广东省雷州市三校2023-2024学年高二下学期4月期中联考物理试题（Word版附解析）

这是一份广东省雷州市三校2023-2024学年高二下学期4月期中联考物理试题（Word版附解析），共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题（共40分)等内容，欢迎下载使用。
考试时间：75分钟满分100分
一、单选题（每题4分，共28分。）
1. 2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
2. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确是（ ）
A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高
B. 松开按钮过程，螺线管P端电势较高
C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D. 按下和松开按钮的过程中，螺线管产生大小相同的感应电动势
3. 如图所示，一根质量为M、长为L铜管放置在水平桌面上，现让一块质量为m、可视为质点的钕铁硼强磁铁从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中不与铜管接触，在此过程中（ ）

A. 桌面对铜管的支持力一直为Mg
B. 铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒
C. 铜管中没有感应电流
D. 强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间
4. 图所示的电路图中，L为直流电阻不为0的电感线圈。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合S瞬间，A立即发光
B. 断开S瞬间，A立即熄灭
C. 闭合S瞬间和断开S瞬间，流过A中电流方向相同
D. 闭合S，电路稳定后，A中电流一定小于L中电流
5. 如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则（ ）
A. 回路中感应电流大小不变，为
B. 回路中感应电流方向不变，为C→R→D→C
C. 电势
D. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
6. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（ ）
A. 交变电流的有效值为
B. 交变电流瞬时值表达式为
C. 时刻穿过线圈的磁通量最大
D. 时刻线圈平面与磁场方向平行
7. 如图是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的图像，则该交变电流的有效值为（ ）
A. B. 5AC. 6AD.
二、多选题（每题6分，共18分。全对6分，漏选得3分，错选不选0分。）
8. 在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图所示，则此时刻（ ）
A. 电容器正在放电B. 振荡电流正在减小
C. 线圈中的磁场正在增强D. 磁场能正在向电场能转化
9. 如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为4:1，原线圈接有定值电阻R1，左端接在正弦式交流电源上，其电压瞬时值表达式为，副线圈接有滑动变阻器R2，初始时滑片在滑动变阻器R2正中央，若电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈交变电流的频率为50Hz
B. 交流电压表的示数为55V
C. R2的滑片向上移动，交流电流表的示数不变
D. R2的滑片向上移动，定值电阻R1两端电压减小
10. 如图所示，是两个宽度均为，磁感应强度大小均为，但方向相反的相邻匀强磁场区域。一个边长也为的正方形金属线框，以速度沿垂直于磁场边界方向由位置1匀速运动到位置2。取线框刚到达位置1的时刻为计时起点（），设刚进入磁场时线框中的电流为，线框所受安培力的大小为，逆时针方向为感应电流的正方向，水平向左的方向为线框所受安培力的正方向，则下列反映线框中的电流、线框所受的安培力与时间关系的图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
三、实验题（共14分，每空2分。）
11. 利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
（1）除图中所示器材外，还需要的器材有___________；
A.干电池 B.低压交流电源 C.直流电压表 D.多用电表
（2）下列说法正确的是___________；
A. 变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B.变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量作用
C. 理想变压器原、副线圈中磁通量总是相同
D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。
12. 利用的恒压电源、量程为的电流表（内阻不计）、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝（长度为，总阻值为）、弹簧（电阻不计）、开关、导线，改装成如图甲的测力计。

（1）图甲的电路中，定值电阻的阻值至少为___________；
（2）弹簧所受拉力与其伸长量的关系如图乙。若定值电阻为，则电流表的示数与弹簧所受拉力的关系式___________（A），可知由电流表改装的测力计刻度是___________（选填“均匀”“不均匀”）的。当电流表的示数为，对应标示的力为___________。
四、解答题（共40分)
13. 图甲所示电路中，匝数的圆形线圈与匀强磁场垂直放置，磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示，已知线圈的总电阻、横截面积，电路中的电阻、，电容器的电容，求：
（1）线圈两端的电压U。
（2）电容器极板上所带的电荷量q。
14. 如图所示，间距为的光滑平行金属导轨固定在水平地面上，现垂直导轨放置一个有效电阻为的直导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻，阻值分别为，，其他电阻不计，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度，当直导体棒在导轨上以的速度向右匀速运动时，求：
（1）流过和的电流大小；
（2）导体棒克服安培力做功瞬时功率。
15. 为保证教学工作正常开展，防止停电事故发生，学校计划购置一台应急备用发电机。要求如下：一是要保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此，物理老师调查后得到以下数据：学校每间教室有日光灯10盏，每盏40W，额定电压均为220V；发电机安装位置距离并网接口约500米，此段所用电线每米电阻约，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为，降压变压器的匝数比为，两变压器均可视为理想变压器，物理老师画出示意图如图所示。则：
（1）购买的发电机功率P应不小于多少？
（2）发电机输出的电压U是多少才能保证日光灯正常发光？
2023-2024学年度第二学期雷州三校联考高二年级物理试题
考试时间：75分钟满分100分
一、单选题（每题4分，共28分。）
1. 2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
【答案】A
【解析】
【详解】A．电磁波是一种物质，也具有能量，故A正确；
B．电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故C错误；
D．航天员讲话时画面能与声音同步，那是因为画面与声音同时转化成电信号，通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音。电磁波的速度为光速，声波的传播速度约为340m/s，故D错误。
故选A。
2. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（ ）
A. 按下按钮过程，螺线管P端电势较高
B. 松开按钮过程，螺线管P端电势较高
C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D. 按下和松开按钮的过程中，螺线管产生大小相同的感应电动势
【答案】B
【解析】
【详解】A．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，A错误；
B．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，B正确；
C．按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，C错误；
D．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相等，故螺线管产生的感应电动势不一定大小相等，D错误。
故选B。
3. 如图所示，一根质量为M、长为L的铜管放置在水平桌面上，现让一块质量为m、可视为质点的钕铁硼强磁铁从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中不与铜管接触，在此过程中（ ）

A. 桌面对铜管的支持力一直为Mg
B. 铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒
C. 铜管中没有感应电流
D. 强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间
【答案】D
【解析】
【详解】A．把铜管看作是由众多的闭合圆环组成，强磁铁在下落过程中，闭合圆环切割磁感线产生感应电流，感应电流的磁场对磁铁产生向上的磁力作用，由牛顿第三定律，磁铁对铜管产生向下的磁力作用，所以桌面对铜管的支持力大于Mg，选项A错误；
BC．强磁铁在下落过程中由于在铜管中产生感应电流，所以铜管和强磁铁组成的系统机械能减小，选项BC错误；
D．强磁铁下落到桌面的时间大于强磁铁的自由落体运动时间，选项D正确。
故选D。
4. 图所示的电路图中，L为直流电阻不为0的电感线圈。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合S瞬间，A立即发光
B. 断开S瞬间，A立即熄灭
C. 闭合S瞬间和断开S瞬间，流过A中电流方向相同
D. 闭合S，电路稳定后，A中电流一定小于L中电流
【答案】A
【解析】
【详解】A．闭合S瞬间，A灯泡中瞬间有电流通过，所以立即发光。故A正确；
B．闭合开关并到达稳定状态后L中有稳定不变的电流，断开S瞬间，因为线圈的自感现象使L中的电流不能发生突变，此时在L与A组成的回路中，L充当电源的作用，所以A不会立即熄灭，只能逐渐熄灭。故B错误；
C．闭合S瞬间，A和L中电流方向均向右，断开S瞬间，L充当电源，则与A构成回路，A中电流突变为向左的。即闭合S瞬间和断开S瞬间，流过A中电流方向不同。故C错误；
D．因为不知L的直流电阻与灯泡A电阻的大小关系，所以也无法判断电路稳定后二者电流的大小关系。故D错误。
故选A。
5. 如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则（ ）
A. 回路中感应电流大小不变，为
B. 回路中感应电流方向不变，为C→R→D→C
C. 电势
D. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
【答案】A
【解析】
【详解】D．将圆盘看成由无数条幅向分布的导体棒组成的，圆盘在外力作用下这些导体棒切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，故D错误；
B．根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从D向R再到C，即为D→R→C→D，故B错误；
C．等效电源的内部电流从C点流向D点，即从负极流向正极，则有
故C错误；
A．根据法拉第电磁感应定律，则有
所以产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变，感应电流大小为
故A正确。
故选A。
6. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（ ）
A. 交变电流的有效值为
B. 交变电流瞬时值表达式为
C. 时刻穿过线圈的磁通量最大
D. 时刻线圈平面与磁场方向平行
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图像可知，交变电流的最大值为，有效值为3 A，故A错误；
B．由图乙可得

则交变电流瞬时值表达式为
故B错误；
CD．和时刻感应电流均为最大，感应电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为0，故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的图像，则该交变电流的有效值为（ ）
A. B. 5AC. 6AD.
【答案】A
【解析】
【详解】该交流电的周期为3s，根据电流的等效性可知，该交流电的有效值，为
代入数据，有
解得
BCD错误，A正确。
故选A
二、多选题（每题6分，共18分。全对6分，漏选得3分，错选不选0分。）
8. 在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图所示，则此时刻（ ）
A. 电容器正在放电B. 振荡电流正在减小
C. 线圈中的磁场正在增强D. 磁场能正在向电场能转化
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图可知线圈中磁场方向向下，根据安培定则可知，电流从上向下流过线圈，电容器中场强方向向下，可知上极板带正电，则电容器正在放电，A正确；
B．由电磁振荡规律可知，电容器放电，振荡电流正在增大，B错误；
CD．电容器放电，电场能向磁场能转化，磁场逐渐增强，C正确，D错误；
故选AC。
9. 如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为4:1，原线圈接有定值电阻R1，左端接在正弦式交流电源上，其电压瞬时值表达式为，副线圈接有滑动变阻器R2，初始时滑片在滑动变阻器R2正中央，若电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈交变电流的频率为50Hz
B. 交流电压表的示数为55V
C. R2的滑片向上移动，交流电流表的示数不变
D. R2的滑片向上移动，定值电阻R1两端电压减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由正弦式交流电的电压瞬时值表达式可知
则副线圈交变电流频率为，A正确；
B．根据理想变压器电压、电流与匝数的关系可知
由串联电路电压规律有
假设U2=55V
由以上分析可知，假设U2=55V是错误的；B错误；
CD．若将的滑片向上移动，副线圈电阻增大，可先假设不变，那么减小，由
可知，变小，这样会使得两端电压减小，增大，则也会增大，C错误，D正确。
故选AD。
10. 如图所示，是两个宽度均为，磁感应强度大小均为，但方向相反的相邻匀强磁场区域。一个边长也为的正方形金属线框，以速度沿垂直于磁场边界方向由位置1匀速运动到位置2。取线框刚到达位置1的时刻为计时起点（），设刚进入磁场时线框中的电流为，线框所受安培力的大小为，逆时针方向为感应电流的正方向，水平向左的方向为线框所受安培力的正方向，则下列反映线框中的电流、线框所受的安培力与时间关系的图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】线圈从0~L过程中
方向逆时针，为正方向；安培力

方向向左，为正方向；
线圈从L~2L过程中
方向顺时针，为负方向；安培力
方向向左，为正方向；
线圈从2L~3L过程中
方向逆时针，为正方向；安培力
方向向左，为正方向；
故选AD。
三、实验题（共14分，每空2分。）
11. 利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
（1）除图中所示器材外，还需要的器材有___________；
A.干电池 B.低压交流电源 C.直流电压表 D.多用电表
（2）下列说法正确的是___________；
A. 变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B.变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用
C. 理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。
【答案】 ① BD ②. BC ③. 大于
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1]实验中若用干电池变压器不能互感变压，必须要有低压交流电源提供交流电，B需要；需要用多用表测量电压，D需要；综上所述需要的实验器材为BD；
（2）[2]A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用，故B正确；
C．理想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故C正确；
D．变压器原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误；
故选BC。
（3）[3]根据变压器原理可知原副线圈两端电压之比等于原副线圈两端电压之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
12. 利用的恒压电源、量程为的电流表（内阻不计）、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝（长度为，总阻值为）、弹簧（电阻不计）、开关、导线，改装成如图甲的测力计。

（1）图甲的电路中，定值电阻的阻值至少为___________；
（2）弹簧所受拉力与其伸长量的关系如图乙。若定值电阻为，则电流表的示数与弹簧所受拉力的关系式___________（A），可知由电流表改装的测力计刻度是___________（选填“均匀”“不均匀”）的。当电流表的示数为，对应标示的力为___________。
【答案】 ①. 5 ②. ③. 不均匀 ④. 500
【解析】
【详解】（1）[1]电路中接入定值电阻的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到电阻丝的最右端时电流表被烧坏，当电路中电流达到最大0.6A时，电路中的总电阻最小值为
所以定值电阻至少为5Ω。
（2）[2]由图乙可知
设定值电阻为R，电阻丝总电阻为RL，移动距离为
由闭合电路欧姆定律
又
联立可得
[3]由上式可知，拉力F与I是非线性关系，所以由电流表改装的测力计刻度不均匀的。
[4]当电流表的示数为，代入
可得
F=500N
所以对应标示的力为500N。
四、解答题（共40分)
13. 图甲所示电路中，匝数的圆形线圈与匀强磁场垂直放置，磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示，已知线圈的总电阻、横截面积，电路中的电阻、，电容器的电容，求：
（1）线圈两端的电压U。
（2）电容器极板上所带的电荷量q。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，线圈充当电源，线圈两端的电压为外电压
根据乙图可知感应电动势为
代入数据得
（2）根据电容器极板上电势差为两端电压可知
根据电容定义式可知
14. 如图所示，间距为的光滑平行金属导轨固定在水平地面上，现垂直导轨放置一个有效电阻为的直导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻，阻值分别为，，其他电阻不计，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度，当直导体棒在导轨上以的速度向右匀速运动时，求：
（1）流过和的电流大小；
（2）导体棒克服安培力做功的瞬时功率。
【答案】（1）,；（2）
【解析】
【详解】（1）由
得
总电阻
干路电流
流过的电流
流过的电流
（2）导体棒受到的安培力
克服安培力做功的功率
15. 为保证教学工作正常开展，防止停电事故发生，学校计划购置一台应急备用发电机。要求如下：一是要保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此，物理老师调查后得到以下数据：学校每间教室有日光灯10盏，每盏40W，额定电压均为220V；发电机安装位置距离并网接口约500米，此段所用电线每米电阻约，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比为，两变压器均可视为理想变压器，物理老师画出示意图如图所示。则：
（1）购买的发电机功率P应不小于多少？
（2）发电机输出的电压U是多少才能保证日光灯正常发光？
【答案】（1）38.4kW；（2）240V
【解析】
【详解】（1）所有电灯正常发光时消耗的功率
当灯正常发光时，降压变压器副线圈两端电压
降压变压器原、副线圈两端电压之比
解得
两变压器之间输电线上的电流
输电线总电阻
输电线上损失的功率
所以
即所购发电机额定功率不得低于38.4kW。
（2）要保证所有灯能正常发光，则升压变压器副线圈两端电压
故升压变压器原线圈两端电压