铭仁园学校2022-2023学年高二下学期第四次物理测试试题
时间:90分钟 满分：100分
一 单项选择题（每题5分，7道小题，共计35分）
1. 下列说法正确的是 ( )
A.在静电场中, 电荷在电势越高的地方电势能一定越大
B.电荷在某位置所受电场力方向即为该处电场方向
C.同一静电场中，等差等势面越密的地方场强越大
D.在静电场中, 点电荷只受电场力作用时, 从静止开始一定沿着电场线运动
2. 单匝闭合矩形线框电阻为 , 在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动, 穿过线框的磁通量与时间的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为
C.线框转一周外力所做的功为
D.从 到过程中线框的平均感应电动势为
3. 如图所示, 回旋加速器 形盒的半径为, 用来加速质量为, 电量为的质子, 质子每次经过电场区时, 都恰好在电压为时并被加速, 且电场可视为匀强电场, 使质子由静止加速到能量为后, 由孔射出. 下列说法正确的是
A.形盒半径、磁感应强度不变, 若加速电压越高, 质子的在加速器中的运动时间将不变.
B.形盒半径磁感应强度不变, 若加速电压越高, 质子的在加速器中的运动时间将越长.
C.形盒半径、磁感应强度不变, 若加速电压越高, 质子飞 出形盒的动能将越大.
D.磁感应强度 不变, 若加速电压不变,形盒半径越大、质子飞出形盒的动能将越大
4. 如图所示为某弹簧振子在 内的振动图像, 由图可知, 下列说法中正确的是 ( )
A.振动周期为 , 振幅为
B.第 末, 振子的加速度为负向最大值
C.第 末, 振子的速度为零, 机械能最小
D.从第 末到第末, 振子在做减速运动
5. 在学习机械波相关知识后, 两名同学分别乘 坐静止在湖面的甲、乙两艘小船, 两船水平距离 。某时刻, 一列水波从甲船向乙船传播, 每艘船在时间内上下浮动 30 次, 已知甲船在波峰时, 乙船在波谷, 两船间恰好还有 2 个波峰, 以下说法正确的是 ( )
A.水波的周期为
B.水波的波长为
C.水波的波速为
D.水波经过一段时间，甲乙两船将靠近
6. 如图所示, 在竖直向上的匀强电场中, 一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球, 另一端固定于 点, 小球在竖直平面内做匀速圆周运动,为最高点,为 最低点, 不计空气阻力, 则 ( )
A.小球带负电
B.小球在从 点运动到点的过程中, 电势能减小
C.如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场, 小球不可能继续做圆周运动
D.如果加一个垂直于竖直平面的匀强磁场, 细绳张力可能增大
7. 如图, 交流电源的输出电压为 , 频率为三灯亮度相同。下列说法正确的是
A.拔出电感线圈 中的铁芯后, B 灯将变暗
B.在电容器 中揷入电介质之后,灯将变暗
C.将交流电源的频率提高为 时,灯亮度不变,灯变暗,灯变亮
D.改接输出电压为 的直流电源时,灯将变亮,灯将变暗,灯将熄灭
二多项选择题（每题6分，5道小题，共计30分）
8. 1931 年, 英国物理学家狄拉克从理论上预言: 存在只有一个磁极的粒子, 即“磁单极子”, 它的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。目前科学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子, 如图所示, 把某磁单极子 极固定在点, 让一个闭合的细金属圆环从点正上方点位置由静止开始释放, 运动过程中圆环平面始终保持水平, 图中两点位置关于点对称, 不计空气阻力, 则圆环从点位置运动到点位置的过程中 ( )
A.从上往下看, 圆环从 点到点过程和从点到点过程, 感应电流方向相反
B.从上往下看, 圆环从 点到点过程, 感应电流方向始终不变
C.圆环始终受到竖直向上的安培力
D.圆环从 点到点过程中机械能守恒
9. 图 (a) 为演示单摆共振的装置, 实验时依次让不同的单摆先摆起来, 观察单摆 (图中末标出) 能达到的最大振幅和稳定时的振动频率, 并描点记录在图 (b) 中, 用光滑曲线连接各点得到如图 (b) 所示曲线。取重力加速度, 下列说法正确的是 ( )
A.单摆 的固有频率约
B.装置 (a) 中至少有两个单摆的摆长约
C.装置 (a) 中至少有三个单摆的固有周期相同
D.当单摆 稳定的振动频率为时, 先振动的单摆摆长约为
10. 如图甲为电能输送示意图, 变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为 , 其输入电压如图乙所示。输电线的总电阻为, 降压变压器原, 副线圈匝数比为, 其副线圈接一火警报警系统, 其中为定值电阻,为热敏电阻, 当温度升高时其阻值变小。电压表可显示加在报警器上的电压 (报警器末画出)。末发生火情时, 升压变压器的输入功率为。下列说法中正确的是
A.末发生火情时, 降压变压器副线圈输出的电压为
B.末发生火情时, 输电线上损耗的功率为
C.当 所在处发生火情时,两端电压增大
D.当 所在处发生火情时, 电压表的示数变大
11. 一列简谐横波沿 轴正方向传播, 在时的波形如图, 此时波恰好传到质点, 已知内位 于处的质点运动的总路程为, 则以下说法正确的是 ( )
A.波的周期为
B.波源的起振方向沿 轴负方向
C.波的传播速度为
D.时质点处于波峰位置
12. 在如图所示的电路中, 变压器是理想变压器, 原、副线圈匝数比为 , 电表是理想交流电表,是定值电阻,为滑动变阻器, 在端输入电压为的正弦交变电压, 将滑动变阻器的滑片向上移, 电压表和电流表示数变化量分别为, 则下列判断正确的是 ( ）
A.、电压表的示数不变 B.、电流表的示数变小
C.、 保持不变 D.不断增大
三 实验题（1道小题，15分）
13. 实验题（15分）
在“用单摆测量重力加速度”的实验中, 某实验小组在测量单摆的周期时, 测得摆球经过 次全振动的 总时间为, 在测量单摆的摆长时, 先用毫米刻度尺测得摆线长度为, 再用游标卡尺测量摆球的直径 为。
回答下列问题:
(1) 为了减小测量周期的误差, 实验时需要在适当的位置做一标记, 当摆球通过该标记时开始计时, 标记应该放置在摆球摆动的______________
A. 最高点 B. 最低点 C. 任意位置
(2) 该单摆的周期为___________
(3) 若用 表示摆长,表示周期, 那么重力加速度的表达式为_________
(4) 如果测得的 值偏小, 可能的原因是
A. 测摆长时摆线拉得过紧
B. 摆线上端悬点末固定, 振动中出现松动, 使摆线长度增加了
C. 开始计时时, 停表过迟按下
D. 实验时误将 49 次全振动记为 50 次
(5) 为了提高实验的准确度, 在实验中可改变几次摆长 并测出相应的周期, 从而得出几组对应的和的数值, 以为横坐标、为纵坐标作出图线, 但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长, 由此得到的图像是图乙中的________(选填“①"②”或“③")。
四 解答题（1道小题，共20分）
14. 解答题（20分）
如图所示, 正方形线圈 绕对称轴在匀强磁场中匀速转动, 角速度为, 已知, 匝数, 磁感应强度, 图示位置线圈平面与磁感线平行。闭合回路中 线圈的电阻, 外电阻。求:
(1) 线圈转动过程中瞬时感应电动势的表达式;
(2) 交流电压表的示数;
(3) 线圈转动一周 上产生的焦耳热;
(4)从图示位置转过 过程中的通过线圈截面的电荷量。
参考答案及解析
1. 【答案】C
【解析】A. 根据电势能公式 可知, 电势能取决于电荷的电荷量及电性和电场中的电势, 所以电荷在电势越高的地方, 电势能不一定大; 在电势越高的地方, 它所带电荷量越大, 电荷所具有的电势能也不一定越大, 还取决于电荷的电性, 故 错误;
B. 正电荷在电场中所受电场力的方向即为电场方向。负电荷在电场中所受电场力的方向即为电场方向的反方向, 故 错误;
C. 等差等势面的密集程度反映电场强度的大小, 等差等势面越密的地方场强越大, 故 C 正 确;
D. 若电场线是曲线, 则电荷受力将发生方向的变化, 则其轨道不可能与电场线重合, 故 D 错误。
故选 C。
2. 【答案】B
【解析】A. 由图可知, 时刻线框的磁通量最大, 则线框平面处于中性面, 故 A 错误;
B. 由图可知, 线框转动的周期为 , 则角速度为线框的感应电动势最大值为
线框的感应电动势有效值为 故 B 正确;
C. 根据题意可知, 线框转一周外力所做的功等于产生的电能, 即 故 C 错误;
D. 根据法拉第电磁感应定律有, 到过程中线框的平均感应电动势为故 D 错误。
故选 B。
3. 【答案】D
【解析】 . 在回旋加速器中, 每经过电场一次, 获得动能, 根据洛仑兹力提供 向心力:, 当粒子半径等于回旋加速器半径时, 粒子速度最大, 动能最大:, 与电压无关, 所以形盒半径、磁感应强度不变, 最大动能不变, 但 是每次获得动能增大, 转的圈数减小, 而每圈的时间是定值, 所以加速时间将减 小.错误.
D. 根据 可知半径越大、质子飞出形盒的动能将越大,正确.
4. 【答案】D
【解析】A. 由题图可知, 振动周期为 振幅为 故错误;
B. 由题图可知, 在第 末, 振子位于负向最大位移处, 此时, 振子速度为零, 有简谐运动, 有
整理有 可知加速度为正向的最大值, 故 B 错误;
C. 由题图可知, 第 末振子经过平衡位置, 速度达到最大值, 振子的机械能最大, 故 C 错误;
D. 由题图可知, 从第 末到第末振子经过平衡位置, 向负向最大位移处运动, 该过程 中, 振子的速度逐渐减小, 做减速运动, 故 D 正确。
故选 D。
5. 【答案】B
【解析】A. 船在 时间内上下浮动 30 次, 故水波的周期为A 错误;
B. 当甲船位于波峰时, 乙船位于波谷, 这时两船之间还有两个波峰, 故两船间距离为代入解得, 水波的波长为,正确;
C. 由公式可得, 水波的波速为C 错误;
D. 两船上下振动, 水波经过一段时间, 甲乙两船不会靠近, D 错误。
故选 B。
6. 【答案】D
【解析】 . 据题小球在竖直平面内做匀速圆周运动, 受到重力、电场力和细绳的拉力, 根据匀速圆周运动的条件可知, 电场力与重力平衡, 则知小球带正电, 小球下降过程中电场 力做负功, 电势能增大, 故错误;
CD. 如果加一个垂直于竖直平面向里的匀强磁场, 且小球顺时针转动, 故小球受洛伦兹力背离圆心, 若小球受的合力不变, 即满足\(F_{\text {合 }}=m \frac{v^2}{r}\）则小球仍能做圆周运动, 且细绳张力要增大, 故 C 错误, D 正确。故选 D。
【点睛】本题的解题关键是根据质点做匀速圆周运动的条件, 判断电场力与重力的关系, 确定出小球的电性。加磁场时, 根据洛伦兹力的方向确定细绳张力的变化。
7. 【答案】B
【解析】若保持交流电源的电压不变，使交变电流的频率增大，则电容器对其阻碍变小，线圈对其阻碍变大，所以A灯泡将变暗，B灯泡将变亮，故选B。
8. 【答案】BC
【解析】 圆环下落过程中磁通量先增大后减小，O点上、下位置磁感线方向相反，由楞次定律可以判定圆环内的电流方向不变，感应电流的磁场阻碍相对运动，圆环受到的安培力均向上，安培力做负功，运动过程机械能不守恒。
故选BC。
9. 【答案】ABD
【解析】
A. 图 (b) 为单摆 的共振曲线, 振幅最大时对应的频率为其固有频率, 选项 A 正确;
BC. 单摆 共振时, 先振动的单摆与的固有周期相同,的固有周期为, 由可求得其摆长为, 说明装置中至少还有一个单摆与的摆长和固有周期相同, 选项正确,错误;
D. 当单摆 稳定时的振动频率为时, 先振动的单摆的固有频率也为, 由可得摆长约, 选项正确。
故选 。
10. 【答案】BC
【解析】. 末发生火情时, 由乙图可知, 升压变压器的输入电压有效值为
由变压器电压与帆数关系可得
解得升压变压器的输出电压为
又
解得输电线上的电流为
输电线上的电压损失和功率损失分别为
降压变压器输入电压为
代入数据解得, 降压变压器的输出电压为
A 错误, B 正确;
C. 当 所在处发生火情时, 由于温度升高,阻值减小,所在回路电流增大, 由欧姆定律可知,两端电压增大, 输入端电压不变因此的电压也不变, 而可知线路损耗电压变大, 因此变小, 则由
可知 电压变小,电压变大, 因此两端电压减小, 故电压表的示数变小,正确,D 错误。
故选 BC。
11. 【答案】BC
【解析】
B. 在 时的波形如图, 此时波恰好传到质点, 而点起振方向为轴负向, 可知波源的起振方向沿轴负方向, 选项正确;
AC. 由波形图可知, 波长 。设波速为、周期为。波源的起振方向沿轴负方向, 所以质点的起振方向沿轴的负方向, 波从点传到点的时间为, 当时, 质点运动的总路程为
即质点 第一次到达波峰, 于是有
解得
故波速
选项 C 正确, A 错误;
D. 时质点第一次到达波峰,质点继续振动了半个周期到达波谷, 选项错误。
故选 。
12. 【答案】BC
【解析】 . 设原线圈电流大小为, 则对原线圈回路有
将滑动变阻器的滑片向上移, 可知 增大, 在端输入电压不变的情况下, 则减小, 电流表示数变小; 又由两端的电压
可知 两端的电压也减小, 则原线圈两端的电压增大, 副线圈两端的电压随之增大, 电压 表示数变大, 故 A 错误、B 正确;
CD. 设电压表的示数变化量绝对值为 , 则原线圈两端电压变化量绝对值为, 则定值电阻两端电压变化量绝对值为, 则满足
化简可得 ,
即 保持不变, 故 C 正确,错误。
故选 BC。
13. 【答案】B B ①
【解析】(1）为了减小测量周期的误差, 应该将小球经过最低点时作为计时开始和终止的位置更好些, 实际摆动中最高点的位置会发生变化, 且靠近最高点时速度较小, 计时误差较大。故选 B。
(2) 因为摆球经过 次全振动的总时间为, 则该单摆的周期为
(3）由单摆周期公式
可得, 重力加速度的表达式为
(4) 因为重力加速度的表达式为
A. 测摆长时摆线拉得过紧, 所测摆长 偏大, 则所测重力加速度偏大,错误;
B. 摆线上端悬点末固定, 振动中出现松动, 使摆线长度增加了, 故所测重力加速度偏小,B 正确;
C. 开始计时时, 秒表过迟按下, 所测周期偏小, 则所测重力加速度偏大, C 错误;
D. 实验中误将 49 次全振动次数记为 50 次, 所测周期偏小, 则所测重力加速度偏大, 错 误。
故选 B。
(5) 由题意可得, 单摆的实际摆长为
由单摆周期表达式得
化简可得
由此得到的 图像是图乙中的①。
14. 【答案】(1) ;(2) ; (3)
【解析】(1) 线圈转动过程中感应电动势的最大值为
(2) 线圈转动过程中感应电动势的有效值为
交流电压表的示数为
（3）从图示位置转过 过程中的通过线圈截面的电荷量为
本卷由系统，请仔细校对后使用，答案仅供参考。
答案第6页，总6页
