2022-2023学年陕西省宝鸡市千阳县中学高二上学期期末物理试题（理科）含解析

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全卷满分100分，考试时间90分钟．
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并收回．
4．本卷主要考查内容：选修3－1，选修3－2．
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一个选项正确，第9～12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．
1. 如图所示匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是（ ）
A. 如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B. 如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C. 如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D. 如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
【答案】C
【解析】
【详解】ABD．图甲、乙、丁中线框运动过程中穿过线框的磁通量均不变，不会产生感应电流，选项ABD错误；
C．图丙中线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动，穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流，选项C正确。
故选C。
2. 如图所示，A、B是两种同位素的原子核，二者电荷量相同，质量不等。A、B以相同的速度从S点沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，它们的运动轨迹如图中虚线所示，则（ ）
A. A、B的质量大小关系为
B. A、B的质量大小关系为
C. A、B在磁场中运动的时间大小关系为
D. A、B在磁场中运动时间大小关系为
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据洛伦兹力提供向心力有
解得
相同的速度，A的半径大，则A的质量大，故A正确，B错误；
CD．粒子的周期为
两粒子均运动半个周期，则
因为A的质量大，故A运动的时间长，故CD错误。
故选A。
3. 如图甲所示为手摇发电机，发电机线圈内阻为3Ω，产生的电动势随时间变化的规律为。现将发电机与阻值为17Ω的灯泡组成闭合电路，如图乙所示，则电压表的示数为（ ）
A. 42.5VB. C. 50VD.
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知，正弦交变电流的电动势峰值为
则其有效值为
由闭合电路欧姆定律，可得
解得电路中电流为
所以电压表的示数为
故选A。
4. 某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型如图所示。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器（已带电并和其他电路断开）的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化。若观察到静电计上的指针偏角增大，则下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的电容增大，被测物体向左移动
B. 电容器的电容增大，被测物体向右移动
C. 电容器的电容减小，被测物体向左移动
D. 电容器的电容减小，被测物体向右移动
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】由电容公式
可知当电荷量不变时，增大，即增大，减小，再由公式
减小，即两极板间介电常数减少，被测物体应向右移动，故选D。
5. 如图所示，电路中A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，原来开关S是闭合的，三盏灯泡均发光。某时刻将开关S断开，则下列判断正确的是（ ）
A. M点电势高于N点，A灯闪亮后缓慢熄灭
B. N点电势高于M点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭
C. M点电势高于N点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭
D. N点电势高于M点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭
【答案】B
【解析】
【详解】开关闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻比B、C灯支路电阻小，故流过A灯的电流大于流过B、C灯的电流，且电流方向由M到N，因为理想线圈无内阻，故M点电势等于N点电势；当开关断开，电感线图会产生自感现象，相当于电源，由楞次定律知，感应电流方向由M到N，MN当电源，故N点电势高于M点，所以断开开关S，瞬间流过B、C灯支路的电流比原来的大，故B、C灯闪亮后缓慢熄灭。
故选B。
6. 如图所示是一直流电动机竖直向上匀速提升质量为m＝26kg的重物时的电路图，已知电动机内电阻r＝1Ω，定值电阻R＝9Ω，直流电压U＝180V，理想电压表示数，g取，则电动机的输出功率是（ ）
A. 25WB. 650WC. 675WD. 700W
【答案】B
【解析】
【详解】通过R的电流为
电动机的输入功率为
电动机内电阻的发热功率为
电动机输出的机械功率为
故选B。
7. 如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A、理想电压表V，副线圈上通过输电线接有两个相同规格的灯泡和，输电线的等效电阻为R，灯泡的电阻不随温度的改变而改变．开关S闭合时，灯泡和正常发光，现断开开关S，对电路中的变化（设灯泡不会被烧坏），以下说法正确的是（ ）
A. 电压表示数减小B. 电流表示数增大
C. 等效电阻R两端的电压增大D. 灯泡两端的电压超过其正常发光时两端的电压
【答案】D
【解析】
【详解】A．副线圈输出电压由原线圈输入电压决定，因而电压表示数不变，A错误；
B．开关S断开时，副线圈两端所接电阻增大，电流减小，则原线圈中电流也减小，B错误；
C．副线圈中电流减小，则等效电阻R两端电压减小，C错误；
D．等效电阻R两端电压减小，而变压器输出电压不变，故此时灯泡两端电压增大，超过了其正常发光时两端的电压，D正确。
故选D。
8. 如图所示，在水平面内固定两根足够长且平行的光滑金属导轨，导体棒和导轨始终接触良好且与电阻R构成闭合回路，电路中除电阻R之外，其余电阻均不计，在两导轨间存在方向竖直向下的匀强磁场。现对导体棒施加一平行于导轨的力F，使其从静止开始做匀加速直线运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直，此过程中电阻R的热功率P随时间t变化关系图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】金属棒做匀加速运动，设加速度为a，则时刻t时的速度
v=at
则
E=BLv
电功率
解得
则P-t图像为B。
故选B。
9. 关于电磁波谱，下列说法中正确的是（ ）
A. 射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
B. 可见光的波长比紫外线的短
C. 利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施
D. 医疗上用X射线进行胸透，是因为X射线的穿透能力比射线更强
【答案】AC
【解析】
【详解】A．射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，A正确；
B．可见光中紫光的频率最高而波长最短，而紫外线的频率比紫光更高，波长比紫光更短，所以可见光的波长比紫外线的长，B错误；
C．利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施，C正确；
D．X射线的穿透能力比射线弱，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个条形磁铁，条形磁铁S极在上、N极在下。固定的闭合金属线圈水平放置，给磁铁一个初速度，磁铁上下振动时穿过金属线圈。不考虑空气阻力，则（ ）
A. 磁铁振动时线圈中会产生感应电流B. 磁铁的机械能守恒
C. 磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒D. 磁铁最后处于静止状态
【答案】AD
【解析】
【详解】ABD．由于线圈固定，当磁铁上下振动时，线圈中的磁通量会发生变化，从而在线圈中产生感应电流，电流给磁铁力的作用，根据楞次定律“来拒去留”，磁铁很快停下来，磁铁机械能不守恒，B错误；AD正确；
C．磁铁上下振动过程中，磁铁和弹簧组成的系统受到线圈中的电流的作用力，此作用力对系统做功，磁铁和弹簧组成的系统机械能不守恒，C错误。
故选AD。
11. 如图所示，正六边形的、两点各固定一个带电荷量为的点电荷，为正六边形的几何中心。则下列说法正确的是（ ）
A. 点电场强度为0
B. 点电场强度方向沿方向
C. 电子在点的电势能比其在点的电势能小
D. 、两点间的电势差和、两点间的电势差相等
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A．根据点电荷的电场强度公式
可知，两个正点电荷在点产生的电场强度大小相等，合电场强度沿方向，故A错误；
B．两个正点电荷在C点产生的合电场强度沿FC方向，故B正确；
C．电子沿OF运动时，电场力对电子做负功，则电子的电势能增大，故C错误；
D．根据对称性可知，O、A两点间的电势差和O、E两点间的电势差相等，故D正确。
故选BD。
12. 如图，这是某速度选择器的原理示意图，两正对平行金属板之间存在互相垂直的匀强电场与匀强磁场，匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B．关于此速度选择器，下列说法正确的是（ ）
A. 能沿直线匀速通过速度选择器的带电粒子，其速度大小是
B. 能沿直线匀速通过速度选择器的带电粒子，其速度大小是
C. 从左侧P点进入复合场区的正电荷有可能匀速通过速度选择器
D. 从右侧Q点进入复合场区的负电荷有可能匀速通过速度选择器
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
则，其速度大小为
A正确，B错误；
C．正电荷从P点进入复合场区后，受到向下的电场力和向上的洛伦兹力，只要电荷的速度满足关系式
电荷就能通过速度选择器，与电荷的电荷量及电性均无关，C正确；
D．负电荷从Q点进入复合场区时，电荷受到的电场力和洛伦兹力均向上，不可能匀速通过复合场区，D错误。
故选AC。
二、实验题：本题共2小题，共16分．
13. 某中学的物理兴趣小组计划测量－组旧蓄电池的电动势和内阻。实验的电路图如图甲所示，实验操作过程如下：闭合开关，读出电流表的示数I和电阻箱的阻值R，记录多组I、R的值，根据实验数据在图乙中作图，回答下列问题：
（1）根据乙图，可知电池的电动势E=________V，内阻r=__________Ω。（计算结果均保留三位有效数字）
（2）分析实验方案发现，电流表内阻对实验精确度有较大影响，测得电流表内阻为1.00Ω，则电源内阻的精确值为___________。
【答案】 ①. 3.86（3.82~3.90均正确） ②. 5.85（5.80~5.86均正确） ③. 4.85（4.80~4.86均正确）
【解析】
【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律得
变形得
所以，图线的纵轴截距代表电动势，图线斜率的绝对值代表内阻。由图线确定电动势为3.86V，内阻为5.85Ω。
（2）[3]电路中把电阻两端电压当作路端电压，所以，电流表的内阻被看电源的内阻，因此，电源的真实内阻应该是测量值减去电流表的内阻，即4.85Ω。
14. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：
（1）用多用电表粗测金属丝的阻值：该同学选择×10倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大，为了较准确地进行测量，应该选择______（填“×1k”“×100”或“×1”）倍率，并重新欧姆调零，正确操作测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如下图中实线所示，测量结果是______Ω。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有实验器材如下，为了测多组实验数据，则下列器材中的滑动变阻器应选用______（填“”或“”）；电压表应选用______（填“V1”或“V2”）；电流表应选用______（填“A1”或“A2”）。
A．电压表（V1：量程3V，内阻约为15kΩ；V2：量程15V，内阻约为75kΩ）
B.电流表（A1：量程0.6A，内阻约为1Ω；A2：量程3A，内阻约为0.2Ω）
C.滑动变阻器（0~5Ω）
D.滑动变阻器（0~200Ω）
的干电池两节，内阻不计
F.电阻箱
G.开关
S。导线若干
（3）请设计合理的实验电路，将电路图完整地画在虚线框中。（ ）
（4）用测得的金属导线长度l、直径d和电阻R，可根据电阻率的表达式______，算出所测金属的电阻率。
【答案】 ①. ×1 ②. 6.0 ③. ④. V1 ⑤. A1 ⑥. ⑦.
【解析】
【详解】（1）[1]选择×10倍率测电阻，指针偏转角度太大，说明所测电阻阻值较小，所需挡位太大，为了较准确地进行测量，应该选择×1倍率；
[2]由题图所示可知，测量结果是
（2）[3]待测电阻大约6Ω，若用滑动变阻器（0~2000Ω，0.1A）调节非常不方便，所以应用滑动变阻器（0~5Ω）；
[4]两节干电池电动势为3V，所以电压表应选3V量程；
[5]为了测多组实验数据，滑动变阻器应用分压接法，电路中的最大电流约为
所以电流表量程应选0.6A量程
（3）[6]根据以上分析电路图如图所示
（4）[7]由电阻定律，有
三、解答或论述题：本题共3小题，共36分．解答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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
15. 如图所示，两条平行的光滑金属导轨间距L＝2m，导轨平面与水平面夹角，两导轨顶端接有电源，将一根质量m＝0.4kg的直导体棒ab垂直放在两导轨上。已知通过导体棒的电流I＝1A，在两导轨间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在导轨上保持静止，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，g取。
（1）求导体棒所受安培力的大小；
（2）若只改变两导轨间的磁场方向，且保持导体棒静止，求磁感应强度B的最小值及方向。
【答案】（1）；（2），垂直导轨平面斜向上
【解析】
【详解】（1）分析导体棒的受力情况，如图所示

由平衡条件可知导体棒所受的安培力
（2）当安培力的方向沿导轨向上时，安培力最小，磁感应强度最小，由平衡条件知最小安培力为
即
解得磁感应强度的最小值
由左手定则知磁感应强度的方向为垂直导轨平面斜向上。
16. 如图所示，带负电的A球固定在足够大的光滑绝缘斜面上，斜面的倾角，其带电荷量；质量m＝1kg、带电荷量的B球在离A球L＝0.2m处由静止释放，两球均可视为点电荷。已知静电力常量，，，g取。求：
（1）A球在B球释放处产生的电场强度的大小和方向；
（2）B球的速度最大时两球间的距离；
（3）若B球运动的最大速度为v＝0.2m/s，求B球从开始运动至达到最大速度的过程中电势能怎么变？变化量是多少？
【答案】（1）1.8×107N/C；方向沿斜面向下；（2）0.12m；（3）电势能增加0.38J
【解析】
【详解】（1）A球在B球释放处产生的电场强度大小
方向沿斜面向下。
（2）当静电力等于重力沿斜面向下的分力时B球的速度最大，即
代入数据解得
（3）由于，可知，两球相互靠近，则B球从开始运动到最大速度的过程中电场力做负功，电势能变大；根据功能关系可知：电势能增加量等于机械能的减小，所以
代入数据求得
17. 如图甲所示，电阻，平行于斜面底边CD的导体棒AB电阻，放在倾角足够长的光滑平行导轨上。导体棒AB长等于导轨宽度，PQCD区域内有垂直于导轨平面的匀强磁场，该区域面积，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。导体棒AB在t＝0时由静止释放，在时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，重力加速度g取，已知，，求：
（1）在t＝0.5s时刻穿过PQCD平面的磁通量的大小；
（2）AB与PQ的距离以及AB进入磁场时感应电动势；
（3）在前2s内电路中产生的内能。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）由图像可得：时，磁感应强度大小，由
得，在t＝0.5s时刻穿过PQCD平面的磁通量的大小为
（2）AB未进入磁场时，不受安培力作用，其下滑的加速度为
下滑的时间为，位移为
即AB与PQ的距离为
AB进入磁场时速度
AB进入磁场时感应电动势
（3）第内电路中的感应电动势为
第1s内产生的热量为
同理可得第内产生的热量
前内电路中产生的热量为