2023-2024学年江苏省新海高级中学高二（下）期中考试物理试卷（选修）
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.下列说法正确的是( )
A. 紫外线可以杀菌消毒，有较高的能量，可以破坏细胞核中的物质
B. 雷达是利用无线电波中的短波来测定物体位置的无线装备
C. 无线电波接收过程中的“调谐”也叫“检波”
D. 赫兹提出了电磁场理论并用实验证实电磁波的存在
2.目前我国远距离输电干线已经采用和的超高压输电，西北电网甚至达到的特高压。若输送一定功率电能，原来采用输电，由于输电线有电阻而损失的电压为，损失的电功率为，则采用特高压输电后，在输电线上损失的电压和电功率为设输电线的电阻未变( )
A. B. C. D.
3.如图，是边长为且对角线竖直的正方形区域，区域内既存在垂直于平面的匀强磁场图中未画出，也存在平行于边斜向上的匀强电场。一质量为、电荷量为的小球从点正上方高处由静止释放，恰好能沿直线匀速穿过正方形区域。小球可视为质点，重力加速度大小为。由此可知( )
A. 小球所带电荷为负电
B. 磁场方向垂直于平面向里
C. 磁场的磁感应强度大小为
D. 从到的过程中，小球机械能变化量为
4.图甲所示为扬声器的实物图，图乙为剖面图，线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动发出声音。俯视图丙表示处于辐射状磁场中的线圈，磁场方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A. 线圈匝数对扬声效果无影响
B. 环形磁体产生的磁感线是不闭合的
C. 图丙中线圈上各点的磁感应强度相同
D. 图丙中当电流沿逆时针方向时，对应图乙中线圈所受安培力向下
5.如图所示为一理想变压器，为单刀双掷开关，为滑动变阻器的滑动触头，为加在原线圈两端的电压，为原线圈中的电流，则( )
A. 保持及的位置不变，由合到时，将减小
B. 保持及的位置不变，由合到时，消耗功率增大
C. 保持不变，合在处，使上滑，将增大
D. 保持及的位置不变，由合到处，原线圈输入功率将增大
6.下列关于教材中四幅插图的说法，正确的是( )
A. 图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，铝框跟随旋转过程中会发热
B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，导线中会产生大量热量，从而冶炼金属
C. 图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电流磁效应
D. 图丁是毫安表的表头，运输时要避免把正、负接线柱用导线连在一起，防止产生感应电流
7.某软件中运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容极板固定，极板可运动，当手机的加速度变化时，极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器的描述正确的是( )
A. 保持向前匀减速运动时，电路中存在恒定电流
B. 突然向前减速时，两极板间的场强将变大
C. 突然向前加速时，电流由向流过电流表
D. 由向前加速突然停下，电流由向流过电流表
8.图甲为振荡电路，通过点的电流如图乙，点电流向左为正，下列说法正确的是( )
A. 时间内电容器在放电
B. 电容器中的磁场能减小
C. 在时刻，回路中的电场能最大
D. 增加自感线圈的匝数，同时减小电容器两极板间距离，振荡电路的周期可能不变
9.连接电路如图所示，其中是自感系数较大、直流电阻不计的线圈，、是规格相同的灯泡，是理想二极管。则( )
A. 闭合开关，逐渐变亮随后亮度保持不变
B. 断开开关，突然亮起再逐渐变暗至熄灭
C. 闭合开关，、都逐渐变亮，最后亮度相同
D. 断开开关，一直不亮，逐渐变暗至熄灭
10.直放式电流传感器开环式工作原理如图。在通电直导线外套上一个留有气隙的开放磁芯图，由于磁芯的作用，气隙处的磁场视为匀强磁场，其磁感应强度的大小与流过导线的电流成正比。现在气隙间放入载流子为正电荷的霍尔元件，霍尔元件上下表面垂直于磁感线图，并接入图示电路图。下列说法正确的是( )
A. 传感器的电源对电压表示数没有影响
B. 图中霍尔元件感受到的磁场是由流经电流表中电流产生的
C. 保持电流表读数不变，电压表读数越大，说明通电直导线电流越小
D. 若图中霍尔元件前表面电势高于后表面，则图中通电直导线电流垂直于纸面向里
11.如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框，时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，边刚进入单边界匀强磁场虚线为其边界的时刻为，边刚进入磁场的时刻为，设线框中产生的感应电流的大小为，边两端电压大小为，水平拉力大小为，感应电流的热功率为，则关于、、、随运动时间变化关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下：
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数正方形小方格的边长为，求油膜面积如图所示
B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上
C.向浅盘中装入约深的水，并撤上排子粉或细石膏粉
D.用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径
E.在纯油酸中加入酒精．至油酸酒精溶液总体积为，
F.用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得滴溶液体积为。
上述实验步骤的合理顺序是：_______；
根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_______；保留位有效数字
根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是_______；保留位有效数字
关于本实验下列说法正确的有_______；
A.选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，是为了节省油酸，降低成本
B.若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏大
C.在向量筒中滴入油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径计算结果将偏大
D.结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸。为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水消洗，并用脱脂棉擦去。
本实验体现了理想化模型的思想，属于本实验的理想假设有_______。
A.把油酸分子视为球形 油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C.油酸分子是紧挨着的没有空隙 油酸不溶于水
三、计算题：本大题共4小题，共46分。
13.如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图。一个套在辐向永久磁铁槽中的半径为、匝数匝的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布其右视图如图乙所示。在线圈所在位置磁感应强度的大小均为，线圈的电阻为，它的引出线按有的小电珠。外力推动线圈框架的端，使线圈沿轴线做简谐运动，便有电流通过小电珠。当线圈运动速度随时间变化的规律如图丙所示时摩擦等损耗不计。求：
电路中电流的最大值及电压表的示数；
线圈受到的磁场力随时间变化的关系式。
14.如图所示，、为两个同心半圆弧面，构成辐向型加速电场，电势差为，共同圆心为，在加速电场右侧有一与直线相切于、半径为的圆形区域，其圆心为，圆内及圆周上存在垂直于纸面向外的匀强磁场；质量为、电荷量为的带正电粒子，从圆弧面由静止开始加速到后，从点进入磁场偏转，其中沿连线方向入射的粒子经磁场偏转后恰好从圆心的正下方点射出磁场不计重力的影响。求：
粒子到达点时速度的大小及圆形磁场的磁感应强度的大小；
在图中点与成夹角出发后在磁场中运动的时间。
15.如图所示，间距为的两平行光滑长直金属导轨水平放置。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。细金属杆静置于磁场中，磁场外的细金属杆以速度向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且出磁场时的速度为。已知杆的质量为，杆质量为。两杆在导轨间的电阻均为，两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。试求：
杆在磁场内运动过程中的最大加速度；
从杆进入磁场到杆刚出磁场过程中通过杆的感应电荷量及杆产生的焦耳热；
杆的初始位置到的最小距离。
16.如图所示，空间中存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为的足够长绝缘木板静置在光滑水平面上，时刻，一质量、带电量为的小物块以某一初速度从木板左侧滑上，小物块与木板间的动摩擦因数为，木板达到匀速运动状态后，与右侧一固定弹性挡板碰撞，木板与挡板碰撞后速度大小不变，方向相反。已知重力加速度为。
若小物块初速度，求时刻木板的加速度大小；
若小物块初速度，求木板的最终速度大小；
若小物块初速度，写出整个过程中小物块与木板间因摩擦而产生的总热量与的关系式。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.紫外线的波长比可见光的波长更短，频率更高，因而具有较高的能量，可以用来灭菌消毒，足以破坏细胞核中的物质，故A正确；
B.微波波长较短，直线传播性能好，雷达是利用微波来测定物体位置的，故B错误；
C.当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，此过程为调谐；将音频信号或视频信号从高频信号中分离出来叫检波，故C错误；
D.麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹用实验证实电磁波的存在，故D错误；
故选A。
2.【答案】
【解析】由于输送的总功率 保持不变，当输送电压由原来的 提高到原来的倍时，即
根据功率的公式
可知，则输电线上的电流
输电线的电阻不变，根据欧姆定律可知
则损失的功率
故选C。
3.【答案】
【解析】
．
通过受力分析可知，小球带正电荷，磁场方向垂直于 平面向外，故AB错误；
C.由题意可得
解得磁场的磁感应强度大小
故C正确；
D.从 到 的过程中，小球机械能变化量为重力势能的减少量
故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】A.线圈匝数越多，磁场越强，扬声效果越明显，故A错误；
B.磁感线是闭合的曲线，故B错误；
C.磁感应强度是矢量，线圈上各点的磁感应强度大小相同，方向不同，故C错误；
D.根据左手定则可判定，线圈所受安培力方向竖直向下，故D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.保持及的位置不变，由合到时，原线圈匝数变小，副线圈电压变大，将增大，故A错误；
B.保持及的位置不变，由合到时，原线圈匝数变大，副线圈电压变小，将减小，消耗功率减小，故B错误；
C.保持不变，合在处，变压器的输出电压不变，使上滑，阻值变大，将减小，故C错误；
D.保持及的位置不变，由合到时，原线圈匝数变小，副线圈电压变大，将增大，原线圈输入功率将增大，故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】A.根据电磁驱动原理，图甲中，当摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，线圈比磁铁转得慢，由于电流的热效应，铝框发热，故A正确；
B.图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在铁块中产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，故B错误；
C.图丙中，当人对着话筒讲话时，带动线圈运动切割磁感线，线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理，故C错误；
D.图丁是毫安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，产生感应电流，利用了电磁阻尼原理，为了保护电表指针，故D错误。
7.【答案】
【解析】A.保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则板在某位置不动，电容器电容不变，电容器保持与电源相连，电压不变，由
知电容器所带的电荷量不变，则电路中无电流，故A错误；
B.突然向前减速时，板相对板向前移动，两极板间距离减小，根据
两极板间的场强将变大，故B正确；
C.突然向前加速时，板相对板向后移动，则板间距离增大，根据
电容减小，由
知，电压不变，电容器所带的电荷量减小，电容器放电，电流由向流过电流表，故C错误；
D.由向前加速突然停下，板相对板向前移动，两极板间距离减小，根据
电容增大，由
知，电压不变，电容器所带的电荷量增大，电容器充电，电流由向流过电流表，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】A.根据图乙可知， 内电流逐渐减小，则磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，电容器被充电，故A错误；
B. 内电流逐渐增大，则磁场能逐渐增大，电场能逐渐减小，故B错误；
C.在 时刻，电流为，则线圈中的磁场能最小，电场能最大，故C正确；
D.根据
增加自感线圈的匝数，同时减小电容器两极板间距离，即增大自感线圈的自感系数和增大电容器的电容，则振荡电路的周期变大，故D错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】闭合开关 ，二极管反向， 始终不亮，由于线圈的自感作用，阻碍通过 的电流增大，所以 逐渐变亮。
断开开关 ，由于线圈的自感作用，阻碍通过 的电流减小，感应电流从 左端流向右端，二极管有正向电流， 突然亮起再逐渐变暗至熄灭， 逐渐变暗。
故选B。
10.【答案】
【解析】设霍尔元件前表面与后表面间距为，霍尔元件上表面与下表面间距为，霍尔元件单位体积内的电子数为，电压表读数为，电流表读数为，霍尔元件处的磁感应强度为，则
解得
传感器的电源决定直导线的电流，从而影响磁场的大小，对电压表示数有影响，保持电流表读数不变，电压表读数越大，说明霍尔元件处的磁场越强，通电直导线电流越大，霍尔元件感受到的磁场是由通电直导线中的电流产生的，故ABC错误；
D.若图中霍尔元件前表面电势高于后表面，则电子偏向后表面，据左手定则知，霍尔元件处的磁场方向向下，据安培定则知，图中通电直导线电流垂直于纸面向里．故D正确；
故选D。
11.【答案】
【解析】A.金属杆做匀加速直线运动，速度为
感应电动势
感应电流为
其中、、均不变，当时间内，感应电流为零，时间内，电流与成正比，时间后无感应电流，故A错误；
B.感应电流
当时间内，感应电流为零，的电压为零，时间内
电压随时间均匀增加，时间后无感应电流，但有感应电动势，为
电压随时间均匀增加，故B错误；
C.金属杆所受的安培力为
由牛顿第二定律得
解得
当时间内，感应电流为零
为定值，时间内， 与是线性关系，但不过原点，时间后无感应电流
为定值，故C正确；
D.感应电流的热功率
当时间内，感应电流为零
时间内，功率与成正比，时间后无感应电流
故D错误。
故选C。
12.【答案】； ； ；；
【解析】上述实验步骤的合理顺序是：．
滴油酸酒精溶液中含油酸的体积
由于每格边长为，则每一格就是，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出格，则油酸薄膜面积为，由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为
计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，所以选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜，故 A错误
B.计算油酸分子直径的公式是，是纯油酸的体积，是油膜的面积。水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分散开，则测量的面积偏小，导致结果计算偏大，故 B正确
C.计算时把向量筒中滴入油酸酒精溶液时，滴数少数了几滴，浓度升高，油酸体积将偏大，分子直径计算结果将偏大，得到的分子直径将偏大，故 C正确
D.油酸不溶于水，应用酒精清洗，故 D错误。
故选 BC；
实验中我们的理想假设有把油酸分子视为球形，油酸在水面上充分散开形成单分子油膜、油酸分子是紧挨着的没有空隙，故ABC正确，D错误。
故选：。
13.【答案】由丙图可知，线圈运动速度随变化关系式为
线圈产生的感应电动势为
电路中电流的最大值为
电压表测小电珠两端电压的有效值，示数为
电流
线圈受到的磁场力
14.【答案】带正电的粒子从圆弧面由静止开始加速到圆弧面上过程，由动能定理得
解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
粒子轨道半径
解得
从点出发的粒子运动轨迹如图所示，轨迹的圆心，磁场区域圆的圆心，及轨迹与磁场边界的两个交点共个点，因，则以此个点为顶点的四边形为菱形，因此出射速度方向垂直连线，由几何关系可知：轨迹圆心角为，粒子在磁场中做圆周运动的周期
粒子在磁场中的运动时间
15.【答案】根据题意可知，进入磁场后，做减速运动，做加速运动，则刚进入磁场时，在磁场中的加速度最大，则有
， ，
联立可得
由牛顿第二定律有
解得
根据题意，对由动量定理有
又
联立可得
解得
根据题意可知，设此时的速度为，由动量守恒定律有
解得
由能量守恒定律可得，回路中产生的焦耳热为
则中产生焦耳热的最小值为
设两杆在磁场中相对靠近的位移为 ，有
， ，
联立解得
解得
由于两杆在磁场内未相撞，则有的初始位置到的最小距离为
16.【答案】 时刻，对木板进行受力分析，由牛顿运动定律得
得
木板长度足够，当小物块与木板相对静止后，木板开始匀速运动，即在木板与挡板碰撞前能与小物块共速，此过程木板与小物块组成的系统动量守恒，则有
木板与挡板碰撞后速度等大反向，设其能与小物块共速，则有
解得
，
则木板的最终速度大小为 ；
若速度大小可调，则当初速度达到一定情况时，当小物块反向时，可能使小物块与木板间的压力为零，此后以不同的速度匀速运动，此时有
代入中得到的 ，可得此时
即若 ，则
得
若 ，则小滑块固定获得 的末速度，根据
得
