内蒙古自治区赤峰市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷(解析版)

这是一份内蒙古自治区赤峰市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷(解析版)，共17页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

第Ⅰ卷（选择题 共46分）
一、选择题：本题共10小题，共46分。1～7每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对得4分，选错或不作答不得分；8～10每小题6分，题中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，有选错或不作答的得0分。
1. 根据高中物理所学知识，分析下列现象，这些物理现象分别属于（ ）

A. 干涉、衍射、共振、多普勒效应
B. 干涉、多普勒效应、共振、干涉
C. 衍射、多普勒效应、共振、干涉
D. 反射、共振、折射、多普勒效应
【答案】A
【解析】两列水波相遇产生稳定的花纹属于波的干涉现象；《红楼梦》中王熙凤出场闻其声不见其人属于波的衍射现象；“狮吼功”吼破玻璃杯属于共振现象；鸣笛的救护车迎面而来，我们听到笛声音调变高属于多普勒效应。
2. 为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼”来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案。甲方案：在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于铝板中间；乙方案：在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于铝框中间。下列说法正确的是（ ）
A. 甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流
B. 甲方案中，铝板摆动时能产生涡流，起到电磁阻尼作用
C. 乙方案中，铝框小幅度摆动时会产生感应电流
D. 乙方案比甲方案更合理
【答案】B
【解析】AB．甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感应线，在铝板内产生涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故A错误，B正确；
CD．乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，故CD错误。
故选B。
3. 用手上下抖动绳的一端，产生一列向右传播的横波，其中、、、、是绳上的五个质点，某时刻这列波恰好传播到点，如图所示。此时质点在平衡位置，质点、、偏离平衡位置的位移大小相等，下列说法正确的是（ ）
A. 手开始抖动的方向竖直向上
B. 质点、的位移始终相等
C. 这五个质点中，最先到达波峰的质点是
D. 这五个质点中，最先到达波谷的质点是d
【答案】C
【解析】A．由同侧法可知，手开始抖动的方向竖直向下，故A错误；
B．如图所示位置，质点、的位移相等，接下来b回到平衡位置，c远离平衡位置，故B错误；
C．由同侧法可知，最先到达波峰的质点是，故C正确；
D．由同侧法可知，最先到达波谷的质点是a，故D错误。
故选C。
4. 如图，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成角的恒定拉力作用时间后，物体仍保持静止。现有以下说法正确的有（ ）
A. 物体所受拉力的冲量方向水平向右
B. 物体所受拉力的冲量大小是
C. 物体所受摩擦力冲量大小为0
D. 物体所受合力的冲量大小为0
【答案】D
【解析】A．根据冲量的定义式有
可知，物体所受拉力的冲量方向与相同，故A错误；
B．物体所受拉力的冲量大小是，故B错误；
C．物体处于平衡状态，则有
则物体所受摩擦力的冲量大小为
故C错误；
D．物体所受合力为零，所以物体所受合力的冲量大小为0，故D正确。
5. 如图所示，某示波管内存在电场，实线表示电场线。一带电粒子仅在电场力作用下从点运动到点，运动轨迹如图中虚线。不考虑粒子在运动过程中的电荷量变化，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带正电
B. 粒子的加速度先减小再增大
C. 粒子在点的电势能小于在点的电势能
D. 粒子在点的速度小于在点的速度
【答案】D
【解析】A．带电粒子的轨迹向右上弯曲，则带电粒子所受电场力沿电场线的切线方向，其与电场线的方向相反，所以该粒子带负电，故A错误；
B．带电粒子仅受到电场力，有
由于粒子的带电量与质量不变，所以电场强度越大则其加速度越大，而电场线越密其电场强度越大，由题图可知，粒子加速度先增大再减小，故B错误；
D．粒子做曲线运动，其在某一点的速度方向为该点轨迹的切线，由之前的分析可知，在该点粒子受到的电场力为与该点电场线切线且方向与电场线方向相反，所以其从A到B的过程速度方向与电场力的方向成锐角，即从A点到B点，其做加速运动，所以A点的速度大小小于B点的速度大小，故D正确；
C．由之前的分析可知，粒子在A点的速度大小小于B点的速度大小，由于
所以粒子在A点的动能小于B的动能。而运动过程中能量守恒，即粒子的总能量为电势能加动能，所以A点粒子的电势能大于B点的电势能，故C错误。
6. 图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈ABCD绕转轴匀速转动，A为电流传感器（与计算机相连），为定值电阻，线圈电阻为，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像。下列说法中正确的是（ ）
A. 金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中或时刻
B. 金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中或时刻
C. 、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大
D. 、时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量的变化率最大
【答案】D
【解析】AB．图甲所示位置线圈平面与磁场垂直，即为中性面，此时的感应电动势为0，回路中的感应电流为0，对应图乙中或时刻，故AB错误；
C．结合上述，、时刻线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，由于此时的感应电动势为0，则此时的磁通量的变化率最小，故C错误；
D．根据图乙可知，、时刻的感应电流最大，即此时的感应电动势最大，则此时线圈平面与中性面垂直，即线圈平面平行于磁场方向，穿过线圈的磁通量的绝对值最小，由于此时感应电动势最大，则此时磁通量的变化率最大，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，通入电流为的导体块放在磁感应强度为的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体块上、下面、间产生大小为的电势差，这种现象称为霍尔效应。导体块中自由电子电荷量大小为，导体块的宽度为，厚度为，下列说法正确的是（ ）
A. 面电势比面电势高
B. 仅改变，与成正比
C. 仅改变，与成反比
D. 电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为
【答案】C
【解析】A．由题图可知，电流方向向右，电子的定向移动方向向左，由左手定则可知，电子受洛伦兹力方向向上，则导体板上表面带负电，下表面带正电，因此A面电势比面电势低，A错误；
BCD．电势差稳定后，电子受到的电场力与洛伦兹力平衡，可得
可得
导体板通过的电流
可得
则有
可知与I成正比，与d成反比，BD错误，C正确。
故选C。
8. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量为、边长为、匝数匝的正方形线圈，线圈总电阻为。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中产生的感应电流的方向为逆时针
B. 线圈中产生的感应电流的大小为1A
C. 内线圈产生的焦耳热为
D. 时轻质细线的拉力大小为42N
【答案】AB
【解析】A．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度增大，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流的方向为逆时针，故A正确；
B．感应电动势
感应电流为
故B正确；
C．内线圈产生的焦耳热为
故C错误；
D．根据图乙可知，结合数学函数规律可知，4s时，磁感应强度为
结合上述，根据左手定则可知，线圈所受安培力方向向上，则有
解得
故D错误。
9. 风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且自然界风能蕴量巨大。某风力发电厂向一学校供电的线路图如图所示，已知发电厂的输出功率为，输出电压为，用户端电压为，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比。变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A. 用户端的电流为
B. 输电线上损耗的功率为
C. 降压变压器的匝数比
D. 若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小
【答案】ABC
【解析】AB．升压变压器原线圈电流
则次级电流也就是输电线的电流为
输电线上损耗的功率为
用户端得到的功率
用户端的电流为
选项AB正确；
C．降压变压器的匝数比
选项C正确；
D．若用户端用电器变多，则降压变压器次级消耗的功率变大，初级输入功率变大，则输电线上的电流变大，则根据
P损=I2R
可知损失的功率会变大，选项D错误。
10. 如图所示，一平行金属轨道平面与水平面成角，两道轨上端相连电阻，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于轨道平面向上。质量为的金属杆，从距离地面高度处静止释放，下滑一段距离后达到最大速度并刚好到达轨道底端。若运动过程中，属杆受到的摩擦力大小恒为，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计，则从开始下滑到达到最大速度的过程中（ ）
A 金属杆做匀加速直线运动
B. 金属杆所受安培力的冲量大小为
C. 金属杆损失的机械能等于
D. 电路产生焦耳热等于
【答案】CD
【解析】A．设金属轨道宽度为，金属杆运动速度为，对金属杆受力分析可得
又有
整理可得
可得金属杆下滑时速度增大，加速度在减小，故A错误；
B．根据动量定理可得，从开始下滑到达到最大速度的过程中有
解得
故B错误；
C．开始下滑时机械能为，速度最大时机械能为，金属杆损失的机械能等于
故C正确；
D．根据题意，由能量守恒定律有
可得，电路产生的焦耳热为
故D正确。
故选CD。
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
二、实验题：本题共2小题，共16分。
11. 某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。
（1）当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变________（选填“大”或“小”）。
（2）车辆对压敏电阻的压力超过___________N后，车辆闯红灯时才会被拍照记录。
（3）若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆对压敏电阻的压力比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向___________（选填“a”或“b”）端滑动。
【答案】（1）大 （2）5×103（或5 000） （3）b
【解析】（1）[1]当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表的示数会变大。
（2）[2]设压敏电阻阻值为R时，控制电路中的电流等于0.06 A，则

R总=2Ω+8Ω+50Ω+R
解得
R=90Ω
由题图甲可知，此时压敏电阻受到的压力为5×103 N，所以车辆对压敏电阻的压力超过5×103 N后，车辆闯红灯时才会被拍照记录。
（3）[3]若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即车辆对压敏电阻的压力小于5×103 N时也要拍照，当压力小于5×103 N时，压敏电阻阻值大于90 Ω，此时若要拍照，电路中的总电阻不能大于150 Ω，就要减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑片应该向b端滑动。
12. 利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离L=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如下图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：
（1）分划板在图中B位置时游标卡尺读数 xB=______mm；
（2）相邻两条纹间距Δx=______mm（保留三个有效数字）；
（3）该单色光的波长=______nm（保留三个有效数字）；
（4）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______（填“变大”、“不变”或“变小”）。
【答案】（1）15.5 （2）0.733 （3）586 （4）变小
【解析】（1）[1]该游标卡尺的精度为0.1mm，B位置
15mm+0.1×5mm=15.5mm
（2）[2]A位置游标卡尺精度为0.1mm，该位置读数为
11mm+0.1×1mm=11.1mm
相邻两条纹间距
（3）[3]根据双缝干涉条纹间距公式
解得
（4）[4]根据双缝干涉条纹间距公式有
可知，频率越高，波长越短，条纹间距越小，即改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将变小。
三、计算题：本题共4小题，共38分。要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图,长为2l的直导线折成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为___________
【答案】BIl
【解析】导线在磁场内有效长度为
2 l sin30°=l
故该V形通电导线受到安培力大小为
F=BI•2 l sin30°=BI l
14. 如图所示，一个圆柱形桶的底面直径为，高为。当桶内没有液体时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内液体的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距。已知光在空气中的速度约为。求：
（1）液体的折射率；
（2）光在该液体中传播的速度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）桶里装上液体，来自C点的光线，在O点经液面折射后进入人眼。设入射角为，折角为，如图所示
由几何关系可知
，
当光由液体射向空气时，由折射定律有
解得液体的折射率
（2）由折射率
解得光在液体中传播的速度
15. 一种振动发电装置的示意图如图甲所示，半径、匝数匝的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，其右视图如图乙所示。线圈所在位置的磁感应强度大小均为，线圈的电阻，它的引出线接有电阻的灯泡。外力推动线圈框架的端，使线圈的速度随时间变化的规律如图丙所示。已知取向右为正。求：
（1）线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小；
（2）线圈运动一个周期内，线圈中产生的热量。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）导线切割磁感线产生的电动势
一匝线圈的有效切割长度
当切割速度最大
时，感应电动势最大，线圈运动产生的最大感应电动势
（2）由线圈运动的图像知产生正弦交流电感应电动势的有效值
由闭合电路欧姆定律
回路中电流
一个周期内线圈中产生的热量
16. 2023年11月，首台国产质子治疗装置在上海正式走向临床治疗，如图甲。该装置的原理是质子加速后汇聚到圆柱形管道中轴线形成质子束，然后经高能运输线运送至各治疗室。当质子加速后，沿圆柱形管道中轴线OO'以匀速运动，如图乙。现由于某些客观原因，管道需要“拐弯”到另一对接圆柱形管道，对接管道与原管道夹角60°，现在“拐弯”处矩形ABCD全区域内加上电场或磁场，使得管道中质子从该区域出射时刚好沿对接管道的中轴线运动。已知，质子电荷量，质子质量。质子的重力不计，下面有两种设计方案（两方案中区域左边界AC位置可不同）：
（1）方案一：在矩形ABCD区域内设计沿AC方向的匀强电场，使质子最终从ED的中点并与水平方向成60°射出，求：为形成该电场，需要在AB与CD间加多大电压？
（2）方案二：在矩形ABCD区域内设计垂直ABCD所在平面的匀强磁场，使质子最终从ED的中点并与水平方向成60°射出，求：所需的磁场强度B的大小和方向。
（3）你认为上述两种方案中哪种方案更符合实际情况，便于实施，请作出简要说明。
【答案】（1）3×108V；（2）2T，方向垂直于纸面向外；（3）见解析
【解析】（1）方案一：在ABCD区域内设计沿AC方向的匀强电场，则质子在该区域内做类平抛运动
由牛顿第二定律有
由运动学公式有

解得所加电场的电场强度

AB与CD之间所加电势差
（2）方案二：加入垂直ABCD平面的磁场，质子在磁场中做匀速圆周运动，设轨道半径为r，根据牛顿第二定律得
如图已知两点速度方向，分别做垂线，交点即为圆心O1。由几何关系得
解得所加磁场的磁感应强度
方向垂直于纸面向外
（3）方案一施加电压明显过高，从安全和技术角度已经无法实现，且电场会改变粒子的能量，因此无法使用；方案二所需磁感应强度，从安全和技术上看完全可以实现，同时也不会改变粒子的动能。因此，方案二更符合实际情况。