山西省太原市2023-2024学年高二上学期期末学业诊断物理试题（含答案）

太原市2023～2024学年第一学期高二年级期末学业诊断
物理试卷
（考试时间：上午10∶30——12∶00）
说明：本试卷为闭卷笔答，答题时间90分钟，满分100分。
题号 一 二 三 四 总分
得分
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。请将正确选项前字母标号填入下表内相应位置。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
1.关于电源电动势，下列说法正确的是（ ）
A.电源电动势是反映电源把电能转化为其他形式能量本领大小的物理量
B.电动势与电压中的W都是指电场力做的功
C.外电路断路时，路端电压的大小等于电源电动势的大小
D.电动势越大表明电源储存的电能越多
2.下列说法正确的是（ ）
A.丹麦物理学家法拉第通过实验发现了电流的磁效应
B.两条通电导线平行且电流方向相同时会相互排斥
C.电流周围的磁场方向是用右手螺旋定则来判断的
D.安培认为磁体的磁场是由静止的电荷产生的
3.关于电流做功，下列说法正确的是（ ）
A.电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功
B.R是电动机的内阻，通过电动机的电流与其两端的电压满足U=IR
C.焦耳定律Q=I2Rt是由焦耳通过公式推导得到的
D. W=UIt只适用于纯电阻电路计算电流做的功
4.关于磁感线，下列说法正确的是（ ）
A.磁感线是不闭合的有向曲线，从N极出发到S极终止
B.磁感线是为了研究磁场根据实验事实而假想出来的
C.磁感线是带电粒子在磁场中运动的轨迹
D.没有磁感线的地方就没有磁场存在
5.下列说法正确的是（ ）
A.安培力的方向一定与磁场的方向垂直
B.通电导线在磁场中一定受到安培力的作用
C.判定通电导线在磁场中受力的方向用右手定则
D.安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力不做功，安培力也不做功
6.如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，关于穿过两环的磁通量Φa和Φb，下列说法正确的是（ ）
A. a、b环内磁通量由下向上，Φa>Φb
B. a、b环内磁通量由上向下，Φa<Φb
C. a、b环内磁通量由下向上，Φa<Φb
D. a、b环内磁通量由上向下，Φa>Φb
7.R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的电阻，R2的尺寸小于R1的尺寸。现给R1、R2加以相同的电压U，下列选项正确的是（ ）
A. R1、R2的电阻R1>R2
B.通过R1、R2的电流I1>I2
C. R1、R2的电功率P1=P2
D. R1、R2在相同时间内产生的焦耳热Q18.单根长直导线周围磁感应强度的大小（k为常数，I为导线中电流的大小，r为到导线的距离）。等边三角形PMN的三个顶点处，三根完全相同的长直导线通有等大、垂直纸面向外的电流I。每根导线在中心O处产生的磁感应强度大小均为B0，若将P处导线的电流变为2I，中心O处磁感应强度的大小变为（ ）
A. B0 B.B0 C.2B0 D.3B0
9.某带电粒子垂直射入匀强磁场，粒子使沿途的空气电离，动能逐渐减小，一段径迹如图所示。若粒子带电量不变，重力不计，下列说法正确的是（ ）
A.粒子从a到b运动，带正电
B.粒子从b到a运动，带正电
C.粒子从a到b运动，带负电
D.粒子从b到a运动，带负电
10.如图所示，电源电动势不变，金属杆ab处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与水平导轨平面成θ角，ab始终保持静止。下列选项正确的是（ ）
A. θ角由0°增加到90°的过程中，ab所受摩擦力先变大再变小
B. θ角由0°增加到90°的过程中，ab所受摩擦力先变小再变大
C. θ角由0°增加到180°的过程中，ab所受摩擦力先变大再变小
D. θ角由0°增加到180°的过程中，ab所受摩擦力与安培力的合力方向竖直向上
二、多项选择题：本题包含5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。全部选对的得3分，选不全的得2分，有错者或不答的得0分。请将正确选项前的字母填在下表内相应位置。
题号 11 12 13 14 15
答案
11.电源的电动势为5V、内阻为0.5Ω，“1V 1W”的灯泡与一个线圈电阻为0.5Ω的电动机串联。当电动机正常工作，灯泡也正常发光，下列选项正确的是（ ）
A.电路中的电流为1A
B.电动机两端的电压为0.5V
C.电源的输出功率为4W
D.电动机的输出功率为3W
12.电源电动势为3V、内阻为1Ω，定值电阻R=9Ω，滑动变阻器电阻最大阻值为20Ω，下列选项正确的是（ ）
A.滑动变阻器的最大功率为0.225W
B.定值电阻的最大功率为0.72W
C.滑动变阻器的滑片从左向右移动，R上消耗的功率一直减小
D.滑动变阻器的滑片从左向右移动，电源的输出功率一直增大
13.如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里匀强磁场，质量和电荷量大小都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点垂直于PQ射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知O是PQ的中点，不计粒子重力，下列选项正确的是（ ）
A.射入磁场时粒子a的速率最大
B.粒子c在磁场中运动的周期最小
C.粒子b在磁场中运动的时间最小
D.若磁感应强度方向改成垂直于纸面向外，a、b、c粒子在磁场中运动的周期均不变
14.如图所示，大量重力不计的不同带电粒子，以不同速度从小孔O射入速度选择器，通过速度选择器的粒子，再垂直射入右侧匀强磁场B2，做匀速圆周运动并打在底片上，下列选项正确的是（ ）
A.打在底片上不同位置的粒子进入右侧磁场速度不同
B.打在底片上不同位置的粒子在右侧磁场中运动时间不同
C.如果速度选择器平行板电荷量不变，板间距增大，能沿直线通过选择器的粒子速度不变
D.如果增大速度选择器中磁场的磁感应强度B1，比荷相同的粒子在右侧磁场中运动的半径变小
15.图甲是回旋加速器的示意图，图乙为其加速电压U的变化情况，质量为m、电荷量为q的粒子每次加速后的动能Ek随时间t变化的规律如图丙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，不计粒子重力，磁场的磁感应强度为B，下列选项正确的是（ ）
图甲 图乙 图丙
A.粒子在电场区域速度增大，在磁场区域速度也增大
B.图丙中，
C.加速电压U越大，粒子的加速次数越多
D. 时间内，粒子做圆周运动的半径为
三、实验题：本题包含2小题，共14分。请将答案填在题中横线上或按要求作答。
16.（6分）实验小组测量某品牌手机电池的电动势和内阻，实验室可供使用的器材如下：
A.待测电池（电动势约为4V，内阻约为9Ω）
B.电压表（量程0~3V，内阻约3000Ω）
C.电流表（量程0~50mA，内阻为18Ω）
D.定值电阻R1（阻值20Ω）
E.定值电阻R2（阻值2Ω）
F.滑动变阻器R′（最大阻值10Ω）
G.开关、导线若干
（1）为了获取多组数据并保证实验测量的精度，该小组先改装了电流表，图中的定值电阻R应选 （填“R1”或“R2”）；
（2）他们设计了如图甲所示实验电路图，按照电路图连接好实验电路后，闭合开关，调节滑动变阻器R′的阻值，读出几组相应的电压表和电流表示数U和I，将测得的实验数据绘制成了如图乙所示的U-I图象。则由图乙可以得到，电源的电动势为E= V，经过计算求得电源的内阻r= Ω。（结果保留两位有效数字）；
甲 乙
17.（8分）实验室提供了量程为0~5mA，内阻为140Ω的电流表，要求小明根据如下电路图，把它改装成简易的多用电表，该多用电表有5个挡位，分别为直流电压1V、5V挡，直流电流10mA、100mA挡，欧姆表×10Ω挡。
（1）图甲中B接 （填“红”或“黑”）表笔；
（2）当选择开关连接触点 （选填“1、2、3、4、5”）时，对应直流电流100mA挡；
（3）根据题设条件可得R4= Ω（结果保留两位有效数字）；
（4）选择开关与“3”相连，欧姆调零后进行测量某电阻阻值，指针位置如图乙所示，读数为 Ω。实际上因为电池老化，电源电动势已经由1.5V变为1.4V，内阻已经由1.0Ω变为2.8Ω，该电阻阻值应为
Ω（结果保留三位有效数字）。
四、计算题：本题包含4小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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。
18.（10分）如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，O为圆心，P为圆形边界上的一点。质量为m、电荷量为+q的粒子以速率v在纸面内沿PO方向射入磁场，粒子又从Q点射出磁场，PQ之间的弧长是圆周长的，不计粒子重力。求：
（1）圆形区域内磁场的方向；
（2）圆形区域内磁感应强度B的大小。
19.（10分）如图所示，竖直平面直角坐标系xOy第一象限内，存在水平向右的电场、垂直纸面向里的磁场。质量m=1kg、电荷量q=+0.1C的小球由O到A恰好做直线运动，当小球运动到A（0.1m，0.1m）点时，电场方向瞬间变为竖直向上，小球继续运动一段时间后，垂直于y轴射出第一象限。不计一切阻力，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）电场强度E的大小，磁感应强度B的大小；
（2）小球在第一象限内运动的时间。
20.（10分）如图所示，匀强电场水平向右，将一带正电的小球从A点竖直上抛，小球经M点后运动至B点。M为轨迹最高点，A、B两点在同一水平线上。小球抛出时动能为2024J，在M点动能也为2024J，不计空气阻力。求：
（1）小球水平位移x1与x2的比值；
（2）小球从A点运动到B点过程中的最小动能Ek。
21.（11分）水平分界线MN上方有竖直向下的匀强电场，电场强度为E。MN下方存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度均为B，PQ分界线与MN平行。质量为m的带电粒子在O处由静止释放，下落一定高度h后穿过MN，进入宽度为d、垂直纸面向外的匀强磁场中做匀速圆周运动。粒子穿过PQ后进入垂直纸面向内的匀强磁场，经过一段时间后返回出发点O。不计粒子重力，求：
（1）粒子的带电量；
（2）粒子从O点经过多长时间后返回O点。
太原市2023～2024学年第一学期高二年级期末学业诊断
物理参考答案及评分建议
一、单项选择题：本题包含10小题，每小题3分，共30分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
选项 C C A B A A C B D C
二、多项选择题：本题包含5小题，每小题3分，共15分。
题号 11 12 13 14 15
选项 AD AD CD BCD BD
三、实验题：共14分。
16.（6分）
（1）R2（2分） （2）3.8（2分） （3）8.2（2分）
17.（8分）
（1）红（1分） （2）1（1分）
（3）30（2分） （4）140（2分） （5）131（2分）
四、计算题：共41分。
18.（10分）
（1）根据左手定则，可判断磁场方向垂直纸面向里
（2）根据题意，由几何关系得
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动
19.（10分）
（1）小球在到达A点之前做匀速直线运动
电场方向变化后，小球所受重力与电场力平衡，小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动
由几何关系得
（2）小球做匀速直线运动的时间
小球做匀速圆周运动的周期
小球做匀速圆周运动转过的圆心角
小球做匀速圆周运动的时间
20.（10分）
（1）带电小球水平方向只受电场力做初速度为零的匀加速直线运动、竖直方向只受重力做竖直上抛运动，从A到M的时间与从M到B的时间相等
（2）合运动与分运动具有等时性，小球所受的电场力为qE、重力为mg
小球从A到M
求得
由图可知
，
小球从A运动到B的过程中，速度与合外力垂直时可取最小值
21.（11分）
（1）粒子进入磁场后运动轨迹如图所示，带电粒子从O点运动到MN边界
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径为R
由几何关系得
（2）带电粒子在电场中加速时间为
两个磁场B大小相等，周期相同
带电粒子在MN、PQ之间做匀速圆周运动时，运动时间为
带电粒子在PQ下方磁场运动，运动时间为
带电粒子第一次回到释放点O的时间为
根据周期性，粒子回到O点（n取正整数）