山西省太原市2023-2024学年高二上学期期末物理试题（含答案）

山西省太原市2023-2024学年高二上学期期末物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四五总分评分一、单选题1．“天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板，为中国空间站的正常工作提供足够的能量。下列说法正确的是（）A．太阳能是不可再生能源B．太阳能主要以热传导的方式传到地球C．太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置D．太阳能电池板能源源不断地产生电能，说明能量可以创生2．一台电风扇和一电热毯上都标有“220V60W”的字样，当它们正常工作时（）A．它们的电阻值一定相等 B．通过它们的电流一定不同C．它们的发热功率一定相等 D．它们消耗的电功率一定相等3．“中国天眼”用于探索宇宙起源和演化，其灵敏度达到世界第二大望远镜的2.5倍以上，大幅拓展了人类的视野。“天眼”“眼眶”所围圆面积为S。其所在处地磁场的磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面平行、垂直的分量分别为B1、BA．B1S B．B2S C．0 4．如图所示，虚线方框内有垂直纸面的匀强磁场，闭合线圈在由位置1穿过虚线框到达位置3的过程中，能产生感应电流的是（）A．从位置1加速到达磁场前 B．匀速通过磁场左边界时C．在磁场内加速运动时 D．停止在位置2时5．利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，然后保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L，得到导线受到的安培力F分别与I和L的关系图象，则正确的是（）A． B．C． D．6．在“重走科学大师之路，探究科技奥秘”活动中，一科学爱好组在水平桌面上放置了一小磁针，小磁针静止时，其位置如图（俯视）中虚线所示。若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则小磁针转向图中实线所示位置。下列判断可能正确的是（）A．导线南北放置，通有向南的电流B．导线南北放置，通有向北的电流西C．导线东西放置，通有向西的电流D．导线东西放置，通有向东的电流7．在小区亮化形象工程中，草坪上安装了大量的太阳能庭院LED景观灯。拆下太阳能电池板中的一组电池，测得它未接入电路时两端的电压为800mV，短路电流为40mA。若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是（）A．0.1V B．0.2V C．0.3V D．0.4V8．质量为m1、带电荷量为q的A粒子和质量为m2、带电荷量为-2A．m1m2 B．m2m19．如图，长度为L、电阻为R、质量为m的均匀导线弯折成一闭合正三角形abc，并用一绝缘细线挂在力的传感器下方，用此装置可以测量匀强磁场的磁感应强度B。测量时，将abc完全置于匀强磁场中，同时让其平面与磁场方向垂直。将a、b接到电源两端，同时调节电源的电压，发现力传感器示数为0时，ab两端的电压为U。由此可以判定（）A．a接高电势时B=3mgRB．a接高电势时B=2mgRC．b接高电势时B=3mgRD．b接高电势时B=mgR10．如图a所示，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中，理想电压表V1、V2的示数随理想电流表A示数的变化情况如图b所示，下列说法正确的是（）A．滑动变阻器的最大阻值为12Ω B．电源的电动势为9VC．R0=15Ω D．电源内阻为3Ω二、多选题11．电源电动势反映了电源把其它形式的能量转化为电势能的能力，因此电动势（）A．由电源中非静电力的特性决定B．越大，表明电源储存的电能越多C．在数值上等于未接入电路时电源两端的电压D．等于把1C的正电荷在电源内部从负极移到正极非静电力做的功12．某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（）A．电路的总电流变小 B．路端电压变大C．车灯的电流变小 D．电源的总功率变大13．如图所示，直导线a、b平行放置，通过的电流相等。虚线与导线垂直且交于A、B，O为AB的中点，下列说法正确的是（）A．AB间O点处的磁感应强度最大B．ab间有相互作用的引力C．若将小磁针放在AB间，小磁针N极受力垂直纸面向内D．若将小磁针放在A点左侧的虚线上，小磁针N极受力垂直纸面向外14．某演示用多用电表有两个挡位，一是量程100mA为电流表，另一是倍率为“×1”的欧姆挡其内部电路如图甲所示。其中R为定值电阻，表盘如图乙所示，下列说法正确的是（）A．图中a应为红表笔，b应是黑表笔B．当开关接到c时，多用电表用来测量电阻C．欧姆挡内电源的电动势应为1.5VD．欧姆挡内电源的电动势应为3.0V15．速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中S0A．甲束粒子带正电，乙束粒子带负电B．甲、乙两束粒子的比荷之比为2：3C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率为D．若两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为2：3三、实验题16．在探究感应电流产生的条件时，同学们分别用下列三种方案进行了探究。（1）下列操作中，能使灵敏电流计发生偏转的是______（填选项前字母）。A．甲图中将条形磁铁放在线圈中保持静止B．乙图中闭合开关的瞬间C．乙图中闭合开关后，导体杆ab在磁场中平行磁场方向上下运动D．丙图中断开开关的瞬间（2）同学们用三套实验方案做了各种尝试，最终总结如下：甲方案：只有当磁铁和线圈有相对运动时才会产生感应电流；乙方案：只有当开关闭合，并且ab棒做切割磁感线运动时才会产生感应电流；丙方案：只要线圈A中的电流有变化时，线圈B中就会产生感应电流。运用磁通量的概念，根据以上结论可将感应电流产生的条件全面，简洁地表示为。17．明昊在废品收购站看到一节平头（正极无凸出）电池，上面字迹模糊，但是从形状上可看出像是一节5号充电电池，为验证自己的猜想，明吴借到的主要器材如下：A．电压表V；有3V和15V两个两程，内阻约3kΩ和15kΩ；B．电流表A：有0.6A和3A两个两程，内阻约0.1Ω和0.02Ω；C．精密电阻箱R0（0~99.99Ω）D．滑动变阻器R：0~100Ω；（1）明昊用15V的量程试触电池的两端，发现指针偏转很小。为此他选择使用3V的量程进行测量，理由是。（2）正确选择量程后，明吴设计了图甲的电路进行测量。按照图甲将图乙的实物连接完整。（3）将R0调到2.40Ω进行实验，多次调节R滑动触头的位置，读出多组电压表和电流表的示数并绘制出图丙所示的U-I图像，由图线可求出E=V，r=（4）实验中，明昊发现电压表不够准确，为此他舍弃了电压表，仅用电流表和下述器材就完成了测量。下列器材中必须选用的是___________。A．滑动变阻器RB．精密电阻箱RC．精密电阻箱R0四、填空题18．“祝融号”火星车，其动力主要来源于太阳能电池。现将“祝融号”的动力供电电路简化如图，其中电热丝（定值电阻R=5Ω，太阳能电池电动势E=150V，内阻r未知，电动机线圈电阻rM=4Ω，当火星车正常行驶时，电动机两端的电压（1）太阳能电池的内电阻r。（2）电动机的热功率和机械功率。五、解答题19．如图为半导体离子注入工艺原理示意图。初速度为0的离子P3+（质量为m、带电量为+3e），经电压为U的电场加速后，垂直磁场边界进入宽度为d的匀强磁场区域，转过一定角度后从磁场射出，并注入半导体工件内部达到掺杂的目的。已知磁感应强度大小为mU6e（1）离子P3+进入磁场时速度的大小；（2）离子P3+在磁场中偏转的角度与偏转的距离。20．如图为一电流表的原理示意图，质量为m=100g的均匀细金属棒MN的中点处与劲度系数为k=200N/m的竖直弹簧相连，矩形区域abef内有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，其中ab=20cm，ae=2cm。当MN中没有电流通过时，与MN连接的绝缘轻指针指在标尺上的0位置；当MN中通入电流I=2.5A时，指针指在-0.5cm处，取g=10m/s（1）确定此时MN中的电流方向：（2）求此时弹簧的弹力的大小及磁场磁感应强度的大小。21．如图为一电流表的原理示意图，质量为m=100g的均匀细金属棒MN的中点处与劲度系数为k=200N/m的竖直弹簧相连，矩形区域abef内有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，其中ab=20cm，ae=2cm。当MN中没有电流通过时，MN与矩形区域的中线cd重合，与MN连接的绝缘轻指针指在标尺上的0位置，当MN中有电流通过时，指针示数可反映出电流大小及电流方向。g=10m/s（1）当MN中的电流I=2.5A时，指针指在-0.5cm处，求磁感应强度B的大小。（2）求该电流表可以测量的电流范围。22．在如图所示的平面直角坐标系xOy中，在第I、II象限内存在方向垂直xOy平面的匀强磁场，第IV象限内存在有界匀强电场，方向沿y轴负方向，下边界为y=−h。在电场区域下方放置探测板，电子到达板上时被吸收。一电子从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场当人射电子的初速度大小为v0时，电子恰好能到达探测板，并击中(L2，−h)点。已知电子质量为（1）求磁感应强度B和电场强度E的大小；（2）求电子在磁场、电场中运动的总时间。23．在如图所示的平面直角坐标系xOy中，在第I、II象限内存在方向垂直xOy平面的匀强磁场，第IV象限内存在匀强电场，方向沿y轴负方向。电场区域呈阶梯状，宽度为L，y方向的长度依次为h、h2。电场区域下方放置两块宽度为L、彼此不相连的电子探测板，电子遇到探测板后立即被吸收。一束电子从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场，当入射电子束的初速度大小为v0时，电子恰好能到达第一块探测板，并击中（L2，-h）点。已知电子质量为m（1）求磁感应强度B和电场强度E的大小；（2）若入射电子束的初速度大小在(1

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】A．太阳能是可再生能源，A不符合题意；B．太阳能主要以热辐射的方式传到地球，B不符合题意；C．太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置，C符合题意；D．太阳能电池板能源源不断地产生电能，并不是能量创生了，而是能量转化得到的，D不符合题意。故答案为：C。【分析】太阳能是可再生能源，主要以辐射的方式传到地球，太阳能电池板源源不断的产生电能。2．【答案】D【解析】【解答】BD．电风扇是非纯电阻，电热毯是纯电阻，它们都标有“220V60W”的字样，则它们正常工作时，它们消耗的电功率一定相等，由P=UI可知，通过它们的电流I一定相等，B不符合题意，D符合题意。AC．对于电热毯有R=对于电风扇有R≠所以它们的电阻值一定不同；由P=I故答案为：D。【分析】非纯电阻电路中欧姆定律不能使用，结合电功率的表达式判断通过电热毯和电风扇的电流大小关系，对电热毯利用欧姆定律和功率的表达式得出发热功率的大小关系。3．【答案】B【解析】【解答】在匀强磁场中，“眼眶”与磁场Bl平行，穿过的磁通量Φ=0，“眼眶”与磁场B2垂直，则穿过的磁通量Φ=B2S。故答案为：B。【分析】根据磁通量的表达式得出穿过“眼眶”的磁通量。4．【答案】B【解析】【解答】A．从位置1加速到达磁场前，线框的磁通量一直为零，保持不变，线框不会产生感应电流，A不符合题意；B．匀速通过磁场左边界时，线框的磁通量增加，线框会产生感应电流，B符合题意；C．在磁场内加速运动时，线框的磁通量保持不变，线框不会产生感应电流，C不符合题意；D．停止在位置2时，线框的磁通量保持不变，线框不会产生感应电流，D不符合题意。故答案为：B。【分析】回路中产生感应电流的条件是回路闭合，磁通量发生变化，结合磁通量的表达式进行分析判断。5．【答案】B【解析】【解答】根据F=BIL可知先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，则F—I图象是过原点的直线。同理保持电流I不变，改变通过电部分的长度L，则F-L图象是过原点的直线。故答案为：B。【分析】根据安培力的表达式得出F-L的图像。6．【答案】A【解析】【解答】A．导线南北放置，通有向南的电流，根据安培定则可知电流在小磁针处产生的磁场方向由西向东，小磁场N极向东偏转，A符合题意；B．导线南北放置，通有向北的电流，根据安培定则可知电流在小磁针处产生的磁场方向由东向西，小磁场N极向西偏转，B不符合题意；C．导线东西放置，通有向西的电流，根据安培定则可知电流在小磁针处产生的磁场方向由北向南，小磁针并不会偏转，C不符合题意；D．导线东西放置，通有向东的电流，根据安培定则可知电流在小磁针处产生的磁场方向由南向北，小磁针并不会偏转，D不符合题意。故答案为：A。【分析】根据安培定则得出导线周围产生的磁场方向，从而得出小磁针的转动方向。7．【答案】D【解析】【解答】由于未接入电路时两端的电压为800mV，短路电流为40mA，所以电源电动势、内阻分别为E=800mV=0.8V，r=与20Ω的电阻连成闭合电路，则路端电压为U=故答案为：D。【分析】根据断路电流的表达式以及闭合电路欧姆定律得出路段电压。8．【答案】C【解析】【解答】粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，则有qvB=可得v=则粒子的动能为E则A粒子与B粒子的动能之比为E故答案为：C。【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合动能的表达式得出粒子AB的动能之比。9．【答案】B【解析】【解答】力传感器示数为0，则三角形abc所受安培力竖直向上，则有mg=B解得B=根据左手定则，a接高电势时，磁场方向垂直纸面向里，b接高电势时，磁场方向垂直纸面向外。故答案为：B。【分析】对三角形abc进行受力分析，根据共点力平衡得出磁感应强度的表达式，结合左手定则得出磁场的方向。10．【答案】A【解析】【解答】AC．由电压表V2的示数随电流表示数A的变化图像可知R当I=0.5A时，此时外电路的阻值达到最大，则R则R的最大值为R=R外－R0=12ΩA符合题意，C不符合题意；BD．根据闭合电路欧姆定律可得E=U外1＋I1r，E=U外2＋I2r解得E=8V，r=1ΩBD不符合题意。故答案为：A。【分析】根据欧姆定律得出滑动变阻器的最大值，利用闭合电路欧姆定律得出电源的电动势和内阻。11．【答案】A,C,D【解析】【解答】AB．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，由非静电力的性质决定；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，但不表明电源储存的电能越多，A符合题意，B不符合题意；C．电源未接入电路时，电流I=0，由闭合电路欧姆定律U=E−Ir可知U=E所以电动势在数值上等于未接入电路时电源两端的电压，C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符合题意。故答案为：ACD。【分析】电动势是电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量，电动势越大，将其它形式的能量转化为电能的本领越大，结合闭合电路欧姆定律以及电场力做功进行分析判断。12．【答案】C,D【解析】【解答】C．开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，表明车灯的电流变小，C符合题意；B．由于经过车灯的电流变小，则车灯两端电压减小，而车灯两端电压即为路端电压，则路端电压减小，B不符合题意；A．根据E=U+Ir可知，路端电压减小时，电路总电流增大，A不符合题意；D．根据P=EI可知，电路总电流增大时，电源的总功率变大，D符合题意。故答案为：CD。【分析】开关s闭合时车灯变暗是由于电流减小，结合闭合电路欧姆定律得出电路中总电流的变化情况以及总功率的变化情况。13．【答案】B,D【解析】【解答】A．根据安培定则，与矢量的合成法则，AB间O点处的磁感应强度为零，A不符合题意；B．根据安培定则与左手定则，可知，同向电流相互吸引，因此ab间有相互的吸引力，B符合题意；C．若将一小磁针放在OB之间某处，依据安培力与矢量的合成法则，可知，OB之间某处磁场方向垂直纸面向外，那么小磁针N极受力垂直纸面向外，C不符合题意；D．当将一小磁针放在A点左侧，可知，在A点左侧磁场方向垂直向外，那么小磁针N极受力垂直纸面向外，D符合题意。故答案为：BD。【分析】根据安培定则以及磁感应强度的合成得出AB间O点的磁感应强度，电流之间的相互作用是同向吸引，异向排斥，结合左手定则以及力的合成得出小磁针N极受力的方向。14．【答案】A,C【解析】【解答】A．图中a与内部电源的负极连接，可知a应为红表笔，b应是黑表笔，A符合题意；B．当开关接到c时，多用电表用来测量电流，B不符合题意；CD．欧姆挡中值电阻为15Ω，则内阻为rg=15Ω，则内电源的电动势应为E=C符合题意，D不符合题意。故答案为：AC。【分析】多用电表的红表笔接电源正极，结合闭合电路欧姆定律以及多用电表的使用原理进行分析判断。15．【答案】C,D【解析】【解答】A．甲粒子在磁场中向上偏转，乙粒子在磁场中向下偏转，根据左手定则知甲粒子带负电，乙粒子带正电，A不符合题意；C．能通过狭缝S0的带电粒子满足即速率为v=C符合题意；B．根据洛伦兹力提供向心力qvB=m解得q由S0A=两粒子穿过速度选择器的速度相同，则甲、乙两束粒子的比荷之比为3：2，B不符合题意；D．粒子轨道半径r=mvqB，由题意可知v、q、B则甲、乙两束粒子的质量比为2：3，D符合题意。故答案为：CD。【分析】根据粒子在磁场中的偏转情况以及左手定则得出甲乙粒子束的电性，能通过狭缝时结合共点力平衡的粗甲乙粒子速度的比值，利用洛伦兹力提供向心力得出比荷的表达式以及甲乙轨道半径之比。16．【答案】（1）D（2）穿过闭合回路的磁通量发生变化【解析】【解答】（1）能产生感应电流的条件需要有闭合回路，并且有磁通量的变化。A．条形磁铁放在线圈中保持静止，没有磁通量变化。A不符合题意；B．乙图中闭合开关的瞬间，导体棒未动，也没有磁通量变化。B不符合题意；C．导体杆ab在磁场中平行磁场方向上下运动，不切割磁感线，没有磁通量变化，则没有感应电流产生。C不符合题意；D．丙图中断开开关的瞬间，回路中电流减小，线圈A在线圈B处产生的磁场减小，使线圈B磁通量减小，则能够产生感应电流。D符合题意。故答案为：D。（2）根据甲、乙、丙三种方案，可将感应电流产生的条件总结为：穿过闭合回路的磁通量发生变化。【分析】（1）回路中产生感应电流的条件是回路必须闭合以及回路中磁通量发生变化；

（2）利用（1）得出产生感应电流的条件。17．【答案】（1）减小读数带来的偶然误差（2）（3）1.75；0.73（4）B【解析】【解答】（1）他选择使用3V的量程进行测量，理由是减小读数带来的偶然误差；（2）实物连接如图；（3）图线可求出E=1.75V内阻r=（4）实验中，明昊发现电压表不够准确，为此他舍弃了电压表，可以用电流表与定值电阻串联可代替电压表，即可选用精密电阻箱R0故答案为：B。【分析】（1）为了减小误差，应选择量程是3v的电压表；

（2）根据电路图连接实物图；

（3）根据百合电路欧姆定律以及U-I图像得出电源的电动势和电源的内阻；

（4）根据测量电源电动势和内阻的实验原理以及注意事项得出仅用电流表就能完成测量的仪器。18．【答案】（1）设电路中的电流为I，则电热丝上消耗的功率为P=解得I=5A由欧姆定律及串联电路的规律可得E=解得r=1Ω（2）电动机产生的热功率为P解得P电动机的机械功率为P解得P【解析】【分析】（1）根据电功率的表达式以及闭合电路欧姆定律得出太阳能电池的内电阻；

（2）根据功率的表达式得出电动机的机械功率。19．【答案】（1）由3eU=解得v=（2）由3evB=m得R=2d由几何关系Rsinθ=d解得sin即θ=设偏转距离大小为s=R(1−cosθ)解得s=(2−【解析】【分析】（1）根据动能定理得出离子P3+进入磁场时速度；

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，结合洛伦兹力提供向心力以及几何关系得出离子P3+在磁场中偏转的角度与偏转的距离。20．【答案】（1）当MN中没有电流通过时，指针指在标尺上的0，当MN中通入电流，指针指在−0.5cm处，说明安培力方向向下。由左手定则，电流方向：M流向N（2）设没有电流通过时弹簧弹力为FN1，有电流通过时弹簧弹力为FN2。没有电流通过时弹簧伸长量为x1，有电流通过时弹簧伸长量为x2=x联立解得F解得B=2T【解析】【分析】（1）根据