試題PAGE1試題2024北京房山高二（下）期中物理本試卷共8頁，滿分100分，考試時長90分鐘。考生務必將答案填涂或書寫在答題卡上，在試卷上作答無效。考試結束后，將試卷和答題卡一并交回。一、單項選擇題（共14小題，每小題3分，共42分。）1.在下列物理量中，屬于標量的是（）A.磁感應強度 B.磁通量 C.沖量 D.動量2.隨著科技的進步，越來越多的人使用藍牙耳機，手機與基站及耳機的通信如圖所示。若基站與手機、手機與耳機之間通信的電磁波分別為甲波和乙波，下列說法正確的是（）A.甲波的波長比乙波的短B.甲波和乙波的頻率都比可見光的頻率大C.真空中，甲波的傳播速度比乙波的傳播速度大D.甲波和乙波的傳播，靠的是電和磁的相互“感應”，而不是靠介質的機械傳遞3.金屬探測器常用于安檢，探測器內線圈通有交變電流，能產生迅速變化的磁場。當探測器靠近金屬材料物體時，報警器就會發出警報，靠近非金屬物體時則不發出警報。關于探測器工作原理，下列說法正確的是（）A.利用靜電感應現象工作B.利用磁場對金屬的吸引作用工作C.利用發射和接收電磁波工作D.利用金屬中形成渦流，引起探測器線圈中電流變化工作4.如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵，在磁鐵正下方有一個固定在水平桌面上的閉合銅質線圈。將磁鐵豎直向下拉至某一位置后放開，磁鐵開始上下振動。下列說法正確的是（）A.磁鐵振動過程中，線圈中電流的方向保持不變B.磁鐵靠近線圈時，線圈有收縮的趨勢C.磁鐵振動過程中，線圈對桌面的壓力始終大于線圈的重力D.磁鐵振動過程中，彈簧和磁鐵組成系統的機械能守恒5.某些共享單車的內部有一個小型發電機，通過騎行者的騎行踩踏，可以不斷地給單車里的蓄電池充電，蓄電池再給智能鎖供電。小型發電機的發電原理可簡化為圖甲所示，矩形線圈abcd處于勻強磁場中，通過交流電流表與阻值為R的電阻相連。某段時間在騎行者的踩踏下，線圈繞垂直磁場方向的軸勻速轉動，圖乙是線圈轉動過程中穿過線圈的磁通量隨時間t變化的圖像，則（）A.t=0時刻，線圈處于中性面位置B.t1時刻，電流表示數最大C.t2時刻，線圈中電流方向發生改變D.t3時刻，穿過線圈的磁通量變化率為零6.在斷電自感的演示實驗中，用小燈泡、帶鐵芯的電感線圈和定值電阻等元件組成了如圖甲所示的電路。閉合開關待電路穩定后，兩支路中的電流分別為和。斷開開關前、后的一小段時間內，電路中的電流隨時間變化的關系圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是（）A.斷開開關前，定值電阻中的電流為B.斷開開關前，燈泡的電阻小于定值電阻和電感線圈的總電阻C.斷開開關后，小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅D.斷開開關后，小燈泡所在支路中的電流如曲線所示7.圖甲是某燃氣灶點火裝置的原理圖。轉換器將直流電壓轉換為圖乙所示的正弦交流電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數分別為、，電壓表為理想交流電表。當變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發電火花點燃氣體。開關閉合后，下列說法正確的是（）A.電壓表的示數為5VB.若沒有轉換器則變壓器副線圈輸出的是直流電C.該變壓器通過放大電流從而點燃氣體D.若，則可以實現燃氣灶點火8.圖是質譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器．速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E．平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1、A2．平板S下方有強度為B0的勻強磁場．下列表述正確的是A.該帶電粒子帶負電B.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里C.能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大9.數據表明，在電動車事故中，佩戴頭盔可抵擋85%的頭部傷害，使受傷比例下降70%，則下列說法正確的是（）A.頭盔減小了駕駛員頭部撞擊過程中的動量變化率B.頭盔延長了撞擊的作用時間，從而使得動量變化更小C.頭盔減小了駕駛員頭部撞擊過程中撞擊力的沖量D.事故中頭盔對頭部的沖量大于頭部對頭盔的沖量10.LC振蕩電路是一種簡單且常見電路，在測量、自動控制、無線電通信及遙控等許多領域有著廣泛的應用。如圖甲所示，規定回路中順時針方向的電流為正，電流i隨時間t變化的規律如圖乙所示。則下列說法正確的是（）A.t1時刻，電容器中向下的電場最強B.t2時刻，電容器極板不帶電C.在t1~t2時間內，電容器正在充電D.在t2~t3時間內，振蕩電路中磁場能正在向電場能轉化11.如圖所示，光滑水平面上的正方形導線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出。線框的邊長小于磁場寬度。下列說法正確的是（）A.線框進磁場的過程中電流方向為順時針方向B.線框出磁場的過程中做勻減速直線運動C.線框在進和出的兩過程中產生的焦耳熱相等D.線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量相等12.洛倫茲力演示儀由勵磁線圈、電子槍、玻璃泡等組成，結構示意圖如圖所示。勵磁線圈是一對彼此平行的共軸的圓形線圈，當線圈通有勵磁電流I，兩線圈之間將產生垂直線圈平面的勻強磁場，其磁感應強度與I成正比，比例系數為k，方向垂直紙面向里，電子在電子槍中經加速電壓U加速形成高速電子束，若電子束垂直磁場方向，可看到電子束徑跡呈圓形，直徑為D，下列說法正確的是（）A.勵磁線圈中電流方向為逆時針B.僅增大勵磁線圈中電流，電子束徑跡半徑變大C.僅減小電子槍的加速電壓，電子束徑跡半徑變大D.電子比荷13.如圖所示的天平可用來測定磁感應強度B。天平的右臂下面掛有一個電阻為R的矩形線圈，線圈寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里。當線圈中通有電流I時，細線在天平左、右兩邊加上質量各為m1、m2的砝碼，天平平衡。當電流反向（大小不變）時，右邊再加上質量為m的砝碼后，天平重新平衡。若在此時剪斷細線，矩形線圈將由靜止下落，經一段時間，線圈的上邊離開磁感應強度為B的勻強磁場前瞬間的速度為v，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A.B大小為B.B大小為C.天平第一次平衡時，線圈中的電流方向為逆時針方向D.線圈離開磁場前瞬間，感應電流的電功率14.現代科學研究中常要用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。上圖為側視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運動的軌道半徑為r，因電流變化而產生的磁感應強度隨時間的變化率為（k為一定值）。下列說法中正確的是（）A.電子受到的感生電場力提供圓周運動的向心力B.為使電子加速，感生電場的方向應該沿逆時針方向C.為使電子加速，當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流應該增大D.電子在圓形軌道中加速一周的過程中，感生電場對電子所做的功為2keπr二、實驗題（每空2分，共18分。）15.某同學在做“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數的關系”實驗時，用圖所示學生電源給乙所示變壓器原線圈供電，電壓為4V，用多用電表交流10V擋測量副線圈電壓，示數如圖丙所示。（1）若原線圈連接的是0和200接線柱，則副線圈連接0和___________接線柱。（2）關于本實驗，下列說法正確的是A.為了減少變壓器的能量損失，應采用整塊硅鋼鐵芯B.若僅增加原線圈匝數，電壓表示數增大C.若僅增加副線圈匝數，電壓表示數增大D.若該變壓器為只有一個原線圈和一個副線圈的降壓變壓器，則副線圈應使用較粗的導線（3）理想變壓器是一種理想化模型，請分析說明該模型應忽略哪些次要因素____。16.用如圖所示的裝置來完成“驗證動量守恒定律”的實驗。實驗中使用的小球1和2半徑相等，用天平測得質量分別為m1、m2。在木板上鋪一張白紙，白紙上面鋪放復寫紙，記下重錘線所指的位置O。先不放小球2，使小球1從斜槽上某一點S由靜止滾下，落到水平地面。再把小球2靜置于斜槽軌道末端，讓小球1仍從S處由靜止滾下，小球1和小球2碰撞后分別落在復寫紙上，在白紙上留下各自落點的痕跡。（1）實驗中，入射小球質量為m1與被碰小球質量m2應滿足的大小關系為___。實驗記錄如圖所示，小球2被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的______（選填“OM”“OP”或“ON”）。（2）關于該實驗，下列說法正確的是。A.實驗中需要用到的器材有天平、停表、刻度尺B.實驗時需要測量斜槽末端到水平地面的高度C.用半徑盡量小的圓把落點圈起來，圓心可視為落點的平均位置D.小球1滾下過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結論無影響（3）若實驗所測物理量滿足表達式__________，則可判定兩個小球相碰前后動量守恒。（4）驗證動量守恒的實驗也可以在如圖所示的水平氣墊導軌上完成，實驗時靜止的兩滑塊用細線連接，中間有一個壓縮的輕質彈簧，燒斷細線后，兩滑塊分別向兩邊運動，滑塊運動過程所受的阻力可忽略。實驗測得滑塊A的總質量為m1，滑塊B的總質量為m2，兩滑塊遮光片的寬度相同且為d，光電門記錄的遮光片擋光時間如下表所示。在實驗誤差允許范圍內，若滿足關系式________，即驗證了燒斷細線前后兩滑塊組成的系統動量守恒。燒斷細線前彈簧的彈性勢能為_____（以上兩空均用測量的物理量表示）。左側光電門右側光電門擋光時間T1T2三、計算論證題（本題共4小題，共40分。）解題要求：寫出必要的文字說明、方程式和結果。有數值計算的題，結果必須明確寫出數值和單位。17.如圖甲所示，線圈的匝數N=200（圖中只畫了2匝），線圈面積S=0.2m2，線圈電阻r=2Ω。其兩端與一個R=8Ω的電阻相連，線圈內有垂直紙面向里的磁場。線圈中的磁感應強度按圖乙所示規律變化。（1）判斷通過電阻R的電流方向。（2）求線圈中產生的感應電動勢大小E。（3）求電阻R兩端的電壓U。18.如圖所示，把一個質量m=0.2kg的小球放在高度h=5.0m的直桿的頂端。一顆質量m'=0.01kg的子彈以v0=500m/s的速度沿水平方向擊中小球，并以v'=100m/s的速度穿出小球。取重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力。求：（1）小球沿水平飛出時的速度大小v。（2）小球落地處離桿的水平距離s。（3）子彈穿過小球過程中系統損失的機械能。19.加速器在核物理和粒子物理研究中發揮著巨大的作用，回旋加速器是其中的一種。圖甲為回旋加速器的工作原理圖。D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒，分別和一高頻交流電源兩極相連。兩盒處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于盒面。位于D1盒圓心附近的A處有一個粒子源，產生質量為m、電荷量為+q的帶電粒子。不計粒子的初速度、重力和粒子通過兩盒間的縫隙的時間，加速過程中不考慮相對論效應。（1）求所加交流電源的周期T。（2）若已知半圓金屬盒的半徑為R，請計算粒子離開加速器時獲得的最大動能Ekm。（3）某同學在分析帶電粒子運動軌跡時，畫出了如圖乙所示的軌跡圖，他認為相鄰軌跡間距是相等的，請你通過計算說明該軌跡是否合理。20.如圖甲所示，相距為L的平行金屬導軌置于水平面內，導軌間接有阻值為R的定值電阻。質量為m的金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在磁感應強度大小為B、方向垂直導軌平面向下的勻強磁場中。t=0時刻，對金屬棒ab施加一與導軌平行的恒定拉力F，使其由靜止開始做加速直線運動。不計金屬棒與導軌的電阻及金屬棒與導軌間的摩擦。（1）從t=0時刻開始計時，在圖乙所示的坐標系中定性畫出金屬棒ab的速度大小v隨時間t變化的圖像；并求出金屬棒ab的最大速度大小vm。（2）若在金屬棒ab的速度達到最大之后某時刻撤去拉力，金屬棒開始做減速運動，并最終停在導軌上，求撤去拉力之后金屬棒運動的最大距離x。（3）撤去拉力后，結合圖丙所示情境，分析說明當金屬棒ab以速度v向右運動時，自由電子所受洛倫茲力在能量轉化過程中所起的作用。

參考答案一、單項選擇題（共14小題，每小題3分，共42分。）1.【答案】B【詳解】磁感應強度、沖量和動量既有大小又有方向屬于矢量。磁通量可描述為穿過某平面的磁感線條數，所以磁通量為只有大小沒有方向的標量。故ACD錯誤；B正確。故選B。2.【答案】D【詳解】A．由圖可知甲波的波長大于乙波長，故A錯誤；B．由圖可知甲、乙波的波長都比可見光的波長大，根據波長、波速和頻率關系式可知甲、乙波的頻率都比可見光的頻率小，故B錯誤；C．電磁波在真空中傳播速度相同，則真空中甲、乙波速度相同，故C錯誤；D．甲波和乙波都是電磁波，則傳播靠的是電和磁的相互“感應”，而不是靠介質的機械傳遞，故D正確。故選D。3.【答案】D【詳解】A．金屬探測器利用的是電磁感應現象。故A錯誤；BCD．探測過程中，當探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的變化。故BC錯誤；D正確。故選D。4.【答案】B【詳解】A．磁鐵上下振動過程中，穿過線圈的磁通量先向下增大，后向下減小，由楞次定律可知，線圈中電流的方向會變化，故A錯誤；B．磁鐵靠近線圈時，由“增縮減擴”的規律，可知線圈有收縮的趨勢，故B正確；C．磁鐵振動過程中，由“來拒去留”的規律，可知線圈對桌面的壓力先大于重力，后小于重力，故C錯誤；D．磁鐵振動過程中，由于線圈中產生了感應電流，即有電能產生，由能量守恒定律，可知彈簧和磁鐵組成系統的機械能會一直減小，故D錯誤。故選B。5.【答案】D【詳解】A．由圖乙可知，t=0時刻穿過線圈的磁通量為0，則線圈與中性面垂直。故A錯誤；BD．t1和t3時刻，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應電動勢為零，電流表示數為電流有效值為一定值保持不變。故B錯誤；D正確；C．t2時刻磁通量為零，磁通量的變化率最大，即感應電動勢最大，感應電流最大，此時電流方向不發生改變。故C錯誤。故選D。6.【答案】C【詳解】A．斷開開關前、后的一小段時間內，通過電感線圈的電流方向是不變的，則電感線圈所在支路的電流如曲線所示，小燈泡所在支路的電流如曲線所示，則斷開開關前，定值電阻中的電流為，故A錯誤；B．由題圖可知，斷開開關前通過電感線圈的電流大于通過小燈泡的電流，所以斷開開關前，小燈泡的電阻大于定值電阻和電感線圈的總電阻，故B錯誤；C．斷開開關后，電感線圈產生的自感電動勢阻礙電流的減小，電感線圈相當于電源，由于線圈、電阻和燈泡重新組成回路，且斷開開關前電感線圈所在支路的總電阻小于小燈泡的總電阻，則小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅，故C正確；D．由A項分析知，故D錯誤；故選C。7.【答案】D【詳解】A．電壓表的示數為選項A錯誤；B．若沒有轉換器則變壓器副線圈無輸出電壓，選項B錯誤；C．該變壓器通過放大電壓從而點燃氣體，選項C錯誤；D．若則可以實現燃氣灶點火，選項D正確。故選D。8.【答案】D【詳解】A．粒子垂直磁場向下進入磁場，根據左手定則可以知道粒子帶正電，所以A錯誤.B．粒子帶正電，則受電場力向右，由左手定則可判斷磁場方向垂直直面向外，故B錯誤.C．由：得：此時離子受力平衡，可沿直線穿過選擇器，所以C錯誤.D．由：知R越小比荷越大，故D正確.9.【答案】A【詳解】AB．頭盔延長了撞擊的作用時間，動量變化不變，故頭盔減小了駕駛員頭部撞擊過程中的動量變化率，故A正確，B錯誤；C．根據動量定理佩戴頭盔后，駕駛員頭部撞擊過程中動量變化不變，可知駕駛員頭部撞擊過程中撞擊力的沖量不變，故C錯誤；D．根據牛頓第三定律，頭盔對頭部的作用力大小等于頭部對頭盔的作用力大小，根據可知事故中頭盔對頭部的沖量大小等于頭部對頭盔的沖量大小，故D錯誤。故選A。10.【答案】C【詳解】A．t1時刻電路中電流最大，電容器放電結束，則電容器中的場強為零，故A錯誤；B．時刻電路中電流為零，電容器極板帶電量最大，選項B錯誤；C．在時間內，電流從最大減到零，可知電容器正在充電，選項C正確；D．在時間內，電流從零增加到最大，可知電容器放電，振蕩電路中電場能正在向磁場能轉化，選項D錯誤。故選C。11.【答案】D【詳解】A．線框進磁場的過程中由楞次定律知電流方向為逆時針方向，A錯誤；B．線框出磁場的過程中，根據E=Blv聯立有由于線框出磁場過程中由左手定則可知線框受到的安培力向左，則v減小，線框做加速度減小的減速運動，B錯誤；C．由能量守恒定律得線框產生的焦耳熱Q=FAL其中線框進出磁場時均做減速運動，但其進磁場時的速度大，安培力大，產生的焦耳熱多，C錯誤；D．線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量其中，則聯立有由于線框在進和出的兩過程中線框的位移均為L，則線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量相等，故D正確。故選D。12.【答案】D【詳解】A．由安培定則可知，勵磁線圈中電流方向為順時針，才可以產生垂直紙面向里的勻強磁場，故A錯誤；BC．依題意，電子在電場中加速，由動能定理可得電子在勻強磁場中做勻速圓周運動，有聯立解得僅增大勵磁線圈中電流，則電流產生磁場的磁感應強度增強，電子束徑跡半徑變小；僅減小電子槍的加速電壓，電子束徑跡半徑變小；故BC錯誤；D．依題意有又聯立解得故D正確。故選D。13.【答案】B【詳解】AB．設線圈的質量為m0，根據受力平衡可得，解得故A錯誤；B正確；C．依題意，天平第一次平衡時，線圈所受安培力豎直向上，根據左手定則可知線圈中的電流方向為順時針方向。故C錯誤；D．剪斷細線后，線圈上邊剛離開磁場前產生的感應電動勢為由閉合回路歐姆定律可得感應電流的電功率為聯立，解得故D錯誤。故選B。14.【答案】C【詳解】A．電子受到的感生電場力使電子加速，故A錯誤；B．為使電子加速，電子帶負電，應使感生電場方向與電子運動方向相反，由于電子沿逆時針方向運動，故感生電場的方向應該沿順時針方向，故B錯誤；C．為使電子加速，當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，若電流增大，根據楞次定律，可知感生電場的方向為順時針方向，電子將沿逆時針方向做加速運動，故C正確；D．磁感應強度隨時間的變化率為，則感生電動勢為感生電場對電子所做的功為故D錯誤。故選C。二、實驗題（每空2分，共18分。）15.【答案】（1）400（2）CD（3）見解析【小問1詳解】如圖丙所示，副線圈兩端的電壓為根據原副線圈的電壓與匝數關系所以副線圈連接0和400接線柱；【小問2詳解】A．為了減少變壓器的能量損失，較少渦流的影響，鐵芯應采用絕緣的硅鋼片疊成的，故A錯誤；B．根據若僅增加原線圈n1匝數，電壓表示數減小，故B錯誤；C．根據若僅增加副線圈n2匝數，電壓表示數增大，故C正確；D．由于該變壓器為只有一個原線圈和一個副線圈的降壓變壓器，則副線圈中的電流大于原線圈的電流，所以副線圈應使用較粗的導線，故D正確。故選CD。【小問3詳解】理想變壓器模型應忽略的次要因素如下：①不計漏磁，即通過原副線圈每匝線圈的磁通量都相等，因而不計磁場能損失；②不計原副線圈的電阻，因而不計線圈的熱能損失；③不計鐵芯中產生的渦流，因而不計鐵芯的熱能損失。16.【答案】（1）①.m1>m2②.ON（2）CD（3）（4）①.②.【小問1詳解】[1]入射小球的質量一定大于被碰小球的質量，碰后球才會向前運動而不至于向后反彈。[2]小球2被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的ON。【小問2詳解】AB．實驗中需要用到的器材有天平（測量小球質量）、刻度尺（測量小球平拋運動的水平位移）由于所有的小球都做平拋運動，落地時間相同，因此不必測量落地時間，本實驗使用的器材不需要秒表，實驗時不需要測量斜槽末端到水平地面的高度。故AB錯誤；C．為了減小實驗中測量誤差，用半徑盡量小的圓把落點圈起來，圓心可視為落點的平均位置。故C正確；D．小球1滾下過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結論無影響，只要小球每次都從同一位置由靜止釋放，就能保證每次小球到達斜槽末端時速度相同。故D正確。故選CD。【小問3詳解】根據動量守恒定律可得每次小球落地時間相同，可推得【小問4詳解】[1]若燒斷細線前后兩滑塊組成的系統動量守恒，則有整理，可得[2]根據能量守恒，可知燒斷細線前彈簧的彈性勢能為三、計算論證題（本題共4小題，共40分。）解題要求：寫出必要的文字說明