河北省衡水市重点中学2023-2024学年高二上学期11月期中考试物理试题（含答案）

衡水市重点中学2023-2024学年高二上学期11月期中考试
物理
全卷满分100分，考试时间75分钟
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名，准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4.考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
5.本卷主要考查内容：必修第三册第十二章～第十三章第3节，选择性必修第二册第一、二章，力学实验。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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，L是自感系数很大、电阻不计的线圈，a、b是两个相同的小灯泡，在开关S由断开到闭合的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.开始流过b电流方向自左向右，电路稳定后没有电流流过b
B.开始流过b电流方向自右向左，电路稳定后没有电流流过b
C.开始流过b电流方向自左向右，电路稳定后仍有电流流过b
D.开始流过b电流方向自右向左，电路稳定后仍有电流流过b
2.如图，垂直于纸面向里的匀强磁场存在于两个同心圆之间，内圆的半径为2R，外圆的半径为3R。一带电粒子以一定速度正对圆心射入该磁场区域，轨迹恰好与内圆相切，不计粒子重力，则该粒子的轨道半径为（ ）
A. B. C. D.
3.如图，O点为等边三角形abc的中心，在三个顶点a、b、c处和O处，各有一根垂直纸面方向的相同的直导线，导线中通有大小都为I的恒定电流，电流方向如图所示，此时O点的直导线受到的安培力的大小为F.若把c处的直导线取走，其他条件不变，则O点的直导线受到的安培力的大小变为（ ）
A.F B. C.2F D.
4.如图所示，宽度为L的水平平行导轨处于匀强磁场中，质量为m的导体棒MN静止于导轨上，导体棒MN与导轨垂直，当通过MN的电流为I时，导体棒MN刚好静止，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面成角斜向上，且与MN垂直，导体棒MN受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则导体棒MN与导轨间的动摩擦因数为（ ）
A. B.
C. D.
5.如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A.磁体做自由落体运动 B.磁体做加速度增大的加速运动
C.磁体可能一直做加速度减小的加速运动 D.磁体先做加速运动，最后做减速运动
6.如图甲所示，螺线管匝数，横截面积，电阻，螺线管外接一个阻值的电阻，一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，规定电流方向从a经R流向b为电流正方向，则0～6s时间内流过电阻R的电流I随时间t的变化图像为（ ）
甲 乙
A. B.
C. D.
7.如图所示，两根间距为L的平行光滑的金属导轨MN和PQ水平放置，导轨电阻不计，水平导轨右端接有电阻R，水平导轨有宽度为d、磁感应强度大小都为B的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ区域磁场方向竖直向上，Ⅱ区域磁场方向竖直向下。一根质量为m的金属棒AB与导轨垂直放置，接入电路的电阻为R，C、D两点为磁场区域Ⅱ两侧导轨的中点，金属棒AB瞬间获得初速度后向右运动，AB棒穿出磁场区域Ⅰ时的速度为进入磁场Ⅰ时速度的一半，则AB棒到达C、D处的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.如图所示，CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场，当导体MN向右移动时，下列说法正确的是（ ）
A.电路MNDC中感应电流为顺时针方向 B.电路MNDC中感应电流为逆时针方向
C.电路MNEF中感应电流为顺时针方向 D.电路MNEF中感应电流为逆时针方向
9.在光滑绝缘水平面上有如图所示两部分的磁场区域Ⅰ和Ⅱ（俯视），分别存在着垂直纸面向里和垂直纸面向外的宽度均为L的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。边长为L的正方形单匝金属线框在水平向右的拉力F的作用下（图中未画出）以初速度进入，且能保持全过程匀速穿过磁场区域。已知线框的电阻为R，则在整个过程中（ ）
A.线框受到水平拉力的最大值为
B.线框受到水平拉力的最大值为
C.线框产生的焦耳热
D.线框产生的焦耳热
10.如图甲所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，导轨上端连接阻值为R的电阻。导轨间存在两个完全相同的矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ。质量为m的金属杆在重力作用下向下运动，金属杆始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t变化图像如图乙所示.时刻金属杆恰好进入磁场Ⅱ，图中物理量均为已知量，不计其他电阻。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.金属杆初始位置与磁场Ⅰ上边界距离为
IB.通过两磁场区域时，流经金属杆的电荷量相等
C.金属杆在磁场Ⅱ中回路产生的焦耳热比金属杆在磁场Ⅰ中
D.磁场的磁感应强度大小为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（7分）为了更全面地探究平抛运动的规律，某实验小组利用如图甲、乙所示两种装置设计实验：
甲 乙 丙
（1）该小组先利用图甲所示装置，用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向抛出，同时使B球由静止自由下落，此后仅能听到一个落地声音，通过此现象可以得到，平抛运动在__________（填“水平”或“竖直”）方向做__________（填“匀速直线”或“自由落体”）运动；
（2）再利用图乙所示装置，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，调节斜槽末端水平，让钢球沿斜槽轨道M滑下后从O点水平飞出，落在水平挡板N上。钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。上下移动挡板N，从斜槽上__________（填“相同”或“任意”）位置无初速度释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点，从而描绘出平抛运动的轨迹；
（3）利用图乙装置，在某次实验得到一条轨迹，但忘了标记抛出点，只记录了O、B、C三点，实验小组就以O点为坐标原点建立了如图丙所示的坐标系，并测出相关坐标值，则由图丙可得小球平抛运动的初速度为__________m/s，小球抛出点到O点的水平距离为__________m（取，计算结果均保留两位有效数字）。
12.（8分）某同学利用如图甲所示的电路测量未知电阻的阻值与电源电动势E和内阻r，R为电阻箱，电流表内阻不计。操作步骤如下：
甲 乙
（1）测的阻值，先闭合开关和，调节电阻箱，读出此时其示数和对应的电流表示数I，然后再断开，调节电阻箱，使电流表示数仍为I，读出此时电阻箱的示数，则的阻值为__________（用、表示）；
（2）保持闭合，断开，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表的示数I。为了直观地得到I与R的关系，该同学以电阻箱的阻值R为纵轴，则图乙坐标系的横轴x应取__________（填选项前的字母序号）；
A. B.I C. D.
（3）根据（2）选取的x轴，由图乙可求得电源的电动势__________，内阻__________；（用、及图像中的a、b表示）
（4）若考虑电流表内阻的影响，则利用该方法测出的电动势的测量值__________（填“大于”“小于”或“等于”）电动势的真实值。
13.（11分）如图所示，圆心为O、半径为的圆形金属轨道固定在水平面内，圆形金属轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。长度为的导体棒OA置于圆导轨上面，导体棒O端和圆轨道分别引出导线与电阻和电容器相连，导体棒在外力作用下以O点为圆心以角速度顺时针转动，已知导体棒的电阻，，电容器板长，板间距，不计圆形金属导轨电阻，求：
（1）流过电阻的电流大小和方向；
（2）若在电容器上板左边缘水平射人比荷的粒子，粒子恰能到达下板右边缘，则射入粒子的速度为多大。（不计粒子的重力）
14.（12分）某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为，今有一质量为m、电荷量为e的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子的速度v；
（2）速度选择器两板间电压；
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
15.（16分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距，其电阻不计。导轨平面与水平面夹角，N、Q两端和M、P两端分别接有的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终接触良好，已知棒ab的质量，电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。棒ab在平行于导轨向上的恒定拉力F作用下，以初速度沿导轨向上开始运动。能达到的最大速度，重力加速度取。
（1）判断流经棒ab中电流的方向，并求棒ab两端的最大电压；
（2）求该过程中拉力的大小；
（3）若棒ab从开始运动到的过程中两个电阻R上产生的总焦耳热，求此过程中棒ab的位移大小；
（4）在棒ab的位移大小为的过程，流过棒ab的电荷量。
参考答案
1. A 当S闭合瞬间，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L电流的增加，b逐渐变暗直到熄灭，开始流过电流方向自左向右，电路稳定后没有电流流过点b，选项A正确。
2. C 设粒子轨道半径为r，由几何关系可得，解得，选项C正确。
3. D 根据“两根互相平行的直导线通入相同方向的电流相互吸引，通入相反方向的电流相互排斥”，设b处的直导线对O点的直导线的安培力为，结合题意可得；若把c处的直导线取走，其他条件不变，则O点的直导线受到的安培力的大小为，选项D正确，
4. C 由左手定则可得：安培力方向垂直磁场斜向下，安培力大小为BIL，对导体棒MN由物体的平衡可得：
，，，，选项C正确。
5. C 磁体在铝管中运动的过程中，安培力做负功，磁体的加速度小于重力加速度，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体速度越快，产生的感应电动势越大，受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，选项B错误；若铝管较短，磁体一直做加速度减小的加速运动；若铝管较长，磁体先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动，选项C正确，D错误。
6. B在0～4s时间内，原磁场增大，则穿过螺线管的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应磁场方向向右，由安培定则可知，R中的电流方向从b流向a，感应电动势为，则通过R的电流大小为；在4～6s时间内，感应电动势为，则通过R的电流大小为，根据楞次定律可知，R中的电流从a流向A，选项B正确。
7. C 【解析】略
8. AD
9. AD 全过程中线框受到水平拉力的最大值为，，，，选项A正确，B错误；从线框右边框刚进入磁场Ⅰ到右边框刚进入磁场Ⅱ线框产生的焦耳热为，从线框右边框刚进入磁场Ⅱ到右边框刚要离开磁场Ⅱ线框产生的焦耳热为，从线框石边框刚要离开磁场Ⅱ到线框左边框离开磁场Ⅱ线框产生的焦耳热为，全过程中线框产生的焦耳热，选项C错误，D正确。
10. ABC 【解析】略
11.（1）竖直（1分） 自由落体（1分） （2）相同（1分）
（3）3.0（2分） 0.45（2分）
解析：（1）同时开始运动。只能听到一个落地声，则说明平抛运动与自由落体运动时间相等。则可知其竖直方向应做自由落体运动；
（2）需要保证多次描点是相同轨迹，故应从斜槽轨道的相同位置无初速度地释放钢球；
（3）由图丙中B、C的坐标可知，三点之间的时间间隔相同，根据竖直方向上的位移，利用可得，解得，小球平抛的初速度为，B点竖直方向的分速度为，到B点平抛运动的时间，故抛出点到O点的时间为，则抛出点与O点水平方向相距。
12.（1）（1分） （2）A（2分）
（3）（2分） （2分） （4）等于（1分）
解析：（1）由于后两次电路中电流相等，则有，解得：；
（2）（3）由闭合电路欧姆定律有，整理得，
则有，；
（4）由实验原理可知，电流表内阻不影响电动势的测量，故电动势测量值与真实值相等。
13.解：（1），
根据右手定则可知电流方向由
（2）粒子在电容器间做类平批运动，水平方向有
竖直方向有
又由牛顿第二定律有，得
电容器两端电压为电阻两端电压，由欧姆定律有，
解得
14.解：（1）粒子经过加速电场加速后，
根据动能定理：，解得：
（2）因为粒子恰能通过速度选择器，则粒子在速度选择器中受到的电场力和洛伦兹力为一对平衡力，
即：，解得
（3）粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力：
解得：
15.解：（1）电流方向a到b
最大电动势，
可得：
（2）最大速度时：，解得
（3），
由动能定理有，解得
（4）由法拉第电磁感应定律有
又，，，解得