吉林省四校联考2023-2024学年高二下学期期初考试物理试题（含答案解析）

2023-2024学年度下学期四校期初联考高二物理试题本试卷满分100分，共10页。考试时间：75分钟。考试结束后只交答题卡一、选择题（本题共46分。1-7为单选题每题4分，8-10为多选题每题6分选不全给3分，错选给0分）1.1888年尼古拉·特斯拉发明了世界上第一台交流电发电机，成为电机工程学的先驱。甲图是一台交流发电机的示意图，线圈以为轴匀速转动，产生的正弦式交变电流的波形如图乙所示，下列说法正确的是（）A.该正弦式交流电的频率为50HzB.1s内，电流的方向发生10次变化C.电流的峰值为D.时，线圈平面转到中性面，穿过线圈的磁通量最小【答案】B【解析】【详解】A．该正弦式交流电的频率为故A错误；B．一个周期内，电流的方向发生2次变化，故1s内，电流的方向发生10次变化，故B正确；C．由乙图可知，电流的峰值为，故C错误；D．时，线圈平面转到中性面，穿过线圈磁通量最大，磁通量变化率最小，故D错误。故选B。2.金属导体棒置于倾斜的粗糙绝缘的斜面上，有电流时，金属导体棒能在斜面上保持静止。如图所示，四个图中分别标出了四种可能的匀强磁场方向。其中金属棒与斜面之间的摩擦力一定不等于零的图是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】A．导体棒所受重力和安培力方向如图所示可知导体棒受到的支持力和摩擦力可能为零，故A错误；B．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示

由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力不可能为零，故B正确；C．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示

由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故C错误；D．导体棒所受重力、支持力、安培力方向如图所示

由受力平衡可知，导体棒受到的摩擦力可能为零，故D错误。故选B。3.如图所示，在盛有导电液体的水平玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（）A.从上往下看，液体顺时针旋转B.液体消耗的电功率为1.75WC.玻璃皿中两电极间液体的电阻为D.电源的内阻为【答案】B【解析】【详解】A．由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心，玻璃皿所在处的磁场方向竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的安培力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误；B．液体消耗的电功率为故B正确；C．对于非纯电阻元件，不满足欧姆定律，即故C错误；D．电压表的示数为3.5V，电流表示数为0.5A，则根据闭合电路的欧姆定律有解得电源内阻故D错误。故选B。4.如图所示，OACD是一长为的矩形，其内存在垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电量为q的粒子从О点以速度垂直射入磁场，速度方向与OA的夹角为，粒子刚好从A点射出磁场，不计粒子的重力，则（）A.粒子一定带正电B.矩形磁场的宽度最小值为C.粒子从О到A所需的时间为D.匀强磁场的磁感应强度为【答案】D【解析】【详解】A．由左手定则可知，粒子一定带负电，选项A错误；B．轨迹半径矩形磁场的宽度最小值为选项B错误；C．粒子从О到A所需的时间为选项C错误；D．根据可得匀强磁场的磁感应强度为选项D正确。故选D。5.如图所示，电路中电源电动势E=3V，内阻r=1Ω，R1、R2均为电阻箱，电阻箱R1调节范围是0~5Ω，R2调节范围是0~3Ω，平行板电容器C的极板水平放置。闭合开关S，调节电阻箱，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动，R1=2Ω，R2=3Ω。下列说法正确的是（）A.油滴带正电B.断开开关S前后，流过R1的电流方向相反C.减小R2的阻值，油滴将向上运动D.将R1由2Ω调至5Ω，电容器两极板间的电压增加了0.5V【答案】D【解析】【详解】A．电容器上极板与电源正极相连，带正电，下极板带负电，电容器中电场方向竖直向下。根据油滴静电力和重力平衡，可知油滴所受静电力所受静电力向上，故油滴带负电。故A错误；B．如图所示，取两端两个点A和B断开开关S前，流过R1的电流方向从A到B。断开开关S后，电容器放电，流过R1的电流方向也是从A到B。断开开关S前后，流过R1的电流方向相同。故B错误；C．减小R2的阻值，电容器两端的电压不变，油滴仍静止不动。故C错误；D．当R1为2Ω时，电容两端的电压当R1为5Ω时，电容两端的电压得将R1由2Ω调至5Ω，电容器两极板间的电压增加了0.5V。故D正确。故选D。6.某静电场的方向平行于轴，其电势随轴的分布如图所示。一质量为、电荷量为的带负电粒子自（，）点由静止开始，沿轴做往复运动。不计粒子重力，下列说法正确的是（）A.在轴正、负半轴分布着方向相同的匀强电场B.在区域内，电场强度大小为C.处的电场强度小于处的电场强度D.该粒子运动过程中经过速度最大，最大速度是【答案】B【解析】【详解】A．由图像的物理意义可知，在轴正、负半轴分布着方向相反的匀强电场，故A错误；B．在区域内电场强度大小为故B正确；C．在区域内电场强度大小为可知处的电场场强大于处的电场场强，故C错误；D．粒子经过处时速度最大，由动能定理可得可得故D错误。故选B。7.如图甲所示，一倾角为30°、上端接有R=3Ω定值电阻的粗糙导轨，处于磁感应强度大小为B=2T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导轨间距L=1.5m，导轨电阻忽略不计、且ab两点与导轨上端相距足够远。一质量m=3kg、阻值r=1Ω的金属棒，在棒中点受到沿斜面且平行于导轨的拉力F作用，由静止开始从ab处沿导轨向上加速运动，金属棒运动的速度—位移图像如图乙所示（b点位置为坐标原点）。若金属棒与导轨间动摩擦因数，，则金属棒从起点b沿导轨向上运动。x=1m的过程中（）A.金属棒做匀加速直线运动 B.通过电阻R的感应电荷量为1CC.拉力F做的功为38.25J D.金属棒上产生的焦耳热为2.25J【答案】C【解析】【详解】A．如果金属棒做匀加速直线运动，由可知，图像应该是曲线，由题图像知是直线，则金属棒做变加速直线运动。A错误；B．通过电阻R的感应电荷量B错误；C．金属棒从静止开始从ab处沿导轨向上加速运动过程ab棒产生a流向b的感应电流，受到沿斜面向下的安培力，从开始到向上运动x=1m的过程中根据动能定理得为图像与横轴围成图形的面积，则C正确；D．电路中产生的焦耳热等于克服安培力做的功，所以金属棒上产生的焦耳热为D错误；故选C。8.如图所示，虚线、、为某电场中的三条电场线，实线为一带电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，、是这条轨迹上的两点，则（）A.该带电粒子在电场中点处受到的电场力比点处小B.该带电粒子在电场中点处的加速度比点处大C.该带电粒子在点具有的电势能比在点具有的电势能小D.该带电粒子在点具有的动能比在点具有的动能小【答案】BC【解析】【详解】A．在同一电场中，电场线越密集的地方电场强度越大，电场线越稀疏的地方电场强度越小，则可知。所以点电荷在处所受的电场力大于在处所受的电场力。A错误；B．由题可知，则该带电粒子在电场中点处的加速度比点处大。B正确；CD．由轨迹曲线可知，电场力在轨迹弯曲的内侧，若带电粒子从运动到，电场力与速度夹角为锐角，电场力做正功，电势能减小，动能增加，带电粒子在点具有的电势能比在点具有的电势能小，在点具有的动能比在点具有的动能大。若带电粒子从运动到，电场力与速度夹角为钝角，电场力做负功，电势能增加，动能减小，带电粒子在点具有的电势能比在点具有的电势能小，在点具有的动能比在点具有的动能大。则可知，无论从哪个方向运动，电势能与动能变化规律一致。C正确，D错误；故选BC。9.如图甲所示，一个匝数匝的圆形导体线圈，面积，电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。有一个的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，下列说法正确的是（）A.内a点电势高于b点电势B.内a、b间的电压为C.内通过电阻的电荷量为D.内电阻上产生的焦耳热为【答案】CD【解析】【详解】AC．内根据法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为回路电流为在0∼4s时间内，B增大，穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律知，线圈中产生的感应电流由b流经电阻R回到a，a、b间的电势差为通过电阻R的电荷量为故A错误，C正确；BD．在4∼6s时间内，线圈产生的感应电动势为感应电流为根据楞次定律知，线圈中产生的感应电流由a流经电阻R回到b，a、b间的电势差为电阻R上产生的焦耳热为故B错误，D正确。故选CD10.如图所示，在竖直面内有一个半径为的绝缘圆轨道，圆心为，、分别为轨道的最高点和最低点，、分别为轨道的最右端和最左端，内表面左半圆光滑、右半圆粗糙，整个空间存在水平向左的匀强电场。一个质量为、带电荷量为（）的带电小球，从点沿圆轨道向下运动，过最低点的瞬间对小球施加一个恒力，同时在空间内加上垂直纸面、磁感应强度大小为（未知）的匀强磁场，小球做匀速圆周运动到点。已知电场强度大小为（为重力加速度），带电小球所带电荷量始终不变，则下列说法正确的是（）A.小球可以从点由静止释放B.恒力大小为C.小球从到的过程中机械能可能减小D.磁场方向垂直纸面向外，且的最小值为【答案】AB【解析】【详解】AC．小球由d到c过程中，重力做正功，电场力做正功，机械能增大；由c到b过程中，速度不变，高度上升，机械能增大，可以从d点由静止释放，故A正确，C错误；B．由c到b过程中，小球做匀速圆周运动，则恒力F与重力和电场力平衡，有故B正确；D．当小球从d点由静止释放时，在c点由动能定理可得由c到b过程中，洛伦兹力提供向心力，有解得故D错误。故选AB。第Ⅱ卷（非选择题）二、实验题（本题共16分，每空2分）11.某同学为了研究多用电表欧姆挡原理，根据下面左侧图中所示原理图，该同学利用微安表（满偏电流为、内阻为）、滑动变阻器R（最大阻值为20kΩ）和一节新型电池，改装欧姆表。（1）将两表笔短接，调节滑动变阻器R，使微安表指针指在______μA处；（2）在改装好后的欧姆表两表笔之间接入阻值为9.0kΩ的定值电阻，微安表指针指在如右图所示位置，则该电池的电动势为______V，改装后欧姆表的内阻为______kΩ；（结果均保留2位有效数字）（3）将微安表刻度盘上的“μA”改为“Ω”，“250”改标为“0”，并在其他位置添加相应的电阻值，这样就把微安表改装成了欧姆表。【答案】①.250②.2.3③.9.0【解析】【详解】（1）[1]根据闭合电路欧姆定律可知，将两表笔短接，，调节滑动变阻器R，使微安表满偏，有即指针指在250μA处。（2）[2][3]欧姆表两表笔之间接入阻值为的定值电阻，由丙图可知电流为，则有又联立解得，12.小明同学在家中找到一个废弃不用的电热水器，拆解后得到了它的电热丝（阻值为十几欧姆），他准备利用伏安法准确测量该电热丝的阻值。现有下列器材：A．电动势为4V的电源B．量程为0.6A的电流表A1（内阻约为2Ω），量程为3A的电流表A2（内阻约为0.5Ω）C．灵敏电流计G（满偏电流为600μA，内阻为150Ω）D．滑动变阻器R（最大电阻为5Ω）E．电阻箱（最大阻值为9999.9Ω）F．电键一个，导线若干（1）为了测量电热丝的电阻，小明同学先将灵敏电流计改装为量程3V的电压表，需要给灵敏电流计______（填“串联”或“并联”）一个电阻，电阻箱的阻值应取______；（2）实验中，电流表应选______（填“A1”或“A2”）。（3）为了精确测量电热丝阻值，请你在下面的方框中画出完整的电路图______。（4）实验后测得该电热丝的阻值为12.0Ω，请推测该电热水器在220V电压下工作时的加热功率______4kW（填“>”或“<”或“=”）。【答案】12.①.串联②.485013.A114.15.【解析】【小问1详解】[1][2]小明同学先将灵敏电流计改装为量程3V电压表，需要给灵敏电流计串联一个电阻；根据欧姆定律可得可得【小问2详解】由题意可知流过电热丝的最大电流所以电流表应该选A1。【小问3详解】为了精确测量电热丝阻值，需要多测几组数据，而滑动变阻器的阻值较小，所以滑动变阻器需要采用分压接法；由于电压表的内阻已知（灵敏电流计改装而成的），所以电流表要用外接法，实验电路图如图所示【小问4详解】该电热丝的电阻测量值为12.0Ω，根据因为12.0Ω是电热丝在常温下的电阻阻值，而电热丝正常工作时的温度要升高很多，由于电热丝的电阻率会随着温度升高而增大，所以该电热水器在220V电压下工作时，电热丝的阻值大于12.0Ω，所以电热丝的加热功率小于4.0kW。三、计算题（本题共38分，13题12分，14题12分，15题14分）13.如图所示，面积为0.02m2，内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，转动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为。矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R=50Ω，电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，结果可用根号或π表示。求：（1）线圈中感应电动势的最大值；（2）由图示位置转过30°角的过程产生的平均感应电动势；（3）当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻R上消耗的功率。【答案】（1）；（2）；（2）50W【解析】【详解】（1）感应电动势的最大值Em=nBSω=100××0.02×100V=100V（2）线圈转过30°角过程中产生的平均感应电动势（3）电压表示数为电压的有效值，则电阻R两端的电压则电阻R上消耗的功率14.如图所示，无限长平行金属导轨位于水平面内，间距，导轨左端处接有阻值的电阻，空间中存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场方向竖直向下。质量、有效电阻的导体棒静止在导轨上，某时刻开始受到大小为、方向向右的水平外力作用，导体棒沿导轨向右运动，当通过导体棒的电荷量为时，已经开始做匀速运动，之后撤去外力，导体棒最终静止。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，线框的电阻不计，不计摩擦及空气阻力。求：（1）导体棒向右匀速运动的速度大小；（2）撤去外力到最终静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热；（3）导体棒从静止开始向右运动的过程中，通过导体棒的电荷量为时，导体棒的位移。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】