河南省新乡市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题【含答案解析】

2023—2024学年新乡市高二期末（上）测试物理本试卷满分100分，考试用时75分钟。注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号，座位号填写在答题卡上。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，再选涂其他答案标号。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。4.本试卷主要考试内容：人教版必修第三册，选择性必修第二册。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，矩形导线框ABCD水平放置，当垂直线框平面向上的磁场的磁感应强度逐渐变大时（）A.线框中有感应电流，方向为D→C→B→A→D B.线框中无感应电流C.线框中有感应电流，方向为D→A→B→C→D D.无法确定线框中有无感应电流【答案】C【解析】【详解】由楞次定律可知，磁通量增加，线框中感应电流阻碍磁通量增加，由安培定则可知感应电流方向为D→A→B→C→D。故选C。2.长为L的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。静电力常量为k，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点Р处产生的电场的电场强度大小是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】导体棒在点电荷+q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场和附加电场，达到静电平衡状态时故选A3.图是改装后的电表，已知灵敏电流表G的满偏电流为Ig，内阻为Rg，变阻箱R接入电路的阻值为R0，下列说法正确的是（）A.甲表是电压表 B.甲表改装后的量程为C.乙表是电流表 D.乙表改装后的量程为【答案】B【解析】【详解】AB．将小量程电流表改装成大量程电流表，需要并联一电阻R分流，改装后的量程为A错误，B正确；CD．将小量程电流表改装成电压表，需要串联一电阻R分流，改装后的量程选项C错误，D错误。故选B。4.为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施（）A.增大电容器极板的正对面积 B.增大电容器极板的间距C.增大自感线圈的匝数 D.提高供电电压【答案】B【解析】【详解】要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，由减小L和C可以提高f，要减小L可采取减少线圈匝数，向外抽出铁芯的办法，要减小C可采取增大极板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法。故选B。C.增大自感线圈的匝数D.提高供电电压5.下列说法正确的是（）A.小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中通有如图甲所示的电流时，小磁针的N极将会垂直纸面向外转动B.如图乙所示，两条通电导线之间相互.作用是通过电场产生的C.如图丙所示，ABC构成等边三角形，若两通电导线A、B在C处产生磁场的磁感应强度大小均为，则C处磁场的合磁感应强度大小是D.如图丁所示，一矩形线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，线框的面积为S，则此时通过线框的磁通量为BS【答案】C【解析】【详解】A．当导线中通有题图甲所示的电流时，导线在小磁针处产生垂直纸面向内的磁场，所以小磁针的N极将会垂直纸面向内转动，选项A错误；B．题图乙中，两条通电导线之间的相互作用是通过磁场产生的，选项B错误；C．由安培定则，将两通电导线A、B在C处产生的磁感应强度方向画出，且磁感应强度大小相等，如图所示则由矢量合成求出C处磁场的合磁感应强度，由几何关系可得C处磁场的合磁感应强度大小是，选项C正确；D．因线框平面与磁场方向平行，所以此时通过线框的磁通量为0，选项D错误。故选C。6.金属棒MN两端用细软导线悬挂于a，b两点，其中间一部分处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，静止时MN水平，如图所示。若金属棒中通有从M流向N的电流﹐此时悬线上有拉力，下列说法错误的是（）A.为了使拉力等于零，可以增大电流B.为了使拉力等于零，可以将磁场方向改为垂直于纸面向外，同时将电流方向也改为从N流向M，并增大电流C.为了使拉力增大，可以增大磁感应强度D.为了使拉力增大，可以将磁场方向改为垂直于纸面向外【答案】C【解析】【详解】A．根据左手定则，金属棒中通有从M流向N的电流，匀强磁场垂直纸面向里，可判断金属棒受到的安培力方向竖直向上，由受力平衡得了使拉力等于零，需增大电流，选项A正确，不符合题意；B．将磁场方向改为垂直纸面向外，同时将电流方向也改为从N流向M，可判断金属棒受到的安培力方向竖直向上，增大电流，安培力增大，拉力减小，可能为零，选项B正确，不符合题意；C．电流方向为从M流向N，匀强磁场垂直纸面向里，根据左手定则可知金属棒受到的安培力方向竖直向上，增大磁感应强度，拉力减小，选项C错误，符合题意；D．将磁场方向改为垂直于纸面向外，可判断金属棒受到的安培力方向竖直向下，拉力增大，选项D正确，不符合题意。故选C。7.匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示，当t=0时，将一带电粒子在此匀强电场中由静止释放，若带电粒子只受电场力的作用，下列说法正确的是（）A.带电粒子将始终向同一个方向运动 B.0~3s内，电场力做的总功不为零C.2s末带电粒子离出发点最远 D.3s末带电粒子回到原出发点【答案】D【解析】【详解】由牛顿第二定律可知，带电粒子在第1s内的加速度大小为在第2s内加速度大小为因此带电粒子在内向负方向做加速度大小为的匀加速直线运动，在内向负方向做加速度大小为的匀减速直线运动，内向正方向做加速度大小为的匀加速直线运动，内向正方向做加速度大小为的匀减速直线运动，在时，带电粒子速度刚好减为0且回到出发点；综上分析可知，带电粒子做周期性的往返运动；0~3s内，电场力做的总功为零；1.5s末，带电粒子离出发点最远；3s末带电粒子回到原出发点。故选D。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.下列关于能量耗散的说法，正确的是（）A.能量耗散违背了能量守恒定律B.节约能源是没必要的C.能量耗散导致能量品质降低D.能源的利用是有条件的，也是有代价的【答案】CD【解析】【详解】AB．能量耗散遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A、B错误；C．能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源，C正确；D．能源的利用是有条件的，也是有代价的，选项D正确。故选CD。9.青海至河南800kV特高压直流输电工程，是世界上首个以输送新能源为主的特高压输电大通道，其中E为可提供恒定电压的交流电源﹐电阻r模拟输电线上的电阻，A为交流电流表，V为交流电压表，R为滑动变阻器，L1以及一系列灯泡L2至Ln模拟家庭用电器，降压变压器右侧电路统称用电电路，下列说法正确的是（）A.若减少除L1以外的灯泡数，电压表示数将增大，电流表示数将减小B.将滑动变阻器滑片向上移动，灯泡L1变亮，其他灯泡都变暗C.模拟用电高峰期的情况，增加灯泡数，原灯泡将变亮D.为保证用电高峰期每个用电器正常工作，可将降压变压器的原线圈匝数适当减小【答案】AD【解析】【详解】A．减少除L1以外的灯泡数，功率减小，输电线路中的电流将减小，电流表示数减小，由U线=Ir可知输电线路分得的电压将会减小，又由电源电压恒定知，电压表示数增大，选项A正确；C．模拟用电高峰期的情况，增加灯泡数，用户端干路电流变大，输电线路分得的电压将会增大，又由电源电压恒定可知，降压变压器两端电压减小，原灯泡将变暗，选项C错误；B．将滑动变阻器滑片向上移动，用电电路总电阻增大，总电流降低，输电线路中的电流Ⅰ减小，最终用电电路获得的电压增大，则经过L2至Ln的电流增大，又因为总电流减小，流经L1的电流减小，L2至Ln变亮而L1变暗，选项B错误；D．用电高峰期用电器分得的电压小于正常工作电压，根据变压器原理，可将降压变压器的原线圈匝数适当减小，选项D正确。故选AD。10.如图所示，∠C=30°的直角三角形ABC中存在一匀强磁场（边界有磁场），比荷相同的两粒子沿AB方向从A点射入磁场，分别从AC边上的三等分点P，Q射出，下列说法正确的是（）A.从Q点射出的粒子速度较小B.两粒子在磁场中运动的时间一样长C.只改变粒子的入射速度的大小，不可以使粒子从C点射出磁场D.若改变粒子的入射速度的大小，能从BC边射出的粒子在磁场中运动的最长时间为二分之一周期【答案】BC【解析】【详解】A．两带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示由图看出，从Q点射出的粒子半径大，根据可得则从Q点射出的粒子速度大，选项A错误；B．粒子在磁场中运动的周期为可见两粒子周期相同，如图所示，设粒子运动轨迹的圆心分别为O1、O2点，弦AP、AQ的中垂线交AC于M点和N点，由于∠AO1M=∠AO2N，所以∠MO1P=∠NO2Q，即两粒子运动轨迹所对应的圆心角相等，又因为两粒子周期相同，由可知内粒于在磁场中运动的时间一样长，选项B正确；C．改变粒子的入射速度大小，则由对称性可知，若粒子从C点射出磁场，则速度方向与AC边的夹角也为60°，此时粒子已经从BC边射出，选项C正确；D．若改变粒子的入射速度的大小，能从BC边射出的粒子在磁场中运动的时间最长时，弧长对应的圆心角为90°，故运动时间为四分之一周期，选项D错误。故选BC三、非选择题：共54分。11.“张衡"研究小组用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r。实验室提供的器材如下：电压表、电阻箱（阻值范围为0~999.9Ω）、开关、导线若干。（1）先把电阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱阻值﹐随之电压表示数发生变化，读取R和对应的电压表示数U，并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中，如图乙所示。（2）根据图乙中的实验数据绘出的图线可以得出该电池组的电动势E=_______V，内阻r=________Ω。（结果均保留两位有效数字）【答案】①.2.8②.1.0【解析】【详解】（2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得可得根据上式可知斜率V=2.8V截距可得=1.0Ω12.图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。（1）研究此交变电流的波形，发现从屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为_________rad/s。（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图像﹐此电流的瞬时值表达式为________A，1min内电流方向改变__________次。【答案】①.π②.③.300【解析】【详解】（1）[1]从屏上出现第一个向上的“尖峰”到出现第31个向上的“尖峰”经历的时间为30个周期，故周期为2s；线圈转动的平均角速度rad/s（2）[2][3]由题图可知T=0.4s，角速度rad/s则交流电的瞬时值表达式为（A）1min有150个周期，一个周期内电流方向改变2次，因此1min内电流方向改变300次。13.在光滑绝缘、半径为R的局部圆环中心固定有正点电荷（未画出），其所带的电荷量为Q，另一电荷量为q（q>0）的点电荷Р从圆环一端以速度v开始运动，当其运动到圆环底部a处时，转过的圆心角，已知点电荷P的质量为m，重力加速度大小为g，静电力常量为k，圆环竖直放置，求：（1）点电荷P运动到a处时的速度大小；（2）点电荷Р运动到a处时对圆环的压力F。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由动能定理得解得（2）在a处由牛顿第二定律得由牛顿第三定律得解得对圆环的压力14.如图甲所示，一个阻值为R的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为2r，在线圈中存在垂直于线圈平面向里的半径为r的圆形匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图中B0和t0已知，导线电阻不计。求：（1）0至t0时间内，电阻R1两端的电压U；（2）0至t0时间内，通过电阻R1的电荷量q；（3）0至t0时间内，电阻R1上的热功率P。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由法拉第电磁感应定律得感应电动势为电阻R1两端的电压（2）设通过R1的电荷量为q，则有（3）根据焦耳定律可得电阻R1上热功率为15.如图所示，在平面直角坐标系中，第三象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第一象限某区域内存在垂直于坐标平面向里的圆形匀强磁场（图中没有画出）。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从电场中的Q点以大小为的速度平行于x轴正方向射出，粒子经坐标原点О射入第一象限时与x轴正方向的夹角为θ=45°，运动一段时间后进入圆形匀强磁场区域，最后射出磁场时与y轴正