2023-2024学年吉林省长春市东北师大附中高二（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年吉林省长春市东北师大附中高二（上）期末物理试卷（含解析），共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，把一条导线平行地放在小磁针的正上方，当导线中有电流通过时，小磁针会发生转动。首先观察到这个实验现象的物理学家是( )
A. 伽利略B. 奥斯特C. 法拉第D. 牛顿
2.在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是( )
A. 人有触电感觉是在开关闭合瞬间
B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
C. 断开开关时流过人的电流方向从B→A
D. 断开开关时线圈中的电流突然增大
3.如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为( )
A. 7.5 V
B. 8 V
C. 2 15 V
D. 3 13 V
4.如图所示电路中，A、B是平行板电容器的两金属板。先将开关S闭合，等电路稳定后将S断开，并将B板向下移动一小段距离，保持两板间的某点P与A板的距离不变，则下列说法正确的是( )
A. 电容器两极板间电压变小
B. 电容器内部电场强度变大
C. 移动B板过程中有电流流过电阻R且电流方向向下
D. 若P点固定一个负电荷，则负电荷的电势能变小
5.x轴上有两点电荷Q1和Q2，Q1和Q2的位置坐标分别为x1、x2，附近再无其它电荷。规定无穷远处电势为0，Q1和Q2之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，其中xp位置的电势最低，从图中可看出( )
A. Q1和Q2一定是同种电荷，但不一定是正电荷
B. Q1的电荷量小于Q2的电荷量
C. x轴上电势最低处P点的电场强度一定为零
D. 将一正点电荷由xp点附近的左侧移至右侧，电势能先增大后减小
6.在如图甲所示的电路中，电阻R1=R2=R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻也为R，半径为r2(r2B2。一个带电粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值可能正确的是( )
A. 2：1B. 3：1C. 5：3D. 7：6
12.如图所示，平行虚线M、N间，N、P间有垂直于光滑水平面、方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场，每个磁场的宽度均为L。边长为L、质量为m、电阻为R的粗细均匀的单匝金属线框abcd静止在水平面上，ab边离虚线M的距离也为L，用水平拉力F(大小未知)作用在金属线框上，使金属线框在水平面上向右做初速度为零的匀加速直线运动，线框运动过程中ab边始终与M平行，ab边刚进磁场的一瞬间，受到的安培力大小为F1，则下列判断正确的是( )
A. 线框运动的加速度大小为F12R22B4L5
B. 线框穿过虚线N的过程中，通过线框导线横截面的电量为0
C. 线框进左边磁场过程中安培力的冲量小于出右边磁场过程中安培力的冲量
D. 线框穿过整个磁场的过程中，拉力F的最大值为4 3F1+mF12R22B4L5
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13.(1)某同学利用螺旋测微器和游标卡尺分别测量一工件的直径和长度测量结果分别如图(a)和(b)所示，则该工件的直径为______ mm，工件的长度为______ cm。

(2)某同学用指针式多用电表粗略测量金属丝的阻值。他将红黑表笔分别插入“+”、“−”插孔中，将选择开关置于“×10”挡位置，然后将红、黑表笔短接调零，此后测量阻值时发现指针偏转角度较小。为减小实验误差，该同学应将选择开关置于“______ ”位置：(选填“×1”、“×100”)重新尝试测量；
(3)若用多用电表的“直流电压2.5V挡”粗测一干电池的电动势，测量结果如图(c)所示，则由电表读出的该干电池的电动势为______ V。
14.某同学把量程为500μA但内阻未知的微安表G改装成量程为2V的电压表，他先测量出微安表G的内阻，然后对电表进行改装，最后再利用一标准电压表，对改装后的电压表进行检测。

(1)该同学利用“半偏法”原理测量微安表G的内阻，实验中可供选择的器材如下：
A.滑动变阻器R1(0～5kΩ)
B.滑动变阻器R2(0～20kΩ)
C.电阻箱R′(0～9999.9Ω)
D.电源E1(电动势为1.5V)
E.电源E2(电动势为9V)
F.开关、导线若干
具体实验步骤如下：
a.按电路原理图甲连接好线路；
b.将滑动变阻器R的阻值调到最大，闭合开关S1后调节R的阻值，使微安表G的指针满偏；
c.闭合S2，保持R不变，调节R的阻值，使微安表G的示数为250μA，此时R′的示数为1900.0Ω；
回答下列问题：
(1)为减小实验误差，实验中电源应选用______ ，滑动变阻器应选用______ (填仪器前的字母)；
(2)由实验操作步骤可知微安表G内阻的测量值Rg= ______ Ω；
(3)若按照(2)中测量的R3，将上述微安表G改装成量程为2V的电压表需要串联一个阻值为______ Ω的电阻R0；
(4)用图乙所示电路对改装后的电压表进行校对，由于内阻测量造成的误差，当标准电压表示数为2V时，改装电压表中微安表G的示数为495μA，为了尽量消除改装后的电压表测量电压时带来的误差，R0的阻值应调至______ Ω(结果保留1位小数)。
四、简答题：本大题共3小题，共34分。
15.如图所示，匝数N=200匝、面积为S=0.001m2的矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω=100rad/s匀速转动。已知转轴平行于线圈平面，且线圈从平行于磁场的平面开始转动，磁场磁感应强度B= 2T。线圈通过理想变压器连接R=16Ω的电阻，变压器的原、副线圈匝数比n1：n2=1：4，电流表为理想电流表。
(1)求发电机中电动势随时间变化的表达式E(t)；
(2)若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数I。
16.如图所示的装置为一种新型质谱仪的理论模型图，该装置由加速电场区(A、B板间)，直线运动区(C、D板间)和偏转区(圆形磁场区域)组成。其中平行板A、B间的加速电压为U1，平行板C、D间距为d，其间匀强磁场的磁感应强度B1垂直于纸面向外，圆形匀强磁场区域的半径为R，磁感应强度大小为B2，方向垂直于纸面向里。与圆形磁场具有相同圆心的圆形感光弧面左端开有小孔，该小孔与A、B板上的小孔在同一直线上。现有一原子的原子核由A、B板加速后，沿C、D板的中央直线到达圆形磁场区，经磁场偏转后通过打到感光弧面上的位置可以知道粒子的偏转角度θ，不计粒子重力。
(1)如果原子核的比荷为k0，求该原子核经加速电场加速后的速度大小；
(2)如果原子核的比荷为k0，求C、D板间的电势差Ucd；
(3)求比荷k与粒子偏转角度θ之间的关系(用θ的三角函数表示)。
17.如图所示的空间内有间距为L的两平行金属导轨EPG、FQH。质量为2m的光滑金属杆ab从倾斜轨道上某处由静止滑下。当ab杆滑至斜面底端PQ时进入水平轨道(倾斜轨道与水平轨道平滑连接，且水平轨道足够长)。金属杆cd被锁定在距离斜面底端x0处(x0未知)。空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。两金属杆长度均略长于导轨宽度，并与导轨接触良好。ab杆接入导轨中的电阻为2R，cd杆接入导轨中的电阻R，导轨电阻不计。已知ab杆刚滑进水平轨道P、Q位置时速度为v，重力加速度为g，求：
(1)ab杆刚滑进水平轨道P、Q位置时a、b两端的电压Uab；
(2)若ab杆在倾斜轨道上下滑过程中回路中产生的电能为W，求释放位置距水平面的高度h；
(3)若ab杆滑至水平轨道时，随即解除对cd杆的锁定，且ab杆恰好未与cd杆发生碰撞。求从ab杆滑至水平轨道时起，至稳定运动的过程中ab杆上产生的焦耳热Qab，及cd杆开始运动时距离斜面底端的初始距离x0。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特。故B正确，ACD错误。
故选：B。
本实验是1820年丹麦的物理学家奥斯特做的电流磁效应的实验．
本题考查的是物理学常识．对于物理学史上著名物理学家、经典实验和重要理论要记牢，这也是高考内容之一．
2.【答案】C
【解析】解：A、当开关闭合后，多匝线圈与同学们并联，由于电源为1.5V的新干电池，所以电流很小。同学没有触电感觉。故A错误；
B、当断开时，多匝线圈电流产生自感现象，从而产生很高的瞬间电压，与一队人组成自感回路，电流通过同学们身体有触电的感觉。而此时流过人体的电流是由线圈的自感电动势提供的，电流是从流过线圈的最大逐渐减小的，故流过人体的电流不会大于线圈的电流。故B错误；
C、当断开时，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左即从B向A，故C正确；
D、断开电键时，由于线圈的电流减小而产生自感感动势，而阻碍电流的减小，只是电流减小的慢一些，不会突然增大，故D错误。
故选：C。
当开关闭合后，多匝线圈与同学们并联，由于电源为1.5V的新干电池，所以电流很小。当断开时，多匝线圈电流发生变化，导致线圈产生很强的电动势，从而使同学们有触电的感觉。
多匝线圈在电流发生变化时，产生很高的电压，相当于瞬间的电源作用。
3.【答案】C
【解析】解：如图所示，它不是正弦式电流，取一个周期进行分段，
在0～1×10−2s是正弦式电流，则电压的有效值等于6 2=3 2V。
在1×10−2s～3×10−2s是恒定电流，则有效值等于9V。
则在0～3×10−2s内，产生的热量(3 2)2R×1×10−2+92R×2×10−2=U2R×3×10−2
解得：U=2 15V，故C正确
故选：C。
正弦式电流给灯泡供电，电压表显示是电源电压的有效值，要求电路中灯泡的电流或功率等，均要用正弦式电流的有效值．而求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值．
正弦式交流电时，当时间轴上方与下方的图象不一样时，也是分段：前半周期时间的正弦式有效值等于最大值除以 2，后半周期时间内的正弦式有效值等于最大值除以 2.然后再求出一个周期内的有效值．
4.【答案】D
【解析】解：A.将B板向下平移一小段距离时，板间距离增大，由C=ɛrS4πkd可知，电容C减小，由C=QU可知U变大，故A错误；
B.因断开开关，所以电量不变，则由C=ɛrS4πkd，C=QU可得：E=4πkQϵrS，故E与d无关，所以电容器内部电场强度大小不变，故B错误；
C.因电量不变，故无电流流过电阻R，故C错误；
D.因E不变，P点与下极板间的距离增大，由φP=U=Ed可知，P与下极板间的电势差增大，即P点电势增大，电势能Ep=qφp，因为q