江苏省苏州市2023-2024学年高二下学期期中调研物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二期中调研试卷物理1.关于传感器及其应用，下列说法正确的是（）A.干簧管是利用电磁感应原理控制电路通断B.机器人“眼睛”利用了光传感器C.红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度D.话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器〖答案〗B〖解析〗A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；D．话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故D错误。A.锅底中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C.环保绝缘材料制成的锅底都可以利用电磁炉来烹饪食物D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗〖答案〗A〖解析〗A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；B．直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；C．锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；D．电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，D错误。故选A。3.以下说法不正确的是（）A.雷达利用中波来测定物体位置B.波长最短电磁辐射是γ射线C.人体接收适量紫外线照射可促进钙的吸收D.人们可利用X射线来探测金属构件内部缺陷〖答案〗A〖解析〗A．雷达利用频率极高的微波来测定物体位置，A错误，符合题意；B．由电磁波谱可知，波长最短的电磁辐射是γ射线，B正确，不符合题意；C．人体接收适量紫外线照射可促进钙的吸收，C正确，不符合题意；D．人们可利用X射线来探测金属构件内部缺陷，D正确，不符合题意。故选A。4.某电阻的阻值为10Ω，通过的交变电流如图所示。下列说法正确的是（）A.该电流方向每秒改变50次B.该电流的瞬值表达式C.并联在该电阻两端的交流电压表示数为50VD.该电阻消耗的电功率为500W〖答案〗C〖解析〗A．该交流电的周期为0.02s，每个周期内电流方向改变2次，则该电流方向每秒改变100次，选项A错误；B．因该电流的瞬值表达式选项B错误；C．并联在该电阻两端的交流电压表示数为选项C正确；D．该电阻消耗的电功率为选项D错误。故选C。5.如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且轴线与胶木圆盘A的轴线重合，现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线按箭头所示方向加速转动，则（）A.环B内有顺时针方向电流（俯视），丝线受到的拉力增大B.环B内有顺时针方向电流（俯视），丝线受到的拉力减小C.环B内有逆时针方向电流（俯视），丝线受到的拉力增大D.环B内有逆时针方向电流（俯视），丝线受到拉力减小〖答案〗D〖解析〗胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过B线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律可知环B内有逆时针方向电流（俯视）；根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小。故选D。6.LC振荡电路既可产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号，是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在增加，下列说法正确的是（）A.电容器正在充电B.电路中的电场能正在增大C.电容器上极板带正电D.电容器两极板间的电场强度正在减小〖答案〗D〖解析〗因为电路中的电流正在增加，可知电容器正在放电，电路中的电场能正在减小，极板带电量正在减小，则两极板间的电场强度正在减小，由右手螺旋定则可知，回路中的电流为顺时针方向，电容器下极板带正电，故选项ABC错误，D正确。故选D。7.如图，当车辆驶入或驶出圆形区域时，车辆会改变区域内通电线圈中的磁场，通过传感器电路将磁场的变化转换为交通灯的控制信号，车辆驶入图中圆形区域时，车辆引起磁场变化的原因最类似于（）A.减小通电线圈的面积 B.加大通电线圈的压力C.将铁芯放入通电线圈 D.增加通电线圈的匝数〖答案〗C〖解析〗车辆驶入图中圆形区域时，车辆上大部分是金属，车辆通过通电线圈中磁场时，在车辆上产生电磁感应现象，即产生感应电流，感应电流的磁场引起通电线圈中的磁场变化，此过程最类似于铁芯放入通电线圈，铁芯的磁通量变化，在铁芯上会产生感应电流，从而改变通电线圈中的磁场。故选C。8.如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OC导体捧长为2l，O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘，现使导体棒绕O点在纸面内以角速度ω逆时针匀速转动，O、A、C点电势分别为、、，OC两端产生的感应电动势为E，则（）A. B.C. D.〖答案〗A〖解析〗导体棒绕O点逆时针匀速转动时，导体棒切割磁感线，产生感应电动势，相当于电源，由右手定则可知，O点电势高于A点电势，即。AC段不切割磁感线，不产生感应电动势，也没有电流产生，因此A、C两点是等电势，则有，因此有，导体棒绕O点转动，AO段中间位置的线速度为则导体棒切割磁感线产生感应电动势大小为故选A。9.如图所示，电键S原来断开，电源及线圈、导线电阻均不计，电路中电流大小为I，现在闭合电键S将一个电阻短路，于线圈中有自感电动势产生，该自感电动势（）A.有阻碍电流增大的作用，最后电流小于IB.有阻碍电流增大的作用，最后电流增大到2IC.有阻碍电流减小的作用，最后电流由I减小为零D.有阻碍电流变化的作用，因而电流保持为I不变〖答案〗B〖解析〗由于开关的闭合，使得电流增加，则线圈产生反感电动势，有阻碍电流的作用，但只是减缓电流的增大，由于电阻减半，所以最后电流慢慢增加到2倍。10.如图所示，在光滑绝缘水平面上，一矩形线圈以一定的初速度穿越匀强磁场区域，已知磁场区域宽度大于线圈宽度，则线圈进、出磁场的两个过程中（）A.平均加速度相等B.克服安培力做功相等C.速度的变化量相同D.通过线圈的电荷量不相等〖答案〗C〖解析〗CD．设线圈进入磁场前的速度为v0、完全进入磁场的速度为v、完全离开磁场的速度为v1，前后两边的长度为L1，上下两边的长度为L2，磁感应强度为B。取向右为正，根据动量定理可得：进入磁场过程中其中离开磁场过程中其中所以有解得故速度变化相同，通过线圈的电荷量相等，故C正确，D错误；。A．进入磁场时线圈的平均速度较大，时间较小，速度变化相同，可知进入磁场时平均加速度较大，故A错误；B．进入磁场过程中线圈平均速度较大，平均电流较大，则进入磁场时的安培力大于离开磁场过程中的安培力，位移相同，可知安培力做功不相等，故B错误。故选C。11.如图所示，竖直向上的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器，不计电阻的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨垂直。时，棒在重物的牵引下开始向右运动，时，重物落地且不反弹，则棒的速度大小v、电容器所带的电荷量q、棒中安培力的冲量大小I、棒克服安培力做的功W与时间t的关系图像正确的是（）A. B.C. D.〖答案〗A〖解析〗设重物质量m0，导体棒质量m，则在任意时刻，对导体棒和重物的整体，根据牛顿第二定律有m0g-BIL=(m+m0)a在极短一段时间Δt内，导体棒中的感应电流Δq=CΔU在Δt时间内，有ΔU=ΔE=BLΔv联立上式可得则在重物落地之前导体棒一直做匀加速运动，重物落地后，因导体棒两端的电压等于电容器两板间的电压，则导体棒将匀速运动；A．由以上分析可知，导体棒先做匀加速运动，后做匀速运动，选项A正确；B．电容器所带的电荷量，开始时随时间逐渐增加，当重物落地后导体棒匀速运动时，电容器两板间电压保持不变，选项B错误；C．棒中安培力的冲量大小则在重物落地之前，棒中安培力的冲量随时间均匀增加，选项C错误；D．安培力的功则在重物落地之前W-t图像为抛物线，重物落地后安培力为零，则安培力的功为零，选项D错误。故选A。二、非选择题：共5题，共56分，其中第13~16题解答时请写出必要的文字说明、方程和重要的演算步骤，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。12.用如图（甲）所示的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验。（1）关于此实验，下列说法正确的是_______A.原线圈可直接接入220V交流电路B.为了保证人身安全，要使用低压直流电源C.用交流电压表测副线圈两端电压时，副线圈应空载D.即使副线圈不接用电器，原线圈也不能长时间通电（2）甲同学将变压器按照要求组装好后，原线圈接“0”“4”接线柱，副线圈接“0”“14”接线柱，此时接在原线圈两端的交流电压表量程为10V，示数如图（乙）所示，其读数值为__________V（保留1位小数），此时副线圈输出的电压理论上与__________最接近。（选填下列选项）A.0V B.1.2V C.14V D.18.2V（3）乙同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间变化的图像如图（丙）所示，在时间内该同学先断开开关，其后仅进行的一项操作可能是__________A.增加了交流电源的频率 B.拧紧了松动的铁芯C.减少了副线圈的匝数 D.增加了原线圈的匝数（4）等效法、理想模型法是重要的物理思维方法，合理采用物理思维方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。理想变压器是一种理想化模型。如图（丁）所示，某用电器可以等效为右侧电路，若原、副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值和电阻确定的情况下，调节可变电阻R，当__________时，R可获得最大功率。〖答案〗（1）CD（2）C（3）B（4）〖解析〗（1）AB．为了保证人身安全，原线圈要使用低压交流电源，不可直接接入220V交流电路，选项AB错误；C．因线圈中导线有电阻，所以用交流电压表测副线圈两端电压时，副线圈应空载，选项C正确；D．即使副线圈不接用电器，原线圈处于空载也有一定的电损，则原线圈也不能长时间通电，故D正确。故选CD。（2）[1][2]此时接在原线圈两端的交流电压表量程为10V，读数值为4.4V；根据解得即此时副线圈输出的电压理论上与14V最接近，故选C。（3）A．只增大交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2，故A错误；B．拧紧了松动的铁芯，副线圈磁通量增加，则输出电压U2增大，故B正确；CD．由图知，t1时刻前的电压值小于t2时刻后的电压值，而周期不变，根据减少了副线圈的匝数，副线圈输出电压U2减小，若增加了原线圈的匝数，副线圈输出电压U2减小，故CD错误；故选B。（4）把变压器和R等效为一个电阻R等效，R0当作电源内阻，当内外电阻相等即时，输出功率最大；根据理想变压器电压与匝数比的关系得根据理想变压器电流与匝数比的关系原线圈的等效电阻当等效时，即电阻R上获得的功率最大；解得13.如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计。在导轨上端连接一个电阻为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后灯泡保持额定功率正常发光，重力加速度为g。求：（1）小灯泡正常发光时导体棒的运动速率；（2）小灯泡正常发光时功率的大小。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）金属棒下落过程中，当灯泡保持额定功率正常发光时，可知此时金属棒匀速下落，速度达到最大，则有金属棒所受安培力大小等于重力，则有其中联立解得导体棒的运动速率（2）由题意可知，当灯泡保持额定功率正常发光时，灯泡两端的电压等于电动势，则有小灯泡正常发光时功率的大小为14.某半径为r的闭合导体圆环，电阻为R。将圆环垂直磁场方向置于一匀强磁场中，当磁感应强度大小B随时间t按照的规律均匀减小时（、均为已知量），求：（1）圆环中的感应电动势E和感应电流I各为多大？（2）在时刻圆环中张力T多大？〖答案〗（1），；（2）〖解析〗（1）根据法拉第电磁感应定律，圆环中的感应电动势为其中解得感应电流I为（2）取圆环上长度为的一段，安培力使得圆环由扩张的趋势，则安培力沿半径向外，该小段圆环所受张力T，如图所示该圆弧所对圆心角为，两侧张力T夹角为，由平衡条件可得由几何关系可知当很小时解得即根据联立，解得时刻，磁感应强度为解得15.如图，用一小型交流发电机向远处标有“220V8.8kW”的电动机供电，已知发电机线圈abcd面积，匝数匝，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。当线圈匀速转动的角速度时，电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻可忽略。求此时：（1）发电机线圈从中性面开始计时，感应电动势e随时间t变化关系式；（2）在输电线路上所损耗的电功率；（3）与发电机直接串联的用电器Y上消耗的功率。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）发电机线圈产生的最大感应电动势线圈从中性面开始计时，可知在时刻，电动势是零，则感应电动势e随时间t变化的关系式为（2）降压变压器的原、副线圈电压比