山西省太原市2024-2025学年高二上学期期末物理试卷（解析版）

这是一份山西省太原市2024-2025学年高二上学期期末物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考试时间75分钟，满分100分。
第Ⅰ卷（选择题，共46分）
一、单项选择题：本题包含7小题，每小题4分，共28分。请将正确选项填入第Ⅱ卷前的答题栏内。
1. 在闭合电路中，下列说法正确的是（ ）
A. 在电源外部，存在着由负极指向正极的电场
B. 在电源内部，非静电力阻碍正电荷向正极移动
C. 电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置
D. 电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功使电荷的电势能减小
【答案】C
【解析】A．在电源外部，存在着由正极指向负极的电场，选项A错误；
B．在电源内部，非静电力将正电荷移向正极，选项B错误；
C．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，选项C正确；
D．电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功使电荷的电势能增加，选项D错误。
2. 如图所示，某实验小组把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端始终跟槽中的水银接触，通电后从上往下看，若弹簧内的电流沿顺时针方向，下列分析正确的是（ ）
A. 弹簧内部的磁场竖直向上
B. 同一匝弹簧沿半径方向有收缩的趋势
C. 弹簧内通过的电流相互吸引，使得弹簧长度变短
D. 弹簧内通过的电流相互排斥，使得弹簧长度变长
【答案】C
【解析】A．根据右手螺旋定则可知，弹簧内部的磁场竖直向下，选项A错误；
B．由左手定则可知，同一匝弹簧上每一段小电流元受安培力方向背离圆心方向，则沿半径方向有扩张的趋势，选项B错误；
CD．因相邻两匝弹簧之间的电流方向相同，则弹簧内通过的电流相互吸引，使得弹簧长度变短，选项C正确，D错误。
故选C。
3. 如图为洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪可以发射方向可调的电子束，玻璃泡内充有稀薄气体，电子束通过时能显示电子的径迹，励磁线圈可产生垂直纸面的磁场。下列选项正确的是（ ）
A. 加磁场后，电子束的径迹不可能是一条直线
B. 加磁场后，若电子束与磁场方向成射出，其径迹是一个圆
C. 当径迹为圆时，电子束速度不变，磁感应强度变大，径迹圆的半径变小
D. 当径迹为圆时，磁感应强度不变，电子束出射速度变大，径迹圆的半径变小
【答案】C
【解析】AB．加上匀强磁场后，令电子束沿着与磁场垂直的方向射入磁场，洛伦兹力提供向心力，其径迹为圆；令电子束沿着与磁场平行的方向射入磁场，电子不受洛伦兹力作用，其径迹为一条直线；加磁场后，若电子束与磁场方向成射出，其径迹是一个螺旋线，故AB错误；
CD．当径迹为圆时，洛伦兹力提供向心力，可得
解得
由此可知，若电子束速度v不变，磁感应强度B变大，则径迹圆的半径r变小；若磁感应强度B不变，电子束出射速度v变大，则径迹圆的半径变大；
故C正确，D错误；
4. 一台电动机，线圈的电阻是4，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。下列选项正确的是（ ）
A. 电动机消耗的电功率为880W
B. 电动机的机械效率为90％
C. 电动机发热的功率为125W
D. 电动机对外做功的功率为1000W
【答案】D
【解析】A．电动机消耗的电功率为P=UI=1100W
选项A错误；
B．电动机的机械效率为
选项B错误；
C．电动机发热的功率为P热=I2r=100W
选项C错误；
D．电动机对外做功的功率为P输=P-P热=1000W
选项D正确。
故选D。
5. 在匀强磁场中，一根长0.2m的通电直导线中的电流为30A。若导线与磁场方向平行时，所受的磁场力为0；若导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为1.5N。该匀强磁场磁感应强度的大小为（ ）
A. 0B. 0.1TC. 0.25TD. 0.3T
【答案】C
【解析】导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为1.5N，根据
可得该匀强磁场磁感应强度的大小为
故选C。
6. 平行金属导轨间距为L，甲、乙水平放置，丙倾斜放置。三种情况下闭合回路电流均为I，导轨区域内匀强磁场磁感应强度大小均为B，方向如图。金属杆均垂直于导轨且处于静止状态，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中受到的安培力方向水平向左
B. 乙图中受到的安培力大小为
C. 丙图中可能不受摩擦力
D. 三幅图中，受到的安培力大小均不相等
【答案】C
【解析】A．根据左手定则可知，甲图中受到的安培力方向水平向右，选项A错误；
B．乙图中受到的安培力大小为，选项B错误；
C．丙图中受安培力沿斜面向上，则当F安=mgsinβ时，导体棒ab不受摩擦力，选项C正确；
D．三幅图中，受到的安培力大小均相等，均为BIL，选项D错误。
故选C。
7. 在一个纯电阻电路中，电源的电动势为6V，当外电阻为4时，路端电压为4V。下列选项正确的是（ ）
A. 电源的内电阻为1
B. 如果在外电路并联一个4的电阻，干路电流为1.5A
C. 如果在外电路串联一个4的电阻，路端电压为3.6V
D. 如果外电路的总电阻为0.5，电源的输出功率最大
【答案】B
【解析】A．由题意可知
可得r=2Ω
选项A错误；
B．如果在外电路并联一个4的电阻，此时外电阻为R1=2Ω，则干路电流为
选项B正确；
C．如果在外电路串联一个4的电阻，此时外电阻为R2=8Ω，路端电压为
选项C错误；
D．当外电阻等于内阻时电源输出功率最大，即如果外电路的总电阻为2，电源的输出功率最大，选项D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题包含3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。请将正确选项填入第Ⅱ卷前的答题栏内。
8. 质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上，粒子重力不计。下列选项正确的是（ ）
A. 粒子进入磁场时的速度
B. 粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径为
C. 由粒子打在底片上的圆周半径r，可算得粒子的比荷
D. 只有电荷量、质量均相同的粒子，才能打到照相底片上相同的地方
【答案】AC
【解析】A．由动能定理qU=mv2
解得粒子进入磁场时的速度
故A正确；
BCD．由洛伦兹力提供向心力
解得粒子在磁场中的运动半径
由粒子打在底片上的圆周半径，结合半径表达式，可得粒子的比荷
即可由r计算比荷；
由半径表达式，可知比荷相等的粒子，半径相等，粒子的电荷量、质量不一定都相等，故BD错误，C正确。
故选AC。
9. 一种用磁流体发电的装置如图所示，平行金属板A、B之间有匀强磁场，磁感应强度为B，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于B的方向喷入磁场，把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。若A、B两板间距为d，等离子体重力不计，下列选项正确的是（ ）
A. 等离子体中的正电粒子在B板聚集，B板是电源的正极
B. 达到稳定状态后，该发电机的电动势为
C. 达到稳定状态后，A、B板上的电荷量越来越多
D. 达到稳定状态后，射入的等离子体所受电场力与洛伦兹力互相垂直
【答案】AB
【解析】A．根据左手定则可知正电粒子偏转到B板，B板是电源的正极，A正确；
B ．A、B两板将会聚集越来越多的电荷，电场强度变强，设两板的电动势为E，达到稳定状态后，电荷受力平衡，则有
解得
B正确；
C．达到稳定状态后，粒子在两极板间受力平衡，做匀速直线运动，不会偏向两极板，极板的电荷不变，
C错误；
D．达到稳定状态后，射入的等离子体所受电场力与洛伦兹力平衡，二者大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，D错误。
故选AB。
10. 如图所示，电源电动势为E、内阻为r，为电阻箱，为定值电阻。理想电压表、电流表的示数及变化量分别为U、I、、。消耗功率为，消耗功率为。当变化时，下列选项中图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【解析】A．根据闭合电路欧姆定律有
解得
故此时
可知与U不成线性关系，为二次函数关系，故A错误；
B．根据闭合电路的欧姆定律可知，可知与成一次线性关系，B正确；
C．上述分析可知，是定值，C正确；
D．根据，可知，D正确。
故选BCD。
第Ⅱ卷（非选择题，共54分）
三、实验题：本题包含2小题，共16分。请将正确答案填在题中横线上或按要求作答。
11. 某物理小组准备测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：
A.电流表（量程3，内阻）
B.电流表（量程3A，内阻约为1）
C.电压表V（量程3V，内阻约3）
D.滑动变阻器R（0~20）
E.定值电阻
F.定值电阻
待测干电池，开关S、导线若干
（1）请根据提供的器材，在虚线框内画出尽可能精确测量的实验电路图。
（2）为了尽量减小误差且方便操作，图中电流表应选择________，定值电阻应选择________；（填器材前的字母）
（3）利用上述实验装置测得的多组数据，通过计算，绘制本实验路端电压与干路电流的图像。测得该图像斜率大小为k、纵轴截距为b，则干电池的电动势________、内阻________。（用b、k表示）
【答案】（1） （2）A E （3）b
【解析】（1）由于电流表量程偏小，量程太大，故用与定值电阻进行并联来增大电流表的量程，由于电源的内阻较小，且电流表的内阻已知，故采用如下电路
（2）[1]根据上述分析可知，电流表选择，即选择A;
[2]若定值电阻选择，则并联后电流表量程
显然量程依然偏小，若定值电阻选择，则并联后电流表的量程
量程合适，故定值电阻选择E。
（3）[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
图线与纵轴的截距为b，图线斜率的绝对值为k，则有，
解得
12. 如图所示，虚线框内为某多用电表欧姆挡的内部电路示意图。已知电源电动势、内阻，小量程电流表G的内阻。
（1）在正确使用和操作的情况下，图中c端应是电源的________（选填“正”或“负”）极；
（2）经欧姆调零后，测量一个阻值为的电阻时，发现指针偏转至满偏刻度的处，则滑动变阻器接入的电阻________，小量程电流表G的满偏电流________；
（3）该欧姆表使用一段时间后，电源电动势略有减小、内阻略有增大，但依然能完成欧姆调零，按正确使用方法仍然测量的电阻时，指针偏角较（2）中会________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）正 （2）1399 1 （3）变小
【解析】（1）在正确使用和操作的情况下，黑表笔应该接内部电源的正极，则图中c端应是电源的正极；
（2）[1]由题意可知，
解得R=1399Ω
[2]小量程电流表G的满偏电流
（3）当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式
欧姆表内阻R'得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由
可知当R'变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏小；
四、计算题：本题包含3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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，空间内有竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为的带电小球P有水平向左的初速度，P恰好可在竖直平面内做匀速圆周运动。重力加速度为g，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）P做匀速圆周运动的半径R；
（3）P做匀速圆周运动的周期T。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）小球在竖直平面内做匀速圆周运动，则有
解得
（2）小球受到的洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
解得
（3）根据圆周运动的周期
解得
14. 如图所示，第一象限内充满垂直纸面向里的匀强磁场，第四象限内充满竖直向上的匀强电场。质量为m、电荷量为的带电粒子，以初速度从A点垂直于y轴射入第四象限，经过一段时间后从P点进入第一象限，粒子在P点的速度与x轴正方向的夹角为，再经过一段时间后，粒子恰好可以垂直于y轴射出第一象限。已知长度为L，粒子重力不计，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）粒子在第四象限和第一象限中运动总时间。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设粒子在P点速度为v，则有
粒子由A到P做类平抛运动
解得
（2）设长为x，可得
粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图
设半径为r，速度为v，则
由几何关系
联立，解得
（3）粒子在第四象限运动时间
在第一象限运动时间
则总时间
15. 如图所示，质量为3m、电荷量为的带电小球B静止在光滑绝缘水平面上，质量为m的绝缘球A以的初速度与B发生对心弹性碰撞，碰撞结束B从O点水平飞出，一段时间后B进入竖直且平行的区域，区域的水平宽度为，其中有水平向左的匀强电场，还有垂直纸面向里的匀强磁场。B在中恰好做匀速直线运动，B的速度与水平方向的夹角，B离开后，恰好从P点沿切线进入竖直光滑绝缘圆弧轨道，轨道圆心为，最高点Q与O点在同一水平线上，右侧区域内存在水平向右的匀强电场，场强大小为。两小球均可看作质点且始终在同一竖直平面内运动，重力加速度为g，求：
（1）B从O点离开后到达区域前的水平距离x；
（2）中匀强磁场磁感应强度的大小；
（3）圆弧轨道的半径r及B对轨道压力的最大值F。
【答案】（1） （2） （3），
【解析】（1）小球A与小球B发生对心弹性碰撞，碰后A、B速度分别为，，由动量守恒定律，以小球A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律可得
由能量守恒定律
解得
小球B从O点离开后做平抛运动，在P点，则有
其中
联立解得
（2）小球B在区域中做匀速直线运动，由平衡条件可得
解得
结合上述结论可得
（3）由几何关系
解得
在圆弧轨道，小球B等效重力，方向与垂直，等效最低点为，P与等高，在处小球B对轨道压力最大，设小球速度为，小球B从P到做圆周运动，根据动能定理可得
在位置，由牛顿第二定律可得
根据牛顿第三定律可知，小球B对轨道的压力