20232024學年度第一學期教學質量檢測高二物理試題2024.01注意事項：1.答卷前，考生務必將自己的姓名、考生號等填寫在答題卡和試卷指定位置。2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用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。回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。3.本試卷共18小題，考試時間為90分鐘，考試結束后，將答題卡交回。一.單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。1.勻強磁場中放置一根通電導線，流過導線的電流為，導線長度為，它受到的磁場力為，關于該磁場，下列說法正確的是（）A.該勻強磁場磁感應強度大小為2TB.該勻強磁場的磁感應強度大小為4TC.該勻強磁場的磁感應強度大小可能為1TD.該勻強磁場磁感應強度大小最小為【答案】D【解析】【詳解】根據題意，設導線與磁場方向的夾角為，則有解得可知，當時，最小，最小值為則該勻強磁場的磁感應強度大小為故選D。2.我國超遠距離輸電技術世界領先，白鶴灘—江蘇輸電工程全長2087km，采用±800千伏特高壓直流輸電，如圖為白鶴灘—江蘇輸電線路中3根水平導線a、b、c，3根導線互相平行且間距相等，其中a、b導線位于同一水平面內，3根導線流過的電流大小關系為，方向如圖。已知通電直導線周圍磁場磁感應強度大小（r為磁場中某點到直導線的距離，k為常數），下列說法正確的是（）Aa、c兩根導線相互吸引B.b、c兩根導線對a的安培力方向豎直向下C.a、b兩根導線對c的安培力方向豎直向下D.圖中三角形中心處的磁場磁感應強度為零【答案】B【解析】【詳解】A．a、c兩根導線電流反向，根據安培定則與左手定則，a、c兩根導線相互排斥，A錯誤；B．根據，，得如圖則得則b、c兩根導線對a的安培力方向豎直向下，B正確；C．a、b兩根導線對c的安培力均為排斥力，且大小相等，則a、b兩根導線對c的安培力方向豎直向上，C錯誤；D．如圖三角形中心處的磁場磁感應強度不為零，D錯誤。故選B。3.如圖，是一種電感式微小位移傳感器的原理圖。1是待測位移的物體，3是空心線圈，軟鐵芯2部分插在線圈3中，并且可以隨著物體1在線圈中左右平移。要能夠準確反映出物體1的左右位置變化，那么應該在a、b間連接的是（）A.在a、b間串接干電池和靈敏電流計B.在a、b間接靈敏電流計C.在a、b間串接交流電源和靈敏電流計D.在a、b間電壓表【答案】C【解析】【詳解】根據題意可知，軟鐵芯2隨著物體1向左平移，可以使線圈3的自感系數增大，同理軟鐵芯2隨著物體1向右平移，可以使線圈3的自感系數減小，這一變化通過轉換電路和檢測電路輸出電流，就得到了被測物體位移的變化，則應將線圈3與靈敏電流計串聯后與交流電源相連，線圈自感系數的變化將使它對交變電流的感抗發生變化，從而引起電路中電流的變化，再由靈敏電流計顯現出來。故選C4.如圖，回旋加速器兩個D形金屬盒分別與高頻交流電源兩極相接，兩盒放在磁感應強度為的勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源A位于盒的圓心，兩D形盒的半徑為，兩盒間的狹縫很小。粒子源釋放的粒子電荷量為，質量為，下列說法正確的是（）A.所接交流電源的頻率B.粒子加速后獲得的最大動能C.若增大兩盒間的加速電壓，則粒子離開出口時的動能也增大D.若兩盒間加速電壓為U，則粒子從釋放到離開出所需時間為【答案】A【解析】【詳解】A．根據回旋加速器的原理可知，所接交流電源的頻率與粒子在磁場中做圓周運動的頻率相等，則所接交流電源的頻率故A正確；BC．根據洛倫茲力提供向心力，有得粒子加速后獲得的最大速度大小為粒子加速后獲得的最大動能等于可知，粒子離開出口時的動能與盒間的加速電壓大小無關，若增大兩盒間的加速電壓，則粒子離開出口時的動能不變，故BC錯誤；D．若兩盒間加速電壓為U，則有則粒子從釋放到離開出所需時間為故D錯誤。故選A。5.同位素質譜儀是用來分離和檢測不同同位素的專用儀器，如圖是同位素質譜儀結構示意圖，電離室A中產生質量不同、帶電量相同的兩種離子，它們從電離室A下方小孔不斷飄入電壓為U的加速電場中，沿直線垂直磁場進入磁感應強度為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中，最后打在照相底片D上。由于實際加速電壓在范圍內有微小變化，離子打到底片上是一個區域，因而這兩種離子在底片D上的落點可能會發生重疊。離子初速度及重力不計，下列說法正確的有（）A.兩種離子都帶負電荷B.打到底片上P區域的離子比荷較大C.若一定，U越大越容易發生重疊D.若U一定，越大越容易發生重疊【答案】D【解析】【詳解】A．由圖可知，離子進入磁場時，受水平向左的洛倫茲力，由左手定則可知，兩種離子都帶正電荷，故A錯誤；B．離子經過加速電場，由動能定理有離子在磁場中運動，由牛頓第二定律有離子在底片D上的落點到的距離為整理可得可知，打到底片上P區域的離子比荷較小，故B錯誤；CD．根據題意，設兩種離子的質量分別為、，且有則的落點到的距離最小為的落點到的距離最大為兩軌跡發生重疊，有則有可知，若一定，越大越容易發生重疊，若一定，U越小越容易發生重疊，故C錯誤，D正確。故選D。6.如圖，條形磁鐵豎直放置，磁鐵固定不動，在磁鐵正上方有一個金屬圓環，圓環軸線與磁鐵軸線重合。現讓圓環由靜止開始下落，圓環最終通過磁鐵遠離磁鐵而去。圖中圓環的虛線位置為圓環經過磁鐵中點O時的中間位置，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.圓環通過磁鐵過程中，圓環的機械能先減小后增大B.圓環經過中間位置時，其加速度等于g，穿過圓環的磁通量變化率最小C.圓環向中間位置運動過程中，圓環加速度小于g，圓環有沿徑向擴大的趨勢D.圓環從中間位置向下運動過程中，圓環加速度小于g，圓環有沿徑向收縮的趨勢【答案】B【解析】【詳解】A．根據“來拒去留”可知圓環在通過磁鐵的過程中，所受安培力始終向上，安培力始終做負功，因此圓環的機械能始終減小，故A錯誤；B．從上方接近中間位置時，穿過圓環的磁通量逐漸增加，通過中間位置再向下運動過程中，穿過圓環的磁通量又逐漸減小，因此在中間位置時，穿過圓環的磁通量最大，磁通量的變化率最小為零，回路中沒有感應電流，不受安培力，加速度為g，故B正確；C．圓環在靠近磁鐵的過程中，穿過圓環的磁通量增加，圓環中有感應電流，受向上的安培力，加速度小于g，根據“增縮減擴”可知，圓環縮小的趨勢；當圓環跨過磁鐵上端磁極后，再向下運動的過程中，磁鐵外的磁場和磁鐵內部的磁場反向，圓環才有擴張的趨勢，故C錯誤；D．圓環從中間位置向下運動過程中，根據“來拒去留”可知圓環受向上的安培力，加速度小于g；從中間位置到磁鐵下端磁極過程，穿過圓環的磁通量逐漸減小，由于磁鐵外的磁場和磁鐵內部的磁場反向，根據楞次定律可知圓環有收縮的趨勢；從磁鐵下端磁極繼續向下運動的過程，穿過圓環的磁通量逐漸減小，根據“增縮減擴”，可知圓環有擴張的趨勢，故D錯誤。故選B。7.如圖甲，某實驗小組用電壓傳感器研究電感線圈特性，圖甲中三個燈泡相同，燈泡電阻不變。閉合開關S，當電路達到穩定狀態后再斷開開關，與傳感器相連的電腦記錄的電感線圈L兩端電壓u隨時間t變化的ut圖像如圖乙所示。不計電源內阻及電感線圈L的直流電阻，下列說法正確的是（）A.圖乙中電壓U1與U2的比值為3：4B.開關S閉合瞬間，L2、L3同時點亮C.開關S斷開瞬間，燈L2閃亮一下再逐漸熄滅D.從開關S閉合瞬間至斷開前，流經燈L1的電流保持不變【答案】A【解析】【詳解】A．開關閉合瞬間，L1和L2串聯，電壓傳感器測量L2兩端電壓，則穩定后，通過L3的電流為開關斷開瞬間，自感電流與原電流等大，則得A正確；B．開關閉合瞬間，由于L3與線圈串聯，線圈阻礙電流增大，則L3逐漸變亮，B錯誤；C．L2和L3電流相等，則開關斷開的瞬間，自感電流不會使L2閃亮，直接逐漸熄滅，C錯誤；D．開關閉合瞬間，L3逐漸變亮，即電流逐漸增大，則L1的電流逐漸增大，D錯誤。故選A。8.如圖，足夠長柱形絕緣直桿與水平面間夾角θ=30°，直桿處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁場磁感應強度大小為B，桿上套有一個帶電量為q、質量為m的小球，小球孔徑略大于桿的直徑，球與直桿間的動摩擦因數。現將小球由靜止釋放，當小球下滑距離x1時其加速度最大，當球再下滑距離x2時其速度剛好達到最大，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.小球的最大加速度為B.小球的最大速度為C.小球下滑距離x1過程中克服摩擦力做的功D.小球下滑距離x2過程中克服摩擦力做的功為【答案】D【解析】【詳解】A．根據題意可知，當其加速度最大時，沿桿方向合力最大，摩擦力為零，此時解得最大加速度故A錯誤；B．當速度最大時，合力為零解得最大速度故B錯誤；C．小球下滑距離x1時，解得故C錯誤；D．小球下滑距離x2過程中解得故D正確。故選D。二.多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求。全部選對得4分，選對但不全的得2分，選錯或不選得0分。9.如圖所示的LC電路中，電容C的電容量為，電感L的自感系數為1mH。已充電的平行板電容器兩極板水平放置，開關S斷開時，極板間有一顆帶電灰塵在靠近上極板處恰好靜止；時刻閉合開關S，灰塵在電容器內運動，重力加速度，下列說法正確的是（）A.帶電灰塵在兩極板間做往復運動B.時刻，帶電灰塵的加速度大小為C.時刻，帶電灰塵運動的速度最大D.當帶電灰塵的加速度大小為時，電感線圈中的磁場磁感應強度最大【答案】BD【解析】【詳解】根據題意可知，開關斷開時，灰塵恰好靜止，則有由公式可得，LC電路振蕩電流的周期為內，電容器放電，電場強度減小，磁場磁感應強度增大，灰塵向下加速，加速度逐漸增大，時，電容器放電結束，電場強度為0，灰塵只受重力，此時有可知，加速度大小為，此時電感線圈中的磁場磁感應強度最大；內，電容器反向充電，電場反向增大，則灰塵受到電場力向下，灰塵繼續向下加速，時，電場強度最大，此時有可得，加速度大小為，內，電容器反向放電，電場強度減小，灰塵受到電場力仍然向下，灰塵繼續向下加速，加速度減小，內，電容器正向充電，灰塵受向上的電場力，但電場力小于灰塵的重力，則灰塵繼續向下加速AC．綜上所述，灰塵在遇到下極板之前，一直向下加速，它的速度不斷增大，故AC錯誤；B．時刻，帶電灰塵的加速度大小為，故B正確；D．時，帶電灰塵的加速度大小為時，電感線圈中的磁場磁感應強度最大，故D正確。故選BD。10.如圖甲，為革命戰爭時期我軍常用的手搖交流發電機，可以隨時方便地為發報聯絡提供可靠電力。圖乙為該發電機結構示意圖，大輪與小輪通過皮帶傳動，大小輪半徑之比為，小輪與線圈固定在同一轉軸上；線圈是由漆包線繞制而成的邊長為L的正方形，共n匝，總阻值為r；磁體間磁場可視為磁感應強度大小為B的勻強磁場。轉動手柄使大輪以角速度勻速轉動，帶動小輪及線圈繞轉軸轉動，轉軸與磁場方向垂直。線圈通過導線、滑環和電刷連接一個阻值為R的燈泡。發電時燈泡兩端電壓不超出其額定電壓，皮帶不打滑，下列說法正確的是（）A.若增大大輪轉速，燈泡亮度不變B.若增大小輪半徑，燈泡亮度變暗C.燈泡兩端電壓有效值為D.若繞制線圈的漆包線總長度不變，改繞成矩形線圈，其他都不變，則燈泡亮度不變【答案】BC【解析】【詳解】A．大輪與小輪通過皮帶傳動，若增大大輪轉速，則小輪轉速同樣增大，則感應電動勢的最大值變大，有效值變大，燈泡亮度變亮，故A錯誤；B．若增大小輪半徑，由可知，小輪轉動的角速度變小，則感應電動勢的最大值變小，有效值變小，燈泡亮度變暗，故B正確；C．大輪與小輪通過皮帶傳動，輪子邊緣線速度相等，由可知，小輪轉動的角速度為，感應電動勢的最大值為燈泡兩端電壓有效值為故C正確；D．若繞制線圈的漆包線總長度不變，改繞成矩形線圈，由數學知識可知，線圈面積變小，則感應電動勢的最大值變小，有效值變小，燈泡亮度變暗，故D錯誤。故選BC。11.風能是一種清潔無公害可再生能源，風力發電非常環保，且風能蘊量巨大，截至2023年底，中國風電裝機容量接近4億千瓦，位居世界第一。如圖為某風力發電場向一學校供電線路圖，發電場的輸出功率為10kW，輸出電壓為250V，用戶端電壓為220V，輸電線總電阻，升壓變壓器原、副線圈匝數比，變壓器均為理想變壓器，下列說法正確的是（）A.降壓變壓器的匝數比B.輸電線上的電流為40AC.該輸電系統的輸電效率為D.深夜學校的用電器減少，輸電線上損失的功率將變大【答案】AC【解析】【詳解】AB．根據題意，由可得，升壓變壓器原線圈的電流為輸電線上的電流為升壓變壓器副線圈的電壓為降壓變壓器原線圈的電壓為降壓變壓器的匝數比故A正確，B錯誤；C．該輸電系統的輸電效率為故C正確；D．深夜用戶的用電器減少，則降壓變壓器的輸入功率減小，輸入電流減小，輸電線上損失的功率減小，故D錯誤。故選AC。12.如圖甲，MN、PQ為兩根間距為L的足夠長固定平行光滑金屬導軌，導軌平面與水平面間夾角，上端M、P間接一個阻值為R的定值電阻，兩導軌間存在垂直導軌平面向上的勻強磁場，長為L、質量為m的金屬棒ab放置在導軌上。現將棒由靜止釋放，同時對棒施加一個沿導軌向下的恒定拉力F，當棒下滑距離d時，棒剛好達到勻速運動狀態，此過程中棒的加速度大小隨其速度變化的關系圖像如圖乙。重力加速度為g，金屬棒及導軌電阻不計，棒始終與導軌垂直且接觸良好，下列說法正確的是（）A.拉力的大小B.勻強磁場的磁感應強度C.金屬棒加速過程中通過棒某一截面的電量為D.金屬棒加速過程中，電阻上產生的焦耳熱【答案】CD【解析】【詳解】AB．根據題意，由圖乙可知，當棒的速度為0時，加速度為，則有當棒的速度為時，加速度為0，則有感應電動勢為感應電流為金屬棒受到的安培力為又有解得，故AB錯誤；C．根據題意，由公式、和可得，金屬棒加速過程中通過棒某一截面的電量為故C正確；D．根據題意，金屬棒加速過程中，由能量守恒定律有解得故D正確。故選CD。三.非選擇題：本題共6小題，共60分。13.某實驗小組用圖（a）所示裝置做“探究影響感應電流方向的因素”實驗。該小組同學在紙上畫出實驗草圖，記錄磁極運動的四種情況，根據實驗結果，分別標出不同情況下磁體的N極、S極運動方向以及相應感應電流的方向，如圖（b）所示，請回答下面問題：（1）甲、乙兩次實驗記錄表明，當磁體靠近線圈運動，即穿過線圈的磁通量__________（選填“增大”或“減小”）時，根據右手螺旋定則可以判定感應電流的磁場方向與磁體的磁場方向__________（選填“相同”或“相反”）；（2）丙、丁兩次實驗記錄表明，當磁體遠離線圈運動，即穿過線圈的磁通量__________（選填“增大”或“減小”）時，根據右手螺旋定則可以判定感應電流的磁場方向與磁體的磁場方向__________（選填“相同”或“相反”）；（3）總結上述實驗結果，可以得到關于感應電流方向的規律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要__________引起感應電流的磁通量的變化。【答案】①.增大②.相反③.減小④.相同⑤.阻礙【解析】【詳解】（1）[1][2]當磁體靠近線圈運動時，穿過線圈的磁感線條數增加，即穿過線圈的磁通量增大；根據右手螺旋定則可以判定感應電流的磁場方向與磁體的磁場方向相反。（2）[3][4]當磁體遠離線圈運動時，穿過線圈的磁感線條數減少，即穿過線圈的磁通量減小；根據右手螺旋定則可以判定感應電流的磁場方向與磁體的磁場方向相同。（3）[5]感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。14.水的硬度是指水中鈣、鎂離子含量，水的硬度可以用水的電阻率來反映。某自來水廠的技術人員要通過測量水樣的電阻率來判斷水質是否達標，技術人員先將水樣注入絕緣性能良好的圓柱形細直透明塑料管，再用圓形金屬電極將管中水密封，如圖甲所示。請回答下面問題：（1）技術人員用游標卡尺測量塑料管的內徑，讀數如圖乙，則塑料管的內徑__________mm；（2）技術人員用圖丙所示電路來測量水樣的電阻率，方法如下：①調整電阻箱的阻值，使靈敏電流表滿偏，記錄電阻箱的讀數，并用刻度尺測量管中水柱長度；②改變管中水柱長度，重復步驟①，得到多組R、L值；③根據測得數據，以管中水柱長度L為橫軸，以電阻箱讀數R為縱軸，作圖像，如圖丁所示，圖像中圖線的縱、橫截距分別為、，則水樣的電阻率為__________（用表示）；（3）測中，當塑料管中水柱的長度為時，水柱的電阻為__________；（4）本實驗中靈敏電流表的內阻Rg對實驗結果__________（選填“有”或“無”）影響，電源內阻r對實驗結果__________（選填“有”或“無”）影響。（5）本實驗在操作中，如果發現在調整電阻箱R的阻值時靈敏電流表不能達到滿偏，__________（選填“能”或“不能”）實現對水樣電阻率的測量。【答案】①.5.80②.③.④.無⑤.無⑥.能【解析】【詳解】（1）[1]由圖乙可知，塑料管的內徑為（2）[2]根據題意可知，每次調整電阻箱，均使電流表滿偏，即電路的總電阻不變，由圖丁可知，當時，電阻箱的讀數為，此時電路的總電阻為則有整理可得結合圖丁圖像可得解得（3）[3]由電阻定律可得，當塑料管中水柱的長度為時，水柱的電阻為（4）[4][5]由（2）分析可知，本實驗中靈敏電流表的內阻與電源內阻r對實驗結果均無影響。（5）[6]由（2）分析可知，本實驗在操作中，如果發現在調整電阻箱R的阻值時靈敏電流表不能達到滿偏，只需每次調整電阻箱和水柱長度時，讓電流表達到相同數值即可，即保證每次調整電路的總電阻不變，實現對水樣電阻率的測量。15.光伏發電可以有效解決偏遠農村地區用電難的問題，相對于傳統發電機，光伏發電系統更為便捷，電池板只需安裝在屋頂上，就可直接將太陽能轉化為電能供應，完全不受供電通道的限制。如圖，某戶農家將輸出電壓交流電的光伏發電系統接到變壓器上，通過副線圈分別向10只標稱為“12V、1.5A”的燈泡和一臺電動機供電，電動機線圈電阻，原線圈上所接燈泡L的額定電壓，副線圈的匝數為匝。電路接通后，各用電器都正常工作，光伏發電系統的輸出功率，電壓表的示數為，變壓器為理想變壓器，求：（1）原線圈上所接燈泡L消耗的功率；（2）變壓器原線圈的匝數；（3）電動機輸出的機械功率。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）根據題意，設原線圈上的電流為，則有解得（2）根據題意，設原線圈匝數為，則有解得匝（3）根據題意，設副線圈上的電流為，則有又有聯立解得16.如圖，在直角坐標xOy平面內，存在半徑為R的圓形勻強磁場區域，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里，磁場邊界與x、y軸分別相切于a、b兩點，ac為圓形邊界的直徑。質量為m、電荷量為的帶電粒子從b點以某一初速度沿平行于x軸方向射入磁場，粒子從a點垂直于x軸離開磁場，不計粒子重力。（1）求初速度；（2）若粒子以某一初速率在xOy平面內從b點沿各個方向射入磁場，粒子從a點射出磁場時離b點最遠，求粒子初速率的大小；（3）若粒子以大小的速率在xOy平面內從b點沿各個方向射入磁場，求粒子在磁場中運動的最長時間。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）根據題意，設粒子在磁場中做圓周運動的半徑為，則有由幾何關系得解得（2）根據題意，設粒子在磁場中運動半徑為，粒子運動軌跡如圖所示則有由幾何關系得解得（3）若粒子以大小的速度射入磁場，設粒子在磁場中運動半徑為，粒子在磁場中運動時間最長時的運動軌跡如圖則有解得由幾何關系可得，圓弧所對圓心角為，則有，解得17.如圖，兩根平行光滑金屬導軌