河南省部分高中2023-2024学年高二上学期1月联考物理试题（含解析）

河南省部分高中2023-2024学年高二上学期1月联考物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答題卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
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，每小题6分，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．下列有关电磁波的说法中，正确的是（ ）
A．变化的磁场一定产生变化的电场，变化的电场一定产生变化的磁场
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在
C．红外线可以用来消毒，紫外线可以用来加热理疗
D．X射线可以用来诊断病情，利用射线的苂光效应可设计防伪措施
2．如图所示为多用电表的刻度盘，某同学选用倍率为“”的欧姆档测电阻时，发现指针偏转角度很小，进行正确的操作后指针如图所示。该学生可能进行的操作和多用电表的读数为（ ）
A．换用“”挡后，直接读数，所测电阻的阻值为
B．换用“”挡后，重新欧姆调零，所测电阻的阻值为
C．换用“”挡后，直接读数，所测电阻的阻值为
D．换用“”挡后，重新欧姆调零，所测电阻的阻值为
3．如图所示，在与水平方向成的光滑金属导轨间连一电源，在相距的平行导轨上放一重力为的金属棒，棒上通以的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止。则匀强磁场的磁感应强度大小为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，一个电阻为、匝数为1000匝的线图所在区域内存在垂直线圈平面向里的磁场，在内通过它的磁通量从均匀增加到。把一个电阻的电热器连接在它的两端，则（ ）
A．通过电热器的电流方向由下到上 B．线圈中产生的感应电动势大小为
C．通过电热器的电流大小为 D．电热器消耗的电功率为
5．如图所示，边长为的正方形顶点上放置三个电荷量绝对值均为的点电荷，处于两点的点电荷均带正电，处于点的点电荷带负电。为正方形对角线的交点，为的中点，静电力常量为。则（ ）
A．点的电场强度方向由指向 B．点的电场强度大小为
C．从点到点电势先升高后降低 D．电子从点运动到点过程中，电势能一直增加
6．某水电站对用户供电的输电线路如图所示，已知发电机的输出电压为，输出功率为，用变压比（原、副线圈匝数比）的理想变压器升压后向远处送电，输电线上损失的电功率为，到达用户端后再用变压比的理想变压器降压后供给用户。则（ ）
A．输电线中的电流为 B．输电导线的总电阻为
C．用户得到的电压为 D．用户得到的电功率为
7．已知静电场方向平行于轴，其电势随的变化规律如图所示，图中和为已知量。一个带负电的粒子在电场中沿轴方向做周期性运动，最大速度。已知该粒子质量为、电荷量为，忽略重力。则粒子的运动区间及运动周期分别为（ ）
A． B．
C． D．
8．某同学设计的散热排风控制电路如图所示，为排风扇，是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，是可变电阻。控制开关电路具有下列特性：当电压表示数小于某一数值时，控制开关处于断路状态；当电压表示数大于时，控制开关接通电路，开始运转。电路两端的电压恒定，下列说法中正确的是（ ）
A．环境温度升高时，电压表示数变大
B．可变电阻阻值调大时，电压表示数变大
C．可变电阻阻值调大时，排风扇开始工作的临界温度降低
D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作
9．如图所示，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。电阻为、长度为的水平金属棒一端固定在竖直导电转轴上，随轴以一定的角速度顺时针匀速转动，转动时棒与圆环接触良好，在圆环的点和电刷间接有阻值为的电阻和板间距为的平行板电容器，质量为、电荷量大小为的颗粒在电容器极板间恰好处于静止状态。重力加速度为，不计其他电阻和摩擦，则（ ）
A．电容器两极板间的电压为 B．电容器两极板间的电压为
C．金属棒转动的角速度大小为 D．金属棒转动的角速度大小为
10．下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，利用回旋加速器加速粒子，所加电压越大，粒子射出时动能越大
B．乙图中，可以用增大等离子体的速度的方法来增大磁流体发电机的电动势
C．丙图中，带正电的粒子（不计重力）从点进人速度选择器，当速度时向上极板偏转
D．丁图中，霍尔元件由金属材料构成，通过图示方向电流后上表面电势高
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）在“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，小明同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究。
（1）本实验中，除可拆变压器外，还需要的器材有______。（多选）
A．低压直流电源 B．低压交流电源 C．交流电压表 D．开关、导线若干
（2）观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是______。
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．互相绝缘的硅钢片叠成
（3）观察原、副线图的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______（选填“多”或“少”）。
（4）小明正确选材并接线后，记录如下表所示的四组实验数据。
匝 100 100 200 200
匝 200 400 400 800
2.10 1.95 5.22 2.35
4.28 8.00 10.60 9.64
分析表中数据可知，一定是______（选填“原”或“副”）线圈的匝数。
12．（8分）在测量电源电动势和内阻的实验中，两组同学分别设计了不同的电路来进行实验。
（1）第一组同学设计了如图甲所示的电路，多次测量并记录对应的电压表示数和电流表示数，并绘制了如图乙所示的图线。
①由图乙可得出电源的电动势，内阻。（结果均保留两位小数）
②下图中实线为某同学根据测量数据绘制的图线，虚线为在没有系统误差的情况下，电压表两端电压与通过电源电流的关系图线，能正确反映两者关系的是______。
（2）第二组同学设计了如图丙所示的电路，单刀双掷开关分别接1、2时记录电压表示数和电流表示数，并绘制出图丁所示的两条图线（其中开关接1时对应图线。分析两条图线可知，此电源的电动势______，内阻______。（均用图中表示）
13．（10分）如图所示为一个小型交流发电机的示意图，匝数匝、面积的矩形金属线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度。已知匀强磁场磁感应强度大小为，线框通过滑环与阻值为的电阻相接，电表均为理想电表，线框电阻。从线框转至中性面位置开始计时，求：
（1）线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电压表和电流表的示数；
（3）在线框转动一圈的时间内，电阻消耗的电能。（结果可用根号或表示）
14．（12分）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）导体棒向右运动的过程中，通过导体棒的电荷量；
（3）撤去外力到最终静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热。
15．（18分）如图所示，在坐标系的第二象限内存在沿轴负方向的匀强电场，范围内，以点为圆心的圆形区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。在点有一个粒子源，能够发射沿轴正方向、速度大小为的粒子，粒子恰好从坐标原点飞出电场，并沿方向从图中点（点在线段上）射入磁场。已知粒子的质量为、电荷量为，圆形磁场区域半径可表示为（未知），不计粒子重力，取。
（1）求电场强度的大小；
（2）求粒子在磁场中做圆周运动的半径与磁场区域半径之比；
（3）仅改变圆形磁场区域的位置，使粒子仍从图中点射入磁场且在磁场中的运动时间最长，求粒子在磁场中运动的最长时间。
2023—2024学年度高二1月联考物理参考答案及评分意见
1．B【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，B正确；均匀变化的磁场能产生稳定的电场，均匀变化的电场也能产生稳定的磁场，A错误；医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，红外线具有热效应可以用来加热理疗，C错误；X射线可用来进行透视来诊断病情，利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施，D错误。
2．B【解析】选用倍率为“”的欧姆挡测电阻时，发现指针偏转角度很小，说明待测电阻阻值较大，应换用大挡位，可能操作为换用“”挡，重新欧姆调零，所测电阻的阻值，B正确。
3．A【解析】棒静止时，通过受力分析可知，即，解得，A正确。
4．B【解析】根据楞次定律可知，线图产生的感应电流方向为逆时针，即通过电热器的电流方向由上到下，A错误；由法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的电动势，B正确；由闭合电路欧姆定律可知，回路中的电流，C错误；电热器消耗的电功率，D错误。
5．D【解析】三个点电荷在点的电场强度大小相等，叠加后点电场强度方向由指向，A错误；两个正点电荷在点的电场强度大小均为，负点电荷在点的电场强度大小为，叠加后点的电场强度大小为，B错误；三个点电荷在连线上的合电场强度方向由指向，则从点到点电势一直降低，C错误；根据可知，电子从点运动到点过程中，电势能一直增加，D正确。
6．B【解析】设升压变压器副线圈两端的电压为，有，其中，解得，设输电线中的电流为I线，有，其中P=9kW，解得I线=3A，A错误；根据输电线上损耗的电功率，解得输电线的总电阻为，B正确；输电线上损耗的电压，降压变压器原线圈两端的电压，设用户得到的电压（即降压变压器副线圈两端的电压）为，有，其中，解得，C错误；用户得到的电功率，D错误。
7．B【解析】由图像斜率可知，从到范围内电场强度大小不变，为，根据沿电场线方向电势降低可知，从到电场强度方向沿轴负方向，从到电场强度方向沿轴正方向。设粒子在区间内运动，因为带负电的粒子在电势越高的地方电势能越小，动能越大，所以粒子在处动能最大，速度最大，则从到处，粒子做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得粒子的加速度大小为，由运动学公式有，解得，由于电场强度大小不变，则，所以粒子的运动区间为；粒子从点到的运动时间，粒子的运动周期，B正确。
8．ABC【解析】当环境温度升高时，半导体热 电阻阻值减小，则电路中的电流增大，所以电压表示数变大，A正确；可变电阻阻值调大时，可变电阻的分压变大，则电压表示数变大，B正确；可变电阻阻估调大时，电压表示数变大，当电压表示数大于时，掟制开关接通电路，开始运转，故排风扇会提前工作，即临界温度降低，C正确；若用金属热电阻代替半导体热效电阻，当温度升高时，其阻估增大，导致电压表示数变小，则开关会处于断开状态，所以起不到散热排风的作用，D错误。
9．AC【解析】对电容器极板间的带电颗粒受力分析，根据平衡条件有，解得，A正确，B错误；金属棒转动切制磁感应线产生的感应电动势，根据闭合电路网姆定律有，联立解得，C正确，D错误。
10．BC【解析】由洛伦兹力提供向心力可得，解得回旋加速器的最终速度，则动能，可知粒子最终动能与加速电压无关，A错误；对磁流体发电机有，解得，可通过增大离子体的速度的方法来增大发电机的电动势，B正确；根据左手定则与电场力方向特征，带正电的粒子所受洛伦兹力方向向上，电场力方向向下，由于，则，粒子向上极板偏转，C正确；由左手定则可知自由电子向上偏转，即上表面将聚集负电荷，所以上表面的电势比下表面的低，D错误。
11．（1）BCD（2分，漏选给1分）（2）C（1分）（3）少（1分）（4）副（2分）
【解析】（1）本实验中应选用低压交流电源，用交流电压表测副线图电压，实验还需要开关、导线若干，B、C、D正确。
（2）为了減小涡流，变压器的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成，C正确。
（3）原、副线圈的导线粗细不同，匝数少的电流大，则导线粗。
（4）由表中数据可得，在误差允许范围内变压器原、副线圈的电压比等于匝数比，即，由于存在漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压，则变压器的副线图两端测得的电压略小于理想值，故可知一定是 线圈的匝数。
12．（1）（1）1.50（1.49～1.51之间均可得分）（1分）0.83（0.81～0.85之间均可得分）（1分）（2）D（2分）（2）（2分）（2分）
【解析】（1）①由题图乙可知，图线与纵轴的交点就是电源的电动势，即，内阻。
②实验中，由于电压表分流，使得电流表示数小于通过电源的电流，故理想图像应在测量图像的右侧；当外电路短路时，没有电流经过电压表，故理想图像和测量图像的短路电流相同，D正确。
（2）单刀双掷开关S2接1时，电流表相对于电源内接，因电流表的分压作用，会导致E测=E真，I短测13．（1）（V） （2） （3）
【解析】（1）线框中感应电动势的峰值（1分）
由于从线框转至中性面位置开始计时，故瞬时值表达式为（V）
（2）感应电动势的有效值
设电流表示数为，则，则
电压表的示数
（3）线框转动的周期
则电阻上消耗的电能
14．（1）（2）1C（3）
【解析】（1）导体棒匀速运动时，受力平衡，即（1分）
则 感应电动势（1分）
又（1分） 解得（1分）
（2）由于（1分）又（2分）
可知 解得（1分）
（3）撤去外力后，导体棒的动能转化为总的焦耳热，即（2分）
导体棒上产生的焦耳热（1分） 解得（1分）
15．（1） （2） （3）
【解析】（1）带电粒子在电场中做类平拋运动，根据牛顿第二定律得（2分）
设粒子在电场中运动时间为，根据类平抛运动的运动规律得（2分）
（2分联立解得（1分）
（2）设粒子出电场时与轴正方向夹角为，则有（1分）故（1分）
则出电场时粒子的速度（1分）
粒子出电场后沿直线匀速运动，接着进入磁场，根据牛顿第二定律，洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动所需的向心力得（2分）
解得
已知圆形磁场区域半径，故（1分）
（3）带电粒子在该磁场中运动的半径与圆形磁场半径关系为，根据几何关系可知，带电粒子在该磁场中运动的轨迹一定为劣弧，故劣弧所对应轨迹圆的弦为磁场圆的直径时粒子在磁场中运动的时间最长，相对应的运动轨迹如图所示。设此时圆周运动转过的圆心角为，则（1分）
根据已知有
粒子做圆周运动的周期（2分）
粒子在磁场中运动的时间（1分）
解得（1分）