安徽省安庆市九一六学校2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含答案）

安徽省安庆九一六学校2024-2025学年高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 校园食堂消毒餐具柜是利用紫外线的热效应来杀菌消毒的
B. 红外线的波长比可见光短，比无线电波长
C. 手机连接蓝牙音响后，上网速度会受到影响，是因为和蓝牙使用了相同频段的无线电波
D. 电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相平行，且均与波的传播方向垂直
2.生活中，传感器的应用随处可见，以下关于传感器应用的说法正确的是( )
A. 酒店安装的自动门，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的紫外线，从而发出使自动门开关启动的命令
B. 夜晚在楼道内拍手，楼道灯自动开启，是因为亮度低于某数值，声强高于某数值，“声一光控”开关接通，灯亮
C. 查酒驾时交警会让司机对着一仪器呼气，检测仪能感知二氧化碳的浓度并显示出来
D. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
3.如图为回旋加速器示意图，两个间距很小的形盒并排置于垂直盒面向下的匀强磁场中，两盒缝隙间连接电压为的高频交流电。某时刻，处粒子源释放的带电粒子初速度可视为零被加速器加速。下列说法正确的是( )
A. 粒子获得的最大动能与加速电压无关
B. 粒子做圆周运动的频率为交流电频率的两倍
C. 若形盒无限大，则粒子可以无限加速
D. 粒子在磁场中做圆周运动的半径，相邻两次之差相等
4.如图所示，光伏并网发电系统就是太阳能光伏发电系统与常规电网相连，逆变器将光伏发电阵列所发的直流电逆变成正弦交流电，产生的交流电经过变压器升压后，向电网输出与电网电压、相位相同的正弦交流电。某电网电压有效值为，光伏发电阵列的输出功率为，逆变器输出电压的有效值为，逆变器将直流电能转换为交流电能的效率为，变压器为理想变压器，输电线的电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 变压器原、副线圈匝数比为
B. 从逆变器中输出电流的峰值为
C. 该系统向电网输出电流的有效值为
D. 若用该系统直接给我国居民供电，变压器原、副线圈匝数比为
5.某振子做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 和时，振子的加速度相同
B. 从到的过程中振子的速度先增大后减小
C. 振子在四分之一周期内，运动的路程一定为
D. 振子做简谐振动的方程为
6.一交变电流在一个周期内的图像如图所示，其中∽时间图像为正弦波形的。则该电流的有效值为( )
A. B. C. D.
7.电磁炮的工作原理可简化为如图所示的电路：间距为的固定水平平行金属导轨、间存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场，导轨左端连接一个电动势为、内阻为的直流电源。一质量为、接入回路的电阻为的金属棒电磁炮发射构件从导轨上某处由静止释放，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒离开导轨前已达到最大速度。导轨及导线的电阻不计，忽略所有摩擦。下列说法错误的是( )
A. 金属棒的最大动能为
B. 加速过程中流过金属棒的电荷量为
C. 加速过程中电源提供的电能为
D. 加速过程中金属棒产生的焦耳热为
8.如图所示，光滑绝缘固定斜面体的倾角，长度为的绝缘轻质细线一端固定在斜面上点，另一端系着质量为、带电量为的小球，小球静止于斜面上的点。现在斜面体所在空间加上磁感应强度大小为、垂直斜面向上的匀强磁场，和平行斜面与成角斜向右下方的匀强电场，电场强度大小。加上电场和磁场后小球静止时处于斜面上的点图中未画，保持细线伸直将小球沿着斜面拉离点一个小角度小于后由静止释放。已知重力加速度大小为，小球可视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 小球经过点时所受向心力为绳子的拉力、重力沿斜面分力、电场力的合力
B. 加上电场和磁场后，小球摆动的周期为
C. 摆球连续两次通过点时细线的拉力差值与其在点的动量大小成正比
D. 若将磁场反向、磁感应强度大小变成，小球运动的周期将变成原来的
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示的霍尔元件，宽度为、厚度为，元件处于垂直于前表面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中，元件中通有从左向右的恒定电流，在元件的上表面和下表面之间会产生一定的电势差，该电势差称为霍尔电压。已知该霍尔元件的载流子为电子，且单位体积内自由电子的数量为，每个电子的电荷量为。下列说法正确的是( )
A. 上表面的电势低于下表面的电势
B. 元件上表面和下表面之间的电势差大小为
C. 用该元件探测空间磁场时，元件摆放的方向对有影响
D. 仅增大磁感应强度，霍尔电压增大
10.如图所示，长为的传送带上端与水平地面在同一水平面上，半径为的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直面内，圆弧最低点与水平面在点相切，传送带以速率顺时针匀速转动。现有一可视为质点、质量为的滑块从传送带左端点由静止释放，同时另一可视为质点、质量为的滑块从圆弧的最高点由静止释放，运动至点时速度恰好为零，一段时间后滑块与滑块在点发生弹性正碰。已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为，之间的距离为，重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 滑块与间的动摩擦因数为
B. 滑块从传送带左端点运动到右端点所用时间为
C. 滑块第一次向左运动的最大位移为
D. 滑块从释放至第一次向左运动到最远的过程中与传送带因摩擦产生的热量为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图所示，某实验小组用气垫导轨、小球和轻质细线做验证动量守恒定律的实验，轻质细线一端固定，另一端拴住小球，小球静止时恰与滑块在同一水平导轨上，且小球与导轨不接触。
实验步骤如下：
用天平测出滑块含挡光片的质量为，小球的质量为
用刻度尺测量悬点到小球球心的长度为，用游标卡尺测出挡光片的宽度如图乙所示，则挡光片的宽度
调节气垫导轨水平，给滑块一向右的瞬时速度，使滑块向有运动通过光电门，测出挡光时间为滑块与小球发生碰撞后反弹，再次通过光电门，测出挡光时间和悬线偏离竖直方向的最大偏角。已知重力加速度大小为，则碰后小球的速度大小为 用、、表示
若碰撞过程中系统动量守恒，则应满足的关系式为 。用题中字母表示
12.热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的电子元件，某同学想利用实验室器材研究热敏电阻阻值随温度升高而降低的特性。实验室有以下器材：
热敏电阻到温度范围内电阻阻值大约在到范围内
稳压电源输出电压恒定，内阻不计
电压表量程，内阻为
恒温水浴槽温度可调节
电阻箱∽
开关、导线若干
为了研究热敏电阻的温度特性，该同学设计了如图所示的实验电路。
因电压表量程较小，该同学将电压表量程扩大为，应将电阻箱阻值调为 ，并将电压表和电阻箱接入虚线框中，请在虚线框中将电路补充完整
正确组装电路后，调节水浴槽温度，从开始，每隔测量一次，直至，在每个温度点，下列处理正确的是( )
A.恒温水浴槽达到测量温度点时，需立刻记录温度和电压表的示数
B.恒温水浴槽达到测量温度点时，需等待温度稳定后，记录温度和电压表的示数
C.实验过程中，必须保持电源开关一直闭合，直到所有温度点测量完毕
D.测量完一个温度点后应将开关断开，等待温度到达下一个温度点再闭合开关
该同学记录的实验数据如表，当温度为时，热敏电阻阻值为 保留位有效数字
温度
电压表示数
由中数据可知，热敏电阻在实验的温度范围内，阻值与温度______填“是”或“不是”线性变化。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.霍尔推进器是一种应用了霍尔效应结构设计的离子推进器。我国的天宫空间站就搭载了台国产自主研发的型霍尔推进器，用来定期给空间站提升轨道高度。其基本原理如图所示，阳极和阴极间存在一加速电场，氙离子从阳极进入加速电场，经电场加速后喷出，形成推力。
在地球上某大型实验室中，若氙离子初速度为零，喷射速度为，单位时间内喷出氙离子的质量为，求推进器受到的推力大小
若空间站上的霍尔推进器某时刻开始启动，在极短时间内喷出氙离子质量是，相对于未喷氙离子时的空间站，喷出离子的速度向后、大小为，喷出氙离子后空间站质量为。求喷出离子后空间站相对于未喷时增加的速度大小。
14.某实验小组想利用磁感应强度线性分布的磁场记录物体的运动特征，设计了如图甲所示的装置，虚线边界右侧存在垂直于纸面向里的磁场，乙图描述了磁感应强度沿轴的变化，虚线边界为处。矩形导体线框的边紧贴位置，在时刻，线框开始水平向右运动，检测发现在时刻线框中感应电流大小，边所受安培力。已知线框的边长、边长、线框电阻。求：
时刻至时刻线框运动的位移大小
在时刻线框的速度大小。
15.如图所示的平面直角坐标系中，轴以下区域存在垂直于纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场，圆心坐标为、半径为的圆形区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场，第一象限中在轴、轴和过点的一段曲线所围成的区域内存在沿轴正方向的匀强电场图中未画，且电场和磁场不重合。现有大量质量为、电荷量为、带正电的粒子，以大小不同的速度从坐标原点沿轴负方向射入磁场，从轴上区域射入第一象限，所有粒子都将汇聚至轴上点。不计粒子间相互作用力和粒子的重力，求：
粒子从坐标原点沿轴负方向射入磁场的速度最大值
从原点射入磁场的粒子，速度为最大速度一半时，在圆形磁场中运动的时间
第一象限内电场的电场强度大小和电场曲线边界的方程。
答案和解析
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.；
；
。
12.
不是
13.设极短时间内经电场加速后喷出的氙离子，受到作用力为，
根据动量定理可得：，
解得：，
根据牛顿第三定律，推进器受到的推力大小为：。
以未喷离子时空间站为参考系，系统总动量为零。
根据动量守恒有：，
解得：。
14.时刻边所受安培力：，
可得：，
由乙图可得关系为：，即，
可得此时边距边界，
即时刻到时刻线框运动的位移大小为：。
设时刻线框速度为，边所在位置磁感应强度为，边所在位置磁感应强度为，线框切割磁感线感应电动势为：，
由图像分析可得：，
可得：，
由电路分析可得：，
联立可得：。
15.由题意可知，带电粒子在第四象限做圆周运动的最大半径为：，
由洛伦兹力提供向心力，有：，
可得：。
速度为最大速度一半的粒子从轴上处射入第一象限，所有粒子汇聚至轴上点，由几何关系可知在圆形磁场区域粒子运动的半径：，
做圆周运动的圆心角：，
有：，
粒子在圆形磁场区域运动的周期为：，
则粒子在圆形磁场中运动的时间：，
解得：．
由上分析可知，所有粒子沿轴正方向进入圆磁场的速度均为，
设粒子进入第一象限的坐标为，则：，
设粒子出电场曲线边界点的纵坐标为，则：，
联立可得：，
又曲线过点，故当时，可得：，
故电场曲线边界的方程为：。
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