2023——2024学年第二学期高二年级收心考试
物理
注意事项：1．考试时间为75分钟，满分100分。
2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 摩擦起电说明了电荷可以创生
B. 太阳能是不可再生能源
C. 通过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零
D. 无线电波的波长小于射线的波长
【答案】C
【解析】
【详解】A．摩擦起电的过程是得到电子和失去电子的过程，其实质是电子的转移而非创生，电子只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中电荷守恒，电荷既不能凭空产生也不能凭空消失，故A错误；
B．太阳能是可再生能源，故B错误；
C．若平面与磁场平行，则通过平面的磁通量为零，因此通过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零，故C正确；
D．各种电磁波波长关系为：无线电波>红外线>可见光>紫外线>X射线>射线，故D错误。
故选C。
2. 把一条电阻为64的均匀电阻丝截成等长的4段后，再并联起来，电阻变为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据电阻定律
可知，将一条电阻为64的均匀电阻丝截成等长的4段，则每一段的电阻为，然后将这4段电阻并联，则有
可得
故选D。
3. 光伏发电是我国大力推广的清洁能源项目，利用电池板收集太阳能发电，发电总功率可达到2kW，工作电压为380V，平均每天发电5h，则下列说法正确的是（ ）
A. 该光伏项目年发电量约为10kW·h
B. 该光伏项目年发电量约为3.65×103kW·h
C. 该光伏项目的工作总电流约为0.3A
D. 该光伏项目的工作总电流约为0.053A
【答案】B
【解析】
【详解】AB．该光伏项目年发电量约为
故A错误，B正确；
CD．该光伏项目工作总电流约为
故CD错误。
故选B。
4. 飞机水平匀速飞越南极上空时，由于地磁场的作用，下列说法正确的是（ ）
A. 从东向西飞行，机翼上有从左向右的电流
B. 从东向西飞行，机翼上有从右向左的电流
C. 从西向东飞行，左侧机翼电势较高
D. 从西向东飞行，右侧机翼电势较高
【答案】D
【解析】
【详解】AB．地理上的南极是地磁的北极，则在南极上空地磁场斜向上，地磁场有水平向北的分量，和竖直向上的分量，当飞机从东向西飞行时，飞机切割磁感线产生感应电动势，但飞机不能构成闭合回路，因此机翼中无电流，故AB错误；
CD．当飞机从西向东飞行时，飞机切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可知，右侧机翼电势较高，故C错误，D正确。
故选D。
5. 如图所示，平行于，相距为d，两边之间有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为、电荷量为的电子在边某点与边成角方向以入射，与边成角出射，则磁感应强度大小是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】做出电子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据几何关系有
解得电子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为
由洛伦兹力充当向心力有
解得
故选A。
6. 如图所示，真空中有两个点电荷和，都固定在坐标轴上，其中位于处，位于处，在轴上电场强度为零的位置坐标为（ ）
A. 3cm B. 4cm C. 9cm D. 10cm
【答案】B
【解析】
【详解】电场强度为零位置处于和之间，设其位置坐标为，则有
解得
故选B。
7. 如图是演示自感现象的实验电路图，为直流电阻不为0的电感线圈。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合瞬间，立即发光
B. 断开瞬间，立即熄灭
C. 闭合瞬间和断开瞬间，流过中电流方向相同
D. 闭合，电路稳定后，中电流一定小于中电流
【答案】A
【解析】
【详解】A．闭合S瞬间，A灯泡中瞬间有电流通过，所以立即发光。故A正确；
B．闭合开关并到达稳定状态后L中有稳定不变的电流，断开瞬间，因为线圈的自感现象使L中的电流不能发生突变，此时在L与A组成的回路中，L充当电源的作用，所以A不会立即熄灭，只能逐渐熄灭。故B错误；
C．闭合瞬间，A和L中电流方向均向右，断开瞬间，L充当电源，则与A构成回路，A中电流突变为向左的。即闭合瞬间和断开瞬间，流过中电流方向不同。故C错误；
D．因为不知的直流电阻与灯泡A电阻的大小关系，所以也无法判断电路稳定后二者电流的大小关系。故D错误。
故选A。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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。
8. 在同一电热器中分别通入如图所示的甲、乙两种交变电流，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲的有效值为
B. 乙的有效值为
C. 该电热器在甲、乙两种电流下对应电功率之比为1：8
D. 该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为5：4
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．根据交变电流有效值的计算方法，对甲乙分别有
解得甲、乙电流的有效值分别为
，
故A错误，B正确；
CD．该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为
故C错误，D正确；
故选。
9. 某同学用如图所示装置研究磁场对电流的作用，光滑平行金属导轨PQ、MN竖直放置，导轨平面内存在与其垂直的匀强磁场（磁场未画出），导轨上端接有直流电源，导轨上固定有绝缘棒，绝缘棒上固定拉力传感器，金属棒与拉力传感器之间用绝缘细线连接，金属棒与导轨接触良好并与导轨垂直，开关S由断开到闭合时（ ）
A. 若磁场垂直导轨平面向外，则拉力传感器示数变大
B. 若磁场垂直导轨平面向外，则拉力传感器示数变小
C. 若磁场垂直导轨平面向里，则拉力传感器示数变小
D. 若磁场垂直导轨平面向里，则拉力传感器示数变大
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．开关断开时，对金属棒根据平衡条件有
而当开关S由断开到闭合时，若磁场垂直导轨平面向外，则根据左手定则可知，金属棒将受到竖直向下的安培力，此种情况下根据平衡条件有
可知拉力传感器示数变大，故A正确，B错误；
CD．若磁场垂直导轨平面向里，则根据左手定则可知，金属棒将受到竖直向上的安培力，此种情况下根据平衡条件有
可知拉力传感器示数变小，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，同心圆是放置在坐标原点的正点电荷形成的等势面，M、N是同一等势面与x、y坐标轴的两个交点。点为粒子源，可向各个方向释放同种正试探电荷，释放时粒子速率相等，不考虑粒子间的相互作用和粒子的重力，则下列说法中正确的是（ ）
A. M、N两点电场强度相同
B. 沿直线到达点和沿曲线到达点的粒子在两点速率相等
C. 粒子在点时的加速度小于在点时的加速度
D. 粒子从点抵达点过程中电势能增加
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据点电荷所形成的电场的性质可知，M、N两点电场强度大小相同，方向不同，故A错误；
B．由于M、N在同一等势面上，因此相同带电粒子在M、N两点的电势能相等，而从P粒子源发射的粒子速率相同，则其动能相同，且带电粒子在电场中仅受电场力作用时，其动能与电势能之和保持不变，则可知沿直线到达点和沿曲线到达点的粒子在两点的动能相同，因此其速率相同，故B正确；
C．由于M、N两点的电场强度大小相同，因此相同带电粒子在M、N两点所受电场力大小相同，则根据牛顿第二定律可知，粒子在M、N两点时的加速度大小相同，故C错误；
D．根据题意，该电场为正的点电荷所形成的电场，而粒子带正电，因此粒子从P点抵达M点的过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能减小，电势能增加，故D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。
11. 某实验小组设计了图甲所示的实验电路，电路中的各个器材元件的参数为电池组（电动势约为9V，内阻r约）、电流表（量程2.0A，内阻）、电阻箱、滑动变阻器、开关三个及导线若干，他们认为该电路可用来测电源的电动势、内阻和接入电路的阻值。
（1）同学甲先利用图甲所示电路准确地测出了滑动变阻器接入电路的阻值
他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某位置，接着闭合S、，断开，读出电流表的示数I；再闭合S、，断开，调节电阻箱的电阻值为时，电流表的示数也为，此时滑动变阻器，接入电路的阻值为__________；
（2）同学乙接着利用图甲所示的电路测出了电源电动势和内电阻
①他的实验步骤为：
a．在闭合开关前，调节电阻至最大值，之后闭合开关，再闭合；
b．调节电阻，得到一系列电阻值和电流的数据，并做出的图像，如图乙所示；
c．断开开关，整理实验仪器
②图乙是他由实验数据绘出的图像，由此可得电源电动势_________V，内阻_________。（计算结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）4.0 （2） ①. 9.0 ②. 5.8
【解析】
【小问1详解】
甲同学利用等效替代法来测量滑动变阻器接入电路中的阻值，当闭合S、，断开时，回路中电源内阻、电流表内阻以及串联，当闭合S、，断开时，回路中电源内阻、电流表内阻以及电阻箱串联，当两次测量时电流表示数相同，根据闭合电路的欧姆定律有
则可知
【小问2详解】
②[1][2]根据乙同学的实验原理，由闭合电路的欧姆定律有
变式可得
结合图乙可得
，
解得
，
12. 物理兴趣小组的同学用一根拉力敏感电阻丝制作电子吊秤。他们按图甲所示电路设计了一个简易“吊秤”，通过光滑绝缘环可吊起重物。
已知：E=3V，；毫安表电阻；不吊重物时，电阻丝电阻。
（1）不吊重物时，闭合开关，调节，当__________时，毫安表指针满偏至10mA。
（2）不吊重物时，闭合开关，调节使毫安表指针满偏的操作可视为吊秤的“调零”过程。调零结束后，保持滑片位置不变，接着在环下吊上重物，如图乙所示，已知电阻丝B端或A端每增加1N拉力，其阻值将增加。则吊上重物之后，毫安表中电流的示数将__________（选填“减小”、“不变”或“增大”），AB两端电压将__________（选填“减小”、“不变”或“增大”）。
【答案】（1）49 （2） ①. 减小 ②. 增大
【解析】
小问1详解】
不吊重物时，闭合开关，根据闭合电路的欧姆定律有
代入数据解得
【小问2详解】
[1]根据
已知电阻丝B端或A端每增加1N拉力，其阻值将增加，即吊上重物后将变大，则吊上重物之后，毫安表中电流的示数将减小；
[2]将看成电源的等效内阻，将看作外电路的电阻，当外电路的总电阻增大时电流减小，则内电压减小，路端电压增大，即AB两端的电压将增大。
13. 如图所示，竖直平面内有一宽度为2m且足够长的“U”形金属导轨，处在磁感应强度大小为0.5T、方向垂直导轨平面向里，导体棒MN由静止释放，最终沿导轨以1.0m/s的速度竖直向下匀速运动．金属导轨的电阻可忽略不计，金属棒始终与导轨接触良好，导体棒的电阻为，重力加速度，求：
（1）导体棒的质量；
（2）加速运动的过程中流过导体棒的电荷量q=0.5C，导体棒在这一过程中下落的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）当导体棒最终匀速运动时，受力平衡，此时安培力大小为
则有
解得
（2）设导体棒在时间内下降了，根据法拉第电磁感应定律可得
流过导体棒的电流为
通过导体棒横截面的电荷量为
即通过的电荷量与导体棒的运动速度无关；所以整个加速运动的过程中通过导体棒横截面的电荷量为
则导体棒在整个加速运动过程中下落的距离为
14. “高温”超导电缆，它能在-173℃左右电阻降为零，其输电损耗主要来自于循环冷却系统，如果用其替代普通电缆输电，可大大降低电能损失。某小型水电站发电机的输出功率为500kW，发电机的输出电压为250V，普通电缆总电阻为。假定该水电站改用超导电缆输电，保持输送电压不变，输电损失的功率为160W．若该损耗是普通电缆损耗的25%，试求：
（1）普通电缆电线上损失的功率；
（2）普通电缆电线上损失的电压；
（3）若不改用超导电缆输电，在发电厂处加装升压变压器，保持输电损失功率为160W，变压器的匝数比应为多少？
【答案】（1）640W；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可得，普通电缆电线上损失的功率
（2）根据发电机输出功率与输出电压之间的关系可得发电机的输出电流
可得普通电缆电线上损失的电压
（3）根据
可得输电线上的输电电流为
则根据电流与匝数的关系
15. 如图所示为一同位素原子核分离器的原理图。有两种同位素，电荷量为q，质量分别为、，其中。从同一位置A点由静止出发通过同一加速电场加速后进入速度选择器，速度选择器中的电场强度为E，方向向右；磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。在边界线ab下方有方向垂直纸面向外、大小为的匀强磁场。忽略粒子间的相互作用力及所受重力。若质量为的原子核恰好沿直线（图中虚线）从O点射入磁场。求：
（1）加速电场的电压大小，
（2）质量为的原子核进入速度选择器时的速度大小；
（3）质量为的原子核离开速度选择器进入ab边界下方的磁场时，离点的距离为d，若，，则质量为的原子核第一次打到ab边界距点的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，质量为的原子核恰好沿直线运动到O点，可知在速度选择器中，其所受电场力大小与洛伦兹力大小相等，则有
而原子核在加速电场中由动能定理有
联立可得加速电场的电压
（2）质量为的原子核在加速电场中由动能定理有
可得质量为的原子核进入速度选择器时的速度大小
（3）根据题已知，则可得
由于质量为的原子核进入速度选择器时受力平衡，因此可知质量为的原子核进入速度选择器后所受电场力大于洛伦兹力，而电场力水平向右，因此质量为的原子核在速度选择器中向右偏转，离开速度选择器后打在O点右侧，根据动能定理可得
解得该原子核离开ab边界时的速度
若
，
则可得
将该原子核离开速度选择器时的速度分解为沿着电场线方向的和垂直电场线方向的，对垂直电场线方向的运动，由动量定理有
解得
可知原子核垂直边界进入磁场，根据洛伦兹力充当向心力
解得该原子核在磁场中运动的轨迹半径为
由此可得质量为的原子核第一次打到ab边界距点的距离
解得2023——2024学年第二学期高二年级收心考试
物理
注意事项：1．考试时间为75分钟，满分100分。
2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 摩擦起电说明了电荷可以创生
B. 太阳能是不可再生能源
C. 通过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零
D. 无线电波的波长小于射线的波长
2. 把一条电阻为64均匀电阻丝截成等长的4段后，再并联起来，电阻变为（ ）
A. B. C. D.
3. 光伏发电是我国大力推广的清洁能源项目，利用电池板收集太阳能发电，发电总功率可达到2kW，工作电压为380V，平均每天发电5h，则下列说法正确的是（ ）
A. 该光伏项目年发电量约为10kW·h
B. 该光伏项目年发电量约为3.65×103kW·h
C. 该光伏项目的工作总电流约为0.3A
D. 该光伏项目的工作总电流约为0.053A
4. 飞机水平匀速飞越南极上空时，由于地磁场的作用，下列说法正确的是（ ）
A. 从东向西飞行，机翼上有从左向右的电流
B. 从东向西飞行，机翼上有从右向左的电流
C. 从西向东飞行，左侧机翼电势较高
D. 从西向东飞行，右侧机翼电势较高
5. 如图所示，平行于，相距为d，两边之间有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为、电荷量为的电子在边某点与边成角方向以入射，与边成角出射，则磁感应强度大小是（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图所示，真空中有两个点电荷和，都固定在坐标轴上，其中位于处，位于处，在轴上电场强度为零的位置坐标为（ ）
A. 3cm B. 4cm C. 9cm D. 10cm
7. 如图是演示自感现象的实验电路图，为直流电阻不为0的电感线圈。下列说法正确的是（ ）
A 闭合瞬间，立即发光
B. 断开瞬间，立即熄灭
C. 闭合瞬间和断开瞬间，流过中电流方向相同
D. 闭合，电路稳定后，中电流一定小于中电流
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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。
8. 在同一电热器中分别通入如图所示的甲、乙两种交变电流，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲的有效值为
B. 乙的有效值为
C. 该电热器在甲、乙两种电流下对应电功率之比为1：8
D. 该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为5：4
9. 某同学用如图所示装置研究磁场对电流的作用，光滑平行金属导轨PQ、MN竖直放置，导轨平面内存在与其垂直的匀强磁场（磁场未画出），导轨上端接有直流电源，导轨上固定有绝缘棒，绝缘棒上固定拉力传感器，金属棒与拉力传感器之间用绝缘细线连接，金属棒与导轨接触良好并与导轨垂直，开关S由断开到闭合时（ ）
A. 若磁场垂直导轨平面向外，则拉力传感器示数变大
B. 若磁场垂直导轨平面向外，则拉力传感器示数变小
C. 若磁场垂直导轨平面向里，则拉力传感器示数变小
D. 若磁场垂直导轨平面向里，则拉力传感器示数变大
10. 如图所示，同心圆是放置在坐标原点的正点电荷形成的等势面，M、N是同一等势面与x、y坐标轴的两个交点。点为粒子源，可向各个方向释放同种正试探电荷，释放时粒子速率相等，不考虑粒子间的相互作用和粒子的重力，则下列说法中正确的是（ ）
A. M、N两点电场强度相同
B. 沿直线到达点和沿曲线到达点的粒子在两点速率相等
C. 粒子在点时的加速度小于在点时的加速度
D. 粒子从点抵达点过程中电势能增加
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。
11. 某实验小组设计了图甲所示实验电路，电路中的各个器材元件的参数为电池组（电动势约为9V，内阻r约）、电流表（量程2.0A，内阻）、电阻箱、滑动变阻器、开关三个及导线若干，他们认为该电路可用来测电源的电动势、内阻和接入电路的阻值。
（1）同学甲先利用图甲所示电路准确地测出了滑动变阻器接入电路的阻值
他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某位置，接着闭合S、，断开，读出电流表的示数I；再闭合S、，断开，调节电阻箱的电阻值为时，电流表的示数也为，此时滑动变阻器，接入电路的阻值为__________；
（2）同学乙接着利用图甲所示电路测出了电源电动势和内电阻
①他的实验步骤为：
a．在闭合开关前，调节电阻至最大值，之后闭合开关，再闭合；
b．调节电阻，得到一系列电阻值和电流的数据，并做出的图像，如图乙所示；
c．断开开关，整理实验仪器
②图乙是他由实验数据绘出的图像，由此可得电源电动势_________V，内阻_________。（计算结果均保留两位有效数字）
12. 物理兴趣小组的同学用一根拉力敏感电阻丝制作电子吊秤。他们按图甲所示电路设计了一个简易“吊秤”，通过光滑绝缘环可吊起重物。
已知：E=3V，；毫安表电阻；不吊重物时，电阻丝电阻。
（1）不吊重物时，闭合开关，调节，当__________时，毫安表指针满偏至10mA。
（2）不吊重物时，闭合开关，调节使毫安表指针满偏的操作可视为吊秤的“调零”过程。调零结束后，保持滑片位置不变，接着在环下吊上重物，如图乙所示，已知电阻丝B端或A端每增加1N拉力，其阻值将增加。则吊上重物之后，毫安表中电流的示数将__________（选填“减小”、“不变”或“增大”），AB两端电压将__________（选填“减小”、“不变”或“增大”）。
13. 如图所示，竖直平面内有一宽度为2m且足够长的“U”形金属导轨，处在磁感应强度大小为0.5T、方向垂直导轨平面向里，导体棒MN由静止释放，最终沿导轨以1.0m/s的速度竖直向下匀速运动．金属导轨的电阻可忽略不计，金属棒始终与导轨接触良好，导体棒的电阻为，重力加速度，求：
（1）导体棒的质量；
（2）加速运动的过程中流过导体棒的电荷量q=0.5C，导体棒在这一过程中下落的距离。
14. “高温”超导电缆，它能在-173℃左右电阻降为零，其输电损耗主要来自于循环冷却系统，如果用其替代普通电缆输电，可大大降低电能损失。某小型水电站发电机的输出功率为500kW，发电机的输出电压为250V，普通电缆总电阻为。假定该水电站改用超导电缆输电，保持输送电压不变，输电损失的功率为160W．若该损耗是普通电缆损耗的25%，试求：
（1）普通电缆电线上损失的功率；
（2）普通电缆电线上损失的电压；
（3）若不改用超导电缆输电，在发电厂处加装升压变压器，保持输电损失的功率为160W，变压器的匝数比应为多少？
15. 如图所示为一同位素原子核分离器的原理图。有两种同位素，电荷量为q，质量分别为、，其中。从同一位置A点由静止出发通过同一加速电场加速后进入速度选择器，速度选择器中的电场强度为E，方向向右；磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。在边界线ab下方有方向垂直纸面向外、大小为的匀强磁场。忽略粒子间的相互作用力及所受重力。若质量为的原子核恰好沿直线（图中虚线）从O点射入磁场。求：
（1）加速电场的电压大小，
（2）质量为的原子核进入速度选择器时的速度大小；
（3）质量为的原子核离开速度选择器进入ab边界下方的磁场时，离点的距离为d，若，，则质量为的原子核第一次打到ab边界距点的距离。
