山西省朔州市怀仁市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题（含答案）

怀仁市2023-2024学年高二上学期1月期末考试
物理
（考试时间75分钟，满分100分）
一、选择题：本题共7小题，每题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．
1．导轨与水平面间夹角为，质量为、长为的金属棒中通有自到大小为的恒定电流，当磁场方向水平向左时，金属棒与磁场方向垂直且恰好可以静止在光滑的绝缘导轨上．当磁场方向由水平向左逐渐变为竖直向上时（已知电流大小保持不变，磁感应强度大小可以调整），要保持金属棒静止不动，重力加速度为，下列判断正确的是（ ）
A．磁感应强度逐渐变大 B．安培力逐渐变小
C．支持力逐渐变小 D．磁感应强度最小值为
2．如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为的绝缘细线，细线一端固定在点，另一端系一质量为的带电小球．小球静止时细线与竖直方向成角，此时让小球获得初速度且恰能绕点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为，下列说法不正确的是（ ）
A．匀强电场的电场强度
B．小球动能的最大值为
C．小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小
D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大再减小
3．在如图所示的电路中，为定值电阻，为可变电阻，为电源电动势，为电源内阻．则以下说法中正确的是（ ）
A．当时，上获得最大功率 B．当时，上获得最大功率
C．当时，上获得最大功率 D．当时，电源的效率最大
4．如图，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导轨的左端接入电容为的电容器和阻值为的电阻．质量为、阻值也为的导体棒静止于导轨上，与导轨垂直，且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中．开始时，电容器所带的电荷量为，合上并关后（ ）
A．通过导体棒电流的最大值为
B．导体棒向右先加速、后匀速运动
C．导体棒速度最大时所受的安培力不为0
D．电阻上产生的焦耳热等于导体棒上产生的焦耳热
5．如图所示，与轴的夹角为的直线将平面的第一象限分成两个区域Ⅰ、Ⅱ，Ⅰ区域内存在磁感应强度大小为、方向垂直坐标平面向里的匀强磁场，Ⅱ区域为真空．在时刻，一质量为、电荷量为的粒子，以速度从点沿轴正方向垂直磁场进入Ⅰ区域；在时刻，撤去磁场，最终粒子恰好沿两个区域的分界线运动且通过点．不计粒子的重力及空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子在磁场中运动的半径为
B．在时刻，撤去磁场
C．带电粒子在第一象限运动的时间为
D．带电粒子通过点时的速度大小为
6．图甲为某电源的图线，图乙为某小灯泡的图线的一部分，则下列说法中正确的是（ ）
A．电源的内阻为
B．当小灯泡两端的电压为时，它的电阻约为
C．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的两端的电压约为
D．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为
7．如图甲所示，两条平行的光滑金属轨道与水平面成角固定，间距为，质量为的金属杆水平放置在轨道上，其阻值忽略不计．空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为．间接有阻值为的定值电阻，、间接电阻箱．现从静止释放，改变电阻箱的阻值，测得最大速度为，得到与的关系如图乙所示，轨道足够长且电阻不计，取，
下列说法不正确的是（ ）
甲 乙
A．金属杆中感应电流方向为指向 B．金属杆所受的安培力沿轨道向下
C．定值电阻的阻值为 D．金属杆的质量为
二、选择题：本题共3小题，每题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求．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，在直线边界的右侧分布着范围足够大、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在磁场中到的距离为的点有一放射源，放射源能沿纸面内向各个方向不断地放射出质量为、电荷量为、速率为的带正电荷的粒子．已知磁场的磁感应强度大小为，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则（ ）
A．粒子从边界上射出的范围的长度为
B．如果磁场的磁感应强度增大为原来的2倍，粒子从边界上射出范围的长度也变为原来的2倍
C．如果磁场的磁感应强度减小，粒子从边界上射出范围也减小
D．同一时刻放射出的粒子到达边界的时间差最大为
9．如图所示，水平光滑导轨间距分别为，宽、窄导轨区域磁感应强度分别为、两导杆质量分别为、杆右端通过一条轻绳受质量为的重物牵连．并由静止开始运动．设回路中总电阻为．假设各导轨无限长．则下列说法正确的是（ ）
A．杆做加速度减小的加速运动，杆做加速度减小的减速运动
B．产生的电动势与杆产生的电动势之比为二者速度之比
C．杆和杆经足够长时间后的加速度之比为
D．若开始到某时刻过程生热为，此时两杆的速度分别为和，则重物机械能损失量为
10．如图所示为某静电场中轴上各点电势分布图，一个带电粒子从坐标原点由静止释放，仅在电场力作用下沿轴正向由处运动到处，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子一定带负电 B．粒子运动在处速度最大
C．粒子电势能先增大再减小 D．粒子加速度先减小后增大
三、非选择题：5小题，共54分．
11．（7分）多用电表的原理及使用．
（1）如图是多用电表内部结构示意图，通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连，以
改变电路结构，分别成为电流表、电压表和欧姆表，下列说法正确的是_______________
A．选择开关接2时的量程比接1时量程小，选择开关接6时量程比接5时量程大
B．测量某二极管的正向电阻时，应使表笔A接二极管的正极
C．用多用电表的欧姆挡测导体的电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，则测量值偏小
D．用多用电表的欧姆挡测电阻时，若指针偏转角度很小，则应换倍率更大的挡进行测量
（2）某同学发现如图1所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，闭合开关后，他用多用电表测量各点间的电压．得到已知只有一处故障．为进一步判断电路故障的性质，他断开开关后，将选择开关置于电阻挡的挡，分别将红黑表笔接端时，指针指在如图2所示的位置，则该电阻为_______________，他将红黑表笔接端时，指针_______________（填“几乎不偏转”或“偏转很大”），因此电路故障为_______________．
图1 图2
12．（8分）某物理兴趣小组将一个量程的毫安表改装成量程的电压表．
（1）先利用欧姆表测量了毫安表的内阻，然后将合适的电阻与该毫安表串联，从而改装成量程的电压表，请写出电阻的字母表达式_______________（用表示）；此后利用一只同量程的标准电压表，连接成图甲所示电路，对改装后的电压表进行校对，但在滑动变阻器从左到右调节时，发现改装后的电压表示数总是比同量程的标准电压表的示数大，出现这种现象的可能原因是：_______________（回答一条即可）；
图甲 图乙 图丙
（2）为更进一步准确测量毫安表的内阻，利用图乙所示的电路进行了毫安表内阻的测量，具体步骤如下：
①闭合开关，调节滑动变阻器、电阻箱，分别记录毫安表的示数、电流表的示数及电阻箱的数值；
②重复①的操作，记录多组不同，作出图像，如图丙所示，则毫安表的内阻为_______________．
13．（12分）如图所示，平面直角坐标系中，在（的范围内存在沿方向的匀强电场，一带正电微粒以一定的初速度沿与轴夹角的方向从坐标原点射入第Ⅰ象限电场，当微粒速度最小时，其在轴方向的位移为．不计重力．求：
（1）微粒射出电场的点的坐标；
（2）微粒穿过电场区域的过程中速度偏转角度的正切值．
14．（13分）如图所示，长为、宽为的长方形区域内充满垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度为，在时刻，一位于长方形区域中心的粒子源在平面内向各个方向均匀发射大量带正电的同种粒子，所有粒子的初速度大小均相同（数值未知），粒子在磁场中做圆周运动的半径．测得平行于方向发射的粒子在时刻恰从边离开磁场，不计重力和粒子间相互作用，求：
（1）粒子的比荷；
（2）粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间（角度可用反三角函数表示，例如：若，则）；
15．（14分）如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨倾斜放置，倾角，相距，在导轨的虚线和虚线间存在与导轨平面垂直向上的匀强磁场，磁感应强度，磁场区域的长度．现有两根相同的导体棒分别从图中处同时由静止释放．导体棒恰好匀速穿过磁场区域，且当导体棒刚穿出磁场时，导体棒恰好进入磁场．已知每根导体棒的质量，长度，电阻，重力加速度．不计棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求：
（1）导体棒穿过磁场区域的速度大小；
（2）导体棒穿过磁场区域的过程中，导体棒中产生的热量；
（3）导体棒刚进入磁场时，导体棒两端的电压．
高二年级物理参考答案及评分标准
一、选择题：本题共7小题，每题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．
1 2 3 4 5 6 7
D C A A C D B
二、选择题：本题共3小题，每题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求．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 9 10
AD CD AD
三、非选择题（5小题，共54分）
11．（7分）ACD 18 几乎不偏转 R断路
12． 测量毫安表内阻时，测得内阻偏大/定值电阻偏小 100
13．26．（1）；（2）3
【详解】（1）当微粒速度最小时，微粒到达最高点，如图所示
设粒子射入电场的速度为，水平方向和竖直方向的分速度
粒子从射入到运动到最高点，水平方向有
竖直方向有
联立可得
设微粒射出电场的点为，粒子从最高点到穿出点，水平方向有
竖直方向有
联立解得
射出点的纵坐标
可知微粒射出电场的点的坐标为．
（2）射入到最高点有
解得
设粒子穿过电场与水平方向的夹角为，则有
粒子射入电场和水平方向的夹角为
则微粒穿过电场区域的过程中速度偏转角度的正切值
14．29．（1）；
【详解】（1）平行于发射的粒子轨迹如图1
图1
由几何关系知
则有
粒子做圆周运动
联立以上各式得
（2）如图2从长边中点离开时间最短
图2
由几何关系知对应圆心角
最短时间
从长方形顶点离开时间最长，对应圆心角
最长时间
15．32．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）导体棒进入磁场后，受力分析如图所示
则有
解得
（2）由能量守恒有
解得
（3）导体棒进入磁场时，导体棒与导体棒的速度相等，则有
导体棒在磁场中的运动时间
对导体棒受力分析有
解得