四川省成都市2022-2023学年高二上学期1月期末物理试题（ 含答案解析 ）

高二年级物理试题考试时间90分钟，满分100分注意事项：1.答题前，考生务必在答题卡上将自己的学校、姓名、班级、准考证号用0.5毫米黑色签字笔填写清楚，考生考试条形码由监考老师粘贴在答题卡上的“条形码粘贴处”。2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡上对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再填涂其它答案；非选择题用0.5毫米黑色签字笔在答题卡的对应区域内作答，超出答题区域答题的答案无效；在草稿纸上、试卷上答题无效。3.考试结束后由监考老师将答题卡收回。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.自奥斯特实验证实了电流的周围存在磁场之后，许多科学家又做了很多实验研究电与磁的关系，其中发现通电导线与磁体间有相互作用的物理学家是（）A.托马斯·杨 B.伏特 C.安培 D.特斯拉【答案】C【解析】【详解】自奥斯特实验之后，安培等人又做了很多实验，他们发现，不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。为了纪念安培，人们把这种相互作用力称为安培力。托马斯·杨进行了著名的杨氏双缝实验，伏特发明了伏打电堆，特斯拉致力于交变电流的研究，推动了交变电流的实用。故选C。2.在磁场中的同一位置放置一根直导线，导线的方向与磁场的方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线受到的力也不同。导线受到的力的大小F与通入导线的电流I的关系图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】在磁场中的同一位置磁感应强度B一定，由于直导线放置的方向与磁场的方向垂直，导线长度L一定，根据可知，F与I成正比，即图像为一条过原点的倾斜直线。故选B。3.一带电粒子（不计重力）在匀强磁场中沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，当它运动到某个位置时，磁场突然发生变化（不考虑磁场变化产生电场），磁感应强度大小变为原来的，方向与原磁场方向相反，则磁场发生变化后粒子的运动轨迹为（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】带电粒子在匀强磁场中沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，当它运动到某个位置时，磁感应强度大小变为原来的，方向与原磁场方向相反，根据左手定则可知，带电粒子受到的洛伦兹力与原来相反，则带电粒子将做逆时针方向的匀速圆周运动；根据洛伦兹力提供向心力可得解得由于磁感应强度大小变为原来的，则轨道半径变为原来的两倍，即为。故选C。4.如图，平行极电容器的两极板与水平面成，两极板与一直流电源相连（图中电源未画出）。若一质量为m、电荷量为的液滴以水平初速度进入电容器且恰能沿图中所示的水平直线向右通过电容器，重力加速度大小为g，则（）A.a极板带负电B.液滴在极板间做匀速直线运动C.极板间的电场强度大小为D.液滴在极板间运动的加速度大小为【答案】D【解析】【详解】A．根据题意可知，液滴做直线运动，则其所受外力的合力方向必定沿该直线，可知液滴所受电场力方向必定垂直于极板指向极板a，液滴带负电，则电场强度方向由极板a指向极板b，即a极板带正电，A错误；B．根据上述，对液滴进行受力分析如图所示由于合力方向与速度方向相反，可知液滴在极板间做匀减速直线运动，B错误；CD．根据上述受力分析有，解得，C错误，D正确。故选D。5.我国每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起，酒后驾车已经成为交通事故的第一大“杀手”，交警通常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。某型号酒精检测仪的原理图如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R为气敏电阻，其阻值随着酒精气体浓度的增大而减小，为定值电阻（），电路中的电表均为理想电表。当对酒驾者进行测试时，与未饮酒的驾驶员相比（）A.电流表的示数变大 B.电压表的示数变大C.电源的输出功率变小 D.电源的总功率变小【答案】A【解析】【详解】A．当对酒驾者进行测试时，R的阻值变小，电阻中的总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律电流表的示数变大，故A正确；B．电压表的示数为当I变大时，U变小，故电压表的示数变小，故B错误；C．当内外电路阻值相等时，电源的输出功率最大，又则当R的阻值变小时，外电路的总电阻变小，电源的输出功率变大，故C错误；D．由于当电流变大时，电源的总功率变大，故D错误。故选A。6.如图，速度选择器两极板间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场，一电荷量为的粒子以水平速度从左侧射入，恰能沿直线飞出速度选择器，不计粒子重力和空气阻力。下列说法正确的是（）A.若仅将粒子改为从右侧射入，粒子仍将沿直线飞出B.若仅将磁场反向，粒子不能沿直线飞出C.若仅将电荷量改，粒子不能沿直线飞出D.若仅将电荷量改为，粒子不能沿直线飞出【答案】B【解析】【详解】CD．粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受到的电场力和洛伦兹力大小相等、方向相反。根据若仅改变粒子的电性或者电荷量，粒子仍受力平衡，仍可沿直线运动，故CD错误；AB．若仅将粒子改为从右侧射入或仅将磁场反向，根据左手定则，粒子受到的洛伦兹力将变为向下，粒子受力不再平衡，无法沿直线运动，A错误，B正确。故选B。7.纸面内有一边长为l的等边三角形abc，三根平行长直导线垂直于纸面固定放置在a、b、c三点，通入大小均为I的电流，方向如图所示。已知通有电流I的长直导线在距其d处产生的磁感应强度大小为（k为常量），则三角形abc重心O处的磁感应强度（）A. B. C. D.0【答案】A【解析】【详解】由几何关系，a、b、c三点距离O点的距离均为，则三根导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小由安培定则可知，的方向垂直于aO水平向右，的方向垂直于bO沿右下方，的方向垂直于cO沿右上方，根据几何关系，可知与的夹角为，则与的合矢量方向水平向右，大小为则O点的磁感应强度大小为故选A8.如图，空间中存在平行于三角形ABC所在平面的匀强电场。已知，，。将一电荷量为的电荷从A点移到B点，电场力做功为0。从B点移到C点，电场力做功为，则（）A.将该电荷从B点移到C点，其电势能减小B.A点的电势高于B点的电势C.该匀强电场场强大小为，方向垂直于AB斜向下D.将该电荷从A点移到C点，电场力做功为【答案】C【解析】【详解】A．将该电荷从B点移到C点，电场力做负功，其电势能增大，故A错误；B．匀强电场中，将一电荷从A点移到B点，电场力做功为0，AB的连线是一条等势线，A点的电势等于B点的电势，故B错误；C．将一正电荷从B点移到C点，其电势能增大且AB的连线是一条等势线，匀强电场的方向垂直于AB斜向下，根据题意匀强电场中故C正确；D．A点和B点的电势相等，故将该电荷从A点移到C点，电场力做功也为，故D错误。故选C。二、多项选择题：本题共5小题，每小题4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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.一段粗细均匀的导体的横截面积为S，流过其中的电流强度恒为I，导体每单位体积内的自由电子数为n，每个自由电子所带的电荷量为e，自由电子沿着导体定向移动的平均速率为v。在时间内，通过导体横截面的自由电子数为（）A. B. C. D.【答案】AD【解析】【详解】AB．时间内，电子定向移动的距离通过导体横截面的自由电子数解得A正确，B错误；CD．根据解得C错误，D正确。故选AD。10.如图，一带电粒子在电场中由A点运动到B点，图中实线为电场线，虚线为粒子的运动轨迹，则下列说法正确的是（）A.该粒子带负电B.该粒子从A点运动到B点的过程中，其速率增大C.该粒子从A点运动到B点的过程中，其电势能增大D.该粒子从A点运动到B点的过程中，其加速度增大【答案】BD【解析】【详解】ABC．粒子从A点运动到B点的过程中，粒子的运动轨迹向右弯曲，根据曲线运动的受力特点，电场力指向凹侧。粒子在A点受到的电场力方向与电场线方向同向，故粒子带正电，且电场力方向与速度方向成锐角，故电场力做正功，其电势能减小，动能增加，速率增大，故AC错误，B正确；D．从A点到B点，电场线越来越密，电场强度增大，电场力增大，粒子的加速度增大，D正确。故选BD。11.如图甲，A、B是同一条电场线上的两个点，两个带正电的粒子仅在电场力的作用下均从A点由静止开始向B点运动，其运动过程中速度随时间变化的图像均如图乙所示，不计粒子之间的相互作用与重力重力作用，则下列说法正确的是（）A.电场力对两粒子所做的功一定相等B.A点和B点的电场强度相等C.A点的电势高于B点的电势D.两粒子的比荷一定相等【答案】CD【解析】【详解】A．两粒子的末速度相同，但其质量与电荷量大小关系不确定，故无法比较末动能大小关系，则无法确定该运动过程中电场力做功的多少，A错误；B．图像的斜率表示加速度，由图像可知，粒子在A点的加速度大于在B点的加速度，故A点的电场强度大于B点的电场强度，B错误；C．粒子带正电，静止释放后向B运动，表明粒子所受电场力由A指向B，即电场方向由A指向B，而沿电场线方向电势降低，可知C正确；D．两粒子运动过程的图像一样，则两粒子在同一位置的加速度相同，根据牛顿第二定律有由于在相同的位置，电场强度相同，则两粒子的比荷一定相等，D正确。故选CD。12.在“测电源电动势和内阻”的实验中，某同学作出了两个电源的路端电压U与电流I的关系图像，如图所示。两个电源的电动势分别为和，内阻分别为和。若在两电源的外电路分别接入相同的电阻R，则（）A. B.C.两个电源的输出功率可能相等 D.两个电源的效率可能相等【答案】AC【解析】【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律有可知，图像在U轴上的截距表示电源的电动势E，图像斜率的绝对值表示电源的内阻r，根据图像可知，A正确，B错误；C．图像交点处路端电压和电流相等，令交点坐标为U1，I1，此时接入电阻为可知此时电源的输出功率相等，C正确；D．根据外接电路的阻值R相等，根据上述可知两个电源效率不可能相等，D错误。故选AC。13.1932年美国物理学家劳伦斯巧妙地利用带电粒子在磁场中运动的特点发明了回旋加速器，解决了此前实验室直线加速粒子需要很高的电压的问题。回旋加速器的工作原理如图甲所示，D形金属盒置于真空中，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略，匀强磁场与盒面垂直。图乙为回旋加速器所用的交变电压随时间变化的规律，某同学保持交变电压随时间变化的规律不变，调整所加磁场的磁感应强度大小，从而实现利用同一回旋加速器分别加速氘核和氦核两种粒子。忽略相对论效应的影响，则（）A.回旋加速器加速带电粒子能够达到的最大速度与D形金属盒的半径有关B.氘核和氦核在回旋加速器中的运动时间之比为C.氘核和氨核的加速次数之比为D.加速氘核和氦核的磁感应强度大小之比为【答案】AB【解析】【详解】A．令D形金属盒的半径为R，粒子最终从磁场飞出时有解得可知D形金属盒的半径越大，粒子离开时的速度越大，A正确；D．为了使得粒子在回旋加速器中正常加速，粒子在磁场中匀速圆周运动的周期与交变电流的周期相等，即由于氘核和氦核的比荷相等，则氘核和氦核运动过程所加磁场的磁感应强度相等，即加速氘核和氦核的磁感应强度大小之比为，D错误；C．令粒子在狭缝中加速次数为n，则粒子离开时的最大动能，解得氘核和氦核的比荷相等，则氘核和氨核的加速次数之比为，C错误；B．根据上述，周期相同，加速的次数也相同，故两种粒子在回旋加速器中的运动时间相同，B正确。故选AB。三、实验探究题：本题共2小题，共14分。14.如图为简易多用电表的电路图。电源E为直流电源，和是定值电阻，是可变电阻，表头G的满偏电流为，内阻为，虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表共有5个挡位，分别为：直流电压挡和挡，直流电流挡和挡，欧姆挡。（1）多用电表的A端应与____________（填“红”或“黑”）表笔相连接。（2）若要使用直流电流挡，则换挡开关应与____________（填“1”或“2”）相连接。（3）根据题干信息可得____________。【答案】①.黑②.1③.450【解析】【详解】（1）[1]电流从黑表笔流出多用电表，故A端应与黑表笔相连接。（2）[2]由多用电表的电路图可知，当换挡开关接1或2时，对应挡位是直流电流挡，其中接1时的挡位量程大于接2时的挡位量程，故要使用直流电流挡，则换挡开关应与1相连接。（3）[3]当换挡开关接2时，对应挡位是直流电流挡，有解得15.某实验小组的同学欲描绘一个标有“6V，3W”字样的灯泡L的伏安特性曲线，实验室提供的器材如下：A．电压表V（量程为，内阻为）；B．电流表A（量程为，内阻为）；C．滑动变阻器（阻值范围为，额定电流为）；D．滑动变阻器（阻值范围为，额定电流为）；E．定值电阻（阻值为）；F．定值电阻（阻值为）；G．电源（电动势为，内阻不计）；H．开关S、导线若干。（1）实验小组的同学设计了如图甲所示的电路，为了调节方便，测量准确，滑动变阻器应选用____________（填“C”或“D”）；闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于____________（填“a”或“b”）端。（2）如图甲所示的电路中，电压表V的量程过小，应选用定值电阻____________（填“E”或“F”）与其串联进行改装。（3）调节滑动变阻器，记录电流表A与电压表V（改装后）的示数，通过实验数据描绘出灯泡L的伏安特性曲线如图乙所示。由图乙可知，随着灯泡L两端的电压增大，其电阻____________（填“增大”“减小”或“不变”）。（4）另取两个相同的上述灯泡L，连接成如图丙所示的电路，已知电源的电动势为、内阻为，定值电阻的阻值为，则电路中一个灯泡L消耗的电功率约为____________W（保留2位有效数字）。【答案】①.C②.a③.F④.增大⑤.0.57##0.58##0.59##0.60##0.61##0.62##0.63【解析】【详解】（1）[1]滑动变阻器分压式接法的电路中，滑动变阻器应选用最大阻值小于待测电阻阻值的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高，实验误差小，故选用C；[2]为保护电表，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片置于a端，使电流表和电压表的示数均为零；（2）[3]若选用定值电阻，则改装后的电压表的量程为小于灯泡L的额定电压，不满足实验要求；同理，若选用定值电阻，则改装后的电压表的量程为满足实验要求，故定值电阻应选用F；（3）[4]根据欧姆定律可知，图像上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，故随着灯泡L两端的电压增大，其电阻增大；（4）[5]设并联部分电路（即灯泡L）两端的电压为U，流过一个灯泡L的电流为I，由闭合电路欧姆定律有代入数据得在图乙中画出此图线如答图3所示此图线与伏安特性曲线的交点坐标即为此时通过灯泡L的电流和灯泡L两端的电压，则一个灯泡L消耗的电功率约为四、计算题：本题共4小题，共42分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。16.如图，电路中电源的电动势为、内阻为，定值电阻的阻值为，电动机M的内阻为，电流表和电压表均为理想电表。闭合开关S，电流表的示数为。求：（1）电压表的示数；（2）电动机M的输出功率。【答案】（1）10V；（2）14W【解析】【详解】（1）设电压表的示数为U，由闭合电路欧姆定律有代入数据解得（2）电动机M的总功率为电动机M的热功率为电动机M的输出功率为17.如图，一等腰直角三角形DEF区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，，DF边长为L。一质量为m、电荷量为的质子以某一速度v（未知）从D点沿DF方向射入磁场，恰好从E点射出磁场，不计质子重力，等腰直角三角形DEF所在平面与磁场方向垂直。求：（1）质子的速度v的大小；（2）质子在磁场中运动的时间t。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，质子的运动轨迹如答图1所示由几何关系有由牛顿第二定律有解得（2）由答图1可知，质子做匀速圆周运动的圆心角为质子做匀速圆周运动的周期为即质子在磁场中运动的时间为解得18.如图，绝缘水平面与绝缘光滑斜面平滑连接于B点，竖直虚线BC右侧存在场强大小为、方向竖直向上的匀强电场。一质量为、电荷量为的物块（可视为质点）从A点以大小为的初速度开始水平向右运动，运动至斜面上的D点时速度恰好减为0。已知斜面的倾角为，物块与水平面间的动摩擦因数为，A、B两点的距离为，重力加速度大小取。求：（1）物块第一次运动至B点时的速度的大小；（2）D点