山西省大同市2023-2024学年高二上学期期末物理试题（含答案）

山西省大同市2023-2024学年高二上学期期末物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单选题1．电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电势能的能力，因此电动势（）A．就是闭合电路中电源两端的电压B．由电源中非静电力的特性决定C．越大，表明电源储存的电能越多D．等于把1C的正电荷在电源内部从负极移到正极静电力做的功2．如图所示，空间存在垂直纸面的磁场，一带电粒子从P点平行纸面射入磁场中，由于受到与运动方向相反的阻力作用，其运动轨迹恰好是一段圆弧。已知Q是轨迹上的另一点，不计粒子的重力，下列说法正确的是（）A．粒子从P到Q做匀速圆周运动B．该磁场为匀强磁场C．沿圆弧从P到Q磁感应强度越来越小D．沿圆弧从P到Q磁感应强度越来越大3．如图所示，通电直导线旁放有一闭合线圈abcd，线圈与直导线在同一平面内并可自由移动，ab与直导线平行。当直导线中的电流I大小发生变化时，下列判断正确的是（）A．电流I增大，线圈向右平动 B．电流I增大，线圈向左平动C．电流I减小，线圈向纸面外平动 D．电流I减小，线圈向纸面内平动4．19世纪，安培为了解释地球的磁性提出“分子电流假说”，认为地球的磁场是由带电的地球绕过地心的轴形成的环形电流引起的，如图所示，下列说法正确的是（）A．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近C．根据右手螺旋定则可判断，地球带负电荷D．地磁场对垂直射向地球赤道的质子有向西的力的作用5．如图所示，矩形abcd中。ab>bc，电荷量为q(q>0)的点电荷固定在a点。下列说法正确的是（）A．沿bcd从b点到d点，电场强度的大小逐渐增大B．沿bcd从b点到d点，电势先升高后降低C．将正试探电荷从b点沿bcd移动到d点，电场力所做的总功为负D．负试探电荷在cd上任意一点的电势能总小于在d点的电势能6．如图所示，正五边形线框abcde由五根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点a、c与直流电源两端相接。已知导体棒abc受到的安培力大小为F，则线框abcde受到的安培力的大小为（）A．0 B．23F C．F D．57．图1为CT的剖面图，图2为其简化的工作原理示意图。M、N间有一加速电场，虚线框内有垂直纸面的匀强偏转磁场。从电子枪逸出的电子（忽略初速度），经M、N间的电场加速后沿带箭头的实线方向前进，打到靶上的P点，从而产生X射线进行工作，则（）A．M处的电势高于N处的电势B．偏转磁场的方向垂直于纸面向外C．当加速电压增加为原来的2倍时，射出电场时的速度变为原来的2倍D．当加速电压增加为原来的2倍时，在磁场中运动的半径变为原来的2倍8．已知通电长直导线在其周围产生磁场磁感应强度的大小与电流成正比、与到导线的距离成反比。如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到b的磁场力为F，b受到a的磁场力为-F。现在a、b的正中间放置一根与a、b电流方向相反且平行共面的通电长直导线c，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力为（）A．-5F B．5F C．-3F D．3F9．如图为半导体离子注入工艺原理示意图。离子P3+经电压为U的电场加速后，垂直进入宽度为d的匀强磁场区域，转过一定角度后从磁场射出，注入半导体内部达到掺杂的目的。已知磁感应强度大小为mU6ed2、方向垂直纸面向里，离子A．30∘ B．60° C．37° D．10．如图所示，金属棒ab垂直导轨放置在宽度为d的固定平行金属导轨上，导轨平面与水平面成θ角，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ（μ<tanθ），整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。已知金属棒ab的质量为m、电阻为R0A．变阻器R的触头在最左端时，金属棒受到的安培力最大B．金属棒受到的安培力最大时，摩擦力沿导轨平面向上C．变阻器R接入电路的值不小于BEdD．变阻器R接入电路的值不大于BEd二、多选题11．在物理学中，常常用物理量之比表示研究对象的某种性质，从而定义新物理量的方法叫比值定义法。在用FILA．这一比值不描述电流元的性质，也不描述磁场的性质B．被定义的B跟定义式中的物理量描述的是同一研究对象C．在定义B的同时，也就确定了B与F，以及IL单位间的关系D．在定义B的同时，也包含了利用相同电流元“比较”受安培力大小的思维方法12．如图所示，磁铁固定在水平放置的电子测力计上时，测力计的示数为F1。现控制导线框abcd平面与磁场方向垂直，底边水平，以恒定的速率在磁场中竖直向下运动。当ab边进入磁铁两极间时，测力计的示数变为FA．ab边进入磁场时，流过ab边电流由a指向bB．ab边进入磁场时，线框受到的安培力竖直向上C．ab边中的感应电动势是由于洛伦兹力的作用产生的D．磁场的磁感应强度大小与（F213．直流电源、滑动变阻器R、定值电阻R0以及平行板电容器C连接成如图的电路。图中C的下极板接地，开始时C不带电。现闭合开关S1、S2A．保持两开关闭合，R的滑片上滑时，R0中电流向右B．保持两开关闭合，R的滑片下滑时，油滴向上运动C．断开S2，C的下极板下移时，P点的电势升高D．断开S2，C的上极板下移时，油滴的电势能减小14．在用图1的电路研究自感现象时，电流传感器显示各时刻通过线圈L（直流电阻为0）的电流如图2所示。已知灯泡的电阻与定值电阻R相同且不随电流变化，可以判定（）A．闭合S时灯泡缓慢变亮，断开S时灯泡缓慢熄灭B．1.0×10-3s前后，S由闭合变为断开C．1.2×10-3s时，通过灯泡的电流方向为从右向左D．1.1×10-3s时，灯泡的功率约为5.0×10-4s时的二分之一15．如图所示E=3V，r=1Ω，R0=3Ω，滑动变阻器R的总阻值为10Ω。在滑动触头P从右向左移动的过程中，下列说法正确的是（）A．理想电压表V示数增大 B．理想电流表A示数增大C．R消耗的最大功率为98W D．R0消耗的最大功率为27三、实验题16．某同学将电流表G（满偏电流Ig=3mA，内阻Rg=30Ω）按图1的电路改装成欧姆表，其中电源电动势E=1.5V，内阻r=1Ω。（1）图1中A端应与（填“红”或“黑”）表笔相连接：（2）测量电阻前，将红、黑表笔短接进行欧姆调零。当G满偏时，R0接入电路的阻值为Ω；（3）将待测电阻Rx接入A、B间，此时G的示数如图2所示，则Rx=Ω。17．叠层电池的性质与普通干电池相同，但它具有体积小、输出电压高的特点。为测量某叠层电池的电动势E和内电阻r，该同学利用下列器材设计了如图1所示的测量电路：A．待测电池B．定值电阻R0C．理想电压表V1（量程为15V）D．理想电压表V2（量程为3V）E．滑动变阻器R（最大阻值为500Ω）F．开关一个，导线若干回答下列问题（1）闭合开关前，应将滑动变阻器R的触头置于（选填“最左端”或“最右端”）；（2）实验中，调节R触头的位置，发现当电压表V1读数为6.0V时，电压表V2读数为1.96V，此时通过电源的电流为mA；（结果保留3位有效数字）。（3）多次改变R接入电路的电阻，读出多组V1和V2的示数U1、U2，将（2）中的点描在图2中，连同已描出的点作出（4）由U1−U2图像可知该叠层电池的电动势E=四、解答题18．目前，中国汽车电池企业“宁德时代”和整车企业“比亚迪”，在全球新能源汽车领域处于领先地位。现将“比亚迪”某型号电动汽车的部分电路简化为如图所示，已知车灯电阻为174Ω，当电源电量剩余20%时，电源的电动势为350V。闭合开关S1，断开开关S2，电流表示数为2A；然后接着闭合S2，电动机启动，电流表示数达到89A，设电流表为理想电表，车灯电阻恒定，求；（1）此状态下汽车电源的内阻r；（2）电动机启动后，电动机消耗的电功率。19．2022年10月，我国成功运行了世界首个“电磁撬”，它对吨级物体的最高推进速度达到每小时1030公里（286m/s）。如图为简化后的“电磁撬”模型：两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块，滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流经导轨-滑块-导轨流回电源，滑块被导轨中电流形成的磁场推动而加速。将滑块所处位置的磁场简化为方向垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度B=5T，若两导轨间的距离L=2m，滑块质量为1000kg，设通电后滑块开始做匀加速直线运动，其加速度大小为50m/s2，求：（1）滑块匀加速过程中电源提供的电流大小；（2）滑块沿轨道运动9m时所受安培力的瞬时功率。20．如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨倾斜放置，其与水平面间的夹角为θ，整个装置处于垂直于导轨平面向下的匀强磁场中（图中磁场未画出），磁感应强度为B。导轨上端接有阻值为R的定值电阻。一质量为m的金属杆ab垂直导轨放置在导轨上。在沿导轨平面向下的恒力F作用下，金属杆ab以速度v0（1）金属杆ab受力F的大小；（2）某时刻撤去力F，经过一段时间后，金属杆再次沿轨道向下匀速运动，求此时电阻R消耗的电功率。21．2022年5月，我国自主设计建造的新一代碳约束核聚变实验装置——“人造太阳”实现首次放电。如图为磁约束装置的简化示意图，图中环形区域内有一垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T，磁场边界内圆半径R1未知，外圆半径R2=3m。一带正电粒子自中空区域的圆心O点以某一初速度v0沿环形区域半径OM方向射入磁场后，恰好不能穿出磁场外边界，且从磁场内边界上的N点第一次射回中空区域。已知∠MON=60°，被束缚带正电粒子的比荷qm（1）带电粒子射入环形磁场时的初速度v0；（2）该粒子从O点出发到再次回到O点所需的最短时间。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A．电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，在闭合电路中电源两极间的电压是路端电压，小于电源电动势，A不符合题意；B．电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量，是非静电力做功能力的反映，电动势越大，表明电源将其它形式的能转化为电能的本领越大，B符合题意；C．电动势的大小与所储存的电能是无关的，C不符合题意；D．电动势等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，路端电压小于电源的电动势，电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量。2．【答案】C【解析】【解答】A．根据题意，粒子受洛伦兹力和阻力作用，洛伦兹力始终不做功，阻力做负功，则粒子运动的速度减小，所以粒子不可能做匀速圆周运动，A不符合题意；BCD．由于阻力始终与速度方向相反，所以洛伦兹力提供向心力，则有qvB=mv2r故答案为：C。

【分析】粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，从而得出磁感应强度的表达式以及变化情况。3．【答案】A【解析】【解答】AB．当直导线中的电流I增大时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈产生逆时针方向的感应电流，根据左手定则可知，线圈受到的安培力向右，所以线圈向右运动，A符合题意，B不符合题意；CD．同理，当直导线中的电流I减小时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则可知，线圈受到的安培力向左，所以线圈向左运动，CD不符合题意。故答案为：A。

【分析】当直导线中的电流的变化时根据通电导线周围的磁场分布以及楞次定律得出感应电流的方向，结合左手定则得出线圈的运动情况。4．【答案】C【解析】【解答】A．地球表面只有赤道位置的地磁场方向与地面平行，A不符合题意；B．地磁南极在地理北极附近，B不符合题意；C．由图可知，地磁北极在地理南极附近，根据右手螺旋定则可确定电流方向与地球自转方向相反，说明地球带负电，C符合题意；D．根据左手定则可知，地磁场对垂直射向地球赤道的质子有向东的力的作用，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】赤道位置的磁场方向与地面平行，地磁的南北极和地理的南北极相反，结合左手定则得出地磁场对质子的作用力。5．【答案】C【解析】【解答】A．根据点电荷电场强度的决定式E=kqB．正点电荷的电场方向指向无穷远处，根据电势顺线降，距离点电荷越远电势越低，故沿bcd从b点到d点，电势先降低后升高，B不符合题意；C．根据电场力做功只与始末位置有关，将正试探电荷从b点沿bcd移动到d点，靠近正场源电荷，故电场力所做的总功为负，C符合题意；D．cd线上由c到d上电势逐渐升高，负试探电荷在电势越高处电势能越低，故负试探电荷在d点的电势能最低，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】根据点电荷周围电荷场强度的表达式得出电场强度的变化情况，沿着电场线电势逐渐降低，通过电场力做功和电势能的变化情况进行分析判断。6．【答案】D【解析】【解答】设正五边形线框每边电阻为R，abc边的电阻为2R，通过的电流为I，则abc边受到的安培力为F=BIL，由于abc边与aedc边并联，电压相等，aedc边电阻为3R，故流过的电流为23I，aedc边的有效长度为L，受到的安培力为F故答案为：D。

【分析】根据安培力的表达式以及串并联电路的特点和欧姆定律得出电流的大小，利用安培力的表达式得出合力的大小。7．【答案】D【解析】【解答】A．由于电子在MN间做加速运动，所以电子受到的电场力水平向右，所以电场强度的方向水平向左，即N的电势高于M的电势，A不符合题意；B．由于电子向下偏转，根据左手定则可以确定磁场的方向应垂直纸面向里，B不符合题意；C．在加速电场中，有qU=12mv2D．在偏转磁场中，洛伦兹力提供向心力，有qvB=mv2r，v=2qUm故答案为：D。

【分析】沿着电场线电势逐渐降低，利用左手定则得出电子在磁场所受洛伦兹力的方向，在加速电场中利用动能定理得出电子速度的表达式，通过洛伦兹力提供向心力得出轨道半径的表达式。8．【答案】B【解析】【解答】根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，当放入c时，b对a的作用力方向向右，大小为F，c对a的作用力方向向左，a受到的磁场力为b、c对a的合力，合力大小为2F，说明合力方向向左，则有2F=Fc−F，所以F故答案为：B。

【分析】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，结合通电导线在磁场中安培力的方向以及力的合成得出ｂ受到的磁场力。9．【答案】A【解析】【解答】设离子P3+经电压为U的电场加速后的速度为v，由动能定理3eU=12mv2，离子进入磁场做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力3evB=mv2r，由几何关系，离子P故答案为：A。

【分析】粒子在加速电场中根据动能定理得出离子的速度，通过洛伦兹力提供向心力得出粒子在磁场中转过的角度。10．【答案】D【解析】【解答】A．变阻器R的触头在最左端时，电路中的电流最小，金属棒受到的安培力最小。A不符合题意；B．由左手定则可知，安培力沿导轨平面向上，当金属板刚好要上滑时，金属棒受到的安培力最大，摩擦力沿导轨平面向下。B不符合题意；C．当金属板刚好要上滑时，变阻器R接入电路的值最小，对金属棒，由平衡条件得mgsinθ+μmgsinθ=BI'dD．由于μ<tanθ，则金属棒刚好下滑时，电路中电流最小，即变阻器R接入电路的值最大，对金属棒，由平衡条件得mgsinθ=μmgsinθ+BId，由闭合电路欧姆定律得E=I(r+R+R故答案为：D。

【分析】变阻器R的触头在最左端时，根据闭合电路欧姆定律得出电流的变化情况和安培力的变化情况，对金属棒根据受力分析和共点力平衡得出变阻器R接入电路的值。11．【答案】C,D【解析】【解答】A．这一比值不描述电流元的性质，描述磁场的性质，即对垂直放入其中的电流元有力的作用，A不符合题意；B．被定义的B描述磁场的强弱及方向，而定义式中的物理量描述电流元受力情况，B不符合题意；C．在定义B的同时，也就确定了B与F，以及IL单位间的关系，即1T=1NC符合题意；D．在定义B的同时，也包含了利用相同电流元“比较”受安培力大小的思维方法，即控制变量法，D符合题意。故答案为：CD。

【分析】比较安培力时采用控制变量法根据磁感应强度的定义式和国际单位制中的基本单位进行分析判断。12．【答案】B,C【解析】【解答】AB．ab边进入磁场时，线框abcd的磁通量增加，根据楞次定律，流过ab边电流由b指向a，线框受到的安培力竖直向上，A不符合题意，B符合题意；C．ab边中的感应电动势是ab边运动切割磁感线产生的，本质是由于洛伦兹力的作用产生的，C符合题意；D．设ab边长度为L，运动速度为v，导线框电阻为R，磁场磁感应强度为B；则ab边产生的感应电动势为E=BLv，感应电流为I=ER=BLvR，ab边受到的安培力为F安=BIL=故答案为：BC。

【分析】线圈进入磁场中根据楞次定律得出电流的方向和安培力的方向，结合法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律和安培力的表达式得出磁感应强度的表达式。13．【答案】A,C【解析】【解答】A．保持两开关闭合，R的滑片上滑时，滑动变阻器的阻值变大，电容器两端的电压增大，根据C=QU，电容器处于充电状态，则RB．保持两开关闭合，R的滑片下滑时，滑动变阻器的阻值变小，电容器两端的电压减小，根据E=UC．断开S2，电容器两极板之间电荷量保持不变，根据C=QU，E=Ud，C=εD．断开S2，电容器两极板之间电荷量保持不变，根据E=4πkQεr故答案为：AC。

【分析】保持两开关闭合时，滑片的移动时接入电路中电阻的变化和闭合电路欧姆定律得出电路中电流的变化情况，利用电容器的决定式和定义式以及匀强电场电场强度的表达式得出Ｐ点电势的变化情况以及油滴电势能的变化情况。14．【答案】B,C【解析】【解答】AB．当开关S闭合时，流过灯泡的电流瞬间增大，所以灯泡瞬间变亮，由于线圈的自感作用使得流过电阻R的电流逐渐增大，断开S时，由于灯泡的电阻与定值电阻R相同电流逐渐减小，A不符合题意，B符合题意；C．断开开关，线圈产生的感应电流方向向右，所以流过灯泡的电流向左，C符合题意；D．由图可知，t=1.1×10-3s时，电流为0.9A，t=5.0×10-4s时，电流为1.5A，根据功率的计算公式P=I2R故答案为：BC。

【分析】当开关S闭合时，根据通过电流的变化情况得出灯泡亮度的变化情况，断开开关时根据线圈中电流的方向，利用功率的表达式得出灯泡的功率。15．【答案】B,D【解析】【解答】AB．当滑动触头P从右向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，所以回路中的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可得，回路中的电流增大，即电流表示数增大，但内电压增大，从而路端电压减小，即电压表读数减小，A不符合题意，B符合题意；D．当回路中的电流最大时，定值电阻R0消耗的功率最大，此时滑片滑到最左端，有Im=EC．当外电路电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，根据等效电源法，当R消耗的功率最大时，有R=R0+r=4Ω，I=故答案为：BD。

【分析】滑动触头P从右向左移动的过程中根据闭合电路欧姆定律得出电压表示数的变化情况，利用电功率的表达式得出Ｒ消耗的最大功率。16．【答案】（1）红（2）469（3）1000【解析】【解答】（1）电流从电源正极流出，从黑笔流出从红笔流入，所以A端应与红笔相连；（2）根据闭合电路欧姆定律可得Ig=（3）根据闭合电路欧姆定律可得13I【分析】（1）电流从多用电表的黑表笔流出，红表笔流入；

（2）结合闭合电路欧姆定律得出R0接入电路的阻值；

（3）根据闭合电路欧姆定律得出待测电阻接入ＡＢ间的阻值。17．【答案】（1）最左端（2）65.3（3）（4）14.0；122【解析】【解答】（1）为保护电压表，闭合开关前，应将滑动变阻器有效阻值调至最大，故R的触头置于最左端。（2）电压表为理想电表，则电流为I=（3）描出U1为6.0V，U2为1.96V