江西省鹰潭市2023-2024学年高二上学期1月期末物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1鹰潭市2023-2024学年度上学期期末质量检测高二物理试题一、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，只有一项符合题目要求。1.以下关于物理学史说法正确的是（）A.库仑通过扭秤实验直接测出了静电力常量的数值B.奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电和磁之间的联系C.法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后，得出了法拉第电磁感应定律D.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在〖答案〗B〖解析〗A．库仑通过扭秤实验得到了库仑定律，没有测出了静电力常量的数值，故A错误；B．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电和磁之间的联系，故B正确；C．法拉第发现了磁生电的条件，纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，提出了法拉第电磁感应定律，故C错误；D．麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误。故选B。2.如图所示，正立方体，上下底面的中心为O和，现将电量相等的四个点电荷分别固定在A、、C、处，其中，A和处为正电荷，C和处为负电荷，下列说法正确的是（）A.平面是一个等势面B.O点与点的电场强度大小相等、方向相同C.B点与点的电场强度大小相等、方向相同D.将正试探电荷＋q由O点沿直线移动到点，其电势能一直减小〖答案〗A〖解析〗A．等量异种点电荷的中垂面是等势面，可知平面是一个等势面，故A正确；BC．作出各点电荷在O点与点、B点与点的电场强度如图：电场强度是矢量，其叠加遵循平行四边形定则，可见在O点与点的电场强度方向相反、B点与点的电场强度方向也相反，故BC错误；D．平面是一个等势面，将正试探电荷＋q由O点沿直线移动到点，其电势能不变，故D错误。故选A。3.如图所示为一种获得高能粒子的装置原理图，环形管内存在垂直于纸面、磁感应强度大小可调的匀强磁场（环形管的宽度非常小），质量为m、电荷量为q的带正电粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔且小孔距离很近的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板刚进入A、B之间时，A板电势升高到，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速，每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场中通过一次次加速使得动能不断增大，而在环形区域内，通过调节磁感应强度大小可使粒子运行半径R不变。已知极板间距远小于R，则下列说法正确的是（）A.环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里B.粒子在绕行的整个过程中，A板电势变化的频率越来越大C.粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N圈后回到A板时的速度大小为D.粒子绕行第5圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为〖答案〗B〖解析〗A．正电荷在A、B之间是加速，故电荷顺时针转动；在磁场中洛伦兹力提供向心力，由左手定则知，磁场方向垂直于纸面向外，故A错误；B．A板电势变化的周期与粒子在磁场中圆周运动的周期相同，由于粒子在加速，速度增大，根据可知周期要递减，即A板电势变化的频率越来越大，故B正确；C．粒子在电场中加速，根据动能定理有可得故C错误；D．粒子在磁场中由牛顿第二定律有解得粒子绕行第5圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为故D错误。故选B。4.如图甲所示，连接电流传感器的线圈套在竖直放置的长玻璃管上。将强磁铁从离玻璃管上端高为h处由静止释放，磁铁在玻璃管内下落并穿过线圈。如图乙所示是实验中观察到的线圈中电流随时间变化的图像，则（）A.过程中线圈对磁铁作用力方向先向上后向下B.过程中线圈对磁铁作用力方向先向上后向下C.强磁铁上下翻转后，仍从离玻璃管上端高h处释放，图像不改变D.用粗细均匀的同种材料绕制的线圈匝数加倍后再重复实验，电流峰值将不变〖答案〗D〖解析〗AB．由楞次定律的“来拒去留”可知，过程中线圈对磁铁作用力方向一直向上，故AB错误；C．磁铁上下翻转后重复实验，穿过圆环过程中，磁通量方向相反，根据楞次定律可知，将会产生负向电流后产生正向电流，故C错误；D．若将线圈匝数加倍后，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势也加倍，由电阻定律可知，线圈匝数加倍，长度也加倍，电阻加倍。由欧姆定律可知线圈中感应电流的峰值不会加倍，故D正确。故选D。5.如图所示，电路中定值电阻的阻值等于电源内阻r的阻值，定值电阻的阻值等于2r，开关S闭合，平行板电容器中带电质点P原来处于静止状态，将滑动变阻器滑片向上滑动，理想电压表、、的示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（）A.理想电压表示数增大，理想电压表示数减小，理想电流表A示数增大B.质点将向下运动，定值电阻中有从a流向b的瞬间电流C.D.电源的输出功率减小〖答案〗D〖解析〗A．分析电路可知，当开关S闭合，滑动变阻器与定值电阻R1串联后接在电源两端；将滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，电路电流减小，理想电流表A示数减小；理想电压表V1测量定值电阻R1两端的电压，据欧姆定律可得电路电流减小，则变小，即理想电压表示数减小；而理想电压表V2测量电源的路端电压，据闭合电路欧姆定律可得故A错误；B．理想电压表V3测量滑动变阻器两端的电压，据闭合电路欧姆定律可得电路电流减小，则增大；根据可知电容器的电荷量增大，电容器充电，所以定值电阻中有从b流向a的瞬间电流；又和可得电荷量增大，E增大，向上的电场力增大，则质点将向上运动，B错误；C．理想电压表V1测量定值电阻R1两端电压，据欧姆定律可得理想电压表V2测量电源的路端电压，据闭合电路欧姆定律可得理想电压表V3测量滑动变阻器两端的电压，据闭合电路欧姆定律可得电路中定值电阻R1的阻值等于电源内阻r的阻值，当电路中电流增大，电阻R1的阻值不变，故故C错误；D．电源的输出功率与外电阻变化的图像如下定值电阻R1的阻值等于电源内阻r的阻值，将滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路的外电阻阻值从大于内阻r继续增大，则电源的输出功率减小，故D正确。6.如图所示，水平放置的平行板电容器上极板a与下极板b带等量的异种电荷，上极板a与另一平行板电容器上极板c相连，P是两极板间的一个点。现将极板b和极板d接地，此时一质量为m的带电小球在P点正好处于静止状态。已知极板a和c带正电，规定大地的电势为零，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.小球带正电B.若将极板a上移一小段距离，带电小球仍保持静止C.若将极板a上移一小段距离，带电小球将向下运动D.若将极板b上移一小段距离，c、d两极板间电势差将增大〖答案〗B〖解析〗A．两极板间匀强电场的方向向下，由二力平衡可得小球受到的电场力竖直向上，则小球带负电，A错误；BC．由公式，，可得当把极板a向上移动一小段距离，两极板间的距离d增大，但对E无影响，则带电小球仍保持静止，B正确，C错误；D．若将极板b上移一小段距离，a、b两极板间的距离d减小，E不变，则a、b两极板间电势差将减小，a板电势减小，c板电势减小，而极板b和极板d接地电势为0，则c、d两极板间电势差将减小，故D错误。7.理想变压器原、副线圈a、b的匝数之比为n1:n2=5:1，原线圈接在的交流电源上，副线圈中“20V20W”的灯泡L恰好正常发光，电阻，电压表V为理想电表。则下列推断正确的是（）A.原线圈的输入电压为150V B.交变电流的频率为100HzC.电压表V的示数为 D.消耗的功率小于消耗的功率〖答案〗A〖解析〗B．由可知，电源的输入电压为角速度为频率为故B错误；C．灯泡正常发光，则电流为电压表V的示数为故C错误；A．根据原副线圈电压与匝数成正比，有解得原线圈的输入电压为故A正确；D．电源根据原副线圈电流与匝数成反比，有解得电源输入电压的有效值为根据欧姆定律和功率公式可得R1消耗的功率为R2消耗的功率为可知消耗的功率大于消耗的功率，故D错误。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。8.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中段是关于直线对称的曲线，段是直线，则下列说法正确的是（）A.段的电场强度在逐渐减小B.段的电场强度大小不变，方向沿着x轴负方向C.段，粒子运动过程中的动能先增大后减小D.若O、、、处电势为、、、，则〖答案〗AC〖解析〗A．根据，可知可知图像斜率的绝对值等于粒子受到的电场力大小，段图像斜率的绝对值逐渐减小，粒子受到的电场力逐渐减小，电场强度在逐渐减小，故A正确；B．段图像斜率的绝对值不变，电场强度大小不变，负电荷在高电势处电势能反而小，可知段电势逐渐减小，根据沿电场线电势降低，方向沿着x轴正方向，故B错误；C．段，粒子运动过程中电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，动能先增大后减小，故C正确；D．粒子的电势能为则故D错误。故选AC。9.如图甲所示，有一个电阻不计的“匚”形导轨放置在绝缘水平桌面上，两横轨间的距离为，整个空间内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。电阻为、质量为的光滑金属棒置于导轨上，受到水平向右的外力的作用由静止开始运动，外力与金属棒速度的关系如图乙所示。金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒受到的安培力大小为，感应电流的功率为。下列图像可能正确的是（）A. B. C. D.〖答案〗AD〖解析〗设某时刻金属棒的速度为，对金属棒由牛顿第二定律由图像可知其中即化简可得如果，则加速度与速度成线性关系，且随着速度增大，加速度越来越大，即金属棒运动的图像的切线斜率越来越大，由于，所以图像的切线斜率也越来越大，感应电流的功率也会随着时间变化的越来越快；如果，则即金属棒做匀加速直线运动，电动势随时间均匀增大，安培力随时间均匀增大，但感应电流的功率与时间的二次方成正比；如果，则金属棒做加速度越来越小加速运动，安培力和感应电流的功率的变化率随时间先增大后减小，最后恒定。10.一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，半圆弧bc的半径为R，ab、cd与直径bc共线，ab间的距离等于圆的半径。一束质量为m、电荷量为的粒子，在纸面内从a点以大小不同的速率垂直于ab射入磁场。不计粒子重力及粒子之间的相互作用，，，下列说法正确的是（）A.粒子在磁场中运动的最短时间应为B.若粒子在磁场中的运动时间最长，则粒子在磁场中的运动时间为C.若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子射入磁场时的运动轨道半径为D.若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子在磁场中的运动时间为〖答案〗ABD〖解析〗A．当轨迹圆弧所对应的弦与bc半圆形边界相切时，轨迹圆弧所对应的弦与ab的夹角最大，那么轨迹的圆心角θ最小，运动时间最短，其轨迹如图所示圆心恰好位于b点，此时轨迹对应的圆心角为，粒子在磁场中的运动时间为故A正确；B．若粒子在磁场中的运动时间最长，则粒子在磁场中偏转对应的圆心角为，粒子在磁场中的运动时间为故B正确；CD．若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子运动的轨迹如图所示由几何关系可得解得粒子轨道半径为设粒子在磁场中转过的角度为，则有可得则粒子在磁场中的运动时间为故C错误，D正确。三、非选择题，本题共5小题，共54分。11.某实验小组在学校实验室进行了“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。（1）下列对实验的分析说法正确的是___________。A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数C．测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量D．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈（2）甲、乙两位同学在实验过程中，分别选用了如图A、B两种装置的一种进行实验。其中，甲同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过数据可以判断甲同学所用的实验装置是___________（填“A”或“B”）。甲同学通过对实验数据的分析，得出在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于其匝数之比。实验次数/匝/匝18004008.003.6828001008.000.9032001008.003.61414001008.000.50（3）乙同学采用另一种装置进行实验。在实验中，原、副线圈匝数之比，原线圈两端与的交流电源相连。将副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的示数可能是___________。A．44.0VB．62.2VC．19.1VD．220.0V〖答案〗（1）BC或CB（2）A（3）C〖解析〗（1）[1]A．为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；B．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；C．为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；D．变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，不是铁芯导电来传输电能，故D错误。故选BC。（2）[2]由表中数据可知可见变压器工作时有能量损失，可以判断甲同学所用的实验装置是A。（3）[3]原线圈两端与的交流电源相连，则根据可得由于变压器工作时有能量损失，实际电压将小于44V。12.某实验小组测量一段由新材料制成的粗细均匀电阻丝的电导G，电导与其电阻R是倒数关系。（1）若用多用电表粗测某电阻的阻值。当用电阻“”挡时，发现指针向右偏转角度过大，接着在“”或“”挡位中进行换挡操作，通过一系列正确操作后，指针静止时位置如图甲所示，其读数为___________。（2）在测量电阻丝的电导G过程中，发现实验室中除电源（电动势3.0V，内阻约）、开关、导线外还有下列器材：A.电流表（量程5mA，内阻）；B.电流表（量程3A，内阻约）；C.滑动变阻器（，额定电流1.0A）；D.电阻箱R（阻值范围为）；①实验小组设计了如图乙所示的实验电路图。由于没有电压表，需要把电流表串联电阻箱R改装成量程为3V的电压表，则电阻箱的阻值应调至___________。②正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器测得5组电流表、的值、，数据见下表。现建立坐标后将测得的数据在坐标纸上描点如图丙所示，请在丙图中绘出图像：______1.081.652.172.583.061.001.501.902.302.80则根据图像可求出电阻丝的电导___________。（结果保留2位有效数字）〖答案〗（1）60（2）500.01.5〖解析〗（1）[1]若用多用电表粗测某电阻的阻值，发现指针向右偏转角度过大，说明电阻较小，换用挡重新测量，由图甲可得（2）①[2]把电流表串联电阻箱R改装成量程为3V的电压表，则电阻箱的阻值应调至②[3]在丙图中绘出图像，如图所示[4]根据题意，由欧姆定律有因为远大于，整理可得结合图像有解得13.如图所示，一个质量为、电荷量的带电粒子（重力忽略不计），从静止开始经电压为的加速电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中。金属板长，两板间距。求：（1）微粒进入偏转电场时的速度是多大？（2）若微粒射出电场时的偏转角度为，求两金属板间的电压是多大？粒子从电场中出射时的侧位移y是多少cm？〖答案〗（1）；（2）200V，〖解析〗（1）带电微粒经电场加速后速度为，根据动能定理解得（2）带电微粒在偏转电场中只受静电力作用，做类平抛运动。水平方向有设电子在偏转电场中运动的加速度为a，射出电场时竖直方向的速度为，则有解得侧位移为y，则有解得14.如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小。有一带电微粒，质量，电荷量，从时刻由O点开始以速度v在第一象限的竖直面内做匀速直线运动，取，求：（1）微粒做匀速直线运动的速度v的大小和方向；（2）若在时，将电场方向逆时针旋转90°，在微粒继续运动的过程中，求微粒第一次经过y轴时的坐标；（3）若在某一时刻撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象），在微粒继续运动的过程中，求微粒速度方向恰好平行于x轴正方向时微粒的动能。〖答案〗（1），速度方向斜向右上与x轴正方向成45°角；（2）（0，1.6m）；（3）〖解析〗（1）微粒做匀速直线运动时，受力如图所示：其所受的三个力在同一平面内，合力为零，则有代入数据解得：速度v的方向与x轴的正方向之间的夹角满足解得即速度方向斜向右上与x轴正方向成45°角（2）经过t=0.4s后，微粒运动到A点，运动位移OA为即A点坐标为，此时将电场逆时针旋转90°后，有分析可知，运动到A点后微粒做匀速圆周运动，设圆周运动的半径为r，有解得分析可得微粒运动轨迹如图：设微粒经过y轴的交点为Q，则由几何关系可知则即微粒第一次经过y轴时的坐标为（0，1.6m）。（3）设微粒处于P点时速度恰平行于x轴正方向，P点速度大小为，刚撤去磁场时，沿y轴正方向速度为运动到P点所用的时间为，则刚撤去磁场