安徽省宣城市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试卷(解析版)

这是一份安徽省宣城市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试卷(解析版)，共18页。试卷主要包含了本试卷分第Ⅰ卷两部分等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1、本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间75分钟。2。考生作答时，请将答案答在答题卡上。第Ⅰ卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；第Ⅱ卷请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
第Ⅰ卷（选择题 共44分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个正确答案。
1. 关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（ ）
A. 利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术
B. X射线具有很强的辐射性，常用于癌症病人的化疗
C. 能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值
D. 普朗克提出了“能量子”假说，解决了黑体辐射的理论困难
【答案】D
【解析】A．利用紫外线能杀菌消毒，红外线不具有该功能，故A错误；
B．射线具有很强的辐射性，常用于癌症病人的化疗，故B错误；
C．能量量子化是指微观粒子的能量值只能是一个最小能量单位的整数倍，是不连续性，故C错误；
D．普朗克提出了“能量子”假说，解决了黑体辐射的理论困难，故D正确。
故选D。
2. 2023年9月21日，“天宫课堂”第四课正式开讲，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课（图甲）。宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记载：“以磁石磨针锋，则能指南”。进一步研究表明，地球周围地磁场磁感线分布示意图如图乙所示。以下关于磁场的说法正确的是（ ）
A. 图甲，从空间站向地面传输信息采用的电磁波是麦克斯韦预言并通过实验验证存在的
B. 将中国古代的四大发明之一司南置于宣城，据乙图可知，磁勺尾（S极）静止时指向地理北方
C. 环形导线通电方向如图丙所示，小磁针最后静止时N极指向为垂直于纸面向外
D. 丁图中，放在通电螺线管内部的小磁针，静止时N极水平向左
【答案】C
【解析】A．图甲，从空间站向地面传输信息采用的电磁波是麦克斯韦预言的，赫兹通过实验验证存在的，故A错误；
B．将中国古代的四大发明之一司南置于宣城，据乙图可知，磁勺尾（S极）静止时指向地理南方，故B错误；
C．环形导线通电方向如图丙所示，根据安培定则可知，小磁针最后静止时N极指向为垂直于纸面向外，故C正确；
D．丁图中，放在通电螺线管内部的小磁针，根据安培定则可知，静止时N极水平向右，故D错误。
故选C。
3. 下列各图的线圈或回路中能产生感应电流的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．该图线圈不闭合，不能产生感应电流，故A错误；
B．金属框向右匀速运动的过程中，穿过该闭合金属框的磁通量减少，能产生感应电流，故B正确；
C．该图中两金属棒以相同的速度运动，则穿过闭合回路的磁通量不会发生变化，闭合回路中不会产生感应电流，故C错误；
D．该图中直线电流产生的磁场在下面的水平放置的圆形线框中的磁通量为零，增大通入的电流时，穿过线框的磁通量总为零，则线圈框中不会产生感应电流，故D错误；
故选B。
4. 当云层中包含有大量的电荷时，云层和大地之间可视为一个巨大的平行板电容器。如图所示，云层带正电，取地面的电势为0，在云层和地面间的P点处悬浮有一带电微粒。下列说法正确的是（ ）
A. 微粒带正电
B. 若云层高度上升，则P点的电势降低
C. 若云层高度下降，则微粒将向上运动
D. 若云层高度下降，则微粒的电势能不变
【答案】D
【解析】A．云层与大地间形成的电场方向向下，若微粒能悬浮在空中，则微粒受到向上的电场力，微粒带负电，故A错误；
C．电容器的电容
又
解得
可见云层高度改变，电场强度E不变，则微粒受到的电场力不变，微粒仍悬浮，C错误；
BD．由上分析，云层高度改变时电场强度E不变，P点与地面间的电势差不变，取地面的电势为0，则P点的电势不变，微粒的电势能不变，故B错误，D正确。
5. 如图，一段通电直导线的横截面积为S，长度为L，电阻率为ρ，单位体积内自由电子个数为n，自由电子定向运动的速率为v，电子的电荷量为e。则下列说法正确的是（ ）
A. 通过直导线的电流为
B. 通电直导线的电阻为
C. 导体棒两端的电压为
D. 一电子从直导线右端运动到左端的过程中，电场力对该电子做的功为
【答案】C
【解析】A．时间t内通过某一截面的电荷量
q=nevtS
由
可得
故A错误；
B．通电直导线的电阻
故B错误；
C．导体棒两端的电压
U=IR
解得
故C正确；
D．电子从直导线右端运动到左端过程中，电场力对该电子做的功
故D错误。
故选C。
6. 如图，虚线表示电场中的三条等势面，相邻等势面间电势差相等，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点。由此可知（ ）
A. P点的电势低于Q点的电势
B. 带电粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度
C. 带电粒子在P点时的电势能小于在Q点时的电势能
D. 带电粒子一定是从P点运动到Q点
【答案】A
【解析】A．电场所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带负电，因此电场线指向左上方，沿电场线方向电势降低，故P等势面电势较低，Q的等势面电势最高，故A正确；
B．由于相邻等势面之间的电势差相同，等势面越密集的地方电场线越密集，电场强度越大，故P点电场强度较大，电场力较大，加速度较大，故B错误；
C．P的等势面电势较低，Q的等势面电势最高，负电荷在电势低的地方电势能较大，则带电粒子在P点时的电势能大于在Q点时的电势能，故C错误；
D．根据题意无法判断带电粒子是从P点运动到Q点还是Q点运动到P点，故D错误。
7. 某静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示，x轴正方向为电场强度正方向，带正电的点电荷在外力作用下沿x轴运动，则点电荷（ ）
A. 在和处电势能相等
B. 由运动到的过程中电势能增大
C. 由运动到的过程中电场力一直减小
D. 在处电势能最大
【答案】B
【解析】A．由图像可知，处右侧的电场强度方向沿x轴负方向，根据沿电场方向电势降低可知，处电势低于处电势，根据
可知带正电的点电荷在处势能比在处势能小，故A错误；
B．由于处右侧的电场强度方向沿x轴负方向，可知带正电的点电荷由运动到的过程中，电场力做负功，电势能增大，故B正确；
C．由图像可知，点电荷由运动到的过程中，场强先变大后变小，则电场力先变大后变小，故C错误；
D．由于处右侧的电场强度方向沿x轴负方向，根据沿电场方向电势降低可知，处的电势不是最大，所以带正电的点电荷在处电势能不是最大，故D错误。
故选B。
8. 如图，在正方体中abcd面的对角线ac的中点放一电荷量为的点电荷，在面的对角线的中点放另一电荷量为的点电荷，下列说法正确的是（ ）
A. a点的电势等于点的电势
B. b点的电场强度与点的电场强度相同
C. 正方体中心处场强为0
D. 负的试探电荷沿棱从b到电场力一直做负功
【答案】B
【解析】A．由于点靠近正电荷，a点靠近负电荷，所以a点的电势小于点的电势，故A错误；
B．作出b点的电场强度与点的电场强度如图所示
由点电荷电场强度公式及几何关系可知，与相同，与相同，所以b点的电场强度与点的电场强度相同，故B正确；
C．两等量异种电荷连线的中点即为正方体中心，则正方体中心处场强不为0，故C错误；
D．负的试探电荷沿棱从b到，电场力一直做正功，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共2小题，每小题6分，共12分。每题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 三根足够长的绝缘直导线a、b、c固定放置在同一纸面内，其交点M、N、P恰好构成正三角形，O点为该三角形的中心，点与O点关于导线c对称。现在a、b、c三根导线中分别通入方向如图所示的恒定电流I、3I、5I，已知长直导线电流在空间某点产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该点到直导线的距离成反比。若O点的磁感应强度大小为，则下列说法正确的是（ ）
A. O点的磁感应强度方向垂直纸面向里
B. 点的磁感应强度大小为
C. 点磁感应强度方向垂直纸面向里
D. 若将b导线中电流反向，则O点的磁感应强度大小变为
【答案】AD
【解析】A．根据右手螺旋定则判断，a、b、c直导线在O点的磁感应强度方向均垂直纸面向里，A正确；
B．设a导线在点产生的磁感应强度大小为B，则b导线在点产生的磁感应强度大小为3B，c导线在点产生的磁感应强度大小为5B，则在点产生的磁感应强度总和为
所以
又a导线在点产生的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里；b导线在点产生的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里；c导线在点产生的磁感应强度大小为5B，方向垂直纸面向外，则点的磁感应强度大小为
B错误；
C．根据右手螺旋定则判断，a、b直导线在点磁感应强度方向垂直纸面向里、c导线在点产生的磁感应强度垂直纸面向外，且在点的磁感应强度大小为
所以点产生的磁感应强度垂直纸面向外，C错误。
D．若将b导线中电流反向，则点磁感应强度大小为
D正确；
故选AD。
10. 在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电流表A、电压表V1、V2、V3的示数分别用I、、和表示，电流表A、电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别用、、和表示，则下列判断中正确的是（ ）
A I变大，变小B. 不变，不变
C. 当时，电源输出功率最大D. 电源的效率增大
【答案】BD
【解析】A．当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，R2阻值变大，总电阻变大，总电流减小，则I减小，路端电压变大，则变大，选项A错误；
B．因为
不变，因
U2=E-I(R1+r)
则
不变，选项B正确；
C．当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，此时，选项C错误；
D．电源的效率
可知外电阻变大，则电源效率增大，选项D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题 共56分）
三、实验题：本题共2小题，共16分。
11. 某同学测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材。
A．被测干电池一节
B．电流表：量程0~0.6A，内阻
C．电压表：量程0~15V，内阻未知
D．电压表：量程0~3V，内阻未知
E．滑动变阻器：阻值范围为0~10Ω，允许通过最大电流2A
F．滑动变阻器：阻值范围为0~100Ω，允许通过最大电流1A
G．开关、导线若干
（1）伏安法测电池电动势和内阻的实验，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器材，电压表选择__________，滑动变阻器选择__________。（填写器材前的字母）
（2）为尽可能准确地测量电池的电动势和内阻，实验电路图应选择__________。（选填“图甲”或者“图乙”）
（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则在修正了实验系统误差后，测得干电池的内阻__________Ω。
【答案】（1）D E （2）图甲 （3）1.05
【解析】（1）[1][2]一节干电池的电动势约为，则电压表应选择D；由于干电池的内阻较小，为了使电表示数变化明显，滑动变阻器应选择阻值较小的E。
（2）[3]由于电流表内阻已知，则电流表的分压可求，所以为尽可能准确地测量电池的电动势和内阻，实验电路图应选择图甲。
（3）[4]根据图甲电路图，由闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的斜率绝对值为
解得干电池的内阻为
12. 某实验小组在“测量金属丝电阻率”的实验中：先用多用电表进行粗测电阻，再采用“伏安法”较准确地测量未知电阻，后计算金属丝的电阻率。
（1）在使用多用电表测电阻时，以下说法正确的是__________（选填相应序号字母）。
A．每换一次挡位，不必重新进行欧姆调零
B．指针越接近刻度盘中央，误差越小
C．在外电路中，电流从红表笔流经被测电阻到黑表笔
D．测量时，若指针偏角较小，说明这个电阻的阻值较大，应换倍率较大的挡位来测量
（2）先用多用电表的欧姆挡“×1”按正确的操作步骤粗测其电阻，指针如图甲所示，则读数应记为__________Ω。
（3）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中一次测量的示数如图乙所示，则该次金属丝直径的测量值d为__________mm。
（4）实验室提供的器材如下：
待测金属丝（电阻）、双量程电流表A（0~0.6A、0~3A）、双量程电压表V（0~3V、0~15V）、滑动变阻器R（0~20Ω）、电源E（电动势为3.0V，内阻不计）、开关、若干导线。
请你根据图丙所示电路图用笔画线代替导线，将图丁的实验电路连接完整_________。
（5）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于__________（选填“A”或“B”）端。
（6）若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为L，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率__________。（用题目所给字母表示）
【答案】（1）BD或DB （2）5或5.0 （3）3.707或3.705或3.706或3.708或3.709 （4） （5）B （6）
【解析】（1）[1]A．每换一次挡位，都必须重新进行欧姆调零，故A错误；
B．指针越接近刻度盘中央，误差越小，故B正确；
C．在外电路中，电流从黑表笔流经被测电阻到红表笔，故C错误；
D．测量时，若指针偏角较小，说明这个电阻的阻值较大，应换倍率较大的挡位来测量，故D正确。
故选BD。
（2）[2]先用多用电表的欧姆挡“×1”按正确的操作步骤粗测其电阻，指针如图甲所示，则读数为
（3）[3]螺旋测微器的精确值为，由图乙可知，金属丝直径为
（4）[4]根据电路图，实物连线如图所示
（5）[5]闭合开关前，为了保护电路安全，滑动变阻器接入电路阻值应最大，应将滑动变阻器的滑片置于B端。
（6）[6]根据电阻定律可得
又
联立可得金属丝的电阻率为
四、计算题：本题共3小题，共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示，abcd是边长的正方形金属框，匀强磁场区域左边界到bc的距离也为L，右边界MP与水平线MN间的夹角，且M点为cd边的中点。磁感应强度，方向垂直纸面向外。
（1）求图示位置金属框的磁通量的大小；
（2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，求磁通量的变化量的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）图示位置金属框的磁通量大小为
（2）若将金属框以bc为轴，向纸面外转动180°，金属框磁通量为
磁通量的变化量大小为
14. 如图所示，电源电动势，内阻，R为电阻箱，定值电阻，电动机M线圈电阻，额定输出功率为2.25W。
（1）闭合开关S1，断开开关S2，调节电阻箱，使电源输出功率最大，求此时电阻箱的阻值及电源最大输出功率；
（2）闭合开关S1、S2，调节电阻箱，使电动机正常工作，此时电源输出功率恰好最大，求此时电阻箱的阻值及其电功率。
【答案】（1），；（2），
【解析】（1）当单刀双掷开关接S1，电源输出功率为
根据数学知识可知，当
即
时，电源输出功率最大，且电源最大输出功率是
（2）闭合开关S1、S2，电源的输出功率为
当
时，电源的输出功率P最大。则
电动机的输出功率为
其中
所以电动机的输入功率为
此时
联立可得
，
电阻箱的电功率为
15. 两块水平平行放置的导体板如图甲所示，大量电子（质量为m、电荷量为e）由静止开始，经电压为U0的电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t0；当在两板间加如图乙所示的周期为2t0、恒为U0的周期性电压时，能使所有电子均从两板间通过（不计电子重力），已知板间距为d，求：
（1）求电子刚进入两板间时的速度大小；
（2）求0时刻和t0时刻进入两板间的电子通过两板间过程中产生的侧向位移；
（3）若这些电子通过两板之间的时间为3t0，电子均能通过两极板，在侧向位移分别为最大值和最小值的情况下，电子在偏转电场中的动能增量之比。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）在加速电场中有
解得
（2）在偏转电场中，加速度为
对于0时刻进入的电子
解得
对于t0时刻进入的电子
解得
（3）侧向位移最大，其在有电场情况下的侧移为
侧向位移最小，其在有电场情况下的侧移为
因
动能增量之比为