，水平弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点间做简谐振动。B、C相距20cm，从小球经过O点时开始计时，经过1s首次到达C点，取向右为正方向。下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧振子做简谐运动的表达式一定为
B. 小球做简谐振动的频率一定为0.75Hz
C. 小球从O点向左运动到B点的过程中速度减小，加速度也减小
D. 小球从O点向左运动到B点的过程中回复力增大，小球的机械能减小
5. 如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波，时刻的波形图如图甲所示，图乙表示处质点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
B. 该波的波速大小为5m/s
C. 该波可以与频率为5Hz的同种波发生稳定的干涉
D. 经过3.4s质点Q通过的路程为170cm
6. 一有界平行区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场宽度为L，一个高为L的等腰梯形导体线框abcd在外力作用下以速率v向右匀速穿过磁场。时刻，ab边位于磁场左边界，规定向左为安培力正方向，感应电流顺时针为正。下列关于线框所受安培力F、线框中感应电流I随时间t的变化规律正确的是（ ）
A. B.
C D.
7. 如图所示，一光滑绝缘的半圆槽固定在水平地面上，圆心为O，半径为R，D点为最低点，D点切线水平，整个半圆槽处于垂直纸面向里的匀强磁场中（未画出）。从半圆槽右边与圆心等高处由静止释放一质量为m，电荷量为的小球。已知磁感应强度大小为B，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球所受洛伦兹力的方向始终指向圆心O
B. 小球首次到达另一侧过程中所受洛伦兹力先减小后增大
C. 小球到达最低点D时的速度大小为
D. 小球向左经过D点与向右经过D点时对半圆槽的压力大小相同
8. 如图所示是远距离输电线路图，升压变压器原、副线圈的匝数分别为，电压分别为，降压变压器原、副线圈的匝数分别为，电压分别为，两变压器均视为理想变压器，输电线总电阻为R。假设发电厂输出电压不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 用户使用的用电器数量增多时，用户获得的电压不变
B. 用户使用的用电器数量增多时，发电厂的输出功率增大
C. 若发电厂的输出电压不变，输出功率加倍，则输电线R上损耗的功率增大为原来2倍
D. 若，用户获得的电压仍小于发电厂的输出电压
9. 一列简谐横波沿轴传播，速度大小为5m/s，在时刻的波形图如图中实线所示，经0.2s后的波形如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. 经0.2s波传播的距离为1m，波沿轴正方向传播
B. 质点在时刻沿轴正方向运动
C. 处质点的位移表达式为
D. 从时刻开始质点经1.6s通过的路程为152cm
10. 如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距，导轨平面与水平面间夹角，N、Q间连接一个电阻，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度大小，。将一根质量，阻值的金属棒放在导轨的ab位置，导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，当金属棒滑至cd处时，其速度大小达到稳定，位置cd与ab之间的距离约（可用于计算）。已知重力加速度大小，。则下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒的最大速度为0.8m/s
B. 从释放到速度最大过程中，通过电阻R的电荷量为0.6C
C. 从释放到速度最大经过的时间为5s
D. 从ab到cd过程中，金属棒上产生的焦耳热为0.184J
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 如图所示，是研究电磁感应现象的实验装置，已知电流表的中间刻度为零，装置已完整连接且能正常工作。
（1）通电线圈A插入螺线管B或从螺线管B中拔出来的过程，可以看到，线圈A相对于螺线管B运动的时候，电流表的指针________________（选填“偏转”或“不偏转”），表明螺线管B中________________（选填“有电流”或“无电流”）产生。
（2）如图，若发现向上抽出线圈A的过程，电流表指针向右偏转，则将变阻器滑片向右滑动时，电流表指针应向________________（选填“左”或“右”）偏转。
（3）保持图中线圈A和螺线管B位置不动，将变阻器滑片向右滑动时，螺线管B中线圈截面有________________（选填“收缩”或“扩张”）趋势
12. 某同学在家里用单摆测定重力加速度大小，实验装置如图甲所示。
（1）下列措施能提高该测量精确程度的是________________。（填标号）
A. 悬线偏离竖直方向的夹角要小于B. 摆球选用体积小、质量大的钢球
C. 从摆球释放时开始计时D. 测量一次全振动的时间即作为单摆的周期
（2）已知摆球质量为m，摆长为L，摆球在摆动过程中，当摆球偏离平衡位置的位移大小为x时，若重力加速度大小为g，则此时摆球所受回复力的大小为________________。
（3）测出摆长L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度大小为________________（用L、n、t、π表示）。
（4）为提高结果的精确度，该同学测出多组实验数据作出图像（T为单摆的周期，L为摆长）如图乙所示，由图像可以求出当地的重力加速度大小为________________（结果保留3位有效数字，取）。
三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，空间中有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小，一个匝数，边长，阻值不计的正方形金属线框置于磁场中的竖直平面内，现使线框绕中央竖直对称轴匀速转动，线框匀速转动的周期，并将线框与一理想变压器连接，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，副线圈中接有两个阻值均为的定值电阻，π取3，求：
（1）线框产生的交变电压的有效值；
（2）在线框转动100圈的时间内，线框输出的电能。
14. 如图所示，质量的滑轨C的右半部分是光滑的四分之一圆弧轨道，轨道半径，圆弧轨道的最低点与水平面相切，质量的物块B左侧连接一水平轻弹簧，滑轨C和物块B都静止在光滑水平面上。质量的小球A（可视为质点）从距离滑轨C的最高点正上方处由静止释放，离开滑轨C后继续向右运动与弹簧发生相互作用。重力加速度大小为。求：
（1）小球A首次离开滑轨C时的速度大小；
（2）弹簧的最大弹性势能；
（3）判断小球与弹簧分离后能否再次追上滑轨C，若能，求出小球A能到达滑轨C上的最大高度；若不能，说明理由。
15. 如图所示，平面直角坐标系中存在一个半径为R的圆形匀强磁场区域，圆心与原点重合，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。在区域有电场强度大小为E的匀强电场（E未知），方向沿y轴负方向。现从坐标为处的P点以初速度沿x轴正方向发射出比荷为k的带正电粒子，粒子恰从圆形磁场区域的最高点进入磁场，粒子重力不计，求：
（1）该匀强电场E大小；
（2）粒子在磁场中运动的时间；
（3）若已知粒子质量为m，粒子从进入至离开磁场所受洛伦兹力的冲量大小（结果可保留根号）。