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下關一中教育集團2023~2024學年高二年級上學期段考（二）物理試卷本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。第I卷第1頁至第5頁，第II卷第5頁至第8頁?？荚嚱Y束后，將本試卷和答題卡一并交回。滿分100分，考試用時90分鐘。第I卷（選擇題，共48分）注意事項：1．答題前，考生務必用黑色碳素筆將自己的姓名、準考證號、考場號、座位號在答題卡上填寫清楚。2．每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。在試題卷上作答無效。一、選擇題（本大題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1~8題只有一項符合題目要求；第9~12題有多項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）1．掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖1所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是（）圖1A．B．C．D．2．如圖2所示，在圓柱形區(qū)域內存在方向豎直向下、磁感應強度大小為B的勻強磁場，在此區(qū)域內，沿水平面固定一半徑為r的圓環(huán)形光滑細玻璃管，環(huán)心O在區(qū)域中心。質量為m、電荷量為q的帶正電的小球，在管內沿逆時針方向（從上向下看）做圓周運動。當磁感應強度均勻增大時，會產生渦旋電場，其電場線是在水平面內一系列沿逆時針方向的同心圓，同一條電場線上各點的場強大小相等。此小球的（） 圖2A．動能保持不變，是因為洛倫茲力和管道的彈力對小球始終不做功B．動能減小，是因為洛倫茲力對小球做負功C．動能減小，是因為電場力對小球做負功D．動能增大，是因為電場力對小球做正功3．安檢門原理圖如圖3所示，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。若工作過程中某段時間內通電線圈中存在順時針方向（從左向右看）均勻增大的電流，則下列說法正確的是（描述電流方向時均從左向右觀察）（）圖3A．無金屬片通過時，接收線圈中感應電流的方向為逆時針方向B．無金屬片通過時，接收線圈中感應電流逐漸增大C．有金屬片通過時，接收線圈中感應電流的方向為順時針方向D．有金屬片通過時，接收線圈中沒有感應電流4．如圖4所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向平行于ab邊向上。ac、bc兩金屬棒分別串有電壓表、電流表，當金屬框繞ab邊逆時針轉動時，下列判斷正確的是（）圖4A．電流表沒有讀數(shù)，b、c電勢相等B．電流表有讀數(shù)，b、c電勢不相等C．電壓表沒有讀數(shù)，a、c電勢不相等D．電壓表有讀數(shù)，a、c電勢不相等5．在勻強磁場中，矩形金屬導線框繞與磁感線垂直的軸勻速轉動，產生的電動勢e隨時間t變化的圖像如圖5所示，下列說法不正確的是（） 圖5A．線框產生的電動勢最大值為220VB．線框產生的電動勢有效值為220VC．時，線框平面與中性面重合D．此交流電的頻率為50Hz6．如圖6所示為某種周期性變化的交變電流的電流—時間關系圖像，其中前半個周期電流按正弦規(guī)律變化，則一個周期內該電流的有效值為（）圖6A．B．C．D．7．如圖7甲所示風力發(fā)電是一種綠色環(huán)保的清潔能源，統(tǒng)計顯示，我國風力發(fā)電規(guī)模已經連續(xù)12年位居世界第一。根據(jù)電磁感應的基本原理，風力發(fā)電可建立如下模型，葉片長度為l的風輪機在風的驅動下，帶動內部矩形線圈在勻強磁場中繞垂直磁場的軸勻速轉動產生交流電。假設空氣密度為，風速為v，發(fā)電機將風的動能轉化為電能的效率為，發(fā)電機正常工作時線圈中產生如圖乙所示的正弦交流電，下列說法正確的是（）圖7A．發(fā)電機的發(fā)電功率B．若風速加倍，則發(fā)電機的功率將變?yōu)?倍C．發(fā)電機線圈輸出電壓的有效值為UD．時，發(fā)電機線圈中磁通量的變化率最大8．如圖8所示，豎直面內兩根足夠長的光滑金屬導軌平行固定放置，底端通過導線與阻值為r的電阻連接，與導軌接觸良好的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，導軌、導線和金屬棒M的電阻均忽略不計，勻強磁場垂直導軌所在平面向外?，F(xiàn)將金屬棒M從彈簧原長位置由靜止釋放，則下列說法正確的是（） 圖8A．金屬棒M釋放瞬間受三個力作用B．金屬棒M受到彈簧的拉力和重力第一次大小相等時，電路中電流最大C．金屬棒M向下運動時，流過電阻的電流方向從Q到PD．金屬棒M運動的整個過程中，電阻上產生的總熱量小于金屬棒M重力勢能的減少量9．如圖9所示，水平放置足夠長光滑金屬導軌abc和de，ab與de平行，bc是以O為圓心的圓弧導軌，圓弧be左側和扇形Obc內有方向如圖的勻強磁場，金屬桿OP的O端與e點用導線相接，P端與圓弧be接觸良好，初始時，可滑動的金屬桿MN靜止在平行導軌上，若桿OP繞O點在勻強磁場區(qū)內從b到c勻速轉動時，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的有（）圖9A．桿OP產生的感應電動勢恒定B．桿OP受到的安培力不變C．桿MN做勻加速直線運動D．桿MN中的電流逐漸減小10．如圖10甲所示為某小型水電站的電能輸送示意圖，其輸入電壓如圖乙所示。輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為、，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為、（變壓器均為理想變壓器）。降壓變壓器右側部分為一火災報警系統(tǒng)（報警器未畫出），和為定值電阻，R為半導體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，下列說法正確的是（）圖10A． B．乙圖中電壓的瞬時值表達式為C．R處出現(xiàn)火警時，輸電線上的電流增大D．R處出現(xiàn)火警時，電壓表V的示數(shù)增大11．在傾角為的斜面上固定兩根足夠長的平行金屬導軌MN、EF，間距為L，導軌處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌所在平面向下。有兩根質量均為m、電阻均為R、長度均為的金屬棒ab、cd垂直導軌放置且與導軌接觸良好，光滑的ab棒用平行于導軌的不可伸長的輕繩跨過光滑定滑輪與質量為2m的重物P連接，如圖11所示。初始時作用在ab棒上一個外力（圖中未畫出）使ab棒、重物P保持靜止，cd棒也靜止在導軌上且剛好不下滑。已知重力加速度大小為g，導軌電阻不計，cd棒的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力?，F(xiàn)撤去外力，ab棒和重物P從靜止開始運動，到cd棒剛好要向上滑動的過程中，下列說法正確的是（）圖11A．重物P向下做加速度不斷減小的加速運動B．cd棒剛好要向上滑動時，ab棒中的電流大小為C．cd棒剛好要向上滑動時，重物P的速度大小為D．重物P減少的重力勢能等于ab棒、重物P增加的動能與ab、cd棒產生的焦耳熱之和12．如圖12所示，兩條光滑平行金屬導軌固定，所在平面與水平面夾角為，導軌電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導軌所在平面的勻強磁場。將兩根相同的導體棒PQ、MN先后自導軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導軌垂直且接觸良好。已知PQ進入磁場時加速度恰好為零。從PQ進入磁場開始計時，到MN離開磁場區(qū)域為止，流過PQ的電流隨時間變化的圖像可能正確的是（）圖12 A．B．C．D．第II卷（非選擇題，共52分）注意事項：第II卷用黑色碳素筆在答題卡上各題的答題區(qū)域內作答，在試題卷上作答無效。二、填空、實驗題（本大題共2小題，共14分）13．（4分）某實驗小組在“練習使用多用電表”實驗中：（1）用多用電表測量某一電學元件，多用電表的選擇開關旋至如圖13甲所示。操作正確，表盤指針如圖乙所示，則該電學元件阻值為________Ω。圖13（2）該電學元件可能是________。A．一個阻值未知的電阻B．“220V50W”的白熾燈C．“220V100W”的白熾燈14．（10分）在“驗證動量守恒定律”實驗中，實驗裝置如圖14甲所示，實驗原理如圖乙所示。圖14（1）實驗室有如下A、B、C三個小球條件已知，則實驗時入射小球應該選取________填選項字母。 （2）小球釋放后落在復寫紙上會在白紙上留下印跡。多次實驗，白紙上留下了9個印跡，如果用畫圓法確定小球的落點P，如圖丙所示畫的三個圓最合理的是________（填選項前的字母）。A．AB．BC．C（3）關于本實驗，下列說法正確的是________（填選項前的字母）。A．小球每次都必須從斜槽上的同一位置靜止釋放B．必須測量出斜槽末端到水平地面的高度C．實驗中需要用到重垂線D．斜槽必須足夠光滑且末端保持水平（4）若兩球發(fā)生彈性碰撞，用刻度尺測量M、P、N距O點的距離、、，通過驗證等式：________（用題中所給字母表示）是否成立，從而驗證動量守恒定律。（5）若兩球發(fā)生彈性碰撞，則下列式子成立的是________（填選項前的字母）。A．B．C．三、計算題（本大題共4小題，共38分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后結果的不能得分。有數(shù)據(jù)計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）15．（8分）如圖15甲所示為手機無線充電工作原理示意圖，它由送電線圈和受電線圈組成。已知受電線圈的匝數(shù)為40匝，電阻，在它的c、d兩端接一阻值的電阻。設在受電線圈內存在與線圈平面垂直的磁場，其磁通量隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，可在受電線圈中產生正弦式交變電流。求：圖15（1）交流電壓表的示數(shù)為多少？（2）從到時間內，通過電阻R的電荷量。16．（8分）如圖16所示，一光滑水平軌道上靜止一質量為2m的小球B。另一大小相同的質量為m的小球A以速度向右運動并與球發(fā)生彈性正碰，求： 圖16（1）碰撞結束時A球的速度的大小及方向；（2）碰撞過程B球對A球的沖量大小及方向。17．（10分）如圖17所示足夠長的平行光滑金屬導軌水平放置，寬度，一端連接的電阻。導軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度。導體棒MN放在導軌上，其長度恰好等于導軌間距，與導軌接觸良好，電阻。導軌的電阻忽略不計。在平行于導軌的拉力作用下，導體棒沿導軌向右勻速運動，速度。求：圖17（1）導體棒的感應電動勢E，回路中的感應電流I，導體棒兩端的電壓U；（2）拉力F的大小，在0.1s時間內，拉力F的沖量的大小；（3）在0.1s時間內，拉力F做的功。18．（12分）如圖18所示，兩間距為d的平行光滑導軌由固定在同一水平面上的導軌和豎直平面內半徑為r的圓弧導軌組成，水平導軌與圓弧導軌相切，左端接一阻值為R的電阻，不計導軌電阻；水平導軌處于磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，其他地方無磁場。導體棒甲靜止于處，導體棒乙從處由靜止釋放，沿圓弧導軌運動，與導體棒甲相碰后粘合在一起，并在到達水平導軌左端前停下。已知兩棒的質量均為m，電阻均為R，始終與導軌垂直且接觸良好，重力加速度大小為g，求：圖18（1）兩棒粘合前瞬間導體棒乙對每個圓弧導軌底端的壓力大小N；（2）兩棒在磁場中運動的過程中，電路中產生的焦耳熱Q；（3）兩棒粘合后受到的最大安培力。 下關一中教育集團2023~2024學年高二年級上學期段考（二）物理參考答案第I卷（選擇題，共48分）一、選擇題（本大題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1~8題只有一項符合題目要求；第9~12題有多項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）題號123456789101112選項ADACABBDADBCABCAD【解析】1．圖中紫銅薄板無論上下振動還是左右振動都會出現(xiàn)磁通量的變化，從而會產生電磁感應現(xiàn)象，故A正確。圖中紫銅薄板上下振動時沒有磁通量的變化，不會產生電磁感應現(xiàn)象，故B錯誤。圖中紫銅薄板無論上下振動還是左右振動均不會產生電磁感應現(xiàn)象，故C錯誤。圖中紫銅薄板上下振動時不會產生電磁感應現(xiàn)象，故D錯誤。2．按照麥克斯韋電磁場磁理論，變化的磁場能產生電場，在垂直于磁場的平面內產生電場，由于磁感應強度增大，根據(jù)楞次定律，電場的方向是逆時針方向的，則帶正電小球受到的電場力方向與小球的運動方向相同，電場力對小球做正功，動能將增大，洛倫茲力始終不做功，故D正確。3．當左側線圈中通有不斷增大的順時針方向的電流時，知穿過右側線圈的磁通量向右，且增大，根據(jù)楞次定律，右側線圈中產生逆時針方向的電流，故A正確。通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則通電線圈中的磁通量均勻增大，所以穿過右側線圈中的磁通量均勻增大，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應定律可知，接收線圈中的感應電流不變，故B錯誤。有金屬片通過時，則穿過金屬片中的磁通量發(fā)生變化時，金屬片中也會產生感應電流，感應電流的方向與接收線圈中的感應電流的方向相同，接收線圈中的感應電流方向不變，仍然為逆時針方向，但金屬片中的感應電流會將該空間中的磁場的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應電流大小發(fā)生變化，故C、D錯誤。4．導體棒bc、ac做切割磁感線運動，產生感應電動勢，根據(jù)右手定則可知c點的電勢高于b點；但運動的過程中穿過線圈的磁通量一直為零，保持不變，故金屬框中無電流，電流表沒有讀數(shù)；由于電壓表中沒有電流通過，則電壓表也沒有讀數(shù)，根據(jù)右手定則可知c點的電勢高于a點，故A、B、D錯誤，C正確。5．由圖像可得電動勢最大值為，故A錯誤。由圖像知這是正弦式交流電，所以電動勢有效值為，故B正確。時，產生的感應電動勢為零，此時線框平面與中性面重合，故C正確。由圖像可知周期，頻率，故D正確。6．設電流的有效值為I，根據(jù)有效值的定義可得，解得，故B正確。7．單位時間吹到葉片上的風的質量為，根據(jù)能量守恒可得發(fā)電機的發(fā)電功率 ，若風速加倍，則發(fā)電機的功率變?yōu)?倍，故A錯誤，B正確。發(fā)電機的輸出電壓有效值為，故C錯誤。時，電動勢的瞬時值為零，此時發(fā)電機線圖中磁通量的變化率為零，故D錯誤。8．金屬棒M釋放瞬間，速度為零，電路中的感應電流為零，金屬棒M不受安培力作用，由于彈簧處于原長狀態(tài)，因此金屬棒M只受重力作用，故A錯誤。當彈簧的拉力和安培力之和與金屬棒M的重力第一次大小相等時，金屬棒M的加速度為零，速度最大，電路中產生的感應電流最大，故B錯誤。根據(jù)右手定則可知，金屬棒M向下運動時，流過電阻的電流方向從P到Q，故C錯誤。最終金屬棒M靜止，此時彈簧處于伸長狀態(tài)，由能量守恒定律知，減少的重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能和焦耳熱，所以電阻上產生的總熱量小于金屬棒M重力勢能的減少量，故D正確。9．OP轉動切割磁感線產生的感應電動勢為，因為OP勻速轉動，所以桿OP產生的感應電動勢恒定，故A正確。桿OP勻速轉動產生的感應電動勢產生的感應電流由M到N通過MN棒，由左手定則可知，MN棒會向左運動，MN棒運動會切割磁感線，產生電動勢與原來電流方向相反，讓回路電流減小，MN棒所受合力為安培力，電流減小，安培力會減小，加速度減小，故D正確，B、C錯誤。10．根據(jù)，，，可知，，故A錯誤。乙圖中電壓最大值，，所以；乙圖中的電壓瞬時值表達式，故B正確。當R處出現(xiàn)火警時，其阻值減小，負載總電阻減小，則增大，則增大，故C正確。又增大，輸入電壓不變，和不變，所以不變，由于，所以減小，和不變，則變小，即電壓表V的示數(shù)減小，故D錯誤。11．將P和ab棒看作一個系統(tǒng)，P的重力不變，ab棒的重力沿斜面向下的分力不變，而速度在增大，ab棒所受的沿斜面向下的安培力隨之增大，故系統(tǒng)所受的合外力變小，加速度變小，故A正確。剛開始cd棒恰好靜止，有；cd棒剛要上滑時，有，聯(lián)立解得，故B正確。cd棒剛要上滑時，，又有，故，故C正確。由能量守恒定律得重物P減少的重力勢能等于ab棒、重物P增加的動能及ab棒增加的重力勢能與ab、cd棒產生的焦耳熱之和，故D錯誤。12．兩導體棒從同一位置由靜止釋放，進入磁場的速度大小相同，設為v，PQ剛進入磁場時剛好做勻速運動，則，，，則，從PQ進磁場到MN出磁場的過程中，可能的情況有兩種：第一種情況是PQ在磁場中運動時，MN還沒有進入磁場，等PQ出了磁場后，MN再進入磁場，這種情況PQ和MN分別都是在磁場中做勻速直線運動，產生的感應電流大小相等，但是回路中電流的方向相反，故A正確，B錯誤。第二種情況是PQ出磁場之前，MN已經進入磁場，MN 剛進磁場時，由于兩根導體棒速度大小相同，回路磁通量變化率為零，即感應電動勢為零，電流為零，兩棒均以的加速度做加速運動，當PQ出磁場后，MN在磁場中切割磁感線，產生感應電流，此時切割磁感線的速度大于剛進入磁場時的速度，產生的電流大于PQ剛進磁場時的電流，MN受到的合外力沿導軌向上，，，MN做加速度減小的減速運動，PQ中的感應電流大小逐漸減小，方向與之前相反，圖像的斜率逐漸減小，故C錯誤，D正確。第II卷（非選擇題，共52分）二、填空、實驗題（本大題共2小題，共14分）13．（每空2分，共4分）（1）3000（2）A【解析】（1）歐姆表讀數(shù)為：（2）根據(jù)，可知B、C錯誤。該電學元件可能是一個阻值未知的電阻，故A正確。14．（每空2分，共10分）（1）B（2）C（3）AC（4）（5）A【解析】（1）為了保證入射小球碰撞后不反彈，入射球的質量要大于被碰球的質量，為了使兩球發(fā)生對心碰撞，則要求兩球的半徑相同，故入射球選擇直徑為、質量為的小球，被碰球選擇直徑為、質量為的小球，故B正確。（2）如果采用畫圓法確定小球的落點，應該讓所畫的圓盡可能把大多數(shù)落點包進去，且圓的半徑最小，這樣所畫圓的圓心即為小球落點的平均位置，故C正確。（3）為了讓小球每次平拋的速度相等，實驗中需要讓小球每次都必須從斜槽上的同一位置靜止釋放，故A正確。兩個小球下落時間相同，可以用位移代替初速度，故不需要求出時間，所以不需要測量高度，故B錯誤。與重力方向一致的線叫重垂線，用重垂線保證桌腿與地面垂直，即桌面與地面水平，從而保證小球能做嚴格的平拋運動，故C正確。小球每次從斜槽的同一位置滾下，不需要斜面光滑，且為使小球做平拋運動，斜槽的末端需調成水平，故D錯誤。（4）入射球碰撞前的速度為，碰撞后入射球和被碰球的速度分別為，，碰前的動量為，碰后的動量為。若等式成立，則驗證了動量守恒定律。將、、的表達式代入上式并化簡得。 （5）根據(jù)機械能守恒定律，有，因，再結合上問，整理可得，再根據(jù)上問動量守恒可得，由以上兩式解得，故A正確。三、解答題（本大題共4小題，共38分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后結果的不能得分，有數(shù)據(jù)計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）15．（8分）解：（1）線圈中產生正弦式交變電流，由乙圖可知①感應電動勢的最大值為②感應電動勢的有效值③電壓表的示數(shù)④（2）從到時間內平均電動勢為⑤從到時間內平均電流為⑥通過電荷R的電荷量為⑦評分標準：本題共8分。正確得出⑦式給2分，其余各式各給1分。16．（8分）解：（1）以向右為正，碰撞過程中由動量守恒和能量守恒可得：①②聯(lián)立解得：③方向水平向左④（2）對A球由動量定理有：⑤解得：⑥方向水平向左⑦評分標準：本題共8分。正確得出②式各給2分，其余各式各給1分。17．（10分）解：（1）感應電動勢：①故感應電流：②導體兩端電壓：③ （2）金屬棒在勻速運動過程中，所受的安培力大小為：④導體棒做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：拉力⑤所以拉力的沖量⑥（3）0.1s內導體棒的位移：⑦拉力做功：⑧評分標準：本題共10分。正確得出①、④式各給2分，其余各式各給1分。18．（12分）解：（1）設兩棒粘合前瞬間導體棒乙的速度大小為，對導體棒乙沿圓弧導軌運動的過程，根據(jù)機械能守恒定律有①解得兩棒粘合前瞬間，導體棒乙受到導軌的支持力與重力mg的合力提供向心力有②解得根據(jù)牛頓第三定律可知③（2）設兩棒相碰并粘合在一起后瞬間的速度大小為，根據(jù)動量守恒定律有④解得根據(jù)能量守恒定律有⑤解得⑥（3）經分析可知，兩棒相碰并粘合在一起后切割磁感線的最大速度即為，故電路中產生的最大感應電動勢⑦根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電路中通過的最大電流 ⑧其中⑨又⑩解得?