河南省新乡市长垣市2022-2023学年高二上学期期末联考物理试题(含答案)

2022~2023学年新乡高二期末（上）测试

物理

考生注意：

1.本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共110分。考试时间90分钟。

2.请将各题答案填写在答题卡上。

3.本试卷主要考试内容：人教版必修第三册，选择性必修第二册第一章至第三章。

第Ⅰ卷（选择题  共60分）

一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1.对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。关于黑体辐射，下列说法正确的是

A.温度低于0℃的物体不会辐射电磁波

B.黑体不会辐射电磁波

C.爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律

D.黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍

2.生产生活中需要用到大量铜芯线，其中一种双芯铜芯线的结构如图所示，和为两根相互平行的铜芯线，、两点位于两铜芯线所在的平面内，、两点到铜芯线的距离相等，点到两铜芯线的距离相等，当流过两根铜芯线的电流大小相同、方向相反时，下列说法正确的是

A.点的磁感应强度为零

B.点的磁场方向垂直纸面向外

C.和两铜芯线间的安培力互相排斥

D.若流过的电流大于流过的电流，则受到的安培力大于受到的安培力

3.小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以恒定的角速度匀速转动，下列说法正确的是

A.图示位置的线圈位于中性面

B.线圈经过图示位置时磁通量的变化率最大

C.线圈每经过图示位置，交变电流的方向就会发生改变

D.若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的倍

4.如图甲所示，正方形导线框固定在匀强磁场中，磁感线方向与导线框所在平面垂直，初始时刻磁场方向垂直纸面向里，且规定垂直纸面向里为正方向，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，已知导线框的边长为，总电阻为，下列说法正确的是

A.时间内，导线框中电流的方向始终为

B.时间内，导线框始终有扩张的趋势

C.时间内，边受到的安培力大小为

D.时间内，通过导线框的电荷量为

5.通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为

A. B. C. D.

6.如图所示，条形磁铁固定在水平桌面上，以条形磁铁的右端点为原点，中轴线为轴建立一维坐标系。将一个灵敏的小磁针放置在轴上不同的位置，小磁针稳定后磁北极与轴之间的夹角记为，实验测得与之间的关系如图乙所示，已知该处的地磁场的方向水平，磁感应强度大小为，下列说法正确的是

A条形磁铁的右端为S极

B.条形磁铁在处产生的磁场的磁感应强度大小为

C.条形磁铁在处产生的磁场的磁感应强度大小为

D.越大，条形磁铁在该处产生的磁场方向与地磁场方向的夹角越小

7.如图所示，一电荷均匀分布的带正电的圆环，其半径为，在垂直于圆环且过圆心的轴线上有、两个点，。、两点的电场强度大小之比为

A. B. C. D.

8.如图所示，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，甲、乙两个带电粒子先后以相同的速度沿磁场区域的直径方向从点射入磁场，从射入磁场到射出磁场，甲粒子的速度方向偏转了60°角，乙粒子的速度方向偏转了120°角，两粒子的重力均忽略不计，下列说法正确的是

A.甲粒子在磁场中运动的轨迹半径为

B.甲、乙两粒子在磁场中运动的轨迹半径之比为2:1

C.甲、乙两粒子的比荷之比为3:1

D.甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为3:2

9.有研究表明，当兴奋情绪传播时，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化。某一瞬间人体表面的电势分布图如图所示，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，、、、为等势面上的点，、为两电荷连线上对称的两点，、为两电荷连线中垂线上对称的两点。该电场可等效为两等最异种电荷产生的电场、下列说法正确的是

A.、两点的电场强度相同

B.点的电势大于点的电势

C.将带正电的试探电荷从点移到点，其电势能增加

D.负电荷在点的电势能小于在点的电势能

10.如图所示，点为固定在竖直平面内光滑绝缘的圆弧轨道的最低点，、两点位于同一高度，匀强磁场方向与轨道平面垂直。将一个带正电的小球（视为点电荷）自点由静止释放后，小球在轨道上、间做往复运动。下列说法正确的是

A.小球每次经过点时的速度均相同

B.小球向右经过点和向左经过点时的向心加速度相同

C.小球每次经过点时对轨道的压力均相等

D.小球由点到点所用的时间等于由点到点所用的时间

11.如图所示，两块较大的平行金属板、水平放置并与电源相连，两板间的距离为，电源的电动势为。开关S闭合后，一质量为、电荷量为的带电油滴恰好静止在两板间的点，现将板向上平移一小段距离。重力加速度大小为。下列说法正确的是

A.板平移后，点的电势变大

B.板平移后，带电油滴在点的电势能变小

C.带电油滴的比荷

D.板平移后，油滴的加速度大小为

12.如图所示，一对间距为、导电性良好且电阻不计的光滑平行导轨倾斜放置，导轨与水平面的夹角为。导轨中段正方形区域内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场。长度均为的金属棒和静止放在导轨上，距磁场上边界的距离为。某时刻同时由静止释放和，进入磁场后恰好做匀速运动；到达磁场下边界时，正好进入磁场，并匀速穿过磁场。运动过程中两棒始终保持平行，两金属棒的阻值相等且始终与导轨之间接触良好，导轨足够长，下列说法正确的是

A.、通过磁场区域的时间之比为1:2 B.、的质量之比为1:2

C.、中产生的热量之比为1:1 D.、不能发生碰撞

第Ⅱ卷（非选择题  共50分）

二、非选择题：共5小题，共50分。把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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.（6分）“后浪”学习实验小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通最变化快慢的关系”的实验中使用的实验装置如图甲所示。

（1）实验小组的同学用螺旋测微器测量挡光片的宽度时，测得的示数如图乙所示，则挡光片的宽度___________mm。

（2）在实验中，让小车以不同的速度靠近螺线管，记录光电门的挡光时间内感应电动势的平均值，改变速度多次实验，得到多组数据。在小车以不同的速度靠近螺线管的过程中，时间内不变的量是__________。

A.磁通量 B.磁通量的变化量 C.磁通量的变化率

（3）根据实验数据，作出图像，发现该图像是一条过原点的倾斜直线，可以得出的实验结论是：________________________________________________。

14.（8分）小李同学想要测量一节干电池的电动势和内阻，他设计的实验电路图如图甲所示，使用的实验器材有：

电压表（量程为3V、内阻约为）；

电流表（量程为3mA、内阻）；

滑动变阻器（阻值变化范围为，允许通过的最大电流为2A）；

定值电阻；

开关S和导线若干。

（1）该同学正确连接电路并进行实验，测量了多组数据，以电流表的示数为横轴，以电压表的示数为纵轴，绘出了如图乙所示的图像，根据图像可求出干电池的电动势____________V，内阻__________。（结果均保留两位小数）

（2）考虑到该实验中使用的电压表和电流表均不是理想电表，则该同学测得的电动势_____________，测得的内阻___________。（均填“偏大”、“偏小”或“无系统误差”）

15.（10分）为特种设备设计的供电系统以及输电电路如图所示，发电机的矩形线框处于水平向右的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小，线框面积、匝数，绕垂直于磁场的轴匀速转动。线框输出端通过电刷、与升压变压器的原线圈相连，降压变压器的副线圈接入特种设备，两变压器间的输电线等效电阻，已知特种设备的工作电压，消耗的功率，两变压器均为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比，线框电阻不计，取。

（1）若线框以50r/s的转速匀速转动，求图中电压表（视为理想电表）的示数；

（2）若图中电压表的示数，求升压变压器原、副线圈的匝数之比。

16.（12分）如图所示，足够长的光滑绝缘斜面的倾角，空间中自上而下依次分布着垂直斜面向下的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，磁场Ⅰ下边界与磁场Ⅱ上边界的距离。一边长、质量、电阻的正方形导线框放在斜面的顶端，导线框的下边距磁场Ⅰ上边界的距离，将导线框由静止释放，导线框匀速穿过每个磁场区域。取重力加速度大小，，，求：

（1）磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小、；

（2）整个过程中导线框产生的焦耳热。

17.（14分）如图所示，在第二象限内有一抛物线的边界，其方程为，在抛物线的上方存在一竖直向下的匀强电场（大小未知）。在抛物线每个位置上连续发射质量为、电荷量为的粒子，粒子以大小为的初速度水平向右射入电场。第四象限内有一边长为、其中两条边分别与轴和轴重合的正方形边界，边界内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，为与轴平行的正方形下边界。观察发现所有粒子均能到达坐标原点，且均从点离开磁场，不计粒子所受重力和粒子之间的相互作用力，求：

（1）电场强度的大小；

（2）正方形匀强磁场的边长；

（3）粒子在磁场中运动的最短时间。

2022~2023学年新乡高二期末（上）测试

物理参考答案

1.D  【解析】一切物体都会辐射电磁波，选项A、B均错误；普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律，他认为黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，选项C错误、D正确。

2.C  【解析】根据安培定则可知，和中的电流在点产生的磁场方向均垂直纸面向外，则点的磁感应强度不为零，选项A错误；根据安培定则可知，中的电流在点产生的磁场方向垂直纸面向里，中的电流在点产生的磁场方向垂直纸面向外，而点到的距离小于到的距离，则点的磁场方向垂直纸面向里，选项B错误；根据安培定则和左手定则可知，两根互相平行的通电长直铜芯线通有异向电流时，两铜芯线间的安培力相互排斥，选项C正确；根据牛顿第三定律可知，和间的安培力是一对相互作用力，总是大小相等，选项D错误。

3.B  【解析】穿过线圈的磁通量最大时，线圈所在的平面为中性面，图示位置穿过线圈的磁通量为0，穿过线圈的磁通量变化率最大，线圈经过中性面时，电流方向会发生改变，选项B正确，选项A、C均错误；由知，若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的2倍，选项D错误。

4.A  【解析】时间内，导线框中的磁通量先垂直纸面向里减小，后垂直纸面向外增大，根据楞次定律可知，导线框先有扩张后有缩小的趋势，结合安培定则可知，导线框中电流的方向始终为，选项A正确、B错误；时间内，穿过导线框的磁通量变化率不变，即感应电流大小不变，由于匀强磁场的磁感应强度先变小后变大，因此边受到的安培力先变小后变大，选项C错误；时间内，通过导线框的电荷量，选项D错误。

5.C  【解析】设电流的有效值为，根据有效值定义有，解得，选项C正确。

6.B  【解析】根据题意可知，当趋向无穷大时，小磁针所指的方向为地磁场的方向，由题图可知，趋向无穷大时，趋向于1，则趋向90°，即小磁针的方向与轴的方向垂直，所以轴的方向向东，当非常小时，小磁针的N极沿轴正方向，即条形磁铁的右端为N极，选项A、D均错误；根据题图乙可知，处，即，设条形磁铁在处产生的磁场的磁感应强度大小为，则，即，选项B正确、C错误。

7.B  【解析】设圆环的电荷量为，将圆环分成等分，则每个等分的电荷量，每个等分可看成点电荷，每个点电荷在点处产生的电场强度大小，该电场方向与的夹角为30°，根据电场的叠加原理知，点处的电场强度大小，同理可得，点处的电场强度大小，则，选项B正确。

8.D  【解析】根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示，粒子从磁场中射出时速度方向改变了角，所以粒子做圆周运动的圆心角为，根据几何关系有，则甲粒子在磁场中运动的轨迹半径为，甲、乙两粒子在磁场中运动的轨迹半径之比为3:1，选项A、B均错误；带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有，则粒子在磁场中运动时的轨迹半径，则甲、乙两粒子的比荷之比为1:3，选项C错误；粒子在磁场中运动的时间，则甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为3:2，选项D正确。

9.AC  【解析】该电势分布图可等效为等量异种电荷产生的，、为两电荷连线上对称的两点，所以、两点的电场强度大小、方向相同，选项A正确；、两点在等量异种电荷连线的中垂线上，该中垂线为一等势线，则点的电势等于点的电势，选项B错误；正电荷在电势高的地方电势能大，所以将带正电的试探电荷从点移到点，其电势能增加，选项C正确；负电荷在电势低的地方电势能大，所以负电荷在点的电势能大于在点的电势能，选项D错误。

10.BD  【解析】小球在运动过程中，只有重力做功，其所受弹力和洛伦兹力均不做功，小球的机械能守恒，根据机械能守恒定律可知，小球每次经过最低点时，速度大小总相等，但方向相反，小球向右经过点和向左经过点时的向心加速度的大小和方向均相同，选项A错误、B正确；对小球受力分析可知，小球向右经过点时轨道对其的支持力小于其向左经过点时轨道对其的支持力，结合牛顿第三定律可知选项C错误；由于洛伦兹力的方向总与速度方向垂直，因此只有重力做功对小球的速度大小有影响，小球无论从哪边滚下，时间都是一样的，选项D正确。

11.AD  【解析】开关S闭合后，两板间的电压为，将板向上平移一小段距离，两板的间距变大，两板间的电场强度减小，因为下极板接地，电势为0，点的电势，所以点的电势变大，选项A正确；对油滴受力分析可知，油滴带正电，且，则，选项C错误；由于板平移后，点的电势变大，因此带电油滴在点的电势能变大，选项B错误；板平移后，油滴向下做加速运动，根据牛顿第二定律得，即油滴的加速度大小为，选项D正确。

12.BC  【解析】根据牛顿第二定律可知，和进入磁场前的加速度均为（为重力加速度大小），设经过时间进入磁场，则有，设匀速穿过磁场的时间为，则有，故，某时刻同时由静止释放和，到达磁场下边界时，正好进入磁场，则刚进入磁场时的速度大小为，所以和进入磁场瞬间的速度大小之比为1:2，则、通过磁场区域的时间之比为2:1，选项A错误；设两棒的电阻为，对匀速通过磁场受力分析有，即，同理有，所以、的质量之比为1：2，选项B正确；和的电阻相等，根据可知、中产生的焦耳热之比为1：1，选项C正确；设匀速穿过磁场的时间为，则有，即，则在匀速穿出磁场时的速度大小为，的速度仍然大于的速度，两者的加速度相等，导轨足够长，故、一定能发生碰撞，选项D错误。

13.（1）4.800（4.798~4.802均正确）（2分）

（2）B（2分）

（3）感应电动势与磁通量的变化率成正比（2分）（其他说法合理即给分）

【解析】（1）螺旋测微器固定刻度为4.5mm，可动刻度为，所以挡光片的宽度。

（2）在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与螺线管之间相对位置的改变量都一样，穿过螺线管磁通量的变化量都相同，选项B正确。

（3）根据作出的图像可以得出的结论是：感应电动势与磁通量的变化率成正比。（或在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比。）

14.（1）1.48（2分）    0.34（2分）

（2）无系统误差（2分）    无系统误差（2分）

【解析】（1）根据闭合电路欧姆定律，结合电表改装，可得，通过整理可得与的函数关系为；结合图像可知图像的纵截距等于电源的电动势，即干电池的电动势，图线的斜率绝对值，代入数据解得干电池的内阻。

（2）本实验中使用的电压表和电流表虽然均不是理想电表，但是实验中电压表和改装后的“电流表”测量时均无系统误差，结合闭合电路欧姆定律（理论分析）可知，该同学这样测得的电动势和内阻均无系统误差。

15.解：（1）发电机的矩形线框产生的感应电动势的最大值

线框转动的角速度

题图中电压表的示数为感应电动势的有效值，则解得。

（2）特种设备工作时，降压变压器副线圈的电流

设输电线中的电流为，降压变压器原线圈两端的电压为，根据理想变压器规律有

升压变压器副线圈的电压

升压变压器原、副线圈的匝数之比解得。

16.解：（1）设导线框进入磁场Ⅰ瞬间的速度大小为，根据动能定理有

进入磁场Ⅰ后，根据受力平衡有

根据法拉第电磁感应定律可知，导线框切割磁场产生的感应电动势

电路中的电流

导线框受到的安培力解得

设导线框进入磁场Ⅱ瞬间的速度大小为，根据动能定理有

再次对导线框受力分析，同理解得。

（2）对整个过程分析，根据功能关系有

解得。（2分）

17.解：（1）粒子在第二象限内做类平抛运动，设其运动时间为，水平方向有

设粒子的加速度大小为，根据牛顿第二定律有

竖直方向有解得。

（2）设粒子进入磁场时的速度大小为，与轴负方向的夹角为，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，根据牛顿第二定律有

根据几何关系有

根据速度的合成和分解有解得

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期

粒子从点进入磁场到从点离开磁场的过程中速度偏转的角度为，则粒子在磁场中运动的时间

即粒子从点发射进入磁场中运动的时间最短，设粒子进入磁场瞬间其竖直方向的分速度大小为，根据类平抛运动规律有解得              。