河南省三门峡市2023-2024学年高二上学期1月期末调研考试物理试题（含答案）

★2024年1月26日
2023—2024学年度上学期期末调研考试
高二物理
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题答案使用0.5毫米的黑色墨水签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题的答题区域(黑色线框)内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4.考试结束后，将答题卡交回。
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题(本题共12小题，每题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选或不选得0分)
1.许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，下列说法正确的是
A.卡文迪什利用扭秤实验测出了静电力常量k的数值
B.富兰克林通过油滴实验测定了电荷量e的数值
C.法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场
D.麦克斯韦提出了电磁场统一理论并用实验证明了电磁波的存在
2.有研究表明，当兴奋情绪传播时，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化。如图为某一瞬间人体表面的电势分布图，该电势分布可等效为两等量异种点电荷周围的电势分布，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，a、b、c、d为等势面上的点，a、b为两电荷关于连线中点对称的两点，c、d为两电荷连线中垂线上对称的两点。下列说法中正确的是
A.c点的电势大于d点的电势
B.a、b两点的电场强度大小相等，方向相反
C.负电荷在c点的电势能小于在a点的电势能
D.将带正电的试探电荷从b点移到d点，电场力做负功
3.如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡外于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内的线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于向里的磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度大小由0增大到B0，此过程中
A.通过线圈的磁通量变化量大小为nB0S B.线圈中感应电流方向为逆时针方向
C.AB边受到的安培力方向向右 D.线圈有扩张的趋势
4.如图所示，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，A、B是两个完全相同的灯泡，它们的额定电压和电源电动势相等，电源内阻可忽略。下列说法正确的是
A.闭合开关S时，A、B灯同时亮且都正常发光
B.闭合开关S，待电路稳定时，A灯比B灯亮
C.闭合开关S，待电路稳定时，B灯比A灯亮
D.断开开关S时，A、B两灯同时缓慢熄灭
5.如图所示，一台理想变压器原、副线圈匝数之比n1：n2=19：2。原线圈接在电压(V)的交流电源上，副线圈接R=20Ω的电阻。图中电表均为理想电表，下列说法正确的是
A.电压表的示数为40V B.电流表的示数为19A
C.变压器的输入功率为60W D.变压器的输出功率为100W
6.如图(a)，水平匀强磁场中有一边长为0.5m的正方形线框，其电阻为1Ω。当线框绕过其两对边中心的竖直轴OO'以某一角速度匀速旋转时，线框中产生的感应电动势随时间t变化的关系如图(b)所示。下列说法正确的是
A.线框转动的角速度为0.4rad/s B.磁感应强度的大小约为0.4T
C.线框内感应电流的有效值约为0.7A D.t=0时，线框平面与磁感应强度方向的夹角为90°
7.如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m；导体棒ab垂直于导轨放置且与导轨接触良好，其质量m=1kg，接入电路的电阻R=0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数=0.5，导轨平面处在磁感应强度为5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于ab斜向右上方，与导轨平面夹角α=53°；电源电动势E=10V，内阻r=0.1Ω，定值电阻R=4Ω。细绳垂直于ab且沿水平方向跨过轻质定滑轮悬挂一重物。不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6。ab处于静止状态，则
A.导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右
B.导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左
C.重物重力G最小值是1.5N
D.重物重力G最大值是7.5N
8.一列简谐横波在t=0s时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点Р沿y轴方向做简谐运动的表达式为(y的单位是cm)。下列说法中正确的是
A.这列波的波长为3m B.这列波的波速为1m/s
C.这列波的传播方向沿x轴负方向 D.在0～0.1s时间内，Р质点通过的路程是0.lm
9.某地新装的一批节能路灯如图甲，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。其内部电路简化原理图如图乙，电源电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)。现减少光照强度，灯泡电阻不变，则下列判断正确的是
A.A、B灯都变暗 B.A、B灯都变亮 C.电源的总功率变大 D.电源的效率变大
10.利用如图所示的电路分析平行板电容器的动态变化，已知电源的内阻可忽略不计，R为电阻箱，一带负电的小球固定在电容器之间的О位置。则下列说法正确的是
A.保持电键闭合，M板向下平移少许，小球的电势能增大
B.保持电键闭合，将电阻箱的阻值增大，静电计的指针偏角减小
C.断开电键，M板向下平移少许，静电计的指针偏角减小
D.断开电键，M板向左平移少许，小球的电势能减少
11.如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，不计杆与导轨之间的摩擦。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计。则此过程中
A.杆的速度最大值
B.流过电阻R的电量为
C.恒力F做的功大于回路中产生的焦耳热
D.恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量
12.如图所示，空间中存在一个半径为R的圆形匀强磁场，方向垂直纸面向里，从圆形磁场边界上的Р点沿不同方向射入两个不同电荷量、初速度大小相同的带电粒子A、B，A粒子与圆形磁场半径OP的夹角为α=30°，B粒子与圆形磁场半径OP的夹角为θ=60°，结果两粒子都会从边界上的C点射出。不计粒子的重力，则下列说法正确的是
A.A、B粒子带同种性质电荷
B.A、B粒子的比荷之比为1：
C.A、B粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为1：
D.A、B粒子在磁场中运动的时间之比为：2
第Ⅱ卷(非选择题 共52分)
二、实验题(本题共2个小题，共12分，请将答案写在答题卡上)
13.在用单摆测量重力加速度的实验中：
(1)为了尽量准确地测得重力加速度，组装单摆时应选用的器材是___________。
A.长度约25cm的轻质细绳 B.长度约110cm的轻质细绳
C.直径约1cm的小钢球 D.直径约3cm的塑料球
(2)某同学用游标卡尺测量小球直径d，游标卡尺如图甲所示，由此可得小球直径d=_________mm。
(3)该同学改变摆长进行了多次测量，得到了多组摆长L及对应的单摆周期T的数据，作出了T2-L图像如图乙所示，图中相关坐标的数据均为已知，可得当地的重力加速度为g=__________。
14.某同学设计了图甲所示的实验电路，电路中各个器材元件的参数为：电池组(E约为6V，r约为3Ω)、电流表(量程2.0A，内阻RA=0.8Ω)、电阻箱R1(0~99.9Ω)、滑动变阻器R2、开关三个及导线若干。他认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻和R2接入电路的阻值。
(1)先利用该电路测R2接入电路的阻值。他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某
位置，接着闭合S2，S，断开S1，读出电流表的示数I；再闭合S、S1，断开S2，调节电阻箱的电阻值为3.6Ω时，电流表的示数也为I。则此时滑动变阻器接入电路的阻值为_________Ω。
(2)接着利用该电路测电源电动势和内电阻
①他的实验步骤为：
A.在闭合开关前，调节R1或R2至_________(选填“最大值”或“最小值”)，之后闭合开关S，再闭合_________(选填“S1”或“S2”)；
B.调节电阻R1或R2，得到一系列电阻值R和电流Ⅰ的数据；
C.断开开关，整理实验仪器。
②图乙是他根据实验数据绘出的图像，电源电动势E=________V，内阻r=__________Ω。(结果保留两位有效数字)。
三、计算题(本题共3个小题，共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
15.(8分)如图所示，在倾角θ=30°的斜面上固定一间距L=0.5m的两平行光滑金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直且接触良好。整个装置处在磁感应强度B=0.1T，垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)，金属棒ab处于静止状态，取g=10m/s2。
求：
(1)金属棒ab中电流Ⅰ的大小；
(2)滑动变阻器接入电路中的阻值R。
16.(14分)如图所示，在xOy坐标系中，y>0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场，在y<0的范围内存在着垂直纸面的匀强磁场(方向未画出)。现有一质量为m、电荷量为-q(重力不计)的带电粒子以初速度(沿x轴正方向)从y轴上的a点出发，运动一段时间后，恰好从x轴上的d点第一次进入磁场，然后从О点第一次离开磁场。已知Oa=L，Od=2L，求：
(1)电场强度大小；
(2)粒子第一次通过x轴时的速度大小和方向；
(3)磁感应强度的大小和方向。
17.(18分)如图，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，导轨间距L=0.2m。水平导轨的一部分处于磁感应强度B=0.5T、方向垂直于水平导轨平面向上的匀强磁场中，磁场区域的左、右边界分别为虚线MN和PQ。在磁场中离左边界d=0.4m处垂直于水平导轨无初速度放置导体棒a，在倾斜导轨上高h=0.2m处垂直于导轨放置导体棒b。现将导体棒b由静止释放，最终导体棒a以1m/s的速度从磁场右边界离开磁场区域。已知导体棒a、b的质量均为m=0.01kg，阻值均为R=0.1Ω，棒的长度均等于导轨间距，不计导轨电阻，两导体棒在磁场内运动时不会相碰，运动过程中导体棒始终垂直于导轨且接触良好。忽略磁场的边界效应，重力加速度g=10m/s2。
求：
(1)导体棒b刚进人磁场时，导体棒α的加速度大小；
(2)a棒离开磁场时，b棒的速度大小；
(3)整个过程中，回路中产生的焦耳热Q。
2023—2024学年度上学期期末调研考试
高二物理参考答案
1.C，2.D，3.B，4.D，5.A，6.C，7.D，8.D，9.BD，10.CD，11.BCD，12.BD
13.BC(2分)，8.6(1分)，(2分)
14.3.6(1分)，最大值(1分)，S1(1分)，6.0(2分)，2.8(2分)
15.(1)对金属棒受力分析，根据几何关系有
.............(2分)
根据安培力公式有F=BIL..............(1分)
解得I=2A................(1分)
(2)根据闭合电路欧姆定律有
...........(2分)
解得R=5Ω...........(2分)
16.(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动，根据牛顿第二定律可得其加速度大小为
，①...........(1分)
设粒子做类平抛运动的时间为t，则x方向上有
，②...........(1分)
y方向上有，③............(1分)
联立①②③解得，④...........(1分)
(2)粒子在d点的y方向分速度大小为
，⑤.............(1分)
联立①②⑤解得
，⑥............(1分)
设粒子在d点速度方向与x轴正方向的夹角为α，则
，⑦............(1分)
解得=45°，⑧............(1分)
粒子第一次通过x轴时的速度大小为
，⑨..............(1分)
(3)由题意可知粒子进入磁场后向左偏转，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向里。如图所示，根据几何关系可知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为
，⑩............(2分)
根据牛顿第二定律有
， ..........(2分)
联立⑨⑩ 解得。 ..........(1分)
17.(1)解：(1)金属棒b下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：
................(1分)
b进入磁场时产生的感应电动势：...........(1分)
感应电流：...................(1分)
对金属棒a，由牛顿第二定律得：.................(1分)
代入数据解得：a=10m/s2.........................(1分)
(2)a、b两棒组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
.........(2分)
代入数据解得：=1m/s............(1分)
(3)a棒离开磁场前a、b两棒共速，此时两棒间的距离为，
对导体棒a，由动量定理得：.............(1分)
其中：，
则：.............(1分)
通过回路的电荷量：.................(1分)
代入数据解得：=0.2m................(1分)
从a棒离开磁场到b棒到达磁场右边界过程，通过回路的电荷量为q2，b棒到达右边界时的速度为
对b，由动量定理得：.............(1分)
其中：，则：..............(1分)
通过回路的电荷量：.......................(1分)
整个过程，由能量守恒定律得：.................(2分)
代入数据解得：Q=0.015J....................(1分)