山西省长治市2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题【含答案解析】

物理（A卷）考生注意：1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。4．本卷命题范围：人教版必修第三册、选择性必修第二册第一、二章。一、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.关于对电场的概念以及公式的理解，下列说法正确的是（）A.电场强度公式可知，距q相同距离点电场强度相同B.电场强度公式可知，若试探电荷的电荷量加倍，则该点的电场强度减半C.电场强度公式适合于任何电场的电场强度计算D.由电势定义式不能得出电场中某点的电势与该点的电荷量q成反比【答案】D【解析】【详解】A．电场强度公式可知，距q相同距离点的电场强度大小相等，但方向不同，故A错误；B．电场强度公式是定义式，电场强度只由电场自身决定，与试探电荷的电荷量无关，故B错误；C．电场强度公式只适合于匀强电场的电场强度计算，故C错误；D．为电势的定义式，电势只由电场自身决定，与试探电荷的电荷量无关，所以由电势定义式不能得出电场中某点的电势与该点的电荷量q成反比，故D正确。故选D。2.如图所示的电路中，C为平行板电容器，左右两极板分别为M、N，G表为0刻度在中央的灵敏电流计。闭合电键，待电路稳定，电源的内阻不可忽略。则下列说法正确的是（）A.M板向左移动少许，两极板间的电场强度减小B.滑动变阻器的滑片向右移动少许，流过G表的电流方向向右C.增大电阻箱的阻值，流过G表的电流方向向左D.断开电键S，N板向左移动少许，两板间的电场强度增大【答案】A【解析】【详解】A．电路稳定后，电容器极板之间电压一定，根据可知，M板向左移动少许，极板间距增大，则两极板间的电场强度减小，故A正确；B．滑动变阻器与电容器串联，可知，滑动变阻器电阻的接入大小对电容器极板电压没有影响，即对电容器极板所带电荷量大小没有影响，可知，滑动变阻器的滑片向右移动少许，灵敏电流计中没有电流通过，故B错误；C．增大电阻箱的电阻，外电阻增大，干路电流减小，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，根据可知，电容器极板所带电荷量增大，N极带负电，则N极得电子，电子向左运动，则流过G表的电流方向向右，故C错误；D．断开电键S后，电容器在与电阻箱构成的新回路中放电，最终电容器不带电，极板之间电压为0，极板之间电场强度为0，故D错误。故选A。3.某同学在研究自感现象时，设计了如图所示的电路，线圈L的自感系数较大，直流电阻为，且，小灯泡1、2完全相同，忽略两小灯泡的电阻值受温度的影响。下列说法正确的是（）A.电键闭合瞬间，灯泡1、2同时发光，且亮度均保持不变B.断开电键瞬间，流过灯泡2的电流方向向右C.断开电键瞬间，灯泡2立即熄灭，灯泡1逐渐熄灭D.断开电键瞬间，灯泡2闪亮一下后逐渐熄灭【答案】D【解析】【详解】A．电键闭合瞬间，灯泡2马上发光，由于线圈L产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以灯泡1逐渐变亮，故A错误；BCD．电键闭合稳定后，由于线圈直流电阻，则线圈所在支路的电流大于灯泡2所在支路的电流，断开电键瞬间，线圈L产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且线圈与灯泡1、2、构成回路，所以灯泡1逐渐熄灭，灯泡2闪亮一下后逐渐熄灭，流过灯泡2的电流方向向左，故BC错误，D正确。故选D。4.如图所示，水平直线上的A、B两点固定有两个点电荷，且两点电荷所带电荷量大小相等，O点为AB的中点，过O点虚线竖直，一重力忽略不计的正粒子仅在电场力作用下沿图中的曲线轨迹运动，图中的a、b两点关于O点中心对称。下列说法正确的是（）A.A、B两点的点电荷均带负电B.过O点虚线为等势线C.a、b两点的电场强度相同D.若正粒子的初速度合适，则经过O点瞬间的速度可能为0【答案】A【解析】【详解】A．曲线ab为正粒子只在电场力作用下的运动轨迹，根据正粒子所受电场力一定指向轨迹的凹侧，可知A、B两点的点电荷一定都带负电，故A正确；B．由于两点电荷为等量同种负点电荷，根据等量同种负点电荷周围电势分布可知，图中虚线（中垂线）不是一条等势线，故B错误；C．根据对称性和等量同种负点电荷周围电势分布可知，a、b两点的电场强度大小相等，方向不同，故C错误；D．根据等量同种负点电荷周围电势分布可知，O点场强为0，粒子在O点所受电场力为0，若粒子经过O点瞬间的速度可能为0，则粒子将静止与O点，不可能从O点运动到b点，故D错误。故选A。5.如图所示，两极板间存在正交的电磁场，匀强电场和匀强磁场的方向如图，一带正电的粒子（重力忽略不计）以速度沿水平向左由N点射入两极板，粒子刚好能沿直线穿过两极板。电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。下列说法正确的是（）A.B.若粒子的速度大于，粒子向上偏转C.仅将正粒子改为负粒子，粒子仍沿直线穿过极板D.仅将正粒子由M水平向右射入，粒子仍沿直线穿过极板【答案】C【解析】【详解】A．粒子在极板间受电场力和洛伦兹力做匀速直线运动，有可得，A错误；B．粒子受向上的电场力和向下的洛伦兹力，若粒子的速度大于，则洛伦兹力大于电场力，粒子向下偏转，B错误；C．仅将正粒子改为负粒子，则电场力方向向下，洛伦兹力方向向上，仍有，粒子仍沿直线穿过极板，C正确；D．仅将正粒子由M水平向右射入，则粒子所受电场力方向向上，洛伦兹力方向也向上，粒子向上偏转，D错误。故选C。6.如图所示，两定值电阻、串联后接在电动势，内阻的直流电源两端，已知电阻、的额定电压均为12V，已知、，假设定值电阻的电阻值不受温度的影响，电路开关S接通，下列说法正确的是（）A.定值电阻消耗的电功率为20WB.定值电阻消耗的电功率为12WC.通电时间较长，定值电阻会烧断D.通电时间较长，定值电阻会烧断【答案】B【解析】【详解】根据闭合电路欧姆定律可得则两端电压为定值电阻消耗的电功率为两端电压为定值电阻消耗的电功率为由于、的实际电压都没有超过额定电压，所以通电时间较长，、都不会烧断。故选B7.如图所示，圆心为O的光滑圆形轨道竖直放置，两根长度和质量均相等的导线A、C，导线A固定在管道的最低点并通有垂直纸面向里、大小为的电流，当导线C中通有方向垂直纸面大小为的电流时恰好能静止在与圆心等高的圆形轨道内壁上。已知通电导线在其周围某处产生磁场的磁感应强度大小（式中k为常数，I为通电导线中的电流大小，d为该处到通电导线的距离），现缓慢减小A导线的电流，C始终没离开轨道。则下列说法正确的是（）A.导线C中的电流方向垂直纸面向里B.C.缓慢减小的过程中，轨道对导线C的弹力大小不变D.缓慢减小的过程中，导线A、C之间的距离减小，安培力增大【答案】C【解析】【详解】A．对导线C进行受力分析，根据平衡条件可知，C受到重力、轨道支持力和A对C的安培斥力，根据安培定则和左手定则可知，导线C中的电流方向垂直纸面向外，故A错误；B．由于导线A固定，通过导线C的受力情况无法判断与的大小关系，故B错误；CD．缓慢减小的过程中，导线C沿着轨道缓慢向下移动，其受力如图所示根据相似三角形可得由于、不变，导线A、C间的距离逐渐减小，所以轨道对导线C的弹力大小不变，A、C间的安培力逐渐减小，故C正确，D错误。故选C。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.如图所示，光滑斜面上方的某个区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，虚线1、2是磁场的两条边界线且与斜面垂直，一直立固定在平板上的正方形导线框从斜面的最高点无初速度释放，经过一段时间，线框通过磁场区域．已知磁场边界线的长度与磁场边界线之间的距离均大于线框的边长，斜面足够长。下列说法正确的是（）A.线框进入磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向B.线框有可能一直匀速穿过磁场区域C.线框进入和穿出磁场的过程中，线框产生的焦耳热相等D.线框进入和穿出磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量相等【答案】AD【解析】【详解】A．线框进入磁场的过程中，穿过线框的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，故A正确；B．若线框匀速进入磁场，由于磁场边界线的长度与磁场边界线之间的距离均大于线框的边长，则线框完全进入磁场后将做加速运动，线框出磁场时的速度大于进入磁场时的速度，根据可知线框出磁场将做减速运动，所以线框不可能一直匀速穿过磁场区域，故B错误；C．若线框匀速进入磁场，则线框出磁场过程受到的安培力大于进入磁场过程受到的安培力，线框出磁场过程克服安培力做功大于进入磁场过程克服安培力做功，线框出磁场过程产生的焦耳热大于进入磁场过程产生的焦耳热，故C错误；D．根据由于线框进入和穿出磁场的过程中，磁通量变化大小相等，所以通过线框横截面的电荷量相等，故D正确。故选AD。9.如图甲所示电路中，螺线管线圈的匝数为n、面积为、电阻为R，定值电阻的阻值为4R，电动机绕线电阻为R，穿过螺线管线圈磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示（取向上为正方向）。在时间内电动机不转动，时间内电动机正常转动且螺线管线圈中的电流变为时间内螺线管线圈中的电流的2.4倍。下列说法正确的是（）A.时间内C点电势高于A点电势B.时间内流过螺线管线圈的电流为C.在时间内电动机的电压为D.在时间内流过电动机的电流为【答案】BC【解析】【详解】A．时间内，均匀增大，根据楞次定律，可判断出线圈中的感应电流方向为顺时针，则A点电势高于C点电势，A错误；B．时间内螺线管中产生的感应电动势为并联电路的电阻为流过螺线管线圈的电流为B正确；C．在时间内螺线管中产生的感应电动势为电动机的电压为C正确；D．在时间内流过定值电阻的电流为流过电动机的电流为D错误。故选BC。10.如图所示，水平线上方竖直虚线左、右两侧分别存在垂直于纸面向外的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，磁场的磁感应强度大小为B。一质量为m的带正电粒子以初速度垂直于射入磁场，经磁场偏转后垂直虚线进入电场中，进入电场时的位置与水平线的距离为d，离开电场时与直线的夹角为θ。不计粒子重力和空气阻力。下列说法正确的是（）A.粒子的电荷量为B.磁场和电场对粒子作用力的总冲量大小为C.粒子在电场中的运动时间为D.匀强电场的电场强度大小为【答案】AC【解析】【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有半径为，解得A正确；B．粒子进入电场时的速度为，离开电场时的速度为磁场和电场对粒子作用力的总冲量大小为速度变化量为离开电场和进入磁场时速度的矢量差，即所以B错误；C．粒子在电场中做类平抛运动，竖直方向做匀加速直线运动，离开电场时的竖直分速度为竖直反向位移为，有可得C正确；D．粒子在电场中运动，根据动能定理有可得D错误。故选AC。三、非选择题（本题共5小题，共54分）11.某实验小组的同学为了“探究影响感应电流方向的因素”设计了如图所示的电路，其中部分导线已连接。（1）为了完成实验，请用笔划线代替导线将电路补充完整________；（2）为了保护电器，电键闭合前，滑动变阻器的滑片P应位于______（选填“最左端”“正中央”或“最右端”）；（3）连接电路后，将线圈M插入线圈N中，发现电键闭合瞬间，灵敏电流计的指针向左发生偏转，经过一段时间电路稳定后，灵敏电流计的指针______（选填“向左”“不发生”或“向右”）偏转；若仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，则灵敏电流计的指针______（选填“向左”、“不发生”或“向右”）偏转。【答案】（1）见解析（2）最右端（3）①.不发生②.向左【解析】小问1详解】完整实物连线如图所示【小问2详解】为了保护电器，电键闭合前，滑动变阻器的滑片P应位于最右端，使滑动变阻器接入电路阻值最大。【小问3详解】[1]连接电路后，将线圈M插入线圈N中，发现电键闭合瞬间，穿过线圈M的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左发生偏转，经过一段时间电路稳定后，穿过线圈M的磁通量不变，线圈M不产生感应电流，灵敏电流计的指针不发生偏转；[2]若仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，通过线圈N的电流增大，穿过线圈M的磁通量增加，则灵敏电流计的指针向左偏转。12.实验小组为了测量一段金属丝的电阻率，利用实验室为其提供的器材，进行了如下操作：（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其读数如图甲所示，则金属丝的直径为______mm；（2）用多用电表粗略测量了金属丝的电阻，测量时，将选择开关旋至“×1”挡位，进行欧姆调零后测量，多用电表的读数如图乙所示，则金属丝的阻值约为______Ω；（3）为了减小电阻率测量的误差，实验时应较为精确地测量了金属丝的电阻值，实验室为其提供了如下的实验器材：A．电源E（电动势约3.0V，内阻很小）B．电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）C．电流表A1（量程0~0.6A，内阻约1.5Ω）D．电流表A2（量程0~3A，内阻约0.025Ω）E．滑动变阻器R1（阻值范围0~10Ω，最大允许电流1A）F．滑动变阻器R2（阻值范围0~100Ω，最大允许电流2A）H．开关、导线①实验时，为了使电表的示数变化尽量大，利用实验室为其提供的器材，设计测量金属丝电阻的电路图，将其画在图中的虚线框内，并标明所选的器材______；②如果金属丝接入电路的长度为L，金属丝的直径为d，某次测量时电压表读数为U、电流表的读数为I，若电压表看作理想电表，则该金属丝的电阻率为ρ=______（用以上物理量字母表示），若电压表不能看作理想电表，则金属丝电阻率的上述测量值______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。【答案】（1）0.727（0.726~0.728）（2）6.0（3）①.见解析②.③.小于【解析】【小问1详解】根据螺旋测微器的读数规律，该读数为【小问2详解】根据欧姆表的读数规律，该读数为【小问3详解】①[1]电源电动势约为3.0V，根据上述，金属丝电阻约为6.0Ω，则通过金属丝的最大电流约为为了确保电流表的安全与精度，电流表选择0~0.6A，即电流表选择A1。由于实验要求使电表的示数变化尽量大，则控制电路采用滑动变阻器分压式接法，为了使测量值连续性强一些，滑动变阻器总阻值选择小一些，即滑动变阻器选择R1。由于电压表内阻远远大于金属丝电阻与电流表电阻，可知，电流表分压影响大一些，为了减小电流表分压影响，测量电路采用电流表外接法，作出电路图，如图所示②[2]根据欧姆定律有根据电阻定律有解得[3]由于控制电路采用电流表外接法，实验系统误差在于电压表分流，由于电压表的分流影响，导致电流测量值偏大，则电阻测量值偏小，可知，金属丝电阻率的上述测量值小于真实值。13.如图所示的虚线间有两个边长均为L的正方形区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ中存在水平向右的匀强电场，区域Ⅱ中存在竖直向上的匀强电场，一电荷量为q、质量为m的带正电小球从a点由静止释放，小球由be的中点M进入区域Ⅱ，小球又经一段时间从c点离开区域Ⅱ，重力加速度为g，忽略空气的阻力。求：（1）小球经M点的速度大小；（2）区域Ⅱ中的电场强度大小。【答案】（1）（2）【解析】【小问1详解】带正电小球从a点由静止释放受到重力和电场力作用，沿aM方向做直线运动，小球的受力如图所示根据几何关系可得则有小球从a点到M点过程，根据动能定理可得其中解得小球经M点的速度大小为【小问2详解】小球由M进入区域Ⅱ，小球又经一段时间从c点离开区域Ⅱ，水平方向有竖直方向有其中联立解得区域Ⅱ中的电场强度大小为14.如图所示，直角三角形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场（含边界），磁感应强度大小为B，，边长，，，一粒子源能够向磁场范围内均匀发射相同速率的带电粒子，粒子的质量均为m、电荷量均为。粒子源置于a点，发射的所有粒子均能从ac边射出，且有粒子射出的区域占ac边总长度的．不计粒子的重力及粒子间的相互作用。求：（1）粒子的速度大小；（2）粒子在磁场中运动的最长时间；（3）若仅将粒子源移置于O点，从ab边射出粒子数量与总数量之比。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小问1详解】画出粒子的运动轨迹如图，从a点沿ab方向射出的粒子打到ac边时距离a点最远，