河南省三门峡市2023-2024学年高二上学期1月期末调研考试物理试题

这是一份河南省三门峡市2023-2024学年高二上学期1月期末调研考试物理试题，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列说法正确的是（ ）
A．卡文迪什利用扭秤实验测出了静电力常量k的数值
B．富兰克林通过油滴实验测定了电荷量e的数值
C．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场
D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论并用实验证明了电磁波的存在
2．有研究表明，当兴奋情绪传播时，在人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，该电场可等效为两等量异种电荷产生的电场，、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。下列说法中正确的是（ ）

A．点的电势大于点的电势
B．、两点的电场强度大小相等，方向相反
C．负电荷在点的电势能小于在点的电势能
D．将带正电的试探电荷从点移到点，电场力做负功
3．如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度方向向里且由0增大到，此过程中（ ）
A．通过线圈的磁通量变化量大小为B．线圈中感应电流方向为逆时针方向
C．AB边受到的安培力方向向右D．线圈有扩张的趋势
4．如图所示，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，A、B是两个完全相同的灯泡，它们的额定电压和电源电动势相等，电源内阻可忽略。下列说法正确的是（ ）

A．闭合开关S时，A、B灯同时亮且都正常发光
B．闭合开关S，待电路稳定时，A灯比B灯亮
C．闭合开关S，待电路稳定时，B灯比A灯亮
D．断开开关S时，A、B两灯同时缓慢熄灭
5．如图所示，一台理想变压器原、副线圈匝数之比。原线圈接在电压的交流电源上，副线圈接R＝20Ω的电阻。图中电表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为40VB．电流表的示数为19A
C．变压器的输入功率为60WD．变压器的输出功率为100W
6．如图（a），水平匀强磁场中有一边长为0.5m的正方形线框，其电阻为1Ω。当线框绕过其两对边中心的竖直轴OO'以某一角速度匀速旋转时，线框中产生的感应电动势ɛ随时间t变化的关系如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．线框转动的角速度为0.4rad/s
B．磁感应强度的大小约为0.4T
C．线框内感应电流的有效值约为0.7A
D．t=0时，线框平面与磁感应强度方向的夹角为90°
7．如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m；导体棒ab垂直于导轨放置且与导轨接触良好，其质量m=1kg，接入电路的电阻R=0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数=0.5，导轨平面处在磁感应强度为5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于ab斜向右上方，与导轨平面夹角α=53°；电源电动势E=10V，内阻r=0.1Ω，定值电阻R0=4Ω。细绳垂直于ab且沿水平方向跨过轻质定滑轮悬挂一重物。不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6。ab处于静止状态，则（ ）
A．导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右
B．导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左
C．重物重力G最小值是1.5N
D．重物重力G最大值是7.5N
8．一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为（y的单位是cm）。下列说法中正确的是（ ）

A．这列波的波长为3mB．这列波的波速为1m/s
C．这列波的传播方向沿x轴负方向D．在时间内，P质点通过的路程是
二、多选题
9．如图甲，为某地新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙，为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现减少光照强度，灯泡电阻不变，则下列判断正确的是（ ）
A．A、B灯都变暗B．A、B灯都变亮
C．电源的总功率变大D．电源的效率变大
10．利用如图所示的电路分析平行板电容器的动态变化，已知电源的内阻可忽略不计，R为电阻箱，一带负电的小球固定在电容器之间的O位置。则下列说法正确的是（ ）

A．保持电键闭合，M板向下平移少许，小球的电势能增大
B．保持电键闭合，将电阻箱的阻值增大，静电计的指针偏角减小
C．断开电键，M板向下平移少许，静电计的指针偏角减小
D．断开电键，M板向左平移少许，小球的电势能减少
11．如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，不计杆与导轨之间的摩擦。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计。则此过程中（ ）
A．杆的速度最大值为
B．流过电阻R的电量为
C．恒力F做的功大于回路中产生的焦耳热
D．恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量
12．如图所示，空间中存在一个半径为R的圆形匀强磁场，方向垂直纸面向里，从圆形磁场边界上的P点沿不同方向射入两个不同电荷量、初速度大小相同的带电粒子A、B，A粒子与圆形磁场半径的夹角为α=30°，B粒子与圆形磁场半径的夹角为θ=60°，结果两粒子都会从边界上的C点射出。不计粒子的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B粒子带同种性质电荷
B．A、B粒子的比荷之比为
C．A、B粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为
D．A、B粒子在磁场中运动的时间之比为
三、实验题
13．在用单摆测量重力加速度的实验中：
（1）为了尽量准确地测得重力加速度，组装单摆时应选用的器材是 。
A．长度约25cm的轻质细绳 B．长度约110cm的轻质细绳
C．直径约1cm的小钢球 D．直径约3cm的塑料球
（2）某同学用游标卡尺测量小球直径d，游标卡尺如图甲所示，由此可得小球直径 mm。

（3）该同学改变摆长进行了多次测量，得到了多组摆长L及对应的单摆周期T的数据，作出了图像如图乙所示，图中相关坐标的数据均为已知，可得当地的重力加速度为 。
14．某同学设计了图甲所示的实验电路，电路中各个器材元件的参数为：电池组（E约为6V，r约为3Ω）、电流表（量程2.0A，内阻RA=0.8Ω）、电阻箱R1（0~99.9Ω）、滑动变阻器R2、开关三个及导线若干。他认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻和R2接入电路的阻值。
（1）先利用该电路测R2接入电路的阻值。他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某位置，接着闭合S2、S，断开S1，读出电流表的示数I；再闭合S、S1，断开S2，调节电阻箱的电阻值为3.6Ω时，电流表的示数也为I。则此时滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω。
（2）接着利用该电路测电源电动势和内电阻
①他的实验步骤为：
A．在闭合开关前，调节R1或R2至 （选填“最大值”或“最小值”），之后闭合开关S，再闭合 （选填“S1”或“S2”）；
B．调节电阻R1或R2，得到一系列电阻值R和电流I的数据；
C．断开开关，整理实验仪器。
②图乙是他根据实验数据绘出的－R图像，电源电动势E= V，内阻r= Ω。（结果保留两位有效数字）。
四、解答题
15．如图所示，在倾角θ=30°的斜面上固定一间距L=0.5m的两平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好并处于静止状态。整个装置处壬磁感应强度B=0.10T，垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计），取g=10m/s2。
求：（1）金属棒ab中电流Ⅰ的大小；
（2）滑动变阻器R接入电路中的阻值R。
16．如图所示，在xOy坐标系中，y>0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场，在y<0的范围内存在着垂直纸面的匀强磁场（方向未画出）。现有一质量为m、电荷量大小为－q（重力不计）的带电粒子，以初速度v0（v0沿x轴正方向）从y轴上的a点出发，运动一段时间后，恰好从x轴上的d点第一次进入磁场，然后从O点第—次离开磁场。已知Oa=L，Od=2L，求：
（1）电场强度大小；
（2）粒子第一次通过x轴时的速度大小和方向；
（3）磁感应强度的大小和方向。
17．如图，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，导轨间距L=0.2m．水平导轨的一部分处于磁感应强度B=0.5T、方向垂直于水平导轨平面向上的匀强磁场中，与水平导轨垂直的虚线MN和PQ为磁场区域的左、右边界．在磁场中离左边界d=0.4m处垂直于水平导轨静置导体棒a，在倾斜导轨上高h≡0.2m处垂直于导轨放置导体棒b．现将导体棒b由静止释放，最终导体棒a以lm/s的速度从磁场右边界离开磁场区域．已知导体棒a、b的质量均为m=0.01kg，阻值均为R=0.1Ω，棒的长度均等于导轨间距，不计导轨电阻，运动过程中导体棒始终垂直于导轨且接触良好，重力加速度g=10m/s2．求：
（1）导体棒b刚进入磁场时，导体棒a的加速度大小；
（2）a棒离开磁场时，b棒的速度大小；
（3）整个过程中，回路中产生的焦耳热Q．
参考答案：
1．C
【详解】A．卡文迪什利用扭秤实验测出了万有引力常量，故A错误；
B．密立根通过油滴实验测定了电荷量e的数值，故B错误；
C．法拉第提出了场的概念，并提出了用电场线形象地描述电场，故C正确；
D．麦克斯韦提出了电磁场统一理论，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】A．c、d两点位于同一条等势线上，则c点的电势等于d点的电势，故A错误；
B．该电势分布图可等效为等量异种电荷产生的，a、b为两电荷连线上对称的两点，根据等量异种电荷的电场的特点，可以判断、这两个对称点的电场强度大小相等、方向相同，故B错误；
C．负电荷在电势低的地方电势能大，所以负电荷在电势低的c点的电势能大于在电势高的a点的电势能，故C错误；
D．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电势低b点移到电势高d点，电场力做负功，电势能增加，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．通过线圈的磁通量变化量大小为
故A错误；
BC．线圈内磁通量向里增加，根据楞次定律可知线圈中感应电流方向为逆时针，根据左手定则可知，AB边受安培力方向向左，故B正确，C错误；
D．线圈内磁通量增加，根据楞次定律可知线圈有收缩的趋势，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】ABC．开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光，由于线圈的自感电动势阻碍电流的增加， A灯逐渐变亮，由于线圈的电阻可以忽略，待电路稳定时，A灯会和B灯一样亮，故ABC错误；
D．断开开关S的瞬间，线圈与两灯一起构成一个新的自感回路，通过线圈的电流将逐渐减小，由于自感作用， A、B两灯同时缓慢熄灭，故D正确。
故选D。
5．A
【详解】A．原线圈两端电压U1=380V， 由
可知电压表示数为U示=U2=40V，所以A正确；
B．根据欧姆定律，通过副线圈的电流
通过原线圈的电流I1根据
得
所以电流表示数为，所以B错误；
CD．电阻R的功率为
所以电压器的输入功率、输出功率均等于P=80W，所以CD错误。
故选A。
6．C
【详解】分析图（b），确定感应电动势的周期，进一步确定角速度。根据正弦式交变电流的产生规律，确定感应电动势的最大值，求解磁感应强度大小。根据最大值求解有效值，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流有效值。线框平面与磁场方向平行时，感应电动势最大。
【解答】A.分析图（b）可知，线框产生的感应电动势周期为0.4s，角速度
故A错误；
B.根据交变电流的产生规律可知，感应电动势最大值
解得磁感应强度
故B错误；
C.根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，有效值
根据闭合电路欧姆定律可知，感应电流的有效值
故C正确；
D.t=0时，感应电动势最大，则线框平面与磁场方向平行，即线框平面与磁感应强度方向的夹角为0，故D错误。
故选C。
【点评】此题考查了正弦式交变电流的产生规律，明确感应电动势最大值的表达式、最大值和有效值的关系，即可求解。
7．D
【详解】AB．回路的电流
安培力
方向沿左上方与水平方向夹角为37°；
对导体棒若则棒受摩擦力向右；若，则棒受摩擦力向左，选项AB错误；
CD．当最大静摩擦力向右时，G最小，则
解得
当最大静摩擦力向左时，G最大，则
解得
选项C错误，D正确。
故选D。
8．D
【详解】A．由图可知这列波的波长
故A 错误；
B．由振动方程得
则波速
故B错误；
C．根据振动方程知P点在0时刻后向上振动，在波形图中由同侧法得波向x轴正向传播，故C错误；
D．时间
在时间内，P质点通过的路程是
故D正确。
故选D。
9．BD
【详解】AB．减少光照强度，光敏电阻阻值增大，根据“串反并同”，A、B灯都变亮。A错误，B正确；
C．同理，干路电流减小根据
电源总功率变小，C错误；
D．根据
光敏电阻阻值增大，路端电压增大，电源效率增大，D正确。
故选BD。
10．CD
【详解】A．保持电键闭合，则电容器两极板间的电压保持不变，M板向下平移少许由
可知电容器两极板之间的电场强度增大，由于N板接地，则N板的电势为零，点O与N板之间的电势差为
可知O点的电势升高，则带负电的小球在O点的电势能减少，故A错误；
B．由电路可知，静电计两端的电压等于电容器两极板之间的电压，保持电键闭合，调节电阻箱的阻值，电容器两极板之间的电压不变，则静电计的指针保持不变，故B错误；
C．断开电键，电容器所带的电荷量保持不变，M板向下移动，由
可知电容器的电容变大，又因为
可知电容器两极板间的电压减小，则静电计的指针偏角减小，故C正确；
D．断开电键，电容器所带的电荷量保持不变，M板向左移动，则电容器的电容减小，则两极板间的电压增大，由于两极板之间的距离保持不变，电场强度增大，O点的电势升高，带电小球的电势能减少，故D正确。
故选CD。
11．BCD
【详解】A．当杆的速度最大时，杆受力平衡，有
由闭合电路欧姆定律有
以及感应电动势公式，联立解得
故A错误；
B．流过电阻R的电量为
故B正确；
C．根据能量守恒可知，恒力做的功转化为回路中产生的焦耳热和杆的动能，所以恒力F做的功大于回路中产生的焦耳热，故C正确；
D．根据动能定理可知，恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量，故D正确。
故选BCD。
12．BD
【详解】A．粒子在磁场中运动的轨迹如图所示

根据左手定则可知，A粒子带负电，B粒子带正电，故A错误；
B．根据几何关系
根据洛伦兹力提供向心力有
所以
所以A、B粒子的比荷之比为，故B正确；
C．A、B粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为，故C错误；
D．粒子在磁场中运动的时间为
A粒子圆心角为60°，B粒子的圆心角为120°，所以A、B粒子在磁场中运动的时间之比为，故D正确。
故选BD。
13． BC 8.6
【详解】（1）[1]为了便于实验数据测量，减小空气阻力影响，实验中摆线应适当长一些，小球密度应适当大一些。
故选BC。
（2）[2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
（3）[3]由单摆周期公式有
可得
结合图像可得
解得
14． 3.6 最大值 S1 6.0 2.8
【详解】（1）[1]用等值替代法可测出R2接入电路的阻值，电阻箱的示数等于接入电路的阻值为3.6Ω；
（2）①[2][3]要用电阻箱与电流表结合测量电动势与内阻，则要改变电阻箱的值，在闭合开关前，调节电阻R1或R2至最大值，之后闭合开关S，再闭合S1；
②[4][5]由闭合电路欧姆定律可得
变形得
由上式可知图线的斜率是电动势的倒数，图像的斜率为
解得
E＝6.0V
图线在纵轴上的截距是
解得
r＝2.8Ω
15．（1）2A；（2）5Ω
【详解】（1）对金属棒受力分析，根据几何关系有
根据安培力公式有
解得
I=2A
（2）根据闭合电路欧姆定律有
解得
R=5Ω
16．（1）；（2），速度方向与x轴正方向夹角为45°；（3），方向垂直纸面向里
【详解】（1）粒子在匀强电场中做类平抛运动，根据牛顿第二定律可得其加速度大小为
①
设粒子做类平抛运动的时间为t，则x方向上有
2L＝v0t ②
y方向上有
③
联立①②③解得
④
（2）粒子在d点的y方向分速度大小为
⑤
联立①②⑤解得
⑥
设粒子在d点速度方向与x轴正方向的夹角为α，则
⑦
解得
⑧
粒子第一次通过x轴时的速度大小为
⑨
（3）由题意可知粒子进入磁场后向左偏转，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向里。如图所示，根据几何关系可知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为
⑩
根据牛顿第二定律有
⑪
联立⑨⑩⑪解得
⑫
17．（1）导体棒b刚进入磁场时，导体棒a的加速度大小为10m/s2；（2）a棒离开磁场时，b棒的速度大小为1m/s；（3）整个过程中，回路中产生的焦耳热Q为0.015J
【详解】解：(1)金属棒下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：
进入磁场时产生的感应电动势：
感应电流：，
对金属棒，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
(2)、两棒组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
代入数据解得：
(3)棒离开磁场前、两棒共速，此时两棒间的距离为
对导体棒，由动量定理得：
其中：，则：
通过回路的电荷量：
代入数据解得：
从棒离开磁场到棒到达磁场右边界过程，通过回路的电荷量为，棒到达右边界时的速度为
对，由动量定理得：
其中：，则：
通过回路的电荷量：
整个过程，由能量守恒定律得：
代入数据解得：