湖北省荊州市沙市中學2023-2024學年高二上學期1月期末考試物理試題 含解析

2023—2024學年度上學期2022級期末考試物理試卷時間：75分鐘滿分：100分一、單選題（每小題4分，共24分）1.如圖所示，兩根在同一水平面內(nèi)、相互平行的長直導線A和B分別通有方向相同的電流I1和I2，且I1>I2。a點位于兩根導線的正中間。不考慮地磁場的影響。下列說法中正確的是（）A.導線A和B間的安培力是斥力B.A受的安培力比B受的安培力大C.a點處磁感應強度方向垂直紙面向里D.a點處的磁感應強度方向垂直紙面向外【答案】C【解析】【詳解】AB．根據(jù)左手定則可知，通有方向相同電流的長直導線相互吸引，導線A和B間的安培力是吸引力，A受的安培力與B受的安培力是一對作用力與反作用力，大小相等，方向相反，故AB錯誤；CD．根據(jù)右手螺旋定則可知，長直導線A在a點處產(chǎn)生的磁感應強度方向垂直紙面向里，長直導線B在a點處產(chǎn)生的磁感應強度方向垂直紙面向外，由于I1>I2，a點處的合磁感應強度方向垂直紙面向里，故C正確，D錯誤。故選C。2.電場強度和電勢是靜電場中兩個非常重要的物理量，場強反映電場力的性質(zhì)，電勢反映電場能的性質(zhì)。在如圖所示真空空間的靜電場中，、兩點的電場強度和電勢均相同的是（）A.兩個等量同種電荷連線上，與連線中點等距的、兩點B.帶電平行板電容器兩極板間的、兩點C.以正點電荷為圓心的圓周上的、兩點D.位于靜電平衡的導體內(nèi)部的、兩點【答案】D【解析】【詳解】A．兩個等量同種電荷連線上，與連線中點等距的、S兩點電場強度大小相等，方向相反，兩點電勢相等，故A錯誤；B．帶電平行板電容器兩極板間的、S兩點，兩點電場強度大小相等，方向相同，點電勢高于S點，故B錯誤；C．以正點電荷為圓心的圓周上的、S兩點，兩點電場強度大小相等，方向不同，兩點電勢相等，故C錯誤；D．靜電平衡的導體內(nèi)部，電場強度處處為零，導體是個等勢體，位于靜電平衡的導體內(nèi)部的、S兩點電場強度和電勢均相同。故D正確。故選D。3.如圖所示，虛線a、b、c代表電場中的三個等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等，即，實線為一帶負電的質(zhì)點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點，據(jù)此可知（）A.帶負電的質(zhì)點通過P點時的電勢能比Q點大B.帶負電的質(zhì)點通過P點時的動能比Q點大C.三個等勢面中，a的電勢最高D.P點的電場強度小于Q點的電場強度【答案】A【解析】【詳解】AC．根據(jù)曲線運動的合外力指向軌跡的凹側(cè)、電場線與等勢面垂直，可知負電荷所受的電場力向下，電場方向向上，根據(jù)沿電場線電勢降低，可知三個等勢面中，a的電勢最低，負電荷在電勢高處電勢能小，故帶負電的質(zhì)點通過P點時的電勢能比Q點大，故A正確，C錯誤；B．粒子從P點運動至Q點，速度與電場力的夾角小于，電場力做正功，粒子的動能增大，故帶負電的質(zhì)點通過P點時的動能比Q點小，故B錯誤；D．等勢面越密，電場強度越大，故P點的電場強度大于Q點的電場強度，故D錯誤。故選A。4.如圖所示，電源電動勢E=3V，內(nèi)阻為1Ω；小燈泡L標有“2V0.4W”。開關S接通時，小燈泡L正常發(fā)光、電動機M正常工作，則（）A.電動機正常工作的電壓為1VB.電動機的內(nèi)阻為4ΩC.電動機的輸入功率為0.16WD.電源的效率為80%【答案】C【解析】【詳解】A．電流電動機正常工作電壓為故A錯誤；B．根據(jù)題中條件，無法求出電動機的內(nèi)阻，故B錯誤；C．電動機的輸入功率為故C正確；D．電源的效率為故D錯誤。故選C。5.一列沿軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為。某時刻波形如圖所示，下列說法正確的是（）A.此時刻處質(zhì)點的加速度為零 B.此時刻處質(zhì)點沿軸負方向運動C.這列波的振幅為 D.這列波的周期為【答案】A【解析】【詳解】A．此時處質(zhì)點正通過平衡位置，回復力為零，所以加速度為零，故A正確；B．根據(jù)“上坡下，下坡上”原則，可知此時處質(zhì)點沿y軸正方向運動，故B錯誤；C．由圖可知，這列波的振幅為故C錯誤；D．從圖中可知，故這列波的周期為故D錯誤。故選A。6.如圖所示，水平金屬圓環(huán)的半徑為L，勻質(zhì)導體棒OP的長度為2L，導體棒OP的電阻值為2R0，電阻R的阻值為，電路中的其他電阻不計。導體棒OP繞著它的一個端點O以大小為的角速度勻速轉(zhuǎn)動，O點恰好為金屬圓環(huán)的圓心，轉(zhuǎn)動平面內(nèi)還有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B，導體棒OP轉(zhuǎn)動過程中始終與金屬圓環(huán)接觸良好。對金屬棒OP轉(zhuǎn)動一周的過程，下列說法正確的是（）

A.電阻R兩端的電壓為B.電阻R的熱功率為C.通過電阻R的電荷量為D.導體棒兩端的電勢差為【答案】B【解析】【詳解】A．金屬桿在O點與圓環(huán)之間切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為據(jù)題意可知，所以R兩端的電壓為故A錯誤；B．電阻R上產(chǎn)生的熱量為故B正確；C．通過電阻R的電荷量為故C錯誤；D．圓外部分切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為導體兩端的電勢差為故D錯誤。故選B。二、多選題（每小題4分，共16分）7.如圖所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進行高壓輸電，接近用戶端時再通過降壓變壓器降壓給用戶供電示意圖，圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表。設發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示。則當進入用電高峰時（）A.電壓表V1、V2的示數(shù)均不變，電流表A2的示數(shù)增大，電流表A1的示數(shù)減小B.電壓表V2、V3的示數(shù)之差與電流表A2的示數(shù)的比值不變C.電壓表V3、V4示數(shù)的比值不變，電流表A2、A3的示數(shù)均增大D.電壓表V3、V4示數(shù)均減小，線路損耗功率增大，發(fā)電廠的輸出功率不變【答案】BC【解析】【詳解】A．發(fā)電廠輸出的電壓一定，則電壓表V1的示數(shù)不變，根據(jù)可知，升壓變壓器次級電壓一定，即電壓表V2的示數(shù)不變，當進入用電高峰時，降壓變壓器次級消耗的功率變大，則次級電流變大，即電流表A3的示數(shù)增大，則初級電流變大，即輸電線上的電流變大，即電流表A2的示數(shù)增大，根據(jù)可知，升壓變壓器初級電流變大，即電流表A1的示數(shù)變大，故A錯誤；B．電壓表V2、V3的示數(shù)之差等于導線上的電壓損失，則與電流表A2的示數(shù)的比值等于導線上的電阻R0的值不變，故B正確；C．電壓表V3、V4示數(shù)的比值等于降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比，則比值不變，結(jié)合A的分析可知，電流表A2的示數(shù)增大，電流表A3的示數(shù)增大，故C正確；D．因輸電線電流變大，則輸電線上的電壓以及功率損失變大，因升壓變壓器次級電壓一定，可知降壓變壓器初級電壓減小，次級電壓減小，即電壓表V3、V4的示數(shù)均減小，線路損耗功率增大，用戶消耗的功率也變大，則升壓變壓器器的輸入電流變大，則發(fā)電廠的輸出功率增大，故D錯誤。故選BC。8.第五代移動通信技術(shù)（簡稱5G）是目前普遍使用的蜂窩移動通信技術(shù)，5G的性能是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、大規(guī)模設備連接等。與4G相比，5G使用的電磁波頻率更高。下列說法中正確的是（）A.5G和4G使用的電磁波都是橫波B.5G使用的電磁波在真空中的傳播速度比4G快C.5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D.在真空中5G使用的電磁波波長比4G的長【答案】AC【解析】【詳解】A．4G和5G信號均為電磁波，電磁波傳播過程中，電場強度和磁感應強度的方向始終與傳播方向垂直，故電磁波為橫波，故A正確；B．任何頻率的電磁波在真空中傳播的速度都一樣，都等于光速，故B錯誤；C．干涉和衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，所以5G和4G使用的電磁波都可以發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，故C正確；D．由于5G的電磁波頻率更高，根據(jù)公式可得在真空中5G使用的電磁波波長比4G的短，故D錯誤。故選AC。9.如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域外有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B。MN、PQ是相互垂直的兩條直徑。一帶電粒子在M點以速度沿半徑方向射入磁場，帶電粒子的比荷（）為。若只考慮磁場力，則（）A.若粒子帶正電，則從P點第一次進入圓形區(qū)域B.若粒子帶負電，粒子第一次回到M點時間為C.不論粒子帶何種電荷，粒子的在磁場中的運動半徑都是2RD.不論粒子帶何種電荷，粒子的運動周期都是【答案】AD【解析】【詳解】AC．根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得若粒子帶正電，根據(jù)左手定則結(jié)合幾何關系可知，粒子從P點第一次進入圓形區(qū)域，故A正確，C錯誤；B．粒子在磁場中圓周運動的周期為粒子在磁場中運動的時間為粒子從P到Q經(jīng)歷時間為則粒子第一次回到M點時間為故B錯誤；D．粒子從M點進入圓形區(qū)域，然后從最低點射出，進行循環(huán)，所以粒子運動的周期為故D正確。故選AD。10.如圖，一光滑斜面固定在水平地面上，斜面傾角為30°，其底端固定一輕質(zhì)彈簧，將質(zhì)量為m的物塊從斜面頂端由靜止釋放，彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧的最大壓縮量為。已知，彈簧彈性勢能為，其中x是形變量，簡諧運動周期，則下列說法正確的是（

）A.速度最大時的壓縮量為B.物塊的最大動能為C.物塊的最大加速度為D.從靜止釋放到壓縮量最大的時間為【答案】ABD【解析】【詳解】A．速度最大時合力為零，則得速度最大時的壓縮量為A正確；B．設斜面頂端距彈簧上端距離為，由題意可知，物塊運動到最低點，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能，則有解得根據(jù)機械能守恒得物塊的最大動能為B正確；C．彈簧壓縮量最大時，根據(jù)牛頓第二定律得物塊最大加速度為C錯誤；D．從釋放到與彈簧接觸的過程中，加速度為時間為振幅為壓縮彈簧到平衡位置的過程中，位移為振幅的，時間為從平衡位置到壓縮量最大的時間為從靜止釋放到壓縮量最大的時間為得D正確。故選ABD。三、實驗題11.小明同學在做“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中。（1）將擺球懸掛于鐵架臺上，下列各圖中懸掛方式正確的是______；測量小球直徑時游標卡尺如圖所示，其讀數(shù)為______cm。（2）測單擺周期時，當擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時并開始計1次，測出經(jīng)過該位置N次所用時間為t，則單擺周期為T=______?！敬鸢浮竣?C②.2.06③.【解析】【詳解】（1）[1]在做“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中擺長不變，懸點要固定。故選C。[2]10分度游標卡尺的精度為，故讀數(shù)為（2）[3]經(jīng)過該位置N次時擺球經(jīng)過的周期數(shù)為，故可知解得12.沙市中學高二年級某實驗小組在測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中，采用如圖所示的電路進行實驗。待測電源的電動勢約2V，內(nèi)阻約2Ω。（1）電壓表量程應選______（選填“0~3V”或“0~15V”）。（2）按電路圖連接電路后，在閉合開關S前，滑動變阻器滑片應置于______端（選填“a”或“b”）。（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出U-I圖像如圖，由圖像可得電源電動勢為______V，內(nèi)阻為______Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?！敬鸢浮竣?0~3V②.a③.1.9④.2.0【解析】【詳解】（1）[1]待測電源的電動勢約2V，為減小實驗誤差，電壓表量程應選0~3V；（2）[2]由電路圖可知滑動變阻器為限流式接法，在閉合開關S前，滑動變阻器滑片應置于最大值a端；（3）[3]根據(jù)閉合電路的歐姆定律整理得電源電動勢為[4]圖象斜率的絕對值表示內(nèi)阻，為四、解答題13.19世紀末，湯姆孫的學生阿斯頓設計了質(zhì)譜議，后來經(jīng)過多次改進，質(zhì)譜議已經(jīng)成為一種十分精密的儀器，是科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中的重要工具。如圖所示，質(zhì)量為、電荷量為的粒子，從容器A下方的小孔飄入電勢差為的加速電場，其初速度幾乎為0，然后經(jīng)過沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上。（1）求粒子進入磁場時速度v的大??；（2）求D與之間的距離?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）粒子在加速電場中，根據(jù)動能定理有解得（2）在磁場中，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得所以14.如圖所示，兩根足夠長平行金屬導軌MN、PQ固定在傾角θ＝37°的絕緣斜面上，頂部接有一阻值R＝3Ω的定值電阻，下端開口，軌道間距L＝1m．整個裝置處于磁感應強度B＝2T的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向上．質(zhì)量m＝1kg的金屬棒ab置于導軌上，ab在導軌之間的電阻r＝1Ω，電路中其余電阻不計．金屬棒ab由靜止釋放后沿導軌運動時始終垂直于導軌，且與導軌接觸良好．不計空氣阻力影響．已知金屬棒ab與導軌間動摩擦因數(shù)μ＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2.(1)求金屬棒ab沿導軌向下運動的最大速度vm；(2)若從金屬棒ab開始運動至達到最大速度過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱總共為1.5J，求流過電阻R的總電荷量q.【答案】（1）（2）1C【解析】【詳解】（1）金屬棒由靜止釋放后，在重力、軌道支持力和安培力作用下沿斜面做變加速運動，加速度不斷減小，當加速度為零時達到最大速度vm后保持勻速運動．有：聯(lián)解得：（2）設金屬棒從開始運動至達到最大速度過程中沿導軌下滑距離為x，由能量守恒定律：根據(jù)焦耳定律：聯(lián)解得：q＝1C15.如圖甲所示，A、B間有一輕彈簧，彈簧一端固定在物塊A上，另一端與物塊B接觸。用輕繩拴住A、B，使它們在足夠長的光滑水平面上以的速度向右運動。在時剪斷輕繩，此后至“A-彈簧”滑上斜面前A、B運動的圖像如圖乙所示。t=1s時B與彈簧分離?！癆-彈簧”滑上粗糙斜面（與水平面平滑連接）后滑下，