山西省晋城市部分学校2024-2025学年高二下学期2月开学考试物理试题（原卷版+解析版）

2024~2025学年高二2月开学收心考试物理考生注意：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（30%），选择性必修第一册第一章（20%），选择性必修第二册第一章（50%）。一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8-10题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）1.下列说法正确的是（）A.一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零B.安培力的方向一定与通电导线垂直，但与磁场方向不一定垂直C.磁场与通电导线垂直时，磁场对通电导线的作用力最大D.洛伦兹力可以做正功，不能做负功2.如图所示，半圆形导线通以恒定电流，放置在匀强磁场中、已知磁感应强度大小为，导线长为，直径与磁场方向夹角为。该导线受到的安培力大小为（）A. B. C. D.3.如图所示，水平虚线上方存在垂直纸面向里的磁场，沿水平方向的磁感应强度恒定，沿竖直向上的方向磁感应强度大小逐渐减弱，矩形导线框ABCD垂直磁场方向放置。下列说法正确的是（）A.导线框向上平移的过程中，导线框中不能产生感应电流B.使线框绕AB轴转动的过程中，导线框中能产生感应电流C.导线框向右平移的过程中，导线框中能产生感应电流D.使导线框绕过C点垂直纸面的轴在纸面内转动的过程中，导线框中不能产生感应电流4.如图所示，某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度水平向右跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是100kg，速度是0.4m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上，不计水和空气的阻力，以向右为正方向，人停在船上时，小船的速度为（）A0.5m/s B.m/s C.1.0m/s D.m/s5.煤气灶打火装置的原理是尖端放电，打火时放电端与灶体间的电场线如图所示，其中a、b、c为同一直线电场线上的三点，cd垂直电场线abc，已知ab=bc。下列说法正确的是（）A.放电端O接电源的负极B.d点的电势比c点的电势低C.a点的电场强度比d点的电场强度小D.ab间的电势差等于bc间的电势差6.如图所示为回旋加速器，两半径为R的D形盒间接有周期为T的交流电压，前电压为，后电压为，在垂直于D形盒所在平面加竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小未知，比荷为k的带电粒子由D形盒边缘的O点静止释放，经过一段时间，粒子从回旋加速器的小孔引出，忽略粒子在狭缝间的运动时间以及电场变化产生的磁场。下列说法正确的是（）A.带电粒子在磁场中的运动周期为B.粒子的最大速度为C.若电压加倍，则粒子离开回旋加速器时的动能加倍D.若电压加倍，粒子在回旋加速器中运动的总时间不变7.为测试某新车的性能，试验员驾驶该车在某实验路面上匀速行驶，运动过程中，前方空气（初速度近似为0）与车作用后迅速与车共速，产生空气阻力。已知该车的迎风面积为S，空气密度为，在某次实验时，该车匀速运动时功率为P，若忽略地面的阻力，则实验条件下空气阻力的表达式为（）A. B.C. D.8.通常用质谱仪来分析同位素，如图所示为一质谱仪，该质谱仪由加速电场和一半圆形的匀强磁场构成，磁场的圆心为O。两个电荷量相同、质量不同的带电粒子经同一电场加速后，由O点垂直ab方向进入磁场，经过一段时间粒子1、2分别到达竖直接收屏的c、d两点。已知粒子到达接收屏时粒子1的速度与接收屏垂直，粒子2的速度与接收屏的夹角为60°。忽略粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A.磁场方向垂直纸面向里 B.粒子1、2做圆周运动的半径比为C.粒子1、2的质量比为1：2 D.粒子1、2在磁场中运动的时间比为3：49.如图所示电路中，电表均为理想电表，电源的内阻为，已知，当滑动变阻器的滑动触头向左移动少许的过程，两电流表示数变化量的绝对值分别为，流过定值电阻的电流变化量的绝对值为。下列说法正确的是（）A.电流表的示数增加，电流表的示数减小 B.C. D.电源的输出功率增加10.如图甲所示，一个半径为的绝缘圆柱面，有12根等长直导线均匀地紧紧贴在其表面且通有向上的电流，大小均为，其俯视图如图乙所示。已知通有电流的长直导线在距其距离为处产生的磁感应强度大小为（其中为一常数）。则（）A.第1和第11根直导线在圆心处产生的磁感应强度大小相等，方向相反B.第1和第11根直导线对第12根导线的安培力的合力小于第5和第6根直导线对第12根导线的安培力的合力C.第1和第11根直导线对第12根导线安培力的合力大小等于第1和第11根直导线对第6根导线的安培力的合力大小D.第12根导线受到其他11根导线对它的安培力的合力方向沿指向12的方向二、实验题（本题共2小题，共16分）11.某实验小组的同学在探究电容器的充、放电时，设计了如图甲所示的电路，实验时进行了如下的操作∶①将单刀双掷开关接a，并稳定一段时间。②将单刀双掷开关接b，描绘出电流表示数随时间的变化规律，如图丙所示。（1）根据电路图甲用笔划线代替导线将图乙中的实物图连线____；（2）下列现象正确的是A.操作①中，电容器的上极板带正电B.操作②中，流过电流计的电流向上C.操作②中，两极板之间的电场强度逐渐减小（3）若I-t图线与坐标轴围成的面积表示电荷量，电源的电压为U=2V，电容器的电容约为C=_____F（结果保留两位有效数字）；如果操作①、②中，仅将电阻箱的阻值调小，则图丙中，电容器的放电时t_________（填“变大”“变小”或“不变”）。12.某同学设计了如图甲所示的电路完成了电源的电动势和内阻的测量，已知电流表的量程为、内阻为，电压表的量程为、内阻为，电源的电动势约为3V、内阻约为。（1）请按照电路图甲将图乙中的实物图连线______；（2）开关S闭合之前，滑动变阻器的滑动触头应位于______（选填“最左端”或“最右端”）；（3）为了完成测量应将电流表量程扩大到0.6A，则电阻箱的阻值应为______，电压表的量程应扩大到3V，则电阻箱的阻值应为______；（4）通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到了多组电流表和电压表的示数，并利用得到的实验数据描绘了如图丙所示的伏安特性曲线，由图像可知电源的电动势为______V，电源的内阻为______（结果均保留两位有效数字）。三、计算题（本题共3小题，共计38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.6m，金属导轨所在的平面与水平面的夹角θ=30°，空间中存在磁感应强度大小B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=9V、内阻r=1Ω的直流电源。现把一个质量m=0.1kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=3.5Ω，金属导轨电阻不计，取重力加速度大小g=10m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：（1）导体棒受到的安培力的大小FA；（2）导体棒与导轨间的动摩擦因数的最小值μ0。14.如图所示，质量均为m的木块A、B并排放在光滑水平面上，木块A上固定一竖直轻杆（质量不计），轻杆上端的O点系一长为l的细线，细线另一端系一质量为2m的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，重力加速度为g，小球和木块均可视为质点。求：（1）C球从释放到最低点过程中，木块A移动的距离；（2）A、B两木块分离时，A的速度大小；（3）小球C第一次到达轻杆左侧能上升的最大高度（相对小球的最低点）。15.如图所示的坐标系中，y轴与虚线MN间存在竖直向下的匀强电场，y轴的右侧存在一圆形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里（图中未画出），磁场与y轴相切于P点，一比荷为k的带正电粒子由虚线与x轴的交点S处沿x轴的正方向以速度v0射入电场，粒子由P点进入圆形磁场，经过一段时间粒子由y轴的处垂直y轴再次进入电场，已知、，粒子的重力可忽略不计。求：（1）电场强度E的大小；（2）圆形磁场的半径R以及磁感应强度B的大小；（3）粒子再次回到虚线MN时到S点的距离以及由S点开始出发到再次回到虚线MN的总时间t。

2024~2025学年高二2月开学收心考试物理考生注意：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（30%），选择性必修第一册第一章（20%），选择性必修第二册第一章（50%）。一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8-10题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）1.下列说法正确是（）A.一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零B.安培力的方向一定与通电导线垂直，但与磁场方向不一定垂直C.磁场与通电导线垂直时，磁场对通电导线的作用力最大D.洛伦兹力可以做正功，不能做负功【答案】C【解析】【详解】A．当运动电荷的速度方向与磁场方向平行时，其不受磁场力的作用，所以一运动电荷在某处不受磁场力的作用，该处的磁感应强度不一定为零，A错误；B．由左手定则可知，安培力的方向与通电导线及磁场均垂直，B错误；C．根据安培力大小公式（为B与I之间的夹角），当磁场与通电导线垂直时，磁场对通电导线的作用力最大，C正确；D．洛伦兹力方向与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，D错误。故选C。2.如图所示，半圆形导线通以恒定电流，放置在匀强磁场中、已知磁感应强度大小为，导线长为，直径与磁场方向夹角为。该导线受到的安培力大小为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】该导线受到的安培力故选C。3.如图所示，水平虚线上方存在垂直纸面向里的磁场，沿水平方向的磁感应强度恒定，沿竖直向上的方向磁感应强度大小逐渐减弱，矩形导线框ABCD垂直磁场方向放置。下列说法正确的是（）A.导线框向上平移的过程中，导线框中不能产生感应电流B.使线框绕AB轴转动的过程中，导线框中能产生感应电流C.导线框向右平移的过程中，导线框中能产生感应电流D.使导线框绕过C点垂直纸面的轴在纸面内转动的过程中，导线框中不能产生感应电流【答案】B【解析】【详解】A．导线框中能产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生改变。根据磁通量Φ=BS可知，导线框向上平移的过程中，磁感应强度减小，穿过导线框的磁通量逐渐减小，则导线框中能产生感应电流，A错误；B．使线框绕AB轴转动的过程中，穿过导线框的磁通量在发生改变，则导线框中能产生感应电流，B正确；C．导线框向右平移的过程中，穿过导线框的磁通量不变，则导线框中不能产生感应电流，C错误；D．使导线框绕过C点垂直纸面的轴在纸面内转动的过程中，穿过导线框的磁通量在发生改变，则导线框中能产生感应电流，D错误。故选B。4.如图所示，某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度水平向右跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是100kg，速度是0.4m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上，不计水和空气的阻力，以向右为正方向，人停在船上时，小船的速度为（）A.0.5m/s B.m/s C.1.0m/s D.m/s【答案】A【解析】【详解】把人和船作为一个系统，由于不计水和空气的阻力，则该系统动量守恒，设最终速度为v，规定向右为正方向，则有代入数据解得故选A。5.煤气灶打火装置的原理是尖端放电，打火时放电端与灶体间的电场线如图所示，其中a、b、c为同一直线电场线上的三点，cd垂直电场线abc，已知ab=bc。下列说法正确的是（）A.放电端O接电源的负极B.d点的电势比c点的电势低C.a点的电场强度比d点的电场强度小D.ab间的电势差等于bc间的电势差【答案】A【解析】【详解】A．由电场线的分布可知，放电端O应接电源的负极，故A正确；B．等势线与电场线垂直，过c、d两点作出等势线，如图所示电场线由高等势面指向低等势面，所以d点的电势比c点的电势高，故B错误；C．又电场线的疏密程度反应电场强度的大小，电场线越密集，电场强度越大，所以a点的电场强度大于d点的电场强度，故C错误；D．由电场线的分布情况可知，ab段的平均电场强度要大于bc段的电场强度，根据定性分析可得ab间的电势差大于bc间的电势差，故D错误。故选A。6.如图所示为回旋加速器，两半径为R的D形盒间接有周期为T的交流电压，前电压为，后电压为，在垂直于D形盒所在平面加竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小未知，比荷为k的带电粒子由D形盒边缘的O点静止释放，经过一段时间，粒子从回旋加速器的小孔引出，忽略粒子在狭缝间的运动时间以及电场变化产生的磁场。下列说法正确的是（）A.带电粒子在磁场中的运动周期为B.粒子的最大速度为C.若电压加倍，则粒子离开回旋加速器时的动能加倍D.若电压加倍，粒子在回旋加速器中运动的总时间不变【答案】B【解析】【详解】A．忽略粒子在电场中加速时间，则交变电场变化周期等于粒子在磁场中圆周运动周期，即带电粒子在磁场中的运动周期为T。故A错误；B．粒子在磁场中匀速圆周运动可知速度最大时圆周半径达到最大，等于D形盒半径R，则粒子被加速的最大速度为故B正确；C．由可知，粒子获得的最大动能与加速电压无关。故C错误。D．粒子每被加速一次，动能增加qU0，所以粒子被加速的次数为若电压加倍，则粒子被加速的次数会减半，粒子在回旋加速器中运动的总时间也会减半。故D错误。故选B。7.为测试某新车的性能，试验员驾驶该车在某实验路面上匀速行驶，运动过程中，前方空气（初速度近似为0）与车作用后迅速与车共速，产生空气阻力。已知该车的迎风面积为S，空气密度为，在某次实验时，该车匀速运动时功率为P，若忽略地面的阻力，则实验条件下空气阻力的表达式为（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】车在做匀速直线运动，忽略地面阻力，则牵引力与空气阻力平衡，则有该车匀速运动时功率为P，则有在极短时间内与车的迎风面发生作用的空气的质量对上述空气进行分析，根据动量定理有根据牛顿第三定律有解得故选A。8.通常用质谱仪来分析同位素，如图所示为一质谱仪，该质谱仪由加速电场和一半圆形的匀强磁场构成，磁场的圆心为O。两个电荷量相同、质量不同的带电粒子经同一电场加速后，由O点垂直ab方向进入磁场，经过一段时间粒子1、2分别到达竖直接收屏的c、d两点。已知粒子到达接收屏时粒子1的速度与接收屏垂直，粒子2的速度与接收屏的夹角为60°。忽略粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A.磁场方向垂直纸面向里 B.粒子1、2做圆周运动的半径比为C.粒子1、2的质量比为1：2 D.粒子1、2在磁场中运动的时间比为3：4【答案】CD【解析】【详解】A．由于带电粒子可由加速电场加速后进入磁场，则可得粒子带正电，粒子进入磁场后向左偏转，则由左手定则可得，磁场方向垂直纸面向外，故A错误；B．分别做粒子进出磁场速度方向的垂线，交点可确定圆心位置分别为O1、O2，作图如下设两轨迹圆半径分别为R1、R2，磁场圆半径为R，则由几何关系可得解得由几何关系可得O2与a重合，则可得R2=R则粒子1、2做圆周运动的半径比为故B错误；C．粒子由电场加速可得进入磁场做圆周运动可得化简可得可知质量与轨迹圆半径的平方成正比，则设粒子在磁场中运动时圆心角为，粒子在磁场中运动时间可表示为由几何关系可得，两次圆心角分别为、，则可得时间之比为故CD正确。故选CD。9.如图所示电路中，电表均为理想电表，电源的内阻为，已知，当滑动变阻器的滑动触头向左移动少许的过程，两电流表示数变化量的绝对值分别为，流过定值电阻的电流变化量的绝对值为。下列说法正确的是（）A.电流表的示数增加，电流表的示数减小 B.C. D.电源的输出功率增加【答案】AB【解析】【详解】A．滑动变阻器的滑动触头向左移动少许，滑动变阻器接入电路的电阻值减小，电路总电阻减小，由闭合回路欧姆定律可知，电流表的示数增加，内电压增大，则路端电压减小，由可知电流表减小，故A正确；B．对定值电阻由欧姆定律得则有又由闭合电路欧姆定律得则有由于，所以故B正确；C．由并联电路的特点得可知流过定值电阻的电流增加，则故C错误；D．由于电源的内阻与外电路总电阻的关系未知，所以该过程电源输出功率如何变化不能确定，故D错误。故选AB。10.如图甲所示，一个半径为的绝缘圆柱面，有12根等长直导线均匀地紧紧贴在其表面且通有向上的电流，大小均为，其俯视图如图乙所示。已知通有电流的长直导线在距其距离为处产生的磁感应强度大小为（其中为一常数）。则（）A.第1和第11根直导线在圆心处的产生的磁感应强度大小相等，方向相反B.第1和第11根直导线对第12根导线的安培力的合力小于第5和第6根直导线对第12根导线的安培力的合力C.第1和第11根直导线对第12根导线的安培力的合力大小等于第1和第11根直导线对第6根导线的安培力的合力大小D.第12根导线受到其他11根导线对它的安培力的合力方向沿指向12的方向【答案】BC【解析】详解】A．分析图知，第1和第11根直导线在圆心处的产生的磁感应强度大小相等，方向成，故A错误；BC．如图所示，任意导线（以5号线举例）对12号导线安培力的水平分量可表示为其中正比于，而因此取值与角度无关，由力的合成规律可得第1和第11根直导线对第12根导线的安培力小于第5和第6根直导线对第12根导线的安培力，C项同理，故BC正确；D．第12根导线受到其他11根导线对它的安培力的合力方向沿12指向的方向，故D错误。故选BC。二、实验题（本题共2小题，共16分）11.某实验小组的同学在探究电容器的充、放电时，设计了如图甲所示的电路，实验时进行了如下的操作∶①将单刀双掷开关接a，并稳定一段时间。②将单刀双掷开关接b，描绘出电流表的示数随时间的变化规律，如图丙所示。（1）根据电路图甲用笔划线代替导线将图乙中实物图连线____；（2）下列现象正确的是A.操作①中，电容器的上极板带正电B.操作②中，流过电流计的电流向上C.操作②中，两极板之间的电场强度逐渐减小（3）若I-t图线与坐标轴围成的面积表示电荷量，电源的电压为U=2V，电容器的电容约为C=_____F（结果保留两位有效数字）；如果操作①、②中，仅将电阻箱的阻值调小，则图丙中，电容器的放电时t_________（填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】（1）（2）AC（3）①.②.变小【解析】【小问1详解】由电路图甲将图乙中的实物图依次连线，如图所示【小问2详解】A．操作①中，电源对电容器充电，回路中的电流沿逆时针方向，则电容器的上极板带正电，故A正确；B．操作②中，电容器放电，由于上极板带正电，则该过程中流过电流计的电流向下，故B错误；C．电容器放电的过程中，电容器所带电荷量逐渐减小，则两极板间的电压逐渐减小，根据可知场强不断变小，故C正确；故选AC。【小问3详解】[1]图像中，图像与横坐标轴围成的面积表示电荷量，根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10-5C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图像所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为q=8×10-5C×38=3.04×10-3C根据电容器的电容可得[2]电容器放电过程的平均电流为又所以电阻箱的阻值R越小，越大，t越短。12.某同学设计了如图甲所示的电路完成了电源的电动势和内阻的测量，已知电流表的量程为、内阻为，电压表的量程为、内阻为，电源的电动势约为3V、内阻约为。（1）请按照电路图甲将图乙中的实物图连线______；（2）开关S闭合之前，滑动变阻器的滑动触头应位于______（选填“最左端”或“最右端”）；（3）为了完成测量应将电流表量程扩大到0.6A，则电阻箱的阻值应为______，电压表的量程应扩大到3V，则电阻箱的阻值应为______；（4）通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到了多组电流表和电压表的示数，并利用得到的实验数据描绘了如图丙所示的伏安特性曲线，由图像可知电源的电动势为______V，电源的内阻为______（结果均保留两位有效数字）。【答案】（1）（2）最左端（3）①.2②.2000（4）①.3.0②.4.2【解析】【小问1详解】根据电路图甲将图乙中的实物图连线，如图所示。【小问2详解】为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，根据电路图可知，应置于最左端。【小问3详解】由电流表的改装原理可知解得由电压表的改装原理可知解得【小问4详解】根据电路图，由闭合电路的欧姆定律可得变形得结合图像可知解得三、计算题（本题共3小题，共计38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.6m，金属导轨所在的平面与水平面的夹角θ=30°，空间中存在磁感应强度大小B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=9V、内阻r=1Ω的直流电源。现把一个质量m=0.1kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=3.5Ω，金属导轨电阻不计，取重力加速度大小g=10m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：（1）导体棒受到的安培力的大小FA；（2）导体棒与导轨间的动摩擦因数的最小值μ0。【答案】（1）0.6N（2）【解析】【小问1详解】根据闭合电路欧姆定律可知，通过导体棒的电流导体棒受到的安培力大小为解得【小问2详解】对导体棒受力分析，根据受力平衡