山西省长治市2023-2024学年高二（上）期末物理试卷（含答案）

山西省长治市2023-2024学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.关于能源、能量，下列说法正确的是( )
A. 能量是守恒的，所以不会发生能源危机
B. 能量利用过程中存在能量耗散，说明能量在不断减少
C. 能量耗散说明便于利用的能源最终会转化为不便于利用的能源
D. 能量守恒定律说明能量的转化或转移不具有方向性
2.如图所示，带负电的点电荷在匀强电场中，只在静电力的作用下沿曲线由点运动到点，其电势能减小。则该电场方向可能是( )
A. 由指向
B. 由指向
C. 沿轴正方向
D. 沿轴正方向
3.如图所示的电路中，、是相同的两个小灯泡，是一个带铁芯的线圈，电阻极小。调节，稳定后两灯泡均能正常发光。则( )
A. 闭合时，立即变亮，逐渐变亮
B. 闭合时，立即变亮，逐渐变亮
C. 断开时，会突然闪亮一下而立即熄灭
D. 断开时，会突然闪亮一下而立即熄灭
4.水平桌面上固定着一根绝缘长直导线，矩形导线框靠近长直导线静止放在桌面上，如图甲所示。当长直导线中的电流按图乙的规律变化时图甲所示电流方向为其正方向，则( )
A. ，线框内电流的方向为 B. ，线框内电流的方向为
C. ，线框所受安培力方向一直向左 D. ，线框所受安培力方向一直不变
5.如图所示，为光敏电阻其电阻随光照强度增大而减小，为定值电阻，当闭合时，极板水平的电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 只逐渐增大光照强度，带电微粒会向上运动
B. 只逐渐增大光照强度，带电微粒会向下运动
C. 只缓慢将向上端移动，带电微粒会向下运动
D. 只缓慢将向上端移动，带电微粒会向上运动
6.回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中，其原理如图所示，两个铜质形盒间的狭缝很小，粒子穿过狭缝的时间可忽略。若用它对氕核加速，所需的高频电源的频率为。已知磁场的磁感应强度为，加速电压大小为，不考虑相对论效应，下列说法正确的是( )
A. 越大，氕核在加速器中运动的总时间越短
B. 越大，氕核射出加速器时的动能越大
C. 随着速度的增加，氕核在一个形盒中运动一次的时间在减小
D. 不改变和也可对氘核加速，但氘核射出加速器时的速度较小
7.如图所示，为等腰直角三角形，边长为、。两根通电长直导线垂直纸面分别放在、两点处。点处导线中的电流大小为，方向垂直纸面向外；点处导线中的电流方向垂直纸面向里。已知直线电流在周围某点产生的磁感应强度表示该点到导线的垂直距离，为常量，经测量发现点的磁场方向沿向上，则( )
A. 点处导线中的电流大小为 B. 处磁感应强度的大小为
C. 中点处磁感应强度的方向平行向左 D. 中点处磁感应强度的大小为
8.如图所示，矩形中、。其内部有一圆形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外。一个质量为、电荷量为的带电粒子，从的中点以速度垂直于射入正方形区域，经圆形磁场偏转后沿着方向从点飞出矩形区域，不计粒子的重力，下列说法正确的是( )
A. 粒子在磁场里运动的时间为 B. 粒子在磁场里运动的时间为
C. 圆形磁场区域的最小面积为 D. 圆形磁场区域的最小面积为
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.关于下列图片说法正确的是( )
A. 图甲中，摇动手柄使蹄形磁铁转动铝框会同向转动，且它们转动的角速度相同
B. 图乙中，当线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量冶炼金属
C. 图丙中，对着话筒讲话线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理
D. 图丁中，运输中，将表头的接线柱用导线连接可保护指针，这利用了电磁阻尼原理
10.如图所示的平面内，固定有等量异种点电荷，、两点关于两电荷连线对称，、两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是( )
A. 点的电场强度与点的相同
B. 点的电场强度与点的相同
C. 点的电势与点的电势相同
D. 将电子从点沿直线移动到点，静电力一直做负功
11.如图所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道竖直放置，图乙、图丙分别置于匀强磁场和匀强电场中，轨道两端点在同一高度上。现将、、三个相同的带正电小球同时从轨道左端的最高点由静止释放，小球均能经过轨道最低点。已知小球的带电荷量不会发生变化，则、、三个小球( )
A. 球、球在向右运动过程中始终不会脱离轨道
B. 到达轨道最低点时的速率均相同
C. 向右经过轨道最低点时，球对轨道的压力最大
D. 向左经过轨道最低点时，球对轨道的压力最小
12.水平固定的圆形线圈，上方有条形磁铁，其中轴与线圈的中心轴线保持重合，线圈的两端接电流传感器，如图甲所示。现让条形磁铁由高处从静止落下，以线圈中心位置为原点、竖直向下为正方向，俯视逆时针方向为感应电流的正方向，图乙记录了、两次实验中随条形磁铁的中点位置的变化关系，下列说法正确的是( )
A. 条形磁铁的上端为极，下端为极
B. 两次实验中，当条形磁铁的中点位于时，其速度最大
C. 实验中条形磁铁释放时的高度等于实验中条形磁铁释放时的高度
D. 穿过线圈的过程中，实验中有更多的机械能转化为电能
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.用如图装置探究感应电流产生的条件时，有下列操作，请按要求完成步骤：
在图中用笔画线代替导线，将实验电路补接完整；
根据完善的电路，闭合前，滑片应置于变阻器的______选填“”或“”端；
闭合，将螺线管插入的过程中，观察到电流计的指针向左偏转；
保持插入中静止，减小滑动变阻器接入电路的阻值，电流计的指针将会______选填“偏转”或“不偏转”；
断开的瞬间，电流计的指针将会______选填“向左”或“向右”偏转。
14.在吉县苹果上插上一个铜片和一个锌片，这就做成了一个苹果电池，用多用电表的直流电压挡测其开路电压，示数如图甲所示。为精确测量该苹果电池的电动势和内电阻，小梁同学设计了图乙的电路进行实验，请按要求完成下列任务：
A.电压表，内阻约
B.电压表，内阻约
C.电阻箱
D.电阻箱
实验中，所需部分器材如上，电压表应选择的是______选填“”或“”，电阻箱应选择的是______选填“”或“”；
正确选择器材后闭合，多次改变电阻箱的阻值，记录电阻箱和电压表对应的值，并算出和的值描到图丙中。某次当时，将该组数据的和的值描到图丙中，连同其他已描出的点绘出该电池的图线；
由图线可得该苹果电池的电动势 ______，内电阻 ______。计算结果保留两位有效数字
四、计算题：本大题共4小题，共36分。
15.如图，在区域内存在匀强磁场，方向垂直于纸面向外。一带电荷量为、质量为的粒子从轴上点，以速率沿轴的正方向射入磁场，从磁场右边界上某点离开磁场，并经过轴上的点，此时速度方向与轴正方向的夹角为。不计粒子的重力，求粒子穿过磁场右边界时的纵坐标值和磁场磁感应强度的大小。
16.蹄形磁铁的中心区域附近的磁场可看成匀强磁场。为近似测量该区域磁感应强度的大小，如图所示，将蹄形磁铁固定在两平行导轨间，两导轨间距略大于磁铁宽度，，质量的不锈钢尺垂直轨道支架放置。为导轨接上电源，将电流调节为。已知不锈钢尺与轨道间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
将支架的底板水平放置，判断不锈钢尺所受安培力的方向；
缓慢抬高支架底板的左端，发现当底板与水平面成角时，钢尺开始沿轨道下滑，求磁场磁感应强度的大小。取，，
17.海浪发电装置的俯视图可简化为图甲所示：圆柱体磁芯极和外壳极间形成均匀辐射状的磁场，它们可随着海浪上下浮动；磁芯与外壳的间隙中固定有环面水平的环形线圈，线圈半径为、匝数为、总电阻为。当磁体随海浪上下浮动时，线圈切割磁感线，就会产生感应电动势对外供电。已知线圈所在处磁感应强度的大小恒为，将线圈与阻值为的电阻组成闭合回路，则当磁体的速度随按图乙的规律变化时，求：
线圈中的最大感应电动势；
线圈所受的最大安培力；
内通过线圈的电荷量。
18.如图，一种质谱仪可简化为由粒子源、加速电场匀强电场、静电分析器和磁分析器组成。其中加速电场电压为，极板间距；静电分析器是圆心为、半径为的圆弧通道，其中半径为处各点的电场强度大小；磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小，为胶片。粒子源逸出初速度可忽略的某种粒子，经加速电场加速后，垂直加速极板从处进入并沿圆弧虚线通过静电分析器，之后进入磁分析器，最终打在胶片上的点，测得的距离。不考虑粒子间的相互作用，求：
带电粒子的比荷；
从粒子源到胶片，粒子运动的时间；
若粒子垂直加速极板从间进入静电分析器，通过计算分析粒子打到胶片上的位置范围。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】
12.【答案】
13.【答案】 偏转 向右
14.【答案】
15.【答案】解：粒子运动轨迹如图所示
设粒子在磁场中的运动半径为，粒子穿过磁场右边界时的纵坐标值为，根据几何关系有
洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有
解得磁场磁感应强度的大小为
。
答：粒子穿过磁场右边界时的纵坐标值为，磁场磁感应强度的大小为。
16.【答案】解：由左手定则可知，不锈钢尺所受安培力的方向水平向左；
钢尺刚好沿轨道下滑时，受力分析如下图：
由平衡可知，，，解得。
答：不锈钢尺所受安培力向左；
磁感应强度大小为。
17.【答案】解：由法拉第电磁感应定律，磁体的速度最大时，线圈中的感应电动势最大；
线圈中的感应电动势最大时，感应电流最大，
由闭合电路欧姆定律，
线圈所受的最大安培力；
由图可知，速度均匀变化，内通过线圈的平均感应电动势，
内通过线圈的平均感应电流，
由电流的定义式：，可知内通过线圈的电荷量。
答：线圈中的最大感应电动势为；
线圈所受的最大安培力为；
通过线圈的电荷量为。
18.【答案】解：粒子进入静电分析器中做匀速圆周运动，有
粒子进入磁场中做匀速圆周运动
又
联立，解得
设粒子在加速电场中加速用时，在静电分析器中用时，在磁分析器中用时，则有
粒子从粒子源到胶片所用时间为
若粒子垂直加速极板从间进入静电分析器，总能满足
在静电分析器中做匀速圆周运动，当时，粒子刚好贴着圆弧通道的内侧做匀速圆周运动，从点进入磁分析器中。当时，粒子刚好贴着圆弧通道的外侧做匀速圆周运动，从磁分析器的边界处进入。粒子进入磁分析器中均做匀速圆周运动，满足
轨迹半径不变，如图所示
实际轨迹在图中两虚线间变化，打到胶片上的位置范围在距离点
答：带电粒子的比荷为；
从粒子源到胶片，粒子运动的时间为；
若粒子垂直加速极板从间进入静电分析器，粒子打到胶片上的位置范围是。
第1页，共1页