2022-2023河北省石家庄市高二上学期期末教学质量检测物理试题含解析

这是一份2022-2023河北省石家庄市高二上学期期末教学质量检测物理试题含解析，共25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。
  石家庄市2022~2023学年度第一学期期末教学质量检测高二物理一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。1. 2021年9月3日，聂海胜示范了太空踩单车，如图甲所示。太空单车是利用电磁阻尼的一种体育锻炼器材，其原理如图乙所示。在铜质轮子的外侧有一些磁铁（与轮子不接触），在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变。下列说法正确的是（   ）A. 轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关B. 若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果C. 磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小D. 轮子转速不变时，磁铁与轮子间距离越小，受到的阻力越大【答案】D【解析】【详解】A．轮子（导体）在磁场中做切割磁感线的运动，会产生感应电动势和感应电流，根据楞次定律可知，磁场会对运动的轮子产生阻力，以阻碍轮子与磁场之间的相对运动，所以轮子受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，安培力大小与电阻率有关，A错误；B．轮子（导体）在磁场中做切割磁感线的运动，会产生感应电动势和感应电流，因此不能用绝缘材料替换，B错误；C．磁铁与轮子间的距离不变时，轮子转速越大，产生的感应电流越大，轮子受到的阻力越大，C错误；D．磁铁越靠近飞轮，飞轮处于的磁感应强度越强，所以在飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大，飞轮受到的阻力越大，D正确。故选D。2. 国庆阅兵时，我国的JH-7型歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西呼啸而过。该机的翼展为12.7m，机长为22.3m，北京地区地磁场的竖直分量为，该机水平飞过天安门时的速度为238m/s。下列说法正确的是（　　）A. 该机两翼端的电势差约为0.25V，南面机翼端（飞行员左侧）电势较高B. 该机两翼端的电势差约为0.25V，北面机翼端（飞行员右侧）电势较高C. 该机两翼端的电势差约为0.14V，南面机翼端（飞行员左侧）电势较高D. 该机两翼端的电势差约为0.14V，北面机翼端（飞行员右侧）电势较高【答案】C【解析】【详解】歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西飞行时，只有机翼切割地磁场的竖直分量，故感应电动势大小为根据右手定则可知南面机翼端（飞行员左侧）电势较高。故选C。3. 在LC振荡电路中，某时刻电流i的方向如图所示，下列说法正确的是（　　）A. 若电流i正减小，则电容器正在放电B. 若电流i正在增大，此时电容器上极板带负电C. 若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大D. 若仅增大电容器的电容，振荡频率增大【答案】B【解析】【详解】A．若电流i正在减小，则电容器正在充电。A错误；B．若电流i正在增大，此时电容器上极板带负电，B正确；CD．由，可知若仅增大线圈的自感系数，振荡频率减小，若仅增大电容器的电容，振荡频率减小，CD错误。故选B。4. 如图所示，材料相同、粗细均匀的金属丝构成的正方形线框ABCD固定在垂直纸面向里的匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，A、B两点连接在直流电源两端，已知AB边受到的安培力大小为F，则整个线框受到的安培力的合力大小为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】由图可知，ADCB边与AB边并联接在整个电路中，电阻之比3:1，电流之比1:3，且ADCB边在磁场中的等效长度也为AB边长度，因为AB边受到的安培力大小为F，即所以ADCB边受到的安培力大小为则整个线框受到的安培力的合力大小为故选A。5. 在如图所示的平行金属板中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一质量为m、电荷量为的带电粒子，以一定的速度从左侧沿虚线方向匀速通过此场区，不计带电粒子的重力，下列说法正确的是（　　）A. 该粒子的速度大小为B. 若该粒子保持速度大小不变从右侧沿虚线方向射入，粒子仍能匀速通过场区C. 若仅将该粒子带电荷量改为，仍从左侧沿虚线射入，则粒子仍能匀速通过场区D. 若仅将该粒子带电荷量改为，仍从左侧沿虚线射入，则粒子不能匀速通过场区【答案】C【解析】【详解】A．粒子匀速通过此场区，则有解得该粒子的速度大小选项A错误；B．若该粒子保持速度大小不变从右侧沿虚线方向射入，粒子受电场力和洛伦兹力均向下，受力不平衡，粒子不能匀速通过场区，选项B错误；C．若仅将该粒子带电荷量改为，仍从左侧沿虚线射入，粒子受的电场力和洛伦兹力均反向，受力平衡，粒子仍能匀速通过场区，选项C正确；D．由可知，粒子匀速穿过场区与电荷量大小无关，因此若仅将该粒子带电荷量改为，仍从左侧沿虚线射入，则粒子仍能匀速通过场区，选项D错误。故选C。6. 如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条垂直纸面方向的长直导线，导线中通有大小相等的恒定电流，a、b中电流垂直纸面向外，c中电流垂直纸面向里。已知O为三角形中心，a中的电流在O处产生的磁感应强度大小为，则O处的合磁感应强度的大小和方向是（　　）A. ，垂直于cO向左B. ，垂直于cO向右C. ，垂直于cO向左D. ，垂直于cO向右【答案】B【解析】【详解】a中的电流在O处产生的磁感应强度大小为，方向与水平方向成向右上，b在O处产生的磁感应强度方向与水平方向成向右下，c在O处产生的磁感应强度方向水平向右，所以O处的合磁感应强度方向垂直于cO向右。故选B。7. 在如图所示的电路中，电源的电动势、内阻，电动机M的内阻为，滑动变阻器的总阻值为。闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片置于正中间时，电动机恰好正常工作，理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是（　　）A. 电动机正常工作时，通过它的电流为1.5AB. 电动机正常工作时，它的输出功率为4.5WC. 如果电动机突然被卡住，电压表的示数将增大D. 如果电动机突然被卡住，灵敏电流表中会有从B到A的电流【答案】D【解析】【详解】A．依题意，根据闭合电路欧姆定律，可得电动机正常工作时，通过它的电流为故A错误；B．电动机正常工作时，它的输出功率为故B错误；C．如果电动机突然被卡住，根据闭合电路欧姆定律可得此时电路中的电流为此时电压表的示数为故电压表示数将减小，故C错误；D．电容器两端的电压为电源的路端电压，由选项C分析可知，如果电动机突然被卡住，干路电流增大，路端电压将将减小，根据可知，电容器极板上的电荷量将减小，电容器放电，则灵敏电流表中会有从B到A的电流，故D正确。故选D。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8. 真空区域有宽度为、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为的粒子（不计重力）沿着与MN夹角的方向射入磁场中，刚好没能从PQ边界射出磁场。下列说法正确的是（　　）A. 粒子射入磁场的速度大小为B. 粒子射入磁场的速度大小为C. 粒子在磁场中运动的时间为D. 粒子在磁场中运动的时间为【答案】AD【解析】【详解】AB．根据题意可以分析粒子到达PQ边界时速度方向与边界线相切，如图所示则根据几何关系可知在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力解得故A正确，B错误；CD．由粒子运动轨迹可知粒子转过的圆心角为，粒子在磁场中运动的周期为则粒子在磁场中运动的时间为故C错误，D正确。故选AD。9. 如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。下列说法正确的是（　　）A. 在图示位置，线圈中的电流瞬时值为B. 从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为C. 当线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为D. 当线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为【答案】AC【解析】【详解】A．在图示位置，线圈中感应电动势有最大值在图示位置，线圈中的电流瞬时值为B．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为B错误；C．电流的有效值为由图示位置转过所用的时间电阻R产生的焦耳热C正确；D．由、、由图示位置转过所用的时间得电荷量为D错误。故选AC。10. 如图所示，在垂直于纸面向外、磁感应大小为B的匀强磁场中，有一圆心为O、半径为r、电阻为2R的金属圆环，圆环置于纸面内。长为r、电阻为的金属杆OM，可绕过圆心O的转轴以恒定的角速度逆时针转动，M端与环接触良好。圆心O和圆环边缘上的K点通过电刷与阻值为R的电阻连接。忽略电流表和导线的电阻，下列说法正确的是（  ）A. 通过电流表的电流的大小和方向做周期性变化B. 通过电阻R的电流方向不变，且从a到bC. 电流表示数的最大值为D. 电流表示数的最小值为【答案】BCD【解析】【详解】AB．金属杆OM匀速转动切割磁感线产生感应电动势为可知感应电动势恒定，故通过电流表的电流的大小和方向不变，根据右手定则知，金属杆的电流从O到M，则通过电阻R的电流从a到b，故A错误，B正确；C．当M端与K点重合时，圆环接入电路中电阻最小为0，回路中电阻最小，则电流最大，有故C正确；D．当M端距K点最远时，圆环被分为相等的两半并联接入电路，此时圆环接入电路的电阻最大为回路中总电阻最大，则电流最小，有故D正确。故选BCD。三、非选择题：共54分。11. 某同学在做“利用传感器制作简单的自动控制装置”的实验中，所用热敏电阻的阻值随温度升高而减小，由该热敏电阻作为传感器制作的自动报警器原理图如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路。
 （1）为了使温度过高时报警器响铃，c应接在______（选填“a”或“b”）处。（2）若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向______（选填“上”或“下”）移动。（3）如果报警器达到报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器响铃，检查后发现电路连接完好，各电路元件完好，则造成电路不能正常工作的原因可能是______。A．控制电路中电源的电动势过小B．继电器中线圈匝数过多C．继电器中弹簧劲度系数过大【答案】    ①. b    ②. 上    ③. AC##CA【解析】【详解】（1）[1]温度升高时热敏电阻阻值减小，控制电路中的电流增大，则电磁铁的磁性增强，将衔铁吸引下来与下方b处接通，故c应接在b处。（2）[2] 若要使启动报警的温度降低些，相当于增大临界状态的热敏电阻阻值，为了仍等于电磁铁将衔铁吸引下来的电流临界值，则需要减小滑动变阻器的阻值，即滑片P向上移动。（3）[3]A．警器响铃的条件是控制电路中的电流大于等于临界值，控制电路中电源的电动势过小，即使无论如何调节滑动变阻器的滑片P都无法使电路中的电流升高到临界值。故A正确；B．继电器中线圈匝数过多，使电磁铁磁性更强，更容易使报警器报警，故B错误；C．继电器中弹簧劲度系数过大时，电磁铁在到达临界条件的电流时，引力无法将衔铁吸引下来。故C正确。故选AC。12. 某小组要测定一蓄电池的电动势E和内阻r，实验器材如下：电流表（量程为，内阻为）；电流表（量程为，内阻约为）；定值电阻（阻值为）；定值电阻（阻值为）滑动变阻器R（最大阻值为）；待测蓄电池（电动势约为）；开关S一个，导线若干。（1）该小组连接了部分实物电路，如图甲所示，请补画完整_________。（2）甲图中，虚线框内电表应选______（选填“”或“”），虚线框内的定值电阻应选______（选填“”或“”）。（3）电流表示数用表示，电流表示数用表示，该小组多次改变滑动变阻器滑片位置，得到了多组、数据，并作出图像如图乙所示。根据图像可知该蓄电池电动势______V，内阻______。（结果均保留两位有效数字）【答案】    ①.     ②.     ③.     ④. 2.1    ⑤. 1.4【解析】【详解】（1）[1]该实验是测定一蓄电池的电动势和内阻，需要使用电压表，因此需要将电流表改装成电压表，故实验电路连接图如下（2）[2]图中虚线框内电流表通过的电流比较大，应选择量程大的电流表的A2，A1用来改装成电压表；[3]蓄电池的电动势为2V，改装后电压表量程为2V，所以串联电阻大小为故选R2；（3）[4][5]根据闭合回路欧姆定律可得整理得 如图所示由图可得解得13. 某水电站发电机的输出功率，发电机的输出电压，通过理想升压变压器升压后向远处输电，输电示意图如图所示。输电线的总电阻，在用户端用理想降压变压器把电压降为。若输电线上损失的功率为5kW，求：（1）输电线上通过的电流；（2）两个变压器原、副线圈的匝数比。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）输电线上损失的功率为，根据得输电线通过的电流（2）升压变压器为理想变压器，有又得输电线上损失的电压升压变压器原、副线圈的匝数比得降压变压器原线圈两端电压降压变压器原、副线圈的匝数比得14. 如图甲所示，极板、PQ间存在加速电场，环形磁场区域由两圆心都在O点、半径分别为2a和4a的半圆盒和围成，该匀强磁场垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为的粒子不断从粒子源S飘入（初速度为0）加速电场，经电场加速后沿的中垂线从极板上小孔射入磁场后打到荧光屏上。不计粒子的重力和粒子间相互作用，打到荧光屏上的粒子均被吸收。（1）为使粒子能够打到荧光屏上，求加速电压的最大值；（2）已知加速电压为某一恒定值时，粒子刚好打在荧光屏的中央，保持加速电压不变，由于粒子进入磁场时速度方向在纸面内向左偏离方向一定角度，且，粒子打到了荧光屏上的D点，如图乙所示，求、D两点间的距离。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）当粒子在磁场中运动的轨迹与半径为4a的半圆盒在点相切时，粒子在磁场中运动的半径有最大值，设半径为，如图甲所示由几何关系可知根据牛顿第二定律有根据动能定理有解得（2）设荧光屏的中点为C，加速电压为时粒子在磁场中的运动轨迹如图乙所示由题意可知该粒子的运动半径为设粒子进入磁场速度方向向左偏离方向的夹角为，粒子打在荧光屏上的D点，轨迹圆心为，如图丙所示其运动半径仍为，设、D两点间距离为d，根据几何关系有且解得15. 如图甲所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，仅在区域内存在方向竖直向上的磁场，在内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图乙所示。边长=、电阻的正方形线框abcd放在桌面上，且cd边平行于磁场边界。时刻，线框在沿x轴方向的外力F作用下开始进入磁场，直到ab边进入磁场时撤去外力，若在内线框始终以的速度做匀速运动。求：（1）外力F的大小；（2）在内流过线框横截面的电荷量q；（3）在内，磁感应强度B的大小与时间t的关系。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由图可知，在时，磁感强度为大小为感应电动势为感应电流线框所受安培力线框匀速运动有代入数据解得（2）根据法拉第电磁感应定律有根据闭合电路欧姆定律有则在流过线框横截面的电荷量为在内，电荷量为在时间内，电荷量为两段时间通过线圈的感应电流方向相同，故总电荷量为（3）在内，线框匀速离开磁场，线框中的感应电流为0，磁通量不变，有在时，磁感强度大小为，此时的磁通量为因此在t时刻，磁通量为解得