291，山东省东营市第一中学2023-2024学年高二下学期（2月）开学收心考试物理试题

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2024.02
本试卷共8页，18小题，满分100分。考试用时90分钟。
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. 天体光谱中的“红移”现象是宇宙膨胀的有力证据之一。观测结果表明，观测站接收到某天体发射的电磁波频率小于该天体发射的电磁波的频率，这称为“红移”现象。“红移”现象的本质是电磁波的（ ）
A. 干涉B. 衍射C. 偏振D. 多普勒效应
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意，观测站接收到某天体发射的电磁波频率小于该天体发射的电磁波的频率，说明“红移”现象的本质是电磁波的多普勒效应。
故选D。
2. 以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A. 由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B. 图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大
C. 图丙中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小
D. 图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏P上光的亮度保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图可知，当驱动力频率小于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大；当驱动力频率大于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越小，振动幅度越小，故A错误；
B．根据条纹间距与波长的关系
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C．若将薄片向左移动，即减小空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大，故C错误；
D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程中，光屏P上的光亮度逐渐变暗，则M、N的振动方向垂直时光屏P上的光亮度最暗，故D错误。
故选B。
3. 水果的碰伤阈值是指水果在不碰伤的情况下能够从静止状态跌落的最大高度。已知导致苹果碰伤所需的平均作用力约为苹果自身重力的3倍。假设苹果在接触钢板后0.1s减速至静止，重力加速度g取，则苹果在钢板上的碰伤阈值最接近（ ）
A. 10cmB. 20cmC. 30cmD. 45cm
【答案】B
【解析】
【详解】设苹果刚接触钢板时速度为，取向上为正方向，根据动量定理，有
解得
设苹果从静止状态跌落的最大高度为，有
解得
故选B。
4. 如图所示，在等腰直角三角形ABC的顶点上固定三根互相平行的长直导线A、B、C，三导线中通入的电流大小相等，其中导线A、C中的电流方向垂直纸面向外，导线B中的电流方向垂直纸面向里，O为BC边的中点。则（ ）
A. 导线A、C之间相互排斥
B. 导线B、C对导线A的合力方向平行于BC向左
C. 导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下
D. 三根导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行于BC向右
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据安培定则可以确定电流的磁场方向，根据左手定则可以确定安培力的方向，可知同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，则导线A、C之间相互吸引，故A错误；
B．根据上述可知，B对A是斥力，C对A是引力，由于电流大小相等，A到B、C间距相等，可知，B对A的安培力与C对A的安培力大小相等，根据对称性，结合矢量叠加可知，导线B、C对导线A的合力方向平行于BC向右，故B错误；
C．根据安培定则可知，导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下，故C正确；
D．导线C在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下，导线A在O点产生的磁场的磁感应强度方向平行于BC向右，导线B在O点产生的磁场的磁感应强度方向垂直于BC向下，根据矢量叠加可知，三根导线在O点产生的磁场的磁感应强度方向斜向右下方，故D错误。
故选C。
5. “地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中简谐波t=0时刻的波形图，M 是此波上的一个质点，平衡位置处于4m处，图乙为质点M的振动图像，则（ ）
A. 该列波的传播方向沿x轴正向传播
B. 该列波的传播速度为4m /s
C. 质点M在7s内通过的路程为280cm
D. 质点M 在2s内沿x轴运动了8m
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据图乙可知，0时刻，质点M沿y轴正方向运动，根据图甲，利用同侧法可知，该列波的传播方向沿x轴负向传播，故A错误；
B．根据图甲可知，波长为4m，根据图乙可知，周期为2s，则波传播速度为
故B错误；
C．由于
则质点M在7s内通过的路程为
故C正确；
D．机械波传播的是质点振动的形式与能量，质点本身不会随波发生迁移，故D错误。
故选C。
6. 1932年，美国物理学家安德森在宇宙射线实验中发现了正电子（带正电荷）。他利用放在强磁场中的云室来记录宇宙射线粒子，并在云室中加入一块厚6mm的铅板，借以减慢粒子的速度。当宇宙射线粒子通过云室内的垂直纸面的匀强强磁场时，拍下粒子径迹的照片，如图甲所示，根据照片画出的轨迹示意图乙，可分析得出（ ）
A. 磁场方向垂直向里，正电子从上到下穿过铅板
B. 磁场方向垂直向里，正电子从下到上穿过铅板
C. 磁场方向垂直向外，正电子从上到下穿过铅板
D. 磁场方向垂直向外，正电子从下到上穿过铅板
【答案】A
【解析】
【详解】由洛伦兹力提供向心力
得
粒子穿过铅板后速度减小，粒子在磁场中运动半径减小，由图可知正电子从上向下穿过铅板。由左手定则可知磁场的方向垂直纸面向里。故A正确，BCD错误。
故选A。
7. 一部华为Mate系列手机大约有1600多个元器件组成，其中半导体器件占到了很大一部分。霍尔元件就是利用霍尔效应制成的半导体磁电转换器件，如图是很小的矩形半导体薄片，M、N之间的距离为a，薄片的厚度为b，在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，加磁场后M、N间的霍尔电压为。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，每个载流子电荷量为q，单位体积内载流子个数为n，电流与磁场的方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. N板电势低于M板电势
B. MN间电势差
C. 每个载流子受到的洛伦兹力大小为
D. 将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，变大
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．根据左手定则，带正电的载流子会积累在N板，所以N板电势高于M板电势，故A错误；
BC．电流稳定后，根据平衡条件知每个载流子受到的洛伦兹力等于电场力，即
根据电流微观表达式
整理得MN间电势差
故B正确，C错误；
D．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，则载流子不会受到洛伦兹力，因此不存在电势差，故D错误。
故选B。
【点睛】
8. 如图所示，矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图所示，t=0时刻，磁感应强度的方向垂直于纸面向里。线框中电流为i， ab边所受安培力为F，规定逆时针方向为电流的正方向，向左为安培力的正方向，则线框中的电流i和ab边所受安培力F随时间变化的图象，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB．由图可知，在0-2s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-2s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时计，即电流为负方向，同理可知，2-4s内电路中的电流为逆时针，且两段时间内电流强度大小相等，所以AB错误；
CD．由可知，电路中电流的大小恒定不变，则由可知，F与B成正比，0-2s内电流的方向一直为由a指向b，由左手定则可知安培力方向先向左，后向右，则先为正方向，后为负方向，同理可得2-4s内的安培力的变化，也是先正方向后负方向的，所以C错误；D正确；
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图甲，套在长玻璃管上的线圈两端与电流传感器相连，将一强磁铁从竖直玻璃管上端由静止释放，电流传感器记录了强磁铁下落过程中线圈感应电流随时间变化的i-t图像，如图乙所示，时刻电流为0，空气阻力不计，则（ ）
A. 时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B. 时刻，强磁铁的加速度等于重力加速度
C. 若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值变小
D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量大于其动能的增加量
【答案】BD
【解析】
【详解】A．时刻电流为0，说明感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律可知穿过线圈磁通量的变化率为0，A错误；
B．时刻电流为0，则强磁铁不受安培力，只受重力，所以强磁铁的加速度等于重力加速度，B正确；
C．若只增加强磁铁释放高度强磁铁通过线圈的速度变大，则感应电流的峰值要变大，C错误；
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能，故强磁铁重力势能的减少量大于其动能的增加量，D正确。
故选BD。
10. 如图a所示，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中，理想电压表V1、V2的示数随理想电流表A示数的变化情况如图b所示，下列说法正确的是（ ）
A. 滑动变阻器的最大阻值为12ΩB. 电源的电动势为9V
C. R0=15ΩD. 电源内阻为1Ω
【答案】AD
【解析】
【详解】AC．由电压表V2的示数随电流表示数A的变化图像可知
当I = 0.5A时，此时外电路的阻值达到最大，则
则R的最大值为
R = R外－R0 = 12Ω
A正确，C错误；
BD．根据闭合电路欧姆定律可得
E = U外1＋I1r
E = U外2＋I2r
解得
E = 8V，r = 1Ω
B错误，D正确。
故选AD。
11. 如图所示，光滑的水平面上，小球甲以水平向右的速度与静止的小球乙发生正碰，两小球质量均匀、半径相同，规定水平向右为正方向，下列说法正确的是（ ）
A. 若甲的质量小于乙的质量，且甲、乙发生弹性碰撞，则碰撞后甲的速度可能为正
B. 若甲、乙发生弹性碰撞，且碰后甲、乙的速度大小相等，则甲、乙的质量之比为1∶3
C. 若甲、乙发生完全非弹性碰撞产生的热量为Q，且甲、乙的质量之比为2∶1，碰前甲的速度为，则乙的质量为
D. 若甲、乙发生弹性碰撞，且碰撞后甲、乙的速度分别为、，则碰撞之前甲的速度为
【答案】BC
【解析】
【详解】AD．向右为正方向，若发生弹性正碰，根据动量守恒定律和能量关系可知
解得
若甲的质量小于乙的质量，且甲、乙发生弹性碰撞，则碰撞后甲的速度为负，碰撞之前甲的速度为
故AD错误；
B．若甲、乙发生弹性碰撞，且碰后甲、乙的速度大小相等，方向一定相反，根据A的结论可得
即
则甲、乙的质量之比为
故B正确；
C．若甲、乙发生完全非弹性碰撞，则
产生的热量为
且甲、乙的质量之比为
解得乙的质量为
故C正确。
故选BC
12. 如图所示，半径为L的导电圆环（电阻不计）绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成120°角。在圆环圆心角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值也为r的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在圆环匀速转动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 通过定值电阻的电流为
B. 定值电阻两端的电压为
C. 圆环转动一周，定值电阻产生的热量为
D. 金属辐条OA、OB、OC进出磁场前后，辐条中电流的大小不变，方向改变
【答案】AC
【解析】
【详解】ABD．由题意知，三根金属辐条始终有一根在磁场中切割磁感线，切割磁感线的金属辐条相当于内阻为r的电源，另外两根金属辐条和定值电阻R并联，故辐条进出磁场前后电流的大小、方向均改变，电路的总电阻为
圆环匀速转动时感应电动势为
所以定值电阻两端的电压为
通过定值电阻R0的电流为
故A正确，BD错误；
C．圆环转动一周，定值电阻R0产生的热量为
故C正确；
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某小组设计如下实验探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素：
（1）图a中，将条形磁铁从图示位置先迅速向上后迅速向下移动一小段距离，出现的现象是_________。
A.灯泡A、B均不发光 B.灯泡A、B交替短暂发光
C.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
（2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的右端正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体_________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。
（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，请用实线完成其余部分电路的连接。__________
【答案】 ①. B ②. 向上 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]将条形磁铁从图示位置先迅速向上后迅速向下移动一小段距离，则线圈中产生的感应电流方向相反，两个二极管相继分别导通，出现的现象是灯泡A、B交替短暂发光，故选B；
（2）[2]通过实验得知：当电流从图b中电流计的右端正接线柱流入时指针向右偏转；则当电流计指针向右偏转时，螺线管中产生的感应电流从上往下，根据楞次定律可知，磁体向上运动。
（3）[3]连线如图；
14. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
（1）该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为RT=_________Ω。
（2）该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻R0=2.0kΩ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最_________（选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表A1的示数为2.25mA，A2的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为_________kΩ。
（3）该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E=6.0V，定值电阻R=1.8kΩ，长为=50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°，油液外热敏电阻的温度为70°，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为___________cm。
【答案】 ①. ②. 左 ③. ##3 ④. 10
【解析】
【详解】（1）[1] 由多用电表欧姆表的读数规则可知，此时热敏电阻的阻值为
（2）[2] [3] 滑动变阻器采用分压接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端，由于和并联，故有
代入数据解得
（3）[4] 设警戒液面到油箱底部的距离为x，温度为30℃时热敏电阻的阻值为，则在油液内的热敏电阻的阻值为
同理，可得油液外的热敏电阻的阻值为
其中，由闭合电路欧姆定律有
将E＝6V、I＝24mA、R＝1.8kΩ代入可得
x＝10cm
15. 如图甲所示，一个圆形线圈的匝数，线圈面积，线圈的电阻，在线圈外接一个阻值的电阻。把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的圆形匀强磁场中，磁场的大小和线圈完全重合，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，求：
（1）时电阻R上的电流大小和方向；
（2）若把圆形磁场半径缩小为原来的一半，求4~6s内通过电阻R的电荷量。
【答案】（1），从到；（2）
【解析】
【详解】（1）时，线圈内产生的感应电动势大小为
感应电流的大小为
由楞次定律可知，电阻上感应电流的方向为从到；
（2）把磁场半径缩小为原来的一半，面积
内产生的平均感应电动势为
产生的平均感应电流为
内通过的电荷量为
16. 半径为R的四分之一圆形玻璃砖OAB放置在空气中，以圆心O为坐标原点建立直角坐标系，如图所示。一束激光垂直射向玻璃砖的OB面，发现入射点沿y轴单方向移动时，从圆弧面上出射的光线与x轴的交点也单方向移动至消失，其中离O最近的交点为C（图中未画出）。当入射点为半径OB中点D时，圆弧面上的出射光线与x轴交于点E，且。求（不考虑光线在玻璃砖内多次反射，结果可以用根式表示）
（1）该玻璃砖对激光的折射率；
（2）OC的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光在玻璃砖中传播光路如图
光在F点发生折射，入射角、折射角分别为、。而D为半径OB中点，故，由几何知识，由折射率的定义式，有
解得
（2）当光在玻璃砖上的入射角为临界角时，光从G点射出，与x轴交于点C，如图
解得
17. 如图所示，空间直角坐标系Oxyz中，MN为竖直放置的两金属板构成的加速器，两板间电压为U。荧光屏Q位于Oxy平面上，虚线分界面P将金属板N、荧光屏Q间的区域分为宽度均为d的Ⅰ、Ⅱ两部分，M、N、P、Q与Oxy平面平行，ab连线与z轴重合。区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满沿y轴负方向的匀强磁场和y轴正方向匀强电场，磁感应强度大小为、电场强度大小为。一质量为m、电荷量为的粒子，从M板上的a点静止释放，经加速器加速后从N板上的b孔射出，最后打在荧光屏Q上。不考虑粒子的重力，M、N、P、Q足够大，不计MN间的边缘效应。求：
（1）粒子在b点速度大小及在磁场中做圆周运动的半径R；
（2）粒子经过P分界面时到z轴的距离；
（3）粒子打到荧光屏Q上的位置，用坐标（x，y，z表示）。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在电场加速过程，根据动能定理有
解得
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
结合上述解得
（2）作出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据几何关系有
解得
可知粒子经过P分界面时到z轴距离为
（3）在区域Ⅱ电场中，粒子在轴上移动时间为
在轴上匀速直线运动，则有
所以在轴的横坐标为
在轴上做初速度为0的匀加速直线运动，则有
可知坐标为：。
18. 如图所示，在光滑水平面上，半径为R的光滑圆弧曲面A与四个长度均为L的相同木板B1、B2、B3、B4紧靠在一起，B1的上表面与圆弧底端相切，A、B1、B2、B3、B4相邻处都有一个连接装置，使相邻两物体不分离。小滑块C从A上与圆心O等高处由静止滑下，当C滑过连接装置时，连接装置就自动断开。已知A、B1、B2、B3、B4的质量均为m=1.0kg，C的质量M=5.0kg，圆弧曲面半径R=0.4m，板长L=0.4m，C与板之间的动摩擦因数均为µ=0.62，连接装置断开时无能量损失，重力加速度取g=10m/s2。
（1）若A固定不动，求滑块C到达圆弧最低点时受到轨道的支持力大小FN；
（2）若A不固定，求：
①滑块C最终停在哪块木板上；
②滑块C从离开A到停在某块木板的过程所经历的时间t。（计算结果保留两位有效数字）
【答案】（1）150N；（2）①停在B2上，②0.26s
【解析】
【详解】（1）A固定时，C的机械能守恒，有
在最低点
解得
（2）A不固定，C下滑过程，设C到达A底端时，C的速度为v1，A、B1、B2、B3、B4速度为v2，则
解得
，
C在B1上滑行，设滑离B1时，C的速度为v1′，B1、B2、B3、B4速度为v2′，则
解得
，
C在B2上滑行，若停在B2上，C与B2、B3、B4共同速度为v3，且离B2左端距离为x，则
解得
，
假设成立，C停在B2上；
（3）C离开A后，一直做匀减速直线运动，则
解得