2023-2024学年山西省山大附中物理高二年级上册期末考试试题含解析

2023-2024学年山西省山大附中物理高二上期末考试试题

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、如图所示，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为Bi,P为磁场边界上的一点.相同的带正

电荷粒子，以相同的速率从P点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向.这些粒子射出边界的位置均处于

边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的g.若将磁感应强度的大小变为B2,结果相应的弧长变为圆周长的

1B

不计粒子的重力和粒子间的相互影响，则d?等于

4B]

/♦♦•

I♦•*•\

\♦♦♦•/

—

P

A3有

42

C.旦D.叵

23

2、如图中尸。是匀强磁场里的一片金属片，其平面与磁场方向平行，一个粒子从某点以与PQ垂直的速度射出，动能

是41，该粒子在磁场中的运动轨迹如图所示。今测得它在金属片两边的轨道半径之比是10:9,若在穿越金属板过程

中粒子受到的阻力大小及电荷量恒定，则下列说法正确的是

B.该粒子的动能减少了

C.该粒子做圆周运动的周期减小二9

D.该粒子最多能穿越金属板6次

3、下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是

磁铁向铝环A靠

电键S闭合稳定

近，铝环中

后，线圈N中A

NZ——/A

c.s

金属框从.4向8洞盘在磁场中按图示

运动，金属框中方向转动，解且又中

4、最早发现电流的磁效应的科学家是()

A奥斯特B.罗兰

C.安培D.法拉第

5、在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形

成横截面积为S、电流为/的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为小，则在刚射出加速电场时，一小段长为△/的

电子束内的电子个数是()

6、如图所示，在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体，在斜面上放了一根长L,质量为m的导线，当通以如图示方

向的电流I后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B必须满足()

A.B=mgtan/IL,方向竖直向下

B.B=mg/IL,方向垂直斜面向下

C.B=mgsina/IL,方向垂直纸面向外

D.B=mgsina/IL,方向垂直纸面向里

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、微元累积法是常用的物理研究方法，如图所示为某物理量（V）随另一物理量（》）变化的函数图像，关于图像与

坐标轴所围面积大小的物理意义，下列说法正确的是（）

A.若V为质点的加速度。，x为时间乙则“面积”表示质点在m时刻的瞬时速度

B.若V为流过导线的电流/,%为时间人则“面积”表示0天时间内流过导线截面的电量

C.若y为用电器的电功率P,X为时间则“面积”表示0X。时间内用电器消耗的电能

D.若y为某元件的电压u,x为电流/,则“面积”表示/对应状态下该元件的电功率

8、如图所示，倾角为a的光滑导电轨道间接有电源，轨道间距为L,轨道上放一根质量为M的金属杆ab,金属杆中

的电流为/,现加一垂直金属杆ab的匀强磁场，金属杆ab保持静止，则磁感应强度的方向和大小可能为

A.磁场方向垂直于轨道平面向上时，磁感应强度最小，大小为〃密s':

IL

B.磁场方向沿z轴正方向，大小为管

JLL

C.磁场方向沿X轴正方向，大小为管

D.磁场方向沿了轴正方向，大小为

9、如图，真空中一质量为加、电荷量为g（q>0）的检验电荷仅受固定点电荷。（图中未画出）的作用绕。做匀速圆周运动,

A、5是q在运动中通过的相距为七的两点，在A、B两点,电荷的速率为％与4、3连线的夹角为30。。已知静电力

常量为鼠由此可知（）

A.电荷0距A、8连线的距离是心

4T

B.电荷q从A到6经历的时间为——

6v

J

C.电荷。带负电，电荷量绝对值为下一

kq

4mv2

D.电荷。在A、B连线中点0处的场强大小为三一

3Lq

10、在如图所示的电路中，定值电阻R的阻值为20。，电动机河的线圈电阻为6Q,a、Z;两端加44V的恒定电压,

电动机恰好正常工作，理想电压表的示数24V,下列说法正确的是

A.通过电动机的电流为4A

B.电动机的输入功率为96W

C.电动机线圈在1分钟内产生的焦耳热为360J

D.电动机的输出的功率为18W

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11.（6分）欲用伏安法测定一段阻值约为5。左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材:

A.电池组（3V,内阻1。）B.电流表（0〜3A,内阻0.0125。）

C.电流表（0〜0.6A,内阻0.125。）D.电压表（0-3V,内阻3kQ）

E.电压表（0-15V,内阻15kC）F.滑动变阻器（0〜20C,额定电流1A）

G滑动变阻器（0〜2000C,额定电流0.3A）H.开关、导线

（1）上述器材中应选用的是；（填写各器材的字母代号）

（2）实验电路应采用电流表接法；（填“内”或“外”）

（3）设实验中，电流表、电压表的某组示数如下图所示，图示中1=A,U=V.

（4）为使通过待测金属导线的电流能在。〜0.5A范围内改变，请按要求画出测量待测金属导线的电阻R的原理电路图

，然后根据你设计的原理电路将图中给定的器材连成实验电路.

12.（12分）有一个小灯泡上标有“4.8V2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功

率尸与它两端电压的平方。2的关系曲线.有下列器材可供选用：

A.电压表Vi（0-3V,内阻3kQ）B.电压表V2（0〜15V,内阻15kQ）

C.电流表A（0〜0.6A,内阻约1。）D.定值电阻衣i=3k。

E.定值电阻&=15kQF.滑动变阻器R（10Q,2A）

G.学生电源（直流6V,内阻不计）H.开关、导线若干

⑴为了使测量结果更加准确，实验中所用电压表应选用,定值电阻应选用（均用序号字母填写）；

⑵为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图_________;

（3）根据实验做出P-IP图象，下面的四个图象中可能正确的是

2.01

13

D、1.0

0.5

四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算

步骤。

13.（10分）如图，两根间距为L=0.5m的平行光滑金属导轨间接有电动势E=3V、内阻r=l。的电源，导轨平面与

水平面间的夹角0=37。.金属杆ab垂直导轨放置，质量m=0.2kg.导轨与金属杆接触良好且金属杆与导轨电阻均不

计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中.当Ro=K2时，金属杆ab刚好处于静止状态，取g=10m/s2,41137。=0.6,

（1）求磁感应强度B的大小；

（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，求金属杆的加速度

14.（16分）如图所示，水平放置的两块长直平行金属板〜相距d=0.10m,“、》间的电场强度为E=5.0X105N/C,b

板下方整个空间存在着磁感应强度大小为5=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为桃=4.8xl0-25kg、电荷

量为^1.6xlO>«C的带正电的粒子（不计重力），从贴近a板的左端以vo=l.OxlO6m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好

从狭缝尸处穿过％板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到8板的。处（图中未画出）.求尸、。之间的距离L

XXXXXXX

V

XXXXXXXX

XXXXXXXX

XXXX,®XXXX

15.（12分）45。表示竖直放在电场强度为£=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的3C部分是半径

为R的,圆环，轨道的水平部分与半圆环相切.A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m,把一质量机=0.1kg,带电

量为q=+l（T,c的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）

⑴小球到达C点的速度大小

⑵小球在C点时，轨道受到的压力大小

参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、C

【解析】设圆的半径为r;(1)磁感应强度为Bi时，从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为M,最远的点是轨迹

上直径与磁场边界的交点，也沿磔的=二刎1，如图所示；

//-AM/0一二、N

%，八

P—P

所以粒子做圆周运动的半径R为：R=rsin60=~r

2

磁感应强度为B2时，从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为N,最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点，

、万cmv

NPON=94，如图所示；所以粒子做圆周运动的半径为：R=带电粒子做圆周运动的半径为R==，由于v,

2qB

m,q相等，则得：丝=二=1,故选c

B,R'2

考点：带电粒子扎起匀强磁场中得运动

【名师点睛】此题是带电粒子在磁场中得运动问题；解题时关键是分析粒子做圆周运动临界圆状态，结合几何关系

找到粒子做圆周运动的半径，然后结合半径表达式求解磁感应强度的关系

2、B

【解析】ABD.根据：

V2

Bvq=m——

可得:

mv

r=——

qB

所以：

匕_公_10

%G9

即：

9

v,=—v,

10

又因为动能表达式：

"12

E,--mv

2

所以开始的动能为：

口12

E“=3m%

穿过金属板后的动能：

Ek2=-mv；-a-x—mvi-a-Eki

21002100

粒子每穿过一次金属片损失的动能：

19

^E=Ek2-Ekl=—Ekl

所以有：

即该粒子最多能穿过的金属板的次数为5次；故B正确，AD错误;

C.带电粒子在磁场中做圆周运动的周期，根据：

V2

qvB=m—

R

2TCR

I=----

v

可得：

271nl

1二----------

qB

可知周期与速度无关，故C错误。

故选B。

3、A

【解析】根据产生感应电流的条件：穿过闭合线圈的磁通量要发生变化来判断.图丙中，线圈磁通量为零

【详解】A.电键S闭合稳定后，穿过线圈的磁通量保持不变，线圈不产生感应电流，故A符合题意；

B.磁铁向铝环A靠近，穿过线圈的磁通量在增大，线圈产生感应电流.故B不符合题意；

C.金属框从A向3运动，穿过线圈的磁通量时刻在变化，线圈产生感应电流，故C不符合题意；

D.铜盘在磁场中按图示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故D不符合题意

4、A

【解析】最早发现电流的磁效应的科学家是奥斯特，故选A.

5、C

【解析】根据动能定理得：

1

e〃u=—mv2

2

得到：

在刚射出加速电场时，一小段长为4的电子束内电子电量为:

q=IAt=I—

"v

电子数为：

故选C。

6、A

【解析】磁场竖直向下时，安培力水平向左，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式,有mgtana=BIL,

解得：2=些片，故A正确；磁场方向垂直斜面向下时，根据左手定则，安培力沿斜面向上，导体棒还受到重力

和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有：mgsina=BIL,解得：台=2等4,故B错误；磁场垂直向外时，由于

电流与磁场方向垂直，故安培力为零，故不可能平衡，故c错误；磁场方向垂直纸面向里时，磁场方向与电流方向平

行，导体不受安培力，导线不能保持静止，故D错误.所以A正确，BCD错误

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、BC

【解析】A.如果y轴表示加速度，由：

Av

ci=—

2

可知“面积”等于质点在相应时间内的速度变化量，A错误；

B.如果y轴表示电流，工为时间乙由：

q=It

可知“面积”表示0天时间内流过导线截面的电量，B正确；

c.若y为用电器的电功率p,x为时间/,根据：

w=Pt

可知“面积”表示。时间内用电器消耗的电能，C正确；

D.若y为电压U,X为电流/,则“面积”没有意义，X。对应状态的电功率等于对应状态的电压与电流的乘积，

D错误。

故选BC。

8、ACD

【解析】由左手定则确定各种情况下的安培力方向，根据平衡条件判断各项即可

【详解】A项：磁场方向垂直于轨道平面向上时，由左手定则可知，安培力方向平行斜面向上，由于此时支持力与安

培力垂直，由三力平衡可知，支持力与安培力的合力与重力等大反向，由于支持力方向不变，所以当支持力与安培力

垂直时，安培力最小即磁感应强度最小，由公式mgsin。=3〃，解得：Bi；：。,故A正确；

B项：磁场方向沿z轴正方向时，与电流方向平行，金属杆不受安培力，所以金属杆不可能静止，故B错误；

C项：磁场方向沿x轴正方向时，由左手定则可知，安培力方向竖直向上，要使金属杆静止，所以mg=BIL,解得：8=等,

LL-J

故C正确；

D项：磁场方向沿y轴正方向时,，由左手定则可知，安培力方向水平向右，由平衡条件可得：BIL^mgtana,解得:

於些泮，故D正确

故选ACD

9、CD

【解析】A.检验电荷夕绕点电荷。做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，库仑力方向与速度方向垂直，根据几何关

系：

轨迹半径：

r=L

电荷。距A、8连线的距离为:

Lsin60°=—L

2

A错误；

B.弦AB对应的圆心角：

(9=60°

则电荷q从A到3经历的时间：

一

3LT

tf=-----=--n-L--

V3v

B错误；

C.两电荷间存在库仑引力，则电荷Q带负电，库仑力提供向心力:

k空=m±

L2L

解得：

mv2L

Q=——

kq

C正确；

D.根据库仑定律可知，电荷Q在A、3连线中点。处的场强大小为:

2

FQ_,Q_4/MV

0GLsin60。y有7一而

(TL)

D正确。

故选CDo

第II卷(非选择题

10、CD

【解析】根据题图可知，考查了非纯电阻电路的电功，电功率的计算；根据电阻和电动机串联，电流相等，对电阻R

应用欧姆定律求出电流；根据P=UI求出电动机的输入功率，即电动机消耗的功率，根据Q=Prt求出电动机产生的

热量，电动机的输出功率等于输入功率减去电动机内部消耗的功率

TJ_44-24

【详解】A、通过电动机的电流为：/=3一一=-------=1A,故A错误；

R20

BCD、对电动机，电动机的输入功率P=UZ=24xl=24W,发热功率《=/>=产*6=6卬，输出功率

P^P-P=18W,电动机1分钟内产生的热量Q==6x60=360],故CD正确

【点睛】解决本题的关键会灵活运用欧姆定律，以及知道电动机的输出功率等于输入功率减去电动机内部消耗的功率

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

H22

®.48®.

@.

【解析】（1）口]实验中需要电源即A,开关、导线即H,由于电池组3V,则选取电压表D,根据欧姆定律

/上=0.6A

R

所以电流表选取C,题目要求测量结果尽量准确要选择滑动变阻器分压接法，则选取总阻较小的滑动变阻器即F；故

选取的器材为：ACDFH；

⑵⑵由于被测电阻

5。<J7?A7?V=V0.125x3000Q«20Q

说明待测电阻为小电阻，故选择电流表外接；

⑶[3]由于电流表量程为00.6A,最小分度为0.02A,由图可知，电流为

7=0.48A

[4]电压表量程为03V,最小分度为0.1V,由图可知，电压为

U=2.20V

⑷⑸电流表外接又滑动变阻器分压接法，故电实验原理电路图如图

⑹按原理图连接实物图如图

12、①.A②.D③.见解析④.C

【解析】为了使测量误差小，电压表%量程太大，所以用％,又因为%量程小于灯泡的额定电压，所以串联一个电

阻组成一个稍大一些的电压表，故定值电阻与%串联，测量灯泡两端的电压，新量程在6V左右即可，因为3k。与电

压表％内阻相等，所以新量程为6V,若选用15k£2,新量程变为18V,太大了，所以定值电阻选用D;

为了多测几组数据，所以滑动变阻器采用分压式接法，电流表电阻较小与被测灯泡阻值接近，所以采用外接，电路图

如下：

根据功率，电压，电阻的关系二=，随功率的增加小灯泡的电阻变大，所以图像的斜率变小，故C正确