山西省吕梁地区2023年物理高二第一学期期末经典试题含解析

山西省吕梁地区2023年物理高二第一学期期末经典试题请考生注意：1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。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、如图所示，无限长、质量为m的通电细导体棒a，水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，为使棒a能在斜面上保持静止，可将无限长、电流方向与棒a相同的通电细导体棒b，固定在以细导体棒a为中心的圆（如图虚线所示）上的（）A.HGFE区域内B.AHG区域内C.ABCD区域内D.EFGH区域内2、三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，则它们在磁场中运动的时间之比为()A.3∶2∶1B.1∶2∶3C.1∶1∶1D1∶∶3、如图所示，、、为电场中同一条水平方向电场线上的三点，为的中点，、电势分别为、。下列叙述正确的是（）A.该电场在点处的电势一定为B.点处的场强一定大于点处的场强C.一正电荷从点运动到点电势能一定减少D.一正电荷运动到点时受到的静电力由指向4、在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是A.地面上的人观察到宇宙飞行器变短了B.地面上的人观察到宇宙飞行器变长了C.宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了D.宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了5、关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A.由定义式B=可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比B.一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零C.一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零D.磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同6、在如图所示电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是A.电压表示数变小B.电流表示数变小C.电容器C所带电荷量增多D.a点的电势降低二、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、地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里，一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动．如图所示，由此可以判断（）A.油滴一定做匀速运动B.油滴一定做匀变速运动C.油滴带正电，且它是从M点运动到N点D.油滴带负电，且它是从N点运动到M点8、闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场方向与导线框所在平面垂直，规定垂直纸面向外为磁场的正方向，abcda方向为电流的正方向，水平向右为安培力的正方向，磁感应强度B随时间变化的规律如图2所示，关于线框中的电流i、ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列说法正确的是()A.B.C.D.9、如图所示，矩形区域内有水平方向的匀强电场，一个带负电的粒子从A点以某一速度vA射入电场中，最后以另一速度vB从B点离开电场，不计粒子所受的重力，A、B两点的位置如图所示，则下列判断中正确的是（）A.电场强度的方向水平向左B.带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能C.粒子在电场中运动的全过程中，电势能最大处为A点D.粒子在电场中运动的全过程中，动能最大处为B点10、如图所示，带电平行金属板A，B，板间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔．一带正电的微粒，带电量为q，质量为m，自孔的正上方距B板高h处自由落下，若微粒恰能落至A，B板的正中央c点，则()A.微粒进入电场后，电势能和重力势能之和不断增大B.微粒下落过程中重力做功为，电场力做功为C.微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增加量为D.若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能达到A板三、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）如图所示为质谱仪的原理图，利用这种质谱仪可以对氢元素的各种同位素迚行测量。从容器A下方的小孔S1迚入加速电压为U的加速电场，可以认为从容器出来的粒子初速度为零，粒子被加速后从小孔S2迚入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条质谱线，关于氢的三种同位素氕、氘、氚迚入磁场时速率最大的是_________；三条谱线中a是粒子形成的_________。（填“氕”、“氘”或“氚”）12．（12分）某实验小组用如图所示实验电路研究电源路端电压和小灯泡电压随电流的变化规律（1）实验操作步骤：①按实验电路连接好实验器材；②把滑动变阻器滑动片P移到滑动变阻器的________（填“最右端”或“最左端”）；③闭合开关S，调节滑动片P到适当位置，读出电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，并记录数据，断开开关S；④调整滑动片P到不同位置，多次重复步骤③．某次测量时三个电表指针位置如图所示，电流表读数_____A，电压表V1读数___V，电压表V2的读数_____V；⑤整理好实验器材（2）实验小组把测量数据画在U－I坐标中，描绘出两条图线A、B①从图中可以算出电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω（计算结果保留2位有效数字）②滑动变阻器滑动片P移到滑动变阻器的最右端时，小灯泡的实际功率为_____W（计算结果保留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L14．（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，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

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】根据题目放上导体棒b后，导体棒a处于静止状态，以导体棒a为研究对象分析受力，即可判断出所受安培力方向，再根据同向电流相互吸引便能判断出导体棒b所放的位置范围。【详解】以棒a为研究对象，受力分析，受到重力、斜面的支持力、和棒b电流对棒a的作用力，根据同向电流相互吸引，且棒a静止，可知棒b如果在竖直线AE左边，合力不可能为0，所以棒b不可能在AE竖直线的左边，可能在ABCDE区域；要使棒a静止，棒b不可能在HD的下方，否则合力不为0，可能在HABCD区域；取交集，即棒b只可能在ABCD区域，故C正确，ABD错误；故选C。【点睛】本题考查安培力作用下的平衡问题。2、A【解析】由粒子在磁场中运动的周期的公式为T＝，可知带电粒子的运动周期T都相等。由此可知，粒子的运动的时间与粒子的速度的大小无关，所以粒子在磁场中的周期相同，由粒子的运动的轨迹可知，三种速度的粒子的偏转角分别为90°、60°、30°，由t＝T，可以判断它们在磁场中运动的时间之比为90°∶60°∶30°＝3∶2∶1，故A符合题意，BCD不符合题意。3、C【解析】AB．该电场的电场线分布情况不明，所以在c点处的电势不一定为4V，a点处的场强Ea不一定大于b点处的场强Eb。故AB错误；CD．因c点的电势一定高于b点，由公式易知，一正电荷从c点运动到b点，电势能一定减少。根据“沿电场线方向电势逐渐降低”可得c点的场强方向由a指向c。所以正电荷运动到c点时受到的电场力由a指向c。故C正确，D错误。故选C。4、A【解析】由相对论效应分析宇宙飞行器的时间和长度变化；当人和宇宙飞行器之间有相对运动时，人观察到的火箭长度会变短，时间会变慢【详解】根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到宇宙飞行器变短了，宇宙飞行器上的时间进程变慢了．故A正确，B错误．宇宙飞行器上的人与宇宙飞行器之间没有相对运动，所以此人观察到宇宙飞行器中的时钟无变化，故CD错误．故选A5、B【解析】A．磁感应强度定义式为，当电流I增大时，其安培力F也随之增大，而其比值是不变的，故磁感应强度B与F、IL均无关，选项A错误；B．一小段通电直导线放在磁感应强度为零的地方，根据F=BIL，当B=0时，F=0，故它所受到的磁场力一定为零，选项B正确；C．一小段通电直导线在某处不受磁场力作用，也可能是导线与磁场方向平行，故不能说明则该处磁感应强度一定为零，选项C错误；D．磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相互垂直，并不是相同的，选项D错误6、D【解析】在滑动变阻器的滑动触头P自a端向b端滑动的过程中，R3接入电路的电阻减小，电路外电阻减小，据闭合电路欧姆定律分析干路电流如何变化，再据欧姆定律分析电阻R1两端电压的变化，可知电压表读数的变化．分析并联部分电压的变化，可知电容器的电压如何变化，电容器所带电量的变化．由并联部分电压的变化及电源的负极接地，可分析a点的电势如何变化．用并联部分电压的变化，得出流过R2的电流如何变化，结合干路电流的变化，分析电流表示数的变化【详解】A：滑动变阻器的滑动触头P自a端向b端滑动的过程中，R3接入电路的电阻减小，电路外电阻减小，干路电流增大，电阻R1两端电压增大，电压表示数增大．故A项错误BC：干路电流增大，并联部分电压减小，电容器两板间电压减小，电容器C所带电荷量减小．并联部分电压减小，流过R2的电流减小，又干路电流增大，则流过电流表的电流增大，电流表示数变大．故BC两项错误D：外电路中顺着电流方向，电势降低，则，b点电势为零，并联部分电压减小，则a点的电势降低．故D项正确【点睛】电路动态分析问题，按局部到整体，再对局部分析各元件上电压或电流的变化．灵活应用闭合电路的欧姆定律，电动势、路端电压和内电压关系，串并联电路的电压电流关系是解决动态电路的关键二、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、AC【解析】对带电粒子进行受力分析，受到竖直向下的重力，水平方向的电场力和垂直于虚线的洛伦兹力，由于带电粒子做直线运动，所以洛伦兹力只能垂直于直线向上，从而可判断粒子的电性以及运动方向【详解】油滴做直线运动，受重力、电场力和洛伦兹力作用，因为重力和电场力均为恒力，根据物体做直线运动条件可知，粒子所受洛伦兹力亦为恒力据F=qvB可知，粒子必定做匀速直线运动，故A正确，B错误根据做直线运动的条件和受力情况（如图所示）可知，如果油滴带正电，由左手定则判断可知，油滴的速度从M点到N点，如果油滴带负电，电场力向右，若油滴的速度从N点到M点，则由左手定则判断可知，洛伦兹力斜向右上方，油滴不可能做直线运动，故C正确，D错误．故选AC【点睛】带电粒子在重力场、电场、磁场的复合场中，只要是做直线运动，一定是匀速直线运动（v与B不平行）．若速度是变的，洛伦兹力会变，合力就是变的，合力与速度不在一条直线上，带电体就会做曲线运动8、AD【解析】AB．由图示B-t图象可知，0～1s时间内，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流是顺时针的，为正值；1～2s磁通量不变，无感应电流；2～3s，B的方向垂直纸面向外，B减小，减小，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，感应电流是负的；3～4s内，B的方向垂直纸面向里，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，感应电流是负的，A正确，B错误。CD．由左手定则可知，在0～1s内，ad受到的安培力方向：水平向右，是正的，1～2s无感应电流，没有安培力，2～4s时间内，安培力水平向左，是负的；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势感应电流由B-t图象可知，在每一时间段内，是定值，在各时间段内I是定值，ad边受到的安培力F=BIL，I、L不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，不是定值，C错误，D正确。故选AD【点睛】本题考查了判断I-t图象与F-t图象是否正确，分析清楚B-t图象、应用楞次定律、法拉第电磁感应定律、安培力公式即可正确解题；此题也可以判断电流和安培力的方向直接通过排除法9、BD【解析】A．粒子在电场中向左偏转，所受的电场力水平向左，而粒子带负电荷，故电场强度的方向水平向右，A错误；B．从到，电场力先做负功，后做正功，电场力为恒力，做负功的位移小于做正功的位移，所以电场力做的总功为正功，故粒子的电势能减小，则粒子在点的电势能大于在点的电势能，B正确；C．粒子电场力水平，将初速度分解为水平和竖直向下的分速度，故水平方向向右匀减速、再向左匀加速，竖直方向向下匀速，轨迹的最右端在点的右侧，即电场力做负功的最大位移处在A点的右侧，所以电势能最大位置在点右侧，C错误；D．粒子在电场中运动过程，仅受电场力做功，电势能和动能总和保持不变，相互转化，到达点时电场力做正功最大，电势能最小，动能最大，D正确。故选BD。10、ACD【解析】微粒从进入电场至C点过程中，做减速运动，动能减小，根据能量守恒可知电势能和重力势能之和一直增大，故A正确．微粒下降的高度为h+，重力做正功，为WG=mg（h+），电场力向上，位移向下，电场力做负功为．故B错误．微粒落入电场中，电场力做负功，电势能逐渐增大，其增加量等于微粒克服电场力做功△EP=qU．根据能量守恒，还应等于整个过程的重力势能减小量，即△EP＝WG＝mg(h+)，故C正确；由题微粒恰能落至A，B板的正中央C点过程，由动能定理得：；若微粒从距B板高2h处自由下落，设达到A板的速度为v，则由动能定理得：，由两式联立得v=0，即恰好能达到A板．故D正确三、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.氕②.氚【解析】[1]．粒子在电场中被加速，由动能定理得；粒子进入磁场时的速度大小由于氕氘氚的电荷量q相等、加速电压U相等、m氕＜m氘＜m氚，则它们的速度关系为：v氕＞v氘＞v氚，即速率最大的是氕；[2]．粒子进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：粒子轨道半径由于氕氘氚的电荷量q相等、磁感应强度B相等、加速电压U相等、m氕＜m氘＜m氚，则R氕＜R氘＜R氚，a、b、c分别对应：氚、氘、氕。12、①.最左端；②.1.50；③.2.9；④.1.30；⑤.4.5；⑥.1.0；⑦.5.0【解析】(1)②滑动变阻器采用限流接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于阻值最大处；④根据电表量程确定其分度值，根据指针位置读出其示数；(2)①电源-I图线与纵轴交点坐标值是电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻②根据图示电路图判断两电压表示数关系，然后根据图示图象求出电压与电流，由P=UI求出灯泡实际功率【详解】(1)②由图示电路图可知，滑动变阻器采用限流接法，为保护电路，闭合开关前应把滑片置于最左端；④由图示电流表可知，电流表量程为3A，其分度值为0.1A，示数为1.50A；由图示可知，电压表V1的量程为6V，分度值为0.2V，其示数为2.9V；由图示可知，电压表V2的量程为3V，分度值为0.1V，其示数为1.30V；(2)①由图示电源U-I图线可知，图线与纵轴交点坐标为4.5，则电源电动势：E=4.5V，电源内阻