河南省洛阳市2023-2024学年高二上学期期中物理试题【含答案解析】

洛阳市2023——2024学年第一学期期中考试高二物理试卷全卷共6页，共100分，考试时间为75分钟。注意事项；1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡上。2.考试结束，将答题卡交回。一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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，有选错或不答的得0分。）1.关于安培力和洛伦兹力，以下说法中正确的是（）A.带电粒子在磁场中运动时，可能不受洛伦兹力作用B.放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用C.带电粒子在磁场中做非匀速圆周运动时，洛伦兹力可能做功D.放置在磁场中的通电导线，所受磁场力的方向就是磁场的方向【答案】A【解析】【详解】A．若带电粒子运动方向与磁场方向平行，则不受洛伦兹力作用，故A正确；B．放置在磁场中的通电直导线与磁场平行时不受安培力作用，故B错误；C．洛伦兹力与速度垂直，不做功，故C错误；D．放置在磁场中的通电导线，所受磁场力的方向与磁场的方向垂直，故D错误。故选A。2.电路连接如图，以下几种情况中，电流表指针不偏转的是（）A.开关闭合或断开瞬间B.开关闭合电路稳定后C.在开关闭合的情况下，快速移动滑动变阻器滑动片D.在开关闭合的情况下，把线圈A从线圈B中抽出过程中【答案】B【解析】【详解】A．开关闭合或断开瞬间，穿过B线圈的磁通量变化，闭合回路会产生感应电流，电流指针偏转，故A错误；B．开关闭合稳定之后，穿过B线圈的磁通量不发生变化，闭合回路不会产生感应电流，电流指针不偏转，故B正确；C．开关闭合之后，移动滑动变阻器的滑片，A线圈中电流发生变化，线圈B的磁通量会发生变化，闭合回路会产生感应电流，电流指针偏转，故C错误；D．开关闭合之后，拔出线圈A的过程中，线圈B的磁通量会发生变化，闭合回路会产生感应电流，电流指针偏转，故D错误。故选B。3.如图所示，虚线左侧存在有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。纸面内的矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，ad、bc的中点位于虚线上，下列判断正确的是（）A.图示位置穿过线圈abcd的磁通量为2BL²B.图示位置穿过线圈abcd磁通量为C.若线圈从图示位置以ab边为轴转动60°，穿过线圈abcd的磁通量变化量为BL²D.若线圈从图示位置以ab边为轴转动180°，穿过线圈abcd的磁通量变化量为3BL²【答案】D【解析】【详解】AB．此时只有一半的线圈在磁场中，穿过线圈的磁通量为故A错误，B错误；C．线圈绕ab边旋转角时，根据几何关系可知，线圈整个进入磁场，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为穿过线圈的磁通量为磁通量不变，穿过线圈abcd的磁通量变化量为零，故C错误；D．线圈绕ab边旋转角时，根据几何关系可知，线圈整个进入磁场，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为穿过线圈的磁通量为磁通量为标量，则穿过线圈磁通量的变化量为故D正确。故选D。4.已知两电源的电动势，当它们分别向电阻供电时，外电路消耗功率相等，电源E1和E2的效率分别为η1、η2。当外电路电阻变为时，电源E1和E2对应的外电路功率分别为P1、P2，则（）A.η1>η2P1>P2 B.η1>η2P1<P2C.η1<η2P1>P2 D.η1<η2P1<P2【答案】D【解析】【详解】当两个电源分别与阻值为的电阻连接时，电源输出功率相等，即即电路电流相等，电源E1和E2的效率分别为由，可得当外电路电阻减小变为时，两电源的干路电流分别变为结合，，当分母减小相同值时，根据数学知识可知故故选D。5.某电源和某额定电压6V、额定功率12W的小灯泡图像如图甲中①、②图线所示，现将该电源和小灯泡组成图乙所示电路，下列说法正确的是（）A.小灯泡此时的电阻为3ΩB.小灯泡消耗的电功率为4.32WC.电源的总功率为9WD.如果把小灯泡换成某一定值电阻，则电源的输出功率可能变大【答案】C【解析】【详解】A．该电源和小灯泡组成闭合电路时，①、②两图线的交点表示灯泡的工作状态，知小灯泡两端的电压U=3V，流过小灯泡的电流I=1.5A，小灯泡此时的电阻为故A错误；B．小灯泡消耗的电功率故B错误；C．由图可知电源电动势为6V，电源的总功率故C正确；D．由图可知，电源的内阻当电源外电路电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，此时小灯泡的电阻的，此状态电源输出最大，所以如果把小灯泡换成某一定值电阻，则电源的输出功率不可能变大，故D错误。故选C。6.如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向平行于纸面向左，纸面内一个半径为r的半圆导体ab，可绕过圆心O且垂直于纸面的轴转动，在导体ab中通以a→b方向的恒定电流I，并沿逆时针方向缓慢旋转180°的过程中，下列说法正确的是（）A.导体ab受到的安培力方向始终垂直纸面向里B.导体ab受到的安培力不可能为零C.导体ab受到的安培力最大值为πBIrD.导体ab受到的安培力大小可能为【答案】D【解析】【详解】A．在导体ab中通以a→b方向的恒定电流I，并沿逆时针方向缓慢旋转180°的过程中，由题图可知，导体ab在磁场中的有效长度为a、b的连线，即为半圆导体ab的直径，由左手定则可知，导体ab受到的安培力方向先垂直纸面向里，后垂直纸面向外，A错误；BC．由安培力计算公式，可得导体ab在磁场中受到的安培力大小为式中θ为磁感应强度B的方向与a、b间的连线之间的夹角，当导体a、b的连线与匀强磁场方向平行时，即θ角等于0°时，导体ab受到的安培力是零；当θ角等于90°时，即磁感应强度B的方向与a、b间的连线垂直时，导体ab受到的安培力有最大值，最大值为BC错误；D．由以上分析可知，导体ab沿逆时针方向缓慢旋转180°的过程中，导体ab受到的安培力大小范围为因此导体ab受到的安培力大小可能为，D正确。故选D。7.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，在两盒间的狭缝间形成周期性变化的电场，使带电粒子每次通过狭缝时都能得到加速。两D形金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，如图所示。在保持匀强磁场的磁感应强度和加速电压不变的情况下，用同一装置分别加速质子（）和氦核（），下列说法中正确的是（）A.该装置也可以加速中子B.质子与氦核所能达到的最大速度之比为2∶1C.加速质子、氦核时交变电压的周期之比为2∶1D.若升高高频交流电源的电压，带电粒子最终射出回旋加速器的速度将增大【答案】B【解析】【详解】A．中子不带电，该装置不可以加速，故A错误；B．根据，得带电粒子加速后所能达到的最大速度由于回旋加速器的最大半径相同，质子与氦核的比荷之比是，所以质子与氦核所能达到的最大速度之比为2∶1，故B正确；C．由，质子与氦核的比荷之比是，所以加速质子、氦核时交变电压的周期之比为，故C错误；D．由带电粒子最终射出回旋加速器的最大速度，可知带电粒子最终射出回旋加速器的速度与高频交流电源的电压无关，故D错误。故选B。8.某同学用一个量程1mA，内阻900Ω的表头G，电阻箱。和组装一个多用电表，使之具有直流电流10mA和直流电压5V两挡，电路结构如图所示，则的阻值应为（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】表头的满偏电流Ig=1mA=0.001A微安表内阻Rg=900Ω改装后电流表量程I=10mA=0.01A改装后电压表量程U=5V由欧姆定律得IgRg=（I-Ig）R1，U=IgRg+IR2代入数据解得R1=100Ω，R2=410Ω故选C。9.如图所示，电源、开关和灯泡组成串联电路，A、B、C为电路中的三个检测点。闭合开关灯泡不会发光，原因是以下三种情况中的一种造成的：（1）电源故障；（2）开关接触不良；（3）灯泡和灯座接触不良。小明同学为了查找故障原因，用多用电表直流电压挡检测，且黑表笔始终接在A点。以下判断正确的是（）A.断开开关，红表笔接B点，若电表示数接近电源电动势，则电源正常；若电表无示数，则电源有故障B.电源正常，闭合开关，红表笔接C点，若电表无示数，则灯泡和灯座接触不良C.电源正常，闭合开关，红表笔接C点，若电表无示数，则开关接触不良D.电源正常，闭合开关，红表笔接C点，若电表有示数，则灯泡和灯座接触不良【答案】ACD【解析】【详解】A．断开开关，红表笔接B点，若电表示数接近电源电动势，可知电压表与电源接通，则电源正常；若电表无示数，则电源有故障，故A正确；BC．电源正常，闭合开关，红表笔接C点，若电表无示数，可知电压表与电源没有接通，则开关接触不良，故B错误，C正确；D．电源正常，闭合开关，红表笔接C点，若电表有示数，可知电压表与电源接通，则开关正常，灯泡和灯座接触不良，故D正确。故选ACD。10.如图，电源电动势为E、内阻为r，R₁、R₃为定值电阻，电容器的电容为C，已知r，滑动变阻器R₂的最大阻值大于r。现将滑动变阻器的滑动片P由最上端缓慢地向下滑动，电压表V₁、V₂示数变化量的绝对值分别为下列说法正确的是（）A.电压表V₁、V₂示数增大，电流表A的示数减小B.当时，电源的输出功率最大，电源效率也最大C.电容器增加的电荷量为CΔU1D.【答案】AD【解析】【详解】A．滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动，滑动变阻器接入电阻增大，回路总电阻增大，干路电流减小，内电压减小，则路端电压增大，即示数增大，A示数减小，由于则示数增大，故A正确；B．当时，电源的输出功率最大，电源效率为50%，不是最大，故B错误；C．根据解得则电容器增加的电荷量为故C错误；D．设电流表示数起始I，根据欧姆定律有将滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动后，有即即故D正确。故选AD。11.在Ⅰ、Ⅱ两个区域内存在磁感应强度大小均为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，AD、AC边界的夹角为30°，边界AC与边界MN平行，Ⅱ区域宽度为d、质量为m、电荷量为q的正粒子，可在边界AD上的不同点以垂直AD且垂直磁场的方向射入磁场，若入射速度大小为不计粒子重力，则（）A.粒子在磁场中运动的半径为0.5dB.粒子在距A点0.5d处射入，会进入Ⅱ区域C.粒子在距A点1.5d处射入，在Ⅰ区域内运动的时间为D.能够进入Ⅱ区域的粒子，在Ⅱ区域内运动的最短时间为【答案】BC【解析】【详解】AB．粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有其中解得r=d画出恰好不进入Ⅱ区的临界轨迹，如图所示结合几何关系，有故从距A点0.5d处射入，会进入Ⅱ区，故A错误，B正确；C．粒子距A点1.5d处射入，在Ⅰ区内运动的轨迹为半个圆周，故时间为故C正确；D．从A点进入的粒子在磁场中运动的轨迹最短（弦长也最短），时间最短，轨迹如上图所示，轨迹对应的圆心角为60°，故时间为故D错误。故选BC。12.如图所示，两长度均为L的平行通电长直导线P、Q锁定在倾角为θ的光滑绝缘斜面上，质量分别为m、2m，两导线中通入大小相等的电流I，重力加速度大小为g。现对两导线解除锁定的同时，在导线Q的中点施加一沿斜面向上的拉力F，使两导线间距不变并沿斜面向下做匀加速直线运动。下列说法正确的是（）A.两导线中电流的方向一定相同B.两导线间的安培力大小为C.若，撤去F瞬间，导线P、Q的加速度大小之比为1∶4D.若去掉Q，通有电流I的导线P仅在外加匀强磁场作用下静止在斜面上，所加磁场的磁感应强度大小满足条件为【答案】AC【解析】【详解】A．由题意分析可知P、Q的加速度加速度相同，P、Q一定相互吸引，则P、Q中电流一定同向，A正确；B．对整体由牛顿第二定律有对P进行受力分析，由牛顿第二定律解得B正确；C．若，则由牛顿第二定律得安培力大小为，撤去外力瞬间，对受力分析可得解得，加速度方向沿斜面向下对受力分析可得解得，加速度方向沿斜面向下导线P、Q加速度大小之比为，C正确；D．对受力分析知，当磁场方向垂直于斜面向下时，磁感应强度最小，由共点力平衡条件可知要使导线静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度大小满足，D错误。故选AC。二、实验题（本题共2小题，共15分）13.某同学在“测定金属丝的电阻率”的实验中，用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度为，用螺旋测微器测量金属丝直径d（刻度位置如图所示），用伏安法测出金属丝的电阻（阻值大约为3Ω），然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：A.直流电源：电动势约3V，内阻很小；B.电压表V：量程0~3V，内阻约5kΩ；C.电流表A：量程0~0.6A，内阻约为0.2Ω；D．滑动变阻器：最大阻值20Ω，允许通过的最大电流0.6A；E．开关、导线等。（1）从图中读出金属丝的直径d为___________mm；（2）根据所提供的器材、在虚线框中补充完整测定金属丝电阻的实验电路图（用定值电阻符号代替金属丝）___________；（3）若根据伏安法测出金属丝的阻值为R，则这种金属材料的电阻率的表达式为ρ=___________（用题中所给字母表示）。【答案】①.0.730②.③.【解析】【详解】（1）[1]金属丝的直径（2）[2]由于金属丝电阻较小，安培表采用外接法，滑动变阻器直接采用限流电路，电路如图所示（3）[3]根据得14.在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，提供的器材有：A.电流表：量程为3A，内阻约为0.02ΩB.电流表：量程为0.6A、内阻为0.40ΩC.电压表：量程为15V，内阻约为15kΩD.电压表：量程3V，内阻约为3kΩE.滑动变阻器；最大阻值200Ω，允许通过最大电流0.2AF.滑动变阻器：最大阻值20Ω，允许通过最大电流3AG.开关、导线若干（1）为了较准确测量电池电动势和内阻，滑动变阻器应该选___________（填E或F）；电流表应该选___________（填A或B）；实验电路图应该选图中的___________图（填“甲”或“乙”）。（2）实验测得一个电池的路端电压U和通过电池的电流强度I的关系图像如图所示。由图可以求得电源电动势。E=___________V，内电阻r=___________Ω（结果保留两位小数）。【答案】①.F②.B③.甲④.1.50⑤.1.10【解析】【详解】（1）[1][2][3]干电池内阻较小，则滑动变阻器的阻值范围应小一些，滑动变阻器应该选F；电路电流较小且电流表内阻已知时，可求电流表分压，消除系统误差，故电流表选择B。则电路图应选择甲。（2）[4][5]根据闭合电路欧姆定律得通过图像的截距和斜率得，内阻为三、解答题（本题共3小题，共37分。解答要有必要的文字说明和方程式，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位。）15.两平行金属导轨（电阻不计）水平放置，间距两导轨间接有电动势内阻，的电源。匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度。导体棒ab放置在导轨上方，与两导轨保持垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数已知导体棒ab电阻质量，其闭合开关的瞬间求（1）金属棒受到安培力的大小和方向；（2）金属棒的加速度。【答案】（1）0.1N，水平向右；（2）8m/s2，方向向右【解析】【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可知电流为根据安培力公式有N根据左手定则可知安培力方向向右；（2）根据牛顿第二定律有解得，方向向右16.如图，规格为“6V、3W”的小灯泡与小型直流电动机M（其线圈电阻）并联后，接在电动势内电阻的电源上，小灯泡恰好正常发光，求（1）通过小灯泡的电流和电源的内电压（2）电路中的总电流I和通过电动机M的电流（3）