内蒙古鄂尔多斯市西四旗2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题【含答案解析】

鄂尔多斯市西四旗2023-2024学年第一学期期末考试卷高二物理试卷一、单选题（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求）1.导体达到静电平衡时，下列说法正确的是（）A.导体内部没有电场B.电荷只分布在导体的内、外表面C.导体内部的合电场强度为零D.导体表面和内部的合电场强度均为零【答案】C【解析】【分析】【详解】ACD．金属导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布。因此在金属导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，内部电场强度处处为零，导体表面电场强度不为零，故A、D错误，C正确；B．金属导体的内部电场强度处处为零，导体内部不再有电荷定向移动，净电荷分布在导体外表面，故B错误。故选C。2.雷电是一种强烈的放电现象，高大建筑物的顶端都装有避雷针来预防雷击。如图所示，虚线是避雷针上方电场的等势面，A、B、C是等势面上的三点，相邻等势面间的电势差都相等。一带负电的粒子只在电场力作用下由C点加速向B点运动，不计粒子的重力，下列说法中正确的是（）A.C点的电场强度大于B点的电场强度B.B点的电势比C点的电势低C.粒子在C点的加速度比在B点的加速度大D.粒子在C点的电势能大于在B点的电势能【答案】D【解析】【详解】A．由题图可知，B点附近的等势面比C点附近的等势面密集，可知B点的电场强度大于C点的电场强度，A项错误；B．粒子只在电场力作用下由C点加速向B点运动，电场力做正功，粒子从电势低处向电势高处运动，所以B点的电势比C点的高，B项错误；C．粒子在C点受到的电场力比在B点受到的电场力小，根据牛顿第二定律可知粒子在C点的加速度比在B点的小，C项错误；D．电场力做正功，电势能减小，故粒子在C点的电势能大于在B点的电势能，D项正确。故选D。3.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个菱形的四个顶点。电场线与菱形所在平面平行。已知a点的电势为12V，b点的电势为20V，d点的电势为6V，如图所示。由此可知c点的电势为（）A.8V B.24V C.12V D.14V【答案】D【解析】【详解】根据匀强电场电势差与电场强度的关系有代入数据解得V故选D。4.如图所示为电容器充、放电实验的示意图。先把开关S接通1，使电容器充电，再把开关S掷向2，使电容器放电，则（）A.充电时，流过电流表的电流方向为a→bB.放电时，流过电流表的电流方向为a→bC.充电时，电容器的电容增大D.放电时，电容器的电容减小【答案】A【解析】【详解】A．充电时，流过电流表的电流方向为a→b，选项A正确；B．放电时，流过电流表的电流方向为b→a，选项B错误；CD．充电和放电时，电容器的电容均不变，选项CD错误。故选A。5.如图所示，一段长为、宽为、高为的导体，将其中的两个对立面接入电路中时，最大的电阻为，则最小的电阻为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】根据电阻定律，可知若使电阻最小，则导体的横截面积应最大，长度应最小，反之则电阻最大；由题意可得最大电阻为最小电阻为所以故选C6.如图，三个平面的面积大小关系为，其所处磁场的磁感应强度大小关系为穿过它们的磁通量分别为则（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】匀强磁场中，平面与磁场方向垂直时D．因为，所以故D错误；ABC．因为，所以故AB错误；C正确。故选C。7.如图所示，某单量程磁电式电表的基本组成部分是磁铁（极靴）、线圈、铁芯等，下列关于该磁电式电表的说法中正确的是（）A.磁铁极靴与铁芯间的磁场是匀强磁场B.电表中通的电流越大，指针偏转角度越大C.电表里面的铁芯是为了减小线圈与磁场间的作用D.改变电流方向，指针偏转方向不变【答案】B【解析】【详解】A．电表内的磁场是均匀辐向分布磁场，不是匀强磁场，A错误；B．线圈所受安培力力的大小随电流增大而增大，所以电表中通的电流越大，指针偏转角度越大，B正确；C．电表里面的铁芯在通电线圈转动过程产生电磁阻尼作用，使指针尽快稳定住，不是为了减小线圈与磁场间的作用，C错误；D．改变电流方向，线圈所受安培力力的方向发生变化，指针偏转方向发生改变，D错误。故选B。8.如图所示，由同种材料制成的粗细均匀的正方形导线框ABCD处于匀强磁场中，线框的边长为a，线框平面与磁场方向垂直，线框的两个端点A、B接有电源。当通过电源的电流为I时，DC边受到的安培力大小为F，下列说法正确的是（）A.AB边受到的安培力大小为F B.整个线框受到的安培力大小为2FC.匀强磁场的磁感应强度大小为 D.匀强磁场的磁感应强度大小为【答案】D【解析】【详解】A．导体棒ADCB和AB是并联关系，其电阻之比为3：1，因为并联电路电压相等，根据闭合电路欧姆定律，电流之比为1：3，DC边受到的安培力大小为F，即AB边受到安培力大小为故A错误；B．AD与CB棒上的安培力等大反向，合力为零，则整个线框受到的安培力大小为AB和DC棒安培力的矢量和，则故B错误；CD．根据DC边受到的安培力解得故C错误，D正确。故选D。9.如图所示，矩形导体框abcd的ab边长为、bc边长为2，在外力作用下以速度v向右匀速进入有界匀强磁场，第一次ab边与磁场边界平行、第二次bc边与磁场边界平行。则先后两次进入磁场过程中，ab两点间的电势差之比为（）A.1:2 B.5:2 C.5:4 D.5:8【答案】B【解析】【详解】当导体框刚进入磁场时，两次产生的感应电动势分别为两次产生的感应电流分别为第一次ab间的电压为路端电压，则有第一次ab间的电压为则先后两次进入磁场过程中，ab两点间的电势差之比为故选B10.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律如图甲所示，已知发电机线圈内阻为10Ω，现外接一个额定电压为200V的电动机M，如图乙所示，电动机恰好能正常工作，电表为理想电表，下列说法错误的是（）A.电压表V的示数为200VB.电路中的电流方向每秒钟改变100次C.电路中的电流大小为2AD.电动机的内阻为100Ω【答案】D【解析】【详解】A．电动机恰好能正常工作，电压表V的示数为200V，A正确；B．交流电的周期为，频率为50Hz，电路中的电流方向每秒钟改变100次，B正确；C．交流电压的有效值为220V，发电机线圈电阻上电压为20V，已知发电机线圈内阻为10Ω，电路中的电流大小为2A，C正确；D．电动机为非纯电阻电路，电动机的内阻小于100Ω，D错误。故选D。二、多选题（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）11.如图所示a、b、c、d分别是一个菱形（竖直放置）的四个顶点，∠abc＝120°。O点为菱形对角线的交点，现将三个电荷量均为＋Q的点电荷分别固定在a、b、c三个顶点上。下列说法正确的是（）A.d点电场强度的方向由O指向dB.O点电场强度的方向由d指向OC.d点的电场强度小于O点的电场强度D.d点的电场强度等于O点的电场强度【答案】AC【解析】【详解】A．根据电场叠加原理可知，a、c两点的点电荷在d点叠加的电场强度的方向是竖直向下的，b点的点电荷在d点的电场强度的方向也是竖直向下的，所以d点的电场强度的方向由O指向d，故A正确；B．a、c两点的点电荷在O点叠加的电场强度为零，b点的点电荷在O点的电场强度的方向竖直向下，所以O点的电场强度的方向是竖直向下的，故B错误；CD．设菱形的边长为L，a点的点电荷在d点产生的电场的场强在竖直方向的分量为由对称性及电场叠加原理知d点的电场强度同理易得O点的场强为所以故C正确，D错误。故选AC。12.如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b分别与电池两极相连，开始时开关S闭合，发现在距两板距离相等的P点有一个带电液滴处于静止状态，然后断开开关，并将b板向下平移一小段距离，稳定后，下列说法中正确的是（）A.液滴将加速向下运动B.液滴将保持不动C.P点电势升高，液滴在P点时电势能减少D.P点电势升高，液滴在P点时电势能增大【答案】BC【解析】【详解】AB．开关闭合时，带电液滴受到电场力与重力共同作用下，处于静止状态。断开开关，电容器带电量不变，当下板向下移动小段距离时正对面积不变，故电场强度不变，所以液滴保持不动，故A错误B正确；CD．根据AB项分析可知，电场强度不变，根据U=Ed可知，当下板向下移动小段距离时，P与下极板距离增大，电势差增大，下极板电势为零，所以P点电势升高，由于液滴带负电，所以液滴在P点时电势能将减小，故C正确，D错误。故选BC。13.物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。与磁感应强度的国际单位等效的有（）A. B. C. D.【答案】AB【解析】【详解】根据公式和可得磁感应强度的单位故选AB。14.回旋加速器的原理如图所示，下列说法正确的是（）A.回旋加速器只能用来加速正离子B.离子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电压的周期C.增大交流电的电压，可增大离子从D形盒飞出时的动能D.离子是从D形盒之间空隙的电场中获得能量的【答案】BD【解析】【详解】A．回旋加速器既可以加速正离子也可以加速负离子，A错误；B．粒子加速一次偏转半圈，交变电流方向变化一次，因为交变电流一个周期电流方向改变两次，所以离子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电压的周期，B正确；C．粒子在D形盒中圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有得又根据可知，离子从D形盒飞出时的动能由D形盒的半径决定，与交流电的电压无关，C错误；D．离子在电场中加速，获得能量，在磁场中偏转时洛伦兹力不做功，动能不变，所以离子是从D形盒之间空隙的电场中获得能量的，D正确。故选BD。15.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶4，正弦交流电源电压为U=100V，电阻R1=10Ω，R2=20Ω，滑动变阻器R3最大阻值为40Ω，滑片P处于正中间位置，则（）A.通过R1的电流为8AB.电压表读数为400VC.若向上移动P，电压表读数将变大D.若向上移动P，电源输出功率将变大【答案】AD【解析】【详解】AB．理想变压器原副线圈匝数之比为1∶4，可知原副线圈的电流之比为4∶1，设通过R1的电流为I，则副线圈电流为0.25I，初级电压U1=U-IR1=100-10I根据匝数比可知次级电压为副线圈回路联立解得I=8A，U2=80V故A正确，B错误；CD．若向上移动P，则R3电阻减小，次级电流变大，初级电流也变大，根据P=IU可知电源输出功率将变大，电阻R1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，故C错误，D正确。故选AD。三、实验与探究题（每空2分，共16分）16.某同学采用如下图甲、乙的电路探究感应电流的产生条件及感应电流的方向，如图甲将两个线圈绕在同一个铁芯上，线圈与电池连接，线圈用长直导线连通，长直导线正下方放置一个小磁针，小磁针静止时刚好平行于长直导线；如图乙将两个线圈绕在同一个铁芯上，线圈与电池连接，线圈接灵敏电流评。实验中可能观察到的现象是（1）图甲中，开关闭合瞬间，小磁针______________（填“会”或者“不会”）发生偏转。（2）图乙中，开关闭合瞬间，灵敏电流计中会产生由______________（填“”到”或者“到”）的电流；若开关闭合后将滑动变阻器的滑片迅速向左移动时，灵敏电流计中会产生由______________（填“到”或者“到”）的电流。【答案】①.会②.到③.到【解析】【详解】（1）[1]图甲中，开关闭合瞬间，穿过闭合线圈的磁通量增大，线圈中有感应电流产生，小磁针会发生偏转。（2）[2]图乙中，开关闭合瞬间，穿过闭合线圈的磁通量增大，根据楞次定律知，灵敏电流计中会产生由到的电流；[3]若开关闭合后将滑动变阻器的滑片迅速向左移动时，线圈中电流减小，穿过闭合线圈的磁通量减少，根据楞次定律知，灵敏电流计中会产生由到的电流。17.某实验小组用图甲所示电路测量电源E电动势和内阻，图中电压表V的最大量程为3V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。（1）已知电流计G的满偏电流、内阻，电路中已将它改装为最大量程600mA的电流表，则______。（2）通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数，作出如图乙的图象。某次测量时，电压表V的示数如图丙，则此时电压表的读数为______V，通过电源E的电流为______mA。（3）电源E的电动势等于______V，内阻等于______（结果取三位有效数字）。【答案】①.0.15②.2.60③.300④.2.94##2.95##2.96⑤.1.05【解析】【详解】（1）[1]要并联的电阻（2）[2][3]电压表的最小刻度为0.1V，则读数为2.60V，由图像读出电流表G的读数100mA，通过电源的电流等于通过电流计电阻的3倍，则通过电源E的电流为300mA。（3）[4][5]由图像纵轴截距可知，电源电动势为E=2.95V通过电源的电流等于通过电流计电阻的3倍，则当电流计电流为160mA时，通过电源的电流为3×160mA=480mA=0.48A，改装后的电流表内阻为则电源内阻四、计算题（共34分）18.如图所示，两块水平放置、相互平行的金属板、N，相距板带正电，N板带负电，（两板的电场可看成匀强电场），在两板之间有一质量、电荷量（未知电性）的带电小球刚好沿直线运动，求：（1）判断带电微粒的电性；（2）两板间的电场强度的大小；（3）两板间的电压。【答案】（1）负电；（2）；（3）【解析】【详解】（1）微粒受到重力和电场力作用而做匀速直线运动，由此可知电场力方向向上，而上极板带正电，所以微粒带负电；（2）根据电场力和重力平衡可得解得（3）根据电场强度和电势差的关系可得解得19.如图所示，在的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面并指向纸外，磁感应强度大小为B。一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正向的夹角为，粒子重力不计。求：（1）该粒子在磁场中离x轴的最远距离；（2）该粒子在磁场中运动的时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）粒子运动轨迹如图所示粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力可得解得由几何关系知在磁场中离x轴最远距离为（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为，则有