湖南省常德市汉寿县第一中学2023-2024学年高二上学期11月期中物理Word版含解析.docx

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湖南省常德市汉寿县第一中学2023—2024学年高二上学期期中考试物理试题满分：100分时量：75分钟一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一个选项是正确的）1.关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（　　）A.运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力作用B.通电导线在磁场中一定受到安培力作用C.洛伦兹力一定对运动电荷不做功D.安培力一定对通电导线不做功【答案】C【解析】【详解】A．运动电荷在磁场中运动，若速度方向与磁场方向平行，则不受洛伦兹力作用，选项A错误；B．通电导线在磁场中，若电流方向与磁场方向平行，则不受安培力作用，选项B错误；C．由于洛伦兹力方向垂直于运动电荷的速度方向，根据功的定义可知，洛伦兹力对运动电荷不做功，选项C正确；D．安培力方向与通电导线垂直，可以对通电导线做功，从而把电能转化为机械能，选项D错误。故选C。2.如图所示，两平行正对金属板水平放置，使上面金属板带上一定量正电荷，下面金属板带上等量的负电荷，再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场，一个带正电粒子以初速度v0沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后做直线运动。带电粒子所受重力可忽略不计，若粒子（　　）A.速度大于v0则向下偏转B.带负电则不能做直线运动C.速度小于v0则向下偏转D.从右端水平射入时向上偏转【答案】C【解析】【详解】B ．正电粒子从左侧进入场区，所受的电场力竖直向下，由左手定则判断可知，洛伦兹力方向竖直向上，恰好可以做直线运动，由得说明做匀速直线运动的速度大小与带电粒子的电性、电量无关，故B错误；AC．粒子的速度大于沿水平方向进入两板间，洛伦兹力大于电场力，导致离子向上偏转，粒子的速度小于沿水平方向进入两板间，洛伦兹力小于电场力，导致离子向下偏转，故A错误，C正确；D．从右端水平射入时正电粒子所受的洛伦兹力和电场力方向都向下，故向下偏转，故D错误。故选C。3.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中通有大小为I、方向垂直纸面向里的电流，欲使导体棒静止在斜面上，可以施加方向垂直于导体棒的匀强磁场。则（　　）A.若匀强磁场的方向在竖直方向，则磁场方向向下，磁感应强度B.若导体棒与斜面间无挤压，则施加的磁场方向向上C.若使施加的匀强磁场磁感应强度最小，则应垂直斜面向上D.磁感应强度最小值为【答案】C【解析】【详解】A．若匀强磁场的方向在竖直方向，根据共点力平衡条件结合左手定则可知，磁场方向竖直向上，安培力水平向右，此时，导体棒如图甲所示，则有故A错误；B．若导体棒与斜面无挤压，则导体棒所受安培力方向竖直向上，由左手定则可知，磁场方向水平向左，故B错误； CD．如图乙所示，当安培力的方向平行斜面向上时，安培力最小，施加的匀强磁场磁感应强度最小，由左手定则可知，磁场方向垂直斜面向上，此时有磁感应强度最小值为故C正确，D错误。故选C。4.如图所示，在粗糙水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时弹簧为原长，若在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流时，磁铁保持静止（　　）A.弹簧有被拉伸的趋势B.磁铁受到水平向左的摩擦力C.磁铁对地面的压力将减小D.磁铁对地面的压力将增大【答案】C【解析】【详解】开始时磁体受重力和支持力，二力平衡，故弹簧处于原长，磁体对地压力等于磁体的重力；通电后，根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向如图所示，由左手定则可判断出通电导线所受安培力方向如图所示由牛顿第三定律可知，条形磁铁受到的电流对磁体的作用力斜向左上方，磁铁静止，则 A．磁铁静止，弹簧为原长，A错误；B．磁铁受到水平向右的摩擦力，B错误；CD．根据平衡条件可得，磁铁对地面的压力将减小，D错误C正确。故选C。5.已知通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度，其中I表示电流强度，r表示该点到导线的距离，k为常数。如图在直角三角形acd中，∠=60°，三根通电长直导线垂直纸面分别放置在a、b、c三点，其中b为ac的中点。三根导线中的电流大小分别为I、I和3I，其中a、b处导线电流方向垂直纸面向里，c处导线电流方向垂直纸面向外。已知a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0，则d点的磁感应强度大小为（　　）A.B0B.C.2B0D.3B0【答案】B【解析】【详解】设直角三角形的ad边长为r，a、b、c处导线在d点产生的磁感应强度分别为Ba、Bb、Bc，其中，方向如图三个磁感应强度进行矢量合成可得 故选B。6.A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球（可视为点电荷）．两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R1为光敏电阻（其阻值随所受光照强度的增大而减小），R2为滑动变阻器，R3为定值电阻．当R2的滑片P在中间时闭合电键S，此时电流表和电压表的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ．电源电动势E和内阻r一定，下列说法中错误的是（　　）A.若将R2的滑动触头P向a端移动，则θ不变B.若将R2的滑动触头P向b端移动，则I减小，U减小C.保持滑动触头P不动，用较强的光照射R1，则小球重新达到稳定后θ变小D.保持滑动触头P不动，用较强的光照射R1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变【答案】B【解析】【分析】该电路R1和R3串联，电容器两端间的电压等于R1两端间的电压，根据闭合电路的动态分析，分析电容器两端的电压变化，从而知道电场的变化以及θ角的变化．通过电容器两端电压的变化，就可知道电容器所带电量的变化．【详解】滑动变阻器处于含容支路中，相当于导线，所以移动滑动触头，电容器两端的电压不变，则θ不变．故A正确，B错误．用更强的光线照射R1，R1的阻值变小，总电阻减小，电流增大，内电压增大，外电压减小，即U减小，所以U的变化量的绝对值等于内电压的增加量=r不变．因为外电压减小，R3电压增大，则R1两端电压减小，所以电容器两端的电压减小，所以小球重新达到稳定后θ变小．故CD正确．此题选择不正确的选项，故选B．二、多项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题有多个选项是正确的，全选对的得5分，选对但不全的得3分，错选和不选的得0分）7.如图所示是法拉第在1831年做的一个电磁感应实验的示意图。他把两个线圈绕在一个铁环上，A 线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路。关于该实验下列说法正确的是（　　）A.闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流B.闭合与断开开关S的瞬间，电流表G中都没有感应电流C.闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有a→b的感应电流D.闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流【答案】BD【解析】【分析】【详解】闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流。闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流减小，则通过线圈B的磁通量减小了，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可得：电流表G中有b→a的感应电流，所以BD正确；AC错误；故选BD。8.如图所示，电池的两极接在与水平面成60°角的平行板电容器M、N的两极板上，悬挂在电容器内部的小球带正电，闭合开关S，给电容器充电，小球稳定后悬线偏离竖直方向的夹角为，已知小球质量为m，带电量为q，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）A.S闭合至小球稳定时，极板间的电场强度大小为B.若保持开关S闭合，M板逐渐远离N板，则小球向N板靠近 C.若开关S断开，M板逐渐远离N板，则θ不变D.若开关S断开，剪断悬线瞬间，小球运动的加速度大小等于重力加速度大小【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．S闭合至小球稳定时，对小球受力分析可知极板间的电场强度大小为选项A正确；B．若保持开关S闭合，M板逐渐远离N板，则场强减小，电场力减小，则小球远离N板，选项B错误；C．若开关S断开，M板逐渐远离N板，则由可知，两板间场强不变，则θ不变，选项C正确；D．细线的拉力为若开关S断开，两板间场强不变，则电场力不变，剪断悬线瞬间，小球受到的合力为小球运动的加速度大小选项D错误。故选AC。9.O、A为某电场中一条平直电场线上的两个点，将电子从O点静止释放，仅在电场力作用下运动到A点，其电势能随位移x的变化关系如图所示。则电荷从O到A过程中，下列说法正确的是 A.电场力一定做正功BO点电势比A点电势高C.从O到A，电场强度先减小后增大D.从O到A的过程中，电场强度一直增大【答案】AC【解析】【详解】A．由图可知，O到A电势能减小，所以电场力做正功，故A正确；B．因为且电子带负电，所以电势能越小，电势越大，所以O点的电势小于A点，故B错误；CD．因为所以图线斜率代表电场力，O到A斜率先减小后增大，故电场力先减小后增大，电场强度先减小后增大，故C正确，D错误。故选AC．10.如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R=a-kG（a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω）．下列说法正确的是（　　）A.传感器R是一个力电传感器B.闭合电路测量时，电路中的电流随人的体重均匀变化 C.该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表G刻度盘的零刻度处D.如果要扩大电子秤的量程，滑动变阻器接入电路中的电阻应调大【答案】AD【解析】【详解】A．R是将压力信号转换成电信号的传感器，即力电传感器，故A正确；B．闭合电路测量时，电路中的电流：显然与人的体重不成线性关系，故B错误；C．当重力为零时，电流最小，但不为零，故C错误；D．由可知kGm=a+r+R′-因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故D正确；故选AD．【点睛】本题关键是明确电子秤的工作原理，然后结合闭合电路欧姆定律和电阻R随人的体重G变化的函数关系式列式分析．11.如图，与水平方向成45°角的直线MN处于竖直向下的匀强电场E中。带电粒子从直线MN上的P点以速度v0水平向右抛出，经过时间t到达直线MN上的Q点。带电粒子的重力可以忽略。则下列正确的是（　　）A.粒子在Q点的速度大小为B.P、Q两点距离C.粒子运动时的加速度大小为 D.P、Q两点间的电势差【答案】CD【解析】【详解】A．粒子垂直进入电场后做类平抛运动，水平方向匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动。则水平方向有竖直方向有根据几何关系有得因此粒子在Q点的速度大小为故A错误；B．PQ两点间的距离故B错误；C．根据得粒子运动的加速度故C正确；D．PQ两点间的电势差故D正确故选CD。 三、实验题（每空2分，共16分）12.某同学设计了一个多量程多用电表，其内部结构原理图如图所示，表头的内阻为，满偏电流为，其中电流表的量程分别为和；（1）当选择开关接“3”、“4”时对应欧姆表的倍率分别为“”、“”，则这两个挡位对应的电路中的电源电动势之比为________。（2）若选择开关接“5”“6”时，对应的电压表量程为和，则________，________。【答案】①.②.290③.1200【解析】【详解】（1）[1]欧姆表的倍率分别为“”、“”，相当于两个档位下欧姆表的内阻之比为，由于两种情况下表头满偏时的电流相同，结合欧姆定律可知这两个挡位对应的电路中的电源电动势之比为。（2）[2][3]根据电流表大量程时与表头并联电阻小，可知当选择开关接“5”“6”时，当达到满偏电压和时，通过和的电流为，故有代入数值解得，13.小明在超市中发现两种品牌的5号干电池，他利用电流表和电压表设计实验，分别测定一节这两种品牌干电池的电动势和内阻。（1）实验时有开关和导线若干，以及以下器材：A．电压表（0—3V，内阻约为1kΩ） B．电流表（0—3A，内阻为0.2Ω）C．电流表（0—0.6A，内阻为0.5Ω）D．滑动变阻器（0－20Ω，允许通过的最大电流为1A）E．滑动变阻器（0－200Ω，允许通过的最大电流为0.5A）实验中电流表应选用___________；滑动变阻器应选用___________。（均填相应器材前的字母）（2）请选择小明应该选择的实验电路是图_______（填“甲”或“乙”）。（3）小明分别记录了6组数据并在同一坐标纸内画出两个干电池的图线，如图丙所示。根据所画图线可得出品牌I干电池内阻___________。（结果均保留两位小数）（4）小明根据数据发现一节不同品牌干电池的电动势基本相同，只是内阻差异较大，小明继续对Ⅰ、Ⅱ两个品牌干电池做了进一步探究，对电池的输出功率P随外电阻R变化的关系，以及电池的输出功率P随路端电压U变化的关系进行了猜想和实验验证，并分别画出了下列的和图像。下列各图中可能正确的是___________。（多选，填正确答案标号）A．B．C．D．【答案】①.C②.D③.乙④.0.33（0.30~0.40均可）⑤.AD#DA【解析】【详解】（1）[1][2]从图像可知测量的电流不超过0.6A，故电流表选C；0－200Ω 的滑动变阻器阻值太大，调节不方便，故滑动变阻器选D；（2）[3]乙图测量的电动势是准确的，内阻的测量值为，而由于电流表内阻已知，故在测量值的基础上减掉电流表内阻就可以准确算出电源内阻，故选择乙图；[4]图像的斜率的绝对值为电源内阻的大小，结合系统误差，可得电池的内阻为[5]AB．输出功率与外电路电阻的关系为根据数学知识可知当R增大时，输出功率先增大后减小，且当时输出功率最大，最大值为。从图丙可知电池Ⅱ的内阻大于电池Ⅰ的内阻，故电池Ⅰ的输出功率最大值大于电池Ⅱ的最大值，且电池Ⅱ输出功率最大时外电路电阻更大，结合以上分析可知，故A正确、B错误；CD．输出功率与路端电压的关系为根据数学知识可知当时输出功率最大，且电源Ⅰ的输出功率最大值大于电池Ⅱ的最大值，故C错误、D正确。故选AD。四、计算题（本题共3小题，共35分）14.如图所示，一带电荷量为q、质量为m的粒子，从直线上一点O沿与PO方向成角的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，经过时间t后到达直线上的P点，求：（1）粒子做圆周运动的周期；（2）磁感应强度B的大小；（3）若O、P之间的距离为a，则粒子的运动速度的大小。 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子在磁场中的运动轨迹如图所示由图可知轨迹对应的圆心角为，则有解得粒子做圆周运动的周期为（2）根据洛伦兹力提供向心力可得又联立可得则磁感应强度的大小为（3）若O、P之间的距离为，根据几何关系可得又 联立解得粒子的运动速度的大小15.如图所示，电源电动势V，内电阻，小灯泡标有“3V3W”字样，小灯泡标有“2V4W”字样，电动机D的内阻，当闭合电键S，将滑动变阻器R的阻值调到时，两灯泡和电动机均能正常工作。求：（1）流过电动机的电流；（2）电动机输出机械功率；（3）电源的输出功率。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）两灯泡均正常发光，根据得流过灯泡的额定电流流过灯泡的额定电流因此流过电动机的电流（2）灯泡的电阻 电动机两端的电压电动机的总功率电动机的热功率电动机的输出功率（3）电源的输出功率16.如图甲所示，放射性粒子源S持续放出质量为m、电荷量为q带正电的粒子（初速度可不计），粒子经过a、b间电场加速从小孔沿方向进入M、N两平行板间电场中，为两板间的中心线，紧靠电场右边界存在垂直纸面水平向外的有界匀强磁场，磁场内外边界为同心圆，圆心为O。已知M、N板长为L，间距为，a、b间加速电场电压为，M、N板间电压随时间t变化规律如图乙所示，电压变化周期T远大于粒子在M、N两板间运动的时间（在每个粒子通过电场区域的极短时间内，两板电压可视作不变）。匀强磁场所在区域的大圆半径，小圆半径，不计粒子重力和粒子间的相互作用，M、N板间电场可看成匀强电场，忽略板外空间的电场．（1）求粒子从小孔处射出的速度大小；（2）要保证从小孔处射入的粒子能从M、N板间射出电场，求U应满足的条件；（3）粒子从MN间射入磁场，经磁场区域偏转后飞出磁场，在磁场中运动的时间有最大值，求此最长时间。 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子经过加速电场过程，由动能定理有解得粒子从小孔处射出的速度大小为（2）由于电压变化周期T远大于粒子在M、N两板间运动的时间，故设MN板间的电压为U时。粒子恰好从下极板边缘飞出，则有，，联立解得即粒子射出MN应满足（3）要使粒子在磁场中运动时间最长，则粒子必沿方向进入磁场，此时MN间的电压为0。在磁场中运动的轨迹恰好与内圆相切，设粒子在磁场运动的半径为，如图所示由几何关系得解得 设粒子轨迹对于的圆心角为，有所以圆心角为粒子在磁场中的周期为粒子在磁场中运动的时间为联立解得粒子在磁场运动最长时间为