80，福建省莆田第一中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题

这是一份80，福建省莆田第一中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题，共18页。

1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 无线电波、光波、射线、射线都是电磁波
B. 麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在
C. 奥斯特发现了电流的磁效应
D. 振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，磁场能最小
【答案】B
【解析】
【详解】A．无线电波、光波、射线、射线都是电磁波，故A正确，不满足题意要求；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故B错误，满足题意要求；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，故C正确，不满足题意要求；
D．振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，电场能最大，磁场能最小，故D正确，不满足题意要求。
故选B。
2. 某交流发电机产生交变电流装置如左图所示，产生的感应电动势与时间的关系如右图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大
B. 线圈通过中性面时，交变电流不改变方向
C. 线框中产生的感应电动势
D. 如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为200V、0.02s
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB．由图像可知，时，电动势为零，此时线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率为零，线圈每通过中性面一次，交变电流方向就会改变一次，AB错误；
C．线框中产生的感应电动势的最大值和周期分别为和，则感应由动势瞬时值为
C错误；
D．由
如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为和。
故选D。
3. 在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，均为定值电阻，为滑动变阻器，C为电容器，A、V分别为理想电流表和理想电压表. 在滑动变阻器的滑片P自一端向另外一端滑动的过程中，电压表的示数增大，则（ ）
A. 电流表的示数减小B. 电源的输出功率增大
C. 电容器所带电荷量增加D. 电阻的电功率减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．电压表测量定值电阻两端的电压，电压表示数变大，说明通过的电流变大，即干路电流变大，电源内电压变大，可知和并联电路的电压减小，则通过的电流减小，又
可知通过电流增大，即电流表示数增大，故A错误；
B．电源内阻和外电路总电阻大小关系未知，不能确定电源的输出功率变化情况，故B错误；
C．由上可知两端的电压减小，电容不变，由
可知，电容器所带电荷量减小，故C错误；
D．由功率公式
可知电阻的电功率減小，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，足够长、光滑的平行金属导轨与水平面成夹角放置，导轨的上端接有电容为C的电容器（电容器耐压足够大），导轨间距为L，导轨处于方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中（图中未画出），金属棒垂直放置在导轨上，一切电阻不计。把金属棒由静止释放后（以此刻为0时刻），下列关于电容器所带电荷量Q、金属棒的动能、通过金属棒的电流I随时间t变化的图像，以及金属棒运动速度v随运动位移x变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．对金属棒受力分析，有
又有
联立可得
加速度为定值，则金属棒做初速度为零匀加速直线运动。
由
可知Q与t成正比，故A正确；
B．金属棒的动能
可知正比于，故B错误；
C．由A中分析知，为定值，故C错误；
D．金属棒做匀加速直线运动，根据运动学规律
得与x成正比，故D错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每题6分，共24分．每小题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分．
5. 地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示。学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是（ ）
A. 地表电荷为负电荷
B. 环形电流方向与地球自转方向相同
C. 若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大
D. 若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据右手螺旋定则可知，地表电荷为负电荷，故A正确；
B．由于地表电荷为负电荷，则环形电流方向与地球自转方向相反，故B错误；
C．若地表电荷的电量增加，则等效电流越大，地磁场强度增大，故C正确；
D．若地球自转角速度减小，则等效电流越小，地磁场强度减小，故D错误。
故选AC。
6. 如图所示，在半径为R的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面（未画出）。一群比荷为的负离子以相同速率v0（较大）由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（不计重力）（ ）
A. 离子飞出磁场时的动能一定相等
B. 离子在磁场中运动半径一定相等
C. 由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长
D. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．射入磁场的离子比荷相等，但质量不一定相等，故射入时初动能可能不等，又因为洛伦兹力对离子不做功，故这些离子从射入到射出动能不变，故飞出磁场时的动能可能不等，A错误。
B．离子在磁场中偏转的半径为
由于比荷和速度都相等，磁感应强度B为定值，故所有离子的偏转半径都相等，B正确。
C．各离子在磁场中做圆周运动的周期
T＝
也相等，根据几何知识，在半径相同的圆内，较长的弦对应较大的圆心角，所以从Q点射出的离子偏转角最大，在磁场内运动的时间最长，C正确。
D．沿PQ方向射入的离子不可能从Q点射出，故偏转角不是最大，D错误。
故选BC。
7. 质量为、带电量为的小球套在水平固定且足够长的粗糙绝缘杆上，如图所示，整个装置处于磁感应强度为、垂直纸面向里的水平匀强磁场中．现给小球一个水平向右的初速度使其开始运动，不计空气阻力，则小球从开始到最终稳定的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 不可能先减速后做匀速运动B. 最终稳定时的速度一定是
C. 运动过程中克服摩擦力做的功可能是0D. 最终稳定时的速度可能是0
【答案】CD
【解析】
【详解】ABD．对小球进行受力分析，小球受向下的重力、竖直向上的洛伦兹力及可能存在的弹力和摩擦力；若
则小球受向下的弹力和向左的摩擦力，根据牛顿第二定律可得
解得
方向向左，则小球做加速度减小的减速运动，最终匀速，匀速的速度为
若
则小球受力平衡，小球做匀速运动；若
则小球受向上的弹力和向左的摩擦力，根据牛顿第二定律可得
解得
方向向左，则小球做加速度增大的减速运动，最终静止，综上所述，故AB错误，D正确；
C．小球运动过程中可能不受摩擦力力，所以摩擦力做功可能是0，故C正确。
故选CD。
8. 某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“ ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（ ）
A. 与一样亮B. 比更亮
C. 上消耗的功率比的大D. 上消耗的功率比的小
【答案】BC
【解析】
【详解】若开关接cd端，则若电源电压为，理想变压器、的匝数比为
用户电阻为，输电线电阻为，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压

降压变压器初级电压
降压变压器次级电压


可得输电功率为
输电线上损耗的电功率为
用户得到的电功率为
若开关接ab端，则负载得到的功率
输电线上损耗的电功率为
将， ，k=3带入可知
可得
即比更亮；
上消耗的功率比的大。
故选BC。
三、非选择题：共60分，其中9、10、11为填空题，12、13为实验题，14、15、6为计算题．
9. 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大的线圈，直流电阻可忽略不计。开关S闭合后，灯泡L1会___________（选填“逐渐”或“立刻”）变亮；开关S断开瞬间，流经灯泡L2的电流方向是从___________（选填“a到b”或“b到a”）。

【答案】 ①. 逐渐 ②. b到a
【解析】
【详解】[1] 开关S闭合后，通过线圈L的电流逐渐增大，线圈产生感应电动势，阻碍电流的增大，故灯泡L1会逐渐变亮；
[2] 开关S断开瞬间，线圈由于自感，阻碍电流减小，线圈、灯泡L1、灯泡L2组成闭合回路，故流经灯泡L2的电流方向是从b到a。
10. 如图所示，R2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻又称NTC热敏电阻，是一类电阻值随温度增大而减小的一种传感器电阻），L为小灯泡，当温度降低时，电流表的示数___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），小灯泡的亮度___________（选填“变强”、“变弱”或“不变”）。

【答案】 ①. 减小 ②. 变强
【解析】
【详解】[1]当温度降低时，R2电阻值增大，R2与灯泡并联的总电阻增大，回路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得，回路中总电流减小，所以电流表的示数减小；
[2]由于回路中总电流减小，电源内电压减小，路端电压增大，R1分压减小，所以灯泡两端电压增大，流过灯泡的电流增大，灯泡亮度变强。
11. 如图，上下两块金属板水平放置，相距为d，板间电压为U。两板间右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。将喷墨打印机喷嘴处在两板中线左侧位置，从喷嘴水平向右喷出质量为m、速度为v0的带电墨滴。墨滴在电场区域恰能做匀速直线运动，并垂直磁场左边界进入电场、磁场共存区域，最终垂直打在下板上。重力加速度为g，则墨滴带电量大小q=_______ ； 磁感应强度B=_________（均用题中物理量符号表示）。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【分析】
【详解】[1]墨滴在电场区域做匀速直线运动，有
解得
由于电场方向向上，电荷所受电场力向上，可知墨滴带负电荷。
[2]墨滴垂直进入电场、磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有
墨滴在磁场区域恰完成四分之一圆周运动，则半径为
联立解得
12. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
（1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______________。
A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光
C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
（2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。
（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。
（4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______________（选填“左”或“右”）端。
（5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______________。
A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转
【答案】 ①. B ②. 向上 ③. 左 ④. C
【解析】
【详解】（1）[1]条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。
故选B。
（2）[2]当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。
（4）[3]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。
（5）[4]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。
故选C。
13. 一段粗细均匀、中空的圆柱形导体，其横截面及中空部分横截面均为圆形，如图（a）所示。某同学想测量中空部分的直径的大小，但由于直径太小无法直接精准测量，他设计了如下实验进行间接测量。

该同学进行了如下实验步骤：
（1）用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径D如图（b）所示．则直径D的测量值为________mm。然后又用游标卡尺测得该元件的长度L。
（2）用多用电表粗测这段导体两端面之间的电阻值：该同学选择“×100”挡位，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________挡位（选填“”或“”），并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图（c）所示，测量值为________。
（3）设计了如图（d）所示的电路精确测量这段导体两端面之间的电阻值，除待测导体件外，实验室还提供了下列器材：

A．电流表（量程为20mA，内阻）
B．电流表（量程为50mA．内阻未知）
C．滑动变阻器
D．定值电阻
E．定值电阻
F．电源（电动势，内阻可以忽略）
G．开关S、导线若干
根据以上器材和粗测导体电阻值的情况可知，电路中定值电阻应选择________（填器材前面的字母代号）；为了减小误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组、的值，作出关系图像如图（e）所示。若读出图线上某点对应的x、y的坐标值分别为a和b，则可知这段导体两端面间电阻的测量值________（用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）

（4）该同学查出这段导体材料的电阻率，则中空部分的直径大小测量值为________（用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）。
【答案】 ①. 4.486 ②. ③. 140 ④. R1 ⑤. ⑥.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的固定刻度读数为4mm，可动刻度的读数为48.6××0.01mm=0.486mm，则读数为：4 mm+0.486mm=4.486mm。
（2）[2][3]指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向中间，应选用小挡位，故应选×10挡；由图示表盘可知，其读数为：14×10=140Ω；
（3）[4][5]电流表与定值电阻R2串联后所测的最大电压为
而电动势为4.5V，所以定值电阻R2小，应选定值电阻R1；
由电路图根据串并联规律应有
化简得
根据图像可知斜率
解得
（4）[6]根据电阻定律
其中
联立可得
14. 质谱仪是一种测量带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束（初速度可视为零），经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。
（1）设离子质量为m，电荷量为q，加速电压为U，磁感应强度大小为B，求x的大小；
（2）氢的三种同位素、、从离子源S出发，到达底片的位置距S1的距离之比xH：xD：xT为多少？
【答案】（1）；（2）1：：
【解析】
【详解】（1）离子在电场中被加速时，由动能定理得
qU＝mv2
进入磁场时洛伦兹力提供向心力
qvB＝
又
x＝2r
由以上三式得
x＝
（2）氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由（1）结果知
xH：xD：xT＝：：＝1：：
15. 如图所示，无限长平行金属导轨位于水平面内，间距，导轨左端处接有阻值的电阻，空间中存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场方向竖直向下。质量、有效电阻的导体棒静止在导轨上，某时刻开始受到大小为、方向向右的水平外力作用，导体棒沿导轨向右运动，当通过导体棒的电荷量为时，已经开始做匀速运动，之后撤去外力，导体棒最终静止。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，线框的电阻不计，不计摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒向右匀速运动的速度大小；
（2）撤去外力到最终静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热；
（3）导体棒从静止开始向右运动的过程中，通过导体棒的电荷量为时，导体棒的位移。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）导体棒匀速运动时，受力平衡，则有
解得
感应电动势为
又
解得
（2）撤去外力后，导体棒的动能转化为总的焦耳热，则有
导体棒上产生的焦耳热
解得
（3）根据
，，
可得
代数数据解得
16. 光滑水平轨道abc、ade在a端很接近但是不相连，bc段与de段平行，尺寸如图所示。轨道之间存在磁感应强度为B的匀强磁场。初始时质量为m的杆1放置在b、d两点上，杆2放置在杆1右侧处。除杆2电阻为R外，杆1和轨道电阻均不计。
（1）若固定杆1，用水平外力以速度v0匀速向右拉动杆2。推导杆2中的感应电动势大小为E=BLv0；
（2）若固定杆2，用水平外力将杆1以初速度v0向左拉动，运动过程中保持杆中电流不变，求杆1向左运动位移L时速度大小；
（3）在（2）问的过程中，杆1向左运动位移L过程中，求水平外力做的功；
（4）在（2）问的过程中，求杆1向左运动位移L所用时间。
【答案】（1）（推导过程见解析），（2），（3），（4）。
【解析】
【详解】（1）经过，感应电动势：
；
（2）移动L后，切割长度，此时感应电动势：
解得：
（3）因为安培力：
切割有效长度与位移成线性关系均匀减小，安培力做功为：
根据动能定理：
解得水平外力做的功：；
（4）因为电流不变，所以感应电动势为一定值：
解得：。