四川省巴中市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题【含答案解析】

巴中市2023年秋学期高二期末考试物理试题本试卷满分100分，考试时间75分钟。注意事项：1．答题前，考生务必用黑色字迹的签字笔将自己的姓名、班级和准考证号填写在答题卡上，并在“座位号”栏内填涂。2．选择题每小题选出答案后，用2B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；答案不能答在试题卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的签字笔作答，答案必须写在答题卡上各题目指定区城内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。4．考生必须保持答题卡整洁，考试结束后，将答题卡交回，试题卷自己保存。第I卷选择题（共43分）一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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，半径为R的绝缘细圆环上均匀带正电，此时圆心O点处的电场强度刚好为零，点A、B、C将圆环三等分。若仅取走劣弧上的电荷，此时圆心O处的电场强度方向为（）A.沿OC方向指向左 B.沿CO方向指向右C.沿OA方向斜向上 D.沿OB方向斜向下【答案】B【解析】【详解】三段圆弧上的电荷在O点产生的电场的合场强为零，则AC和BC弧在O点产生的合场强与AB弧在O点的场强等大反向，可知若仅取走劣弧AB上的电荷，则此时圆心O处的电场强度方向为沿CO方向指向右。故选B。2.如图所示，单匝矩形线框abcd倾斜放置于竖直向下的匀强磁场中。已知磁场磁感应强度大小B=0.1T，线框平面与水平面间的夹角，、。取，。则通过矩形线框abcd的磁通量大小为（）A.3.0Wb B.4.0Wb C. D.【答案】C【解析】【详解】通过矩形线框abcd的磁通量大小为故选C。3.用表面涂有绝缘漆的低温超导材料做成的“”字形环，由左右两个相同的圆环交叉组成，通以如图所示方向的恒定电流I。已知左边圆环中的电流在点产生的磁场磁感应强度大小为，在点产生的磁场磁感应强度大小为。则左右圆环共同在点产生的磁场磁感应强度大小为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】根据安培定则可知，左边圆环中的电流在点产生的磁场磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外；根据对称性可知，右边圆环中的电流在点产生的磁场磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外；则左右圆环共同在点产生的磁场磁感应强度大小为故选D。4.如图所示，握住弹性绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐横波，P、Q是绳上的两个质点。从图示时刻开始计时，下列说法中正确的是（）A.P点振动的周期可能比Q点振动的周期小B.经过一个周期，质点P将运动至Q处C.加快抖动，波的频率增大，传播速度不变D.加快抖动，波的频率增大，传播速度增大【答案】C【解析】【详解】A．机械波传播过程中，各个质点都在振源的作用下做受迫振动，则各个质点的周期都相等，选项A错误；B．质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项B错误；CD．加快抖动，振源的振动频率加大，则波的频率增大，但因波速由介质决定，可知传播速度不变，选项C正确，D错误。故选C5.在xOy平面内有一固定点电荷Q，处有一粒子源发射同种带正电的粒子，粒子速度大小相同，方向均在坐标平面内，如图所示。通过观测发现沿直线抵达点和沿曲线抵达点的粒子速度大小相等，不考虑粒子间的相互作用和粒子的重力，则下列说法中正确的是（）A.M、N两点电场强度相同B.M、N两点电势相等C.点电荷Q带正电D.粒子从P点抵达M点过程中电势能增加【答案】B【解析】【详解】AB．到达MN两点的粒子速度大小相等，两粒子的初速度大小也相等，可知两粒子动能变化相等，电场力做功相等，可知，则M、N两点电势相等，由于是在点电荷电场中，可知MN两点在以点电荷为圆心的同一圆周上，场强大小相等，但是方向不同，选项A错误，B正确；CD．由以上分析可知，点电荷的位移在MN连线的垂直平分线上，因到达M点的粒子做直线运动，可知点电荷也一定在x轴上，可知点电荷一定在原点O，根据带正电的两粒子的运动轨迹可知，点电荷一定带负电，粒子从P点抵达M点过程中电场力做正功，电势能减小，选项CD错误。故选B。6.一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t=1s时刻的波形图，P是平衡位置位于x=2m处的质点，其振动图像如图乙所示。下列说法中正确的是（）A.波沿x轴负方向以1m/s的速度传播B.波沿x轴正方向以2m/s的速度传播C.质点P在0～7s内运动的路程为35cmD.质点P在7s时的位置坐标为（2m，-5cm）【答案】B【解析】【详解】AB．由振动图像可知，t=1s时刻质点P在平衡位置向上振动，结合波形图可知，波沿x轴正方向传播，波速选项A错误，B正确；C．质点P在0～7s内，即3.5个周期内运动的路程为s=3.5×4A=14×5cm=70cm选项C错误；D．质点P在7s时，即在t=1s时刻波形图的基础上再传播6s的时间，则P点仍在平衡位置，则质点P此时的位置坐标为（2m，0），选项D错误。故选B。7.如图甲所示，不计电表内阻对电路影响，改变滑动变阻器的滑片位置，测得电压表V1、V2、V3分别随电流表A的示数变化规律如图乙所示。下列判断正确的是（）A.图乙中Ⅱ图是电压表V1示数随电流表示数变化规律B.图乙中Ⅱ图是电压表V2示数随电流表示数变化规律C.当时，滑动变阻器R消耗的电功率最大D.当时，定值电阻消耗的电功率最大【答案】C【解析】【详解】AB．根据图像可知，III图的电压随电流的关系是增函数，描述的部分电路的欧姆定律，则一定是V2示数随电流表示数变化规律；而Ⅱ图和Ｉ图反映电压随电流为减函数，即全电路欧姆定律，图像的斜率表示内阻，而Ⅱ图的斜率更大，即Ⅱ图是电压表V３示数随电流表示数变化规律，斜率表示等效内阻为Ｉ图的斜率较小，即Ｉ图是电压表V１示数随电流表示数变化规律，斜率就表示电源内阻，故AB错误；C．滑动变阻器R的功率为则当时，滑动变阻器R消耗电功率达最大，故C正确；D．定值电阻消耗的电功率为则当电流最大时，其功率达到最大，即电路中的总电阻最小，则为时，故D错误。故选C。二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15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5分，对但不全的得3分，有选错的得0分。8.如图所示电路中，电容器A、B完全相同，数字电压表内阻很大。保持开关S2断开，将开关S1接1，稳定后电压表的示数为；将开关S1接2，稳定后电压表的示数为。将开关S1接0，闭合S2一段时间后，再断开S2，将开关S1接2，稳定后电压表的示数为，重复以上操作读出。根据上述实验可得（）A.B.C.电容器的电压与电容器的电荷量成正比D.电容器的电容与电容器的电荷量成正比【答案】AC【解析】【详解】根据实验过程可知，开始时给A充电后A两端的电势差为U1；将开关S1接2时，电容器A上的电量将转移到B上，最后稳定后两电容器将平分电荷量，此时A两端的电势差将变成；为了重复实验，需要将B中的电量全部放掉，即将开关S1接0，闭合S2一段时间后，再断开S2；以后重复实验，通过实验可知，A上的电量依次变为、、……，而电压表的示数依次为、、……，则说明电势差跟所带电荷量成正比，但是电容器的电容与所带电量无关。选项AC正确，BD错误。故选AC。9.如图所示，导体棒MN、PQ质量分别为、，被等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴上，两导体棒分别通以恒定电流、，静止后悬线偏离竖直方向的夹角分别为、，且。下列判断正确的是（）A.两导体棒的电流、方向相反B.两导体棒的电流、方向相同C.两导体棒的电流一定比大D.两导体棒的质量一定比大【答案】AD【解析】【详解】AB．平衡时两条通电导体棒受到的安培力为斥力，则由安培定则和左手定则可知两导体棒的电流、方向相反，故A正确，B错误；C．两条通电导体棒处于相互激发的磁场中，所受的安培力是一对相互作用力，总是等大反向的，与电流、的大小无关，根据题目提供的信息无法比较电流、的大小关系，故C错误；D．两条导体棒都处于平衡状态，所受合力为零，在水平方向上有由于，所以有故D正确。故选AD。10.如图所示，某同学用探究霍尔电压方法研究金属棒切割磁感线产生电压，已知金属棒MN以垂直金属棒的速度v匀速运动，磁感应强度为B，金属棒MN长为L，根据他的研究方法可以得到的是（）A.稳定后金属棒M端的电势比N端高B.稳定后金属棒M端的电势比N端低C.稳定后电子受到向下的电场力与向上的洛伦兹力平衡D.稳定后电子受到向上的电场力与向下的洛伦兹力平衡【答案】AD【解析】【详解】根据左手定则可知，当导体棒向右运动时，棒内的自由电子受洛伦兹力方向向下，则将向N端集聚，则稳定后金属棒M端的电势比N端高，最终在棒内建立由M指向N的电场，稳定后电子受到向上的电场力与向下的洛伦兹力平衡。故选AD。第Ⅱ卷非选择题（共57分）三、实验题（11题6分，12题10分，满分16分。请将正确的答案写在答题卡上。）11.学习小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。（1）用游标卡尺测量摆球直径，如图甲所示，该摆球直径为_________mm。（2）实验装置如图乙所示，某次实验所用单摆的摆线长度为98.13cm，实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第51次经过最低点的时间间隔为50.00s，则此单摆周期为__________s，该小组测得当地的重力加速度大小为_________（结果均保留3位有效数字，取9.870）。【答案】①.②.2.00③.9.78【解析】【详解】（1）[1]用游标卡尺测量摆球直径，读书规则为L＝L0＋kx其中k为精确度，由图可知该容器的长度为（2）[2]一次全振动摆球经过最低点两次，故此单摆的周期为[3]单摆摆线的长度为98.13cm，则摆长为由单摆的周期表达式可得该小组测得当地的重力加速度大小为12.（1）伏安法是常用于测量电阻的一种方法。现有待测电阻R，实验所用电压表内阻为，电流表内阻为，有图甲和乙两个电路图供选择。I、U分别表示电流表和电压表读数，用表示待测电阻R的测量值，根据电路串并联知识可知，甲图中待测电阻的测量值__________（选填“大于”或“小于”）真实值，其误差主要来源于__________（选填“电压表”“电流表”或“电压表和电流表”）的内阻；乙图中待测电阻真实值可表示为__________（用I、U，或表示）。（2）若某同学在实验时所用电压表内阻约3.6kΩ，电流表内阻约4Ω，待测电阻约12Ω。为了测量更精确，可以用待测电阻约12Ω作为真实值来估算相对误差的大小，进行电路选择。相对误差的定义为，则甲电路的相对误差__________%（结果保留三位有效数字）。按照上面的方法比较甲、乙两种电路的相对误差，为了测量更精确，实验时应该选择相对误差较小的__________（选填“甲”或“乙”）电路。【答案】①.小于②.电压表③.④.0.333%⑤.甲【解析】【详解】（1）[1][2]甲图中由于电压表的分流作用使得电流的测量值偏大，则待测电阻的测量值小于真实值，其误差主要来源于电压表的内阻；[3]乙图中待测电阻真实值可表示为（2）[4]甲电路中电阻的测量值为相对误差[5]乙电路中电阻的测量值为相对误差则为了测量更精确，实验时应该选择相对误差较小的甲电路。四、计算题（13题11分，14题12分，15题18分，满分41分。计算题要求写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不能给分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）13.如图所示，长的轻质绝缘细绳上端固定，下端系一个可视为质点的带正电小球，整个装置处于方向竖直向下、场强大小E=1.0×103N/C的匀强电场中。现将小球从与竖直方向成的位置由静止释放，测得小球运动到最低点的速度。不计空气阻力，小球质量，取重力加速度，，。求：（1）小球所带电荷量q的大小；（2）小球运动到最低点时，绳子拉力T大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小球从释放到到达最低点由动能定理解得（2）小球运动到最低点时解得14.如图所示，平行板电容器的两个极板A、B水平放置，间距为d，长度为，B板接地。质量为m、电荷量为的带电粒子，以速度沿中线射入两板间，恰好从B板的右端点离开电场。不计粒子重力，求：（1）极板A的电势；（2）粒子离开电场时的动能。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）带电粒子在两板间做类平抛运动，则水平方向联立解得（2）粒子离开电场时的动能15.如图所示，在矩形MNPQ平面内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。点M处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们