辽宁省沈阳市五校协作体2022-2023学年高二上学期期末物理试题（解析版）.docx

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2022-2023学年度高二年级（上）沈阳市五校协作体期末考试物理试卷第Ⅰ卷（选择题共46分）一、单选题（每题4分）1.印刷品印完之后通常要进行边缘切割，如图所示是一台切割纸张的切割机，切割时印刷工人需要用手将印刷品推到切割刀下，为了防止印刷工人受伤，工人需要用双手同时按下开关，切割刀才会开始工作；符合切割刀的工作原理的电路图是（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】两个开关同时控制切割刀，说明两开关与切割刀串联。故选A。2.工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示的传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的负极、正极上，G第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 是灵敏电流计。熔喷布匀速从两极板间穿过，熔喷布变厚会导致电介质相对介电常数增大，若检测到电流计中有从a流向b的电流，则下列说法正确的是（　　）A.电容变大，熔喷布变薄B.电容变小，熔喷布变薄C.电容变大，熔喷布变厚D.电容变小，熔喷布变厚【答案】B【解析】【详解】电流计中有从a到b电流，即有负电荷从负极板向电源的负极移动，也就是说负极板上的电荷量减少，根据公式因为极板上的电荷量减少，且两端电压不变，所以电容变小，再根据公式因为熔喷布的厚度会改变εr，而电容变小，则εr变小，熔喷布变薄。故选B。3.如图所示的电路中，R是压敏电阻，其阻值随所受压力F的增大而减小。闭合开关S后，在缓慢增大F的过程中，下列判断正确的是（　　）A.灯泡L1亮度将变大B.灯泡L2亮度将变大C.电容器C所带电荷量将减小D.电源的输出功率一定减小【答案】A第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 【解析】【详解】A．该电路的结构为：压敏电阻R先与灯泡L3串联，再与灯泡L2并联，最后与灯泡L1串联，其中电容器C与灯泡L3并联．在压力F缓慢增大的过程中，压敏电阻R的阻值减小，电路中的外电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，即流过灯泡L1的电流增大，则灯泡L1的亮度将变大，故A正确；B．根据闭合电路欧姆定律可得E＝I（r＋RL1）＋UL2又干路电流增大，则灯泡L2两端的电压减小，灯泡L2亮度将变小，故B错误；C．根据并联电路知识和欧姆定律可得I＝IL3＋UL3＝IL3RL3又灯泡L2两端的电压减小，则灯泡L3两端的电压增大，又根据电容器所带电荷量与电容器两极板间的电势差、电容器的电容的关系可得Q＝CUL3则电容器所带电荷量将增大，故C错误；D．根据电源的输出功率关系可得P出＝（）2R外＝由于不知外电阻的阻值与内电阻的阻值的关系，则电源的输出功率的变化情况无法判断，故D错误。故选A。4.如图为演示自感现象的实验电路，电感线圈的自感系数较大，调节滑动变阻器R的阻值，且使得滑动变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是（）A.移动滑动变阻器的滑片向左移，灯、同时变亮第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 B.移动滑动变阻器的滑片向左移，灯逐渐变暗，立即变暗C.移动滑动变阻器的滑片向右移，灯、同时变暗D.移动滑动变阻器的滑片向右移，灯逐渐变暗，立即变暗【答案】D【解析】【详解】AB．移动滑动变阻器的滑片向左移，电路的总电阻变小，总电流变大，并联电路两端电压增大，由于线圈的自感，会阻碍电流的变化，所以灯逐渐变亮，滑动变阻器没有自感现象，所以立即变亮，故AB错误；CD．移动滑动变阻器的滑片向右移，路的总电阻变大，总电流变小，并联电路两端电压减小，由于线圈的自感，会阻碍电流的变化，所以灯逐渐变暗，滑动变阻器没有自感现象，所以立即变暗，故C错误，D正确。故选D。5.“凸”字形硬质闭合金属线框各边长如图所示，线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。线框在纸面内始终以速度v向右匀速运动，t=0时，线框开始进入磁场。规定顺时针方向为电流的正方向，在线框穿过匀强磁场区域的过程中线框中的感应电流i随时间t变化的图像正确的是（　　）A.B.第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 CD.【答案】B【解析】【详解】设线框向右运动的速度为v，线框的总电阻为R，当时，只有最右侧一个短边切割磁感线，由右手定则可知，感应电流沿顺时针方向，电流是正的，电流大小当时，从右侧中间两个短边进入磁场至左侧长边进入磁场，由右手定则可知，感应电流沿顺时针方向，是正的，电流大小当时，从左侧长边进入磁场和一个右侧短边离开磁场至右侧两个短边离开磁场，由右手定则可知，感应电流沿逆时针方向，是负的，电流大小当时，从右侧中间两短边离开磁场至左侧长边离开磁场，由右手定则可知，感应电流沿逆时针方向，是负的，电流大小故选B。6.如图所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，分别与高频交流电源连接，两个D形金属盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，忽略粒子在电场中的运动时间，下列说法中正确的是（　　）第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 A.粒子射出时的最大动能与D形金属盒的半径无关B.若增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间将减少C.加速电压越大，粒子最终射出时获得的动能就越大D.粒子速度越来越大，交流电源的频率也越来越大【答案】B【解析】【详解】AC．粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得解得粒子做圆周运动的周期粒子获得的最大动能为粒子获得的最大速度与加速电压无关，与D型盒的半径R和磁感应强度B有关，故AC错误；B．对粒子由动能定理得加速次数为增大加速电压U，粒子在金属盒间的加速次数将减少，粒子在回旋加速器中运动的时间将减小，故B正确；D．由D型盒中运动的周期等于高频交流加速电源的周期，则有第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 交流电源的频率与粒子的速度无关，故D错误。故选B7.如图所示，一理想变压器原线圈通过一理想电流表A接在的正弦交流电源上，一个二极管D和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端，理想电压表V和电阻R并联，若电压表的示数为V（假设该二极管D的正向电阻为零，反向电阻为无穷大），则（）A.原线圈和副线圈的匝数比为20∶1B.原线圈和副线圈的匝数比为10∶1C.减小负载电阻的阻值R，电流表的读数变小D.将二极管短路，电流表的读数变小【答案】A【解析】【详解】AB．因为二极管具有单向导电性，由此根据焦耳定律得解得根据原线圈和副线圈的匝数比为20∶1，故A正确B错误；C．减小负载电阻的阻值R，根据可知，副线圈输出功率变大，原线圈输出功率也变大，电流表的读数变大，故C错误；D．将二极管短路，输出功率变大，而原线圈输入电压不变，则电流变大，故D错误。故选A。第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 二、多选题（每题6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）8.有一电场强度方向沿x轴方向的电场，其电势随x的分布如图所示．一质量为m、带电量为的粒子只在电场力的作用下，以初速度从处的O点进入电场并沿x轴正方向运动，则下关于该粒子运动的说法中正确的是（）A.和的场强E的方向相反B.全程，电场力做功为零C.粒子从处运动到处的过程中动能逐渐增大D.粒子从处运动到处的过程中电势能逐渐减小【答案】BD【解析】【详解】A．沿电场强度的方向电势逐渐降低，从电势逐渐升高，故和的场强E的方向相同，A错误；B．由公式可知，全程，电势差为零，故这个过程电场力做功为零，B正确；C．根据可知粒子从处运动到处过程中电势能增加，电场力做负功，动能减少，C错误；D．根据可知粒子从处运动到处的过程中电势能减小，D正确。故选BD。9.半径分别为r和2r的同心半圆导轨MN、PQ固定在同一水平面内，一长为r、电阻为R、质量为m且质量分布均匀的导体棒AB置于半圆轨道上面，BA的延长线通过导轨的圆心O，装置的俯视图如图所示．整个装置位于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中．在N、Q之间接有一阻值也为R的电阻．导体棒AB在水平外力作用下，以角速度绕O顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．导轨电阻不计，不计一切摩擦，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 A.导体棒A端相当于电源正极B.导体棒AB两端的电压大小为C.流过R的电流大小为D.外力的功率为【答案】BD【解析】【详解】A．导体棒AB旋转时切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，由右手定则可知，导体棒AB中感应电流的方向是A→B，A端相当于电源负极，B端相当于电源正极，故A错误；B．AB棒产生的感应电动势为导体棒AB两端的电压为路端电压，为故B正确；C．流过R的电流大小为故C错误；D．外力的功率大小为故D正确。故选BD。10.如图所示，在xOy平面的第Ⅱ象限内有半径为R的圆分别与x轴、y轴相切于P、Q两点，圆内存在垂直于xOy面向外的匀强磁场．在第Ⅰ象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E，一带正电的粒子（不计重力）以速率从P点射入磁场后恰好垂直y轴进入电场，最后从点射出电场，出射方向与x轴正方向夹角为，且满足，下列判断中正确的是（　　）第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 A.粒子在磁场中运动的轨迹半径为2RB.磁场的磁感应强度大小为C.带电粒子的比荷D.带电粒子运动经过y轴的纵坐标值为1.5R【答案】CD【解析】【详解】A．粒子运动轨迹如图，设为磁场的圆心，为粒子轨迹圆心，P为粒子射出磁场的位置，则有粒子的轨道半径为A错误；C．在M处，根据平抛运动规律解得第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 C正确；B．由洛伦兹力提供向心力得所以B错误；D．粒子从N进入电场，有根据平抛运动规律可得D正确。故选CD。第Ⅱ卷（非选择题共54分）三、实验题（11题第一空1分，其它每空2分，共15分）11.“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图所示，已知灵敏电流计0刻度在表盘中央位置，经判断：当电流从左接线柱流入时指针左偏；电流从右接线柱流入时指针右偏。请根据所学知识回答下列问题：第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 （1）电容器充电结束后，将开关S扳到b放电的过程中，灵敏电流计指针会______偏（填“左”或“右”）。（2）将开关S扳到a，让电源给电容器充电结束后，保持开关位置不变，若将电容器中间插入一层有机玻璃板，则在插入过程中灵敏电流计指针_____偏（填“左”或“右”）。（3）电容器充电结束后，将开关S扳到b放电的过程中，用电流传感器通过计算机观察到电流随时间变化的情况是___________。A．B．C．D．【答案】①.左②.右③.C【解析】【详解】（1）[1]电容器充电结束后，由电路图可知电容器上极板带正电，下极板带负电；将开关S扳到b放电的过程中，可知电流从左接线柱流入灵敏电流计，则灵敏电流计指针会左偏。（2）[2]将开关S扳到a，让电源给电容器充电结束后，保持开关位置不变，若将电容器中间插入一层有机玻璃板，根据，可知电容器电容变大，电容器电荷量增加，电容器继续充电，可知电流从右接线柱流入灵敏电流计，则灵敏电流计指针会右偏。（3）[3]电容器充电结束后，将开关S扳到b放电的过程中，设放电回路的电阻为，则放电电流为结合可得放电过程，电容器电荷量逐渐减少，则放电电流逐渐减小；电流的变化率为可知电流的变化率随电流的减小而减小，即图像的切线斜率绝对值逐渐减小。故选C。第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 12.甲同学在用电流表和电压表测量一节锂电池的电动势和内阻的实验中，实验电路如图甲所示，电路中定值电阻的阻值为。请回答下列问题：（1）测得下列五组数据：根据数据在坐标图上画出图像_____。2.402.001.601.200.800.080.160.240.270.40（2）根据图像，求出该电池电动势________，内阻为________。（结果均保留1位小数）（3）乙同学在用相同的电路和元件测量另一块电池时，在实验中多连接了一根导线，如图丙中的虚线所示（图甲中A、B、C、D为滑动变阻器的四个接线柱，虚线连到C点）。由电压表的读数和电流表的读数画出图线如图丁所示。乙同学分析了图像出现异常的原因后，认为由图乙也可以达到实验目的，则由图乙可得电源的电动势________，________。（结果均保留1位小数）第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 【答案】①.②.2.8（2.7~2.9均可）③.0.8（0.7~1.0均可）④.3.0⑤.1.0【解析】【详解】[1]作出图像如图所示[2][3]根据闭合电路欧姆定律可得图像中图线截距表示电源电动势，斜率的大小表示等效内阻，则有[4][5]实验中多连接了一根导线，滑动变阻器的左右两部分电阻并联后串联在干路中，电压表的测量值等于滑动变阻器并联后的电压，电流表测量的电流；当电压表的读数为2.0V时，滑动变阻器左右两部分的电流相等，总电流为0.2A，由得当电压表读数为1.80V时，滑动变阻器左右两部分电流分别为0.06A和0.18A，由得解得第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 四、计算题（13题10分，14题12分，15题17分）13.如图电路中，电源电动势E=45V，内阻，电阻，闭合开关S，调节滑动变阻器，当滑动变阻器接入电路的阻值，待电路稳定后，将一带负电的小球，带电量，质量为，从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度水平向右射入两板间，该小球可视为质点．两平行金属板A、B水平放置，极板长，两板间的距离．不考虑空气阻力，电路中的电压表、电流表均是理想电表。（g取）。求：（1）此时电压表的示数U；（2）小球离开电场时的侧移量y的大小。【答案】（1）15V；（2）0.1m【解析】【详解】（1）电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据串联电路分压特点可得电压表的示数为解得（2）电容器极板间的电场强度为带电粒的加速度为带电粒子在电场中运动的时间为第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 小球离开电场时的侧移量y的大小为14.如图所示，有一对平行金属板，板间加有恒定电压，两板间有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里．金属板右下方以MN、PQ为上、下边界，MP为左边界的区域内，存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为d，MN与下极板等高，MP与金属板右端在同一竖直线上．一电荷量为q、质量为m的正离子，以初速度沿平行于金属板面、垂直于板间磁场的方向从A点射入金属板间，不计离子的重力，求：（1）已知离子恰好做匀速直线运动，求金属板间电场强度的大小；（2）若撤去板间磁场，离子恰好从下极板的右侧边缘射出电场，方向与水平方向成60°角，为了使离子进入磁场后不从PQ边离开，磁场的磁感应强度B应满足什么条件；从A点射入到从MN边离开磁场的最长时间是多少？【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）由离子恰好做匀速直线运动可知，粒子在电磁复合场中所受电场力和洛伦兹力大小相等、方向相反，合力为零，则有解得（2）撤去磁场后带电离子将在平行板间做类平抛运动，设从下极板的右侧边缘射出电场时的速度为第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 ，则有离子进入磁场中将做匀速圆周运动，为了使离子进入磁场后不从PQ边离开的临界条件是离子的运动轨迹恰好与PQ边相切，由几何关系可得离子在磁场中做圆周运动的半径为解得离子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有解得由于同一离子以相同的速度在磁场中运动时，磁感应强度越大轨迹半径越小，因此想要离子不从PQ边射出，磁感应强度必须满足而离子要在磁场中运动时间最长，磁感应强度要取最小值，即此时离子在磁场中运动的周期为可知离子在磁场中所用时间离子在电场中做类平抛运动，运动时间为，则有解得第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 因此离子从A点射入到从MN边离开磁场的最长时间为15.如图所示，间距L=2.0m平行金属导轨放置在绝缘水平面上，导轨左端连接输出电流I=0.5A的恒流源。空间分布两个宽度分别为和、间距D=2.0m的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，两磁场磁感应强度大小均为B=0.5T，方向均竖直向下。质量m=0.5kg、电阻为R1的导体棒静止于区域Ⅰ左边界，质量m=0.5kg、边长为0.5D、电阻R2=2.0Ω的正方形单重线框的右边紧靠区域Ⅱ左边界；一竖直固定挡板与区域Ⅱ的右边界距离为0.5D。某时刻闭合开关S，导体棒开始向右运动。已知导体棒与线框、线框与竖直挡板之间均发生弹性碰撞，导体棒始终与导轨接触并且相互垂直，不计一切摩擦和空气阻力。求：（1）导体棒第一次离开区域Ⅰ时的速度大小v1；（2）线框与导体棒从第1次碰撞至它们第2次碰撞过程中，线框产生的焦耳热Q；（3）线框与导体棒碰撞的次数n，以及导体棒在磁场区域Ⅰ中运动的总时间t总。【答案】（1）1.5m/s；（2）0.26J；（3）7次，5.7s【解析】【详解】（1）恒流源和导体棒串联，通过串联负载的电流即是恒流源的输出电流，恒流源就是要保证和它串联的负载电路的电流始终维持在输出电流。导体棒在磁场中运动时产生的电动势对应的感应电流，并不会影响恒流源所产生电流的恒定，因此电路的电流始终保持在0.5A，故导体棒受到向右的安培力为F安=BIL=0.5N对棒由动能定理解得v1=1.5m/s（2）当棒与线框发生弹性碰撞，因为两者质量相等，且线框静止，所以二者交换速度，即第1第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 次撞后，线框以1.5m/s速度运动，棒静止，当线框右边从d2磁场左边界运动到右边界用时Δt1，由电磁感应定律对线框由动量定理解得同理可得线框左边从d2磁场左边界运动到右边界时线框速度v3=1.3m/s；可知每次线框经过磁场d2时，速度将减少0.2m/s，线框以v3=1.3m/s与挡板弹性碰撞后，以1.3m/s速度返回，经过磁场d2后，速度变为v4=1.1m/s，线框以v4速度与棒第二次相碰，由能量守恒可得（3）棒与线框第2次碰后，交换速度，棒以1.1m/s速度向左运动，线框静止，棒进入d1磁场，因安培力不变，棒作匀减速运动，有解得棒在d1磁场中位移棒在d1磁场减速到速度为0，然后以a反向加速，以1.1m/s速度出d1磁场，再与线框碰撞，线框通过d2磁场速度减小0.2m/s，则所以再碰5次，总的碰撞次数为7次，棒从d1磁场左边界匀加速运动到右边界时间为棒与线框第2次碰后以v4=1.1m/s速度进入d1磁场作匀减速直线运动，然后反向加速，用时第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 同理可得导体棒在磁场区域Ⅰ中运动的总时间第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司 第21页/共21页学科网（北京）股份有限公司