吉林省吉林市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题 （含答案解析）

2023-2024学年度上学期高二期末物理试题一、选择题（1-7单选，每题4分；8-10多选，每题6分，漏选3分；共46分）1.在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是（）A.库仑发现了点电荷的相互作用规律，测定了元电荷的数值B.法拉第在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系C.开普勒发现了行星运动的规律，提出了万有引力定律D.法拉第发现了电磁感应现象【答案】D【解析】【详解】A．库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根测定了元电荷的数值，A错误；B．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，B错误；C．开普勒发现了行星运动的规律，牛顿提出了万有引力定律，C错误；D．法拉第发现了电磁感应现象，D正确；故选D。2.如图是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，B、D中电流垂直纸面向里，C中电流垂直纸面向外．如果，则A点的磁感应强度的方向（）A.垂直纸面向外 B.垂直纸面向里C.由A指向B D.由A指向D【答案】C【解析】【详解】用右手螺旋定则判断通电直导线在A点上所产生的磁场方向，如图所示：直导线B在A点产生磁场与直导线D在A点产生磁场方向相反，大小相等。则合磁场为零；而直导线C在A点产生磁场，方向从D指向B,即为沿纸面由A指向B,即A点磁感应强度的方向由A指向B。故选C。3.如图所示，一条形磁铁N极朝下，向下靠近闭合线圈时（）A.磁铁与线圈相互排斥，通过R的感应电流方向从a到bB.磁铁与线圈相互吸引，通过R的感应电流方向从a到bC.磁铁与线圈相互排斥，通过R的感应电流方向从b到aD.磁铁与线圈相互吸引，通过R的感应电流方向从b到a【答案】A【解析】【详解】由“来拒去留”可知，磁铁靠近线圈，则磁铁与线圈相互排斥；由题目中图可知，当磁铁竖直向下运动时，穿过线圈的磁场方向向下增大，由楞次定律可知感应电流的磁场向上，则由右手螺旋定则可知电流方向从a经过R到b．故A正确，BCD错误、故选A．点睛：在判断电磁感应中磁极间的相互作用时可以直接利用楞次定律的第二种表示：“来拒去留”直接判断，不必再由安培定则判断线圈中的磁场，再由磁极间的相互作用判断力的方向．4.如图甲所示，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的磁场，磁场变化规律如图乙所示，面积为S的n匝金属线框处在磁场中。线框与电阻R相连，若金属框的电阻为，下列说法正确的是（）A.线框面积将有扩大趋势 B.流过电阻R的感应电流方向由b到aC.线框边受到的安培力方向向上 D.a、b间的电压为【答案】D【解析】【详解】A．由于磁场增强，根据“增缩减扩”原理可知，线框面积将有缩小的趋势，A错误；B．根据楞次定律可知，流过电阻R的感应电流方向由a到b，B错误；C．根据左手定则可知，线框边受到的安培力方向向下，C错误；D．根据法拉第电磁感应定律，可知回路产生的感应电动势回路的电流因此a、b间的电压D正确故选D。5.矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】试题分析：由图可知，0-1s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-1s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为负方向；同理可知，1-2s内电路中的电流为顺时针，2-3s内，电路中的电流为顺时针，3-4s内，电路中的电流为逆时针，由可知，电路中电流大小恒定不变．故选D考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律【名师点睛】本题要求学生能正确理解B-t图的含义，注意图线的斜率等于磁感应强度的变化率，斜率的符号能反映感应电流的方向，知道这些才能准确的利用楞次定律进行判定．6.空间中有沿x轴方向的静电场，x轴上各点电势φ分布如图所示，图线关于纵轴对称，则（）A.该电势分布可能是放置在O点的正点电荷形成的B.某点电荷在x1处和-x1处受到的电场力相同C.某点电荷从-x2沿x轴移动到x2处，其电势能先减小后增大D.某点电荷在x2处的电势能可能小于在-x1处的电势能【答案】D【解析】【详解】A．图象的斜率表示电场强度，由图可知x轴上各点离O点越近，电场强度越小，故该电势分布不可能是放置在O点的正点电荷形成的，故A错误；B．图象的斜率表示电场强度，则x1处和-x1处电场强度大小相等，根据沿电场线电势降低，可知x1处电场强度方向沿轴负方向，-x1处电场强度方向沿轴正方向，故某点电荷在x1处和-x1处受到的电场力不同，故B错误；C．某点电荷从-x2沿x轴移动到x2处，电势先降低后升高，若点电荷带正电，点电荷电势能先减小后增大，若点电荷带负电，点电荷电势能先增大后减小，故C错误；D．由图可知x2处的电势大于-x1处的电势，若点电荷带负电，点电荷在x2处的电势能小于在-x1处的电势能，故D正确。故选D。7.如图所示，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为，相应的出射点分布在四分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用，则为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】当粒子的速度为时，粒子出射点分布在六分之一圆周，则粒子能达到的最远的位置为如图所示的A点，设粒子的轨道半径为r1，磁场的半径为R，则满足当粒子的速度为时，粒子能到达的最远的位置为B点，设粒子的轨道半径为r2，同理可得即而由于可得故选C。8.如图是一小型交流发电机供电原理图，两磁极间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接，灯泡上标有“”字样且正常发光（除灯泡外不计其余电阻）从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图像如图乙，下列说法正确的是（）A.当时发电机内线圈平面与磁场方向平行B.发电机输出电流的瞬时值C.变压器原、副线圈匝数之比为D.发电机1分钟内产生的电能为【答案】BD【解析】【详解】A．由图乙可知，当时，发电机电流为零，线圈恰好处于中性面上，线圈平面与磁场方向垂直，故A错误；B．交流电的周期角频率因此发电机输出电流的瞬时值故B正确；C．流过副线圈的电流的有效值原线圈电流的有效值因此变压器原、副线圈匝数之比故C错误；D．整个电路只有灯泡消耗能量，因此发电机1分钟内产生的电能故D正确。故选BD。9.如图所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆在宽度为的平行金属导轨上以的速度沿导轨向右匀速滑动，电阻的阻值为，其他电阻不计。金属杆始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（）A.通过电阻的电流方向为B.通过电阻的电流为C.M端电势高于N端电势D.若磁感应强度为，其他条件不变，中产生的感应电动势变为【答案】ACD【解析】【详解】AC．金属杆切割磁感线产生感应电动势，在闭合回路中产生感应电流，MN相当于电源，根据右手定则判断知，通过MN的电流从，在电源内部电流从低电势流向高电势，所以M端电势高于N端电势，通过电阻R的电流方向为，故AC正确；B．金属杆产生的电动势为通过电阻R的电流为故B错误；D．若磁感应强度为0.4T，其他条件不变，则MN中产生的感应电动势变为故D正确。故选ACD。10.如图所示，匀强磁场的边界为直角三角形，，已知磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。F处有一粒子源，沿FG方向发射出大量带正电荷＋q的同种粒子，粒子质量为m，粒子的初速度大小可调，粒子重力不计，则下列说法正确的是（）A.取合适值，粒子可以到达E点B.能到达EF边界的所有粒子所用的时间均相等C.粒子从F运动到EG边所用的最长时间为D.若粒子能到达EG边界，则粒子速度越大，从F运动到EG边的时间越长【答案】BC【解析】【详解】A．当粒子运动轨迹与EG边相切时，轨迹如图：根据几何关系得又由洛伦兹力提供向心力可得求得此时r定值。若粒子速度大于，粒子会从EG边出来；若粒子速度小于，粒子会从EF边出来，无法到达E点，A错误；B．能从EF边出射的粒子运动轨迹都为半圆，运动时间为因为粒子的周期与速度无关，所以到达EF边界的所有粒子所用的时间均相等，B正确；C．由洛伦兹力提供向心力可得即粒子在磁场中做圆周运动周期只与比荷和磁感应强度有关。由选项A可知，当时，粒子运动轨迹与EG边相切，此时圆心角最大为150°，时间最长为C正确；D．粒子速度越大，对应的圆心角越小，根据可知粒子在磁场中运动时间越短，D错误。故选BC。二、实验题（11题每空2分，12题最后两个空每空2分，其余1分，共13分）11.在“测定金属的电阻率”的实验中：（1）用螺旋测微器测量金属丝直径时，其示数如图甲所示，则金属丝的直径为____mm。（2）某同学设计了如图乙所示的电路测量该金属丝的电阻（阻值约3Ω）。可选用的器材规格如下：电源E（电源电压为3V，内阻不计）；电流表A（0～0.6A，内阻约0.5Ω）；电流表G（0～10mA，内阻为50Ω）；滑动变阻器（阻值0～5Ω，额定电流2A）；滑动变阻器（阻值0～1kΩ，额定电流1A）；定值电阻；定值电阻；开关S和导线若干。①为了便于操作，并使测量尽量精确，定值电阻应选_____。②某次测量时电流表G的读数为5.0mA，电流表A示数为0.50A，计算的准确值为___（计算结果保留3位有效数字）。【答案】①.0.800②.③.3.03【解析】【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图可知金属丝的直径为（2）[2]选定值电阻可将电流表G改装成的电压表，量程比较合适；[3]根据电流为，被测电阻两端电压为由欧姆定律可知12.某同学利用如图甲所示电路测量未知电阻的阻值、电源电动势和内阻，备有下列器材：A.电流表（量程，内阻）B.电流表（量程，内阻）C.电源（电动势约，内阻约为）D.电阻箱（最大电阻）E.未知电阻（阻值约为）F.开关两个，导线若干操作步骤如下：（1）为使测量结果较准确，电流表应选___________（选填“”或“”）；（2）测的阻值时先闭合开关和，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数为；接着断开，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数仍为，则的阻值为___________，该测量原理___________（选填“有”或“没有”）系统误差；（3）保持闭合、断开，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值及电流表的示数。为了直观地得到与的关系，该同学以为纵轴、为横轴，作出如图乙所示的一条直线，根据图乙可求得电源的电动势___________，___________。（计算结果均保留两位有效数字）【答案】①.②.20.0③.没有④.3.0⑤.3.0【解析】【详解】（1）[1]闭合回路中理论中最大电流所以选择。（2）[2]闭合开关和时，由闭合电路欧姆定律闭合开关、断开时，由闭合电路欧姆定律联立可得[3]该测量原理没有系统误差。（3）[4][5]由闭合电路欧姆定律可得图像斜率解得纵截距解得三、解答题（13题12分，14题12分，15题17分，共41分）13.如图所示，一对间距、竖直放置的平行金属板分别接于电路中的两点间，为滑动变阻器的中点，平行金属板间产生的电场可视为匀强电场．现将一质量为带电小球，用质量不计的绝缘细线悬挂于电场中某点，小球静止时悬线与竖直方向的夹角，滑动变阻器的总阻值为，定值电阻，电源内阻，闭合，电流表示数为，取。求：（1）求电源电动势的大小；（2）小球电性以及带电量；（3）剪断细线瞬间小球的加速度。【答案】（1）；（2）小球带负电，；（3），方向与竖直方向成斜向下【解析】【详解】（1）外电路电阻为根琚闭合电路欧姆定律，电路中总电流由以上两式解得（2）之间的电压两板间的电场强度设小球电量为，由共点力平衡，可知小球带负电，结合解得（3）剪断细线瞬间小球的合力方向为方向与竖直方向成斜向下,大小为由牛顿第二定律可知求得剪断细线瞬间小球的加速度为，方向与竖直方向成斜向下。14.如图所示，有一对平行金属板，两板相距为0.05m。电压为10V，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。图中右边有一半径R为0.1m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里。一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出。已知OF与OD夹角，不计离子重力。求：（1）离子速度v的大小；（2）离子的比荷；（3）离子在圆形磁场区域中运动时