河南省许昌市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案解析）

XCS2023—2024学年第一学期期末教学质量检测高二物理（考试时间：75分钟；满分：100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，只有一项是符合题目要求的。用2B铅笔把所选答案涂在答题卡上。1.在物理学中，有些物理量是矢量、有些物理量是标量、矢量相加时遵从平行四边形定则，标量相加时遵从算术法则。下列四组物理量中，均为矢量的是（）A.电场强度，磁感应强度 B.电动势，磁通量C.电流，电压 D.电功，电功率【答案】A【解析】【详解】A．电场强度是矢量，磁感应强度是矢量，故A正确；B．电动势和磁通量都是标量，故B错误；C．电流和电压都是标量，故C错误；D．电功和电功率都是标量，故D错误。故选A。2.如图所示，长直刚性导线MN水平固定放置。在导线MN正下方，矩形线圈abcd被两根轻质绝缘细线静止地悬挂在MN上，线圈的ab、cd两边均呈水平状态，abcd回路中始终通以逆时针方向的恒定电流。开始时，MN中不通电流，此时两细线的拉力大小均为T1；当MN中通以由M指向N的恒定电流时，两细线的拉力大小均MN变为T2。则下列关系正确的是（）A.T2=T1 B.T2<T1 C.T2>T1 D.T2有可能等于0【答案】C【解析】【详解】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。由于MN中通以由M指向N的恒定电流，且ab较近，cd较远。则MN对的ab排斥力大于对cd的吸引力，则两绳拉力变大，即T2>T1故选C。3.在电吉他中，电拾音器的基本结构如图所示。磁体附近的金属弦被磁化，其极性如图所示，因此弦振动时，在闭合线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。则在金属弦振动过程中，下列说法正确的是（）A.穿过闭合线圈的磁通量一定增加B.穿过闭合线圈的磁通量一定减小C.闭合线圈中产生的感应电流是恒定电流D.闭合线圈中产生的感应电流大小不断变化【答案】D【解析】【详解】AB．金属弦振动过程中，靠近磁铁，穿过线圈磁通量增大，远离磁铁穿过线圈的磁通量减小，故AB错误；CD．金属弦振动过程中磁场的方向不变，弦的速度大小和方向会不断变化，则线圈中产生的感应电流大小和方向不断变化，故C错误，D正确。故选D。4.如图所示，拖把是由轻质拖杆和拖把头构成的擦地工具。某同学用该拖把在光滑水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把头，经过一段时间、拖把头沿水平向右的方向加速运动了一段位移。已知拖杆与水平方向的夹角为θ（0<θ<90°）。则在此过程中，下列说法正确的是（）A.推力对拖把头做的功等于拖把头的动能增量B.重力对拖把头的冲量大小等于拖把头的动量增量大小C.推力对拖把头冲量大小等于拖把头的动量增量大小D.“水平地面对拖把头的支持力”对拖把头的冲量大小等于0【答案】A【解析】【详解】A．只有推力对拖把头做功，根据动能定理，推力对拖把头做的功等于拖把头的动能增量，A正确；BC．根据动量定理，合外力冲量等于动量的变化量。而推力和重力均不等于合力。故BC错误；D．水平地面对拖把头的支持力不等于零，则对拖把头的冲量大小不等于0，D错误。故选A。5.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块矩形半导体霍尔元件平放在水平面上，霍尔元件内的导电粒子是自由电子，通入方向水平向右的恒定电流时，电子的定向移动速度为某一数值。当显示屏闭合时，霍尔元件处于垂直于上表面、方向竖直向下的匀强磁场中，于是霍尔元件的某两个表面间出现一定的电压，以此控制屏幕的熄灭。则在此情况下，下列说法正确的是（）A.霍尔元件前表面的电势比后表面的低B.霍尔元件前表面的电势比后表面的高C.霍尔元件上表面的电势比下表面的低D.霍尔元件上表面的电势比下表面的高【答案】B【解析】【详解】由题意，自由电子的运动方向向左，根据左手定则，电子所受洛伦兹力指向后表面，则霍尔元件前表面的电势比后表面的高。故选B。6.生产生活中有各种变压器，如图所示，为一理想变压器。该理想变压器原，副线圈的匝数比为1：10，在原、副线圈的回路中分别接有电阻R1、R2，原线圈一侧接在电压为U1的正弦式交变电源上。设副线圈回路中电阻R2两端的电压为U2，原线圈a、b两端的电压为。则下列关系正确的是（原、副线圈导线电阻均不计）（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】根据理想变压器比例关系得由于电阻分压，原线圈两端电压Uab小于U1，则故选C。7.如图所示，为回旋加速器工作原理示意图，D1和D2是两个半径相同的半圆金属盒，匀强磁场的磁感应强度方向与盒面垂直，一个质量为m的带电粒子（不计重力）在加速器的中央A点从速度为0开始，被两盒缝隙间的电场不断加速，最后该粒子离开回旋加速器时的速度大小为v。则在此整个过程中，下列说法正确的是（）A.该粒子所受的磁场力对其做负功B.该粒子所受的电场力对其不做功C.该粒子所受的磁场力对其做的功为D.该粒子所受的电场力对其做的功为【答案】D【解析】【详解】AC．磁场力始终与速度方向垂直，不做功，AC错误；BD．电场力对粒子做正功，等于粒子动能的增加量B错误，D正确。故选D。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，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。用2B铅笔把所选答案涂在答题卡上。8.如图所示，为某同学利用压力传感器设计的水库水位预警系统。电路中的R0是定值电阻，R是压力传感器（可等效为可变电阻）、水位预警系统是一个电压表（右方虚线框内），图中水位控制开关（左方虚线框内）未画出。水位越高，水对压力传感器R的压力越大，压力传感器R的电阻值越小。下列说法正确的是（）A.当水位逐渐降低、直到控制开关自动开启低水位预警的过程中，电压表示数逐渐增大B.当水位逐渐降低，直到控制开关自动开启低水位预警的过程中，电压表示数逐渐减小C.当水位逐渐升高，直到控制开关自动开启高水位预警的过程中，电压表示数逐渐增大D.当水位逐渐升高，直到控制开关自动开启高水位预警的过程中。电压表示数逐渐减小【答案】BC【解析】【详解】AB.由题意知当水位逐渐降低，变大。回路电阻变大，总电流变小，两端电压变小，即电压表示数逐渐减小，故A错误，B正确；CD.由题意知当水位逐渐升高，R变小。回路电阻变小，总电流变大，R0两端电压变大，即电压表示数逐渐增大，故D错误，C正确。故选BC。9.如图所示，质量为m的篮球从离地H高度处A从静止开始下落，与水平地面发生一次碰撞后反弹至离地h的最高处B（H>h）。不计空气阻力，重力加速度大小为g。则在篮球从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（）A.重力对篮球的冲量为0B.地面对篮球的冲量为0C.重力对篮球做的功为mg（H-h）D.地面对篮球做的功为-mg（H-h）【答案】CD【解析】【详解】AB．重力与地面支持力对篮球的冲量均不为0，AB错误；C．重力对篮球做的功为C正确；D．根据动能定理地面对篮球做的功为D正确。故选CD。10.电流传感器是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的线圈I和Ⅱ，其线圈绕向相同（从上向下看），线圈Ⅱ固定在水平绝缘底座M上，线圈I置于线Ⅱ上，两个线圈之间用厚度均匀的绝缘薄膜隔开。P是固定在线圈I上的微小激光灯，N是固定在底座M上、且带有刻度的显示屏（显示磁场力的大小），当两线圈均无电流通入时，激光灯发射的水平激光刚好指向零刻度。当两线圈均通入电流时，下列说法正确的是（）A.当两线圈电流方向相同，激光灯发射的水平激光指向零刻度下方某一刻度B.当两线圈电流方向相反，激光灯发射的水平激光指向零刻度上方某一刻度C.当两线圈电流方向相同，激光灯发射的水平激光指向零刻度上方某一刻度D.当两线圈电流方向相反，激光灯发射的水平激光指向零刻度下方某一刻度【答案】AB【解析】【详解】AC.根据通电电流“同向相吸，异向相斥”原理。两线圈电流方向相同，两线圈相互吸引，P向下移动，所以激光灯发射的水平激光指向零刻度下方某一刻度。故A正确，C错误；BD.同理根据通电电流“同向相吸，异向相斥”原理。两线圈电流方向相反，两线圈相互排斥，P向上移动，所以激光灯发射的水平激光指向零刻度上方某一刻度。故B正确，D错误。故选AB。三、非选择题：共5题，共54分。其中第13题-第15题，解答时请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能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。在答题卡上按题目要求答题。11.如图所示，甲图中游标卡尺（游标卡尺规格为20分度）的读数为___________mm，乙图中螺旋测微器的读数为___________mm。【答案】①.111.55②.1.647【解析】【详解】[1]游标卡尺读数；[2]螺旋测微器读数为。12.一个电动势约为10V、内阻约为1Ω的电池，允许通过的电流是0.6A。为了精确测定该电池的电动势和内阻，选用了总阻值为100Ω的滑动变阻器R0、电流表A（量程为0~0.6A）和电压表V（量程为0~15V）。为了防止误将滑动变阻器R0接入电路的电阻调为零时损坏器材，要在电路中接入一个定值电阻R=20Ω作为保护电阻，连成了如图所示的电路。（1）实验中，闭合开关S，不断调节滑动变阻器R0的阻值，读出电流表读数I和对应的电压表读数U，填入下表中。次数123456电流表读数I/A0.100.200.250.300.350.40电压表读数U/V8.456.405.384.353.332.30请你在坐标图中画出图线。___________（2）根据你在坐标图中所画的图线，求出：电池的电动势E=___________V、内阻r=___________Ω。【答案】①.见解析②.10.50（10.30~10.70之间均给分，数点后面取一位小数也给分）③.0.50（0.10~0.90之间均给分，小数点后面取一位小数也给分）【解析】【详解】（1）[1]根据表格数据进行描点，并画成图线，如图所示（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律可得可得可知图线的纵轴截距等于电动势，则有图线的斜率绝对值为可得内阻13.如图所示，在平面直角坐标系Oxy所在的平面内，有垂直于该平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。在Oxy平面内，从坐标原点O沿着与x轴正方向成θ=60°角，发射一个电荷量为q（q>0）、质量为m、速度大小为v的带电粒子。试求：该粒子的运动轨迹与y轴的交点坐标。【答案】（0，）【解析】【详解】如图所示是带电粒子的运动轨迹，其中O1是轨迹圆的圆心、P为粒子运动轨迹与y轴的交点，设交点坐标为P（0，-y），粒子在磁场中运动的轨道半径为R，对粒子有解得因为θ=60°，由几何关系知，OO1与x轴正方向夹角为30°，所以∠OO1P=60°，三角形OO1P是等边三角形，各边的长度都是半径R，所以P距坐标原点的距离为OP=所以粒子的运动轨迹与y轴的交点坐标为（0，）14.固定的物体容易被运动的物体击穿，而不固定的物体不容易被运动的物体击穿。通过对以下简化模型的计算可以粗略说明其原因。如图所示，左右厚度为d的长方体物体，固定在竖直墙壁上，如图甲所示。质量和长方体物体相同的无动力模拟小车（小车右方固定有足够长的水平轻质钻头），从某一位置沿着水平光滑轨道向右以某一速度匀速运动，最后钻头刚好能够水平水平钻头击穿物体（钻头不进入墙）。现把该物体静止放在水平光滑轨道上，如图乙所示。若让该模拟小车也以同样的速度水平向右运甲→水平钻头动，试通过计算分析，最后钻头是否能够击穿该物体。设钻头在物体中受到水平向左的阻力始终为恒力。【答案】见解析【解析】【详解】设小车的运动速度大小为v0，小车和物体的质量均为m。（1）第一种情况：钻头进入物体后，设钻头受到阻力为F，对小车：由动能定理得（2）第二种情况：设钻头不能够击穿物体，设钻头进入物体后，整体最后的共速为v，钻头进入物体深度为x，对二者组成的整体，有由动量守恒定律得mv0=2mv由能量守恒定律得联合求解得x=因为x<d，所以钻头不能够击穿物体。15.如图所示，顶角为θ的光滑金属导轨AOC固定在绝缘水平面内，导轨处在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一根与导轨的OC边始终垂直的导体棒ab，在水平向右的拉力作用下，在导轨AOC上沿OC方向水平向右从静止开始做匀加速直线运动。设导体棒ab的质量为m，单位长度的电阻为r，导体棒ab在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。导轨的电阻不计。t=0时，导体棒ab位于顶角O处。已知经过时间t，导体棒ab的速度大小为v。求：（1）在0~t时间内，导体棒ab的位移大小；（2）在t时刻，导体