山西省卓越联盟2023-2024学年高二下学期期中物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12023~2024学年高二期中质量检测卷物理一、选择题（本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题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）1.自然界有许多地方有共振的现象，人类也在其技术中利用共振现象．如图把一个筛子用四根弹簧支起来（后排的两根弹簧未画出），筛子上有一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，筛子做自由振动时，完成7次全振动用时21s，在某电压下，电动偏心轮转速是30r/min，已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列说法正确的是（）A.筛子振动的固有周期为2sB.电动偏心轮的转动周期为2sC.要使筛子的振幅增大，需增加筛子质量D.要使筛子的振幅增大，需提高输入电压〖答案〗B〖解析〗A．由题意可知筛子振动固有周期为故A错误；B．电动偏心轮的转动周期为故B正确；CD．要使筛子振幅增大，就是使这两个周期值靠近，可采用两种做法：第一，减小输入电压使偏心轮转得慢一些，增大驱动力的周期；第二，减小筛子的质量使筛子的固有周期减小；故CD错误。故选B。2.如图甲所示的LC电路中，保持L不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（）A.图甲时刻回路中的磁场能正在向电场能转化B.曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的2倍C.曲线2对应的电容器所带最大电荷量是曲线1对应的电容器所带最大电荷量的4倍D.曲线2对应的电流最大时，曲线1对应的电流为零〖答案〗C〖解析〗A．图甲中对线圈应用安培定则可知，电流从电容器上极板流出，即电容器正在放电，电场能转化为磁场能，A错误；B．由图乙可知，曲线2的振荡周期为曲线1的2倍，由LC振荡电路周期公式曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，B错误；C．根据电容定义式可得由于改变电容器的电容前后电容器两端的最大电压相同，且曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，可知曲线2对应的电容器所带最大电荷量是曲线1对应的电容器所带最大电荷量的4倍，C正确；D．曲线2对应的电流最大时，电容器两端的电压为0，由图乙可知此时曲线1对应的电容器两端的电压也为0，即曲线1对应的电流也最大，D错误。3.如图所示为汽油冲击夯，其冲击夯体质量为100kg，每次使夯体以5m/s的速度撞击地面，与地面作用后自由跳起高度为32cm，与地面撞击时间是0.125s。重力加速度大小g=10m/s2，则每次与地面撞击时，冲击夯体对地面的平均冲击力大小约为（）A.5000N B.6000N C.7000N D.8000N〖答案〗C〖解析〗与地面作用后的速度取向上为正，根据动量定理有解得故选C。4.如图所示，水平弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点间做简谐振动。B、C相距20cm，从小球经过O点时开始计时，经过1s首次到达C点，取向右为正方向。下列说法正确的是（）A.弹簧振子做简谐运动的表达式一定为B.小球做简谐振动的频率一定为0.75HzC.小球从O点向左运动到B点的过程中速度减小，加速度也减小D.小球从O点向左运动到B点的过程中回复力增大，小球的机械能减小〖答案〗D〖解析〗B．根据题意知，小球做简谐运动的周期T可能是或根据周期T与频率f的关系可得小球做简谐运动的频率f可能是0.25Hz或0.75Hz，故B错误；A．根据题意知，小球做简谐运动的振幅为A=10cm，弹簧振子做简谐运动的表达式可能为或故A错误；C．小球从O点向左运动到B点的过程中，速度减小，加速度增大，故C错误；D．小球从O点向左运动到B点的过程中，回复力增大，系统机械守恒，由于弹簧的弹性势能增大，所以小球的机械能减小，故D正确。5.如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波，时刻的波形图如图甲所示，图乙表示处质点P的振动图像。下列说法正确的是（）A.该波沿x轴正方向传播B.该波的波速大小为5m/sC.该波可以与频率为5Hz的同种波发生稳定的干涉D.经过3.4s质点Q通过的路程为170cm〖答案〗B〖解析〗A．由图乙知质点P在t=0时刻振动方向为负y方向，结合甲图的波形可知波沿x轴负方向传播，故A错误；B．由图甲知波长为由图乙知周期为波速为故B正确；C．该波的频率为频率相同的两种波发生稳定的干涉，该波与频率为5Hz的同种波不能发生稳定的干涉，故C错误；D．由振幅为经过3.4s质点Q通过的路程为故D错误。6.一有界平行区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场宽度为L，一个高为L的等腰梯形导体线框abcd在外力作用下以速率v向右匀速穿过磁场。时刻，ab边位于磁场左边界，规定向左为安培力正方向，感应电流顺时针为正。下列关于线框所受安培力F、线框中感应电流I随时间t的变化规律正确的是（）A. B.C. D.〖答案〗D〖解析〗设ab边长为，ad边与水平方向的夹角为，线框的电阻为，根据题意可知，线框进入和穿出磁场的时间均为线框进入磁场的过程中，根据楞次定律结合安培定则可知，线框中感应电流为顺时针方向（为正），根据左手定则可知，线框所受安培力向左（为正），线框切割磁感线的有效长度可知在进入磁场的过程中切割磁感线的长度的最小值为ab边长，最大值为cd边长，根据，，可得，根据表达式可知，感应电流随时间成线性增加，而安培力与时间的函数图像为开口向上的抛物线；当线框出磁场时，根据楞次定律结合安培定则可知感应电流为逆时针方向（为负），根据左手定则可知，线框所受安培力向左（为正），线框切割磁感线的有效长度仍为即在线框出磁场的过程中，切割磁感线的长度的最小值为ab边长，最大值为cd边长，则可知，感应电流随时间仍是成线性增加，但方向与进入磁场时相反，且在线框进出磁场的过程中，感应电流的最小值与最大值相同，而安培力的方向与进入磁场时相同，且大小变化也与进入磁场时相同。7.如图所示，一光滑绝缘的半圆槽固定在水平地面上，圆心为O，半径为R，D点为最低点，D点切线水平，整个半圆槽处于垂直纸面向里的匀强磁场中（未画出）。从半圆槽右边与圆心等高处由静止释放一质量为m，电荷量为的小球。已知磁感应强度大小为B，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.小球所受洛伦兹力的方向始终指向圆心OB.小球首次到达另一侧过程中所受洛伦兹力先减小后增大C.小球到达最低点D时的速度大小为D.小球向左经过D点与向右经过D点时对半圆槽的压力大小相同〖答案〗C〖解析〗A．根据左手定则可知，小球向左运动时，所受洛伦兹力的方向始终背离圆心O。小球向右运动时，所受洛伦兹力的方向始终指向圆心O。故A错误；B．小球首次到达另一侧过程中，重力先做正功，后做负功，其速度先增大后减小，根据可知所受洛伦兹力先增大后减小。故B错误；C．由动能定理可得解得故C正确；D．小球向左经过D点时，有解得向右经过D点时，有解得由此可知，小球向左经过D点与向右经过D点时对半圆槽的压力大小不同。故D错误。8.如图所示是远距离输电线路图，升压变压器原、副线圈的匝数分别为，电压分别为，降压变压器原、副线圈的匝数分别为，电压分别为，两变压器均视为理想变压器，输电线总电阻为R。假设发电厂输出电压不变，则下列说法正确的是（）A.用户使用的用电器数量增多时，用户获得的电压不变B.用户使用的用电器数量增多时，发电厂的输出功率增大C.若发电厂的输出电压不变，输出功率加倍，则输电线R上损耗的功率增大为原来2倍D.若，用户获得的电压仍小于发电厂的输出电压〖答案〗BD〖解析〗A．设升压变压器原线圈中的电流为，输电线上电流为，降压变压器副线圈中电流为，用户使用的用电器增多时，用户端电阻变小，变大，则变大，输电线上电压增大，减小，所以减小，用户获得电压减小，故A错误；B．用户使用的用电器越多，用户的总功率越大，输电线上损耗的功率越大，故发电厂输出总功率增大，故B正确；C．发电厂输出电压不变，输出功率加倍，输电电流加倍，由加倍，则增大为原来4倍，故C错误；D．输电线R上有损耗的电压，故即使用户获得的电压仍小于发电厂输出电压，故D正确。9.一列简谐横波沿轴传播，速度大小为5m/s，在时刻的波形图如图中实线所示，经0.2s后的波形如图中虚线所示，下列说法正确的是（）A.经0.2s波传播的距离为1m，波沿轴正方向传播B.质点在时刻沿轴正方向运动C.处的质点的位移表达式为D.从时刻开始质点经1.6s通过的路程为152cm〖答案〗ABD〖解析〗A．由图可知该波波长经0.2s波传播的距离经0.2s波传播的距离为根据波形的平移规则可知，这列波应沿x轴正方向传播，选项A正确；B．根据波的传播方向与波动规律可知，时刻质点P沿y轴正方向运动，选项B正确；C．由得则处的质点的位移表达式为选项C错误；D．从时刻经1.6s时，由于所以质点通过的路程等于选项D正确。故选ABD。10.如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距，导轨平面与水平面间夹角，N、Q间连接一个电阻，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度大小，。将一根质量，阻值的金属棒放在导轨的ab位置，导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，当金属棒滑至cd处时，其速度大小达到稳定，位置cd与ab之间的距离约（可用于计算）。已知重力加速度大小，。则下列说法正确的是（）A.金属棒的最大速度为0.8m/sB.从释放到速度最大过程中，通过电阻R的电荷量为0.6CC.从释放到速度最大经过的时间为5sD.从ab到cd过程中，金属棒上产生的焦耳热为0.184J〖答案〗AD〖解析〗A．当金属棒滑至cd处时，其速度大小达到稳定，速度达到最大值，设速度为v，感应电流为I，此时金属棒受力平衡，则有又解得故A正确；B．从释放到速度最大过程中，通过电阻R的电荷量为故B错误；C．从ab到cd过程中，根据动量定理有即解得故C错误；D．设从ab到cd过程中，回路产生焦耳热为Q，根据能量守恒定律有解得根据焦耳定律有又解得故D正确。二、实验题（本题共2小题，共14分）11.如图所示，是研究电磁感应现象的实验装置，已知电流表的中间刻度为零，装置已完整连接且能正常工作。（1）通电线圈A插入螺线管B或从螺线管B中拔出来的过程，可以看到，线圈A相对于螺线管B运动的时候，电流表的指针________________（选填“偏转”或“不偏转”），表明螺线管B中________________（选填“有电流”或“无电流”）产生。（2）如图，若发现向上抽出线圈A的过程，电流表指针向右偏转，则将变阻器滑片向右滑动时，电流表指针应向________________（选填“左”或“右”）偏转。（3）保持图中线圈A和螺线管B位置不动，将变阻器滑片向右滑动时，螺线管B中线圈截面有________________（选填“收缩”或“扩张”）趋势。〖答案〗（1）偏转有电流（2）左（3）收缩〖解析〗（1）[1][2]通电后的螺线管A相当于条形磁体，当其插入B中或从B中拔出时，都会使螺线管B中的磁通量发生改变，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场总要阻碍原磁通量的变化，由此可知与螺线管B构成的闭合回路中将有感应电流产生，电流表的指针将发生偏转。（2）向上抽出线圈A，穿过螺线管B的磁通量减小，电流表的指针向右偏转，而将变阻器的滑片向右滑动时，接入回路中的变阻器的阻值减小，回路中的电流增大，即流过螺线管A的电流增大，因此螺线管A产生的磁场增强，穿过螺线管B的磁通量增加，则电流表指针向左偏转。（3）保持图中线圈A和螺线管B位置不动，将变阻器滑片向右滑动时，变阻器接入电路中的电阻减小，电路中的电流增大，使得通电螺线管螺的磁场增强，从而使穿过螺线管B的磁通量增加，根据楞次定律“增缩减扩”的原理可知，螺线管B中线圈横截面有收缩的趋势。12.某同学在家里用单摆测定重力加速度大小，实验装置如图甲所示。（1）下列措施能提高该测量精确程度的是________________。（填标号）A.悬线偏离竖直方向的夹角要小于B.摆球选用体积小、质量大的钢球C.从摆球释放时开始计时D.测量一次全振动的时间即作为单摆的周期（2）已知摆球的质量为m，摆长为L，摆球在摆动过程中，当摆球偏离平衡位置的位移大小为x时，若重力加速度大小为g，则此时摆球所受回复力的大小为________________。（3）测出摆长L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度大小为____________（用L、n、t、π表示）。（4）为提高结果的精确度，该同学测出多组实验数据作出图像（T为单摆的周期，L为摆长）如图乙所示，由图像可以求出当地的重力加速度大小为________________（结果保留3位有效数字，取）。〖答案〗（1）AB（2）（3）（4）9.86〖解析〗（1）A．悬线偏离竖直方向的夹角要小于，能提高该测量精确程度，故A正确；B．摆球选用体积小、质量大的钢球，可以减少空气阻力的影响，故B正确；C．摆球经过最低点时开始计时，误差更小，故C错误；D．测量30到50次全振动的总时间来计算周期误差更小，故D错误。（2）设摆角为，单摆在小角度摆动时，回复力为当很小时等于角对应的弧长与半径的比值，弧长近似等于弦长，即摆球偏离平衡位置的位移，所以有（3）根据单摆的周期公式单摆的周期为整理可得（4）由周期公式可得根据图像斜率可知解得三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应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。有数值计算的题，〖答案〗中必须明确写出数值和单位）13.如图所示，空间中有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小，一个匝数，边长，阻值不计的正方形金属线框置于磁场中的竖直平面内，现使线框绕中央竖直对称轴匀速转动，线框匀速转动的周期，并将线框与一理想变压器连接，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，副线圈中接有两个阻值均为的定值电阻，π取3，求：（1）线框产生的交变电压的有效值；（2）在线框转动100圈的时间内，线框输出的电能。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）线框产生交变电压的最大值其中，联立可得有效值为（2）设副线圈的输出电压为，则解得线框输出的电能为14.如图所示，质量的滑轨C的右半部分是光滑的四分之一圆弧轨道，轨道半径，圆弧轨道的最低点与水平面相切，质量的物块B左侧连接一水平轻弹簧，滑轨C和物块B都静止在光滑水平面上。质量的小球A（可视为质点）从距离滑轨C的最高点正上方处由静止释放，离开滑轨C后继续向右运动与弹簧发生相互作用。重力加速度大小为。求：（1）小球A首次离开滑轨C时的速度大小；（2）弹簧的最大弹性势能；（3）判断小球与弹簧分离后能否再次追上滑轨C，若