2023-2024学年上海市杨浦区控江中学物理高二上期末考试试题含解析

2023-2024学年上海市杨浦区控江中学物理高二上期末考试试题注意事项：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，再选涂其它答案标号。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、单项选择题：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，只有一项是符合题目要求的。1、人们在高山上观察太阳东升西落时，所选取的参考系不可能是A.观察者本人 B.高山C.太阳 D.地球2、2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描F随h变化关系的图像是（）A. B.C. D.3、两个半径为R的带电金属球所带同种电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为（）A. B.C. D.无法确定4、小明站在电梯里的体重计上，当电梯以1m/s2的加速度加速上升时，体重计的示数（）A.大于小明受到的重力 B.小于小明受到的重力C.等于小明受到的重力 D.等于零5、图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡．实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同下列说法正确的是A.图甲中，与的电阻值相同B图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流C.图乙中，变阻器R的电阻值小于的电阻值D.图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流相等6、计数器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达阳极，则计数器中的电流为（）A.0 B.C. D.二、多项选择题：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，有多个选项是符合题目要求的。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、如图所示，空间存在一水平方向的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为B，电场强度大小为，且电场方向与磁场方向垂直．在电磁场的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成60º夹角且处于竖直平面内．一质量为m，带电量为＋q的小球套在绝缘杆上．若给小球一沿杆向下的初速度v0，小球恰好做匀速运动．已知小球电量保持不变，重力加速度为g，则以下说法正确的是（）A.小球的初速度为B.若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止C.若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止D.若小球的初速度为，则运动中克服摩擦力做功为8、如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强电场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动估计如图所示，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法中正确的是（）A.a粒子动能最大B.c粒子速率最大C.c粒子在磁场中运动的时间最长D.它们做圆周运动的周期Ta=Tb=Tc9、M为水平放置的橡胶圆盘，在其外侧面均匀地带有负电荷．在M正上方用丝线悬挂一个闭合铝环N，铝环也处于水平面中，且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1O2上．现让橡胶圆盘由静止开始绕O1O2轴按图示方向逆时针加速转动，下列说法正确的是（）A.铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向下B.铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向上C.铝环N有扩大的趋势，丝线对它的拉力增大D.铝环N有缩小的趋势，丝线对它的拉力减小10、如图所示为测定磁感应强度大小的装置，弹簧测力计下端挂一矩形线圈，线圈匝数为n，将矩形线圈的短边（长为L）置于蹄形磁体的N极、S极间的磁场中的待测位置，线圈的质量为m，（重力加速度为g）．为了测量方便和精确，调节好装置后闭合开关，调节滑动变阻器使得弹簧测力计的示数刚好为零，此时电流表示数为I，下列说法中正确的有A.装置图中线圈平面与N极、S极连线垂直B.当电路未接通时弹簧测力计的读数为0C.在磁场中的线圈短边中的电流方向向里D.N极和S极之间磁场的磁感应强度为三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）某同学用下图所示电路，测绘标有“3.8V，0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象；（1）除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表：A1(量程100mA，内阻约2Ω)；A2(量程0.6A，内阻约0.3Ω)电压表：V1(量程5V，内阻约5kΩ)；V2(量程15V，内阻约15kΩ)；滑动变阻器：R1(阻值范围0～10Ω)；R2(阻值范围0～2kΩ)；电源：E1(电动势为1.5V，内阻约为0.2Ω)；E2(电动势为4V，内阻约为0.04Ω)；（1）为了调节方便，测量准确。实验中应选用电流表_______；电压表_________；滑动变阻器________；电源________。(填器材的符号)（2）根据实验数据，计算并描绘出R—U的图象如图所示，由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为_____Ω；当所加电压为3.0V时，灯丝电阻为___________Ω，灯泡实际消耗的电功率为__________W。12．（12分）某实验小组利用如图甲所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，选用下列器材：①待测电池，电动势约为1.5V②电流表，量程0.6A③电压表，量程1.5V④滑动变阻器，0~20Ω⑤定值电阻R0＝1.4Ω⑥开关一个，导线若干由实验数据作出的U－I图像如图乙所示，由图像可求得电源电动势为_________V，内阻为_________Ω。若把2节该规格的电池串联对一个小灯泡供电（小灯泡的特征曲线如图丙），则小灯泡的实际功率约为_________W（保留2位有效数字）。四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图，两根间距为L＝0.5m的平行光滑金属导轨间接有电动势E＝3V、内阻r＝1Ω的电源，导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°．金属杆ab垂直导轨放置，质量m＝0.2kg．导轨与金属杆接触良好且金属杆与导轨电阻均不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．当R0＝1Ω时，金属杆ab刚好处于静止状态，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8（1）求磁感应强度B的大小；（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，求金属杆的加速度14．（16分）ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的圆环，轨道的水平部分与半圆环相切．A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为q=+C的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）(1)小球到达C点的速度大小(2)小球在C点时，轨道受到的压力大小15．（12分）如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m，a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v0=1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处（图中未画出）．求P、Q之间的距离L

参考答案一、单项选择题：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，只有一项是符合题目要求的。1、C【解析】人们在高山上观察太阳东升西落，肯定是选择了地球或者相对地球静止不动的物体，可能是观察者本人，或者高山或者是地球，但肯定不可能是太阳，故选C.2、D【解析】根据万有引力定律可得可得h越大，F越小，且F与h不是线性关系，ABC错误，D正确。故选D。3、C【解析】当两球心相距时，两球不能看成点电荷，电荷的中心不在几何中心；因为是同种电荷，排斥，电荷中心距离大于，故故选C。4、A【解析】根据“小明站在电梯里的体重计上分析，体重计的示数”可知，本题考查了超重与失重的知识，根据物体具有向上的加速度，物体处于超重状态，物体具有向下的加速度，物体处于失重状态即可进行判断【详解】小明的加速度向上，处于超重，由牛顿第二定律可得：F﹣mg＝ma；故小明受到的支持力为：F＝m（g+a）；根据牛顿第三定律可知，体重计示数为m（g+a）＞mg．故A正确，BCD错误【点睛】明确超重和失重的解决方法是牛顿第二定律，要注意正确受力分析并能根据牛顿第二定律列式是解题的关键5、B【解析】根据“演示自感现象”可知，本题考查通电自感和断电自感，根据当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，这是一种特殊的电磁感应现象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响.【详解】A、图甲中，断开的瞬间，灯突然闪亮，是因为电路稳定时，的电流大于的电流，可知的电阻小于的电阻，故A错误；B、图甲中，闭合，电路稳定后，断开开关瞬间，灯突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B正确；C、图乙中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与的电阻值相同，故C错误；D、图乙中，闭合瞬间，对电流由阻碍作用，所以中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误.故选B.【点睛】闭合开关的瞬间，通过线圈的电流增大，产生自感电动势等效为断路，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过两灯电流的关系.待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势等效为新电源，分析通过两灯的电流关系，判断两灯是否同时熄灭.6、D【解析】由题意可知，t时间内，有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达探测器的阳极，且正离子和电子产生的电流方向相同，则通过导体横截面的总电荷量为根据电流定义式得计数器中的电流为故选D。二、多项选择题：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，有多个选项是符合题目要求的。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、ACD【解析】A.对小球进行受力分析如图，电场力的大小：，由于重力的方向竖直向下．电场力的方向水平向右，二者垂直，合力：，由几何关系可知，重力与电场力的合力与杆的方向垂直，所以重力与电场力的合力不会对小球做功，而洛伦兹力的方向与速度的方向垂直，所以也不会对小球做功．所以，当小球做匀速直线运动时，不可能存在摩擦力，没有摩擦力，说明小球与杆之间就没有支持力的作用，则洛伦兹力大小与重力、电场力的合力相等，方向相反．所以qv0B=2mg所以．故A正确；B.若小球的初速度为，则洛伦兹力：f=qv0B=3mg＞FG+F，则在垂直于杆的方向上，小球还受到杆的垂直于杆向下的支持力，则摩擦力：f=μFN．小球将做减速运动；随速度的减小，洛伦兹力减小，则支持力逐渐减小，摩擦力减小，小球做加速度不断减小的减速运动，最后当速度减小到时，小球开始做匀速直线运动．故B错误C.若小球的初速度为，则洛伦兹力：f=qv0B=mg＜FG+F，则在垂直于杆的方向上，小球还受到杆的垂直于杆向上的支持力，而摩擦力：f=μFN．小球将做减速运动；随速度的减小，洛伦兹力减小，则支持力逐渐增大，摩擦力逐渐增大，小球的加速度增大，所以小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止．故C正确；D.若小球的初速度为，球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止，运动中克服摩擦力做功等于小球的动能，所以．故D错误故选ACD.8、BD【解析】三个质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率垂直进入匀强磁场中，则运动半径的不同，导致运动轨迹也不同．运动轨迹对应的半径越大，粒子的速率也越大．而运动周期它们均一样，运动时间由圆弧对应的圆心角决定【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，粒子的动能：，则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，a粒子速率最小，动能最小，c粒子速率最大．c粒子动能最大，故A错误，B正确；由于粒子运动的周期，粒子在磁场中运动的时间：，可知，三粒子运动的周期相同，a在磁场中运动的偏转角最大，运动的时间最长，故C错误，D正确．所以BD正确，AC错误【点睛】带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下，运动的半径与速率成正比，从而根据运动圆弧来确定速率的大小；运动的周期均相同的情况下，可根据圆弧的对应圆心角来确定运动的时间的长短9、AD【解析】橡胶圆盘M由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大；橡胶圆盘在其外侧面均匀地带有负电荷，电流方向与转动方向相反，根据右手螺旋定则知，通过铝环N的磁通量向下且增大；根据楞次定律的另一种表述，感应电流引起的效果阻碍磁通量的增大，知铝环的面积有缩小的趋势，且铝环有向上的运动趋势(受到M的作用力向上)，所以丝线的拉力减小．根据牛顿第三定律可知，铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向下．故选项A、D正确，选项B、C错误10、AC【解析】根据共点力的平衡分析出导线框的重力与安培力的大小，然后由磁感应强度的定义式即可求出磁感应强度；【详解】A、放置矩形线圈时，矩形线圈所在的平面要与N极S极的连线垂直从而是下边受到安培力作用，故选项A正确；B、在接通电路前，线框处于静止，导线框此时只受到重力和弹簧的拉力作用，此时弹簧测力计的示数等于线框的重力，故选项B错误；C、闭合开关，调节滑动变阻器使得弹簧测力计的示数刚好为零，说明线框受到向上的安培力作用，根据左手定则可知在磁场中的线圈短边中的电流方向向里，故选项C正确；D、线框受到安培力和重力作用，二力处于平衡状态，则：，则，故选项D错误【点睛】解决本题的关键掌握安培力的大小公式，掌握左手定则判断安培力的方向，然后根据二力平衡求解出磁感应强度的大小三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、(1).A2(2).V1(3).R1(4).E2(5).1.5(6).11.5(7).0.78【解析】（1）[1]小灯泡的额定电压和额定电流分别为“3.8V，0.3A”，所以电流表选择A2(量程0.6A，内阻约0.3Ω)测量误差较小；[2]电压表选择V1(量程5V，内阻约5kΩ)测量误差较小；[3]滑动变阻器采用分压式接法，为调节方便需要阻值较小的R1(阻值范围0～10Ω)；[4]所测电压要达到3.8V，电源应选择E2(电动势为4V，内阻约为0.04Ω)。（2）[5]由R—U的图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为1.5Ω；[6]当所加电压为3.0V时，灯丝电阻为11.5Ω；[7]此时灯泡实际消耗的电功率为12、①.1.4②.1.4③.0.63【解析】[1]根据闭合电路欧姆定律可知结合图象可知，图象与纵轴的交点