湖南省长沙市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题（含答案）

湖南省长沙市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三总分评分一、选择题(本题共10小题，单选每题4分，多选每题5分，共44分。其中第1-6题为单选题，只有一个选项符合题目要求。第7-10题为多选题，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错得0分)1．如图是我们的校园一卡通，在校园内将一卡通靠近读卡器，读卡器向外发射某一特定频率的电磁波，一卡通内线圈产生感应电流，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，读卡器感应电路中就会产生电流，从而识别卡内信息.与图中具有同一原理最近的是（）A． B．C． D．2．在如图所示的平行板电容器中，电场强度E和匀强磁场磁感应强度B相互垂直.一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（）A．一定带正电B．速度v=C．若速度v>ED．若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动3．如图所示，粗细均匀的正六边形线框abcdef由相同材质的导体棒连接而成，顶点a，b用导线与直流电源相连接，正六边形abcdef处在垂直于框面的匀强磁场中，若ab直棒受到的安培力大小为6N，则整个六边形线框受到的安培力大小为（）A．7N B．7.2N C．9N D．30N4．如图甲，把小球安装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球和弹簧穿在光滑的水平杆上。小球做简谐振动时，沿垂直于振动方向以速度v匀速拉动纸带，纸带上可留下痕迹，a、b是纸带上的两点，如图乙所示，不计一切阻力。下列说法正确的是（）A．t时间内小球的运动路程为vtB．小球运动过程中的机械能守恒C．小球通过a点时的速度大于通过b点时的速度D．小球通过a点时的加速度大于通过b点时的加速度5．如图所示，空间内存在四分之一圆形磁场区域，半径为R，磁感应强度为B，磁场方向垂直纸面向外，比荷为emA．eBR3m B．2eBR3m C．eBRm6．一束只含两种频率的光，照射到底面有涂层的平行均匀玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（）A．增大从空气到玻璃的入射角(90°之内)，a、b光可能在玻璃内上表面发生全反射B．用同一装置进行单色光双缝干涉实验，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距C．a光的频率小于b光的频率D．当从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角较小7．如图，小明做自感现象实验时，连接电路如图所示，其中L是自感系数较大、直流电阻不计的线圈，L1、L2是规格相同的灯泡，D是理想二极管.则（）A．闭合开关S，L1都逐渐变亮，L2一直不亮B．闭合开关S，L2逐渐变亮，然后亮度不变C．断开开关S，L1逐渐变暗至熄灭，L2变亮后再与L1同时熄灭D．断开开关S，L1逐渐变暗至熄灭，L2一直不亮8．某电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧。闭合开关时金属环被弹射出去，若（）A．从右向左看，金属环中感应电流沿逆时针方向B．将电源正负极调换，闭合开关时金属环将向右运动C．将金属环放置在线圈右侧，闭合开关时金属环将向右运动D．金属环不闭合，则闭合开关时不会产生感应电动势9．如图所示，两根等高光滑的14圆弧导轨，导轨电阻不计。在导轨顶端右侧连有一阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。现有一根长度稍长于导轨间距的金属棒从导轨最低位置cd开始，在外力作用下以初速度vA．通过R的电流方向由里向外B．通过R的电流大小在变小C．金属棒所受安培力一直减小D．外力做的功等于整个回路产生的焦耳热10．如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg，且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板的左端无初速放置一质量为0.1kg，电荷量q的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左，大小为0.6N的恒力，g取10m/s2。则（）A．若q=-0.2C，木板和滑块一起做加速度减小的加速运动，最后做v=10m/s匀速运动B．若q=+0.2C，滑块先匀加速到v=6m/s，再做加速度减小的加速运动，最后做v=10m/s匀速运动C．若q=-0.2C，木板和滑块一直以2m/s2做匀加速运动D．若q=+0.2C，木板先以2m/s2做匀加速运动，再做加速度增大的加速运动，最后做a=3m/s2匀加速运动二、实验题(共14分，每空均2分)11．如图所示，某同学利用气垫导轨和光电门“验证动量守恒定律”。将气垫导轨放置在水平桌面上，导轨的左端有缓冲装置，右端固定有弹簧。将滑块b静止放于两光电门之间，用弹簧将滑块a弹出。滑块a被弹出后与b发生碰撞后反弹回来，b与缓冲装置相碰后立即停下，测得滑块a、b质量分别为ma、mb，两个滑块上安装的挡光片的宽度均为d。（1）实验中记录下滑块b经过光电门时挡光片的挡光时间为t0，滑块a第一次、第二次经过光电门A时，挡光片的挡光时间分别为t1、t2，则通过表达式可以验证动量守恒定律。物块a、b的质量大小关系为mamb(填“>”“＜”或“=”)；（2）将滑块b上的挡光片取下，在两滑块a端面粘上轻质尼龙拉扣，使两滑块碰撞能粘在一起运动，记录下滑块a上挡光片经过光电门A的挡光时间为ta，滑块a、b粘在一起后挡光片经过光电门B的挡光时间为tb，若两滑块的质量仍为ma、mb，则验证动量守恒定律的表达式是。12．某电阻Rx的阻值约为100Ω，现要用如图所示的电路测量其阻值，可选器材如下：A电源E(电动势约3V)；B滑动变阻器R1(最大阻值10kΩ)；C滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)；D电压表V(量程0~3V，内阻为1kΩ)；E电流表A1(量程0~10mA，内阻约为1Ω)；F电流表A2(量程0~30mA，内阻约为3Ω)；G开关、导线若干。（1）电流表应选择(填“E”或“F”)；（2）某同学做实验的过程中，发现滑动变阻器的滑片即便在很大范围内滑动，电压表和电流表的示数都几乎为零，不方便获得多组电压电流数据，于是向你求助。你帮他检查后发现器材完好，电路连接无误，各接线柱接触良好。请帮该同学判断最有可能存在的问题：；（3）为了消除因电表内阻造成的系统误差，测量时S2应接(填“a”或“b”)。某次测量中读得电压表的示数为1.60V，电流表的示数为17.2mA，消除系统误差之后，算得Rx的阻值为Ω(保留3位有效数字)。三、计算题(本题共3个小题，共42分，要求有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只有结果没有过程的不能得分，有数值计算的必须写出数值和单位)13．如图所示，水平放置电阻不计的固定平行轨道，间距L=0.6m，两端连接电动势E=12V，内阻r=0.5Ω的电源及R=1.5Ω的电阻，一根金属杆放置于平行导轨上且垂直于两轨道，其在轨道间的电阻为R0=1Ω，质量为m0=0.2kg，轨道与金属杆接触良好，绝缘细线通过滑轮连接金属杆及重物，空间中存在一个垂直于水平面向上的磁场，磁感应强度大小为B=1T，忽略一切摩擦，重力加速度g=10m/s2，求：（1）当金属杆静止时，流过金属杆的电流大小是多少？重物的质量是多少？（2）若金属杆与轨道间摩擦不能忽略，且动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若金属棒能保持静止，所挂重物的质量范围是多少？14．一质量M＝6kg的木板B静止于光滑水平面上，物块A质量m＝6kg，停在B的左端，质量为m0＝1kg的小球用长为L＝0.8m的轻绳悬挂在固定点O，将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生碰撞后反弹，反弹所能达到的最大高度为h＝0.2m(相对于地面，且不考虑B板厚度)，物块与小球可视为质点，不计空气阻力。已知A、B间的动摩擦因数μ＝0.1(g＝10m/s2)，求：（1）小球运动到最低点与A碰撞前瞬间小球的速度大小；（2）小球与A碰撞后瞬间物块A的速度大小；（3）为使A、B达到共同速度前A不滑离木板，木板B至少多长。15．如图甲所示，xOy平面内y轴左侧有宽为L的匀强电场区域，电场方向平行于y轴向上，匀强电场左侧有一电压为U的加速电场。一质量为m、带电量为+q的带电粒子(不计重力)从A点飘入加速电场，加速后由x轴上的P(-L，0)点进入匀强电场，之后从y轴上的Q(0，L2（1）求粒子经过P点时的速度大小v0（2）求匀强电场的场强大小E及达到Q点速度大小；（3）若y轴右侧存在一圆形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，取磁场垂直纸面向外为正方向。t=T

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】一卡通属于电磁感应现象；则AB都属于电流的磁效应现象；C是电磁感应现象；D是通电导线在磁场中受力运动。

故答案为：C。

【分析】熟悉掌握产生感应电流的条件及电磁感应在生活中的应用。熟悉掌握生活中各现象对应的物理知识内容。2．【答案】B【解析】【解答】AB、带电粒子在复合场中做直线运动，根据受力Bqv=Eq所以E=Bv对电性无要求，故A错误，B正确；

C、若速度v>EB，粒子会发生偏转，可能会离开复合场，故C错误；

D、粒子的运动方向变成从右端进入则电场力方向与洛仑兹力方向一致，不可能做直线运动，故D错误。

故答案为：B。3．【答案】B【解析】【解答】设通过ab的电流为I，则通过另外5条边的电流为15I，总电流为BIL=6N则整个六边形线框受到的安培力大小为F=B×故答案为：B。

【分析】确定回路的连接方式，根据串并联规律确定各导线电流的关系。根据左手定则确定线框各边所受安培力的方向，再根据矢量合成法则及安培力公式进行解答。4．【答案】C【解析】【解答】A、由题意可知纸带在时间t内运动的路程为vt，而小球运动的路程不一定为vt，故A错误；

B、小球运动过程中弹簧的弹力对小球做功，则小球的机械能不守恒，故B错误；

CD、距离平衡位置越近，速度越大，加速度越小，因a点距离平衡位置较近，则小球通过a点时的速度大于通过b点时的速度，通过a点时的加速度小于通过b点时的加速度，故C正确，D错误。

故答案为：C。

【分析】小球做简谐运动，简谐运动不是匀速直线运动。距离平衡位置越近，速度越大，加速度越小。熟悉掌握机械能守恒的条件及分析方法。5．【答案】B【解析】【解答】电子运动轨迹如图所示

由几何知识可知，恰好由A点射出时，电子轨道半径r根据qvB=可得v=电子从D点射出时的轨道半径r根据qv'B=可得v'=则要使电子能从弧AD之间射出，则速度范围qBR故答案为：B。

【分析】根据题意确定粒子从AB之间飞出的轨迹的临界情况，再根据几何关系确定临界情况下粒子的运动半径，再结合洛伦兹力提供向心力进行解答。6．【答案】D【解析】【解答】A、因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，由光路可逆性原理可知，光一定能射出，不会发生全反射。故A错误；

BC、根据光路图，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，即n折射率大的频率大，故f根据c=λf可知a光波长短，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=可知a光的条纹间距小于b光的条纹间距。故BC错误；

D、根据临界角与折射率的关系sin由于a光的折射率较大，所以a光的临界角较小。故D正确。

故答案为：D。

【分析】根基几何关系确定光线进入和射出玻璃时，光线与玻璃的夹角关系。再根据光路的可逆性分析是否发生全反射。根据光路图确定射入时，两光线的偏折情况，再根据折射定律确定折射率的大小关系。折射率越大，波长越短。7．【答案】A,C【解析】【解答】AB、闭合开关S，由于线圈L中自感电动势阻碍电流的增加，则L1逐渐变亮，但是二极管处于反向截止状态，则L2一直不亮，故A正确，B错误；

CD、断开开关S，L中产生自感电动势阻碍电流的减小，且电动势与原来电流同向，即L相等于电源，与L1、二极管D以及L2组成新的回路，则使得L1逐渐变暗至熄灭，L2变亮后再与L1同时熄灭，故C正确，D错误。

故答案为：AC。

【分析】闭合开关S，由于线圈L中自感电动势阻碍电流的增加，其所在支路的电流逐渐变大。二极管具有单向导电性。断开开关S，L中产生自感电动势阻碍电流的减小，且电动势与原来电流同向，L相等于电源，其所在回路的电流逐渐变小。8．【答案】A,C【解析】【解答】A、闭合开关后，由右手定则可知螺线管的左边为N极，故穿过圆环的磁场方向向左，由于圆环中磁通量变大，由楞次定律可知，圆环中感应电流的磁场方向向右，故从右向左看，圆环中电流方向为逆时针，故A正确；

B、将电源正负极对调，闭合开关时，圆环中的磁通量仍然增加，由楞次定律可知，圆环仍然向左运动，故B错误；

C、金属环放置在右侧时，闭合开关，圆环中磁通量增加，由楞次定律可知，它将向右运动，故C正确；

D、金属环不闭合，磁通量变化时会产生感应电动势，但是没有感应电流，故D错误；

故答案为：AC。

【分析】根据右手定则确定线圈内磁场的方向。判断开关闭合时，穿过圆环磁场的变化情况，再根据楞次定律分析圆环的电流方向及所受安培力方向。熟悉掌握产生感应电动势和感应电流的条件。9．【答案】B,C【解析】【解答】A、根据右手定则，金属棒由cd运动至最高位置ab，通过R的电流方向由外向里，故A错误；

B、通过R的电流大小为I=金属棒由cd运动至最高位置ab，金属棒水平速度逐渐减小，通过R的电流大小逐渐减小，故B正确；

C、金属棒所受安培力为F=BIL=金属棒由cd运动至最高位置ab，金属棒水平速度逐渐减小，金属棒所受安培力一直减小，故C正确；

D、根据动能定理，外力做的功等于整个回路产生的焦耳热与金属棒增加的重力势能之和，故D错误。

故答案为：BC。

【分析】根据右手定则确定金属棒切割磁场时产生感应电流的方向。根据运动的分解确定金属棒运动过程在垂直磁场方向速度的变化情况。再根据电磁感应定律定律及欧姆定律分析金属棒电流及安培力的变化情况。确定系统中各能量的变化情况，继而确定外力做功情况。10．【答案】B,C,D【解析】【解答】AC、若q=-0.2C，滑块受到的洛伦兹力方向向下，对整体，加速度a=即木板和滑块一直以2m/s2做匀加速运动，故A错误，C正确；

B、若q=+0.2C，以滑块为研究对象，在滑块未发生滑动之前，以整体为研究对象可知a=设匀加速阶段滑块能达到的速度为v，故有μ解得v=6随着滑块速度增大，洛伦兹力增大且方向向上，受到的摩擦力减小，加速度减小，当滑块与木板间没有摩擦力时，滑块在水平方向不再加速，达到最大速度，此时重力与洛伦兹力平衡，故有Bq解得v此后滑块匀速运动，故B正确；

D、若q=+0.2C，木板先以2m/s2做匀加速运动，随着随着滑块速度增大，洛伦兹力增大且方向向上，木板与滑块间的摩擦力减小，则木块加速度增大，当它们间无摩擦力时，木板加速度a故D正确。

故答案为：BCD。

【分析】根据左手定则判断运动过程中滑块所受洛伦兹力的方向。根据整体法及隔离法确定滑块与木板恰好相对静止时，确定根据洛伦兹力的方向和大小及此时两者的速度。再根据牛顿第二定律及洛伦兹力公式结合滑动摩擦力公式分析不同情况下两者的运动情况。11．【答案】（1）ma（2）m【解析】【解答】（1）滑块b碰后的速度v滑块a碰前的速度v滑块a碰后弹回的速度v要验证的关系是m代入整理得m因a碰后反弹，则物块a、b的质量大小关系为m（2）滑块a经过光电门A的速度v两滑块粘在一起后经过光电门B时的速度v要验证的关系是m代入整理得m【分析】根据中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，确定滑块经过光电门的瞬时速度。再根据动能守恒定律的条件联立推导得出关系式，注意规定正方向。12．【答案】（1）F（2）滑动变阻器的规格选择错误，应该选用最大阻值为10Ω的滑动变阻器。（3）b；103【解析】【解答】（1）Rx两端的最大电压在3V左右，通过其最大电流约为I故电流表应选择F。

（2）无论如何滑动滑片，电压表和电流表的示数都几乎为零，在电路无故障的情况下，说明Rx所在支路分得的电压过小，所以存在的问题是滑动变阻器选择了最大阻值较大的R1。解决该问题的方法是将滑动变阻器换为最大阻值较小的R2。

（3）由于已经给出电压表内阻的准确值，故可以通过电流表的读数、电压表的读数和内阻来准确计算通过Rx的电流，从而消除系统误差，因此测量时S2应接b。

根据串并联电路规律和欧姆定律可得消除系统误差后的Rx的阻值为R【分析】当滑动变阻器采用分压式接法时，应选择最大阻值较小的。如果选用的滑动变阻器最大阻值很大，那么即使滑片在很大的范围内滑动，分支电路获得的分压也会很小，不利于获得多组实验数据。13．【答案】（1）解：当金属杆静止时，流过金属杆的电流大小是I=E金属杆受到的安培力为F=BIL，由左手定则可知，安培力方向向左，若金属杆能保持静止，则mg=F，解得m=0.24kg。（2）解：若金属杆与轨道间摩擦不能忽略，最大静摩擦力为f=μ摩擦力向左时，有m1摩擦力向右时，有m2所挂重物的质量范围是0.14kg≤m≤0.34kg。【解析】【分析】（1）根据闭合电路的欧姆定律确定静止时电路中的电流大小，根据左手定则确定金属杆所受安培力的方向。对金属杆进行受力分析，根据平衡条件及安培力公式进行解答；

（2）由于摩擦力的方向不确定，故需根据摩擦力的方向进行分类讨论，当金属杆与轨道的摩擦力达到最大值时，重物的质量达到最大值。再根据根据摩擦力方向的不同，对金属杆运用平衡条件结合题意进行解答。14．【答案】（1）解：小球下摆过程，由机械能守恒定律得：m0代入数据解得：v0（2）解：小球反弹过程机械能守恒有m解得：v1小球与A碰撞过程系统动量守恒，以小球的初速度方向为正方向由动量守恒定律有：m0代入数据得vA（3）解