湖北省武汉市七校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试卷（Word版附答案）

这是一份湖北省武汉市七校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试卷（Word版附答案），共12页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。

命题人：汉铁高级中学 沈托 审题人：武汉市第十四中学 张晓
考试时间：2024年4月29日 试卷满分：100分
★祝考试顺利★
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8—10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合（彼此绝缘），下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是（ ）
A．导线与线圈共面，O为线圈圆心
B．导线与线圈共面
C．O为线圈圆心，导线垂直于线圈平面
D．导线与线圈不共面，但与其对角线平行且位于对角线正上方
2．某同学学习了电磁感应相关知识后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，手握条形磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为。将条形磁铁（ ）
A．竖直插入线圈的过程中，电子秤的示数小于
B．竖直抽出线圈的过程中，条形磁铁对线圈的作用力竖直向下
C．竖直插入线圈的过程中，线圈中感应电流沿顺时针方向（俯视）
D．若松手后磁铁无初速竖直穿入线圈，则该过程中磁铁减少的重力势能大于线圈产生的焦耳热
3．商场的游戏厅都装有投币器，如图为投币机中一种测量金属硬币某种特性的装置，装置可当成一个无铁芯的简易变压器，硬币可竖直通过两线圈中间的狭缝。发射线圈的匝数为，接有频率为f、电压为的低频交流电。接收线圈的匝数为，在不同情况下，接收线圈输出的电压会发生改变，下列说法正确的是（ ）
A．无硬币通过时，若，则一定有
B．无硬币通过时，若只增大，则不变
C．硬币通过狭缝时，硬币中会产生感应电流
D．硬币通过狭缝的全过程中，其加速度不变
4．为测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是（ ）
A．电源电动势越小，则振荡电流的频率越高
B．当电路中电流最大时，电容器两端电压也最大
C．开关S从a拨向b瞬间，电感L的电流最大
D．检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在降低
5．如图甲所示，一线圈匝数为100，横截面积为，匀强磁场与线圈轴线成角向右穿过线圈。以图甲中磁场方向为磁场的正方向，若在0~2s时间内磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，则该段时间内线圈两端b、a之间的电势差为（ ）
A．B．2VC．D．从0均匀变化到2V
6．由三峡集团研制的单机容量16兆瓦海上风电机组是目前全球单机容量最大、叶轮直径最大的风电机组之一，风力发电机简易模型如甲图所示，某兴趣小组自制了一台风力发电机，试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电电流随时间变化的图像如图乙中所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．线圈在甲图磁场中位置时磁通量的变化率最大
B．电流的有效值为10A
C．电流的频率为50Hz
D．从甲图中线圈位置开始计时，电流的瞬时值表达式为
7．如图甲所示，一条东西走向的小路，路口设有出入道闸，每侧道闸金属杆长L，当有车辆通过时杆会从水平位置匀速转过直到竖起，所用时间为t。此处地磁场方向如图乙所示，B为地磁场总量，为地磁场水平分量，、、分别为地磁场在x、y、z三个方向上的分量大小。则杆在转动升起的过程中，两端电势差的大小计算表达式为（ ）
A．B．C．D．
8．最近媒体报导了几起怪事，有人发现从正规渠道购买的金条能被磁铁“吸”得动起来，当强磁铁对着金条前后快速移动时，金条被“吸”得前后摆动，于是就怀疑金条有问题，但通过专业检测这些金条都符合国家标准。检测员再次用强磁铁在金条旁边上下左右、前后缓慢移动时，未发现金条被吸引的现象，只有在前后快速移动磁铁时才发现吸引现象，对此现象下列解释合理的是（ ）
A．金条被“吸”的原因和铁钴镍被磁铁吸引的原因相同
B．前后快速移动磁铁时磁通量变化较快，金条中产生涡流和磁铁发生相互作用，发生摆动
C．前后缓慢移动磁铁时，金条中磁通量不发生变化，所以没有感应电流
D．上下或左右缓慢移动磁铁时，磁通量变化较慢，金条中感应电流很小，和磁铁相互作用很弱，不足以观察到金条摆动
9．如图所示电路中的变压器为理想变压器，4个相同的灯泡额定功率均为6W，且都正常发光。已知A、B端输入的正弦交变电流的电压瞬时值表达式为，导线电阻可忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．变压器的原、副线圈匝数比为
B．灯泡的额定电流为0.1A
C．灯泡的额定电压为30V
D．如果并联的灯泡中有一个灯泡的灯丝烧断熄灭，则剩下的三个灯泡都会变亮
10．如图所示，水平面内有一根闭合导线（由细软导线制成）绕过两固定且光滑的小钉子A和D，以及E点处的动滑轮，一根橡皮筋两端连接动滑轮轴心和固定点，使各段导线保持绷紧拉直状态。以AD为直径、半径为R的半圆形区域内，有磁感应强度大小为B、方向垂直水平面向下的有界匀强磁场。已知P点为半圆弧的中点，导线框的电阻为r。现将导线上的某点C以恒定角速度（相对圆心O）从D点沿圆弧移动，则下列说法正确的是（ ）
A．在C点从D点沿圆弧移动到A点的过程中，导线框中感应电流的方向先为逆时针方向，后为顺时针方向
B．当C点沿圆弧移动到P点时，导线框中的感应电动势最大
C．在C点从D点沿圆弧移动到图中位置的过程中，通过导线的平均电流为
D．在C点从D点沿圆弧移动到A点的过程中，感应电流的有效值为
二、非选择题：包括实验题和计算题两部分。第11、12题为实验题，总分16分。第13题至第15题为计算题，总分44分。
11．（6分）某同学对教材中断电自感实验做了如下改动。在两条支路上分别串联电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由于故障，电流传感器只记录了断电前两支路的电流。由图可判断：
（1）断电瞬间，灯泡电流________；（填“增大”，“减小”或“不变”）
（2）断电瞬间，自感线圈中电流方向与断开前________；（填“相同”或“相反”）
（3）在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将________。（填“变长”，“变短”或“不变”）
12．（10分）如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图，该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准（0.15kg）的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1N。调节可调电阻，可改变R、两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫作放大电路的激励电压。该放大电路中包含保持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态。
（1）当小苹果通过托盘秤时，R所受的压力较小，电阻________（填“较大”或“较小”）。
（2）自动分拣装置正常工作时，大苹果通过________（填“通道A”或“通道B”）。
（3）若电源电动势为8V，内阻不计，放大电路的激励电压为2V；
①为使该装置达到上述分拣目的，的阻值等于________。（结果保留两位有效数字）
②某同学想在托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻________（填“R”“”或“电源”）两端。
③若要提高分拣标准到0.24kg，仅将的阻值调为________即可实现。（结果保留两位有效数字）（提示：托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比）
13．（11分）某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积为（，匝数为100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为，降压变压器的副线圈并联接入若干“220V 100W”的灯泡，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率为时，灯泡正常发光。
（1）从线框平面与磁感线垂直时开始计时，写出线框中感应电动势随时间变化的关系式；
（2）求降压变压器原、副线圈的匝数之比以及副线圈接入灯泡的个数。
14．（15分）如图所示为水平平行光滑导轨MN和PQ，MN的间距为L，PQ的间距为2L，两导轨在中间处交叉但不连通，MN上放有一金属棒ab，ab与导轨垂直，质量为m，电阻为R。PQ上放有一金属棒cd，cd也与导轨垂直，质量为2m，电阻为2R，导轨电阻不计。匀强磁场竖直向上穿过导轨平面，磁感应强度为B。现在极短时间内给ab一个水平向左的速度，使ab向左运动，最后ab和cd的运动都达到稳定状态。金属棒运动过程中与导轨始终接触良好且与导轨垂直。求：
（1）刚开始运动的瞬间，两导体棒的加速度大小和方向；
（2）稳定后ab棒和cd棒的速度大小；
（3）整个过程中cd棒产生的热量。
15．（18分）小红在查阅资料时看到了嫦娥五号的月球着落装置设计，她也利用所学知识设计了一个地面着落回收的电磁缓冲装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓返回舱和地面间的冲击力。如图甲所示，在返回舱的底盘安装有均匀对称的4台电磁缓冲装置，电磁缓冲结构示意图如图乙所示。在缓冲装置的底板上，沿竖直方向固定着两个光滑绝缘导轨PQ、MN。导轨内侧，安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为。导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为，匝数为匝，ab边长为。假设整个返回舱以速度与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。返回舱质量为，地球表面的重力加速度取，一切摩擦阻力不计，缓冲装置质量忽略不计。
（1）求滑块K的线圈中最大感应电流的大小；
（2）若缓冲装置向下移动距离后速度减为，则此过程中每个缓冲装置的线圈abcd中通过的电荷量和产生的焦耳热各是多少？
（3）若要使缓冲滑块K和返回舱不相碰，且缓冲时间为，则缓冲装置中的光滑导轨PQ和MN长度至少多大？（结果保留三位有效数字）
参考答案
一、选择题（每题4分）
1-5：BDCDC6-7：DA8．BD9．AB
10．ACD
二、实验题（每空2分）
11．【答案】（1）增大（2）相同（3）变短
12．【答案】（1）较大（2）通道B（3）①10②③8.7
三、计算题
13．（11分）【答案】（1）
（2） 480个
【解析】（1）矩形线框ABCD在匀强磁场中转动时，
产生的交变电流的最大值为
1分
从线框平面与磁感线垂直时开始计时，线框中感应电动势：
1分
得：
1分
（2）发电机输出的电压有效值．1分
则升压变压器副线圈两端的电压
1分
发电机输出的电功率，
则输电电流．1分
输电线损失的电压1分
降压变压器原线圈上的电压
．1分
根据灯泡正常发光可知：，
所以降压变压器原、副线圈的匝数之比为
1分
降压变压器的输出功率为
1分
1分
14．（15分）【答案】（1）加速度大小均为，方向都向右
（2）
（3）
【解析】（1）设ab的加速度为，cd的加速度为，
电流为
，1分
电动势为
1分
则由牛顿第二定律可知
1分
1分
联立得
，1分
，1分
方向都向右。2分
（2）ab棒向左减速运动，cd棒向右加速运动。当电路中的电流为零时，两导体棒做匀速直线运动，达到稳定状态，电动势相等，设此时速度分别为和，满足
1分
由于加速度相等，．1分
联立得，。2分
（3）根据能量守恒定律可知，整个过程产生的总热量
1分
解得，1分
则cd棒产生的热量1分
15．（18分）【答案】（1）40A（2）3.2C （3）7.81m
【解析】（1）滑块与地面碰撞后瞬间速度为零，此时返回舱速度为且最大
则滑块K中的感应电动势最大，为1分
根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流为1分
得1分
（2）通过每个缓冲线圈截面电荷量为
1分
平均电流为
．1分
平均感应电动势为
1分
得
1分
根据能量守恒定律可知，产生的热量
2分
得
1分
（3）根据感应电动势公式、欧姆定律及安培力公式可得，每台减速装置受到的安培力平均值为
1分
1分
1分
因为有4台减速装置，以向上的方向为正方向，
根据动量定理得2分
其中．1分
解得2分