文档内容
2023-2024 学年上学期期末模拟考试
高二物理
考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项
符合题目要求．
1．如图所示是我国500m口径球面射电望远镜（FAST），它可以通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇
宙。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹预言了电磁波的存在
B．光是一种电磁波，是传播着的电磁场，光具有能量
C．电磁波在真空中的传播速度随频率增大而增大
D．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒
【答案】 B
【解析】A．麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，
故A错误；
B．光是一种电磁波，根据电磁波的概念，可知光是传播着的电磁场，光具有能量，故B正确；
C．电磁波在真空中传播速度都相同，均为3×108m/s，不随波长和频率的变化而变化，故C错误；
D．紫外线是一种波长比紫光波长更短的、频率比紫光更高的电磁波，主要应用灭菌消毒和钞票防伪上，
故D错误。
故选B。
2．如图所示的电源是“恒流源”，电源输出的电流是定值，R是光敏电阻（光照强度增大，电阻减小），
、 是定值电阻，电流表、电压表均是理想电表．当合上开关 S，增大R的光照强度，下列说法正确的
是（ ）A．电压表的示数不变
B．电流表的示数改变
C． 的电流减小， 的电压增大
D．电压表的示数与电流表的示数的乘积减小
【答案】 D
【解析】B．电源输出的电流是定值，当总电阻变化时，电流表的示数不变，故B错误；
A．增大R的光照强度，其电阻减小，总电阻变小，外电压变小，电压表的示数变小，故A错误；
D．电流表的示数不变，电压表的示数变小，故电压表的示数与电流表的示数的乘积减小，故D正确；
C．电压表的示数变小， 的电压变小，根据欧姆定律知，流过 的电流减小，电流表的示数不变，故
的电流减小，故C错误。
故选D。
3．两根完全相同且相互平行的长直导线M、N置于水平面上，导线中通有大小相等、方向相反的电流，垂
直于导线的横截面如图所示，M、N在O点产生的磁感应强度大小均为B，MNO构成等边三角形，则O点
的磁感应强度大小为（ ）
A．B B． C． D．
【答案】 A
【解析】两通电导线在O点处产生的磁感应强度如图所示
根据题意可知，M、N在O点产生的磁感应强度大小均为B，且夹角为120°，所以合磁感应强度为B。故选A。
4．如图所示，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，A、B是两个完全相同的灯泡，它们的额
定电压和电源电动势相等，电源内阻可忽略。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S时，A、B灯同时亮且都正常发光
B．闭合开关S，待电路稳定时，A灯比B灯亮
C．闭合开关S，待电路稳定时，B灯比A灯亮
D．断开开关S时，A、B两灯同时缓慢熄灭
【答案】 D
【解析】ABC．开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光，由于线圈的自感
电动势阻碍电流的增加， A灯逐渐变亮，由于线圈的电阻可以忽略，待电路稳定时，A灯会和B灯一样亮，
故ABC错误；
D．断开开关S的瞬间，线圈与两灯一起构成一个新的自感回路，通过线圈的电流将逐渐减小，由于自感
作用， A、B两灯同时缓慢熄灭，故D正确。
故选D。
5．如图所示是远距离输电线路图，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 、n ，电压分别为U 、U ，降
1 2 1 2
压变压器原、副线圈的匝数分别为n 、n ，电压分别为U 、U ，两变压器均视为理想变压器，输电线总电
3 4 3 4
阻为R。在进行输电线路改造后，输电线电阻R变小，假设发电厂电压U 、升压变压器匝数比n:n 、用户
1 1 2
电压U 以及发电厂总功率保持不变，则改造后（ ）
4
A．输电电压U 减小
2
B．降压变压器原线圈两端电压U 不变
3
C．降压变压器的匝数比n:n 变大
3 4
D．降压变压器输出功率不变
【答案】 C
【解析】A．对于升压变压器，根据电压匝数关系有
由于U、升压变压器匝数比n:n 保持不变，则输电电压U 也保持不变，故A错误；
1 1 2 2B．由于发电厂总功率保持不变，根据
根据上述， U 保持不变，则输电电流I 不变，根据
2 2
由于输电线电阻R变小，则降压变压器原线圈两端电压U 增大，故B错误；
3
C．对于降压变压器，根据电压匝数关系有
根据上述U 增大，而U 不变，则降压变压器的匝数比n:n 变大，故C正确；
3 4 3 4
D．降压变压器输出功率
根据上述，U、I 保持不变，R减小，则降压变压器输出功率增大，故D错误。
2 2
故选C。
6．如图所示，光滑绝缘的圆环竖直固定， 、 、 为三个套在圆环上的空心带电小球（视为质点），小
球 位于圆环的最高点， 、 连线与竖直方向的夹角为60°， 、 连线与竖直方向的夹角为30°，三个小
球均处于静止状态。 、 两球的质量之比为 （ ）
A． B． C． D．
【答案】 C
【解析】对a分析，a受到重力、环的支持力以及b、c对a的库仑力，由题意可知环的支持力与b对a的
库仑力方向均位于直径ab上，令环的支持力与b对a的库仑力的合力大小为 ，由分析可知，只有 方向
背离圆心，c对a的库仑力 方向由a指向c，a环所受外力的合力才能为0，环才能处于静止。对b分析，
b受到重力、环的支持力以及a、c对b的库仑力，由题意可知环的支持力与a对b的库仑力方向均位于直
径ab上，令环的支持力与a对b的库仑力的合力大小为 ，由分析可知，只有 方向背离圆心，c对a的
库仑力 方向由b指向c，b环所受外力的合力才能为0，环才能处于静止。对c分析，受到重力、环的支
持力以及a与b的库仑引力，其中重力竖直向下，支持力的方向在竖直方向上对三个球体受力分析如图所
示对c环分析有
令圆环半径为R，对a环受力分析，由相似三角形有
对b环受力分析，由相似三角形有
由牛顿第三定律有
，
解得
故选C。
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
7．图甲为交流发电机示意图，匀强磁场磁感应强度为 B，矩形线圈abcd的匝数为n、面积为S、总电阻为
r，绕轴OO′以角速度ω做匀速转动，线圈与外电阻R和理想交流电流表形成闭合回路。图乙是线圈转动过
程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是
A．电动势的最大值为 B．电流的最大值为
C．t 时刻穿过线圈的磁通量为0 D．t~t 时间内穿过线圈的磁通量变化量为2BS
3 1 3【答案】 AC
【解析】A．电动势的最大值为
故A正确；
B．电流的最大值为
故B错误；
C．t 时刻感应电动势最大，磁通量的变化率最大，但穿过线圈的磁通量为0，故C正确；
3
D．t~t 时间内穿过线圈的磁通量变化量为0，故D错误。
1 3
故选AC。
8．如图所示为某品牌的电动车，质量为 ，人的质量也为 ，电动机正常工作的额定输入电流
，额定输入电压为 ，电动车电池的容量为 。电动车行驶时所受阻力大小为人和车
总重力的0.05倍：该电动车在水平地面上由静止开始以额定功率运行 通过 的距离，速度达到
，忽略电动机转动时的摩擦，重力加速度 。下列说法正确的是（ ）
A．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为180分钟
B．驱动电动机的输出功率为
C．驱动电动机的内阻为
D．电动车能达到的最大速度为
【答案】 BCD
【解析】A．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为
故A错误；
B．由动能定理
解得
故B正确；
C．根据解得驱动电动机的内阻为
故C正确；
D．电动车能达到的最大速度为
故D正确。
故选BCD。
9．如图所示，边长为 的正方形线框，从图示位置开始沿光滑绝缘斜面向下滑动，中途穿越垂直纸面向里、
有理想边界的匀强磁场区域，磁场的宽度大于 ，以 表示导线框中的感应电流，从线框刚进入磁场开始
计时，取逆时针方向为电流正方向，以下 关系图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】 BCD
【解析】根据楞次定律得到，线框进磁场和出磁场过程感应电流方向相反，线框进磁场时感应电流方向为
逆时针，取逆时针方向为电流的正方向，所以进磁场电流为正值，出磁场电流为负值。
在线框刚进磁场时：
当 时，线框做匀速运动，产生不变的感应电动势，产生不变的电流；当 时，线
框做加速度在减小的加速运动，产生逐渐增大的感应电动势，产生逐渐增大的感应电流且电流增大的越来
越慢；当 时，线框做加速度在减小的减速运动，产生逐渐减小的感应电动势，产生逐渐减小
的感应电流且电流减小的越来越慢。
当线框完全进入磁场后：
磁通量不变，无感应电流，在重力作用下，线框做加速运动。
在线框出磁场时：若进入磁场时 ，则刚出磁场时一定 ，线框做加速度在减小的减速运动，产生逐
渐减小的感应电动势，产生逐渐减小的感应电流且电流减小的越来越慢；若进入磁场时 ，则
出磁场时电流情况同线框进磁场时三种情况类似。
故选BCD。
10．如图，边长为L、粗细均匀的等边三角形金属线框 固定在绝缘水平面上，E、F分别为边 和边
的中点，虚线 上方存在着垂直于水平面向外的匀强磁场，虚线 下方存在垂直于水平面向里的匀
强磁场。已知两磁场的磁感应强度 B的大小随时间t的变化关系均为 （ ），等边三角形
的每个边电阻均为R。下列说法正确的是（ ）
A．金属线框中有顺时针方向的感应电流
B．金属线框的感应电流始终保持不变
C．在 的时间内，通过金属线框某截面的电荷量为
D．金属线框所受的安培力大小不变
【答案】 BC
【解析】A．根据法拉第电磁感应定律有
由于虚线 下方有效面积大，则三角形金属线框 的总电动势由虚线 下方回路决定，根据楞次定
律可知，金属线框中有逆时针方向的感应电流，A错误；
B．根据上述，虚线 上方回路产生的感应电动势大小为
虚线 下方回路产生的感应电动势大小为
则回路总的感应电动势大小为
回路的感应电流大小为即金属线框的感应电流始终保持不变，B正确；
C．在 的时间内，通过金属线框某截面的电荷量为
结合上述解得
C正确；
D．虚线 上下两方回路的有效长度相等，均为
根据左手定则可知，安培力方向均垂直于EF向上，大小为
可知，安培力方向不变，大小随时间增大而增大，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共56分．
11. （6分）
在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中：
（1）为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电
阻和开关这些器材之外，还需要 （选填“A”“B”或“C”）；
A． B． C．
（2）实验得出，电流由“ ”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转，电流由“ ”接线柱流入时指针向
左偏转；如图甲所示，该同学将条形磁铁的 N极从螺线管拔出的过程中，发现指针 （选填
“向左”“向右”或“不”）偏转；
（3）如图乙所示，将第（2）问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电
子秤的示数会 （选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】 （1） C ；（2） 向右；（3） 变小
【解析】（1） 为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除题中器材外，还需
要直流电源确定电流的方向。
故选C。
（2） 将条形磁铁的N极从螺线管拔出时，由楞次定律可知，螺线管中感应电流沿顺时针方向，即电流由
“ ”接线柱流入灵敏电流计，则指针向右偏转。
（3）根据楞次定律“来拒去留”的结论可知，电子秤的示数会变小。
12. （10分）某同学用图甲所示电路测一电池组（两节新干电池）的总电动势和总内电阻，除了电池组、
电键S和导线，实验室还提供如下实验器材：
次
1 2 3 4 5 6
数
0.3
I/A 0.10 0.20 0.40 0.50 0.60
0
2.9
U/V 2.99 2.97 2.92 2.89 2.87
5
A．电压表（量程0~3V，内阻约为3kΩ）
B．电压表（量程0~15V，内阻约为15kΩ）
C．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.17Ω）
D．电流表（量程0~3A，内阻约为0.03Ω）
E.滑动变阻器（阻值范围0~10Ω，额定电流2A）
F.滑动变阻器（阻值范围0~30Ω，额定电流1A）（1）该同学选取了恰当的器材，接好电路并正确操作，测出6组数据填入上面表格中，由表中数据可知实
验用的电压表是 ，电流表是 ，滑动变组器是 。（填字母符号）
（2）该同学改用图乙所示的电路，重做一次实验，并由实验数据画出图丙所示的 U-I 图像。已知
，由图像可求得该电池组的电动势为 V，内阻为 Ω。（结果均保留两位
小数）
【答案】 （1） A ； C； F ；（2） 3.02~3.04 ； 0.23~0.27
【解析】（1）由表格数据可知，电压表的最大值为2.99V，故电压表选A，电流表的最大值为0.60A，故
电流表应选C，由于实验中应使流过电源的电流小些，因为电流越大，电源的内阻变化较大，故滑动变阻
器应选F。
（2）由图丙可，图线与纵轴的交点即为电动势为 ，图线的斜率等于
解得
13. （10分）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈 abcd匝N=100匝，面
S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度 ，匀强磁场的磁感应强度 ，输电导线的总电阻为
R=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n:n=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工
3 4
作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率 ；
（2）升压变压器副线圈两端电压U；
2
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比n:n=1:8，交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率P。
1 2【答案】 （1） ；（2） ；（3）640W
【解析】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为 、 ，电动机恰能正常工作，则有
根据理想变压器的变流比可知
解得
所以输电线路上损耗的电功率
解得
（2）根据理想变压器的变压比可知
解得
升压变压器副线圈两端电压
解得
（3）根据理想变压器的变压比可知
可得
升压变压器的原线圈输入功率可得
根据
解得
根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为
代入数据解得
电机线圈内阻上消耗的热功率
可得
14. （14分）如图所示，一根包有绝缘层的长直细导线固定于水平地面，导线中有方向向右，大小为 的
恒定电流（已知距离导线为r处的磁感应强度大小为 ，k为已知常量），与该电流在同一竖直平面内固
定一足够长且电阻不计的V形金属导轨 ， 和 与水平地面夹角均为 。有一根长度为L，质量
为m，单位长度电阻为 的金属杆 ，放置于V形导轨底端且其中点位于O。现用一外力F（大小未知
且可变）使金属杆 由静止开始紧贴导轨竖直向上运动，运动过程中，杆身始终保持水平，且金属杆
与导轨组成的回路中感应电流恒定为 I。不计一切摩擦阻力，重力加速度为 g， ，
。
（1）判定运动中流过金属杆 的电流方向；
（2）求金属杆 运动到如图所示h高度时的速率和受到的安培力大小；
（3）求金属杆 从开始运动到脱离轨道的过程中，外力F所做的功。
【答案】 （1）由M流向N；（2） ， ；（3）
【解析】（1）根据安培定则可知，于 在其上方产生的磁场垂直纸面向外， 向上运动，根据右手定则
可知， 运动中产生的感应电流是由M流向N。（2）设此时 连接在回路中的长度为 ， 的速率为 ，则感应电动势为
感应电流为
由于
解得
此时受到的安培力
由几何关系有
解得
（3）设 脱离轨道时速率为 ，高度为H，则有
根据几何关系有
解得
从运动到脱离过程中，有三个力做功，由（2）可知安培力是恒力，根据动能定理有
其中
，
解得
15. （16分）如图甲所示，在直角坐标系中的 0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场，右侧有以点（2L，0）为圆心、半径为L的圆形磁场区域，与x轴的交点分别为M、N。在xOy平面内，从电离室产生
的质量为m、带电荷量为e的电子以几乎为零的初速度从P点飘入加速电场中，加速后以速度v 经过右侧
0
极板上的小孔Q点沿x轴正方向进入匀强电场，已知O、Q两点之间的距离为 ，电子飞出电场后从M
点进入圆形磁场区域，进入磁场时取t=0，在圆形区域内加如图乙所示变化的磁场（以垂直于纸面向外为
正方向，图中B 是未知量），最后电子从N点飞出，不考虑电子的重力。求：
0
（1）加速电场的电压U；
（2）电子运动到M点时的速度大小和方向；
（3）磁场变化周期T满足的关系式。
【答案】 （1） ；（2）2v，方向与x轴正方向的夹角为60°；（3） （n=1，2，3…）
0
【解析】（1）在加速电场中，从P点到Q点，由动能定理得
可得
（2）电子从Q点到M点做类平抛运动，有
电子运动至M点时
解得
解得
即速度方向与x轴正方向的夹角为60°；
（3）电子在磁场中的运动具有周期性，轨迹如图所示电子到达N点符合要求的空间条件为
（n=1，2，3…）
电子在磁场中做圆周运动的轨道半径
解得
（n=1，2，3…）
电子在磁场变化的半个周期内恰好转过 圆周，同时在MN间的运动时间是磁场变化周期的整数倍时，可
使粒子到达N点且速度满足题设要求，应满足的时间条件是
所以T应满足的条件为
（n=1，2，3…）
