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湖北省武汉市部分重点中学2023-2024学年高二上学期期末联考物理试卷（Word版附答案）
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这是一份湖北省武汉市部分重点中学2023-2024学年高二上学期期末联考物理试卷（Word版附答案），共11页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
命审题单位：武汉一中物理学科组审题单位：圆创教育研究中心湖北省武昌实验中学
本试卷共8页，15题。满分100分。考试用时75分钟。考试时间：2024年1月25日上午8：30—9：45
★祝考试顺利★
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：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。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
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。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.下列四幅图都涉及了磁现象，其中描述正确的是（ ）
甲乙丙丁
A.图甲为探究影响通电导线受力因素的实验，此实验应用了等效法
B.图乙中穿过线圈a的磁通量大于穿过线圈b的磁通量
C.图丙中线圈a通入电流变小的直流电，线圈b所接电流表不会有示数
D.图丁中小磁针水平放置，小磁针上方有一电流方向向右的通电直导线，小磁针的N极向纸面外偏转
2.如图是甲、乙两种电学元件的I—U图像，其交点处的坐标为（U1，I1）。在两元件两端所加电压均为U1时，甲、乙电阻的阻值分别为R甲、R乙，电功率分别为P甲、P乙，下列判断正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
3.如图是中国人民解放军装备的“无侦—8”高超音速无人战略侦察机。某次执行任务时，它在某空域以速度v沿水平方向由北向南沿直线飞行，若该地地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、大小为B，侦察机机身长为L，机翼两端点A、C的距离为d，此时A、C间的电势差为U。下列判断正确的是（ ）
A. U=Bdv，C点电势高于A点电势
B. U=Bdv，A点电势高于C点电势
C. U=BLv，C点电势高于A点电势
D. U=BLv，A点电势高于C点电势
4.如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的足够宽的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角（0<θ≤π）以速率v连续发射带正电的粒子（重力不计）。则下列说法正确的是（ ）
A. v一定，若θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越长
B. v一定，若改变θ，则粒子重新回到x轴时与O点的距离可能相等
C. θ一定，若v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
D. θ一定，若改变v，则粒子重新回到x轴时速度与x轴夹角不可能相等
5.如图甲所示，在圆形线圈内分布着与线圈平面垂直的匀强磁场，现规定磁感应强度B的方向垂直纸面向外为正。已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（ ）
甲乙
A. t=0时刻感应电动势最大
B. t1~t3时间内，感应电动势增大
C. t2时刻，感应电动势为零
D. t1、t3时刻，感应电流方向相同
6.已知通电直导线在其延长线上产生的磁感应强度大小为零，通电环形导线在其圆心处产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与环形的半径成反比，即，k为比例系数。现有两段半圆弧导线和两段直导线组成的闭合回路，O为两段圆弧的共同圆心，大、小圆弧的半径分别为r1和r2，回路中通有电流I，则圆心O处磁感应强度的大小和方向分别为（ ）
A. ，垂直纸面向外B. ，垂直纸面向里
C. ，垂直纸面向外D. ，垂直纸面向里
7.如图所示，将一由绝缘材料制成的带一定正电荷的小滑块（可视为质点）放在倾斜的固定木板上，空间中存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。测得小滑块的质量为m，木板的倾角为θ，木板与滑块之间的动摩擦因数为μ。滑块由静止释放，依次经过A、B、C、D四个点，且AB=CD=d，小滑块经过AB、CD所用的时间均为t。重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A.到达C点之前滑块先加速后减速
B.到达C点之前滑块所受的摩擦力先增大后减小
C.滑块所带的电荷量为
D.滑块的加速度先减小后增大
8.“福建舰”是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母。如图所示为电磁弹射装置的简化示意图，假设与舰载机连接的导体棒（图中未画出）可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动，先给超级电容器充电，超级电容器释放储存的电能，产生的强大电流流经导轨和导体棒，导体棒在导轨电流形成的磁场中受安培力作用，从而推动舰载机加速起飞。开关S先拨向1，直流电源对超级电容器充电，待超级电容器充电完毕后，将开关S拨向2，舰载机被弹射出去。下列说法正确的是（ ）
A.将直流电源的正负极调换，舰载机就可以实现加速起飞
B.舰载机加速弹射过程中超级电容器极板间电压越来越大
C.舰载机达到最大速度时，通过导体棒的电流强度为零
D.导轨电流在两导轨间形成的磁场是匀强磁场
9.如图所示，电路中各电表均为理想电表，C为电容器，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电动势为E、内阻为r。闭合开关S，待电路稳定后，记录各电表示数。将滑动变阻器的滑片P向右移动一小段距离，待电路再次稳定后，发现电压表V1的示数变化量绝对值为，电压表V2的示数变化量绝对值为，电流表A的示数变化量绝对值为。则下列判断正确的是（ ）
A.
B.
C.电压表V1的示数变小，电流表A的示数变大
D.电容器所带电荷量减少
10.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后粒子恰沿中心轴线从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为+q，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A.粒子质量为
B.管道内的等效电流为
C.粒子在管道中的运动时间为
D.粒子束对管道的平均作用力大小为
二、实验题（共2题，合计18分，其中第11题8分，每空2分，第12题10分，每空2分）
11.在练习使用多用电表的实验中，同学们分别进行了如下操作：
（1）下图对多用电表的使用中，下列说法正确的是 。（选填字母代号）
甲
A.图1中将选择开关旋转到直流电压挡，选择合适量程可测量小灯泡两端电压
B.图2中将选择开关旋转到直流电流挡，选择合适量程可测量流经小灯泡的电流
C.图3中将选择开关旋转到欧姆挡，选择合适量程可测量闭合电路中小灯泡的电阻
D.图4中的连接方式利用多用电表欧姆档可以测量二极管的反向电阻
（2）某同学为了研究多用电表欧姆档原理，根据图乙所示原理图，该同学利用微安表（满偏电流为Ig=250μA、内阻为Rg=100Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为20kΩ）和一节新型电池，改装欧姆表。
乙丙
= 1 \* GB3 ①将两表笔短接，调节滑动变阻器R，使微安表指针指在 μA处；
②在改装好后的欧姆表两表笔之间接入阻值为9.0kΩ的定值电阻，微安表指针指在如图丙所示位置，则该电池的电动势为 V，改装后欧姆表的内阻为 kΩ；（结果均保留2位有效数字）
③将微安表刻度盘上的“μA”改为“Ω”，“250”改标为“0”，并在其他位置添加相应的电阻值，这样就把微安表改装成了欧姆表。
12.某同学拆下一电子产品的电池，发现其外壳上标有电动势为4.5V的标识，如图甲所示。该同学利用下列器材测定该电池的实际电动势和内阻。
A.待测电池
B.电压表（量程0~3.00V，内阻约4000Ω）
C.电流表（量程0~100mA，内阻为1Ω）
D.电阻箱R2（阻值范围0~9999Ω）
E.电阻箱R3（阻值范围0~99.99Ω）
F.滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流0.5A）
G.滑动变阻器（阻值范围0~1000Ω，额定电流0.5A）
H.开关、导线若干
（1）小组成员利用现有的器材，设计了如图乙所示的实验电路图。实验室所提供的电表的量程都不够大，需要进行改装才能使用。如果将电流表量程扩大到0~500mA，则电阻箱R3的阻值应调为 Ω（保留2位小数）；为满足测量电动势的需要，也需要将电压表的量程扩大为0~5.00V，小组成员采用了以下的操作：按图乙连接好实验器材，检查电路无误后：①将S2接b，再将R1的滑片移至最上端，并将电阻箱R2调为零；②闭合S1，断开S3，适当移动R1的滑片，使电压表示数为3.00V；③保持R1滑片位置不变，改变电阻箱R2的阻值，当电压表示数为 V（保留3位有效数字）时，完成扩大量程，断开S1。
（2）为了完成该实验，滑动变阻器R1应选 。（填写器材前面字母标号）
（3）保持电阻箱R2的阻值不变，S2接a，闭合S1、S3，移动R1的滑片，读出几组电表的读数U、I，并作出U—I图像如图丙所示，可得该电池的电动势为 V，内阻为 Ω（此问均保留3位有效数字）。
三、解答题（共3题，共42分，其中第13题10分，第14题14分，第15题18分）
13.如图甲所示，质量长方形单匝金属线框abcd，已知ab边长为l=0.2m、bc边长为2l，其电阻为R=0.2Ω，置于倾角的绝缘斜面上，dc边与斜面底边平行，e、f点分别为ad、bc边的中点，在ef上方有垂直于斜面向上的匀强磁场，磁场范围足够大。已知磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律周期性变化。若线框在斜面上始终保持静止，取g=10m/s2。求：
甲乙
（1）在内线框电流大小；
（2）在时线框受到斜面摩擦力f的大小和方向；
（3）在一个周期内电流在线框中产生的焦耳热Q。
14.光滑刚性绝缘圆筒内存在着平行于轴的垂直纸面向内、磁感应强度为B0的匀强磁场。筒上P点开有一个小孔，过P的横截面是以O为圆心半径为R的圆，如图甲所示。一带电量为+q，质量为m的粒子从P点沿PO以某一初速度射入圆筒，然后与筒壁发生多次弹性碰撞。碰撞过程中粒子电荷量不变，不计粒子重力。
图甲图乙
（1）若粒子与筒壁经过2次碰撞从小孔P射出，求此时粒子的初速度v1；
（2）若保持第（1）问中速度不变，要使该粒子与简壁经过3次碰撞从小孔P射出，则此时磁感应强度B1应调整为何值？粒子在磁场中的运动时间t1是多大？
（3）如图乙所示，粒子从P点垂直于磁场方向射入磁场，速度方向与PO的夹角为，若磁感应强度B0保持不变，要使该粒子绕圆心O仅转动1周且与筒壁经过7次碰撞后从小孔P射出，且每次碰撞沿筒壁切线方向分速度不变、垂直筒壁方向分速度大小不变方向相反。求粒子速度的大小（最后结果用三角函数表示）。
15.如图所示，M1N1、M2N2和P1Q1、P2Q2是互相平行的且电阻不计的足够长的金属导轨，导轨平面的倾角均为θ=30°，P1N1、P2N2分别连接M1N1、P1Q1和M2N2、P2Q2；导轨处在磁感应强度大小均为B的匀强磁场中，磁场方向匪直导轨平面向下。M1N1与M2N2相互平行，间距为L；P1Q1与P2Q2平行，间距为。质量为2m的金属杆a垂直于导轨并固定在导轨的M1N1段与M2N2段，质量为m的金属杆b垂直于导轨并固定在导轨的P1Q1段与P2Q2段；一不可伸长的绝缘轻线一端系在金属杆b的中点，另一端绕过定滑轮与质量也为m的重物c相连，绝缘轻线倾斜部分与P1Q1平行且足够长。若固定金属杆a，释放金属杆b，经时间t，c物体达到最大速度。已知两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持光滑接触，且两杆接入电路总阻值为R，重力加速度为g。
（1）求c的最大速度；
（2）求时间t内通过金属杆b的电荷量q；
（3）若同时释放a、b，在释放a、b的同时对a施加一沿平行导轨向下的恒力F=2mg，求a、b两金属杆同一时刻产生电能的电功率之比。
武汉市部分重点中学2023—2024学年度上学期期末联考
高二物理试卷参考答案与评分细则
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。
二、实验题
11.AB2504.016
1.80F4.451.93
三、解答题
13.（1）1A（2）f=0.3N方向沿斜面向上（3）Q=0.12J
解析（1）线框中产生的感应电动势E1，感应电流I1，则有
解得
（2）线框所受安培力为
由于线框静止，则有
在时，磁感应强度为
解得
方向沿斜面向上；
（3）在时间内线框中产生的感应电动势
解得
设线圈在一个周期内产生的焦耳热为Q，则有
可得
14.解：（1）由题意可知粒子经过2次碰撞从小孔P射出磁场的圆心组成的三角形应为以筒壁为内接圆的正三角形。如图所示：
粒子圆周运动半径
洛伦兹力提供向心力
联立得
（2）由（1）问可知粒子经过3次碰撞从小孔P射出磁场的圆心组成的图形应为以筒壁为内接圆的正方形。
粒子圆周运动半径
洛伦兹力提供向心力
联立得
粒子在磁场中做圆周运动的圆心角之和，所以粒子运动时间
（3）如图所示，粒子绕圆心O仅转动1周且经过7次碰撞从小孔P射出磁场的圆心组成的图形应为以筒壁为内接圆的正8边形
粒子在磁场中做圆周运动每次运动对应圆形磁场区域的圆心角为
根据几何关系，有
解得
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r3，在中，根据正弦定理，有
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的速度大小为v3，有
联立解得
15.（1）（2）（3）4
解析（1）当b的加速度为零时，速度达到最大，此时速度为v，b产生的感应电动势为
通过闭合回路的电流
对b、c
解得
（2）对c，由动量定理
设某时刻通过回路中电流为Ii，对b，由动量定理
而
解得
（3）在加速过程的任一时刻，设a的加速度大小为aa，b、c的加速度大小为abc，电流为i，轻绳的拉力为T，分别以a、b、c为研究对象
根据牛顿第二定律
设a达到va时，b的速度为vb
则
回路中的电流为i，则产生的电功率分别为
，题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
D
A
B
D
A
C
AC
BC
ACD
命审题单位：武汉一中物理学科组审题单位：圆创教育研究中心湖北省武昌实验中学
本试卷共8页，15题。满分100分。考试用时75分钟。考试时间：2024年1月25日上午8：30—9：45
★祝考试顺利★
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：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。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
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。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.下列四幅图都涉及了磁现象，其中描述正确的是（ ）
甲乙丙丁
A.图甲为探究影响通电导线受力因素的实验，此实验应用了等效法
B.图乙中穿过线圈a的磁通量大于穿过线圈b的磁通量
C.图丙中线圈a通入电流变小的直流电，线圈b所接电流表不会有示数
D.图丁中小磁针水平放置，小磁针上方有一电流方向向右的通电直导线，小磁针的N极向纸面外偏转
2.如图是甲、乙两种电学元件的I—U图像，其交点处的坐标为（U1，I1）。在两元件两端所加电压均为U1时，甲、乙电阻的阻值分别为R甲、R乙，电功率分别为P甲、P乙，下列判断正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
3.如图是中国人民解放军装备的“无侦—8”高超音速无人战略侦察机。某次执行任务时，它在某空域以速度v沿水平方向由北向南沿直线飞行，若该地地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、大小为B，侦察机机身长为L，机翼两端点A、C的距离为d，此时A、C间的电势差为U。下列判断正确的是（ ）
A. U=Bdv，C点电势高于A点电势
B. U=Bdv，A点电势高于C点电势
C. U=BLv，C点电势高于A点电势
D. U=BLv，A点电势高于C点电势
4.如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的足够宽的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角（0<θ≤π）以速率v连续发射带正电的粒子（重力不计）。则下列说法正确的是（ ）
A. v一定，若θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越长
B. v一定，若改变θ，则粒子重新回到x轴时与O点的距离可能相等
C. θ一定，若v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
D. θ一定，若改变v，则粒子重新回到x轴时速度与x轴夹角不可能相等
5.如图甲所示，在圆形线圈内分布着与线圈平面垂直的匀强磁场，现规定磁感应强度B的方向垂直纸面向外为正。已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（ ）
甲乙
A. t=0时刻感应电动势最大
B. t1~t3时间内，感应电动势增大
C. t2时刻，感应电动势为零
D. t1、t3时刻，感应电流方向相同
6.已知通电直导线在其延长线上产生的磁感应强度大小为零，通电环形导线在其圆心处产生的磁感应强度大小与电流大小成正比，与环形的半径成反比，即，k为比例系数。现有两段半圆弧导线和两段直导线组成的闭合回路，O为两段圆弧的共同圆心，大、小圆弧的半径分别为r1和r2，回路中通有电流I，则圆心O处磁感应强度的大小和方向分别为（ ）
A. ，垂直纸面向外B. ，垂直纸面向里
C. ，垂直纸面向外D. ，垂直纸面向里
7.如图所示，将一由绝缘材料制成的带一定正电荷的小滑块（可视为质点）放在倾斜的固定木板上，空间中存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。测得小滑块的质量为m，木板的倾角为θ，木板与滑块之间的动摩擦因数为μ。滑块由静止释放，依次经过A、B、C、D四个点，且AB=CD=d，小滑块经过AB、CD所用的时间均为t。重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A.到达C点之前滑块先加速后减速
B.到达C点之前滑块所受的摩擦力先增大后减小
C.滑块所带的电荷量为
D.滑块的加速度先减小后增大
8.“福建舰”是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母。如图所示为电磁弹射装置的简化示意图，假设与舰载机连接的导体棒（图中未画出）可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动，先给超级电容器充电，超级电容器释放储存的电能，产生的强大电流流经导轨和导体棒，导体棒在导轨电流形成的磁场中受安培力作用，从而推动舰载机加速起飞。开关S先拨向1，直流电源对超级电容器充电，待超级电容器充电完毕后，将开关S拨向2，舰载机被弹射出去。下列说法正确的是（ ）
A.将直流电源的正负极调换，舰载机就可以实现加速起飞
B.舰载机加速弹射过程中超级电容器极板间电压越来越大
C.舰载机达到最大速度时，通过导体棒的电流强度为零
D.导轨电流在两导轨间形成的磁场是匀强磁场
9.如图所示，电路中各电表均为理想电表，C为电容器，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电动势为E、内阻为r。闭合开关S，待电路稳定后，记录各电表示数。将滑动变阻器的滑片P向右移动一小段距离，待电路再次稳定后，发现电压表V1的示数变化量绝对值为，电压表V2的示数变化量绝对值为，电流表A的示数变化量绝对值为。则下列判断正确的是（ ）
A.
B.
C.电压表V1的示数变小，电流表A的示数变大
D.电容器所带电荷量减少
10.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后粒子恰沿中心轴线从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为+q，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A.粒子质量为
B.管道内的等效电流为
C.粒子在管道中的运动时间为
D.粒子束对管道的平均作用力大小为
二、实验题（共2题，合计18分，其中第11题8分，每空2分，第12题10分，每空2分）
11.在练习使用多用电表的实验中，同学们分别进行了如下操作：
（1）下图对多用电表的使用中，下列说法正确的是 。（选填字母代号）
甲
A.图1中将选择开关旋转到直流电压挡，选择合适量程可测量小灯泡两端电压
B.图2中将选择开关旋转到直流电流挡，选择合适量程可测量流经小灯泡的电流
C.图3中将选择开关旋转到欧姆挡，选择合适量程可测量闭合电路中小灯泡的电阻
D.图4中的连接方式利用多用电表欧姆档可以测量二极管的反向电阻
（2）某同学为了研究多用电表欧姆档原理，根据图乙所示原理图，该同学利用微安表（满偏电流为Ig=250μA、内阻为Rg=100Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为20kΩ）和一节新型电池，改装欧姆表。
乙丙
= 1 \* GB3 ①将两表笔短接，调节滑动变阻器R，使微安表指针指在 μA处；
②在改装好后的欧姆表两表笔之间接入阻值为9.0kΩ的定值电阻，微安表指针指在如图丙所示位置，则该电池的电动势为 V，改装后欧姆表的内阻为 kΩ；（结果均保留2位有效数字）
③将微安表刻度盘上的“μA”改为“Ω”，“250”改标为“0”，并在其他位置添加相应的电阻值，这样就把微安表改装成了欧姆表。
12.某同学拆下一电子产品的电池，发现其外壳上标有电动势为4.5V的标识，如图甲所示。该同学利用下列器材测定该电池的实际电动势和内阻。
A.待测电池
B.电压表（量程0~3.00V，内阻约4000Ω）
C.电流表（量程0~100mA，内阻为1Ω）
D.电阻箱R2（阻值范围0~9999Ω）
E.电阻箱R3（阻值范围0~99.99Ω）
F.滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流0.5A）
G.滑动变阻器（阻值范围0~1000Ω，额定电流0.5A）
H.开关、导线若干
（1）小组成员利用现有的器材，设计了如图乙所示的实验电路图。实验室所提供的电表的量程都不够大，需要进行改装才能使用。如果将电流表量程扩大到0~500mA，则电阻箱R3的阻值应调为 Ω（保留2位小数）；为满足测量电动势的需要，也需要将电压表的量程扩大为0~5.00V，小组成员采用了以下的操作：按图乙连接好实验器材，检查电路无误后：①将S2接b，再将R1的滑片移至最上端，并将电阻箱R2调为零；②闭合S1，断开S3，适当移动R1的滑片，使电压表示数为3.00V；③保持R1滑片位置不变，改变电阻箱R2的阻值，当电压表示数为 V（保留3位有效数字）时，完成扩大量程，断开S1。
（2）为了完成该实验，滑动变阻器R1应选 。（填写器材前面字母标号）
（3）保持电阻箱R2的阻值不变，S2接a，闭合S1、S3，移动R1的滑片，读出几组电表的读数U、I，并作出U—I图像如图丙所示，可得该电池的电动势为 V，内阻为 Ω（此问均保留3位有效数字）。
三、解答题（共3题，共42分，其中第13题10分，第14题14分，第15题18分）
13.如图甲所示，质量长方形单匝金属线框abcd，已知ab边长为l=0.2m、bc边长为2l，其电阻为R=0.2Ω，置于倾角的绝缘斜面上，dc边与斜面底边平行，e、f点分别为ad、bc边的中点，在ef上方有垂直于斜面向上的匀强磁场，磁场范围足够大。已知磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律周期性变化。若线框在斜面上始终保持静止，取g=10m/s2。求：
甲乙
（1）在内线框电流大小；
（2）在时线框受到斜面摩擦力f的大小和方向；
（3）在一个周期内电流在线框中产生的焦耳热Q。
14.光滑刚性绝缘圆筒内存在着平行于轴的垂直纸面向内、磁感应强度为B0的匀强磁场。筒上P点开有一个小孔，过P的横截面是以O为圆心半径为R的圆，如图甲所示。一带电量为+q，质量为m的粒子从P点沿PO以某一初速度射入圆筒，然后与筒壁发生多次弹性碰撞。碰撞过程中粒子电荷量不变，不计粒子重力。
图甲图乙
（1）若粒子与筒壁经过2次碰撞从小孔P射出，求此时粒子的初速度v1；
（2）若保持第（1）问中速度不变，要使该粒子与简壁经过3次碰撞从小孔P射出，则此时磁感应强度B1应调整为何值？粒子在磁场中的运动时间t1是多大？
（3）如图乙所示，粒子从P点垂直于磁场方向射入磁场，速度方向与PO的夹角为，若磁感应强度B0保持不变，要使该粒子绕圆心O仅转动1周且与筒壁经过7次碰撞后从小孔P射出，且每次碰撞沿筒壁切线方向分速度不变、垂直筒壁方向分速度大小不变方向相反。求粒子速度的大小（最后结果用三角函数表示）。
15.如图所示，M1N1、M2N2和P1Q1、P2Q2是互相平行的且电阻不计的足够长的金属导轨，导轨平面的倾角均为θ=30°，P1N1、P2N2分别连接M1N1、P1Q1和M2N2、P2Q2；导轨处在磁感应强度大小均为B的匀强磁场中，磁场方向匪直导轨平面向下。M1N1与M2N2相互平行，间距为L；P1Q1与P2Q2平行，间距为。质量为2m的金属杆a垂直于导轨并固定在导轨的M1N1段与M2N2段，质量为m的金属杆b垂直于导轨并固定在导轨的P1Q1段与P2Q2段；一不可伸长的绝缘轻线一端系在金属杆b的中点，另一端绕过定滑轮与质量也为m的重物c相连，绝缘轻线倾斜部分与P1Q1平行且足够长。若固定金属杆a，释放金属杆b，经时间t，c物体达到最大速度。已知两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持光滑接触，且两杆接入电路总阻值为R，重力加速度为g。
（1）求c的最大速度；
（2）求时间t内通过金属杆b的电荷量q；
（3）若同时释放a、b，在释放a、b的同时对a施加一沿平行导轨向下的恒力F=2mg，求a、b两金属杆同一时刻产生电能的电功率之比。
武汉市部分重点中学2023—2024学年度上学期期末联考
高二物理试卷参考答案与评分细则
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。
二、实验题
11.AB2504.016
1.80F4.451.93
三、解答题
13.（1）1A（2）f=0.3N方向沿斜面向上（3）Q=0.12J
解析（1）线框中产生的感应电动势E1，感应电流I1，则有
解得
（2）线框所受安培力为
由于线框静止，则有
在时，磁感应强度为
解得
方向沿斜面向上；
（3）在时间内线框中产生的感应电动势
解得
设线圈在一个周期内产生的焦耳热为Q，则有
可得
14.解：（1）由题意可知粒子经过2次碰撞从小孔P射出磁场的圆心组成的三角形应为以筒壁为内接圆的正三角形。如图所示：
粒子圆周运动半径
洛伦兹力提供向心力
联立得
（2）由（1）问可知粒子经过3次碰撞从小孔P射出磁场的圆心组成的图形应为以筒壁为内接圆的正方形。
粒子圆周运动半径
洛伦兹力提供向心力
联立得
粒子在磁场中做圆周运动的圆心角之和，所以粒子运动时间
（3）如图所示，粒子绕圆心O仅转动1周且经过7次碰撞从小孔P射出磁场的圆心组成的图形应为以筒壁为内接圆的正8边形
粒子在磁场中做圆周运动每次运动对应圆形磁场区域的圆心角为
根据几何关系，有
解得
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r3，在中，根据正弦定理，有
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的速度大小为v3，有
联立解得
15.（1）（2）（3）4
解析（1）当b的加速度为零时，速度达到最大，此时速度为v，b产生的感应电动势为
通过闭合回路的电流
对b、c
解得
（2）对c，由动量定理
设某时刻通过回路中电流为Ii，对b，由动量定理
而
解得
（3）在加速过程的任一时刻，设a的加速度大小为aa，b、c的加速度大小为abc，电流为i，轻绳的拉力为T，分别以a、b、c为研究对象
根据牛顿第二定律
设a达到va时，b的速度为vb
则
回路中的电流为i，则产生的电功率分别为
，题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
D
A
B
D
A
C
AC
BC
ACD
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