陜西省西安市2023-2024學年高二上學期期末考試物理試題（含答案解析）

階段測試卷（二）（測試范圍：選擇性必修第二冊全部）注意事項：1．答卷前，考生務必將自己的姓名、考場號、座位號、準考證號填寫在答題卡上。2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑，如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。3．考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。考試時間為75分鐘，滿分100分一、單項選擇題：本題共8-小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.下列表述正確的是（）A.赫茲建立了經(jīng)典電磁場理論，并預言了電磁波的存在B.均勻變化的磁場可以在周圍空間產(chǎn)生均勻變化的電場C.電磁波傳播不需要介質(zhì)，頻率越高的電磁波，在真空中的波長越短D.交流發(fā)電機的線圈轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面一次，經(jīng)過中性面時電流的方向會改變【答案】C【解析】【詳解】A．麥克斯韋建立了經(jīng)典電磁場理論，并預言了電磁波的存在，故A錯誤；B．均勻變化的磁場可以在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，故B錯誤；C．電磁波傳播不需要介質(zhì)，頻率越高的電磁波，在真空中的波長越短，故C正確；D．交流發(fā)電機的線圈轉(zhuǎn)動一周經(jīng)過中性面兩次，經(jīng)過中性面時電流的方向會改變，故D錯誤。故選C。2.如圖甲中通過P點電流的（向右為正）變化規(guī)律如圖乙所示，則（）A.在0.5s~1s時間內(nèi)，電容器C正在放電B.在0.5s~1s時間內(nèi)，電容器C上板帶正電C.在1s~1.5s時間內(nèi)，Q點電勢比P點電勢高D.在1s~1.5s時間內(nèi)，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能【答案】C【解析】【詳解】A．由圖（乙）可知，在0.5s至1s內(nèi)，電路電流在減小，電容器C正在充電，故A錯誤；B．由圖（乙）可知，在0.5s至1s內(nèi)，電流是正的，即經(jīng)過P點的電流向右，由于電路中做定向移動的帶電粒子是帶負電的電子，因此在該時間段內(nèi)，電子經(jīng)過P點向左移動，因此電容器上極板帶負電，故B錯誤；C．由圖（乙）可知，在1s至1.5s內(nèi)，通過電感線圈的電流向上，且增大，電感線圈產(chǎn)生自感電動勢，由楞次定律可知，電感線圈下端電勢高，上端電勢低，故Q點電勢比P點電勢高，故C正確；D．由圖（乙）可知，在1s至1.5s內(nèi)，電路電流增大，磁場增加，磁感應強度變大，電路處于放電過程，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，故D錯誤。故選C。3.某位同學利用力敏電阻設(shè)計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示，將力敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣光滑重球，力敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小。小車向右做直線運動的過程中，電流表的示數(shù)如圖乙所示，下列判斷正確的是（）A.小車在0—t1時間內(nèi)小車的加速度變大B.小車在t1—t2時間內(nèi)做勻減速直線運動C.小車在t1—t2時間內(nèi)做加速度減小的加速運動D.小車在t2—t3時間內(nèi)一定做勻速直線運動【答案】C【解析】【詳解】A．在0—t1時間內(nèi)電流不變，則壓敏電阻的阻值不變，所受的壓力不變，加速度不變，故A錯誤；BC．在t1—t2時間內(nèi)，電流減小，則壓敏電阻的電阻變大，所受的壓力減小，則加速度減小，即小車做加速度減小的加速運動，選項故B錯誤、故C正確；D．在t2—t3時間內(nèi)電流不變，與0—t1時間內(nèi)比較電流變小了，則壓敏電阻阻值變大，所受的壓力減小，加速度減小了，但是加速度仍不變，則小車不一定做勻速直線運動，故D錯誤。故選C。4.如圖甲所示是磁電式電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁鐵的兩極間有一個固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的鋁框，在鋁框上繞有銅線圈。電表指針固定鐵芯在線圈上，可與線圈一起轉(zhuǎn)動，線圈的兩端分別接在兩個螺旋彈簧上，被測電流經(jīng)過這兩個彈簧流入線圈。蹄形磁鐵與鐵芯間的磁場可看作是均勻輻射分布的，如圖乙所示，無論線圈轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面總與線圈所在磁場甲的方向平行。關(guān)于磁電式電表，下列說法不正確的是（）A.磁電式電表的原理是通電線圈在磁場中因受安培力而轉(zhuǎn)動B.改變線圈中電流的方向，指針會反向偏轉(zhuǎn)C.增加線圈的匝數(shù)可以提高電表的靈敏度D.用塑料框代替鋁框，在使用電表時可以使指針更迅速穩(wěn)定在示數(shù)位置上【答案】D【解析】【詳解】A．磁電式電流表的內(nèi)部，在蹄形磁鐵的兩極間有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的線圈，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，當電流通過線圈時，線圈在安培力的作用下轉(zhuǎn)動，故A正確，不符合題意；B．改變線圈中電流的方向，線圈受力方向相反，指針會反向偏轉(zhuǎn)，故B正確，不符合題意；C．線圈匝數(shù)越多，受到的安培力合力越大，越容易轉(zhuǎn)動，可以提高電流表的靈敏度；故C正確，不符合題意；D．用鋁框做骨架，當線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，導致鋁框的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應電流，出現(xiàn)安培阻力，使其很快停止擺動。而塑料做骨架達不到此作用，故D錯誤，符合題意。故選D。5.電吉他的工作原理是在琴身上裝有線圈，線圈附近被磁化的琴弦振動時，會使線圈中的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應電流，再經(jīng)信號放大器放大后傳到揚聲器。其簡化示意圖如圖所示。則當圖中琴弦向右靠近線圈時（）A.穿過線圈的磁通量減小 B.線圈中不產(chǎn)生感應電流C.琴弦受向左的安培力 D.線圈有擴張趨勢【答案】C【解析】【詳解】ABCD．琴弦向右靠近線圈時，穿過線圈的磁通量增大，線圈中產(chǎn)生感應電流，由“來拒去留”可知琴弦受到向左的安培力，由“增縮減擴”可知線圈有收縮趨勢，故ABD錯誤，C正確。故選C。6.過強的電磁輻射對人體有害，影響人的身心健康。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，工作人員所在處的電磁輻射強度（單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不得超過。如果一個人距離無線電發(fā)射器為遠的位置，為了保證此人的安全，則要求該無線電發(fā)射器的電磁輻射的功率最大不得超過（計算時，可以將該無線電發(fā)射器視為發(fā)出球面電磁波的波源，球體的體積公式為，球體表面積公式為）（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】人距離無線電發(fā)射器為10m遠，要使電磁輻射強度(單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量)不得超過，則有解得因此該無線電發(fā)射器的電磁輻射的功率最大不得超過628W。故選A。7.如圖所示是圓盤發(fā)電機的示意圖，銅盤安裝在水平的銅軸上，它的盤面恰好與勻強磁場垂直，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L，勻強磁場的磁感應強度為B，回路的總電阻為R，從左往右看，銅盤以角速度沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動。則（）A.由于穿過銅盤磁通量不變，故回路中無感應電流B.回路中感應電流大小不變，為C.回路中感應電流方向不變，為D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】B【解析】【詳解】A．將圓盤看成由無數(shù)條幅向分布的導體棒組成的，圓盤在外力作用下這些導體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線，從而產(chǎn)生感應電動勢，出現(xiàn)感應電流，故A錯誤；C．根據(jù)右手定則可知，電流從D點流出，流向C點，因此電流方向為從D向R再到C，即為C→D→R→C，故C錯誤；B．根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，感應電動勢產(chǎn)生的感應電動勢大小不變，感應電流大小不變，由閉合電路的歐姆定律可知，感應電流大小為故B正確；D．電流在上的熱功率則圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍，故D錯誤。故選B8.我國已投產(chǎn)運行的特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術(shù)水平最先進的輸電工程，輸送電功率最大可達1200萬千瓦。輸電線路流程和數(shù)據(jù)可簡化為如圖所示，若直流線路的輸電線上損失的功率為，變壓與整流等造成的能量損失均不計，直流和交流逆變時有效值不發(fā)生改變。當直流線路輸電電流為時，下列說法正確的是（）A.輸送電功率為B.降壓變壓器匝數(shù)比為C.直流輸電線的總電阻為，損失的電壓為D.若保持輸送電功率不變，改用輸電，直流輸電線上損失功率為【答案】C【解析】【詳解】A．輸送電功率為故A錯誤；B．輸電導線末端電壓為則降壓變壓器的匝數(shù)比故B錯誤；C．輸電導線上損失的功率解得直流輸電線的總電阻為損失的電壓為故C正確；D．保持輸送功率不變，用輸電，輸電導線上損失的功率故D錯誤。故選C。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。9.矩形金屬線圈共有10匝，繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的交流電的電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖所示。下列說法中正確的是（）A.此交流電的頻率為5HzB.此交流電電動勢的有效值為1VC.t=0.1s時，線圈平面與磁場方向平行D.線圈在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的最大磁通量為【答案】D【解析】【詳解】A．由題圖知，此交流電的周期為0.2s，則頻率故A錯誤；B．由題圖知，此交流電的峰值為1V，則有效值為故B錯誤；C．在t=0.1s時，感應電動勢為零，磁通量最大，為中性面位置，故C錯誤；D．由Em=NBSω可知最大磁通量故D正確。故選D。10.如圖所示，正方形金屬線框靜止在水平面上，其右側(cè)有一勻強磁場，方向垂直紙面向外，計時開始，在垂直于磁場邊界的水平外力作用下，線框以恒定加速度進入磁場區(qū)域，時刻線框全部進入磁場。其中電流、外力隨時間變化的關(guān)系正確的是（）A. B. C. D.【答案】BD【解析】【詳解】AB．設(shè)線框的邊長為L，電阻為R，線框的加速度大小為a，則t（0≤t≤t1）時刻線框的速度大小為產(chǎn)生的感應電動勢大小為線框中電流大小為所以I隨t成正比例關(guān)系，I-t圖像為過原點的傾斜直線，故A錯誤，B正確；CD．根據(jù)前面分析可知，t（0≤t≤t1）時刻線框所受安培力大小為設(shè)線框質(zhì)量為m，對線框根據(jù)牛頓第二定律有解得所以F-t圖像為縱截距大于零的傾斜直線，故C錯誤，D正確。故選BD。11.如圖所示，空間中存在著水平向右的勻強電場，電場強度大小為，同時存在著水平方向的勻強磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應強度大小。有一帶電的小球，質(zhì)量，電荷量，正以速度v在豎直面內(nèi)做直線運動，取，下列說法正確的是（）A.小球帶負電B.小球一定做勻速直線運動C.小球的速度D.小球的速度方向與水平方向夾角【答案】BC【解析】【詳解】AB．對小球受力分析，小球受重力、電場力和洛倫茲力，且小球做直線運動，洛倫茲力與速度方向垂直，電場力在水平方向上，由此可知小球帶正電，且做勻速直線運動，故A錯誤，B正確；CD．小球受力平衡，則則受力分析解得解得故C正確，D錯誤故選BC。三、非選擇題：本題共5小題，共50分。12.某實驗小組用圖示電路測量勻強磁場的磁感應強度。實驗器材如下：邊長為L、匝數(shù)為N的正方形線圈（a、b為引出端）一個，天平一臺，各種質(zhì)量砝碼若干，直流電源一個，靈敏電流計一個，定值電阻一個，開關(guān)、導線等若干。實驗步驟如下：（1）將線圈懸掛在天平右臂，添加合適質(zhì)量的砝碼，使天平平衡，將a與c連接、b與d連接，閉合開關(guān)S，記錄_________（填物理量名稱及符號），添加合適質(zhì)量的砝碼，使天平再次平衡；（2）斷開開關(guān)S，將a與d連接、b與c連接，再次閉合開關(guān)S，這時需要在天平的_________（選填“左盤”“右盤”）中放入質(zhì)量為的砝碼，仍舊使天平平衡；（3）已知重力加速度大小為g，則磁感應強度的大小為_________（用上述物理量表示）。【答案】①.靈敏電流計的讀數(shù)I②.右盤③.【解析】【詳解】（1）[1]實驗中閉合開關(guān)S，應記錄靈敏電流計的讀數(shù)I；（2）[2]斷開開關(guān)S，將a與d連接、b與c連接，再次閉合開關(guān)S，由左手定則可知閉合開關(guān)后線框所受的安培力向上，應在天平的右盤中放入合適質(zhì)量的砝碼，才能使天平平衡；（3）[3]斷開開關(guān)S，將a與d連接、b與c連接，再次閉合開關(guān)S，這時需要在天平的右盤中放入質(zhì)量為的砝碼使天平再次平衡，由平衡條件可知解得13.熱敏電阻按溫度分為正溫度系數(shù)電器（PTC）和負溫度系數(shù)電器（NTC）兩類。正溫度系數(shù)電阻（PTC）在溫度升高時電阻值增大，負溫度系數(shù)電阻器（NTC）在溫度升高時電阻值減小，熱敏電阻的這種特性，常常應用在控制電路中、如圖1所示為這兩種熱敏電阻的圖像。（1）如圖1中曲線Ⅰ所示，說明該熱敏電阻是______熱敏電阻。（填“PTC”或“NTC”）（2）某同學搭建一套基于某熱敏電阻的火災報警系統(tǒng)，其電路圖如圖2所示。請根據(jù)此電路圖將如圖3所示的實物圖連接完整______。（3）已知熱敏電阻的阻值隨溫度的變化規(guī)律如圖4所示。電源電動勢為E=10V，內(nèi)阻不計，通過報警器的電流達到I=10mA就會報警。若要求環(huán)境溫度達到60℃時，該裝置能自動報警，則應先將開關(guān)S與電阻箱連接，將其阻值設(shè)置為______kΩ，然后將滑動變阻器的阻值從最大逐漸減小，直至報警器開始報警，此時=______kΩ，之后保持阻值不變，將開關(guān)與熱敏電阻連接即可。若要使該裝置在更低的溫度下報警，只需將滑動變阻器的阻值______（填“調(diào)大”或者“調(diào)小”）即可。（結(jié)果保留1位小數(shù)）【答案】①.PTC②.③.0.6④.0.4⑤.調(diào)小【解析】【詳解】（1）[1]根據(jù)電阻的定義式有結(jié)合圖1中曲線Ⅰ所示的圖像可知，隨電流的增大，電阻值增大，即溫度升高時電阻值增大，說明該熱敏電阻是PTC熱敏電阻。（2）[2]連線如圖所示（3）[3][4]電源電動勢為E=10V，內(nèi)阻不計，通過報警器的電流達到I=10mA就會報警此時電路中的電阻為在環(huán)境溫度達到60℃時，根據(jù)圖4可知，熱敏電阻的阻值為0.6kΩ，則應先將開關(guān)S與電阻箱連接，將其阻值設(shè)置為0.6kΩ，然后將滑動變阻器的阻值從最大逐漸減小，直至報警器開始報警，此時的阻值為1.0kΩ-0.6kΩ=0.4kΩ[5]若要使該裝置在更低的溫度下報警，即熱敏電阻阻值大于0.6kΩ，則滑動變阻器的接入電阻必須小于0.4kΩ，即需將滑動變阻器的阻值調(diào)小。14.如圖所示，面積為0.02m2，內(nèi)阻不計的100匝矩形線圈ABCD，繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角速度為100rad/s，勻強磁場的磁感應強度為。矩形線圈通過滑環(huán)與理想變壓器相連，觸頭P可移動，副線圈所接電阻R=50Ω，電表均為理想交流電表。當線圈平面與磁場方向平行時開始計時，結(jié)果可用根號或π表示。求：（1）線圈中感應電動勢的最大值；（2）由圖示位置轉(zhuǎn)過30°角的過程產(chǎn)生的平均感應電動勢；（3）當原、副線圈匝數(shù)比為2：1時，電阻R上消耗的功率?！敬鸢浮浚?）；（2）；（2）50W【解析】【詳解】（1）感應電動勢的最大值Em=nBSω=100××0.02×100V=100V（2）線圈轉(zhuǎn)過30°角過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢（3）電壓表示數(shù)為電壓的有效值，則電阻R兩端的電壓則電阻R上消耗的功率15.如圖所示，平行邊界M、N間有垂直邊界向右的勻強電場，勻強電場的電場強度為，平行邊界N、P間有垂直紙面向外的勻強磁場，相鄰邊界間距均為，一個質(zhì)量為、電荷量為的帶正電的粒子從電場中緊靠邊界M的O點，以垂直電場方向向上、大小為的初速度射入電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，粒子進入磁場，粒子剛好不從磁場的邊界P射出磁場。不計粒子的重力，求：（1）粒子從O開始第一次運動到邊界N時速度的大?。唬?）勻強磁場磁感應強度的大?。唬?）粒子第一次在磁場中運動的時間。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）粒子在電場中做類平拋運動，根據(jù)