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山西省运城市康杰中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷（Word版附解析）
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这是一份山西省运城市康杰中学2023-2024学年高二下学期开学考试物理试卷（Word版附解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（本题共7小题，每题4分，共28分）
1. 有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波在真空中也能传播
B. 电磁波能传播信息，不能传播能量
C. 射线的波长比红外线的波长更长
D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
2. 下图中不属于交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
3. 如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（ ）
A. 、时刻线圈中感应电动势最小
B. 、时刻线圈中感应电流方向改变
C. 线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率零
D. 线圈转动到图示位置时，感应电流方向为
4. 一交变电流变化规律如图所示，则该交变电流的有效值为（ ）
A. 2AB. C. D. 1.5A
5. 能够产生正弦式交变电流的发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则（ ）
A. R消耗的功率变为
B. 电压表V读数变为
C. 电流表A的读数仍为I
D. 通过R的交变电流频率不变
6. 为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施（ ）
A. 增大电容器极板的正对面积B. 增大电容器极板的间距
C. 增大自感线圈的匝数D. 提高供电电压
7. 某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。光把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 若电路中的电阻忽略不计，电压一定随时间等幅振荡
B. 若增大C，则的值将减小
C. 在时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D. 在时间段，线圈L中储存的磁场能在逐渐增大
二、多选题（本题共3小题，每题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
8. 如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒
B. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C速度为
C. 弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量
9. 一个理想自耦变压器左端接电压随时间变化关系为的交变电流，右端接入如图所示电路，电压表和电流表均为理想交流电表，灯泡L的额定电压为50V，为定值电阻，R为滑动变阻器，不计导线电阻。当开关S断开时，灯泡正常工作。以下说法正确的是（ ）
A. 此时变压器原、副线圈电流之比为5：22
B. 当自耦变压器的可动端Q向下移动时，消耗的功率减小
C. 闭合开关S，电压表V和电流表A1的示数都要增大
D. 闭合开关S以后，滑片P向下移动的过程中，电流表A1和电流表A2的示数都要减小
10. 如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220V的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“12V36W”的灯泡L1连接，副线圈3与规格为“18V54W”的灯泡L2连接，原线圈与额定电压为40V的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是（ ）
A. 原线圈1两端的电压为180V
B. 原线圈1的匝数为500
C. 副线圈3的匝数为50
D. 通过灯泡L的电流有效值为0.5A
第II卷（非选择题）
三、实验题（每空2分，共14分）
11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。
A.控制变量法 B.等效替代法
C.演绎法 D.理想实验法
（2）变压由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是______。
A.匝数多线圈导线粗 B.匝数少的线圈导线粗
C.铁芯由绝缘的铜片叠成 D.铁芯由绝缘的硅钢片叠成
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为__。
A1.5V
12. 用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
（1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为Δt1、Δt2，当Δt1___________Δt2（填“>”、“=”或“＜”），则说明气垫导轨水平。
（2）实验开始前滑块A 置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。 给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为，A与B碰撞后A通过光电门1的时间为，B通过光电门2的时间为。为完成该实验，还必需测量的物理量有___________。
A. 遮光片的宽度d B. 滑块A 的总质量m1
C. 滑块B的总质量m2 D. 光电门1到光电门2的间距L
（3）若在误差允许的范围内满足表达式___________，则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。
（4）若还满足表达式___________，则表明两滑块的碰撞为弹性碰撞。
四、解答题（共40分）
13. 如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？
（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？
14. 有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4 Ω。全校共有22个班，每班有“220 V 40 W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则
（1）发电机的输出功率多大？
（2）发电机的电动势多大？
（3）输电效率为多少？
15. 如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的固定圆弧轨道，两轨道恰好相切。质量为M的小木块静止在O点，一个质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入长为L木块内，恰好没穿出木块，然后与木块一起继续运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C（木块和子弹均可以看成质点）。求：
（1）子弹射入木块前的速度；
（2）子弹打入木块过程中产生的热量Q；
（3）若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有相同子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？
康杰中学2023—2024年第二学期高二年级（开学考试）物理试题
2024年2月
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（本题共7小题，每题4分，共28分）
1. 有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波在真空中也能传播
B. 电磁波能传播信息，不能传播能量
C. 射线的波长比红外线的波长更长
D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
【答案】A
【解析】
【详解】A．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，故A项正确；
B．电磁波不仅能传播信息，也可以传播能量，故B项错误；
C．由电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长，故C项错误；
D．赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D项错误。
故选A。
2. 下图中不属于交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，则A、B、C三项都是交变电流，故A、B、C正确，不符合题意；
D．图像中电流的方向不变，不是交变电流，故D错误，符合题意。
故选D。
3. 如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（ ）
A. 、时刻线圈中感应电动势最小
B. 、时刻线圈中感应电流方向改变
C. 线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零
D. 线圈转动到图示位置时，感应电流方向为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题图乙结合交流发电机工作原理可知，在、时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，则线圈中产生的感应电动势最大。故A错误；
B．同理，在、时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，线圈中感应电流方向改变。故B正确；
C．线圈转到题图甲所示位置时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大。故C错误；
D．线圈ABCD沿逆时针方向转动，根据右手定则判断可知，当线圈转动到题图甲所示位置时，感应电流方向为。故D错误。
故选B。
4. 一交变电流变化规律如图所示，则该交变电流的有效值为（ ）
A. 2AB. C. D. 1.5A
【答案】C
【解析】
【详解】将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有
解得
故选C。
5. 能够产生正弦式交变电流的发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则（ ）
A. R消耗的功率变为
B. 电压表V的读数变为
C. 电流表A的读数仍为I
D. 通过R的交变电流频率不变
【答案】B
【解析】
【详解】发电机线圈的转速变为原来的，则角速度变为原来的，周期变为原来的2倍，通过R的交变电流频率变为原来的；根据
，
可知发电机电动势有效值变为原来的，由于发电机内阻不计，则变压器原线圈输入电压原来的，根据
可知副线圈的输出电压原来的，则电压表V的读数变为；副线圈的输出电流原来的，根据
可知R消耗的功率变为；根据
可知原线圈电流原来的，则电流表A的读数变为。
故选B。
6. 为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施（ ）
A. 增大电容器极板的正对面积B. 增大电容器极板的间距
C. 增大自感线圈的匝数D. 提高供电电压
【答案】B
【解析】
【详解】要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由
减小L和C可以提高f，要减小L可采取减少线圈匝数，向外抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法。
故选B。
7. 某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。光把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 若电路中的电阻忽略不计，电压一定随时间等幅振荡
B. 若增大C，则的值将减小
C. 在时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D. 在时间段，线圈L中储存的磁场能在逐渐增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．电容器两端的电压逐渐减小的原因有两个，分别是电路向外辐射电磁波，和电路本身的发热转化为内能。故A错误；
B．若增大C，则电路的振荡周期增大，则增大。故B错误；
C．在t₁-t₂时间段电容器处于正向充电，电流方向为图甲中的顺时针方向，故C错误；
D．在t₂-t₃时间段电容器处于正向放电，线圈中的磁场能正逐渐增大。故D正确。
故选D。
二、多选题（本题共3小题，每题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
8. 如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒
B. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C速度为
C. 弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量
【答案】BD
【解析】
【详解】A．木块A、B、C和弹簧组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒；木块C与A碰撞并粘在一起的过程中机械能有损失，故系统机械能不守恒，故A错误；
B．木块C与A碰撞并粘在一起，根据动量守恒有
解得
故B正确；
C．弹簧压缩到最短时，弹性势能最大，此时木块A、B、C具有相同的速度，根据系统动量守恒可得
解得
根据能量守恒可得弹簧的最大弹性势能为
故C错误；
D．木块A、B、C和弹簧组成的系统的动能减少量为
则有
故D正确。
故选BD。
9. 一个理想自耦变压器左端接电压随时间变化关系为的交变电流，右端接入如图所示电路，电压表和电流表均为理想交流电表，灯泡L的额定电压为50V，为定值电阻，R为滑动变阻器，不计导线电阻。当开关S断开时，灯泡正常工作。以下说法正确的是（ ）
A. 此时变压器原、副线圈电流之比为5：22
B. 当自耦变压器的可动端Q向下移动时，消耗的功率减小
C. 闭合开关S，电压表V和电流表A1示数都要增大
D. 闭合开关S以后，滑片P向下移动的过程中，电流表A1和电流表A2的示数都要减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据
可知原线圈中电压的有效值
在副线圈回路中，开关S断开，灯泡正常发光，此时灯泡和电阻串联，副线圈两端的电压
故原副线圈的匝数之比满足
变压器原、副线圈电流之比满足
故A错误；
B．当自耦变压器的可动端Q向下移动时，副线圈匝数减小，根据
可知减小，由于副线圈回路中的电阻不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，根据
可知消耗的功率减小，故B正确；
C．闭合开关S，则副线圈回路总电阻减小，由于原线圈输入电压不变、原副线圈匝数均不变，则副线圈输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，两端电压增大，则并联部分电压减小，即电压表V示数减小；根据
可知原线圈电流增大，即电流表A1的示数增大，故C错误；
D．闭合开关S后，滑片P向下移动的过程中，滑动变阻器接入电路阻值增大，则副线圈回路总电阻增大，由于原线圈输入电压不变、原副线圈匝数均不变，则副线圈输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，根据
可知原线圈电流减小，即电流表A1和电流表A2的示数都要减小，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220V的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“12V36W”的灯泡L1连接，副线圈3与规格为“18V54W”的灯泡L2连接，原线圈与额定电压为40V的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是（ ）
A. 原线圈1两端的电压为180V
B. 原线圈1的匝数为500
C. 副线圈3的匝数为50
D. 通过灯泡L的电流有效值为0.5A
【答案】AD
【解析】
【详解】A．因为三个灯泡均正常发光，所以灯泡L两端的电压，可得原线圈1两端的电压
选项A正确；
BC．根据理想变压器电压与匝数的关系有
其中，解得原线圈1与副线圈3匝数分别为，选项B、C均错误；
D．对理想变压器，根据功率关系有
其中，解得通过灯泡L的电流有效值，选项D正确。
故选AD。
第II卷（非选择题）
三、实验题（每空2分，共14分）
11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。
A.控制变量法 B.等效替代法
C.演绎法 D.理想实验法
（2）变压由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是______。
A.匝数多的线圈导线粗 B.匝数少的线圈导线粗
C.铁芯由绝缘的铜片叠成 D.铁芯由绝缘的硅钢片叠成
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为__。
【答案】 ① A ②. BD##DB ③. D
【解析】
【详解】（1）[1]在物理学中，当一个物理量与两个或两个以上的物理量有关系，需要研究其中两个物理量之间的关系时，需要控制其它物理量保持不变，从而方便研究二者之间的关系，该方法称之为控制变量法。为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法为控制变量法。
故选A。
（2）[2]变压器的铁芯结构和材料由绝缘的硅钢片叠成；且由变压器工作原理知
可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。
故选BD。
（3）[3]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接电源电压大于6V，可能为6.5V。
故选D。
12. 用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
（1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为Δt1、Δt2，当Δt1___________Δt2（填“>”、“=”或“＜”），则说明气垫导轨水平。
（2）实验开始前滑块A 置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。 给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为，A与B碰撞后A通过光电门1的时间为，B通过光电门2的时间为。为完成该实验，还必需测量的物理量有___________。
A. 遮光片的宽度d B. 滑块A 的总质量m1
C. 滑块B的总质量m2 D. 光电门1到光电门2的间距L
（3）若在误差允许的范围内满足表达式___________，则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。
（4）若还满足表达式___________，则表明两滑块的碰撞为弹性碰撞。
【答案】 ①. = ②. BC##CB ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]当气垫导轨水平时，滑块A在导轨上做匀速直线运动，此时通过光电门1和光电门2的时间相等，即
（2）[2]实验验证动量守恒，所以实验中需要测量两滑块各自的质量和碰撞前后的速度，速度可以通过挡光片的宽度和滑块通过光电门的时间求出，两滑块挡光片宽度相同，所以宽度可在数据处理时消去，所以不需要测量挡光片的宽度。
故选BC。
（3）[3]设挡光片的宽度为d，碰前A的速度大小为，碰后A的速度大小为，碰后B的速度大小为，取向右为正方向，根据动量守恒定律有
整理可得
（4）[4]若碰撞弹性碰撞，碰撞前后动能总和不变，有
即
四、解答题（共40分）
13. 如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？
（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？
【答案】（1）e＝50sin10πtV；（2）25V；（3）电流表示数为，电压表示数为．
【解析】
【详解】（1）角速度：ω＝2πn＝2π×5＝10πrad/s
从中性面开始计时瞬时值表达式为：
e＝Emsin（ωt）＝NBSωsin（ωt）＝1000.05×10πsin（10πt）＝50sin（10πt）V
（2）当ts时，电动势的瞬时值e＝50sin（10π）＝25V
（3）电动势的有效值为：EV
电流表示数：I
电压表示数：U＝IR
14. 有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4 Ω。全校共有22个班，每班有“220 V 40 W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则
（1）发电机的输出功率多大？
（2）发电机的电动势多大？
（3）输电效率为多少？
【答案】（1）5 424 W；（2）250 V；（3）97.3%
【解析】
【分析】
【详解】（1）降压变压器的输出功率为
P=40×22×6 W=5 280 W
降压变压器副线圈的电流
I4=×6×22 A=24 A
降压变压器原线圈的电流
I3=I4=×24 A=6 A
输电线损失的功率
ΔP=I32R=144 W
所以输入功率
P=5 280 W＋144 W=5 424 W
（2）降压变压器原线圈电压为
U3=U4=4×220 V=880 V
输电线上损失的电压为
ΔU=I3R=24 V
升压变压器的输出电压为
U2=880 V＋24 V=904 V
所以发电机原线圈电压
U1=U2=×904 V=226 V
发电机原线圈中电流为
I1=I2=4×6 A=24 A
发电机内阻分压
Ur=24×1 V=24 V
电动势为
E=226 V＋24 V=250 V
（3）用户获得的实际功率
P用=22×40×6 W=5 280 W
则输电效率
η=×100%=97.3%
15. 如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的固定圆弧轨道，两轨道恰好相切。质量为M的小木块静止在O点，一个质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入长为L木块内，恰好没穿出木块，然后与木块一起继续运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C（木块和子弹均可以看成质点）。求：
（1）子弹射入木块前的速度；
（2）子弹打入木块过程中产生的热量Q；
（3）若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？
【答案】（1）；（2）（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
系统由O到C的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得
由以上两式解得
（2）由
得
（3）由动量守恒定律可知，第2，4，6…颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1，3，5…颗子弹射入后，木块运动。当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H，由机械能守恒得
由以上各式可得
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（本题共7小题，每题4分，共28分）
1. 有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波在真空中也能传播
B. 电磁波能传播信息，不能传播能量
C. 射线的波长比红外线的波长更长
D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
2. 下图中不属于交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
3. 如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（ ）
A. 、时刻线圈中感应电动势最小
B. 、时刻线圈中感应电流方向改变
C. 线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率零
D. 线圈转动到图示位置时，感应电流方向为
4. 一交变电流变化规律如图所示，则该交变电流的有效值为（ ）
A. 2AB. C. D. 1.5A
5. 能够产生正弦式交变电流的发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则（ ）
A. R消耗的功率变为
B. 电压表V读数变为
C. 电流表A的读数仍为I
D. 通过R的交变电流频率不变
6. 为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施（ ）
A. 增大电容器极板的正对面积B. 增大电容器极板的间距
C. 增大自感线圈的匝数D. 提高供电电压
7. 某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。光把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 若电路中的电阻忽略不计，电压一定随时间等幅振荡
B. 若增大C，则的值将减小
C. 在时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D. 在时间段，线圈L中储存的磁场能在逐渐增大
二、多选题（本题共3小题，每题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
8. 如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒
B. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C速度为
C. 弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量
9. 一个理想自耦变压器左端接电压随时间变化关系为的交变电流，右端接入如图所示电路，电压表和电流表均为理想交流电表，灯泡L的额定电压为50V，为定值电阻，R为滑动变阻器，不计导线电阻。当开关S断开时，灯泡正常工作。以下说法正确的是（ ）
A. 此时变压器原、副线圈电流之比为5：22
B. 当自耦变压器的可动端Q向下移动时，消耗的功率减小
C. 闭合开关S，电压表V和电流表A1的示数都要增大
D. 闭合开关S以后，滑片P向下移动的过程中，电流表A1和电流表A2的示数都要减小
10. 如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220V的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“12V36W”的灯泡L1连接，副线圈3与规格为“18V54W”的灯泡L2连接，原线圈与额定电压为40V的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是（ ）
A. 原线圈1两端的电压为180V
B. 原线圈1的匝数为500
C. 副线圈3的匝数为50
D. 通过灯泡L的电流有效值为0.5A
第II卷（非选择题）
三、实验题（每空2分，共14分）
11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。
A.控制变量法 B.等效替代法
C.演绎法 D.理想实验法
（2）变压由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是______。
A.匝数多线圈导线粗 B.匝数少的线圈导线粗
C.铁芯由绝缘的铜片叠成 D.铁芯由绝缘的硅钢片叠成
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为__。
A1.5V
12. 用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
（1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为Δt1、Δt2，当Δt1___________Δt2（填“>”、“=”或“＜”），则说明气垫导轨水平。
（2）实验开始前滑块A 置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。 给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为，A与B碰撞后A通过光电门1的时间为，B通过光电门2的时间为。为完成该实验，还必需测量的物理量有___________。
A. 遮光片的宽度d B. 滑块A 的总质量m1
C. 滑块B的总质量m2 D. 光电门1到光电门2的间距L
（3）若在误差允许的范围内满足表达式___________，则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。
（4）若还满足表达式___________，则表明两滑块的碰撞为弹性碰撞。
四、解答题（共40分）
13. 如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？
（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？
14. 有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4 Ω。全校共有22个班，每班有“220 V 40 W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则
（1）发电机的输出功率多大？
（2）发电机的电动势多大？
（3）输电效率为多少？
15. 如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的固定圆弧轨道，两轨道恰好相切。质量为M的小木块静止在O点，一个质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入长为L木块内，恰好没穿出木块，然后与木块一起继续运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C（木块和子弹均可以看成质点）。求：
（1）子弹射入木块前的速度；
（2）子弹打入木块过程中产生的热量Q；
（3）若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有相同子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？
康杰中学2023—2024年第二学期高二年级（开学考试）物理试题
2024年2月
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（本题共7小题，每题4分，共28分）
1. 有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波在真空中也能传播
B. 电磁波能传播信息，不能传播能量
C. 射线的波长比红外线的波长更长
D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
【答案】A
【解析】
【详解】A．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，故A项正确；
B．电磁波不仅能传播信息，也可以传播能量，故B项错误；
C．由电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长，故C项错误；
D．赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D项错误。
故选A。
2. 下图中不属于交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，则A、B、C三项都是交变电流，故A、B、C正确，不符合题意；
D．图像中电流的方向不变，不是交变电流，故D错误，符合题意。
故选D。
3. 如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（ ）
A. 、时刻线圈中感应电动势最小
B. 、时刻线圈中感应电流方向改变
C. 线圈转动到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零
D. 线圈转动到图示位置时，感应电流方向为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题图乙结合交流发电机工作原理可知，在、时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，则线圈中产生的感应电动势最大。故A错误；
B．同理，在、时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，线圈中感应电流方向改变。故B正确；
C．线圈转到题图甲所示位置时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大。故C错误；
D．线圈ABCD沿逆时针方向转动，根据右手定则判断可知，当线圈转动到题图甲所示位置时，感应电流方向为。故D错误。
故选B。
4. 一交变电流变化规律如图所示，则该交变电流的有效值为（ ）
A. 2AB. C. D. 1.5A
【答案】C
【解析】
【详解】将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有
解得
故选C。
5. 能够产生正弦式交变电流的发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则（ ）
A. R消耗的功率变为
B. 电压表V的读数变为
C. 电流表A的读数仍为I
D. 通过R的交变电流频率不变
【答案】B
【解析】
【详解】发电机线圈的转速变为原来的，则角速度变为原来的，周期变为原来的2倍，通过R的交变电流频率变为原来的；根据
，
可知发电机电动势有效值变为原来的，由于发电机内阻不计，则变压器原线圈输入电压原来的，根据
可知副线圈的输出电压原来的，则电压表V的读数变为；副线圈的输出电流原来的，根据
可知R消耗的功率变为；根据
可知原线圈电流原来的，则电流表A的读数变为。
故选B。
6. 为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施（ ）
A. 增大电容器极板的正对面积B. 增大电容器极板的间距
C. 增大自感线圈的匝数D. 提高供电电压
【答案】B
【解析】
【详解】要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由
减小L和C可以提高f，要减小L可采取减少线圈匝数，向外抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法。
故选B。
7. 某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。光把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。传感器在电脑上显示的电压波形如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 若电路中的电阻忽略不计，电压一定随时间等幅振荡
B. 若增大C，则的值将减小
C. 在时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D. 在时间段，线圈L中储存的磁场能在逐渐增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．电容器两端的电压逐渐减小的原因有两个，分别是电路向外辐射电磁波，和电路本身的发热转化为内能。故A错误；
B．若增大C，则电路的振荡周期增大，则增大。故B错误；
C．在t₁-t₂时间段电容器处于正向充电，电流方向为图甲中的顺时针方向，故C错误；
D．在t₂-t₃时间段电容器处于正向放电，线圈中的磁场能正逐渐增大。故D正确。
故选D。
二、多选题（本题共3小题，每题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
8. 如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒
B. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C速度为
C. 弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量
【答案】BD
【解析】
【详解】A．木块A、B、C和弹簧组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒；木块C与A碰撞并粘在一起的过程中机械能有损失，故系统机械能不守恒，故A错误；
B．木块C与A碰撞并粘在一起，根据动量守恒有
解得
故B正确；
C．弹簧压缩到最短时，弹性势能最大，此时木块A、B、C具有相同的速度，根据系统动量守恒可得
解得
根据能量守恒可得弹簧的最大弹性势能为
故C错误；
D．木块A、B、C和弹簧组成的系统的动能减少量为
则有
故D正确。
故选BD。
9. 一个理想自耦变压器左端接电压随时间变化关系为的交变电流，右端接入如图所示电路，电压表和电流表均为理想交流电表，灯泡L的额定电压为50V，为定值电阻，R为滑动变阻器，不计导线电阻。当开关S断开时，灯泡正常工作。以下说法正确的是（ ）
A. 此时变压器原、副线圈电流之比为5：22
B. 当自耦变压器的可动端Q向下移动时，消耗的功率减小
C. 闭合开关S，电压表V和电流表A1示数都要增大
D. 闭合开关S以后，滑片P向下移动的过程中，电流表A1和电流表A2的示数都要减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据
可知原线圈中电压的有效值
在副线圈回路中，开关S断开，灯泡正常发光，此时灯泡和电阻串联，副线圈两端的电压
故原副线圈的匝数之比满足
变压器原、副线圈电流之比满足
故A错误；
B．当自耦变压器的可动端Q向下移动时，副线圈匝数减小，根据
可知减小，由于副线圈回路中的电阻不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，根据
可知消耗的功率减小，故B正确；
C．闭合开关S，则副线圈回路总电阻减小，由于原线圈输入电压不变、原副线圈匝数均不变，则副线圈输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，两端电压增大，则并联部分电压减小，即电压表V示数减小；根据
可知原线圈电流增大，即电流表A1的示数增大，故C错误；
D．闭合开关S后，滑片P向下移动的过程中，滑动变阻器接入电路阻值增大，则副线圈回路总电阻增大，由于原线圈输入电压不变、原副线圈匝数均不变，则副线圈输出电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈电流减小，根据
可知原线圈电流减小，即电流表A1和电流表A2的示数都要减小，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220V的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“12V36W”的灯泡L1连接，副线圈3与规格为“18V54W”的灯泡L2连接，原线圈与额定电压为40V的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是（ ）
A. 原线圈1两端的电压为180V
B. 原线圈1的匝数为500
C. 副线圈3的匝数为50
D. 通过灯泡L的电流有效值为0.5A
【答案】AD
【解析】
【详解】A．因为三个灯泡均正常发光，所以灯泡L两端的电压，可得原线圈1两端的电压
选项A正确；
BC．根据理想变压器电压与匝数的关系有
其中，解得原线圈1与副线圈3匝数分别为，选项B、C均错误；
D．对理想变压器，根据功率关系有
其中，解得通过灯泡L的电流有效值，选项D正确。
故选AD。
第II卷（非选择题）
三、实验题（每空2分，共14分）
11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。
A.控制变量法 B.等效替代法
C.演绎法 D.理想实验法
（2）变压由两个线圈和铁芯等构成，下列说法正确的是______。
A.匝数多的线圈导线粗 B.匝数少的线圈导线粗
C.铁芯由绝缘的铜片叠成 D.铁芯由绝缘的硅钢片叠成
（3）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为__。
【答案】 ① A ②. BD##DB ③. D
【解析】
【详解】（1）[1]在物理学中，当一个物理量与两个或两个以上的物理量有关系，需要研究其中两个物理量之间的关系时，需要控制其它物理量保持不变，从而方便研究二者之间的关系，该方法称之为控制变量法。为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法为控制变量法。
故选A。
（2）[2]变压器的铁芯结构和材料由绝缘的硅钢片叠成；且由变压器工作原理知
可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。
故选BD。
（3）[3]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系
若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接电源电压大于6V，可能为6.5V。
故选D。
12. 用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
（1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为Δt1、Δt2，当Δt1___________Δt2（填“>”、“=”或“＜”），则说明气垫导轨水平。
（2）实验开始前滑块A 置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。 给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为，A与B碰撞后A通过光电门1的时间为，B通过光电门2的时间为。为完成该实验，还必需测量的物理量有___________。
A. 遮光片的宽度d B. 滑块A 的总质量m1
C. 滑块B的总质量m2 D. 光电门1到光电门2的间距L
（3）若在误差允许的范围内满足表达式___________，则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。
（4）若还满足表达式___________，则表明两滑块的碰撞为弹性碰撞。
【答案】 ①. = ②. BC##CB ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]当气垫导轨水平时，滑块A在导轨上做匀速直线运动，此时通过光电门1和光电门2的时间相等，即
（2）[2]实验验证动量守恒，所以实验中需要测量两滑块各自的质量和碰撞前后的速度，速度可以通过挡光片的宽度和滑块通过光电门的时间求出，两滑块挡光片宽度相同，所以宽度可在数据处理时消去，所以不需要测量挡光片的宽度。
故选BC。
（3）[3]设挡光片的宽度为d，碰前A的速度大小为，碰后A的速度大小为，碰后B的速度大小为，取向右为正方向，根据动量守恒定律有
整理可得
（4）[4]若碰撞弹性碰撞，碰撞前后动能总和不变，有
即
四、解答题（共40分）
13. 如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？
（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？
【答案】（1）e＝50sin10πtV；（2）25V；（3）电流表示数为，电压表示数为．
【解析】
【详解】（1）角速度：ω＝2πn＝2π×5＝10πrad/s
从中性面开始计时瞬时值表达式为：
e＝Emsin（ωt）＝NBSωsin（ωt）＝1000.05×10πsin（10πt）＝50sin（10πt）V
（2）当ts时，电动势的瞬时值e＝50sin（10π）＝25V
（3）电动势的有效值为：EV
电流表示数：I
电压表示数：U＝IR
14. 有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4 Ω。全校共有22个班，每班有“220 V 40 W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则
（1）发电机的输出功率多大？
（2）发电机的电动势多大？
（3）输电效率为多少？
【答案】（1）5 424 W；（2）250 V；（3）97.3%
【解析】
【分析】
【详解】（1）降压变压器的输出功率为
P=40×22×6 W=5 280 W
降压变压器副线圈的电流
I4=×6×22 A=24 A
降压变压器原线圈的电流
I3=I4=×24 A=6 A
输电线损失的功率
ΔP=I32R=144 W
所以输入功率
P=5 280 W＋144 W=5 424 W
（2）降压变压器原线圈电压为
U3=U4=4×220 V=880 V
输电线上损失的电压为
ΔU=I3R=24 V
升压变压器的输出电压为
U2=880 V＋24 V=904 V
所以发电机原线圈电压
U1=U2=×904 V=226 V
发电机原线圈中电流为
I1=I2=4×6 A=24 A
发电机内阻分压
Ur=24×1 V=24 V
电动势为
E=226 V＋24 V=250 V
（3）用户获得的实际功率
P用=22×40×6 W=5 280 W
则输电效率
η=×100%=97.3%
15. 如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的固定圆弧轨道，两轨道恰好相切。质量为M的小木块静止在O点，一个质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入长为L木块内，恰好没穿出木块，然后与木块一起继续运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C（木块和子弹均可以看成质点）。求：
（1）子弹射入木块前的速度；
（2）子弹打入木块过程中产生的热量Q；
（3）若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？
【答案】（1）；（2）（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
系统由O到C的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得
由以上两式解得
（2）由
得
（3）由动量守恒定律可知，第2，4，6…颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1，3，5…颗子弹射入后，木块运动。当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H，由机械能守恒得
由以上各式可得
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