河南省驻马店市环际大联考“逐梦计划”2023-2024学年高二下学期3月阶段考试（一）物理试题（含答案）

环际大联考
“逐梦计划”2023～2024学年度第二学期阶段考试（一）
高二物理试题
（试卷总分：100分 考试时间：75分钟）
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的学校、班级、姓名、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2B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，将答案写在答题卡上。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。
一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，1～6题只有一个选项正确；8～10题有多个选项正确，全部选对得5分，选对但选不全的得3分，选错或不答的得0分。
1.对于下列所列的实验和生活用品，说法正确的是（ ）
A.甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的
B.乙图中，电线的两端与灵敏电流计相连，两学生摇动电线，电流计有示数，与奥斯特发现的电磁感应现象有关
C.丙图中，电磁炉利用其线圈产生的涡流来加热食物
D.图丁是磁流体发电机的结构示意图，可通过增大磁感应强度B来增大电源电动势
2.如图所示，两个完全相同的环形线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，可自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是（ ）
A.一起绕圆柱转动
B.以大小相同的速度相向运动
C.以大小不等的加速度相向运动
D.以大小相等的加速度相背运动
3.在某物理课堂上老师组织学生进行趣味小活动，让几位同学与一电动势为3v的干电池、开关、一个有铁芯的线圈按图示方式连接，实验中人会有轻微触电的感觉.若开关闭合且达到稳定后线圈中电流为，下列分析正确的是（ ）
A.断开开关时线圈中的电流会逐渐减小
B.断开开关后瞬间流过人体的电流小于
C.人有触电感觉时流过人体的电流方向为A→B
D.人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
4.如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作.已知线圈面积为S，共n匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（ ）
A.线框中磁通量变化率为 B.线框中产生顺时针方向的感应电流
C.AB边所受安培力方向向右 D.线框中感应电动势大小为
5.由均匀的电阻丝制成的半径为r的圆形导线框，存在导线框平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，将P、Q两点接入如图示的电压恒定的电源两端，通电时电流表示数为I，则线框所受安培力大小为（ ）
A.BIr B. C. D.
6.如图甲所示，空间中存在一匀强磁场，初始时方向竖直向上，其磁感应强度B随时间t变化，如乙图，磁场中放置一水平圆形金属环，已知金属环面积为，导体环的总电阻为R＝10Ω。。下列说法正确的是（ ）
A.t＝1s时，金属环中电流为零
B.第1s和第2s，金属环中电流方向相反
C.第3s内，导体环中电流的大小为0.1A
D.第4s内，导体环中的电流大小为0.01A
7.将圆柱形强磁铁吸在干电池的负极，强磁铁的S极朝上N极朝下，金属导线折成上端有一支点，下端开口的导线框，使导线框的顶端支点和底端分别与电源的正极和磁铁都接触良好但不固定，这样整个导线框就可以绕电池旋转起来。下列判断正确的是（ ）
A.导线框能旋转起来，是因为惯性
B.若不计摩擦阻力，导线框将一直匀速转动
C.俯视观察，导线框沿逆时针方向旋转
D.电池输出的电功率一定大于导线框旋转的机械功率
8.两列沿x轴传播的简谐横波a、b，x＝0.6m的P点为实线波a的波源，x＝-0.6m的Q点为虚线波b的波源，t＝0时刻两波源由平衡位置开始振动，t＝0.05s时两波源间的波形如图所示，分析错误的是（ ）
A.两波源的起振方向均沿y轴向上
B.两波的波速大小均为20m／s
C.再经过0.01s，x＝-0.2m处质点振幅为0m
D.x＝0.2m处的质点在前0.05s内运动的路程为60cm
9.在固定直导线a、b两端分别接上如图甲、乙、丙、丁所示的导体，导体的材料相同、粗细均匀且相同，给导体通入的电流均为I。导体均处在磁感应强度大小为B、方向垂直导体或导体所在平面向里的匀强磁场中，甲、乙、丙、丁图中导体受到的安培力分别为、、、，则（ ）
A. B. C. D.
10.武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图乙所示模型：废液内含有大量正负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A.当磁感应强度B减小时，污水流速不变
B.当污水中离子浓度降低时，MN两点电压将减小
C.只需要测量磁感应强度B及MN两点电压U，就能够推算污水的流量
D.当将MN接入外部回路，该装置将成为磁流体发电机，N点相当于电源的正极
二、实验题：本题共2小题，每空2分，共12分。
11.（6分）如图甲，用“碰撞”实验验证动量守恒定律，用天平测得A、B球的质量分别为和，O点是轨道末端在白纸上的投影点，M、P、N为三个落点的平均位置.测出M、P、N与O的距离如图乙所示。
（1）为正确完成本实验，关于实验操作正确的是________。
A.斜槽末端切线必须水平，斜槽必须光滑
B.入射球和被碰球必须大小质量相等
C.重锤的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点
D.A球每次必须从同一位置由静止释放
E.实验时白纸和复写纸可以随时调整位置
（2）在实验误差允许范围内，要验证两球碰撞前后在水平方向上动量守恒，要满足关系式________；（用m，s表示）
（3）若碰撞为弹性碰撞，则小球落点距离应满足的定量关系为________用（、、表示）。
12.（6分）用如图所示的实验电路来观察灯泡的发光情况，已知和是两个同样规格的灯泡，和带有铁芯的线圈L串联，和滑动变阻器R串联。闭合开关S，调节变阻器R，使灯泡和亮度相同，再调节滑动变阻器，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关S。回答下列问题：
（1）当两个灯泡都正常发光，说明线圈L的电阻与滑动变阻器________（填“”或“R”）的接入阻值相等。
（2）若重新闭合开关S，可观察到开关闭合的瞬间，灯泡________（填“”或“”）逐渐变亮。
（3）闭合开关S稳定后，若突然断开开关S，灯泡________（填“逐渐变暗”或“立即熄灭”）。
三、计算题：本题共3小题，共38分。解答时须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须写明数值和单位。
13.（10分）我国宇航员王亚平在进行太空授课时进行了一个小实验，在太空失重环境下，一水滴成为一形状规则的球体，当一束光照射到“水球”上时，会形成美丽的彩虹。如图为某均匀透明球形液滴截面图，半径为R＝0.5m，O为球心。一束光从空中（看作真空）平行直径AOB射到圆上的C点，入射角i＝60°，该光射入球内经过一次反射后从D点再次平行AOB射向空中。C、D关于AOB对称。
（1）求液滴对该光的折射率n；
（2）该光从C点射入经反射从D点射出在液滴内传播的时间。
14.（14分）如图，两个定值电阻的阻值分别为和，直流电源的内阻不计，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为，极板间存在方向水平向里的匀强磁场。质量为m、带电量为＋q的小球以初速度v沿水平方向从电容器下板左侧边缘A点进入电容器，做匀速圆周运动，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器。此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为g，忽略空气阻力。
（1）求直流电源的电动势；
（2）求两极板间磁场的磁感应强度B；
（3）在图中虚线的右侧加一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值E＇。
15.（14分）如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行的金属导轨，导轨间距离，导轨平面与水平面的夹角θ＝30°，导轨上端连接一个阻值R＝0.4Ω的电阻。整个导轨平面处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T。现有一根质量m＝0.01kg、电阻r＝0.1Ω的金属棒ab垂直于导轨放置，且接触良好，金属棒从静止开始沿导轨下滑后达到匀速直线运动，且始终与导轨垂直。重力加速度g取，导轨电阻不计，求：
（1）金属棒沿导轨下滑过程中速度最大值；
（2）金属棒沿导轨匀速下滑时ab两端的电压；
（3）金属棒从静止达到匀速的过程中，电阻R产生的热量。
环际大联考
“逐梦计划”2023～2024学年度第二学期阶段考试（一）
高二物理参考答案及评分标准
一、选择题：本部分共10道选择题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中。1～6题只有一项符合题目要求；7～10题有多项符合要求，少选漏选得3分，选错不得分。
1.【答案】D
【详解】A.甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过通电导线周围产生的磁场实现的，选项A错误；
B.如图乙，电线的两端与灵敏电流计的接线柱相连，两学生摇动电线，切割地磁场产生感应电流，电流计有示数，与法拉第的电磁感应现象有关；选项B错误；
C.丙图中，电磁炉利用在金属锅底中产生的涡流来加热食物，选项C错误；
D.对磁流体发电机有，解得E＝dvB，可通过增加磁感应强度B来增大电源电动势，选项D正确。
故选D。
2.【答案】B
【详解】同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但据牛顿第三定律知两线圈间相互作用力必大小相等，两个完全相同的环形线圈质量相等，加速度大小相等，相同时间速度大小也相同。
故选B。
3.【答案】A
【详解】A.断开电键时，由于线圈的电流减小而产生自感电动势，而阻碍电流的减小，电流减小的慢一些，故A正确；
C.当断开时，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左，即从B向A，故C错误；
BD.当断开时，多匝线圈电流产生自感现象，从而产生较大的自感电动势，此时人与线圈组成一个闭合的回路，流过人体的电流与流过线圈的电流相等，故BD错误。
故选A。
4.【答案】B
【详解】A.根据题意可知线框中磁通量变化率为
与线圈匝数无关，故A错误：
BD.设电路中总电阻为R，根据楞次定律可知磁感应强度向外均匀增大，由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知感应电流为顺时针方向，故B正确
电动势大小为
，故D错误；
C.当感应电流方向为顺时针时，电流由A→B，根据左手定则判断可知，AB边所受安培力方向向左。故C错误。
故B。
5.【答案】C
【详解】由图可知圆形导线框的大圆弧部分与小圆弧部分并联，两端圆弧受安培力的等效长度相等，即
电流表示数为I，由于大圆弧部分的电阻是小圆弧部分电阻的3倍，根据电路串并联规律可得大圆弧部分与小圆弧部分的电流大小分别为
故线框所受安培力大小为
故选C。
6.【答案】D
【详解】A.t＝1s时，穿过导体环的磁通量变化率不为零，则导体环中感应电流不为零，A错误：
B.第1s内，向上穿过导体环的磁通量减小，根据楞次定律感应磁场方向向上，由安培定则可知，导体环中电流为俯视逆时针方向，第2s内，向下穿过导体环的磁通量增大，根据楞次定律感应磁场方向向上，由安培定则可知，导体环中电流为俯视逆时针方向，B错误；
CD.第2-4s内，导体环中电流大小为，C错误，D正确；故选D。
7.【答案】CD
【详解】A.导线框能转起来，是因为通电导线在磁场中受到安培力的作用，并非惯性，A错误；
B.导线和电池均会发热，即使不计摩擦阻力，导线框最终也会停下来，B错误；
C.俯视观察，电流向下，磁感应强度向上，将磁感应强度分解为垂直于电流方向和平行于电流方向，结合垂直于电流方向的磁感应强度方向，根据左手定则可知导线框沿逆时针方向转动，C正确；
D.电池的输出功率一部分用于导线框旋转，一部分用于发热，D正确。
故选CD。
8.【答案】CD
【详解】A.根据“上下坡”规律可得，a的起振方向相同沿y轴向上，b的起振方向相同沿y轴向上，故A正确；
B.由图可知，实线波a的波长为0.8m，再0.05s内波a传播了个波长，故周期为0.04s，故波速为
虚线波b的波长为0.8m，再0.05s内波b传播了个波长，故周期为0.04s，
故波速为
故B正确；
C.振幅为一个周期内位移最大值，不会改变，故C错误；
D.x＝0.2m处的质点在前0.02s内质点没有振动，此后到0.04s，a波此质点一直振动，后0.01s此质点向下振动到最大位移处，故x＝0.2m处的质点在前0.05s内运动的路程为
故选CD。
9.【答案】BD
【详解】设a、b的间距为L，四个图中的导体的有效长度均为L，则安培力均为
F=BIL
因此有
BD正确，AC错误。
故选BD。
10.【答案】ACD
【详解】A.污水流量计可测出污水流速，且不会改变污水的流速，故A正确；
BC.污水流速稳定后，有
可得
U=Bvd
故当污水中离子浓度降低时，MN两点电压不变，故B错误；
C.污水的流量为
故C正确；
D.根据左手定则，正离子向下偏转，负离子向上偏转，故当将MN接入外部回路，该装置将成为磁流体发电机，N点相当于电源的正极，故D正确。
故选ACD。
二、实验题：本题共两小题，每空两分，共12分。
11.【答案】（1）CD （2）
（3）或或
【详解】（1）A.为保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，斜槽无需光滑，故A错误；
B.为满足对心碰撞，则A、B球的半径必须相同，为了使小球碰后不被反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故B错误；
C.重锤的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点，故C正确；
D.要保证碰前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，
故D正确；
E.实验时白纸和复写纸不能随时调整位置，故E错误；
故选CD。
（2）根据动量守恒定律有
结合平抛运动规律
，
可知有
（3）若碰撞是弹性碰撞，由能量守恒可得
解得
12.【答案】R 逐渐变暗
【详解】（1）［1］根据并联电路的规律，当两支路的电流相等时，两支路的电阻必须相等，则当两个灯泡都正常发光，线圈L的电阻与滑动变阻器R的接入阻值必须相等。
（2）［2］若重新闭合开关S，根据通电自感的规律，可观察到开关闭合的瞬间，灯泡逐渐变亮。
（3）［3］闭合开关S稳定后，若突然断开开关S，根据断电自感的规律可得灯泡逐渐变暗。
三、解答题：本题共3小题，共38分，解答时应写出必要的文字说明，方程式、重要的演算过程，只写最后结果不得分。
13.（10分）
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据对称及光路可逆性，作出光路如图所示
由图可知
根据折射定律
解得
（2）由几何关系得
光在液滴中的传播速度
光在液滴中的传播时间
14.（14分）
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球在电磁场中做匀速圆周运动，则电场力与重力平衡，可得
Eq=mg
两端的电压
根据欧姆定律得
联立解得
（2）如图所示
设粒子在电磁场中做圆周运动的半径为r，根据几何关系
解得
r=2d
根据
解得
（3）由几何关系可知，射出磁场时，小球速度方向与水平方向夹角为60°，要使小球做直线运动,当小球所受电场力与小球重力在垂直小球速度方向的分力相等时，电场力最小，电场强度最小，可得
解得
15.（14分）
【答案】（1）2.5m／s；（2）0.2V；（3）
【详解】（1）金属棒匀速运动时，由平衡条件知
棒匀速切割磁感线时
回路电流
代入得
解得
（2）匀速时，v代入公式，知
（3）由能量守恒定律知
解得