湖北省鄂东南联盟学校2023-2024学年高二上学期期中联考物理试题（Word版附解析）

这是一份湖北省鄂东南联盟学校2023-2024学年高二上学期期中联考物理试题（Word版附解析），共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．
1. 在人类探索自然规律的过程中，有许多科学家做出了杰出贡献．下列说法正确的是（ ）
A. 美国物理学家密立根命名了正电荷和负电荷
B. 法国物理学家库仑通过扭秤实验装置，对电荷之间的作用力开展研究，发现了库仑定律
C. 法国物理学家安培发现了电流的磁效应，揭示了磁现象的电本质
D. 英国物理学家法拉第最早发现电磁感应现象，并指出闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比
【答案】B
【解析】
【详解】A．美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，故A错误；
B．法国物理学家库仑通过扭秤实验装置，对电荷之间的作用力开展研究，发现了库仑定律，故B正确；
C．奥斯特最早发现了电流的磁效应，安培的分子电流假说，认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流，即分子电流，揭示了磁现象的电本质，故C错误；
D．法拉第最早发现了电磁感应现象，但指出闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比的是纽曼和韦伯，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，以等量正点电荷连线的中点为原点，沿中垂线建立轴，轴上电场强度最大的两个点记为，将一电子从A点由静止释放．下列说法正确（ ）
A. 两点的电场强度相同B. 电子经过点时的加速度最大
C. 电子经过点时的速度最大D. 电子在点的电势能最大
【答案】C
【解析】
【详解】A．两点的电场强度大小相同，方向相反，选项A错误；
BC．电子经过点时受电场力为零，加速度为零，速度最大，选项B错误，C正确；
D．O点电势最高，则电子在点的电势能最小，选项D错误。
故选C。
3. 油烟危害健康，某品牌的抽油烟机的主要部件是照明灯和抽气扇（电动机），其中抽气扇有“强吸”和“弱吸”两档，电路连接如图所示．下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关，抽气扇处于“强吸”档
B. 照明灯烧断的情况下，不能正常工作
C. 抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，其发热功率不变
D. 工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时，电路消耗的电功率减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．闭合开关，抽气扇电压增加，因此抽气扇处于“强吸”档，A正确；
B．因照明灯并联，因此照明灯烧断的情况下，能正常工作，B错误；
C．抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，电压增加，电流变大，因此其发热功率变大，C错误；
D．工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时，电动机变成纯电阻电路，回路中的电流将变大，电路消耗的电功率增加，D错误。
故选A。
4. 如图甲所示，驱动线圈通过开关S与电源连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的水平发射导管内．闭合开关S后，在内驱动线圈的电流随时间的变化如图乙所示．在这段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 驱动线圈内部的磁场方向水平向左B. 发射线圈内部的感应磁场方向水平向右
C. 时发射线圈的感应电流最大D. 时发射线圈所受的安培力最大
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据安培定则，驱动线圈内的磁场方向水平向右，A错误；
B．由图乙可知，通过发射线圈的磁通量增大，根据楞次定律，发射线圈内部的感应磁场方向水平向左，B错误；
CD．时驱动线圈的电流变化最快，则此时通过发射线圈的磁通量变化最快，产生的感应电流最大；同理，时发射线圈中的感应电流最小，但此时磁场最强，安培力不是最大值，故C正确，D错误。
故选C。
5. 如图所示，边长为正方形线框由四根完全相同的导体棒连接而成，线框平面与磁感应强度方向垂直，当流入点的电流为时，导体棒受到的安培力大小为，则（ ）
A. 边受到的安培力的大小为B. 整个线框受到的安培力的大小为
C. 匀强磁场的磁感应强度大小为D. 整个线框受到的安培力的方向竖直向下
【答案】C
【解析】
【详解】A．AD边的电流等于AB电流的3倍，根据F=BIL可知，AD受到的安培力的大小为3F，选项A错误；
BD．因AB和CD受安培力等大反向，BC受安培力为F，方向向上；AD受安培力为3F，方向向上，可知整个线框受到的安培力的大小为4F，方向向上，选项BD错误；
C．AB中的电流为，则根据F=BIL可得匀强磁场的磁感应强度大小为
选项C正确；
故选C。
6. 如图所示，在竖直面内按虚线分割为两个区域，区域上部分有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为，虚线部分是一个半圆，半径为部分是水平直线，长度为．部分为与等高水平直线，长度也为．一群质量为、电荷量为的粒子从点以不同的速率竖直向上射入磁场，其中在磁场中运动时间最长粒子的速度是（ ）（不计粒子的重力）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动
可得粒子在磁场中的周期
粒子在磁场中运动的时间
可见，轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长。从几何关系上，过C点做虚线圆弧的切线得切点，若带电粒子经过此切点，所对应的圆周运动的圆心角最大则圆心角
对应粒子的圆周运动半径
代入前面公式可得
故选B。
7. 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨倾斜固定，导轨宽度，倾角为，上端连接一电容器，垂直导轨平面向上的匀强磁场穿过导轨所在平面．现让一根质量为的导体棒从静止开始滑下，已知导体棒的质量，所有电阻均不计，重力加速度大小为，当导体棒下滑的距离为时，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒做变加速运动B. 导体棒做匀加速运动，加速度大小为
C. 导体棒的速度大小为D. 电容器所带的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．电容器两端电势差U等于导体棒切割磁感线产生的感应电动势，当导体棒的速度大小为v时，有
U=Blv
ΔU=BlΔv
ΔQ=CΔU
ΔQ=IΔt
根据加速度定义式可得

根据牛顿第二定律可得
mgsin30°-BIl=ma
解得
因，可得
即导体棒做匀加速运动，故AB错误；
C．当导体棒下滑的距离为时，导体棒的速度大小为
选项C错误；
D．电容器所带电荷量为
选项D正确。
故选D。
8. 图甲为某一小灯泡的图线，现将两个这样相同的小灯泡并联后与一个的定值电阻串联，接在内阻为、电动势为的电源两端，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 中的电流约为B. 的电功率约为
C. 电源输出功率约为D. 电源的效率约为75%
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．设每盏小灯泡的电流为I，两端的电压为U，根据闭合电路欧姆定律
即
将此函数关系的图像画在灯泡的U-I图线上，可看出交点处即为电路的工作点，即此时
所以的电功率为
P=UI=0.6W
故A错误，B正确；
C．电源输出功率为
故C正确；
D．电源的效率为
故D错误
故选BC。
9. 如图所示，在区域足够大水平匀强电场中，质量为、电荷量为的带正电小球，自点以初速度沿方向在竖直面内做直线运动，与水平面的夹角为，重力加速度为，忽略空气阻力．则（ ）
A. 电场方向水平向右B. 电场强度的大小
C. 小球上升的最大高度D. 小球电势能增加量的最大值为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．小球沿OA做直线运动，合力沿OA方向，则电场力水平向左，电场方向水平向左，则
可得
选项A错误，B正确；
C．小球上升的最大高度
选项C错误；
D．水平方向最大位移
小球电势能增加量的最大值为
选项D正确。
故选AD
10. 如图甲所示，匝数匝、边长为、电阻的正方形金属线框，用两根均带有拉力传感器（图中未画出）的绝缘轻绳悬挂在天花板上．位于线框中间的虚线上方充满垂直纸面向外磁场，磁感应强度变化，电脑显示每个拉力传感器的示数变化如图乙所示，整个过程中轻绳未断且线框始终处于静止状态，不考虑线框的形变和电阻的变化，下列说法正确的是（ ）
A. 的值为B. 线框的重力为
C. 时间内线框的功率为D. 时间内通过金属线框某一截面的电荷量为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．感应电动势
线圈受安培力
对线圈
则
由图像可得
解得
k=0.4T/s
mg=14N
故A正确，B错误；
C．因感应电动势E=2V，则时间内线框的功率为
故C错误；
D．时间内通过金属线框某一截面的电荷量为
故D正确。
故选AD。
二、非选择题（本题共5小题，共60分）
11. 某同学按图甲所示实验电路进行“观察电容器的充、放电现象”的实验，电源为直流稳压电源，他先把开关S掷向1端，电容器充电完毕后，再把开关S掷向2端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间的变化情况。
（1）图乙为电容器充电时显示出的电流随时间变化的图像，电容器充电完毕后的电荷量约为______________C（结果保留2位有效数字）；电容器的电容约为______________F。（结果均保留2位有效数字）
（2）实验时如果不改变电路其他器材，只将电阻换成另一个阻值较小的电阻进行实验，充电时间将______________（填“变长”、“不变”或“变短”）；
（3）实验时如果不改变电路其他器材，只将电容器换成另一个电容较大的电容器进行实验，则得到的图线与坐标轴圈成的面积将______________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 ①. ②. （或） ③. 变短 ④. 变大
【解析】
【详解】（1）[1]电容器所带的电荷量在数值上等于图像与坐标轴所包围的面积，确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标每个小格为0.4s，则每个小格所代表的电荷量的数值为
曲线下方包含的小正方形的个数约为40个，由曲线下方的方格数与q的乘积即得电容器所带的电荷为
[2]根据
得
（2）[3]因为电阻阻值越小，对电流阻碍作用越小，因此充电时间会变短；
（3）[4]如果不改变电路其他器材，将电容器换成另一个电容较大的电容器，则由
电容C增大，电压U不变，则Q增大，则得到的图线与坐标轴圈成的面积将变大。
12. 某同学测量的一段圆柱形合金材料的电阻率，步骤如下：
（1）第一步：用螺旋测微器测量其直径如图甲所示，圆柱形合金材料直径为______________；
（2）第二步：该同学先用多用电表欧姆挡“”倍率粗测圆柱形合金材料的电阻的阻值，正确操作后刻度盘上的指针位置如图乙所示，则测量值是______________；
（3）第三步：为了尽可能精确测量圆柱形合金材料的电阻的阻值，该同学设计了如图丙所示的电路，实验器材如下：
干电池2节（电动势，内阻不计）；电压表V（量程，内阻为）；
定值电阻（阻值为）；滑动变阻器（最大阻值为）；开关，导线若干。
①断开开关，连接电路，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大的一端。将定值电阻和电压表接入电路；闭合开关，调节滑片位置，使电压表指针指在满刻度的处。此时滑动变阻器接入电路的阻值应为______________；（保留1位小数）
②断开开关，保持滑片的位置不变。用替换，闭合开关后，电压表指针指在满刻度的处，则的测量值为______________；（保留1位小数）
③本实验中若考虑电池内阻，对的测量值______________（填“有”或“无”）影响。
（4）第四步：测量圆柱形合金材料接入电路中的长度，求出电阻率。
【答案】 ①. 1.845##1.844##1.846 ②. 50 ③. 90.9 ④. 47.6 ⑤. 无
【解析】
【详解】（1）[1] 螺旋测微器的度数为
因为最后一位是估读，所以读数为均可。
（2）[2] 多用电表欧姆挡读数等于指针指示数乘以倍率，即
（3）①[3]由于电压表的量程是，电压表指针指在满刻度的处，所以电压表示数为1.5V，电源电动势，内阻不计，所以滑动变阻器两端的电压也为1.5V，则滑动变阻器接入电路的阻值等于定值电阻和电压表并联的阻值，即
②[4] 用替换，闭合开关后，电压表指针指在满刻度的处， 电压表示数为1.0V，所以滑动变阻器两端的电压也为2.0V，则，通过滑动变阻器的电流为
与并联后的电流等于通过滑动变阻器的电流，即
可得
③[5] 若考虑电池内阻，则用滑动变阻器接入电路中的电阻与电源内阻之和代替原来的滑动变阻器接入电路中的阻值，计算结果不变，所以无影响。
13. 如图所示，带电小球A和B（可视为点电荷）放在倾角为的光滑固定绝缘斜面上，A球的质量为，所带电荷量为，B球的质量为，所带电荷量为。沿斜面向上的恒力作用于A球，可使AB保持间距不变沿斜面向上做匀加速直线运动，已知重力加速度为，静电力常量为，求：
（1）加速度的大小；
（2）恒力的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据库仑定律，两球相互吸引的库仑力
A球和B球的加速度相同，隔离B球，由牛顿第二定律有
所以
（2）把A球和B球看成整体，AB间的库仑力为系统内力，由牛顿第二定律有
所以
14. 如图所示，在距离水平地面的虚线的上方有一个方向垂直于纸面水平向里的匀强磁场。正方形线框的边长，质量，电阻．现以一定的初速度竖直上抛该线框，当线框边以的速度进入磁场时，再对线框施加竖直向上的恒力，线框恰好做匀速运动．线框全部进入磁场后，立即撤去外力，线框继续在磁场中上升一段时间后开始下落，最后落至地面，取，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小；
（2）线框从开始进入磁场到最高点所用的时间；
（3）线框落地时的速度的大小；
（4）整个过程中线框产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）线框边刚进入磁场时，感应电流的大小为
线框恰好做匀速直线运动，有
解得
（2）设线框进入磁场做匀速直线运动的时间为，有
线框全部进入磁场后做竖直上抛运动到最高点，所用时间为
所以线框从进入磁场到最高点所用时间为
（3）线框从最高点回到磁场边界时速度大小不变，线框所受安培力大小也不变，其方向竖直向上，且
所以线框穿出磁场过程仍然做匀速直线运动，之后做匀加速直线运动，有
代入数据解得线框落地的速度为
（4）由能量守恒知
得
15. 如图，在地面上沿竖直面建立直角坐标系，在范围内同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。一个质量为、电量为的带正电小球，从轴上高度为的点处以水平抛出，小球进入磁场后速率保持不变，轨迹恰好与轴相切。是与轴平行的足够长的弹性挡板（粒子碰撞后，速度大小不变，方向反向），其横坐标位置可调，取，求：
（1）电场强度和磁感应强度的大小；
（2）若小球垂直碰撞挡板，求挡板的位置坐标值；
（3）若小球垂直碰撞挡板，且反弹后恰能返回到出发点，求带电粒子运动的最短时间。

【答案】（1）， ；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由小球进入磁场后速率保持不变，可知
可得
由平抛运动规律
得
即小球刚进入磁场时速度为
设方向与轴成角，则有
可得
由题意得
得
由洛伦兹力提供向心力可得
得
（2）小球做平抛运动沿轴方向的位移
由题意可知，小球在磁场上方平抛运动，在磁场内顺时针匀速圆周运动度圆心角，回到磁场上方又做抛体运动，速度方向水平时距离出发点的位移
故探测板可能的横坐标位为
（3）由于小球与探测板碰撞是弹性碰撞，故小球与探测板碰撞后反向平抛，进入磁场做顺时针匀速圆周运动圆心角，回到磁场上方又做抛体运动
方向水平时距离碰撞点的位移
小球回到出发点的条件为
又
即
其中均为自然数，满足该条件得自然数可以取最小值2时，有