河南省洛陽市2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期中物理試題【含答案解析】

洛陽市2023——2024學(xué)年第一學(xué)期期中考試高二物理試卷全卷共6頁，共100分，考試時間為75分鐘。注意事項；1、答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、考號填寫在答題卡上。2.考試結(jié)束，將答題卡交回。一、選擇題（本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1~8題只有一項符合題目要求，第9~12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分。）1.關(guān)于安培力和洛倫茲力，以下說法中正確的是（）A.帶電粒子在磁場中運動時，可能不受洛倫茲力作用B.放置在磁場中的通電導(dǎo)線，一定受到安培力作用C.帶電粒子在磁場中做非勻速圓周運動時，洛倫茲力可能做功D.放置在磁場中的通電導(dǎo)線，所受磁場力的方向就是磁場的方向【答案】A【解析】【詳解】A．若帶電粒子運動方向與磁場方向平行，則不受洛倫茲力作用，故A正確；B．放置在磁場中的通電直導(dǎo)線與磁場平行時不受安培力作用，故B錯誤；C．洛倫茲力與速度垂直，不做功，故C錯誤；D．放置在磁場中的通電導(dǎo)線，所受磁場力的方向與磁場的方向垂直，故D錯誤。故選A。2.電路連接如圖，以下幾種情況中，電流表指針不偏轉(zhuǎn)的是（）A.開關(guān)閉合或斷開瞬間B.開關(guān)閉合電路穩(wěn)定后C.在開關(guān)閉合的情況下，快速移動滑動變阻器滑動片D.在開關(guān)閉合的情況下，把線圈A從線圈B中抽出過程中【答案】B【解析】【詳解】A．開關(guān)閉合或斷開瞬間，穿過B線圈的磁通量變化，閉合回路會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流指針偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；B．開關(guān)閉合穩(wěn)定之后，穿過B線圈的磁通量不發(fā)生變化，閉合回路不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流指針不偏轉(zhuǎn)，故B正確；C．開關(guān)閉合之后，移動滑動變阻器的滑片，A線圈中電流發(fā)生變化，線圈B的磁通量會發(fā)生變化，閉合回路會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流指針偏轉(zhuǎn)，故C錯誤；D．開關(guān)閉合之后，拔出線圈A的過程中，線圈B的磁通量會發(fā)生變化，閉合回路會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流指針偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。故選B。3.如圖所示，虛線左側(cè)存在有范圍足夠大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里。紙面內(nèi)的矩形線圈abcd的長與寬分別為2L和L，ad、bc的中點位于虛線上，下列判斷正確的是（）A.圖示位置穿過線圈abcd的磁通量為2BL2B.圖示位置穿過線圈abcd磁通量為C.若線圈從圖示位置以ab邊為軸轉(zhuǎn)動60°，穿過線圈abcd的磁通量變化量為BL2D.若線圈從圖示位置以ab邊為軸轉(zhuǎn)動180°，穿過線圈abcd的磁通量變化量為3BL2【答案】D【解析】【詳解】AB．此時只有一半的線圈在磁場中，穿過線圈的磁通量為故A錯誤，B錯誤；C．線圈繞ab邊旋轉(zhuǎn)角時，根據(jù)幾何關(guān)系可知，線圈整個進入磁場，線圈在垂直于磁場方向的投影面積為穿過線圈的磁通量為磁通量不變，穿過線圈abcd的磁通量變化量為零，故C錯誤；D．線圈繞ab邊旋轉(zhuǎn)角時，根據(jù)幾何關(guān)系可知，線圈整個進入磁場，線圈在垂直于磁場方向的投影面積為穿過線圈的磁通量為磁通量為標(biāo)量，則穿過線圈磁通量的變化量為故D正確。故選D。4.已知兩電源的電動勢，當(dāng)它們分別向電阻供電時，外電路消耗功率相等，電源E1和E2的效率分別為η1、η2。當(dāng)外電路電阻變?yōu)闀r，電源E1和E2對應(yīng)的外電路功率分別為P1、P2，則（）A.η1>η2P1>P2 B.η1>η2P1<P2C.η1<η2P1>P2 D.η1<η2P1<P2【答案】D【解析】【詳解】當(dāng)兩個電源分別與阻值為的電阻連接時，電源輸出功率相等，即即電路電流相等，電源E1和E2的效率分別為由，可得當(dāng)外電路電阻減小變?yōu)闀r，兩電源的干路電流分別變?yōu)榻Y(jié)合，，當(dāng)分母減小相同值時，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知故故選D。5.某電源和某額定電壓6V、額定功率12W的小燈泡圖像如圖甲中①、②圖線所示，現(xiàn)將該電源和小燈泡組成圖乙所示電路，下列說法正確的是（）A.小燈泡此時的電阻為3ΩB.小燈泡消耗的電功率為4.32WC.電源的總功率為9WD.如果把小燈泡換成某一定值電阻，則電源的輸出功率可能變大【答案】C【解析】【詳解】A．該電源和小燈泡組成閉合電路時，①、②兩圖線的交點表示燈泡的工作狀態(tài)，知小燈泡兩端的電壓U=3V，流過小燈泡的電流I=1.5A，小燈泡此時的電阻為故A錯誤；B．小燈泡消耗的電功率故B錯誤；C．由圖可知電源電動勢為6V，電源的總功率故C正確；D．由圖可知，電源的內(nèi)阻當(dāng)電源外電路電阻等于電源內(nèi)阻時，電源輸出功率最大，此時小燈泡的電阻的，此狀態(tài)電源輸出最大，所以如果把小燈泡換成某一定值電阻，則電源的輸出功率不可能變大，故D錯誤。故選C。6.如圖所示，磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場方向平行于紙面向左，紙面內(nèi)一個半徑為r的半圓導(dǎo)體ab，可繞過圓心O且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體ab中通以a→b方向的恒定電流I，并沿逆時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)180°的過程中，下列說法正確的是（）A.導(dǎo)體ab受到的安培力方向始終垂直紙面向里B.導(dǎo)體ab受到的安培力不可能為零C.導(dǎo)體ab受到的安培力最大值為πBIrD.導(dǎo)體ab受到的安培力大小可能為【答案】D【解析】【詳解】A．在導(dǎo)體ab中通以a→b方向的恒定電流I，并沿逆時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)180°的過程中，由題圖可知，導(dǎo)體ab在磁場中的有效長度為a、b的連線，即為半圓導(dǎo)體ab的直徑，由左手定則可知，導(dǎo)體ab受到的安培力方向先垂直紙面向里，后垂直紙面向外，A錯誤；BC．由安培力計算公式，可得導(dǎo)體ab在磁場中受到的安培力大小為式中θ為磁感應(yīng)強度B的方向與a、b間的連線之間的夾角，當(dāng)導(dǎo)體a、b的連線與勻強磁場方向平行時，即θ角等于0°時，導(dǎo)體ab受到的安培力是零；當(dāng)θ角等于90°時，即磁感應(yīng)強度B的方向與a、b間的連線垂直時，導(dǎo)體ab受到的安培力有最大值，最大值為BC錯誤；D．由以上分析可知，導(dǎo)體ab沿逆時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)180°的過程中，導(dǎo)體ab受到的安培力大小范圍為因此導(dǎo)體ab受到的安培力大小可能為，D正確。故選D。7.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是與高頻交流電源兩極相連接的兩個D形金屬盒，在兩盒間的狹縫間形成周期性變化的電場，使帶電粒子每次通過狹縫時都能得到加速。兩D形金屬盒處于與盒面垂直的勻強磁場中，如圖所示。在保持勻強磁場的磁感應(yīng)強度和加速電壓不變的情況下，用同一裝置分別加速質(zhì)子（）和氦核（），下列說法中正確的是（）A.該裝置也可以加速中子B.質(zhì)子與氦核所能達到的最大速度之比為2∶1C.加速質(zhì)子、氦核時交變電壓的周期之比為2∶1D.若升高高頻交流電源的電壓，帶電粒子最終射出回旋加速器的速度將增大【答案】B【解析】【詳解】A．中子不帶電，該裝置不可以加速，故A錯誤；B．根據(jù)，得帶電粒子加速后所能達到的最大速度由于回旋加速器的最大半徑相同，質(zhì)子與氦核的比荷之比是，所以質(zhì)子與氦核所能達到的最大速度之比為2∶1，故B正確；C．由，質(zhì)子與氦核的比荷之比是，所以加速質(zhì)子、氦核時交變電壓的周期之比為，故C錯誤；D．由帶電粒子最終射出回旋加速器的最大速度，可知帶電粒子最終射出回旋加速器的速度與高頻交流電源的電壓無關(guān)，故D錯誤。故選B。8.某同學(xué)用一個量程1mA，內(nèi)阻900Ω的表頭G，電阻箱。和組裝一個多用電表，使之具有直流電流10mA和直流電壓5V兩擋，電路結(jié)構(gòu)如圖所示，則的阻值應(yīng)為（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【詳解】表頭的滿偏電流Ig=1mA=0.001A微安表內(nèi)阻Rg=900Ω改裝后電流表量程I=10mA=0.01A改裝后電壓表量程U=5V由歐姆定律得IgRg=（I-Ig）R1，U=IgRg+IR2代入數(shù)據(jù)解得R1=100Ω，R2=410Ω故選C。9.如圖所示，電源、開關(guān)和燈泡組成串聯(lián)電路，A、B、C為電路中的三個檢測點。閉合開關(guān)燈泡不會發(fā)光，原因是以下三種情況中的一種造成的：（1）電源故障；（2）開關(guān)接觸不良；（3）燈泡和燈座接觸不良。小明同學(xué)為了查找故障原因，用多用電表直流電壓擋檢測，且黑表筆始終接在A點。以下判斷正確的是（）A.斷開開關(guān)，紅表筆接B點，若電表示數(shù)接近電源電動勢，則電源正常；若電表無示數(shù)，則電源有故障B.電源正常，閉合開關(guān)，紅表筆接C點，若電表無示數(shù)，則燈泡和燈座接觸不良C.電源正常，閉合開關(guān)，紅表筆接C點，若電表無示數(shù)，則開關(guān)接觸不良D.電源正常，閉合開關(guān)，紅表筆接C點，若電表有示數(shù)，則燈泡和燈座接觸不良【答案】ACD【解析】【詳解】A．?dāng)嚅_開關(guān)，紅表筆接B點，若電表示數(shù)接近電源電動勢，可知電壓表與電源接通，則電源正常；若電表無示數(shù)，則電源有故障，故A正確；BC．電源正常，閉合開關(guān)，紅表筆接C點，若電表無示數(shù)，可知電壓表與電源沒有接通，則開關(guān)接觸不良，故B錯誤，C正確；D．電源正常，閉合開關(guān)，紅表筆接C點，若電表有示數(shù)，可知電壓表與電源接通，則開關(guān)正常，燈泡和燈座接觸不良，故D正確。故選ACD。10.如圖，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，R?、R?為定值電阻，電容器的電容為C，已知r，滑動變阻器R?的最大阻值大于r?，F(xiàn)將滑動變阻器的滑動片P由最上端緩慢地向下滑動，電壓表V?、V?示數(shù)變化量的絕對值分別為下列說法正確的是（）A.電壓表V?、V?示數(shù)增大，電流表A的示數(shù)減小B.當(dāng)時，電源的輸出功率最大，電源效率也最大C.電容器增加的電荷量為CΔU1D.【答案】AD【解析】【詳解】A．滑動變阻器的滑片由最上端緩慢地向下滑動，滑動變阻器接入電阻增大，回路總電阻增大，干路電流減小，內(nèi)電壓減小，則路端電壓增大，即示數(shù)增大，A示數(shù)減小，由于則示數(shù)增大，故A正確；B．當(dāng)時，電源的輸出功率最大，電源效率為50%，不是最大，故B錯誤；C．根據(jù)解得則電容器增加的電荷量為故C錯誤；D．設(shè)電流表示數(shù)起始I，根據(jù)歐姆定律有將滑動變阻器的滑片由最上端緩慢地向下滑動后，有即即故D正確。故選AD。11.在Ⅰ、Ⅱ兩個區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小均為B的勻強磁場，磁場方向如圖所示，AD、AC邊界的夾角為30°，邊界AC與邊界MN平行，Ⅱ區(qū)域?qū)挾葹閐、質(zhì)量為m、電荷量為q的正粒子，可在邊界AD上的不同點以垂直AD且垂直磁場的方向射入磁場，若入射速度大小為不計粒子重力，則（）A.粒子在磁場中運動的半徑為0.5dB.粒子在距A點0.5d處射入，會進入Ⅱ區(qū)域C.粒子在距A點1.5d處射入，在Ⅰ區(qū)域內(nèi)運動的時間為D.能夠進入Ⅱ區(qū)域的粒子，在Ⅱ區(qū)域內(nèi)運動的最短時間為【答案】BC【解析】【詳解】AB．粒子做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有其中解得r=d畫出恰好不進入Ⅱ區(qū)的臨界軌跡，如圖所示結(jié)合幾何關(guān)系，有故從距A點0.5d處射入，會進入Ⅱ區(qū)，故A錯誤，B正確；C．粒子距A點1.5d處射入，在Ⅰ區(qū)內(nèi)運動的軌跡為半個圓周，故時間為故C正確；D．從A點進入的粒子在磁場中運動的軌跡最短（弦長也最短），時間最短，軌跡如上圖所示，軌跡對應(yīng)的圓心角為60°，故時間為故D錯誤。故選BC。12.如圖所示，兩長度均為L的平行通電長直導(dǎo)線P、Q鎖定在傾角為θ的光滑絕緣斜面上，質(zhì)量分別為m、2m，兩導(dǎo)線中通入大小相等的電流I，重力加速度大小為g。現(xiàn)對兩導(dǎo)線解除鎖定的同時，在導(dǎo)線Q的中點施加一沿斜面向上的拉力F，使兩導(dǎo)線間距不變并沿斜面向下做勻加速直線運動。下列說法正確的是（）A.兩導(dǎo)線中電流的方向一定相同B.兩導(dǎo)線間的安培力大小為C.若，撤去F瞬間，導(dǎo)線P、Q的加速度大小之比為1∶4D.若去掉Q，通有電流I的導(dǎo)線P僅在外加勻強磁場作用下靜止在斜面上，所加磁場的磁感應(yīng)強度大小滿足條件為【答案】AC【解析】【詳解】A．由題意分析可知P、Q的加速度加速度相同，P、Q一定相互吸引，則P、Q中電流一定同向，A正確；B．對整體由牛頓第二定律有對P進行受力分析，由牛頓第二定律解得B正確；C．若，則由牛頓第二定律得安培力大小為，撤去外力瞬間，對受力分析可得解得，加速度方向沿斜面向下對受力分析可得解得，加速度方向沿斜面向下導(dǎo)線P、Q加速度大小之比為，C正確；D．對受力分析知，當(dāng)磁場方向垂直于斜面向下時，磁感應(yīng)強度最小，由共點力平衡條件可知要使導(dǎo)線靜止在斜面上，需要外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小滿足，D錯誤。故選AC。二、實驗題（本題共2小題，共15分）13.某同學(xué)在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，用毫米刻度尺測量金屬絲接入電路的有效長度為，用螺旋測微器測量金屬絲直徑d（刻度位置如圖所示），用伏安法測出金屬絲的電阻（阻值大約為3Ω），然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率。在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測金屬絲外，還有如下實驗器材：A.直流電源：電動勢約3V，內(nèi)阻很?。籅.電壓表V：量程0~3V，內(nèi)阻約5kΩ；C.電流表A：量程0~0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω；D．滑動變阻器：最大阻值20Ω，允許通過的最大電流0.6A；E．開關(guān)、導(dǎo)線等。（1）從圖中讀出金屬絲的直徑d為___________mm；（2）根據(jù)所提供的器材、在虛線框中補充完整測定金屬絲電阻的實驗電路圖（用定值電阻符號代替金屬絲）___________；（3）若根據(jù)伏安法測出金屬絲的阻值為R，則這種金屬材料的電阻率的表達式為ρ=___________（用題中所給字母表示）?！敬鸢浮竣?0.730②.③.【解析】【詳解】（1）[1]金屬絲的直徑（2）[2]由于金屬絲電阻較小，安培表采用外接法，滑動變阻器直接采用限流電路，電路如圖所示（3）[3]根據(jù)得14.在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，提供的器材有：A.電流表：量程為3A，內(nèi)阻約為0.02ΩB.電流表：量程為0.6A、內(nèi)阻為0.40ΩC.電壓表：量程為15V，內(nèi)阻約為15kΩD.電壓表：量程3V，內(nèi)阻約為3kΩE.滑動變阻器；最大阻值200Ω，允許通過最大電流0.2AF.滑動變阻器：最大阻值20Ω，允許通過最大電流3AG.開關(guān)、導(dǎo)線若干（1）為了較準(zhǔn)確測量電池電動勢和內(nèi)阻，滑動變阻器應(yīng)該選___________（填E或F）；電流表應(yīng)該選___________（填A(yù)或B）；實驗電路圖應(yīng)該選圖中的___________圖（填“甲”或“乙”）。（2）實驗測得一個電池的路端電壓U和通過電池的電流強度I的關(guān)系圖像如圖所示。由圖可以求得電源電動勢。E=___________V，內(nèi)電阻r=___________Ω（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。【答案】①.F②.B③.甲④.1.50⑤.1.10【解析】【詳解】（1）[1][2][3]干電池內(nèi)阻較小，則滑動變阻器的阻值范圍應(yīng)小一些，滑動變阻器應(yīng)該選F；電路電流較小且電流表內(nèi)阻已知時，可求電流表分壓，消除系統(tǒng)誤差，故電流表選擇B。則電路圖應(yīng)選擇甲。（2）[4][5]根據(jù)閉合電路歐姆定律得通過圖像的截距和斜率得，內(nèi)阻為三、解答題（本題共3小題，共37分。解答要有必要的文字說明和方程式，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題目，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）15.兩平行金屬導(dǎo)軌（電阻不計）水平放置，間距兩導(dǎo)軌間接有電動勢內(nèi)阻，的電源。勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強度。導(dǎo)體棒ab放置在導(dǎo)軌上方，與兩導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好，二者間的動摩擦因數(shù)已知導(dǎo)體棒ab電阻質(zhì)量，其閉合開關(guān)的瞬間求（1）金屬棒受到安培力的大小和方向；（2）金屬棒的加速度。【答案】（1）0.1N，水平向右；（2）8m/s2，方向向右【解析】【詳解】（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電流為根據(jù)安培力公式有N根據(jù)左手定則可知安培力方向向右；（2）根據(jù)牛頓第二定律有解得，方向向右16.如圖，規(guī)格為“6V、3W”的小燈泡與小型直流電動機M（其線圈電阻）并聯(lián)后，接在電動勢內(nèi)電阻的電源上，小燈泡恰好正常發(fā)光，求（1）通過小燈泡的電流和電源的內(nèi)電壓（2）電路中的總電流I和通過電動機M的電流（3）