浙江省嘉兴市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试卷(解析版)

这是一份浙江省嘉兴市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试卷(解析版)，共26页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列物理量属于国际单位制中基本物理量的是（ ）
A. 电流强度B. 电场强度
C. 磁通量D. 磁感应强度
【答案】A
【解析】国际单位制规定了七个基本物理量，分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流强度、光强度、物质的量。
故选A。
2. 如图甲为磁电式微安表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等，则（ ）
A. 线圈将逆时针转动
B. a、b两边受安培力相同
C. 线圈平面总与磁场方向垂直
D. 在运输时要用导体把两接线柱连在一起
【答案】D
【解析】AB．由左手定则可知，a受到的安培力向上，b受到的安培力向下，二力大小相等，方向相反，线圈顺时针旋转，故AB错误；
C．由图可知，线圈平面总与磁场方向平行，故C错误；
D．在运输时要用导体把两接线柱连在一起，利用电磁阻尼减小外界振动对指针的影响，故D正确。
故选D。
3. 下列表达式中，不属于物理量定义式的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．表达式
是电阻的定义式，故A不符合题意；
B．电流的定义式为
故B符合题意；
C．表达式
是磁感应强度的定义式，故C不符合题意；
D．表达式
是电容的定义式，故D不符合题意。
故选B。
4. 如图所示，带电粒子在以下四种器件中运动的说法正确的是（ ）
A. 甲图中从左侧射入的粒子，只有带正电的粒子才有可能沿直线射出
B. 乙图中等离子体进入上下极板之间后上极板A带正电
C. 丙图中通过励磁线圈的电流越大，电子的运动径迹半径越小
D. 丁图中只要回旋加速器的D形盒足够大，加速粒子就能获得任意速度
【答案】C
【解析】A．甲图中带正电的粒子从左侧射入复合场中时，受向下的重力、电场力和向上的洛伦兹力，当三个力平衡时，带电粒子有可能沿直线射出；当带负电的粒子从左侧射入复合场中时，受向下的重力、洛伦兹力和向上的电场力，当三个力平衡时，带电粒子有可能沿直线射出，A错误；
B．乙图中等离子体进入上下极板之间后，受到洛伦兹力作用，由左手定则可知，正粒子向B极板偏转，负粒子向A极板偏转，因此极板A带负电，极板B带正电，B错误；
C．丙图中通过励磁线圈的电流越大，线圈产生的磁场越强，电子的运动由洛伦兹力提供向心力，则有
由上式可知，当电子的速度一定时，磁感应强度越大，电子的运动径迹半径越小，C正确；
D．丁图中只要回旋加速器的D形盒足够大，加速粒子就能获得较大的能量，具有较大的速度，可当能量达到25MeV~30 MeV后就很难再加速了，原因是按照狭义相对论，粒子的质量随速度的增大而增大，而质量的变化会导致其回旋周期的变化，从而破坏了与电场变化周期的同步，因此加速粒子就不能获得任意速度，D错误。
故选C。
5. 下列说法正确的是（ ）
A. 普朗克提出的能量子假设否定了经典物理学思想
B. 变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场会产生均匀变化的电场
C. 金属块中的涡流会产生热量，应尽可能减小涡流
D. 紫外线可以消毒，X射线可以用于诊断病情，射线可以摧毁病变细胞
【答案】D
【解析】A．量子理论弥补了经典物理学在宏观宇宙世界和微观粒子世界的不足，并未否定经典物理学思想，故A错误；
B．变化的磁场会产生电场，均匀变化的磁场产生恒定电场，故B错误；
C．金属块中的涡流会产生热量，真空冶炼炉利用涡流工作，故C错误；
D．紫外线可以消毒；X射线穿透能力较强，可以用于诊断病情；射线有极强的穿透能力和很高的能量，可以摧毁病变细胞，故D正确。
故选D。
6. 不切断电源只按下遥控器的待机键，电视机即进入待机模式。家用电视机待机功率约，假设每户家庭使用1台电视机，如果在不使用电视机时及时切断电源，则我国一年因此节省的电能最接近（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】电视机待机状态时的功率为
一年用电器待机时间为
一台电视机待机一年消耗的电能为
全国大约有3亿个家庭，则我国一年因此节省的电能为
所以C正确；ABD错误；
故选C。
7. 将一根表面绝缘的硬质细导线按如图所示绕成线圈，外沿大圈所围面积为S1，每个小圈所围面积均为S2。有一随时间t变化的磁场，方向垂直线圈平面，磁感应强度大小，方向垂直纸面朝里，k大于0，与k均为常数。关于线圈中总的感应电动势大小和A、B两点电势高低判断正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】C
【解析】根据楞次定律，大圈和5个小圈产生的感应电源方向均为顺时针，磁场的变化率为k。则感应电动势为
且
故选C。
8. 如图所示是电表内部结构的照片，a、b、c是三个接线柱的尾端。b、c间接有电阻，a通过电阻与表头连接，b直接与表头连接。则下列说法正确的是（ ）
A. 这是一只安培表
B. 测量时b端接正极c端接负极
C. 图中的电阻作用是分去一部分电流
D. 接入ac的量程比接入ab的量程大
【答案】D
【解析】A．根据题意等效电路如图所示。
表头与电阻串联，这是一只电压表，故A错误；
B．测量时应接入ac端或ab端，故B错误；
C．图中的电阻与表头串联，起到分压的作用，故C错误；
D．根据
接入ac的电阻较大，故接入ac的量程比接入ab的量程大，故D正确。
故选D。
9. 下列判断正确的是（ ）

A. 图甲中磁铁向右插入不闭合线圈，线圈中会产生感应电动势
B. 图乙中矩形金属线圈水平向右移动，矩形线圈中会产生感应电流
C. 图丙中闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都能产生感应电流
D. 图丁中水平放置的圆形线圈直径正上方导线中电流增大，线圈中产生感应电流
【答案】A
【解析】A．图甲中磁铁向右插入不闭合线圈，线圈中磁通量发生变化，线圈中会产生感应电动势由于线圈不闭合，线圈中不会产生感应电流，选项A正确；
B．图乙中矩形金属线圈水平向右移动，由于线圈的磁通量保持不变，矩形线圈中不会产生感应电流，选项B错误；
C．图丙中的闭合导线框，若以竖直边为轴在磁场中旋转，不能产生感应电流，选项C错误；
D．图丁中水平放置的圆形线圈直径正上方导线中电流增大，线圈的磁通量一直为零，保持不变，线圈中没有感应电流，选项D错误。
故选A。
10. 如图所示是某电路中用到的理想变压器，原线圈两端输入的交流电压的有效值可认为恒定不变，两灯泡、规格完全相同，电流表电阻忽略不计。在以下各种操作中各电路元件都没有损坏，下列说法正确的是（ ）

A. 仅使滑片自变阻器端向端移动，灯泡中的电流先减小后增大
B. 仅使滑片自变阻器端向端移动，原线圈输入功率先减小后增大
C. 仅使滑片上移，电流表示数变小
D. 仅使滑片下移，变压器原线圈中的电流变大
【答案】B
【解析】A．仅使滑片自变阻器端向端移动，则滑动变阻器右侧阻值减小，由于电压不变，则灯泡中的电流增大，A错误；
B．仅使滑片自变阻器端向端移动，负载总电阻先增大后减小，根据
原、副线圈的功率先减小后增大，B正确；
C．仅使滑片上移，副线圈匝数增大，根据
副线圈电压增大，电流表示数增大，C错误；
D．仅使滑片下移，同理C选项，副线圈电压减小，副线圈电流减小，根据
原线圈电流减小，D错误。
11. 为测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是（ ）

A. 电源电动势越小，则振荡电流的频率越低
B. 当电路中电流最大时，电容器两端电压也最大
C. 开关a拨向b瞬间，电感L的自感电动势为最大
D. 检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在升高
【答案】C
【解析】A．振荡电流的频率
则振荡频率与电源电动势无关，选项A错误；
B．当电路中电流最大时，电容器放电完毕，此时电容器两端电压最小，选项B错误；
C．开关a拨向b瞬间，电流最小，电流变化率最大，即电感L的自感电动势为最大，选项C正确；
D．检测到振荡电流的频率增加，说明电容器的电容减小，根据
则ε减小，即液面高度在降低，选项D错误。
故选C。
12. 如图所示，电阻R1和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，R1的表面边长是R2的2倍，a、b和c、d分别是两个导体的接线柱。已知将a、b分别与电路中P、Q接线柱连接时，电压表示数为U1，将c、d分别与电路中P、Q接线柱连接时，电压表示数为U2，则（ ）
A. R1=R2，U1=U2
B. R1＞R2，U1＞U2
C. R1＜R2，U1＞U2
D. R1＜R2，U1＜U2
【答案】A
【解析】由图可知两个电阻的长度比为2：1，横截面积比为2：1，
由公式
可知
R1=R2
因为电路中内外电阻相等，所以路端电压相等，所以
U1=U2
故A正确，BCD错误。
故选A。
13. 如图所示，说法正确的是（ ）
A. 甲图装置霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是电磁感应
B. 乙图中物体向右移，则电容器电容变大
C. 丙图装置中通过物体位置变化引起线圈的自感系数改变
D. 丁图装置只要有声音，即使不接入电源，R两端也有电压输出
【答案】C
【解析】A．产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场力的作用下发生偏转，不是电磁感应，A错误；
B．根据
物体向右移，插入电容器的电介质减少，介电常数减小，电容减小，B错误；
C．物体位置变化使软铁芯左右移动，引起线圈的自感系数改变，C正确；
D．声音使膜片振动，使膜片与固定电极形成的电容器电容改变，在电容器两端加固有频率及大小的电压，通过电容器的电流会发生改变，输出音频信号。如果不接入电源，R两端不会有电压输出，D错误。
故选C。
14. 如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成53°角斜向左上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中。导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，其质量，电阻，与导轨间的动摩擦因数，电源电动势，其内阻，定值电阻的阻值。不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳对ab的拉力沿水平方向，sin53°=0.8，cs53°=0.6，则（ ）
A. 重物重力G最小值是1.5N
B. 重物重力G最大值是7.5N
C. 导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右
D. 导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左
【答案】B
【解析】D．根据闭合电路的欧姆定律
可得
导体棒ab受到的安培力为
方向垂直磁场方向朝右上，与水平面呈角，故D错误；
A．对导体棒ab受力分析，如图所示。
导体棒ab受到的最大静摩擦力为
当导体棒ab受到的摩擦力等于最大静摩擦力，且方向向左时，重物重力G最小，最小值为
故A错误；
B．当导体棒ab受到的摩擦力等于最大静摩擦力，且方向向右时，重物重力G最大，最大值为
故B正确；
C．重物重力大小未知，导体棒ab受到的摩擦力方向可能向右，也可能向左，故C错误。
故选B。
15. 如图所示，边长不小于9a的正方形区域ABCD内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，为磁场分界线，与AB距离为a，上方区域的磁感应强度大小为。质量为m、电荷量为的粒子从A点垂直AD射入上方磁场，经Q点第一次进入下方磁场，且，不计粒子重力，sin37°=0.6，则（ ）
A. 粒子射入磁场时的速度大小为
B. 当下方磁感应强度大小时，粒子垂直AD边界飞出磁场
C. 当下方磁感应强度大小时，粒子不一定从BC边界飞出磁场
D. 当下方磁感应强度大小且时，粒子垂直BC边界飞出磁场
【答案】D
【解析】A．设粒子在磁场中轨道半径为R，根据勾股定理可知
解得
在O1O2的上方，偏转的圆心角为θ，则
可知
又由于
可知粒子射入磁场时的速度大
A错误；
B．当下方磁感应强度大小时，粒子在下方磁场运动的轨道半径
此时圆心根本不在AD上，粒子不可能垂直AD边界飞出磁场，B错误；
C．当下方磁感应强度大小时，粒子在下方磁场运动的轨道半径
进入O1O2下方后，圆心到AD距离
到DG的距离
运动轨迹如图所示
因此不可能从下方和左方离开磁场，再次进入到 O1O2上方后，半径又变为5a，这样向右偏移的多，向左偏移的少，最后一定从BC离开磁场，C错误；
D．当下方磁感应强度大小时，粒子在下方磁场运动的轨道半径
从A点射入磁场后每一个周期向右移动的距离
因此经过两个周期，恰好从B点垂直BC离开磁场，D正确。
故选D。
二、非选择题（本题共6小题，共55分）
16. 在“导体电阻率的测量”的实验中，小明同学想测定一段粗细均匀、电阻约为6Ω的合金丝的电阻率，器材有：
电池组（电动势3.0V，内阻约为1Ω）
电流表（量程0~100mA，内阻约0.5Ω）
电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）
电压表（量程0~15V，内阻约3kΩ）
滑动变阻器（0~10Ω，允许最大电流2.0A）
滑动变阻器（0~500Ω，允许最大电流0.5A）
（1）以上器材中，电压表应选______（填“”或“”），滑动变阻器应选______（填“”或“”）。
（2）用螺旋测微器测量合金丝直径时的刻度位置如图1所示，读数为______mm。
（3）根据如图2所示的电路图，小明已经连接一部分电路如图3所示，请在答题卡中的图3对应位置将电路连接完整______。
【答案】（1） （2）1.220或1.219或1.221 （3）
【解析】（1）[1]电池组电动势为3.0V，为减小实验误差，电压表应选量程为的。
[2]为调节方便，获取更多组数据，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器应选阻值较小的，故滑动变阻器应选。
（2）[3]合金丝的直径为
（3）[4]根据如图2所示的电路图，实物连接如图所示。
17. 在“练习使用多用电表”的实验中，有小组同学利用欧姆表测量“220V，60W”的白炽灯灯丝电阻。
（1）下列操作正确的是______（单选）
A.测量前对多用电表进行机械调零，然后选择欧姆挡“×10”档后直接测量
B.读数时发现指针偏转过大，换选更高倍率的挡位再进行测量
C.测量结束后将多用电表开关旋钮转到OFF位置
（2）将选择开关调至欧姆挡“×10”档，并进行正确操作后，指针位置如图所示，则白炽灯的灯丝电阻为______Ω。
【答案】（1）C （2）80
【解析】（1）[1]A．测量前对多用电表进行机械调零，选择欧姆挡“×10”档，欧姆调零后再进行测量，故A错误；
B．读数时发现指针偏转过大，说明待测电阻阻值较小，应换选更低倍率的挡位再进行测量，故B错误；
C．测量结束后将多用电表开关旋钮转到OFF位置，故C正确。
故选C。
（2）[2]白炽灯的灯丝电阻为
18. 为研究猕猴桃电池电动势和内阻，进行如下实验。
（1）如图1和图2所示，先后用电压表（量程为0~3V）和数字多用电表直流电压2V档（其内阻远大于电压表内阻）直接测量了猕猴桃电池两端电压，则该电池的电动势更接近______（填“电压表”或“数字多用电表”）测量的值，其值为______V；
（2）该小组又以一节内阻不计、电动势为1.5V的干电池与水果电池串联组成电源，测量电路如图3所示，改变电阻箱的阻值R，并读出电压表的读数U，作出图像如图4所示，则水果电池的电动势为______V，内阻为______Ω；（用图3中所给字母表示）
【答案】（1）数字多用电表 0.660 （2）
【解析】（1）[1]由于数字多用电表内阻远大于电压表内阻，根据
则水果电池电动势更接近数字多用电表的测量值。
[2]数字多用电表的示数为
（2）[3][4]根据闭合电路的欧姆定律
整理得
图像斜率为
图像纵截距为
解得
，
19. （1）在物理课堂上，某学习小组探究“影响感应电流方向的因素”实验时，操作动作和电流计指针偏转方向如图1所示，如果改变条形磁铁方向让S极向下迅速插入线圈，则电流计偏转方向为______（填“左偏”、“右偏”或“不偏转”）。
（2）某小组利用如图2所示电路研究自感线圈L对小灯泡亮暗变化的影响，已知线圈自身电阻几乎为0，A、B是两个相同的小灯泡，下列说法正确的是______。
A.闭合开关，A、B灯均立刻亮，A灯亮度不再变化
B.闭合开关，A灯立刻亮，B灯先不亮，然后逐渐亮起来
C.电路稳定后断开开关，A灯立刻熄灭，B灯由不亮变亮再熄灭
【答案】（1）左偏 （2）C
【解析】（1）[1]如果改变条形磁铁方向让S极向下迅速插入线圈，即磁场方向改变，则电流方向相反，所以电流计指针左偏；
（2）[2]AB．闭合开关S后，灯泡A、B同时变亮，之后由于线圈的通电自感，且其电阻几乎为零，则灯泡B缓慢熄灭，灯泡A的亮度逐渐变更亮，故AB错误；
C．闭合开关，电路稳定后，再断开S，灯泡A立即熄灭，但由于线圈的断电自感，则灯泡B由暗变亮，再逐渐熄灭，故C正确。
故选C。
20. 利用电动机起重装置可以提升重物，工作原理及电路图如图所示。已知电源电动势，电源内阻，电阻。当重物质量严重超载时（电动机未能将重物提升）闭合电源开关S，电压表的示数；减小重物质量，当质量，闭合电源开关S，电动机最后以稳定的速度匀速提升重物，此时电动机获得的电功率与不能提升重物时电动机获得的电功率相同。（不计摩擦）求：
（1）电动机的内阻；
（2）重物匀速上升时电压表示数和流经电动机的电流大小；
（3）重物匀速上升的速度大小v。
【答案】（1）1.5Ω；（2），；（3）
【解析】（1）未能提升时，电路为纯电阻，根据闭合电路欧姆定律有
解得
（2）电动机获得的电功率与不能提升重物时电动机获得的电功率相同，则
解得
（不合实际舍去）
根据闭合电路欧姆定律有
（3）重物匀速上升时有：
解得
21. 如图甲所示为某小型水电站发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知电动势最大值。
（1）求发电机中匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）从线圈在图甲所示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）如图乙所示，将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为200kW，输电线的总电阻为4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在10kW，则、的原副线圈匝数比和分别为多少？
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）线圈转动的角速度
由
得
（2）线圈与中性面位置垂直，则感应电动势随时间变化的函数表达式
（3）输电线上的电流
的输入电流
则原、副线圈匝数比
副线圈两端电压
原线圈两端电压
则原、副线圈匝数比
22. 如图所示，平行导轨宽度，固定在水平面内，右端P、Q间接有电阻，金属棒MN质量，电阻，垂直导轨放置，棒的左侧有竖直挡杆，棒与导轨间的动摩擦因数，到PQ的距离，匀强磁场磁感应强度方向垂直平面向下，磁感应强度的变化规律如图所示，在内，后B恒定不变。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计导轨电阻，求：
（1）时刻，回路中的感应电流大小及方向；
（2）当时，金属棒对竖直挡杆的挤压恰好消失，则为多少；
（3）在后，撤去竖直挡杆，同时给MN施加一向左的外力F使其在导轨上做加速度为的匀加速直线运动。
①导体棒向左运动过程中，通过R的电量；
②当时，F的功率。
【答案】（1）0.4A，顺时针；（2）2.5s；（3）①1C ； ②192W
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律
解得
由闭合电路欧姆定律
由楞次定律可得，电流方向为顺时针；
（2）金属棒对竖直挡杆的挤压恰好消失，则
又由
得
（3）由电流的定义式可得
闭合电路欧姆定律
法拉第电磁感应定律
则
得
②撤去竖直挡杆施加外力F后，金属棒做的匀加速直线运动，
由牛顿第二定律可得
，
则
当时
，
则功率
23. 某装置可以研究带电粒子的运动轨迹，其原理如图所示。在x轴上方存在垂直xOy平面向里的匀强磁场（未画出）。x轴下方有一个半径为R的圆形区域磁场，方向垂直xOy平面向外，大小为B，其圆心为y轴上的A点，边界过坐标原点O。位于x轴正半轴的绝缘板MN中心有一小孔，孔径大小可以调整，小孔右端D点横坐标L，板厚度可以忽略。位于圆形磁场左侧有一个粒子发射装置S可以发射一束速度方向平行于x方向的粒子流，已知粒子在y轴方向均匀分布。粒子的质量为m，电荷量为，粒子束的宽度为2R。已知速度方向对准A点的粒子经过磁场后刚好从坐标原点射出并从D点射入第四象限。不计离子的重力及相互作用。求：
（1）该粒子流的速度；
（2）入射位置距离x轴的粒子，第一次经过x轴时与y轴正方向的夹角；
（3）x轴上方磁感应强度；
（4）若粒子束有一半能从板上的小孔通过，小孔的宽度为多少。
【答案】（1）；（2）30°；（3）；（4）
【解析】（1）粒子束中心粒子在磁场中的运行半径为R，由
得
（2）作出粒子运行轨迹如图
由几何关系可得第一次经过x轴时与y轴正方向的夹角为30。
（3）粒子束中心粒子从O点进入上方磁场后打在D点，则运行半径
由
得
（4）粒子束有一半能从板上的小孔通过，只能是粒子束中心线两侧入射的粒子通过小孔，画出临界情况下的粒子运行轨迹如图
由几何关系得
得