内蒙古鄂尔多斯市西部四校2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷(含答案)

这是一份内蒙古鄂尔多斯市西部四校2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.只有体积很小的带电体才能被看作点电荷
B.法拉第首先提出场的观点并引入电场线描述电场
C.电场强度、电容、电阻、位移都是利用比值定义的物理量
D.电阻率与温度和材料有关，各种材料的电阻率都随温度的升高而增大
2．如图所示的电路中，电源两端电压为6V并保持不变，定值电阻的阻值为5Ω，滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω，1A”。电流表和电压表选择的量程分别为“0～0.6A”和“0～3V”。在保证电路安全的情况下，下列说法中正确的是( )
A.电路中的最大电流为1A
B.滑动变阻器接入电路的最大阻值为5Ω
C.定值电阻消耗的最大电功率为1.8W
D.电路的总功率的变化范围为0.288W～3.6W
3．如图所示，边长为L的正方形CDEF区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，一个比荷为k的带电粒子以大小为v的速度由C点进入磁场，速度方向与CD边的夹角，经磁场偏转后从DE边垂直DE射出，粒子的重力不计，则磁场的磁感应强度为( )
A.B.C.D.
4．某同学用静电计测量已经充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，在保持极板上的电荷量Q不变的情况下，分别按如图甲、乙、丙操作.下列说法正确的是( )
A.甲操作可以证明仅减小两极板的正对面积，电容器电容减小
B.乙操作可以证明仅增大两极板之间的距离，电容器电容增大
C.丙操作可以证明仅插入有机玻璃板，电容器电容减小
D.以上说法都错误
5．如图所示，A、B两灯电阻相同，当滑动变阻器的滑动端P向下滑动时( )
A.A灯将变暗B.电阻R中的电流减小
C.B灯将变亮D.电源的供电功率减小
6．用长为L的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为m、电荷量为的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与竖直线成37°，如图所示。现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则（，重力加速度为g）( )
A.该匀强电场的场强为
B.释放后小球做圆周运动
C.小球第一次通过O点正下方时，小球速度大小为
D.小球第一次通过O点正下方时，小球速度大小小于
7．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线.当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止，则( )
A.磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力增大
B.磁铁受到向右的摩擦力，对桌面的压力减小
C.磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力减小
D.磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变
8．一质谱仪的原理如图，粒子源产生的带电粒子(不计重力)经狭缝与之间的电场加速后进入速度选择器做直线运动，从小孔穿出再经磁场偏转最后打在照相底片上.已知磁场的方向均垂直纸面向外.则( )
A.图中可能为电源负极
B.图中所示虚线可能为α粒子的轨迹
C.在速度选择器中粒子可以做加速运动
D.打在底片上的位置越靠近，粒子的荷质比越大
二、多选题
9．如图所示，截面为正方形的容器在匀强磁场中，一束电子从a孔垂直于磁场射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，忽略电子间的作用，下列说法不正确的是( )
A.从cd两孔射出的电子速度之比为
B.从cd两孔射出的电子在容器中运动所用的时间之比为
C.从cd两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为
D.从cd两孔射出电子在容器中运动时的加速度大小之比为
10．一固定绝缘斜面体处在如图所示的磁场中，现将一根通电直导体棒轻放在光滑斜面上，棒中电流方向垂直纸面向外，导体棒可能静止的是( )
A.B.
C.D.
11．如图所示，A、B为两个点电荷，MN为两电荷连线的中垂线，图中实线表示两点电荷形成的电场的一条电场线(方向未标出)，下列说法正确的是( )
A.两电荷一定是异种电荷B.电荷A一定带正电
C.两电荷的电量一定满足D.两电荷的电量一定满足
12．一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、12V、18V。下列说法正确的( )

A.电场强度的大小为
B.坐标原点处的电势为4V
C.电子在a点的电势能比在b点的低2eV
D.电子从b点运动到c点，电场力做功为6eV
三、填空题
13．如图所示，将一个电流表G和另一个电阻连接可以改装成伏特表或安培表，则甲图对应的是_______表，要使它的量程加大，应使_______（填“增大”或“减小”）；乙图是_______表，要使它的量程加大，应使_______（填“增大”或“减小”）.
四、实验题
14．某实验小组用如图甲所示的电路图测量长度为L、粗细均匀的电阻丝的电阻率。实验器材有：
5号干电池一节（电动势为1.5 V）；
电阻箱（0~999.9Ω）；
滑动变阻器；
滑动变阻器；
表头G（0~200 μA）；
待测电阻丝；
粗细均匀的电阻丝AB；
开关S、导线若干。
（1）实验小组用螺旋测微器测量电阻丝的直径，示数如图乙所示，则其直径_______mm。
（2）实验中滑动变阻器应选用_______（选填“”或“”）。
（3）实验小组将滑动变阻器的滑片P调至最左端后，闭合开关S，调节滑动变阻器使其滑片P处于合适位置，调节电阻箱，使其示数为R，然后调节滑片P，使表头的示数为零，记录的长度、，则待测电阻丝的电阻率，_______（用题中所给物理量的字母表示）。
（4）重复（3）的操作，测出多组数据，分别取平均值，则待测电阻丝电阻的理论测量值_______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
五、计算题
15．如图所示，仅在xOy平面的第Ⅰ象限内存在垂直纸面的匀强磁场，一细束电子从x轴上的P点以大小不同的速率射入该磁场中，速度方向均与x轴正方向成锐角θ。已知速率为的电子可从x轴上的Q点离开磁场，不计电子间的相互作用，电子的重力可以忽略，已知，，电子的电量为e，质量为m，求：
（1）磁感应强度的大小和方向；
（2）能从y轴垂直射出的电子的速率。
16．如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在平面与水平面夹角，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源。现把一个质量的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，取，，。求：
（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力。
17．如图所示，，接到电压的电源两端，求每个电阻两端的电压和通过电流的大小。
18．如图所示，坐标系xOy平面内，第一、二象限内有与y轴平行的匀强电场（图中未画出），第三、四象限内有垂直于xOy平面向内的匀强磁场，从第一象限的点P(20cm,5cm)沿x轴负方向以大小为的速度抛出一质量、电荷量的带负电粒子，粒子从x轴的点A(10cm,0)进入第四象限，在第四象限中运动一段时间后又恰好从坐标原点进入第二象限。不计粒子重力和空气阻力。求：
（1）第一、二象限中电场的电场强度大小E和方向；
（2）第三、四象限中磁场的磁感应强度大小B；
（3）时粒子的位置坐标。（取）
参考答案
1．答案：B
解析：A.电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略时，就可以看成是点电荷，并不是只有体积很小的带电体才能看作点电荷，故A错误；
B.法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，故B正确；
C.电场强度、电容、电阻都是利用比值定义的物理量，而位移却不是的，故C错误；
D.电阻率与温度和材料有关，金属导体的电阻率随温度的升高而增大；而半导体的电阻率随温度的升高而减小；故D错误。
故选B。
2．答案：C
解析：A.由电路图知道，与串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，当电压表的示数时，电路中的电流
因串联电路中各处的电流相等，故最大电流为0.6A，故A错误；
B.由电路图知道，与串联，所以在保证电路安全的情况下，滑动变阻器接入电路的最大阻值为20Ω，故B错误；
C.由知道，当电路中的电流最大时，定值电阻消耗的功率最大，且最大功率
故C正确；
D.由知道，当电路中的电流最大时，电路消耗的总功率最大，即
当滑动变阻器接入电路的最大阻值时，电路总电阻最大，由知道，电路消耗的总功率最小，即
所以电路的总功率的变化范围为1.44W～3.6W，故D错误。
故选C。
3．答案：C
解析：由几何关系可求得粒子做圆周运动半径为
洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律可得
联立可得
故选C。
4．答案：A
解析：A.甲操作中，减小两极板的正对面积，静电计指针偏角变大，则两极板间电势差U变大，根据，因为Q不变，则C减小，即甲操作可以证明仅减小两极板的正对面积，电容器电容减小，选项A正确；
B.乙操作中增大两极板之间的距离，静电计指针偏角变大，则两极板间电势差U变大，根据，因为Q不变，则C减小，即乙操作可以证明仅增大两极板之间的距离，电容器电容减小，选项B错误；
C.丙操作中仅插入有机玻璃板，静电计指针偏角变小，则两极板间电势差U变小，根据，因为Q不变，则C变大，即丙操作可以证明仅插入有机玻璃板，电容器电容变大，选项C错误；
D.以上分析可知，选项D错误.
5．答案：A
解析：当滑动变阻器的滑动端P向下滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，变阻器与B灯并联电阻减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律
得知干路电流I增大，故通过电源的电流增大；由
知电源的供电功率将增大；电源的E、r不变，所以路端电压
则U减小，而A灯的电压等于路端电压，所以灯A变暗；通过R的电流
U减小，通过A灯的电流减小，而I增大，则知增大，变阻器与B灯并联电压
U减小，增大，所以减小，故电灯B将变暗。
故选A。
6．答案：D
解析：A.开始时，对小球根据平衡条件有
解得
故A错误；
B.根据A项分析可知，小球所受电场力与重力的合力方向与竖直方向夹角为37°，向左拉小球使细线水平且拉直，小球由静止释放时，由于合外力与细线夹角为53°，所以将先做匀加速直线运动，根据几何关系可知当小球运动至与O点左下方且与O点连线的夹角等于16°时细线将绷紧，之后的一段时间内小球将做圆周运动，故B错误；
CD.当细线绷紧瞬间，小球在沿细线方向的分速度会突变为零，所以存在动能损失，设为，小球从释放到第一次通过O点正下方时，根据动能定理有
解得
故C错误，D正确。
故选D。
7．答案：C
解析：条形磁铁外部磁场又N指向S，根据左手定则知,直导线所受的安培力的方向斜向左下方，根据牛顿第三定律知，条形磁铁所受力的方向斜向右上方，可知条形磁铁有向右的运动趋势，所受的摩擦力方向向左，磁铁对桌面的压力减小；故C正确，A、B、D错误.
故选C.
8．答案：BD
解析：AB 由左手定则可知，粒子在下面磁场中向左偏转，知粒子带正电，可知图中所示虚线可能为α粒子的轨迹，选项B正确；粒子带正电，则粒子在之间向下运动时受到向左的洛伦兹力，可知电场力向右，则图中为电源正极，选项A错误；
C. 在速度选择器中粒子做直线运动，则所受的电场力和洛伦兹力平衡，可知洛伦兹力不变，粒子做匀速运动，不可能做加速运动，选项C错误；
D.打在底片上的位置越靠近，粒子的运动半径R越小，由可知，荷质比越大，选项D正确.
9．答案：ABC
解析：A.设磁场边长为a，如图所示，粒子从c点离开，其半径为，粒子从d点离开，其半径为
由
得出半径公式
又由运动轨迹知
则有，A正确；
B.由
根据圆心角求出运行时间
运行时间，，则，B正确；
CD.向心加速度
则，C正确，D错误。
故选ABC。
10．答案：AC
解析：A.由左手定则判定导体棒受到的安培力竖直向上，当安培力恰恰等于重力时就能静止在斜面上，故A正确；
B.由左手定则判定导体棒受到的安培力竖直向下，而斜面是光滑的，所以导体棒不能静止在斜面上，故B错误；
C.由左手定则判定导体棒受到的安培力沿斜面向上，还有竖直向下的重力和垂直斜面向上的支持力，三力可能平衡，故C正确；
D.由左手定则判定导体棒受到的安培力沿斜面向下，三力不能平衡，故D错误。
故选AC。
11．答案：AC
解析：A.由电场线分布特点可知两电荷一定带异种电荷，故A正确；
B.电场线方向未知，电荷A可能带正电荷，也可能带负电荷，故B错误；
CD.将两点用直线连起来，通过电场线的疏密程度可知两电荷的电量一定满足，故C正确D错误.
故选AC。
12．答案：ABD
解析：A.将电场强度分解为水平和竖直，x轴方向
沿y轴方向
则合场强
故A正确；
B.在匀强电场中，平行等距的两线段电势差相等，故
解得坐标原点处的电势为4V，故B正确；
C.电子在a点电势能
电子在b点电势能
电子在a点的电势能比在b点的高2eV，故C错误；
D.电子在b点到c点电场力做功为
故D正确。
故选ABD。
13．答案：安培；减小；伏特；增大
解析：甲图通过并联电阻分走部分电流，所以甲为电流表，且越小分的电流越多，所以应该是减小；乙图通过并联电阻分得电压，且电阻越大分的电压越多，所以应该增大。
14．答案：（1）3.200（2）（3）（4）等于
解析：（1）螺旋测微器的读数即电阻丝的直径为
（2）实验中电阻箱的阻值为，滑动变阻器采用限流接法，故滑动变阻器应选用阻值较大的。
（3）实验小组将滑动变阻器的滑片P调至最左端后，闭合开关S，调节滑动变阻器使其滑片P处于合适位置，调节电阻箱，使其示数为R，然后调节滑片P，使表头的示数为零，说明的分压与的分压相同，有
且
即
解得
根据电阻定律
得待测电阻丝的电阻率
（4）重复（3）的操作，测出多组数据，分别取平均值，可减小偶然误差，此实验表头的内阻不影响实验原理，无系统误差，因此待测电阻丝电阻的理论测量值等于真实值。
15．答案：（1），方向垂直纸面向外（2）
解析：（1）电子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿运动定律得
又由几何知识可得，从Q点射出的电子，其半径
联立解得
电子在磁场中沿逆时针方向做圆周运动，由左手定则可知：磁感应强度的方向垂直纸面向外。
（2）设电子从y轴垂直射出的速率为v、半径为r，根据几何关系有
又由牛顿运动定律得
解得电子的速率
16．答案：（1）1.5 A（2）0.3 N（3）0.06 N，方向沿导轨向下
解析：（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有

（2）导体棒受到的安培力
（3）导体棒所受重力沿导轨所在平面向下的分力
由于小于安培力，故导体棒受沿导轨所在平面向下的摩擦力，根据共点力平衡条件
解得
17．答案：详见解析
解析：电路的总电阻为
由欧姆定律得总电流为
即通过的电流为1A，的电压为
与的电压相等，有
通过的电流为
通过的电流为
18．答案：（1）0.2N/C，方向竖直向上（2）（3）
解析：（1）粒子在第一象限内做类平抛运动，粒子所受电场力竖直向下，由于粒子带负电，则电场强度竖直向上；粒子从P到A做类平抛运动，水平方向
在竖直方向
解得
（2）粒子在A点沿y轴负方向的速度为
则粒子在A点的速度为
方向与x轴负方向成45°角；粒子运动轨迹如图所示
由几何知识得
可得轨道半径
粒子在第四象限做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
解得
（3）粒子在磁场中从A到O恰好运动四分之一圆周，运动时间为
解得
轨迹上Q点速度与P点速度相同，则粒子从O运动到Q的过程与粒子从P到A的运动过程有对称性，运动时间相同，水平位移相同，竖直位移大小相同，则粒子从P到Q运动的总时间
粒子从P到Q沿x轴负方向运动的距离为
又因为，所以
所以在时间内，粒子向左运动的距离为
则粒子在时粒子位置的横、纵坐标为
即粒子的位置坐标为。