辽宁省沈阳市郊联体2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（解析版）.docx

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辽宁省重点高中沈阳市郊联体2023-2024学年度高二上学期期末考试物理试题考试时间：75分钟试卷总分：100分注意事项：本试卷由两部分组成。第I部分为选择题部分，一律用2B铅笔按题号依次填涂在答题卡上；第Ⅱ部分为非选择题部分，按要求答在答题卡相应位置上。第I卷选择题（共46分）一、选择题（本题共10小题，第1~7题只有一个选项符合含题目要求，每小题4分；8-10题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全得3分。）1.有关科学家的贡献，下列说法正确的是（）A.卡文迪什最早通过油滴实验比较准确地测出电子的电荷量B.安培发现了电流的磁效应，并总结出判定电流的磁场方向的方法——右手螺旋定则C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波D.赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论【答案】D【解析】【详解】A．密立根最早通过油滴实验比较准确地测出电子的电荷量，选项A错误；B．奥斯特发现了电流磁效应，安培总结出判定电流的磁场方向的方法——右手螺旋定则，选项B错误；CD．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，选项C错误，D正确。故选D。2.关于磁感应强度，下列说法正确的是（　　）A.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱B.小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C.由可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的成反比D.一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零【答案】B【解析】【详解】A．沿磁感线方向，磁场不一定减弱，如匀强磁场，故A错误；第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 B．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向，故B正确；C．，是磁感应强度的定义式，某处磁感应强度的大小由磁场本身决定，与放入该处的通电导线所受磁场力F、无关，故C错误；D．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，可能是电流方向与磁场平行，故D错误；故选B。3.在正三角形ABC的三个顶点A、B、C处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A受到的安培力大小为F，则导线C受到的安培力（　　）A.大小为F，方向平行AB向左下B.大小F，方向平行AB向右上C.大小为，方向垂直AB向右下D.大小为，方向垂直AB向左上【答案】C【解析】【详解】设两长直导线间的相互作用力大小为F1，反向电流相互排斥，同向电流相互吸引，对长直导线A研究，根据力的合成可得解得对长直导线C研究，根据力的合成可得，C受到的安培力为方向垂直AB向右下。故选C。4.下列有关通电导线和运动电荷受到磁场给他们的作用力方向的判断正确的是（　　）第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】A．由左手定则可知，A图中的通电导线受水平向右的安培力，故A错误；B．由左手定则可知，B图中的通电导线受竖直向上的安培力，故B错误；C．由左手定则可知，C图中的运动电荷受垂直纸面向外的洛伦兹力，故C正确；D．由左手定则可知，D图中的运动电荷受竖直向上的洛伦兹力，故D错误。故选C。5.为了研究自感现象，设计了如图实验电路。灯泡、的规格相同，线圈L的直流电阻不计，滑动变阻器的滑动触头在中点位置。开关断开前后，灯泡中的电流随时间的变化图像是（　　）A.B.第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 C.D.【答案】D【解析】【详解】电路稳定时，含灯泡的两支路电压相同，由于L1所在支路总电阻较小，电流较大，电流方向均向右，当开关S断开时，线圈L产生自感电动势，电流方向与原来相同，故流过L2的电流方向向左，与原来电流方向相反，且该电流大于原来流过L2的电流，对比可知，D选项电流随时间的变化图像符合题意。故选D。6.电源、开关S、定值电阻R1、R2、光敏电阻R3和电容器连接成的电路，电容器的两平行板水平放置。当开关S闭合，无光照射光敏电阻R3时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点，当用强光照射光敏电阻R3时，光敏电阻的阻值变小，则（　　）A.液滴向下运动B.液滴向上运动C.电容器所带电荷量减少D.M点电势变低【答案】B【解析】【详解】AB．当无光照射时，带电液滴恰好静止，液滴所受重力和电场力是一对平衡力；当用强光照射光敏电阻时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大，液滴所受的电场力增大，液滴向上运动，故A错误，B正确；C．电容器的电压增大，电容不变，由可知，电容器所带电荷量增大，故C错误；第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 D．电容器的下极板接地，则下极板的电势始终为0V，有板间场强增大，而M点与下极板的距离不变，则M点与下极板的电压增大，则M点的电势会增大，故D错误。故选B。7.以下光学现象的判断正确的是（　　）A.图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是全反射现象B.图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，圆孔越小衍射越明显C.图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹D.图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的折射【答案】C【解析】【详解】A．图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是折射现象，故A错误；B．图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，属于圆盘衍射，圆盘的尺寸与入射光波长相差不多时衍射越明显，故B错误；C．图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹，故C正确；D．图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的全反射，故D错误。故选C。8.如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。现把线圈水平向右平移，条形磁铁始终保持静止。则移动线圈的过程中，从上方俯视，下列说法正确的是（　　）A.圆环有缩小的趋势B.圆环有扩张的趋势C.圆环中产生顺时针方向的感应电流D.圆环中产生逆时针方向的感应电流第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 【答案】BD【解析】【详解】AB．由图可知，当圆环水平向右平移时，穿过圆环的磁场的磁感应强度减小，因此穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，为了阻碍磁通量的减小，圆环做出的反应是面积有扩张的趋势，故A错误，B正确；CD．由图可知，圆环内磁通量向上，当圆环水平向右平移时，因此穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可知，圆环中感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知圆环中感应电流的方向为逆时针，故C错误，D正确。故选BD。9.如图所示，由同种材料、粗细均匀的电阻丝绕制成的矩形导体框abcd的ab边长为、bc边长为，在外力作用下以速度v向右匀速进入有界匀强磁场，第一次ab边与磁场边界平行、第二次bc边与磁场边界平行。不计空气阻力，则先后两次进入过程（　　）A.线圈中电流之比B.外力做功的功率之比为C.通过导体棒截面的电量之比为D.刚进入磁场时，a、b两点间的电势差之比为【答案】AD【解析】【详解】A．根据可知，在导体框进入磁场的过程中，第一次与第二次切割磁感线的有效长度之比为，因此可知第一次和第二次导体框产生的感应电动势之比为，设导体框的电阻为，则感应电流同一导体框，总电阻相同，则可知，感应电流之比也等于，故A正确；B第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 ．导体框在进入磁场的过程中，上下两边所受安培力始终大小相等方向相反，因此导体棒所受安培力的合力实际等于切割磁感线的边所受安培力的大小，根据可知，第一次和第二次进入磁场时电流之比为，切割磁感线的边长之比为，因此可知第一次和第二次导体框所受安培力大小之比为，而导体框匀速进入磁场，因此可知，外力大小之比为，则外力所做的功之比为而两此导体框进入磁场中所用时间之比为由此可得外力的功率之比为故B错误；C．根据法拉第电磁感应定律则而其中，则可知，两次导体框完全进入磁场后面积的变化量相同，因此两次通过导体棒截面的电量之比为，故C错误；D．刚进入磁场时，切割磁感线的导体相当于电源，则第一次a、b两点间的电势差为路端电压，有第二次进入磁场时a、b两点间的电势差为第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 则可知两次的电势差之比为故D正确故选AD。10.如图所示，光滑水平导轨置于磁场中，磁场的磁感应强度为B，左侧导轨间距为L，右侧导轨间距为2L，导轨均足够长。质量为m的导体棒ab和质量为2m的导体棒cd均垂直于导轨放置，处于静止状态。ab的电阻为R，cd的电阻为2R，两棒始终在对应的导轨部分运动。现给cd一水平向右的初速度v0，则（　　）A.两棒最终以相同的速度做匀速直线运动B.最终通过两棒的电量为C.ab棒最终的速度为D.从cd获得初速度到二者稳定运动，此过程系统产生的焦耳热为【答案】BC【解析】【分析】【详解】AC．cd获得速度后，电路中产生感应电流，根据左手定则得cd棒减速，ab棒加速，当电路中磁通量不变，没有感应电流，最终两棒做匀速直线运动，分别对两棒列动量定理得，两式合并得联立解得，第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 A错误，C正确；B．对ab棒列动量定理得解得B正确；D．从cd获得初速度到二者稳定运动，此过程系统产生的焦耳热为解得D错误。故选BC。第Ⅱ卷非选择题（共54分）二、非选择题（本题共5小题，第11、12，每空2分，共计16分，第13题10分，第14题12分，第15题16分，按要求答在答题卡相应位置上。）11.开展科技活动时，某兴趣学习小组自制的电子秤原理图，如图1所示。实验器材有：直流电源（电动势为，内阻为）；理想电压表V（量程0~3V）；限流电阻；竖直固定的滑动变阻器R（总长为2cm，总阻值为12Ω）；电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定秤盘且与滑动变阻器R的滑动端连接，滑片接触良好且无摩擦；开关S以及导线若干。（1）若在某次实验中直流电源的路端电压图像如图2所示，可知电源电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。（2）实验步骤如下：①托盘中未放被测物前，电压表的示数为零。②第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 在弹簧的弹性限度内，在托盘中轻轻放入被测物，待托盘静止平衡后，滑动变阻器的滑片恰好处于下端b处，要使此时电压表刚好达到满偏，限流电阻。的阻值为___________Ω；已知弹簧的劲度系数，当地重力加速度，被测物的质量m=___________kg，由此在电压表的刻度盘上标示相应的质量数值，即可将该电压表改装成测量物体质量的仪器，则质量刻度是_____________（填“均匀”或“不均匀”）的。【答案】①.4.0②.0.5③.3.5④.40⑤.不均匀【解析】【详解】（1）[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得解得根据图像与纵轴交点表示电动势，图线斜率绝对值表示内阻，由题图可知，（2）②[3]电压表达到满偏时，设滑动变阻器接入电路的阻值为，根据闭合回路的欧姆定律可得解得[4]由平衡条件可得代入数据，解得[5]质量为的物体，根据闭合回路的欧姆定律得解得第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 因为和不成正比，所以质量刻度是不均匀的。12.（1）如图所示为指针式多用电表，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一定值电阻，测量的某些操作步骤如下：①调节指针定位螺丝部件，使电表指针指向电流0刻度处②将选择开关旋转到欧姆挡位置；③将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，笔尖相互接触，调节部件_________（选填“S”、“K”或“T”），使电表指针指向“”。④测量该定值电阻阻值。（2）欧姆调零后，用“”挡测量另一电阻的阻值，发现指针偏转角度很大，则下列说法或做法中正确的是（）A．该电阻的阻值很大B．为测得更准确些，应当换用“”挡，重新欧姆调零后进行测量C．为测得更准确些，应当换用“”挡，重新欧姆调零后进行测量（3）关于多用电表的使用，下列说法正确的有（）A．甲图是用多用电表直流电压档测量小灯泡两端的电压，表笔接法正确第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 B．乙图是用多用电表直流电流档测量电路中的电流，表笔接法正确C．丙图中用的是多用电表电阻值测量二极管的反向电阻D．丁图中用多用电表电阻档测量的是二极管的反向电阻【答案】①.T②.C③.BD##DB【解析】【详解】（1）③[1]将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，笔尖相互接触，调节欧姆调零旋钮，即部件T，使电表指针指向“”（2）[2]欧姆调零后，用“”挡测量另一电阻的阻值，发现指针偏转角度很大，则说明该电阻的阻值很小，选择的档位过高，为测得更准确些，应当换用“”挡，重新欧姆调零后进行测量，故选项AB错误，C正确。故选C。（3）[3]A．根据电流“红进黑出”，则甲图中用多用电表直流电压档测量小灯泡两端的电压，表笔接反了，选项A错误；B．根据电流“红进黑出”，乙图用多用电表直流电流档测量电路中的电流，表笔接法正确，选项B正确；CD．因黑表笔接内部电源的正极，可知丙图中用的是多用电表电阻值测量二极管的正向电阻，丁图中用多用电表电阻档测量的是二极管的反向电阻，选项C错误，D正确。故选BD。13.如图所示，两平行金属导轨间的距离，导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源，现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，导体棒恰好静止，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，金属导轨电阻不计，取。已知、，求：（1）导体棒受到的安培力和摩擦力；（2）若将磁场方向改为竖直向上，要使导体棒继续保持静止，且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度的大小。第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 【答案】（1）0.60N，方向沿金属导轨向上，0.36N，方向沿金属导轨向下；（2）0.50T【解析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律得导体棒受到的安培力方向沿金属导轨向上重力沿斜面向下的分量则摩擦力为方向沿金属导轨向下（2）磁场变为竖直向上，则安培力水平向右，导体棒不受摩擦力作用，则导体棒受重力、支持力和安培力作用，如图则解得14.半导体有着广泛的应用，人们通过离子注入的方式优化半导体以满足不同的需求。离子注入系统的原理简化如图所示。质量为m、电荷量为q的正离子经电场加速后从中点P垂直OE射入四分之一环形匀强磁场，环形磁场圆心为O，内环半径，外环半径，磁场方向垂直纸面向里。当磁感应强度为时，离子恰好垂直边界从中点Q射出。不考虑离子重力以及离子间的相互作用。求：（1）加速电场M、N两板间的电压；第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 （2）为使离子能够到达G1G面，环形区域内磁场的磁感应强度的最大值B1。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）当磁感应强度为时，离子恰好垂直边界从中点Q射出，根据几何关系可知，圆周运动半径由洛伦兹力提供向心力得解得电场中，由动能定理得解得（2）若磁感应强度为时，粒子恰好能打在G1位置，轨迹半径为，根据几何关系得解得又第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 解得15.如图所示，间距且足够长的光滑平行导轨和水平放置，其中、右侧均为绝缘材料，其余为金属导轨，以点为坐标原点，沿方向建立坐标轴。、间接有不带电的电容器，电容，是一根质量、长度、电阻的金属棒，垂直导轨静置在左侧足够远处。是质量、电阻、各边长度均为的“U”形金属框，、刚好和、重合。整个空间存在竖直方向的磁场（未画出），磁感应强度分布规律为（取竖直向上为正方向），若棒获得一水平向右的瞬时冲量后开始运动。金属导轨电阻不计，棒、金属框与导轨始终接触良好。（1）求棒两端电压的最大值并分析电容器哪侧极板带正电；（2）求棒运动至位置与金属框碰撞前瞬间的速度大小；（3）若棒与金属框碰撞后连接在一起，求金属框最终静止时边端的位置坐标。【答案】（1），靠近侧的极板带正电；（2）；（3）【解析】【分析】【详解】（1）棒刚开始运动时，棒两端电压最大，有根据右手定则可知，靠近侧的极板带正电（2）当棒产生的感应电动势与电容器两端电压相等时，棒速度达到稳定，设稳定后速度为，则有第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司 又对棒应用动量定理有联立上述三式样得（3）棒与金属框碰撞过程，根据动量守恒定律有解得金属框在运动过程中，当速度为时，回路中的感应电流为金属框整体受到的安培力为从金属框开始运动到停下的过程中，根据动量定理有则金属框最终静止时边端的位置坐标为第16页/共16页学科网（北京）股份有限公司