山东省菏泽市2023-20224学年高二下学期期中联考（A）物理试卷（解析版）

这是一份山东省菏泽市2023-20224学年高二下学期期中联考（A）物理试卷（解析版），共22页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
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. 下列与电磁感应有关的四幅图中说法正确的是（ ）
A. 甲图，变化的磁场激发出感生电场，自由电荷在感生电场的作用下定向移动，从而形成感应电流
B. 乙图，磁块在没有裂缝的铝管中由静止开始下落做的是自由落体运动
C. 丙图，是麦克斯韦验证了电磁波存在的实验装置
D. 丁图，断开开关瞬间，因原线圈中没有电流，所以副线圈中也没有电流
【答案】A
【解析】A．甲图中变化的磁场激发出感生电场，自由电荷在感生电场的作用下定向移动，从而形成感应电流，A正确；
B．乙图，根据楞次定律可知磁块在没有裂缝的铝管中由静止开始下落受到向下的重力和向上的安培阻力，所以不是做自由落体运动，B错误；
C．丙图，是赫兹验证了电磁波存在的实验装置，C错误；
D．丁图，断开开关的瞬间，原线圈中电流突然消失导致副线圈中磁通量发生变化，所以副线圈中会产生感应电流，D错误。
2. 如图，将线圈、电容器、电源和单刀双掷开关连成电路。先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。设该振荡电路的周期为T，从开关置于线圈一侧开始计时，下列说法中正确的是（ ）
A. 时间内，回路中电流减小
B. 时间内，电流自上而下流过线圈
C. 时间内，电容器两极板间电场强度增大
D. 时间内，电场能转化为磁场能
【答案】B
【解析】A．时间内，电容器放电，电流逐渐增大，故A错误；
B．时间内，电容器处于反向充电，电流为逆时针，电流自上而下流过线圈，故B正确；
C．时间内，电容器处于方向放电，电容器两极板间电场强度减小，故C错误；
D．时间内，电容器正向充电，磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，磁场能转化为电场能，故D错误。
故选B。
3. 如图，是一种延时继电器的示意图，铁芯上有线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成闭合电路。在断开开关S时，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。下列说中正确的是（ ）
A. 断开开关S时，线圈B中产生逆时针的电流（俯视）
B. 若仅去掉线圈B中的铁芯，继电器的延时效果不受影响
C. 若仅改变线圈B的材料，继电器的延时效果不受影响
D. 若线圈B两端未连接，断开开关S时，衔铁D立刻被拉起
【答案】D
【解析】延时电磁继电器的工作原理是断开开关S的时候，线圈A中的电流变为0，产生的磁场也为0，则穿过线圈B的磁通量发生变化，如果B是闭合线圈则有感应电流，产生感应磁场，起到延时释放D的效果。
A．开关闭合且电路稳定时，根据安培定则可知A线圈产生的磁场方向向下，当断开开关S时，根据楞次定律可知线圈B中的磁场向下减小，则线圈B中会产生顺时针方向的感应电流（俯视）。故A错误；
BC．继电器的延时效果受到B中感应电流感生的感应磁场的大小的影响，若仅仅去掉线圈B中的铁芯会减弱感应磁场的大小，从而延时效果减弱。若仅改变线圈B中的材料，则根据电阻定律可知会改变线圈B的电阻，从而影响B线圈中的电流和感应磁场，使延时效果受到影响，若改为绝缘的则没有感应电流更会影响效果。故BC错误；
D．根据分析可知若B不是闭合线圈，则不会产生感应电流，从而不会产生感应磁场，起不到延时释放D的作用，则衔铁D会被立刻拉起。故D正确。
故选D。
4. 如图，半径为R的圆周上有A、B、C、D四个点，，其中A、B处各固定一根垂直于纸面向里的通电直导线，导线中电流大小相等。在该圆形区域平面内再加上一大小为B0的匀强磁场（图中未画出），C处的磁感应强度恰好为0。下列说法中正确的是（ ）
A. 匀强磁场的方向平行于AB指向B
B. D处磁场的磁感应强度大小为2B0
C. 若将A中的电流反向，则AB连线中点处磁场方向垂直AB指向C
D. 若将B中的电流反向，则D处的磁感应强度大小为0
【答案】B
【解析】A．两通电直导线中的电流在C点产生的合磁场方向平行于AB指向B，由于C处的磁感应强度恰好为0，所以匀强磁场的方向平行于AB指向A，故A错误；
B．两通电直导线中的电流在C点产生的合磁场方向平行于AB指向A，则D处磁场的磁感应强度方向平行于AB指向A，大小为2B0，故B正确；
C．若将A中的电流反向，两通电直导线中的电流在AB连线中点处产生的合磁场方向垂直AB指向C，由于匀强磁场的方向平行于AB指向A，所以AB连线中点处磁场方向指向右上，故C错误；
D．若将B中的电流反向，两通电直导线中的电流在D点处产生的合磁场方向向左，由于匀强磁场的方向平行于AB指向A，则D处的磁感应强度大小一定不为0，故D错误。
故选B。
5. 无线充电技术的应用，让手机摆脱了充电线的牵制，手机使用者做到了“随用随拿，随放随充”。如图，为一款国产5G手机无线充电的工作原理示意图，其中主要部件为充电板中的送电线圈和手机中的受电线圈。无线充电过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 充电的原理是自感现象
B. 将送电线圈接到稳恒直流电源上也可以为手机电池充电
C. 受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
D. 改变受电线圈的匝数，受电线圈中交变电流的频率不变
【答案】D
【解析】A．充电的原理是电磁感应，即互感现象，选项A错误；
B．将送电线圈接到稳恒直流电源上，则受电线圈的磁通量不变，不会产生感应电动势，则不可以为手机电池充电，选项B错误；
C．送电线圈接交流电，则受电线圈中感应电流产生的磁场不是恒定不变的，选项C错误；
D．电磁感应不会改变交流电的频率，则改变受电线圈的匝数，受电线圈中交变电流的频率不变，选项D正确。
6. 两个电阻相同、面积均为S的单匝线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中，甲图是磁感应强度大小为B0的匀强磁场，矩形线圈在磁场中以周期T绕OA轴匀速转动，转轴为磁场区域左边界；乙图磁场变化规律为。从图示位置开始计时，一个周期内通过甲、乙两个线圈电流有效值之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】甲乙两个线圈的感应电动势最大值均为
设一个周期内通过甲、乙两个线圈电流有效值分别为，对于甲
对于乙
联立得
7. 如图，在长方形ACDE中，O点为两对角线AD、CE的交点，F点为OD上的一点，且AE=AO=d，OF=2FD。三角形AOE内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；三角形AOC内无磁场；三角形COD和DOE内分别有垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小未知。现有一质量为m、电荷量为q的粒子（重力不计）以一定初速度从A点沿∠OAE的角平分线垂直磁场射入，粒子恰好依次经过O、F点且从D点射出磁场。则（ ）
A. 粒子带正电
B. 粒子的初速度为
C. 三角形COD和DOE内的磁感应强度大小分别为2B、3B
D. 粒子从A点到D点经历的时间为
【答案】D
【解析】A．由于粒子依次经过粒子恰好依次经过O、F点且从D点射出磁场，根据左手定则可知，粒子带负电，A错误；
B． 根据题意，作出粒子在磁场中运动的大致轨迹，如图所示，由于粒子从A点沿∠OAE的角平分线垂直磁场射入，可知粒子在每个磁场中偏转的圆心角均为.设粒子在中的圆周半径为,则
洛伦兹力为其圆周运动提供向心力，有
解得
B错误；
C．设在中的圆周半径为,磁感应强度为,在中的圆周半径为,磁感应强度为,故有
洛伦兹力为其圆周运动提供向心力，有
同理
解得
C错误；
D．设粒子在、、中运动的周期分别为、、，则有
所以粒子从A点到D点经历的时间（粒子在各区域偏转的圆心角均为）
D正确。
故选D。
8. 一理想变压器所在电路如图所示，M、N之间接入电压有效值为U的交变电流，图中R1、R2、R3均为定值电阻，且阻值相等。已知两个副线圈的匝数相等，均等于原线圈匝数的一半，图中电表均为理想电表，最初开关S断开，滑动触头P处于副线圈最下端。下列说法中正确的是（ ）
A. 保持开关S断开，向上滑动触头P，R3消耗功率增大
B. 闭合开关S，向上滑动触头P，电流表示数减小
C. 保持滑动触头P位置不变，闭合开关S，变压器输出功率增大
D. 保持滑动触头P位置不变，闭合开关S，电压表示数增大
【答案】C
【解析】A．保持开关S断开，向上滑动触头P，与R3相连的副线圈电压减小，R3消耗功率减小，故A错误；
B．闭合开关S，向上滑动触头P，与R3相连的副线圈电压减小，经过R3电流减小，副线圈总的功率减小，根据
可知经过原线圈电流减小，原线圈电压增大，与电流表相连的副线圈电压增大，电流表示数增大，故B错误；
C．保持滑动触头P位置不变，闭合开关S，副线圈总的功率增大，变压器输出功率增大，故C正确；
D．保持滑动触头P位置不变，闭合开关S，变压器输出功率增大，根据
可知经过原线圈电流增大，电压表示数
减小，故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题意要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 某小型水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升压后使用2kV高压向远处输电，最后用户端经降压变压器得到的电压为220V，功率为95kW。下列说法正确的是（ ）
A. 输电线的电流是45A
B. 输电线的电阻是2Ω
C. 升压变压器原、副线圈匝数之比是1∶4
D. 降压变压器原、副线圈匝数之比是95∶11
【答案】BD
【解析】A．输电线的电流是
选项A错误；
B．输电线损失的功率
则
选项B正确；
C．升压变压器原、副线圈匝数之比是
选项C错误；
D．降压变压器原线圈电压
降压变压器原、副线圈匝数之比是
选项D正确。
10. 如图所示，L是一自感系数很大的线圈，其自身电阻为R0，A和B是两个完全相同的灯泡，R是一定值电阻，其阻值大于R0。下列说法中正确的是（ ）
A. S闭合时，A逐渐变亮，B立即亮，稳定后两灯泡亮度不同
B. S闭合时，A逐渐变亮，B立即亮，稳定后两灯泡亮度相同
C. S断开后，A逐渐熄灭，B先闪亮一下，然后逐渐熄灭
D. S断开后，通过电阻R的电流与其原来的电流方向相同
【答案】AC
【解析】AB．S闭合时，B立即亮，A所在支路由于线圈自感电动势阻碍电流的增加，可知A灯逐渐变亮，稳定后因两支路的电阻不同，A所在支路电阻小，则电流较大，A灯较亮，即两灯泡亮度不同，选项A正确，B错误；
CD．S断开后，通过B灯原来的电流立即消失，而A灯所在支路由于线圈L产生自感电动势阻碍电流减小，则L相当电源，在A灯、B灯和R中重新组成回路，则A逐渐熄灭，由于原来A支路电流较大，电流通过B灯时使B先闪亮一下，然后逐渐熄灭，此时通过电阻R的电流与其原来的电流方向相反，选项C正确，D错误。
11. 回旋加速器两个D形金属盒和一高频交流电源两极相连，金属盒半径为R，电源电压大小为U，两盒间狭缝的间距为d，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，初速度为0，不考虑粒子在电场中的运动时间。则下列说法正确的是（ ）
A. 所加高频交流电源的频率为
B. 粒子第二次与第一次在磁场中做圆周运动的半径之比为
C. 粒子从粒子源射出至动能达到最大所需的时间为
D. 粒子从粒子源射出至离开回旋加速器在电场中走过的路程为
【答案】BCD
【解析】A．根据回旋加速器的原理可知，所接交流电源的频率与粒子在磁场中做圆周运动的频率相等，则所接交流电源的频率为
故A错误；
B．根据洛伦兹力提供向心力，有
根据动能定理，第一次进入D盒时
第二次进入D盒时
联立解得粒子第二次与第一次在磁场中做圆周运动的半径之比为
故B正确；
C．根据洛伦兹力提供向心力，有
解得粒子加速后获得的最大速度大小为
粒子加速后获得的最大动能等于
根据动能定理，有
则粒子从释放到离开D盒所需时间为
粒子从粒子源射出至动能达到最大所需的时间为，故C正确；
D．粒子从粒子源射出至离开回旋加速器在电场中走过的路程为
故D正确。
故选BCD。
12. 如图甲，虚线框内存在垂直直面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，一固定的金属线圈abcd有部分处于磁场中。则线圈中产生的电动势e、电流i、焦耳热Q、线框受到的安培力F与时间t的关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】A．令线圈处于磁场中的面积为S，根据法拉第电磁感应定律有
图像中，前半个周期与后半个周期内，磁感应强度的变化率均为一个定值，一负一正，表明电动势的方向相反，故A错误；
B．结合上述可知，前半个周期与后半个周期内，感应电动势的大小均一定，方向相反，根据欧姆定律可知，前半个周期与后半个周期内，感应电流的大小均一定，根据楞次定律接儿子，电流方向先沿顺时针，后沿逆时针，方向相反，故B正确；
C．结合上述可知，感应电流的大小一定，根据
可知，电热与时间成正比，故C错误；
D．结合上述可知，前半个周期与后半个周期内，感应电动势的大小均一定，方向相反，根据
可知，安培力大小与磁感应强度大小成正比，根据左手定则可知，在一个周期内安培力方向先向左后向右，再向左最后向右，故D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 如图，是“探究影响感应电流方向因素”实验装置：
（1）关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A. 开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片滑到最右端
B. 开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入的过程电流计指针偏转方向相反
C. 开关闭合后，将滑动变阻器滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，电流计指针不发生偏转
D. 电流计指针偏转方向和螺线管B的绕线方向无关
（2）连好电路后，若在闭合开关时发现电流计的指针向左偏了一下，则
①合上开关后，将A线圈插入B线圈过程中，电流计指针将_________偏转；
②A线圈插入B线圈后，若将滑动变阻器的滑片向左滑动，电流计的指针将__________偏转。（结果均填“向左”、“向右”或“不”）
【答案】（1）B （2）向左 向右
【解析】（1）A．开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片滑到最左端，使电阻最大，选项A错误；
B．开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入的过程穿过线圈B的磁通量变化情况相反，则感应电流的方向相反，电流计指针偏转方向相反，选项B正确；
C．开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，此时回路电流变大，穿过线圈B的磁通量变大，则有感应电流产生，即电流计指针发生偏转，选项C错误；
D．电流计指针偏转方向和螺线管B的绕线方向有关，选项D错误。
故选B。
（2）连好电路后，若在闭合开关时发现电流计的指针向左偏了一下，即电流增加时，穿过线圈B的磁通量增加时，电流计指针左偏，则
①[1]合上开关后，将A线圈插入B线圈过程中，穿过线圈B的磁通量增加，电流计指针将向左偏转；
②[2]A线圈插入B线圈后，若将滑动变阻器的滑片向左滑动，则电阻变大，电流减小，即穿过线圈B的磁通量减小，则电流计的指针将向右偏转。
14. 热敏电阻应用广泛，某热敏电阻Rt在不同温度下的阻值如下表：
（1）根据表中数据，在图甲所示的坐标系中描绘出阻值随温度变化的曲线。
（2）将该热敏电阻用于如图乙所示的火灾报警器电路中，其中R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻，阻值分别为1kΩ、3kΩ，E为电源，内阻不计。报警器接在A、B两点之间，当A点的电势低于B点的电势时报警器开始报警。闭合S后，若出现火灾，要求热敏电阻的温度为75℃时报警器开始报警，滑动变阻器的阻值应调节为_________kΩ。（结果保留两位有效数字）。
（3）若想降低报警温度，只需将滑动变阻器的滑片向___________（填“左”或“右”）移动即可。
（4）若电源的内阻不能忽略，____________（填“会”或“不会”）影响报警温度。
【答案】（1）见解析 （2）1.4 （3）左 （4）不会
【解析】（1）根据表中数据，在图甲所示的坐标系中描绘出阻值随温度变化的曲线如下
（2）由图甲可得当温度为75℃时，热敏电阻阻值为。假设当A、B两点电势相等时，刚好等于报警温度。根据电桥法测电阻的实验原理有
得
所以滑动变阻器的阻值应调节为。
（3）报警温度降低，热敏电阻阻值变大，由小问2可知，变大，所以需将滑动变阻器的滑片向左移动。
（4）本实验要报警器报警的需满足的式子是
与电源内阻无关，可见若电源的内阻不能忽略，不会影响报警温度。
15. 如图，甲是一台手摇交流发电机，乙为其结构示意图。面积S=0.05m2、匝数N=100匝的矩形线圈，在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，转速n=300r/min。该线圈转动过程中所产生的交流电通过M、N与外电路连接，其中灯泡电阻R=4Ω，线圈电阻r=1Ω，电压表可视为为理想电表。求：
（1）电压表的示数：
（2）线圈由图示位置转过90°的过程中，通过小灯泡的电荷量。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）线圈中感应电动势的最大值为
，
电动势的有效值为
电压表的示数为
代入数据得
（2）通过小灯泡的电荷量为
，，
代入数据得
16. 如图所示，不计电阻的金属导轨固定在水平桌面上，间距为d，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成θ角斜向下，导轨左侧接入电动势为E、内阻为r的直流电源。现将一质量为m、接入电路的电阻为R的金属杆垂直放在导轨上且接触良好，闭合开关，金属杆开始在导轨上滑动。已知金属杆和导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：
（1）闭合开关瞬间金属杆受到的安培力；
（2）闭合开关瞬间金属杆加速度的大小。
【答案】（1），方向与竖直方向成θ角斜向右上方；（2）
【解析】（1）由闭合电路的欧姆定律
，
联立，得
方向与竖直方向成θ角斜向右上方；
（2）对导体棒，水平
竖直
，
联立得
17. 如图，固定有倾斜、水平两段光滑平行金属导轨，导轨间距均为L，其中ab、cd所在平面与水平面成θ角，ac之间接有阻值为R的电阻，ef、gh足够长，且用一小段光滑绝缘材料与ab、cd平滑连接。整个空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B0。导体棒乙静置在水平导轨上，与导轨连接处距离为S，导体棒甲从距离倾斜导轨底端2L处由静止释放，滑到水平导轨上后恰好未与导体棒乙碰撞。已知导体棒甲、乙的质量均为m，接入电路的电阻均为R，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。求：
（1）导体棒甲到达倾斜导轨底端时的速度大小v0；
（2）导体棒甲在倾斜导轨上的滑行时间t；
（3）整个过程电路中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）在水平导轨上运动时，甲、乙导体棒构成的系统动量守恒，有
对导体棒甲，有
而，，
故有
解得
（2）导体棒甲在倾斜导轨上运动时，根据动量定理，有
又因为
，，
故有
整理得
即
（3）对整个过程，由能量守恒得
解得
18. 如图，在xOy平面内存在以（0，d）为圆心半径为d的圆形磁场，磁场方向垂直纸面向外；x轴上方，0≤y≤2d，2d≤x≤d区域内存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E（E未知）；x轴下方，以平行于x轴的直线ab为界，ab上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab下方存在垂直纸面向里的匀强磁场和沿y轴正方向、大小也为E（E未知）的匀强电场；已知ab到x轴的距离为，与y轴交点为c，三个区域磁感应强度大小均为B。一群质量为m，电荷量为+q的粒子均匀分布在，0≤y≤2d的区域内，初速度可视为0，经电场加速后进入圆形磁场区域，经磁场偏转后汇聚到坐标原点O，忽略粒子间的相互作用及其所受到的重力。求：
（1）匀强电场场强E的大小；
（2）粒子能打在分界线ab上的区域长度及到达分界线ab上的粒子占总粒子数的比例η（不考虑两次及以上进入x轴下方的粒子）；
（3）在O点沿x轴正方向运动的粒子进入x轴下方后，从第1次经过分界线ab到第2次经过分界线ab沿x轴方向运动的距离。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）粒子在匀强电场中做初速度为0的匀加速直线运动，则
粒子在圆形磁场中全部汇聚在坐标原点O，则
联立，得
（2）在O点沿x轴正方向进入下方磁场的粒子打在分界线ab上时，和c点的距离为x1
在O点沿与x轴正方向夹角为60°进入下方磁场的粒子打在分界线ab上时，和c点的距离为x2
区域长度
联立得
在O点与x轴正方向夹角为0至60°的粒子能够打在分界线ab上；其中在O点与x轴正方向夹角为60°的粒子在圆形磁场区域入射的位置和x轴的距离为l
联立，得
（3）进入ab下方场区的粒子其运动轨迹为摆线，可将其分解为沿x轴负方向的匀速直线运动和xOy平面内的匀速圆周运动
在O点沿x轴正方向进入下方场区的粒子第1次经过分界线ab时与x轴负方向夹角为60°
由几何关系知粒子从第1次至第2次经过ab时所用时间
联立得
粒子做直线运动位移大小为
x直=v直t
粒子做圆周运动在x轴方向位移大小为
为
联立，得
温度/℃
60
70
80
90
100
电阻/kΩ
9.2
5.6
3.4
2.4
1.6