2023-2024学年河南省天一大联考高二（上）期末物理模拟试卷
一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一个选项符合题目要求，第8~10题有多个选项符合要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．（5分）某同学拟设计一个汽车超载自动报警装置，以更好地保障道路交通安全。该同学可能选择的传感器是（ ）
A．湿度传感器 B．压力传感器
C．声音传感器 D．气体传感器
2．（5分）下列说法正确的是（ ）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
B．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用
C．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
D．电场随时间变化时一定产生电磁波
3．（5分）如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，且正在增大，则（ ）
A．A板带正电
B．AB两板间的电压在增大
C．电容器C正在充电
D．电场能正在转化为磁场能
4．（5分）如图所示，O、M、N为一负点电荷电场中一条电场线上的三点，M为ON的中点。O、N两点的电势分别为φO＝﹣4V，φN＝﹣8V，则（ ）
A．M点的电势为﹣6V
B．O点的电场强度一定比N点的电场强度大
C．M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差
D．一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中，电场力做负功
5．（5分）如图所示，正电荷q均匀分布在半球面ACB上，球面半径为R，CO′为通过半球面顶点C和球心O的轴线。P、M为轴线上的两点，距球心O的距离均为2R。在M右侧轴线上O′点固定一带负电的点电荷Q，O′、M点间的距离为R，已知P点的场强为零。已知均匀带电的封闭球壳外部空间的电场强度可等效在球心处的点电荷，则M点的场强为（ ）
A． B．
C． D．
6．（5分）如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x。当两细棒中均通以电流为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是（ ）
A．方向竖直向上
B．大小为
C．若使b上移少许，a仍可能保持静止
D．若使b下移，a将不能保持静止
7．（5分）如图所示，相同导线做成的圆形线圈甲和正方形线圈乙置于匀强磁场中，圆线圈直径与正方形线圈边长均为L，以相同角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动。下列说法正确的是（ ）
A．穿过两线圈磁通量的最大值相等
B．两线圈中感应电动势的有效值相等
C．两线圈转动一周产生的焦耳热相等
D．从图示位置转过180°过程中，通过两线圈导线横截面的电荷量相等
（多选）8．（5分）如图，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，小灯泡L1、L2的电阻分别为R1、R2。不考虑灯丝电阻随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由右端向左滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．电流表A1示数变小，电流表A示数变大，小灯泡L1变亮
B．电流表A示数变大，电压表V示数变小，小灯泡L2变暗
C．电压表示数变化ΔU，电流表A示数变化ΔI，r
D．电压表示数变化ΔU，电流表A1示数变化ΔI，R
（多选）9．（5分）从白炽电灯上标有“220V、100W”的数据中，我们可以确定（ ）
A．该电灯额定电压为220V，额定功率为100W
B．给电灯加上220V电压，通过它的电流强度一定为A
C．该电灯的电阻为48.4欧姆
D．该电灯在电路中发光时，它实际消耗的电功率可能不是100W
（多选）10．（5分）某个小型水电站远程输电模拟电路如图所示，发电机输出电压为U1＝250V，输出功率为200kW，输电线总电阻为r＝8Ω，其中升压变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝1：16，降压变压器原副线圈匝数比n3：n4＝180：11。若不计变压器损失的能量，下列说法中正确的是（ ）
A．高压输电线上电流为5A
B．高压输电线上损失的功率为2000w
C．用电器两端电压U4＝220V
D．若用户端工作的用电器数量增加，则用户端获得电压变小
二．实验题（共6小题）
11．如图所示为一多用电表的表盘，其中A、B、C为某同学测量时指针所指的三个不同位置，由图回答下列问题。
（1）如果该同学选择了“×10”挡来测量电阻，则A、B两指针对应的测量电阻的阻值分别为 Ω、 Ω；
（2）如果该同学选择了“50V”的直流电压挡来测量电压，则A、B、C三指针对应的测量的电压分别为 V、 V、 V；
（3）如果该同学选择了“250mA”的直流电流挡来测量电流，则A、B两指针对应的测量的电流分别为 mA、 mA。
12．一个同学想要测定某电源的电动势和内阻，所使用的器材有：待测电源、电流表A（量程0.6A，内阻RA小于1Ω）、电流表A1（量程0.6A，内阻未知）、电阻箱R1（0～999.99Ω）、滑动变阻器R2（0～10Ω）、单刀双掷开关S、单刀单掷开关K各一个、导线若干。（计算结果均保留两位有效数字）
（1）该同学先用欧姆表粗测电流表A的内阻。如图1所示，欧姆表内部电源电动势为4.50V，表盘中间刻线示数为“15”。将该欧姆表红、黑表笔接在电流表两接线柱上，则黑表笔应接在电流表 （选填“正”或“负”）接线柱。欧姆表选取“×1”挡位时，欧姆表指针偏转角度为满偏的，可知电流表A的内阻约为 Ω。
（2）该同学又设计了如图2所示电路进行实验操作。
①实物电路图有一处未连接好，请在图3中补全电路。
②利用该电路测电流表A的内阻：闭合开关K，将开关S与D接通，通过调节电阻箱R1和滑动变阻器R2，读取电流表A的示数为0.24A、电流表A1的示数为0.60A，电阻箱R1的示数为0.64Ω，则电流表A的内阻RA＝ Ω。
③利用步骤②测得电流表A的内阻阻值，测量电源的电动势和内阻：断开开关K，将开关S接C，调节电阻箱R1，记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数；多次调节电阻箱R1重新实验，并记录多组电阻箱R1的阻值R和电流表A的示数I。如图4所示是由实验数据绘出的图像，由此求出电源电动势E＝ V、内阻r＝ Ω。
13．如图所示，空间存在竖直平面内的匀强电场，某时刻将二质量为m、电量为q，带负电、可视为质点的小球，从P点以大小为的速度水平向右抛出。经过一段时间后，小球经过P点正下方的Q点，P、Q距离为h，且经过Q点的速度大小为，已知重力加速度为g。求：
（1）P、Q两点的电势差；
（2）该匀强电场的场强大小及方向；
（3）小球抛出后速度大小再次为时，小球离p点的距离L。
14．绝缘水平桌面有一竖直向上的匀强磁场B＝1T，间距L＝1m的平行金属导轨固定在桌面上，左端连接电源的电动势E＝15V，内阻r＝1Ω。质量m＝0.5kg的金属棒垂直导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5。细线一端系在金属棒的中点，另一端通过桌边光滑定滑轮挂一重物M时，金属棒恰处于静止且刚好不向右滑，细线水平且与金属棒垂直。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，金属棒接入电路的电阻R＝2Ω，导轨电阻不计，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。
（1）求悬挂重物的质量M；
（2）若锁定金属棒，保持磁感应强度大小不变，将磁场方向顺时针旋转过53°后解锁金属棒，求重物加速度a的大小。
15．如图所示，足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成θ＝30°固定在地面上，在斜面上虚线aa'和bb'与斜面底边平行，在aa'、bb'围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B＝1T；现有一质量为m＝1kg、边长d＝0.1m、匝数n＝10、总电阻R＝2Ω的正方形金属线圈MNQP，让PQ边与斜面底边平行，从斜面上端静止释放，线圈刚好匀速穿过整个磁场区域，已知线圈与斜面间的动摩擦因数为μ，（取g＝10m/s2）求：
（1）线圈进入磁场区域时的速度大小；
（2）线圈释放时，PQ边到bb'的距离；
（3）整个线圈穿过磁场的过程中，流过线圈的电荷量q及线圈上产生的焦耳热Q。
16．如图，在y＞0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在y＜0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一个氕核
H和一个氘核H先后从y轴上y＝h点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向。已知H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为45°，并从坐标原点O处第一次射出磁场。氕核H的质量为m，电荷量为q。氘核H的质量为2m，电荷量为q，不计重力。求：
（1）H第一次进入磁场的位置到原点O的距离；
（2）磁场的磁感应强度大小；
（3）H第一次进入磁场到第一次离开磁场的运动时间。
2023-2024学年河南省天一大联考高二（上）期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题，满分50分，每小题5分）
1．【解答】解：当汽车超载时最明显的变化是压力的变化，汽车超载自动报警装置类似于电子秤的工作原理，当电子秤受到压力的作用时，会显示相应的压力值大小，当示数超过规则的压力值时，会触发报警装置报警，所以应用的是压力传感器，故ACD错误，B正确；
故选：B。
2．【解答】解：A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，故A正确；
B．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由含金属丝的织物制成，起静电屏蔽的作用，故B错误；
C．能量耗散是指在能源利用的过程中，其可利用的品质降低了，由能量守恒定律知，在转化过程中总量保持不变，故C错误；
D．由麦克斯韦理论可知，电场随时间做周期性变化时才能产生电磁波，若电场随时间均匀变化，则不会产生电磁波，故D错误。
故选：A。
3．【解答】解：通过图示电流方向，根据题意可知电容器在放电，所以电容器上极板A带负电，下极B板带正电，振荡电流增大，电容器上的电荷量正在减小，根据电势差的计算公式可知AB两板间的电压在减小，电场能正在向磁场能转化，故D正确，ABC错误；
故选：D。
4．【解答】解：AC、负点电荷位于N点的右侧，M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差，M点的电势不是﹣6V，故A错误、C正确；
B、该电场是由负点电荷形成的，因为N点更靠近负点电荷，所以O点的电场强度一定比N点的小，故B错误；
D、一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中，电场力做正功，故D错误．
故选：C。
5．【解答】解：由P点所场强为零可知，左半球壳在P点的场强与点电荷﹣Q在P点产生的场强大小相等，方向相反，故左半球在P点场强方向向左，大小为E左，假若半球壳补圆后（电荷量为2q）在P点场强方向向左，大小为E圆，则右半球壳在P点产生的场强方向向左，大小为E右＝E圆﹣E左。由对称性可知，左半径壳在M点的场强方向向右，大小为E1＝E右。故M点的合场强为E合＝E1，故ABD错误，C正确。
故选：C。
6．【解答】解：A、通电导体a处于通电导体b的磁场中，由安培定则可得通电导体a 处于竖直向上的磁场中，故A正确。
B、当导体a处于磁场的磁感应强度B的方向竖直向上，则水平向右的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，因夹角为45°，则大小B，故B错误。
C、由题意可知，重力和水平向右的磁场力的合力与支持力平衡，当减小b在a处的磁感应强度，则磁场力减小，要使仍平衡，根据受力平衡条件，则可使b上移，即b对a的磁场力斜向上，故C正确。
D、当b竖直向下移动，导体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当a受力的安培力方向顺时针转动时，只有大小变大才能保持平衡，而安培力在减小，因此不能保持静止，故D正确。
本题选错误的，故选：B。
7．【解答】解：A、穿过甲线圈的磁通量的最大值为：，穿过乙线圈的磁通量的最大值为：，两线圈磁通量最大值不相等，故A错误；
B、甲线圈感应电动势的最大值为：，有效值
乙线圈感应电动势的最大值为：，有效值，可知两线圈中感应电动势的有效值不相等，故B错误；
C、设导线单位长度的电阻为R0，则甲、乙线圈的电阻分别为：，R2＝4L×R0＝4LR0
甲线圈转动一周产生的焦耳热
乙线圈转动一周产生的焦耳热，两线圈转动一周产生的焦耳热不相等，故C错误；
D、从图示位置转过180°过程中，通过甲线圈导线横截面的电荷量：
代入数据可得：
通过乙线圈导线横截面的电荷量：
代入数据可得：，可知q1＝q2，故D正确。
故选：D。
8．【解答】解：AB.当滑动变阻器的滑片由右端向左滑动时，R变小，总电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律
知总电流变大，电流表A的示数变大，灯泡L1变亮，由
U＝E﹣Ir
知电压表V的示数变小，由
知灯泡L2的电压和电流均变小，故灯泡L2变暗，由
知电流表A1的示数变大，故A错误，B正确；
CD.根据闭合电路的欧姆定律，电源的U﹣I图像（图线的数学表达式为U＝﹣Ir+E）可知电压的变化量ΔU与电流的变化量ΔI的比值表示电源的内阻，即
故C正确，D错误。
故选：BC。
9．【解答】解：A、由电灯泡的铭牌“220V、100”可知：
“220”表示该灯泡的额定电压为220V，
“100”表示该灯泡的额定功率为100W；
故A正确
B、通过的电流为I
故B正确
C、电阻为
故C错误
D、当灯泡在额定电压下工作时才是100W，当不是额定电压时，功率就不是100W
故D正确
故选：ABD。
10．【解答】解：A、升压变压器原线圈中的电流为，根据可得I2＝50A，故A错误；
B、输电线路上损失的功率，故B错误；
C、根据可得：U2＝4000V，输电线路上损失的电压为ΔU＝I2r＝50×8V＝400V，则U3＝U2﹣ΔU＝4000V﹣400V＝3600V，根据可得U4＝220V，故C正确；
D、若用户端工作的用电器数量增加，，降压变压器副线圈中的电流增大，则原线圈中的电流增大，输电线路上损失的电压增大，则用户端获得电压变小，故D正确；
故选：CD。
二．实验题（共6小题）
11．【解答】解：（1）多用电表测电阻时，根据欧姆表的刻度指示数乘以挡位倍率，即为电阻的测量值，所以则A、B两指针对应的测量电阻的阻值分别为：RA＝22Ω×10＝220Ω，RB＝36Ω×10＝360Ω
（2）多用电表测直流电压时，根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，得出最小刻度值为：1V，根据读数规则，可知A、B、C三指针对应的测量的电压分别为：UA＝20.0V，UB＝15.0V，UC＝12.0V
（3）多用电表测直流电流时，根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，得出最小刻度值为：5mA，根据读数规则，可知A、B两指针对应的测量的电流分别为：IA＝100mA，IB＝75mA
故答案为：（1）220，360；（2）20.0，15.0，12.0；（3）100，75。
12．【解答】解：（1）根据“红进黑出”结合欧姆表的设计原理，知道欧姆表黑表笔接内部电源的正极，故黑表笔应与电流表正接线柱连接；欧姆表选取“×1”挡位时，则欧姆表内部电阻为15Ω，根据闭合电路欧姆定律有：
联立可得RA＝1.07Ω≈1.1Ω
（2）①由电路图链接实物，如图所示红线
②开关S与D接通，电表A的示数为0.24A、电流表A1的示数为0.60A，电阻箱R1的示数为0.64Ω，则（I1﹣I）R1＝IRA解得RA＝0.96Ω
③断开开关K，将开关S接C，记录电阻箱R1的阻值R和电流表A的示数I，多次重复实验得到多组数据，根据闭合电路欧姆定律
即
结合图线有
解得E＝2.9V，r＝4.8Ω
答案故为：（1）正；1.1；（2）①见解析；②0.96；③2.9，4.8
13．【解答】解：（1）从P点到Q点过程中，由动能定理得
mgh+qUPQ
解得：UPQ＝0；
（2）根据电场线与等势面垂直可知，场强方向水平向右；从P到Q过程中，竖直方向由运动学公式得：
hgt2，
水平方向由牛顿第二定律得：
qE＝ma，
水平方向由运动学公式得：
v0t0，
解得：a＝g，E；
（3）对小球受力分析，根据牛顿第二定律得
F合ma合
沿合力方向和垂直于合力方向分解运动，则
沿合力方向t
垂直合力方向L＝v0sin45°t
解得：L。
答：（1）P、Q两点的电势差为0；
（2）该匀强电场的场强大小为，方向水平向右；
（3）小球抛出后速度大小再次为时，小球离p点的距离L为。
14．【解答】解：（1）金属棒恰处于静止且刚好不向右滑
BIL+μmg＝Mg
金属棒接入电路的电流
解得
M＝0.75kg
（2）磁场旋转后轨道对金属棒的支持力为FN
BILsin53°+FN＝mg
磁场旋转后，安培力水平方向分量减小，金属棒向右加速
Mg﹣BILcos53°﹣μFN＝（m+M）a
解得
a＝3.2m/s2
答：（1）悬挂重物的质量M为0.75kg；
（2）若锁定金属棒，保持磁感应强度大小不变，将磁场方向顺时针旋转过53°后解锁金属棒，求物加速度a的大小为3.2m/s2。
15．【解答】解：（1）线框进入磁场前，由牛顿第二定律mgsinθ﹣μmgcosθ＝ma
解得am/s2＝2.5m/s2
因为线框匀速进入磁场，由电磁感应定律及受力平衡
E＝nBdv
F安＝nBId
μmgcosθ+F安＝mgsinθ
解得线圈进入磁场区域时的速度大小v＝5m/s
（2）由匀加速直线运动规律v2＝2ax
解得线圈释放时，PQ边到bb'的距离x＝5m
（3）由，，，得
又因为线框穿过磁场前后ΔΦ＝0，所以q＝0；
线框全程匀速穿过磁场，则磁场宽度等于d＝0.1m，由功能关系Q＝|W安|W安＝﹣F安 2d
解得Q＝0.5J
答：（1）线圈进入磁场区域时的速度大小为5m/s；
（2）线圈释放时，PQ边到bb'的距离为5m；
（3）整个线圈穿过磁场的过程中，流过线圈的电荷量为0，线圈上产生的焦耳热为0.5J。
16．【解答】解：氕核H在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示
设氕核H在电场中的加速度大小为a1，初速度大小为v1，它在电场中的运动时间为t1，第一次进入磁场的位置到原点O的距离为s1，
由运动学公式有：s1＝v1t1
由题给条件，氕核H进入磁场时速度的方向与x轴正方向夹角θ1＝45°，H进入磁场时速度的y分量的大小为：a1t1＝v1tanθ1
联立可得：s1＝2h
（2）氕核H在电场中运动时，由牛顿第二定律有：qE＝ma1
设氕核H进入磁场时速度的大小为v1′，由速度合成法则有：
设磁感应强度大小为B，氕核H在磁场中运动的圆轨道半径为R1，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有：
由几何关系得：s1＝2R1sinθ1
联立可得：；
（3）设氘核H在电场中沿x轴正方向射出的速度大小为v2，在电场中的加速度大小为a2，由题给条件得：
由牛顿第二定律有：qE＝2ma2
设氘核H第一次射入磁场时的速度大小为v2′，速度的方向与x轴正方向夹角为θ2，入射点到原点的距离为s2，在电场中运动的时间为t2，
由运动学公式有：s2＝v2t2
则
联立可得：s2＝s1，θ2＝θ1＝45°，
设在磁场中做圆周运动的时间为t，及粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期公式得：
且有：，
所以第一次进入磁场到第一次离开磁场的运动时间：。
答：（1）H第一次进入磁场的位置到原点O的距离为2h；
（2）磁场的磁感应强度大小为；
（3）H第一次进入磁场到第一次离开磁场的运动时间为。
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