浙江省湖州市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题（含答案）

浙江省湖州市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：__________题号一二三四总分评分一、选择题1．下列单位为韦伯(Wb)的物理量是（）A．磁通量 B．磁感应强度 C．自感系数 D．电动势2．下列家用电器中利用电流的热效应工作的是（）A．扫地机器人 B．电饭煲 C．电风扇 D．电视机3．下列说法正确的是（）A．奥斯特发现了电磁感应现象B．法拉第提出了分子电流假说C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在D．普朗克提出了能量子的概念4．某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-I坐标系中描点如图所示，分别用Ra、Rb、Rc、Rd代表电阻的阻值，则（）A．Ra>Rd B．Rd>5．图甲为实验室中使用的电压表，图乙为其内部电路结构示意图。由图乙中数据可得出该电压表表头的满偏电流Ig和电压表在“0-15V”量程时的内阻Rv分别为（）A．1A，100Ω B．1mA，2900ΩC．1mA，14900Ω D．1mA，15000Ω6．图甲是法拉第在一次会议上展示的圆盘发电机，图乙是这个圆盘发电机的示意图。铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，则（）A．通过电阻R的电流方向向下B．回路中有周期性变化的感应电流C．圆盘转动产生的感应电动势大小E=D．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流7．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定如图2所示的电流i及磁场B方向为正方向．当用磁场传感器测得磁感应强度随时间变化如图所示2时，导体环中感应电流随时间变化的情况是（）A． B．C． D．8．下列现象中利用的主要原理与电磁感应无关的是（）A．如图甲，磁铁穿过一个固定闭合线圈上下振动，磁铁很快就能停下来B．如图乙，电线的两端与灵敏电流计的接线柱相连，两学生摇动电线，发现电流计有示数C．如图丙，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内金属能迅速熔化D．如图丁，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后弹簧上下振动9．如图甲所示，Robot是一种智能机器人。图乙为其内部电动机的工作原理简图，线圈电阻为R的电动机直接接在电动势为E、内阻未知的直流电源两端。当电动机两端的电压为U，电流为I时，电动机恰好能正常工作，下列说法中正确的是（）A．电源的内阻为E−UI B．电源的输出功率为C．电动机消耗的总功率为EI D．电动机的输出功率为UI10．如图甲所示，某节能路灯可通过光控开关自动随周围环境的亮度改变进行自动控制，图乙为其内部电路简化原理图，R1和R₃为定值电阻，R₂A．电压表的示数变小 B．通过R₂的电流变小C．小灯泡变暗 D．电源的效率增大11．甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪的结构示意图，下列说法中正确的是（）A．图甲中增大两盒间电势差可增大出射粒子的最大动能B．图乙中可以判断出通过R的电流方向为从a到bC．图丙中粒子沿直线PQ运动的条件是v=D．图丁中在分析同位素时，轨迹半径最小的粒子对应质量最大12．如图所示，一块均匀的长方体样品，长为a、宽为b、厚为c，若沿着AB方向测得的电阻为R，下列说法正确的是（）A．样品的电阻率为Rbac B．样品的电阻率为C．沿CD方向的电阻为c2a2R 13．如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线M和N，通有大小相等、方向相同的电流I，在纸面上有一点P，P与M、N构成等腰三角形，θ=30°。此时P点磁感应强度大小为B。若将导线M中的电流反向(大小不变)，则P点的磁感应强度大小为（）A．B B．-B C．32B 二、选择题14．如图所示，是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不能立即将衔铁D拉起而使触头C离开，而是过一段时间后触头C才能离开，因此得名延时继电器。关于延时继电器，下列说法正确的是（）A．闭合S后，铁芯上端是S极B．断开S的瞬间，铁芯上端为S极C．断开S的瞬间，B线圈中无电流D．若线圈B不闭合，断开S的瞬间无延时效应15．如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前、后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足(UH=kIHBA．霍尔元件前表面的电势比后表面的高B．若电源的正、负极对调，电压表指针偏转方向不变C．通过霍尔元件的电流IH与线圈中电流I成反比D．电压表的示数与线圈中电流I的平方成正比三、实验题16．小美同学测量一个由新材料制成的均匀实心圆柱体的电阻率，部分步骤如下：（1）用螺旋测微器测量其直径如图(甲)所示，其读数为mm。（2）用多用电表的欧姆挡测量其电阻，选择欧姆挡“×10”后，发现指针如图(乙)a所示，为提高精度，需重新选择欧姆挡(选填`“×100”’或“×1”)。按正确的操作步骤测此电阻，指针如图(乙)b所示，则该圆柱体的阻值约为17．某小组做测定电池组的电动势和内阻的实验，实验电路图如图(甲)所示（1）连接的实物电路如图(乙)所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是；（2）该小组重新测量后得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U-I图像，如图(丙)所示。根据图像可知，电池组的电动势为V(结果保留三位有效数字)，内阻为Ω(结果保留三位有效数字)。18．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，（1）为了完成实验，下列实验器材中不必要的是（2）在实验探究过程中，将条形磁铁N极向下插入线圈，根据电流表指针偏转方向可知感应电流的方向，现要知道线圈中感应电流产生磁场的方向，则(选填“需要”或“不需要”)弄清线圈导线的绕向。四、计算题19．如图所示的电路中，R1=3Ω,R2=6Ω,R3（1）电源的内阻r；（2）保持S1闭合，S20．如图所示，间距为L的两平行导轨在同一水平面内。一质量为m，长度为L的金属杆垂直导轨放置，空间中存在匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向与导轨平面成θ=60°角斜向上。当回路电流为I时，金属杆静止，求：

（1）金属杆受到安培力的大小；（2）导轨对金属杆支持力的大小；（3）金属杆受到的摩擦力的大小和方向。21．如图甲是一种可测速的跑步机，它的测速原理如图乙所示。该机上底面固定有间距为L、宽度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧与电压表和电阻R相连接。绝缘橡胶带上每隔距离d就嵌入一个电阻为r的平行细金属条，跑步过程中，绝缘橡胶带跟随脚步一起运动，金属条和电极之间接触良好且任意时刻仅有一根金属条处于磁场中。现在测出t时间内电压表读数恒为U，设人与跑步机间无相对滑动，电压表内阻很大(视为理想电表)。求：

（1）判断流过电阻R的电流方向(选填从“a到b”或“b到a”)；（2）此跑步机t时间内测量的橡胶带运动速度大小；（3）若跑步过程中，人体消耗的能量有20%用于克服磁场力做功，求t时间内人体消耗的能量。22．如图甲是一个粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图。粒子源持续释放出初速度可忽略、比荷(qm)分别为k1=2C/kg和k2=32C/kg的两种带正电粒子。粒子经直线加速器加速后由通道入口的中缝垂直MN进入磁场区。该通道的上下表面是内半径为R、外半径为3R（1）磁感应强度B的大小；（2）当加速器的电压为U0时，照相底片上比荷k2=3（3）若加速电压在U016≤U≤

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】A.磁通量的单位是韦伯（Wb)，A符合题意；

B.磁感应强度单位是特斯拉（T)，B不符合题意；

C.自感系数单位是亨利（H），C不符合题意；

D.电动势单位是伏特（V），D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】韦伯（Wb)是磁通量的单位。2．【答案】B【解析】【解答】AC.扫地机器人和电风扇都是将电能转换为机械能和少部分内能，没有利用电流的热效应，AC不符合题意；

B.电饭煲是将电能转化为热能，利用了电流的热效应，B符合题意；

D.电视机工作时，主要将电能转化为光能、声能和少部分内能，不是利用电流的热效应，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据电流做功和电流热效应分析。3．【答案】D【解析】【解答】A.奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A不符合题意；

B.安培提出了分子电流假说，B不符合题意；

C.麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C不符合题意；

D.普朗克为了解释黑体现象的规律，提出了能量子的概念，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据物理学史分析。4．【答案】A【解析】【解答】U-I图像中，所求点与坐标原点连线的斜率表示电阻，可得RA符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据U-I图像中，所求点与坐标原点连线的斜率表示电阻，进行分析。5．【答案】D【解析】【解答】当电压表量程为3V时，根据欧姆定律可得I解得I“0-15V”量程时的内阻为RD符合题意，ABC不符合题意。故答案为：D。

【分析】根据欧姆定律和串联电路特点分析求解。6．【答案】C【解析】【解答】A.根据右手定则可知，通过电阻R的电流方向向上，A不符合题意；

BD.将圆盘看成由无数个金属棒组成，圆盘转动时，连接在CD间的金属棒接入电路，切割磁感线，产生恒定的感应电动势，则回路中有恒定不变的的感应电流，BD不符合题意；

C.根据切割感应电动势公式E=BLv，可得圆盘转动产生的感应电动势大小E=BLC符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据右手定则判断感应电流的方向；将圆盘看成由无数个金属棒组成，连接在CD间的金属棒给电路提供电动势；根据切割感应电动势公式E=BLv，求解圆盘转动产生的感应电动势大小。7．【答案】C【解析】【解答】根据法拉第电磁感应定律有：E=N则感应电流I=NsΔB故答案为：C。

【分析】利用法拉第电磁感应定律结合欧姆定律可以求出电流的表达式，结合图像斜率可以判别其感应电流的大小，结合楞次定律可以判别感应电流的方向。8．【答案】D【解析】【解答】A.如图甲，磁铁穿过一个固定的闭合线圈上下振动，磁铁很快就能停下来，是因为线圈产生感应电流，阻碍磁铁运动，产生了电磁阻尼现象，故该现象与电磁感应有关，A不符合题意；

B.如图乙，电线的两端与灵敏电流计的接线柱相连，两学生摇动电线，切割地磁场产生感应电流，电流计有示数，是电磁感应现象，B不符合题意；

C.如图丙，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内金属上产生涡流，从而产生大量的热能使金属迅速熔化，涡流是电磁感应现象，C不符合题意；

D.如图丁，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后弹簧上下振动，这属于电流之间的相互作用，与电磁感应现象无关，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据电磁感应现象的定义和原理分析。9．【答案】A【解析】【解答】】A.根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir，解得电源内阻r=A符合题意；

B.电源的输出功率为PB不符合题意；

C.电动机消耗的总功率为UI，电路消耗的总功率为EI，C不符合题意；

D.电动机的输出功率为PD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据闭合电路欧姆定律和电功率功率计算，注意电动机电路为非纯电阻电路。10．【答案】C【解析】【解答】ABD.当天逐渐变亮时，光照强度增大，R2电阻值减小，总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得，总电流变大，RU变大，即电压表的示数变大；内阻上的电压U变大，路端电压U=E-减小，则并联支路的电压U减小，灯泡所在支路的电流I减小，灯泡变暗，通过R2的电流IR2=I-η=外电压U减小，则电源效率减小，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据R2阻值的变化，由闭合电路欧姆定律分析各部分电路两端的电压和通过的电流的变化情况；电源的效率η=11．【答案】C【解析】【解答】A.当粒子在磁场中的轨道半径等于D形盒半径时，粒子的动能最大，则有q可得粒子最大速度为v粒子最大动能为E可知粒子获得的最大动能与两盒间电势差无关，A不符合题意；

B.根据左手定则可以判断正离子会向B极板偏转，负离子会向A极板偏转，故而B极板带正电，A极板带负电，则通过R的电流方向为从b到a，B不符合题意；

C.图丙中，粒子沿直线PO运动的条件是粒子受到的电场力与洛伦兹力等大反向，即qE=qvB，可得v=C符合题意；

D.粒子经过加速电场，根据动能定理可得qU=粒子进入匀强磁场做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得qvB=m联立可得粒子在磁场中运动的轨迹半径为R=可知图丁中在分析同位素时，轨迹半径最小的粒子对应比荷最小，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据洛伦兹力充当向心力推导粒子获得的最大速度，得到粒子获得的最大动能的表达式，确定其与两盒间电势差的关系；根据左手定则判断正、负离子的偏转方向，得出电流方向；根据速度选择器的原理分析；推导粒子在磁场中运动轨迹半径的表达式，再进行分析。12．【答案】D【解析】【解答】AB.若沿着AB方向测得的电阻为R，则根据电阻定律可得R=ρ解得样品的电阻率为ρ=AB不符合题意；

CD.由电阻定律可得，沿CD方向的电阻为RC不符合题意，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据电阻定律分析计算。13．【答案】D【解析】【解答】根据右手螺旋定则可知，MN两条通电导线在P点的磁场方向如图，

由于M、N两电流的大小相等，故两电流在P点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，根据矢量叠加可得B=2解得B1=B，若将导线M中的电流反向，大小不变，则M点在P点产生的磁场反向，如图所示，

B'=2ABC不符合题意，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】由右手螺旋定则分析两导线中的电流在P点产生的磁场方向，再由矢量叠加原理求出合磁场大小。14．【答案】A,B,D【解析】【解答】A.根据右手螺旋定则，闭合S后，铁芯下端为N极，上端为S极，A符合题意；

BC.断开S的瞬间，穿过线圈B的磁通量向下减小，B线圈中有感应电流产生，根据楞次定律可得，线圈B的下端为N极，上端为S极，故铁芯上端为S极，B符合题意，C不符合题意；

D.若线圈B不闭合，断开S的瞬间B线圈中无感应电流产生，则无延时效应，D符合题意。

故答案为：ABD。

【分析】由右手螺旋定则判断电磁铁的N、S极；根据感应电流产生条件，分析线圈B中是否有感应电流产生。15．【答案】A,B,D【解析】【解答】A.由左手定则可知，电子受洛伦兹力方向指向后表面，则电子向后表面集聚，故后表面带负电，前表面带正对，可知霍尔元件前表面的电势比后表面的高，A符合题意；

B.若电源的正、负极对调，通过霍尔元件的电流方向和磁场方向都反向，则电子受洛伦兹力方向不变，产生的霍尔电压方向不变，则电压表指针偏转方向不变，B符合题意；

C.霍尔元件与电阻RLIH=联立解得I可知通过霍尔元件的电流IH与线圈中电流I成正比，C不符合题意；

U式中电流IH与线圈中电流I成正比，磁感应强度大小B与I成正比，则电压表的示数与线圈中电流I的平方成正比，D符合题意。

故答案为：ABD。

【分析】根据左手定则判断电子的偏转方向，确定前、后两表面电势的高低关系；分析电源的正、负极对调后，磁场和电流方向的变化，确定电压表指针方向是否会发生变化；根据电流结构，由欧姆定律分析通过霍尔元件的电流IH与线圈中电流I的关系；根据霍尔电压UH16．【答案】（1）6.710（2）“×1”；18【解析】【解答】（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，图中螺旋测微器主尺读数为6.5mm，可动尺读数为0.01mm×21.0=0.210mm可得圆柱体的直径为6.5mm+0.210mm=6.710mm（2）用多用电表测电阻时，指针指在中央位置附近，测量才比较准确，由图乙可知，选择欧姆挡“×10”后测量电阻，发现指针偏角过大，可知电阻较小，则倍率档选择过高，需重新选择欧姆挡“×1”。该圆柱体的阻值约为18×1【分析】（1）根据螺旋测微器的读数规则读数；（2）根据用多用电表测电阻时，指针指在中央位置附近，测量才比较准确的特点，根据指针偏转角度，重新选择合适档位；然后根据多用电表的读数规则，读出该圆柱体的阻值。17．【答案】（1）④（2）2.88##2.89##2.90##2.91##2.92；3.70~3.88【解析】【解答】（1）由甲图可知，这条连接不当的导线对应编号是④，④号线应该接在电流表中间的接线柱上。

（2）根据闭合电路欧姆定律可得E=U+Ir，整理可得U=E-Ir，将U-I图像延长与两坐标轴相交，根据图像的纵轴截距和斜率可得，电池组的电动势为E=2.91V，内阻为r=

【分析】（1）根据原理电路分析实物图连接的不当之处；根据闭合电路欧姆定律推导U-I的关系式，再结合U-I图像的纵轴截距和斜率，求出电源电动势和内阻。18．【答案】（1）C（2）需要【解析】【解答】（1）实验中是将线圈、灵敏电流计和定值电阻组成电路，故实验不需要滑动变阻器，C符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C。

（2）在实验探究过程中，将条形磁铁N极向下插入线圈，根据电流表指针偏转方向可知感应电流的方向，现要知道线圈中感应电流产生磁场的方向，需要根据右手螺旋定则进行判断，则需要弄清线圈导线的绕向。

【分析】（1）根据实验原理选择实验器材；（2）需要弄清线圈导线的环绕方向，才能应用右手螺旋定则判断感应电流产生的磁场方向。19．【答案】（1）电键都闭合时总功率P=IER电流I=解得r=0