2023-2024年遼寧省大連市第二十四中協(xié)作校高二上學(xué)期期末考試物理試卷（解析版）

2023—2024學(xué)年度上學(xué)期期末考試高二年級(jí)物理科試卷大連市第二十四中學(xué)一、選擇題1.下列說(shuō)法中正確的是（）A.安培發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) B.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象C.法拉第發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生感應(yīng)電流條件 D.麥克斯韋用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在【答案】C【解析】安培發(fā)現(xiàn)了分子電流假說(shuō)，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，故AB錯(cuò)誤；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，故C正確；麥克斯韋提出了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在，故D錯(cuò)誤。故選C。2.一銅圓盤(pán)水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。下列說(shuō)法正確的是（）A.磁針磁場(chǎng)使圓盤(pán)磁化，圓盤(pán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)B.圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)【答案】B【解析】銅不是鐵磁質(zhì)，不會(huì)被磁針磁化，磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的原因在于圓盤(pán)與磁針存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使圓盤(pán)切割磁感線，產(chǎn)生了渦流，而渦流的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，圓盤(pán)位置和面積均未變，根據(jù)磁針周?chē)鸥芯€的分布情況可知磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量未變，故C錯(cuò)誤；圓盤(pán)呈電中性，沒(méi)有多余的電荷，圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)形成環(huán)形電流，所以也不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選B。3.如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為，電感的電阻不計(jì)，電阻的阻值大于燈泡的阻值，在時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在時(shí)刻斷開(kāi)，下列表示、兩點(diǎn)間電壓隨時(shí)間變化的圖像中，正確的是（）A. B. C. D.【答案】B【解析】開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，線圈由于自感對(duì)電流的阻礙作用，可看做電阻，線圈電阻逐漸減小，并聯(lián)電路電阻逐漸減小，電壓逐漸減?。婚_(kāi)關(guān)閉合后再斷開(kāi)時(shí)，線圈的感應(yīng)電流與原電流方向相同，形成回路，燈泡的電流與原電流方向相反，并逐漸減小到，所以正確選項(xiàng)B。4.如圖所示，兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線豎直插入光滑絕緣水平面的、兩小孔中，為、連線的中點(diǎn)，連線上、兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱。導(dǎo)線中均通有大小相等、方向向下的電流．已知長(zhǎng)直導(dǎo)線在周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，式中是常數(shù)、是導(dǎo)線中的電流、為點(diǎn)到與導(dǎo)線的距離．一帶正電小球以初速度從點(diǎn)出發(fā)沿連線運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，關(guān)于該過(guò)程中小球?qū)λ矫娴膲毫?，下列說(shuō)法中正確的是（）A.先增大后減小 B.先減小后增大 C.一直在增大 D.一直在減小【答案】D【解析】根據(jù)安培定則可知，從點(diǎn)出發(fā)沿連線運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，直線處的磁場(chǎng)方向垂直于向外，直線處的磁場(chǎng)方向垂直于向里，所以合磁場(chǎng)大小先減小過(guò)點(diǎn)后反向增大，而方向先外，過(guò)點(diǎn)后向里，根據(jù)左手定則可知，帶正電的小球受到的洛倫茲力方向開(kāi)始的方向向下，大小在減小，過(guò)得后洛倫茲力的方向向上，大小在增大．由此可知，小球在速度方向不受力的作用，則將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹跍p小，故ABC錯(cuò)誤，D正確，故選D。根據(jù)安培定則，判斷出直線處磁場(chǎng)的方向，然后根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力大小和方向的變化，明確了受力情況，即可判斷小球?qū)ψ烂娴膲毫Υ笮　?.在一小段真空室內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)（如圖），電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。若某電荷量為的正離子在此電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其速度平行于磁場(chǎng)方向的分量大小為，垂直于磁場(chǎng)方向的分量大小為，不計(jì)離子重力，則（）A.電場(chǎng)力的瞬時(shí)功率為B.該離子受到的洛倫茲力大小為C.該離子的加速度大小不變，方向變化D.的比值不斷減小【答案】C【解析】根據(jù)功率的計(jì)算公式，可知電場(chǎng)力的瞬時(shí)功率為，故A錯(cuò)誤；由于與磁場(chǎng)平行，根據(jù)洛倫茲力的計(jì)算公式可知該離子受到的洛倫茲力大小為，故B錯(cuò)誤；離子受到的電場(chǎng)力不變，洛倫茲力大小不變，方向總是與電場(chǎng)力方向垂直，則該離子受到的合力大小不變，方向改變，根據(jù)牛頓第二定律可知，該離子的加速度大小不變，方向改變；故C正確；根據(jù)運(yùn)動(dòng)的疊加原理可知，離子在垂直于紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，沿水平方向做加速運(yùn)動(dòng)，則增大，不變，的比值不斷增大，故D錯(cuò)誤。故選C。6.如圖所示，紙面內(nèi)有一圓心為O，半徑為的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為，方向垂直于紙面向里。由距離點(diǎn)處的點(diǎn)沿著與連線成的方向發(fā)射速率大小不等的電子。已知電子的質(zhì)量為，電荷量為，不計(jì)電子的重力且不考慮電子間的相互作用。為使電子不離開(kāi)圓形磁場(chǎng)區(qū)域，則電子的最大速率為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】如圖，當(dāng)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場(chǎng)邊界相切時(shí)，根據(jù)，得，電子運(yùn)動(dòng)半徑最大，速度最大。電子圓周運(yùn)動(dòng)的圓心與圓形磁場(chǎng)的圓心以及切點(diǎn)共線，過(guò)電子圓周運(yùn)動(dòng)的圓心做的垂線，由幾何關(guān)系得，得，則最大速率為，故選C。7.一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻、和的阻值分別為、和，為理想交流電流表，為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為；當(dāng)閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為，則該變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】設(shè)理想變壓器原副線圈匝數(shù)的比值為，根據(jù)題述，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流表示數(shù)為，由閉合電路的歐姆定律得，且有，，可得，即副線圈輸出的電流為，由閉合電路的歐姆定律得，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電流表示數(shù)，則有，由變壓器電壓關(guān)系有，且功率滿足，可得，由閉合電路的歐姆定律得，聯(lián)立解得，故選A。8.如圖所示，足夠長(zhǎng)的熒屏板的上方分布了垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。熒屏板上點(diǎn)的正上方有一粒子源，能夠在紙面內(nèi)不斷均勻地向各個(gè)方向發(fā)射速度大小為，電荷量為、質(zhì)量為的帶負(fù)電粒子。粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，點(diǎn)到粒子源的距離為，不計(jì)粒子所受的重力和粒子間的相互作用，則下列說(shuō)法正確的是（）A.打到熒屏板上的粒子到點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為B.粒子能打到熒屏板上的區(qū)域長(zhǎng)度為C.從粒子源出發(fā)到熒屏板的最短時(shí)間為D.從粒子源出發(fā)到熒屏板的最長(zhǎng)時(shí)間為【答案】AD【解析】如圖，可畫(huà)出粒子在磁場(chǎng)中的可能運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示；由幾何知識(shí)可知，當(dāng)粒子打在右側(cè)極板上的點(diǎn)，且等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的直徑，打到熒屏板上的粒子到點(diǎn)的距離為最遠(yuǎn)，由幾何知識(shí)可得，故A正確；由幾何知識(shí)可知，當(dāng)粒子在左側(cè)的運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與相切與點(diǎn)時(shí)，此時(shí)粒子為打在板左側(cè)的最遠(yuǎn)點(diǎn)，由幾何知識(shí)，可得，則粒子能打到熒屏板上的區(qū)域長(zhǎng)度為，故B錯(cuò)誤；由幾何知識(shí)可知，當(dāng)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡過(guò)點(diǎn)時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)最短，則所用時(shí)間最短，由幾何知識(shí)可得，則軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角大小為，而若圓心角為時(shí)，所用時(shí)間為，所以，可知從粒子源出發(fā)到熒屏板的最短時(shí)間小于，故C錯(cuò)誤；由幾何知識(shí)可知，當(dāng)粒子在右側(cè)的運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與相切于點(diǎn)時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間最長(zhǎng)，由幾何知識(shí)可得此時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角為，則運(yùn)動(dòng)所用最長(zhǎng)時(shí)間為，故D正確。故選AD。9.利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，磁場(chǎng)方向垂直于霍爾元件的工作面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，通入圖示方向的電流，在、兩側(cè)面會(huì)形成電勢(shì)差，則下列說(shuō)法中正確的是（）A.若霍爾元件的載流子為正電荷，則點(diǎn)的電勢(shì)比點(diǎn)高B.若電流越大，則電勢(shì)差越大C.若磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，則電勢(shì)差越小D.在測(cè)定地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，則該元件的工作面應(yīng)保持水平【答案】AB【解析】若霍爾元件的載流子為正電荷，則根據(jù)左手定則可得正電荷向側(cè)面偏轉(zhuǎn)，側(cè)面累計(jì)正電荷，點(diǎn)的電勢(shì)比點(diǎn)高，A正確；電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，設(shè)霍爾元件的長(zhǎng)寬高分別為、、，單位時(shí)間內(nèi)有，，則，所以若電流越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，則電勢(shì)差越大，B正確、C錯(cuò)誤；在測(cè)定地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，應(yīng)將元件的工作面保持豎直，讓磁場(chǎng)垂直通過(guò)，D錯(cuò)誤。故選AB。10.如圖，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。與導(dǎo)軌垂直的虛線、之間區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將兩根相同的導(dǎo)體棒、從導(dǎo)軌上不同位置同時(shí)由靜止釋放，棒釋放高度小于棒釋放高度，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為零。從棒進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)橹?，流過(guò)的電流隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】BC【解析】棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為零，則進(jìn)入磁場(chǎng)勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，導(dǎo)軌寬度為，兩根導(dǎo)體棒的總電阻為；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律可得進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)電流，滿足，保持不變，根據(jù)右手定則可知電流方向，由圖像可知為正向電流；如果離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)還沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)，此時(shí)電流為零；因棒釋放高度小于棒釋放高度，由動(dòng)能定理可知進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度，則有，應(yīng)該做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，則通過(guò)的感應(yīng)電流大小因逐漸減小，方向?yàn)?，為?fù)；離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)可能已經(jīng)勻速，電流減小至，方向?yàn)樨?fù)向，故A錯(cuò)誤，B正確；如果沒(méi)有離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)已經(jīng)進(jìn)入磁場(chǎng)，此時(shí)雙棒雙源抵消后以速度大的產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為準(zhǔn)，大小為，電流為負(fù)向，此時(shí)的電流大小可以大于，小于，或等于，此后隨著受安培阻力，受安培動(dòng)力，減小，增大，則逐漸變小，若達(dá)到時(shí)，電流消失，兩棒受重力的分力要重新加速，電流一直為零，當(dāng)離開(kāi)磁場(chǎng)后，重新開(kāi)始做變減速運(yùn)動(dòng)，流過(guò)的電流為負(fù)逐漸減小，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC二、非選擇題11.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定金屬導(dǎo)體電阻的實(shí)驗(yàn)中：（1）游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度如圖1所示，可知其長(zhǎng)度為_(kāi)_____；（2）如圖所示，為一正在測(cè)量中的多用電表表盤(pán)，如果用歐姆擋“”測(cè)量，讀數(shù)為_(kāi)_____；如果用“直流”檔測(cè)量，則讀數(shù)為_(kāi)_____。（3）一個(gè)靈敏電流表，它的滿偏電流為，表頭內(nèi)阻，若要將它改裝成量程為的電流表，應(yīng)并聯(lián)的電阻阻值為_(kāi)_____。（保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3），【解析】（1）[1]分度游標(biāo)卡尺的精確值為，由圖可知長(zhǎng)度為；（2）[2][3]如果用歐姆擋“”測(cè)量，由圖可知讀數(shù)為，如果用“直流”檔測(cè)量，由圖可知讀數(shù)為。（3）[4]要將它改裝成量程為的電流表，設(shè)應(yīng)并聯(lián)的電阻阻值為，則有，可得。12.為了測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)采用“伏安法”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，現(xiàn)備有下列器材：A.被測(cè)干電池一節(jié)；B.電流表：量程，內(nèi)阻；C.電流表：量程，內(nèi)阻約為；D.電壓表：量程，內(nèi)阻未知；E.電壓表：量程，內(nèi)阻未知；F.滑動(dòng)變阻器：，；G.滑動(dòng)變阻器：，；H.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。利用伏安法測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測(cè)量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差。在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。（1）上述現(xiàn)有器材，選用：、_____________________、（填寫(xiě)器材前面的字母）；（2）實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖中的________（選填“甲”或“乙”)；（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的圖像，則干電池的電動(dòng)勢(shì)______，內(nèi)電阻________?！敬鸢浮浚?）、、；（2）甲；（3），【解析】（1）[1]本實(shí)驗(yàn)中必選的儀器有：被測(cè)干電池一節(jié)；采用“伏安法”測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，因此需要電流表和電壓表，為了讀數(shù)準(zhǔn)確，電流表選量程為的電流表，即選B；一節(jié)干電池電壓約，電壓表選量程為的電壓表，即選D；由于要測(cè)量多組數(shù)據(jù)，因此需要滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器選擇阻值較小滑動(dòng)變阻器，即F，有利于電表的數(shù)值變化，減小誤差；另外還需要開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。故器材還需BDF；（2）[2]由于電流表內(nèi)阻已知而電壓表內(nèi)阻未知，因此應(yīng)采用相對(duì)電源來(lái)說(shuō)的電流表內(nèi)接法，故選擇圖甲；（3）[3][4]由閉合回路歐姆定律可得，根據(jù)圖像可得，，解得。13.如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，其中矩形線圈的邊長(zhǎng)，，匝數(shù)，線圈的總電阻，線圈在磁感強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度。線圈兩端通過(guò)電刷、與阻值的定值電阻連接。（1）從線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式；（2）發(fā)電機(jī)的輸出功率；（3）求從線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)周期時(shí)間通過(guò)電阻的電荷量?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，解得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式；（2）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值，電流的有效值，交流發(fā)電機(jī)的輸出功率即為電阻的熱功率；（3）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有，由閉合電路歐姆定律，，聯(lián)立解得。14.空間中存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。電子槍將無(wú)初速的電子經(jīng)加速電壓加速后在紙面內(nèi)垂直于的方向射出。一個(gè)截面為半圓形的粒子接收器固定在如圖所示的位置，其截面半徑為，直徑沿方向放置，、、、在同一條直線上，圓心位于點(diǎn)，垂直于，長(zhǎng)度為。已知電子電荷量為，質(zhì)量為，圖中與垂直。設(shè)電子擊中接收器即被吸收，不計(jì)電荷間的相互作用。（1）為使電子能打到接收器上，求電子槍加速電壓的調(diào)節(jié)范圍；（2）若某電子剛好達(dá)到點(diǎn)，求該電子速度的大??；（3）求能打到接收器上的電子從點(diǎn)到擊中接收器的最短時(shí)間?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）電子在電子槍中加速，由動(dòng)能定理得，由，得，能打到接收屏或上，電子運(yùn)動(dòng)示意圖如圖，由圖可知，如果被接收屏吸收，則，，得；（2）若電子達(dá)到點(diǎn)，作出軌跡線，圓心在，電子運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖所示，由幾何關(guān)系可得，得，由，可得電子的速度；（3）電子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短時(shí)，其對(duì)應(yīng)的軌跡圓圓心角最小。如圖，由幾何關(guān)系，可得對(duì)應(yīng)圓心角，由，