[物理][期中]广东省茂名市信宜市2023-2024学年高二下学期4月期中试题(解析版)

这是一份[物理][期中]广东省茂名市信宜市2023-2024学年高二下学期4月期中试题(解析版)，共13页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
第I卷 （选择题，共46分）
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. 在生活中，许多地方都应用了传感器，像路灯的自动控制就要用到（ ）
A. 位移传感器
B. 光传感器
C. 温度传感器
D. 压力传感器
【答案】B
【解析】灯要求夜晚亮、白天熄．则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故B正确，ACD错误．故选B.
2. 如图所示，宽为l的光滑导轨与水平面成α角，质量为m、长为l的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止。匀强磁场磁感应强度大小不可能是下列的（ ）
A B.
C. D.
【答案】D
【解析】当安培力的方向沿斜面向上时，安培力最小，此时磁感应强度最小，由
可得
则匀强磁场磁感应强度大小不可能是。
故选D。
3. 如图所示，两个小灯泡A、B规格相同，A灯与滑动变阻器串联后接入电路，B灯与自感系数相当大的线圈L串联后接入电路。先调节滑片置于P点，再闭合开关，一段时间后，发现A灯和B灯一样亮。那么，下列说法正确的是（ ）
A. 滑片置于P点时，滑动变阻器的阻值小于线圈的直流电阻
B. 开关闭合瞬间，A、B灯缓慢变亮
C. 断开开关瞬间，电流自左向右通过B灯
D. 现将滑片右移，再断开开关，A、B灯均闪亮后再缓慢变暗
【答案】C
【解析】A．闭合开关一段时间后，A灯和B灯一样亮，所以此时滑动变阻器的阻值等于线圈的直流电阻，A错误；
B．开关闭合瞬间，A灯立即变亮，B灯由于自感线圈的阻碍作用，流过的电流从零开始逐渐变大，故B灯逐渐变亮，B错误；
C．开关闭合时，流过线圈电流是自左向右，断开开关，由于自感线圈的阻碍作用，电流不能马上减到零，电流方向仍自左向右，因此流过B灯的电流自左向右，C正确；
D．滑片右移，滑动变阻器电阻变大，此时滑动变阻器的阻值大于线圈的直流电阻，流过A灯电流小于流过B灯电流，接着断开开关，线圈充当电源作用，流过A灯电流先变大再逐渐变小，流过B灯的电流缓慢变小，故A灯闪亮后再缓慢变暗，B灯缓慢变暗，D错误。
4. 如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，有关图中各表的读数变化判断正确的是（ ）
A. A2读数变小B. A1读数变大
C. V1读数变大D. V3读数不变
【答案】B
【解析】由于变压器原线圈的输入电压不变，则V1读数不变，根据
可知副线圈的输出电压不变，当用户的用电器增加时，则减小，副线圈回路总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，则A2读数变大；根据
可知原线圈电流增大，则A1读数变大；由于通过的电流增大，两端电压增大，根据
可知V3读数变小。
5. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图2所示，则（ ）
A. t=0.005s时线框的磁通量变化率最大
B. t=0.01s时线框平面垂直于中性面
C. 线框产生的交变电动势有效值为311V
D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz
【答案】A
【解析】由图乙可知，t=0.005s时刻，感应电动势最大，由法拉第电磁感应感应定律可知，穿过线框的磁通量变化率最大，故A正确；t=0.01 s时感应电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，即线框平面位于中性面，故B正确；线框产生的交变电动势最大值为311 V，有效值为220V，选项C错误；线框产生的交变电动势周期为0.02s，则频率为50 Hz，选项D错误；故选B.
6. 关于电磁波及其应用，下列说法错误的是（ ）
A. 紫外线能使很多物质发出荧光，具有杀菌作用
B. 雷达是通过发射和接收红外线来判断远处物体的方位
C. X射线频率较高，穿透力较强，医学上常用X射线作透视检查
D. 射线的穿透力很强，在工业中可用来探伤或流水线的自动控制
【答案】B
【解析】A．紫外线是波长比可见光短的电磁波，它的波长从380×10-9~10×10-9m，它有显著的化学效应和荧光效应，具有杀菌作用，A正确；
B．雷达是利用电磁波测定物体位置的无线电设备，是利用无线电波工作的，B错误；
C．X射线的频率较高，穿透力较强，医学上常用X射线作透视检查，C正确；
D．射线是原子核发出的，是频率很高的电磁波，它的穿透力很强，在工业中可用来探伤或流水线的自动控制，也可在医院里用γ射线来杀死癌细胞，D正确。
故选B。
7. 如图所示，长直导线a垂直于纸面放置，通入垂直于纸面向里的恒定电流，一个带正电的粒子b正沿连线向右运动，此时带电粒子受到的洛伦兹力的方向是（ ）
A. 垂直连线竖直向上B. 垂直连线竖直向下
C. 垂直纸面向里D. 垂直纸面向外
【答案】C
【解析】根据安培定则可知，直导线中的电流产生的磁场在b点的方向垂直连线竖直向下，根据左手定则可知，带电粒子受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里。
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，有选错的得0分。
8. 如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束正离子以速度v从左侧水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力）则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，下列说法正确的是（ ）
A. 该电场场强大小为，方向向下
B. 离子沿直线匀速穿过该装置的时间与场强无关
C. 负离子以速度v从右向左水平射入时，不会发生偏转
D. 负离子以速度v从左向右水平射入时，也不会发生偏转
【答案】BD
【解析】A．为使粒子不发生偏转，粒子所受到的电场力和洛伦兹力是平衡力，即
所以电场强度大小与磁感应强度大小的关系为
根据左手定则，得洛伦兹力方向向下，所以电场力必须向上，即电场强度向上。故A错误；
B．设装置长度为L，则离子沿直线匀速穿过该装置的时间为

故时间与场强无关。故B正确；
C．负离子从右向左以速度v水平射入时，洛伦兹力和电场力的方向都向下，所以受力不再平衡，将发生偏转。故C错误；
D．负离子从左向右以速度v水平射入时，洛伦兹力向上，电场力向下，还是受力平衡，所以负离子不会发生偏转。故D正确。
9. 某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（ ）
A. 开关S由断开到闭合的瞬间
B. 开关S由闭合到断开的瞬间
C. 保持开关S闭合，变阻器滑片P向左滑动
D. 保持开关S闭合，变阻器滑片P向右滑动
【答案】AC
【解析】A．开关S由断开到闭合的瞬间，线圈磁通量增大，钻头M中的磁通量也增大，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增大，钻头M向右运动。A正确；
B．开关S由闭合到断开的瞬间，线圈磁通量减小，钻头M中的磁通量也减小，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量减小，钻头M向左运动。B错误；
C．保持开关闭合，变阻器滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路电阻减小，电路电流增大，线圈磁通量增大，钻头M中的磁通量也增大，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增大，钻头M向右运动。C正确；
D．保持开关闭合，变阻器滑片P向右滑动，滑动变阻器接入电路电阻增大，电路电流减小，线圈磁通量减小，钻头M中的磁通量也减小，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量减小，钻头M向左运动。D错误；
故选AC。
10. 在我国，电压被分成了安全电压、低压、高压、超高压和特高压五大类，而特高压技术是指及以上电压等级的交流输电工程及相关技术。某电站采用的电压进行远距离输电，输送总功率为。下列说法正确的是（ ）
A. 输电电流为
B. 输电电流为
C. 若改用特高压输电，则输电线上损耗的功率减小
D. 若改用特高压输电，则输电效率减小
【答案】BC
【解析】AB用的电压进行远距离输电，输送总功率为，输电电流
故A错误、B正确；
C．若改用特高压输电，则输电电流减小，根据
输电线上损耗的功率减小，故C正确；
D．若改用特高压输电，输电线上损耗的功率减小，则输电效率提高，故D错误。
第II卷 （非选择题，共54分）
二、非选择题：本题共5小题，共54分。按题目的要求作答。解答题写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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。
11. 在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中：
（1）下列器材在本实验中不需使用是（ ）
A．可拆变压器（两个线圈已知匝数）B．条形磁铁
C．滑动变阻器D．学生电源
（2）实验中，原线圈所接的电源应是（ ）
A．学生电源低压直流输出B．学生电源低压交流输出
（3）实验中，使用的电压表应该是（ ）：
A．交流电压表B．直流电压表
（4）变压器的工作原理是（ ）
A．电磁感应定律B．欧姆定律
（5）变压器线圈两端的电压与匝数的关系应该是（ ）
A．原、副线圈两端电压、与两线圈的匝数、的关系是
B．原、副线圈两端电压、与两线圈的匝数、的关系是
【答案】（1）BC##CB （2）B （3）A （4）A （5）A
【解析】（1）[1]在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中，需要用到可拆变压器（两个线圈已知匝数），学生电源提供变化电流；不需要用到滑动变阻器和条形磁铁。
故选BC。
（2）[2]实验中，原线圈的电流必须是变化电流，所以，原线圈所接的电源应是学生电源低压交流输出。
故选B。
（3）[3]实验中，因为是交变电流，所以使用的电压表应是交流电压表。
故选A。
（4）[4]实验时通过原线圈的电流发生变化，使得副线圈的磁通量发生，产生感应电动势，故变压器的工作原理是电磁感应定律。
故选A。
（5）[5]原、副线圈两端电压、与两线圈的匝数、的关系是
故选A。
12. 某实验小组用图示电路测量匀强磁场的磁感应强度。实验器材如下：边长为L、匝数为N的正方形线圈（a、b为引出端）一个，天平一台，各种质量砝码若干，直流电源一个，灵敏电流计一个，定值电阻一个，开关、导线等若干。实验步骤如下：
（1）将线圈悬挂在天平右臂，添加合适质量的砝码，使天平平衡，将a与c连接、b与d连接，闭合开关S，记录_________（填物理量名称及符号），添加合适质量的砝码，使天平再次平衡；
（2）断开开关S，将a与d连接、b与c连接，再次闭合开关S，这时需要在天平的_______（选填“左盘”“右盘”）中放入质量为的砝码，仍旧使天平平衡；
（3）已知重力加速度大小为g，则磁感应强度的大小为________（用上述物理量表示）。
【答案】（1）灵敏电流计的读数I （2）右盘 （3）
【解析】（1）[1]实验中闭合开关S，应记录灵敏电流计的读数I；
（2）[2]断开开关S，将a与d连接、b与c连接，再次闭合开关S，由左手定则可知闭合开关后线框所受的安培力向上，应在天平的右盘中放入合适质量的砝码，才能使天平平衡；
（3）[3]断开开关S，将a与d连接、b与c连接，再次闭合开关S，这时需要在天平的右盘中放入质量为的砝码使天平再次平衡，由平衡条件可知
解得
13. 如图所示，宽为的区域中存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度。一带电粒子以速度v从A点垂直于磁场边界进入匀强磁场，已知粒子的质量，电荷量，，粒子重力忽略不计。
（1）求带电粒子在磁场中运动的半径r；
（2）画出带电粒子的运动轨迹并标出圆心角；
（3）求带电粒子在磁场中运动的时间（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）；（2）见解析；（3）
【解析】（1）带电粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
代入数据解得轨道半径为
（2）带电粒子的运动轨迹如图所示
（3）由图可知偏转角满足
可得
带电粒子的运动周期为
带电粒子在磁场中运动的时间为
代入数据解得
14. 如图示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度一端连接的电阻，导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。质量1kg的导体棒MN放在导轨上，电阻，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨的电阻可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度。求；
（1）感应电动势E和MN两点间的电势差；
（2）在2s时间内，拉力做的功；
（3）在2s末撤去拉力，求撤去拉力后电阻R上产生焦耳热。
【答案】（1）2.5V；2V；（2）10J；（3）10J
【解析】（1）MN棒产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律得
MN两点间的电势差
代入数据解得
（2）因导体棒沿导轨向右匀速运动，导轨光滑，则拉力与安培力大小相等，
则
拉力做的功
（3）撤去拉力之后棒动能全部转化为焦耳热Q，
则
又因为R与r串联，R产生的焦耳热
15. 如图甲所示，长为的平行金属板M、N上加有如图乙所示的交变电压，图乙中均已知，在过两板右端的虚线右侧有垂直于纸面向里足够大的匀强磁场，在两板中线左端有一粒子源，可以不断地从粒子源内沿两板间中线向右射出质量为，电荷量为的带正电的粒子，粒子射出的速度大小为，从时刻射人的粒子恰好从N板右端附近射出，此粒子经磁场偏转后又恰好不能再进入两板间电场，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求：

（1）M、N板间距离；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）匀强磁场中所有粒子通过的区域的面积大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由题可知粒子射出的速度大小为，粒子穿过两板所用时间
设两板间的距离为d，从时刻进入两板间的粒子在电场中运动的加速度大小
根据题意，粒子在垂直与两板间的方向上先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，加速和减速时间相同，则可知两段时间内的竖直位移也相同，因此有
解得
（2）从时刻进入电场的粒子从N板右端进入磁场时，速度垂直于磁场边界，速度大小为，此粒子刚好不能进入电场，则粒子在磁场中做圆周运动的半径 ，根据牛顿第二定律
解得
（3）一个周期内，从时刻进入电场的粒子恰好从板右端射出电场，因此所有粒子射进磁场的区域长度为d，所有粒子进入磁场的速度大小均为，方向均垂直于磁场边界，
则磁场中有粒子经过的区域面积为