天津市双菱中学2022-2023学年高二上学期期末物理试卷(含答案)

这是一份天津市双菱中学2022-2023学年高二上学期期末物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1、如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则( )
A.线框中产生的感应电流方向为abcda
B.线框中产生的感应电流随时间均匀增加
C.线框ad边所受的安培力大小随时间均匀增加
D.线框ab受到的安培力方向水平向右
2、如图所示，宽为d的带状区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量为e的质子从A点出发，与边界成60°角进入匀强磁场，要使质子从左边界飞出磁场，则质子速度的最大值为( )
A.B.C.D.
3、如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是( )
A.甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压U
B.乙图可判断出A极板是发电机的正极
C.丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D.丁图中若载流子带负电，稳定时D板电势高
4、在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示变化时，下列选项中能正确表示线圈中感应电动势E变化的是( )
A.B.
C.D.
5、如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为9R，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是( )
A.保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B.保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
C.保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D.保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率减小
二、多选题
6、如图所示，匀强电场平行于正六边形ABCDEF所在的平面，正六边形的边长为2cm。A、B、C、D四点的电势分别是、0、4V、6V。下列说法正确的是( )
A.F点的电势为0
B.该匀强电场的场强大小为200V/m
C.电子在E点的电势能为4eV
D.电子由D点到F点静电力做功为
7、质量为m、电荷量为q的带正电小球，从倾角为的粗糙绝缘斜面（）上由静止下滑，斜面足够长，整个斜面置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，重力加速度为g。带电小球运动过程中，下列说法正确的是( )
A.小球在斜面上运动时做匀加速直线运动
B.小球在斜面上运动时做加速度变大的加速运动
C.小球最终在斜面上匀速运动
D.小球在斜面上下滑过程中，小球对斜面压力刚好为零时的速率为
8、两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ与O点，A为MN上的一点，一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则( )
A.q由A向O的运动是匀加速直线运动
B.q由A向O运动的过程电势能逐渐减小
C.q运动到O点时的动能最大
D.q运动到O点时电势能为零
三、计算题
9、如图所示，在的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场，在的空间中存在方向垂直xOy平面（纸面）向外的匀强磁场，一带电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，自y轴上的（0，d）点以速率沿x轴正方向射入电场：然后经过x轴上的（2d，0）点进入磁场，经磁场偏转后，从坐标原点O返回第一象限，不计粒子重力。求：
（1）电场强度的大小E；
（2）磁感应强度的大小B；
（3）粒子从点运动到坐标原点O所经历的总时间t。
10、图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数匝，电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，阻值，与R并联的交流电压表为理想电表。在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。（取）求：
（1）交流发电机产生的电动势的最大值；
（2）电路中交流电压表的示数；
（3）从图示位置转过90°，通过线圈的电荷量和整个回路的焦耳热。
11、如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距，导轨平面与水平面间夹角，N、Q间连接一个电阻，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度。将一根质量的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒的电阻为，导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，已知金属棒从位置ab运动到位置cd的过程中，流过电阻R的电量为，，，。求：
（1）当金属棒速度的大小为时，金属棒加速度的大小a；
（2）金属棒运动到cd位置时的速度大小；
（3）金属棒由位置ab运动到位置cd的过程中，电阻R上产生的热量。
四、实验题
12、某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率
（1）用游标卡尺测其长度，示数如图甲所示可知其长度为_____mm；用螺旋测微器测量其横截面直径，示数如图乙所示，可知其直径为_______mm。
（2）先用多用电表粗测其电阻，选用“”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过大，因此需选择_______（选填“”或“”）倍率的电阻挡，然后重新欧姆调零，多用电表的示数如图丙所示，测量结果为_______Ω。
（3）若用“伏安法”测得流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为_______。
13、物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）用电压表（内阻约为3kΩ）和电流表（内阻约为0.1Ω）测量一个电阻的阻值（约为5Ω）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的_____（选填“甲”或“乙”）。
（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约20kΩ电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为______（填各实验步骤前的字母）。
A.将选择开关置于“”位置
B.将选择开关置于“OFF”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D.将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
（3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则________（选填选项前的字母）。
A.导线ab断路
B.滑动变阻器断路
C.导线cd断路
D.滑动变阻器短路
参考答案
1、答案：C
解析：A.根据右手螺旋定则可知，线框处于垂直纸面向里的磁场中，且空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针，即感应电流方向为abcba，故A错误；
B.空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，根据法拉第电磁感应定律
可知，线框中产生的感应电流恒定不变，故B错误；
C.根据公式可得，由于空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，线框中产生的感应电流恒定不变，则线框ad边所受的安培力大小随时间均匀增加，故C正确；
D.根据题意，由左手定则可知，线框ab受到的安培力方向竖直向下，故D错误。
故选C。
2、答案：A
解析：作出不同速度情况下的质子运动轨迹，得到质子速度最大的临界状态是轨迹与PQ相切时，如图所示
由几何知识可得
解得
质子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
解得
故选A。
3、答案：D
解析：A.根据
可得
结合，可知粒子的最大动能为
粒子的最大动能与加速电压U无关，要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度B和金属盒半径R，故A错误；
B.根据左手定则，可知正电荷向B极板偏转，则B极板是发电机的正极，故B错误；
C.速度选择器选择的是带电粒子的速度，但丙图无法判断出带电粒子的电性，根据
可得粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
故C错误；
D.根据左手定则可知，带负电的载流子受到洛伦兹力方向向左，即向C板偏转，故稳定时D板电势高，故D正确。
4、答案：B
解析：0~1s内，磁场均匀增大，根据楞次定律，线圈中感应电流为负方向，且保持不变；1~3s内，磁场不变，线圈中感应电流为零；3~5s内磁场均匀减小，同理，线圈中感应电流为正方向，且保持不变。0~1s内和3~5s内磁场的变化率为2:1，即感应电动势为2:1。可得出感应电动势图像为B。
故选B。
5、答案：B
解析：AB.由题意可知，原副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为2I，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为
则变压器原线圈的电压有效值为
设输入交流电的电压有效值为，则
可得
保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I不断变大，根据欧姆定律
可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误；
CD.设原副线圈的匝数比为n，同理可得
则
整理可得
保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对由欧姆定律可知
可知U不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率
整理可得
可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。
故选B。
6、答案：ABD
解析：A.由于AF与CD平行且相等，则有
可得
A正确；
B.由于，可知BF为等势线，由几何关系可知电场方向由D指向A，根据
可得该匀强电场的场强大小为
B正确；
C.由于AB与ED平行且相等，则有
可得
则电子在E点的电势能为，C错误；
D.电子由D点到F点静电力做功为
D正确。
故选ABD。
7、答案：BD
解析：AB.据题意小球运动过程中受到重力、支持力、摩擦力和垂直斜面向上的洛伦兹力，小球加速度为
小球做加速运动，则随速度的增加，加速度增大，故选项A错误，B正确；
C.当小球对斜面压力为0时，小球加速度为，小球速度继续增大，受到的洛伦兹力将大于小球重力垂直斜面方向上的分力，小球将脱离斜面，故C错误；
D.当小球对斜面压力为0时，有
则此时速度为
故选项D正确。
故选BD。
8、答案：BC
解析：A、两等量正电荷周围部分电场线如右图所示，其中P、Q连线的中垂线MN上，从无穷远到O过程中电场强度先增大后减小，且方向始终指向无穷远方向.故试探电荷所受的电场力是变化的，q由A向O的运动做非匀加速直线运动，故A错误.
B、电场力方向与AO方向一致，电场力做正功，电势能逐渐减小；故B正确.
C、从A到O过程，电场力做正功，动能增大，从O到N过程中，电场力做负功，动能减小，故在O点试探电荷的动能最大，速度最大，故C正确.
D、取无限远处的电势为零，从无穷远到O点，电场力做正功，电势能减小，则q运动到O点时电势能为负值.故D错误.
故选BC.
9、答案：（1）（2）（3）
解析：（1）粒子在电场中做类平抛运动
解得
（2）经过的速度方向与x轴的夹角θ，则有
可知
设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，则有
解得
（3）粒子在磁场中偏转的角度为，则粒子在磁场中运动的时间为
粒子从点运动到坐标原点O所经历的总时间t为
10、答案：（1）100V（2）（3）0.1C，7.85J
解析：（1）由图线可知
，
因为，所以
交流发电机产生的电动势的最大值
（2）电动势的有效值
由闭合电路欧姆定律得，电路中电流的有效值为
交流电压表的示数为
（3）从图示位置转过90°，磁通量变化量为
通过线圈的电荷量
根据焦耳定律可得
11、答案：（1）（2）（3）
解析：（1）当金属棒速度的大小为时，金属棒受到的安培力为
方向沿导轨向上，其中
对金属棒受力分析，根据牛顿第二定律可知
解得
（2）当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，受力平衡，则
其中
解得
（3）金属棒由位置ab运动到位置cd的过程中，由能量守恒定律可知
流过电阻R的电量为
解得
由于
则
其中
则
12、答案：（1）50.25；2.150（2）；6（3）
解析：（1）游标卡尺主尺的读数为；游标尺的最小分度为0.05mm，读数为，标卡尺测的长度为
螺旋测微器固定刻度的读数为2mm；可动刻度的最小分度为0.01mm，读数为，螺旋测微器测的长度为
（2）先用多用电表粗测其电阻，选用“”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过大，说明电阻阻值较小，应换较小倍率的挡位，因此需选择“”倍率的电阻挡；
欧姆表的指针指在“6”位置，倍率为“”，测量结果为
（3）根据欧姆定律有
根据电阻定律有
根据几何知识有
解得
13、答案：（1）甲（2）ADCB（3）C
解析：（1）因为待测电阻约为5Ω，而
故为了减小误差应该采用电流表的外接法，即选用甲图；
（2）测量过程中应该先选择合适挡位，根据题意选择“”挡位，然后进行欧姆调零，再进行测量，测量完成后要将开关置于“OFF”挡，故顺序为ADCB。
（3）闭合电键后，却发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；当试触b、c时依然是这个情况说明b、c段是正常的，试触d时，电压表没有示数说明在cd之间某处发生了断路，故选C。