山西省大同市2023-2024學年高二上學期期末物理試題（含答案）

山西省大同市2023-2024學年高二上學期期末物理試題姓名：__________班級：__________考號：__________題號一二三四總分評分一、單選題1．電源電動勢反映了電源把其他形式的能量轉化為電勢能的能力，因此電動勢（）A．就是閉合電路中電源兩端的電壓B．由電源中非靜電力的特性決定C．越大，表明電源儲存的電能越多D．等于把1C的正電荷在電源內部從負極移到正極靜電力做的功2．如圖所示，空間存在垂直紙面的磁場，一帶電粒子從P點平行紙面射入磁場中，由于受到與運動方向相反的阻力作用，其運動軌跡恰好是一段圓弧。已知Q是軌跡上的另一點，不計粒子的重力，下列說法正確的是（）A．粒子從P到Q做勻速圓周運動B．該磁場為勻強磁場C．沿圓弧從P到Q磁感應強度越來越小D．沿圓弧從P到Q磁感應強度越來越大3．如圖所示，通電直導線旁放有一閉合線圈abcd，線圈與直導線在同一平面內并可自由移動，ab與直導線平行。當直導線中的電流I大小發(fā)生變化時，下列判斷正確的是（）A．電流I增大，線圈向右平動 B．電流I增大，線圈向左平動C．電流I減小，線圈向紙面外平動 D．電流I減小，線圈向紙面內平動4．19世紀，安培為了解釋地球的磁性提出“分子電流假說”，認為地球的磁場是由帶電的地球繞過地心的軸形成的環(huán)形電流引起的，如圖所示，下列說法正確的是（）A．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行B．地球內部也存在磁場，地磁南極在地理南極附近C．根據右手螺旋定則可判斷，地球帶負電荷D．地磁場對垂直射向地球赤道的質子有向西的力的作用5．如圖所示，矩形abcd中。ab>bc，電荷量為q(q>0)的點電荷固定在a點。下列說法正確的是（）A．沿bcd從b點到d點，電場強度的大小逐漸增大B．沿bcd從b點到d點，電勢先升高后降低C．將正試探電荷從b點沿bcd移動到d點，電場力所做的總功為負D．負試探電荷在cd上任意一點的電勢能總小于在d點的電勢能6．如圖所示，正五邊形線框abcde由五根相同的導體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應強度方向垂直，線框頂點a、c與直流電源兩端相接。已知導體棒abc受到的安培力大小為F，則線框abcde受到的安培力的大小為（）A．0 B．23F C．F D．57．圖1為CT的剖面圖，圖2為其簡化的工作原理示意圖。M、N間有一加速電場，虛線框內有垂直紙面的勻強偏轉磁場。從電子槍逸出的電子（忽略初速度），經M、N間的電場加速后沿帶箭頭的實線方向前進，打到靶上的P點，從而產生X射線進行工作，則（）A．M處的電勢高于N處的電勢B．偏轉磁場的方向垂直于紙面向外C．當加速電壓增加為原來的2倍時，射出電場時的速度變?yōu)樵瓉淼?倍D．當加速電壓增加為原來的2倍時，在磁場中運動的半徑變?yōu)樵瓉淼?倍8．已知通電長直導線在其周圍產生磁場磁感應強度的大小與電流成正比、與到導線的距離成反比。如圖，兩根通電長直導線a、b平行放置，a、b中的電流強度分別為I和2I，此時a受到b的磁場力為F，b受到a的磁場力為-F。現在a、b的正中間放置一根與a、b電流方向相反且平行共面的通電長直導線c，a受到的磁場力大小變?yōu)?F，則此時b受到的磁場力為（）A．-5F B．5F C．-3F D．3F9．如圖為半導體離子注入工藝原理示意圖。離子P3+經電壓為U的電場加速后，垂直進入寬度為d的勻強磁場區(qū)域，轉過一定角度后從磁場射出，注入半導體內部達到摻雜的目的。已知磁感應強度大小為mU6ed2、方向垂直紙面向里，離子A．30° B．60° C．37° D．10．如圖所示，金屬棒ab垂直導軌放置在寬度為d的固定平行金屬導軌上，導軌平面與水平面成θ角，金屬棒與導軌間的動摩擦因數為μ（μ<tanθ），整個裝置處于垂直斜面向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中。已知金屬棒ab的質量為m、電阻為R0A．變阻器R的觸頭在最左端時，金屬棒受到的安培力最大B．金屬棒受到的安培力最大時，摩擦力沿導軌平面向上C．變阻器R接入電路的值不小于BEdD．變阻器R接入電路的值不大于BEd二、多選題11．在物理學中，常常用物理量之比表示研究對象的某種性質，從而定義新物理量的方法叫比值定義法。在用FILA．這一比值不描述電流元的性質，也不描述磁場的性質B．被定義的B跟定義式中的物理量描述的是同一研究對象C．在定義B的同時，也就確定了B與F，以及IL單位間的關系D．在定義B的同時，也包含了利用相同電流元“比較”受安培力大小的思維方法12．如圖所示，磁鐵固定在水平放置的電子測力計上時，測力計的示數為F1。現控制導線框abcd平面與磁場方向垂直，底邊水平，以恒定的速率在磁場中豎直向下運動。當ab邊進入磁鐵兩極間時，測力計的示數變?yōu)镕A．ab邊進入磁場時，流過ab邊電流由a指向bB．ab邊進入磁場時，線框受到的安培力豎直向上C．ab邊中的感應電動勢是由于洛倫茲力的作用產生的D．磁場的磁感應強度大小與（F213．直流電源、滑動變阻器R、定值電阻R0以及平行板電容器C連接成如圖的電路。圖中C的下極板接地，開始時C不帶電?，F閉合開關S1、S2A．保持兩開關閉合，R的滑片上滑時，R0中電流向右B．保持兩開關閉合，R的滑片下滑時，油滴向上運動C．斷開S2，C的下極板下移時，P點的電勢升高D．斷開S2，C的上極板下移時，油滴的電勢能減小14．在用圖1的電路研究自感現象時，電流傳感器顯示各時刻通過線圈L（直流電阻為0）的電流如圖2所示。已知燈泡的電阻與定值電阻R相同且不隨電流變化，可以判定（）A．閉合S時燈泡緩慢變亮，斷開S時燈泡緩慢熄滅B．1.0×10-3s前后，S由閉合變?yōu)閿嚅_C．1.2×10-3s時，通過燈泡的電流方向為從右向左D．1.1×10-3s時，燈泡的功率約為5.0×10-4s時的二分之一15．如圖所示E=3V，r=1Ω，R0=3Ω，滑動變阻器R的總阻值為10Ω。在滑動觸頭P從右向左移動的過程中，下列說法正確的是（）A．理想電壓表V示數增大 B．理想電流表A示數增大C．R消耗的最大功率為98W D．R0消耗的最大功率為27三、實驗題16．某同學將電流表G（滿偏電流Ig=3mA，內阻Rg=30Ω）按圖1的電路改裝成歐姆表，其中電源電動勢E=1.5V，內阻r=1Ω。（1）圖1中A端應與（填“紅”或“黑”）表筆相連接：（2）測量電阻前，將紅、黑表筆短接進行歐姆調零。當G滿偏時，R0接入電路的阻值為Ω；（3）將待測電阻Rx接入A、B間，此時G的示數如圖2所示，則Rx=Ω。17．疊層電池的性質與普通干電池相同，但它具有體積小、輸出電壓高的特點。為測量某疊層電池的電動勢E和內電阻r，該同學利用下列器材設計了如圖1所示的測量電路：A．待測電池B．定值電阻R0C．理想電壓表V1（量程為15V）D．理想電壓表V2（量程為3V）E．滑動變阻器R（最大阻值為500Ω）F．開關一個，導線若干回答下列問題（1）閉合開關前，應將滑動變阻器R的觸頭置于（選填“最左端”或“最右端”）；（2）實驗中，調節(jié)R觸頭的位置，發(fā)現當電壓表V1讀數為6.0V時，電壓表V2讀數為1.96V，此時通過電源的電流為mA；（結果保留3位有效數字）。（3）多次改變R接入電路的電阻，讀出多組V1和V2的示數U1、U2，將（2）中的點描在圖2中，連同已描出的點作出（4）由U1?U2圖像可知該疊層電池的電動勢E=四、解答題18．目前，中國汽車電池企業(yè)“寧德時代”和整車企業(yè)“比亞迪”，在全球新能源汽車領域處于領先地位?，F將“比亞迪”某型號電動汽車的部分電路簡化為如圖所示，已知車燈電阻為174Ω，當電源電量剩余20%時，電源的電動勢為350V。閉合開關S1，斷開開關S2，電流表示數為2A；然后接著閉合S2，電動機啟動，電流表示數達到89A，設電流表為理想電表，車燈電阻恒定，求；（1）此狀態(tài)下汽車電源的內阻r；（2）電動機啟動后，電動機消耗的電功率。19．2022年10月，我國成功運行了世界首個“電磁撬”，它對噸級物體的最高推進速度達到每小時1030公里（286m/s）。如圖為簡化后的“電磁撬”模型：兩根平行長直金屬導軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊，滑塊可沿導軌無摩擦滑行，且始終與導軌保持良好接觸。電源提供的強大電流經導軌-滑塊-導軌流回電源，滑塊被導軌中電流形成的磁場推動而加速。將滑塊所處位置的磁場簡化為方向垂直紙面的勻強磁場，磁感應強度B=5T，若兩導軌間的距離L=2m，滑塊質量為1000kg，設通電后滑塊開始做勻加速直線運動，其加速度大小為50m/s2，求：（1）滑塊勻加速過程中電源提供的電流大??；（2）滑塊沿軌道運動9m時所受安培力的瞬時功率。20．如圖所示，間距為L的光滑平行金屬導軌傾斜放置，其與水平面間的夾角為θ，整個裝置處于垂直于導軌平面向下的勻強磁場中（圖中磁場未畫出），磁感應強度為B。導軌上端接有阻值為R的定值電阻。一質量為m的金屬桿ab垂直導軌放置在導軌上。在沿導軌平面向下的恒力F作用下，金屬桿ab以速度v0（1）金屬桿ab受力F的大小；（2）某時刻撤去力F，經過一段時間后，金屬桿再次沿軌道向下勻速運動，求此時電阻R消耗的電功率。21．2022年5月，我國自主設計建造的新一代碳約束核聚變實驗裝置——“人造太陽”實現首次放電。如圖為磁約束裝置的簡化示意圖，圖中環(huán)形區(qū)域內有一垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度B=1.0T，磁場邊界內圓半徑R1未知，外圓半徑R2=3m。一帶正電粒子自中空區(qū)域的圓心O點以某一初速度v0沿環(huán)形區(qū)域半徑OM方向射入磁場后，恰好不能穿出磁場外邊界，且從磁場內邊界上的N點第一次射回中空區(qū)域。已知∠MON=60°，被束縛帶正電粒子的比荷qm（1）帶電粒子射入環(huán)形磁場時的初速度v0；（2）該粒子從O點出發(fā)到再次回到O點所需的最短時間。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A．電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，在閉合電路中電源兩極間的電壓是路端電壓，小于電源電動勢，A不符合題意；B．電動勢是描述電源把其它形式的能量轉化為電能本領的物理量，是非靜電力做功能力的反映，電動勢越大，表明電源將其它形式的能轉化為電能的本領越大，B符合題意；C．電動勢的大小與所儲存的電能是無關的，C不符合題意；D．電動勢等于非靜電力把1C的正電荷在電源內部從負極搬運到正極所做的功，D不符合題意。故答案為：B。

【分析】電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，路端電壓小于電源的電動勢，電動勢是描述電源把其它形式的能量轉化為電能本領的物理量。2．【答案】C【解析】【解答】A．根據題意，粒子受洛倫茲力和阻力作用，洛倫茲力始終不做功，阻力做負功，則粒子運動的速度減小，所以粒子不可能做勻速圓周運動，A不符合題意；BCD．由于阻力始終與速度方向相反，所以洛倫茲力提供向心力，則有qvB=mv2r故答案為：C。

【分析】粒子在磁場中洛倫茲力提供向心力，從而得出磁感應強度的表達式以及變化情況。3．【答案】A【解析】【解答】AB．當直導線中的電流I增大時，穿過線圈的磁通量增大，根據楞次定律可知，線圈產生逆時針方向的感應電流，根據左手定則可知，線圈受到的安培力向右，所以線圈向右運動，A符合題意，B不符合題意；CD．同理，當直導線中的電流I減小時，穿過線圈的磁通量減小，根據楞次定律可知，線圈產生順時針方向的感應電流，根據左手定則可知，線圈受到的安培力向左，所以線圈向左運動，CD不符合題意。故答案為：A。

【分析】當直導線中的電流的變化時根據通電導線周圍的磁場分布以及楞次定律得出感應電流的方向，結合左手定則得出線圈的運動情況。4．【答案】C【解析】【解答】A．地球表面只有赤道位置的地磁場方向與地面平行，A不符合題意；B．地磁南極在地理北極附近，B不符合題意；C．由圖可知，地磁北極在地理南極附近，根據右手螺旋定則可確定電流方向與地球自轉方向相反，說明地球帶負電，C符合題意；D．根據左手定則可知，地磁場對垂直射向地球赤道的質子有向東的力的作用，D不符合題意。故答案為：C。

【分析】赤道位置的磁場方向與地面平行，地磁的南北極和地理的南北極相反，結合左手定則得出地磁場對質子的作用力。5．【答案】C【解析】【解答】A．根據點電荷電場強度的決定式E=kqB．正點電荷的電場方向指向無窮遠處，根據電勢順線降，距離點電荷越遠電勢越低，故沿bcd從b點到d點，電勢先降低后升高，B不符合題意；C．根據電場力做功只與始末位置有關，將正試探電荷從b點沿bcd移動到d點，靠近正場源電荷，故電場力所做的總功為負，C符合題意；D．cd線上由c到d上電勢逐漸升高，負試探電荷在電勢越高處電勢能越低，故負試探電荷在d點的電勢能最低，D不符合題意。故答案為：C。

【分析】根據點電荷周圍電荷場強度的表達式得出電場強度的變化情況，沿著電場線電勢逐漸降低，通過電場力做功和電勢能的變化情況進行分析判斷。6．【答案】D【解析】【解答】設正五邊形線框每邊電阻為R，abc邊的電阻為2R，通過的電流為I，則abc邊受到的安培力為F=BIL，由于abc邊與aedc邊并聯(lián)，電壓相等，aedc邊電阻為3R，故流過的電流為23I，aedc邊的有效長度為L，受到的安培力為F故答案為：D。

【分析】根據安培力的表達式以及串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律得出電流的大小，利用安培力的表達式得出合力的大小。7．【答案】D【解析】【解答】A．由于電子在MN間做加速運動，所以電子受到的電場力水平向右，所以電場強度的方向水平向左，即N的電勢高于M的電勢，A不符合題意；B．由于電子向下偏轉，根據左手定則可以確定磁場的方向應垂直紙面向里，B不符合題意；C．在加速電場中，有qU=12mv2D．在偏轉磁場中，洛倫茲力提供向心力，有qvB=mv2r，v=2qUm故答案為：D。

【分析】沿著電場線電勢逐漸降低，利用左手定則得出電子在磁場所受洛倫茲力的方向，在加速電場中利用動能定理得出電子速度的表達式，通過洛倫茲力提供向心力得出軌道半徑的表達式。8．【答案】B【解析】【解答】根據同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，當放入c時，b對a的作用力方向向右，大小為F，c對a的作用力方向向左，a受到的磁場力為b、c對a的合力，合力大小為2F，說明合力方向向左，則有2F=Fc?F，所以F故答案為：B。

【分析】同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，結合通電導線在磁場中安培力的方向以及力的合成得出ｂ受到的磁場力。9．【答案】A【解析】【解答】設離子P3+經電壓為U的電場加速后的速度為v，由動能定理3eU=12mv2，離子進入磁場做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力3evB=mv2r，由幾何關系，離子P故答案為：A。

【分析】粒子在加速電場中根據動能定理得出離子的速度，通過洛倫茲力提供向心力得出粒子在磁場中轉過的角度。10．【答案】D【解析】【解答】A．變阻器R的觸頭在最左端時，電路中的電流最小，金屬棒受到的安培力最小。A不符合題意；B．由左手定則可知，安培力沿導軌平面向上，當金屬板剛好要上滑時，金屬棒受到的安培力最大，摩擦力沿導軌平面向下。B不符合題意；C．當金屬板剛好要上滑時，變阻器R接入電路的值最小，對金屬棒，由平衡條件得mgsinθ+μmgsinθ=BI'dD．由于μ<tanθ，則金屬棒剛好下滑時，電路中電流最小，即變阻器R接入電路的值最大，對金屬棒，由平衡條件得mgsinθ=μmgsinθ+BId，由閉合電路歐姆定律得E=I(r+R+R故答案為：D。

【分析】變阻器R的觸頭在最左端時，根據閉合電路歐姆定律得出電流的變化情況和安培力的變化情況，對金屬棒根據受力分析和共點力平衡得出變阻器R接入電路的值。11．【答案】C,D【解析】【解答】A．這一比值不描述電流元的性質，描述磁場的性質，即對垂直放入其中的電流元有力的作用，A不符合題意；B．被定義的B描述磁場的強弱及方向，而定義式中的物理量描述電流元受力情況，B不符合題意；C．在定義B的同時，也就確定了B與F，以及IL單位間的關系，即1T=1NC符合題意；D．在定義B的同時，也包含了利用相同電流元“比較”受安培力大小的思維方法，即控制變量法，D符合題意。故答案為：CD。

【分析】比較安培力時采用控制變量法根據磁感應強度的定義式和國際單位制中的基本單位進行分析判斷。12．【答案】B,C【解析】【解答】AB．ab邊進入磁場時，線框abcd的磁通量增加，根據楞次定律，流過ab邊電流由b指向a，線框受到的安培力豎直向上，A不符合題意，B符合題意；C．ab邊中的感應電動勢是ab邊運動切割磁感線產生的，本質是由于洛倫茲力的作用產生的，C符合題意；D．設ab邊長度為L，運動速度為v，導線框電阻為R，磁場磁感應強度為B；則ab邊產生的感應電動勢為E=BLv，感應電流為I=ER=BLvR，ab邊受到的安培力為F安=BIL=故答案為：BC。

【分析】線圈進入磁場中根據楞次定律得出電流的方向和安培力的方向，結合法拉第電磁感應定律以及閉合電路歐姆定律和安培力的表達式得出磁感應強度的表達式。13．【答案】A,C【解析】【解答】A．保持兩開關閉合，R的滑片上滑時，滑動變阻器的阻值變大，電容器兩端的電壓增大，根據C=QU，電容器處于充電狀態(tài)，則RB．保持兩開關閉合，R的滑片下滑時，滑動變阻器的阻值變小，電容器兩端的電壓減小，根據E=UC．斷開S2，電容器兩極板之間電荷量保持不變，根據C=QU，E=Ud，C=εD．斷開S2，電容器兩極板之間電荷量保持不變，根據E=4πkQεr故答案為：AC。

【分析】保持兩開關閉合時，滑片的移動時接入電路中電阻的變化和閉合電路歐姆定律得出電路中電流的變化情況，利用電容器的決定式和定義式以及勻強電場電場強度的表達式得出Ｐ點電勢的變化情況以及油滴電勢能的變化情況。14．【答案】B,C【解析】【解答】AB．當開關S閉合時，流過燈泡的電流瞬間增大，所以燈泡瞬間變亮，由于線圈的自感作用使得流過電阻R的電流逐漸增大，斷開S時，由于燈泡的電阻與定值電阻R相同電流逐漸減小，A不符合題意，B符合題意；C．斷開開關，線圈產生的感應電流方向向右，所以流過燈泡的電流向左，C符合題意；D．由圖可知，t=1.1×10-3s時，電流為0.9A，t=5.0×10-4s時，電流為1.5A，根據功率的計算公式P=I2R故答案為：BC。

【分析】當開關S閉合時，根據通過電流的變化情況得出燈泡亮度的變化情況，斷開開關時根據線圈中電流的方向，利用功率的表達式得出燈泡的功率。15．【答案】B,D【解析】【解答】AB．當滑動觸頭P從右向左移動的過程中，滑動變阻器接入電路的阻值減小，所以回路中的總電阻減小，根據閉合電路歐姆定律可得，回路中的電流增大，即電流表示數增大，但內電壓增大，從而路端電壓減小，即電壓表讀數減小，A不符合題意，B符合題意；D．當回路中的電流最大時，定值電阻R0消耗的功率最大，此時滑片滑到最左端，有Im=EC．當外電路電阻與電源內阻相等時，電源的輸出功率最大，根據等效電源法，當R消耗的功率最大時，有R=R0+r=4Ω，I=故答案為：BD。

【分析】滑動觸頭P從右向左移動的過程中根據閉合電路歐姆定律得出電壓表示數的變化情況，利用電功率的表達式得出Ｒ消耗的最大功率。16．【答案】（1）紅（2）469（3）1000【解析】【解答】（1）電流從電源正極流出，從黑筆流出從紅筆流入，所以A端應與紅筆相連；（2）根據閉合電路歐姆定律可得Ig=（3）根據閉合電路歐姆定律可得13I【分析】（1）電流從多用電表的黑表筆流出，紅表筆流入；

（2）結合閉合電路歐姆定律得出R0接入電路的阻值；

（3）根據閉合電路歐姆定律得出待測電阻接入ＡＢ間的阻值。17．【答案】（1）最左端（2）65.3（3）（4）14.0；122【解析】【解答】（1）為保護電壓表，閉合開關前，應將滑動變阻器有效阻值調至最大，故R的觸頭置于最左端。（2）電壓表為理想電表，則電流為I=（3）描出U1為6.0V，U2為1.96V