湖北省部分省級示范高中2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末考試物理試題【含答案解析】

湖北省部分省級示范高中2023~2024學(xué)年上學(xué)期高二期末測試物理試卷考試時間：2024年1月31日試卷滿分：100分?？荚図樌⒁馐马棧?．答題前，先將自己的姓名、準考證號填寫在試卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標號涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結(jié)束后，請將本試卷和答題卡一并上交。第Ⅰ卷（選擇題共40分）一、選擇題（本大題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個選項中，第1-7題只有一項符合題目要求，第8-10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）1.下列說法正確的是（）A.質(zhì)子所帶的電荷量是，所以質(zhì)子是元電荷B.相互作用的兩點電荷，即使它們的電荷量不相等，它們之間的庫侖力大小也一定相等C.點電荷就是體積和電荷量都很小帶電體D.根據(jù)可知，當(dāng)時，【答案】B【解析】【詳解】A．元電荷是最小的電荷量，質(zhì)子的電荷量等于元電荷，質(zhì)子是實實在在的粒子，不是元電荷，故A錯誤；B．兩個點電荷之間的相互作用力，是一對作用力和反作用力，二者大小相等方向相反，故B正確；C．當(dāng)帶電體的形狀對電場與它的相互作用力的影響可忽略時，這個帶電體可看作點電荷，與體積大小和電荷量無直接關(guān)系，故C錯誤；D．庫侖定律只適用于真空中的點電荷，當(dāng)時，帶電體不能再看作是點電荷，故庫侖定律不再適用，故D錯誤。故選B。2.金屬板和板前一正點電荷形成的電場線分布如圖所示，A、B、C、D為電場中的四個點，則（）A.圖中沒有電場線的地方就沒有電場B.C點電勢低于A點電勢C.同一正電荷在D點電勢能高于在B點的電勢能D.正電荷從D點靜止釋放，若只受電場力作用，將沿電場線運動到B點【答案】C【解析】【詳解】A．圖中沒有電場線的地方只是沒畫出電場線，不是沒有電場，故A錯誤；B．沿著電場線方向，電勢降低，則C點電勢高于A點電勢，故B錯誤；C．沿著電場線方向，電勢降低，可知D點電勢高于B點電勢，根據(jù)可知，同一正電荷在電勢高的地方電勢能大，所以同一正電荷在D點的電勢能高于在B點的電勢能，故C正確；D．正電荷由D點釋放，受電場力方向沿切線方向，所以運動軌跡不會沿電場線方向，故D錯誤。故選C。3.兩條通有相同電流的長直導(dǎo)線平行放置，將一矩形線框分別放置在1、2、3位置，2位置到兩導(dǎo)線的距離相等，如圖所示．則矩形線框在1、2、3位置的磁通量大小、、的大小關(guān)系正確的是（）A B.C. D.【答案】C【解析】【詳解】根據(jù)對稱性可知根據(jù)磁場的疊加，2位置通過線框的磁通量為0，則故選C。4.如圖所示，勻強電場中等腰直角三角形ABC，，D為AB邊中點，電場方向與所在平面平行，規(guī)定B點的電勢為0；將電荷量的點電荷從A點移到B點，電場力做了的功，再將電荷從B點移到C點，電場力又做了的功，則（）A.B、C兩點的電勢差B.點電荷q在D點具有的電勢能為C.該勻強電場的場強大小為，方向垂直于CD連線指向B點D.將繞B點順時針旋轉(zhuǎn)，無論轉(zhuǎn)過多大的角度，A、C兩點電勢都不會相等【答案】B【解析】【分析】【詳解】AB．由題意，根據(jù)公式則有規(guī)定B點的電勢為0，則在勻強電場中沿著同一方向距離相等的任何兩點間電勢差相等，則可得故點電荷q在D點具有的電勢能為故A錯誤，B正確；C．因，故連接CD，則CD為一條等勢面，過B作CD垂線則為一條電場線，如圖所示由幾何關(guān)系得則根據(jù)沿著電場線方向電勢逐漸降低可知，電場方向為垂直于CD連線指向B點，故C錯誤；D．將繞B點順時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)到AC與電場線垂直時，此時A、C兩點電勢相等，故D錯誤。故選B?！军c睛】5.如圖所示，金屬桿ab的質(zhì)量為m，長為L，通過的電流為I，處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面夾角為θ斜向上，金屬桿ab始終靜止于水平導(dǎo)軌上，則以下正確的是（）A.金屬桿受到的安培力的大小為B.金屬桿所受摩擦力大小為C.金屬桿對導(dǎo)軌壓力可以為0D.僅使磁感應(yīng)強度B反向，其它條件不變，摩擦力大小不變【答案】D【解析】【詳解】AB．對金屬桿做受力分析，如圖所示金屬桿受到的安培力的大小為。水平方向，由平衡條件得故AB錯誤；C．豎直方向，由平衡條件得由牛頓第三定律得金屬桿對導(dǎo)軌壓力大小因水平方向必須存在摩擦力才能保持平衡，故金屬桿對導(dǎo)軌壓力不可以為0。D．僅使磁感應(yīng)強度B反向，其它條件不變，受力分析如圖所示摩擦力大小不變。故選D。6.下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機的主要技術(shù)參數(shù)，不計自身機械損耗，若該車在額定狀態(tài)下以最大速度行駛，則下列選項正確的是（）自重40kg額定電壓48V載重75kg額定電流12A最大行駛速度20km/h額定輸出功率400WA.電動機的輸入功率為576WB.電動機的線圈電阻為4ΩC.該車獲得的牽引力為104ND.該車受到的阻力為20N【答案】A【解析】【詳解】A．電動機的輸入功率故A正確；B．電動機正常工作時是非純電阻電路，不能用歐姆定律求內(nèi)阻，故B錯誤；CD．電動車速度最大時，牽引力等于阻力，由可得故CD錯誤。故選A。7.一部華為Mate系列手機大約有1600多個元器件組成，其中半導(dǎo)體器件占到了很大一部分。霍爾元件就是利用霍爾效應(yīng)制成的半導(dǎo)體磁電轉(zhuǎn)換器件，如圖是很小的矩形半導(dǎo)體薄片，M、N之間的距離為a，薄片的厚度為b，在E、F間通入恒定電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，加磁場后M、N間的霍爾電壓為。已知半導(dǎo)體薄片中的載流子為正電荷，每個載流子電荷量為q，單位體積內(nèi)載流子個數(shù)為n，電流與磁場的方向如圖所示。下列說法正確的是（）A.N板電勢低于M板電勢B.MN間電勢差C.每個載流子受到的洛倫茲力大小為D.將磁場方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，變大【答案】B【解析】【分析】【詳解】A．根據(jù)左手定則，帶正電的載流子會積累在N板，所以N板電勢高于M板電勢，故A錯誤；BC．電流穩(wěn)定后，根據(jù)平衡條件知每個載流子受到的洛倫茲力等于電場力，即根據(jù)電流微觀表達式整理得MN間電勢差故B正確，C錯誤；D．將磁場方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，則載流子不會受到洛倫茲力，因此不存在電勢差，故D錯誤。故選B。【點睛】8.如圖a所示，閉合開關(guān)S，將滑動變阻器的滑片P從一端滑到另一端的過程中，理想電壓表V1、V2的示數(shù)隨理想電流表A示數(shù)的變化情況如圖b所示，下列說法正確的是（）A.滑動變阻器的最大阻值為12Ω B.電源的電動勢為9VC.R0=15Ω D.電源內(nèi)阻為1Ω【答案】AD【解析】【詳解】AC．由電壓表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)A的變化圖像可知當(dāng)I=0.5A時，此時外電路的阻值達到最大，則則R的最大值為R=R外－R0=12ΩA正確，C錯誤；BD．根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=U外1＋I1rE=U外2＋I2r解得E=8V，r=1ΩB錯誤，D正確。故選AD。9.兩點電荷分別固定在和坐標原點處，所形成電場的電勢在軸上的分布如圖所示，圖線與軸交于處，處電勢最低，取無窮遠處電勢為0，一正電荷自處由靜止釋放，則（）A.處的電場強度為0B.電荷所帶電量大小之比為C.正電荷運動的過程中，加速度先增大后減小D.正電荷運動的過程中，電勢能先減小后增大【答案】BD【解析】【詳解】A．圖像，斜率表示電場強度，在處的圖像斜率不為零，則電場強度也不為零，故A錯誤；B．處圖像斜率為零，則滿足所以電荷所帶電量大小之比為故B正確；C．一正電荷自處由靜止釋放，根據(jù)電勢變化情況可知，自處右側(cè)場強方向先沿軸正方向后沿軸負方向，場強先減小為零后反向增大再減小，根據(jù)牛頓第二定律，有可知正電荷運動的過程中，加速度先減小為零后反向增大再減小，故C錯誤；D．一正電荷自處由靜止釋放，根據(jù)電勢變化情況可知，自處右側(cè)場強方向先沿軸正方向后沿軸負方向，電場力先做正功后做負功，電勢能先減小后增大，故D正確。故選BD。10.兩個比荷相等的帶電粒子，以不同的速率對準圓心沿著方向射入圓形勻強磁場區(qū)域，兩粒子射出磁場時的速度偏轉(zhuǎn)角分別為，其運動軌跡如圖所示。不計粒子的重力，則下列說法正確的是（）A.粒子帶正電，粒子帶負電B.粒子射入磁場中的速率C.粒子在磁場中的運動時間D.若將磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼谋叮Ｗ釉诖艌鲋羞\動的時間將變?yōu)樵瓉淼摹敬鸢浮緽C【解析】【詳解】A．粒子向右運動，根據(jù)左手定則，b向上偏轉(zhuǎn)，應(yīng)當(dāng)帶正電，a向下偏轉(zhuǎn)，應(yīng)當(dāng)帶負電，故A錯誤；B．畫出a、b粒子的運動軌跡，如下圖所示設(shè)粒子的半徑分別為ra、rb，則根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得設(shè)大圓半徑為R，做如圖藍色輔助線，根據(jù)幾何關(guān)系有整理得故B正確；C．設(shè)粒子的半徑分別為，則根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得畫出a、b粒子的運動軌跡，如下圖所示由上圖可知則整理有故C正確；D．將磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼谋?，其它條件不變，設(shè)此時b粒子的運動半徑為r、周期為T′、運動時間為t，則根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得可計算出根據(jù)選項B有則b運動的圓心角為90°，運動周期為則b運動時間則可計算出得故D錯誤。故選BC。第Ⅱ卷（非選擇題共60分）二、實驗題（本大題有2小題，第11小題8分，第12小題10分，共18分）11.小明在網(wǎng)絡(luò)上看到了2B鉛筆造假的新聞，新聞中提到假筆芯的碳含量較低，他猜想假筆芯的電阻率應(yīng)該比真筆芯要低，為了證明猜想他找來了圓柱形的假筆芯樣品進行實驗。（1）小明用刻度尺測量并截取了一段長的筆芯，并用螺旋測微器測量筆芯的直徑，如圖A所示，其讀數(shù)為_______mm。（2）小明先使用如圖B所示的實驗電路，測出鉛筆芯的幾組電流、電壓數(shù)據(jù)后描到U-I圖上，并描出實驗圖線。然后又將電流表改為內(nèi)接，重復(fù)實驗并同樣描出實驗圖線。得到2條U-I圖線如圖C所示。根據(jù)實驗圖線分析可知，該實驗電流表應(yīng)采用______（填寫“外接法”或“內(nèi)接法”）才能使測量值誤差更小，該筆芯電阻較準確的測量值為_______（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。（3）根據(jù)以上測量可以計算出假筆芯樣品的電阻率，使用的計算式為_______（用l、d、R等物理量表示）?！敬鸢浮竣?1.200②.外接法③.④.【解析】【詳解】（1）[1]根據(jù)圖A可得該鉛筆芯的直徑（2）[2][3]圖B所示電路圖的連接為電流表的外接法，電流表外接，電壓表與待測電阻并聯(lián)，則電壓表分流，電流表所測電流偏大，將大于真實值，因此造成待測電阻測量值偏?。欢娏鞅淼膬?nèi)接則會造成電流表分壓，電壓表所測電壓偏大，將大于真實值，因此造成待測電阻測量值偏大，通過圖C中的圖線，分別可得上下兩條圖線所測待測電阻的阻值為，則可知，下面圖線的實驗結(jié)果是電流表外接法測量得到，而上面圖線的實驗結(jié)果是電流表內(nèi)接法測量得到，顯然待測電阻的阻值較小，而電壓表的內(nèi)阻遠大于待測電阻的阻值，因此應(yīng)采用電流表的外接法來進行實驗，則可知由電壓表外接法測量得到的待測電阻的阻值為（3）[4]根據(jù)電阻定律其中可得12.某同學(xué)測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)備有下列器材。A．被測干電池一節(jié)B．電流表2：量程0～0.6A，內(nèi)阻C．電壓表1：量程0～15V，內(nèi)阻未知D．電壓表2：量程0～3V，內(nèi)阻未知E．滑動變阻器1：阻值范圍為0～10Ω，允許通過最大電流2AF．滑動變阻器2：阻值范圍為0～100Ω，允許通過最大電流1AG．開關(guān)、導(dǎo)線若干（1）伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差，在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻。在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模妷罕磉x擇________，滑動變阻器選擇_______。（填寫器材前的字母）（2）實驗電路圖應(yīng)選擇圖________（填“甲”或“乙”）。（3）根據(jù)實驗中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的圖像，則在修正了實驗系統(tǒng)誤差后，干電池的內(nèi)阻________Ω。（4）使用圖乙電路圖測得的電動勢________真實值（填大于、等于或小于）?！敬鸢浮竣?D②.E③.甲④.1.05⑤.小于【解析】【詳解】（1）[1]實驗要盡可能準確地測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，已知電流表2的內(nèi)阻，可以把它串聯(lián)在干路中，把它的內(nèi)阻看成電源的一部分，而電壓表測量得到的電壓就可以看成是路端電壓。由于一節(jié)干電池的電壓約為，路端電壓小于，讀數(shù)誤差太大，電壓表選擇D。[2]干電池內(nèi)阻較小，則為了方便調(diào)節(jié)，減小誤差，滑動變阻器選擇E。（2）[3]因為電流表的內(nèi)阻已知，把它接入干路中，可以準確測出流過電源的干路電流，把它的內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻，電壓表的示數(shù)即可看做路端電壓，則應(yīng)選甲圖。（3）[4]由閉合回路歐姆定律有結(jié)合圖像可得解得（4）[5]若使用圖乙電路圖測內(nèi)阻相對于電源而言，電流表外接，由于電壓表有分流作用，故電流表測量值偏小，當(dāng)外電路短路時，電流測量值等于真實值，電源的圖像如下圖所示，由圖可知，電源電動勢的測量值小于真實值。三、計算題（本大題有3小題，共42分，解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分）13.如圖所示是有兩個量程的電流表，當(dāng)使用A、B兩個端點時，量程為0~1A，當(dāng)使用A、C兩個端點時，量程為0~0.1A，已知表頭的內(nèi)阻為100Ω，滿偏電流是2mA，求：（1）該表頭的滿偏電壓；（2）R1與R2的阻值。（最后結(jié)果可直接用分數(shù)表示）【答案】（1）0.2V；（2），【解析】【詳解】（1）表頭的滿偏電壓（2）接A、B時接A、C時解得，14.如圖所示，在傾角θ＝30°的斜面上固定間距L＝0.5m的兩平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動變阻器R，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，質(zhì)量m＝200g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好。整個裝置處于磁感應(yīng)強度B＝0.50T，垂直于斜面向上的勻強磁場中（導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計）。取g＝10m/s2。（1）若導(dǎo)軌光滑，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求金屬棒受到的安培力大??；（2）若金屬棒ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)，金屬棒要在導(dǎo)軌上保持靜止，求滑動變阻器R接入電路中的阻值范圍；【答案】（1）1N；（2）1Ω~5Ω【解析】【詳解】（1）對金屬棒進行受力分析，根據(jù)共點力平衡得（2）導(dǎo)體棒所受的滑動摩擦力為當(dāng)摩擦力沿斜面向上時，根據(jù)共點力平衡得代入數(shù)據(jù)解得當(dāng)摩擦力沿斜面向下時，根據(jù)共點力平衡得代入數(shù)據(jù)解得滑動變阻器R接入電路中的阻值范圍為-