山西省大同市2023-2024學年高二上學期期末質量監(jiān)測物理試題（含答案解析）

2023—2024學年第一學期高二年級期末質量監(jiān)測物理試題（考試時間75分鐘，滿分100分）注意事項：1.答題前，考生先將自己的姓名、準考證號填寫清楚，將條形碼準確粘貼在條形碼區(qū)域內。2.全部答案在答題卡上完成，答在本試題上無效。3.回答選擇題時，選出每小題答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。回答非選擇題時，將答案用0.5mm的黑色筆跡簽字筆寫在答題卡上。4.考試結束后，將本試題和答題卡一并交回。一、單項選擇題：本題共有7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求。1.以下有關電場和磁場的說法正確的是（）A.試探電荷在電場中某處受到的電場力越大，則該處的電場強度一定越大B.電場強度的定義和磁感應強度的定義都用到了比值定義法C.變化的電場一定產生變化的磁場D.一段電流元在磁場中受力越大，則該處的磁感應強度越大【答案】B【解析】【詳解】A．根據電場強度的定義式電場強度等于單位電荷在該處受到的電場力，不能用試探電荷受到的電場力直接來表示電場強度的大小，故A錯誤；B．電場強度和磁感應強度的定義都用到了比值定義法，故B正確；C．變化的電場一定產生磁場，但不一定產生變化的磁場，故C錯誤；D．一段電流元在磁場中受力大小與其放置方向有關，故D錯誤。故選B。2.如圖甲所示，A、B為一條電場線上的兩點，一帶負電的粒子自A點以一定的初速度沿直線運動到B點，粒子僅受電場力，其運動的圖像如圖乙所示，、分別為A、B兩點的電場強度，和分別為A、B兩點的電勢，以下說法正確的是（）A.該電場線一定是點電荷的電場線B.該電場線一定是勻強電場的電場線C.D.【答案】D【解析】【詳解】C．從圖像可以看出，速度圖像的斜率越來越小，而圖像的斜率為加速度。根據牛頓第二定律有所以合外力（即電場力）越來越小，即，故C項錯誤；AB．一條電場線為直線不能確定其一定為點電荷的電場線，由C中分析知場強在變化，所以一定不是勻強電場的電場線，AB錯誤；D．因為動能越來越小，而且只受電場力，則電勢能越來越大，由可知，負電荷在電勢越低的地方電勢能越大，所以，故D項正確。故選D。3.如圖所示，真空中有一矩形，、兩邊的中點分別是e和f，在兩點固定兩個等量異種點電荷，以下說法正確的是（）A.、兩點電場強度大小相等、方向相同B.、兩點電場強度大小相等、方向相同C.、兩點電場強度大小相等、方向相反D.、兩點電場強度大小相等、方向相同【答案】A【解析】【詳解】AC．設等量異種點電荷的連線中心為O點，電場中關于O點對稱的兩點電場強度大小相等，方向相同，故a、c兩點電場強度相同，b、d兩點電場強度相同，故A正確，C錯誤；BD．根據電場的疊加可知，b、c兩點電場強度大小相等、方向不同，a、b兩點電場強度大小相等、方向不同，故BD錯誤。故選A。4.如圖所示，平行板電容器兩極板間接的電壓，兩極板間距離，電場強度E和磁感應強度B相互垂直，，一帶電粒子以某一速度垂直電場線沿圖中虛線進入電容器，不計粒子重力，以下說法正確的是（）A.若粒子帶正電，當粒子從電容器右側以某一特定的速度沿虛線進入電容器時粒子將沿虛線運動B.若粒子帶負電，當粒子從電容器右側以某一特定的速度沿虛線進入電容器時粒子將沿虛線運動C.若粒子帶正電，當粒子從電容器右側進入電容器時，不論速度多大，粒子的運動都偏離虛線向上D.若，且粒子帶負電，當粒子從電容器左側沿虛線進入電容器時，粒子的運動偏離虛線向下【答案】D【解析】【詳解】AB．若帶電粒子從電容器右側進入電容器，根據左手定則可知，不管粒子帶正電還負電，電場力和洛倫茲力方向一定相同，不可能沿虛線做直線運動，故AB錯誤；C．若粒子帶正電，從電容器右側進入，洛倫茲力和電場力都向下，不論速度如何，粒子偏離虛線向下，故C錯誤；D．若，且粒子帶負電，當粒子從電容器左側進入電容器時，洛倫茲力向下，電場力向上，且則粒子的運動偏離虛線向下，故D正確。故選D。5.如圖所示，一電動機在額定電壓下正常工作，恰好將一質量為的物體以的速度向上勻速吊起，電動機線圈的電阻為，不計一切摩擦，g取，則此時通過電動機的電流為（）A.5A B.6A C.7A D.9A【答案】A【解析】【詳解】電動機的輸出功率等于機械功率，則有設工作時流過電動機的電流為I，則有解得I=5A故選A。6.如圖所示，一組合元件由加速器與偏轉器組成，加速電壓為，偏轉電壓為，讓氕（）粒子和氘（）粒子的混合物在左極板A處由靜止開始加速，然后進入偏轉電場，進入偏轉電場時，速度方向與電場方向垂直，在運動過程中二者都未與極板相碰，下列關于二者相關物理量的說法正確的是（）A.通過兩個電場的總時間相同B.軌跡不同C.離開偏轉電場時的速度相同D.離開偏轉電場時的動能相同【答案】D【解析】【詳解】A．粒子在電場加速過程中，有解得設加速度電場板間的距離為d，則有則有粒子在偏轉電場中粒子在水平方向做勻速直線運動，則有則有則粒子通過兩個電場的總時間為由于兩粒子的比荷不一樣，故速度v不相同，所以二者的運動時間不同，故A錯誤；B．進入電場后偏轉，在偏轉方向上結合之前分析，整理有可知偏轉距離與m、q無關，所以二者軌跡相同，故B錯誤；CD．整個過程應用動能定理因為二者的電荷量相同，所以動能相同，又因為質量不同，所以速度不同，故C錯誤，D正確。故選D。7.如圖所示，導體框是由同種材料且導體橫截面相同兩段導線構成，分別為直導線和彎曲導線兩部分，直導線為，彎曲導線為半圓形，為半圓形的直徑，把導體框接入如圖電路中，導體框處在垂直紙面向里勻強磁場中，閉合開關，直導線受到的安培力大小為F，則整個導體框受力為（）A.0 B. C. D.【答案】D【解析】【詳解】設半圓的半徑為r，則直導線受到的安培力直線部分和彎曲部分兩端的電壓相等，彎曲部分的實際長度為πr，受到安培力的等效長度為2r，則彎曲部分受到的安培力且二者方向相同，則導體框整體受到安培力為。故選D。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上正確答案，全選對得6分，選對但不全得3分，有選錯的得0分。8.如圖所示，勻強電場與直角三角形ABC所在平面平行，將電荷量為的點電荷從電場中的A點移到B點，靜電力做了的功；再從B點移到C點，靜電力做了的功，且，，以下說法正確的是（）A.電場強度大小為B.電場強度大小為C.若電場強度的方向與豎直線夾角為（），則D.若電場強度的方向與豎直線夾角為（），則【答案】AC【解析】【詳解】AB．根據公式整理有同理有令B點電勢為0，則，在勻強電場中任意一條直線上等距離等電勢降落，所以AB中點D的電勢為，連接CD，為等勢線，自B點作CD的垂線即為電場線，如圖所示因為DB＝2cm，BC＝3cm所以因，在三角形CDB中根據面積相等求得解得故A正確，B錯誤；CD．如圖所示由于根據三角形邊角關系可得故C正確，D錯誤。故選AC。9.如圖所示為回旋加速器的工作原理示意圖，兩個D形盒的正中間有狹縫，狹縫寬度為d，狹縫之間存在勻強電場，電場強度為E。兩個半徑為R的D形盒接上高頻交流電，并處在勻強磁場中，在的中心A處有一個粒子源，它產生并發(fā)出比荷為k的帶正電粒子，粒子的初速度視為0，經加速后從D形盒的邊緣以速度v飛出，不計粒子重力，下列說法正確的是（）A.電場強度E越大，粒子從D形盒飛出時的速度v越大B.粒子在狹縫之間運動的總時間為C.勻強磁場的磁感應強度為D.粒子第4次被加速結束的瞬間位置與A點之間的距離為【答案】BCD【解析】【詳解】A．當粒子半徑與D形盒半徑相同時，其達到最大速度，根據解得可知跟加速電場的電場強度無關，故A項錯誤；B．由牛頓第二定律有根據運動學公式解得故B項正確；C．粒子在磁場中與勻速圓周運動解得故C項正確；D．加速一次由動能定理有解得從A點出發(fā)向右運動同理可得加速第二次粒子向左運動粒子加速第三次后向右運動所以，第四次加速結束瞬間距A點的距離為故D項正確故選BCD。10.圓形區(qū)域內存在垂直紙面向里的勻強磁場，O為其圓心，、和為其三條直徑，其中和的夾角，兩個比荷大小相等，帶有異種電荷的粒子和先后在a點沿的連線方向以不同的初速度射入磁場，分別從c點和d點離開磁場，兩粒子在磁場中的運動半徑分別為和，運動時間分別為和，不計粒子重力，以下說法正確的是（）A. B. C. D.【答案】AD【解析】【詳解】AB．粒子沿半徑入射必沿半徑出射，作輔助線如圖所示粒子在磁場中做勻速圓周運動，有其周期有設圓心角為，在磁場中運動時間有整理有因為，可得兩個粒子入射時的弦切角分別為，，因為圓心角等于圓周角一半，可以知道從c點射出的粒子的偏轉角為106°，同理，從d點射出的粒子的偏轉角為74°，又因為粒子的比荷相同，所以兩粒子的周期相同，則故A正確，B錯誤；CD．結合上述分析，以及幾何關系，由幾何關系可得半徑之比為故C錯誤，D正確。故選AD。三、實驗題：本題共2小題，共15分。11.傳感器中經常用到電容器做基本元件，如圖為電容式液位計的原理圖，一根金屬圓柱插入金屬容器內（并未與容器底、壁接觸），另一端與電源相連，金屬圓柱為電容器的一個電極，容器壁為電容器的另一個電極，容器內充入絕緣液體，金屬容器接地。另有一靜電計與該裝置相連，靜電計外殼接地，靜電計的金屬球通過開關與金屬圓柱相連。某同學用該裝置做以下實驗。（1）先閉合，給電容器充電；（2）斷開，閉合，靜電計指針偏轉一定角度；（3）該同學給容器中加入更多絕緣液體使液面升高，此時他觀察到靜電計指針偏角________（選填“變大“變小”或“不變”），由此他推測出：液面升高使電容器的電容________（選填“變大”“變小”或“不變”）。（4）此后在保持液面不變的情況下他繼續(xù)實驗，通過絕緣手柄把金屬圓柱向上移動一段距離，他看到靜電計的指針偏角________（選填“變大”“變小”或“不變”），表明電容器的電容因金屬圓柱向上移動而________（選填“變大”“變小”或“不變”）。【答案】①.變?、?變大③.變大④.變小【解析】【詳解】（3）[1][2]加入更多絕緣液體，根據電容器電容公式可知，原來正對面積為空氣的地方被絕緣液體替代，變大，電容器的電容C變大，又由于且Q不變，所以U減小，即靜電計指針偏轉角度變小。（4）[3][4]同理，把金屬圓柱向上移動一段距離，電容器兩極的正對面積極減小，電容器的電容減小，電荷量不變，所以電容器兩端電壓變大，即靜電計指針偏角變大。12.為描繪一個標有“3V，0.9W”的小燈泡的伏安特性曲線，有以下實驗器材供選用：A.電壓表V（量程2V，內阻為2kΩ）B.電流表A1（量程0.6A，內阻約0.1Ω）C.電流表A2（量程0.3A，內阻約0.2Ω）D.電阻箱（）E.滑動變阻器（10Ω，2A）F.滑動變阻器（200Ω，0.5A）G.蓄電池（電動勢6V，內阻不計），開關一個（1）電流表選擇________（選填“”或“”），滑動變阻器選擇________（選填“”或“”）（2）實驗要求能夠實現在的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，在虛線框內畫出實驗電路原理圖______。（3）由實驗所得圖線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻________（選填“增大”“不變”或“減小”）?！敬鸢浮竣?②.③.④.增大【解析】【詳解】（1）[1]通過小燈泡的電流為所以小燈泡的額定電流大小約等于0.3A，電流表應該選擇。[2]該實驗中需要獲得大量數據進行分析，所以控制電路應該選擇分壓式電路，所以其滑動變阻器應該選擇阻值小的，即選擇。（2）[3]由之前分析可知控制電路選擇分壓式，由于小燈泡的電阻較小，所以應該選擇外接法。由于電壓表的量程不足以完成實驗，所以應該改裝電壓表，即將一個電阻箱與電壓表串聯從而改裝電壓表。故電路圖如圖所示（3）[4]電阻的公式為整理有所以對于圖像來說，其圖像上某一點與其原點的連線的斜率即為電阻的倒數，結合題圖可知，隨著電流的增加其圖像上該點與原點連線的斜率變小，所以小燈泡的電阻增大。四、計算題：本題共3小題，共39分。13.如圖所示，兩個勻強磁場分布在邊長均為L的兩個正三角形內，兩個三角形在C點共點，垂直紙面向里的磁場的磁感應強度為，垂直紙面向外的磁場的磁感應強度為（未知），虛線是磁場的邊界，運動的粒子可以自由穿過。一質量為m、帶正電且電荷量為q粒子，自A點以垂直于邊的方向射入磁場，經C點進入另一個磁場，粒子從的中點射出。不計粒子重力，求：（1）粒子在A點射入磁場時的速度；（2）的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）畫出粒子的軌跡圖，AC為軌跡的弦長，如圖所示有幾何關系解得入射時的弦切角可得粒子的半徑由于解得（2）粒子進入磁場時整個軌跡圖為弦切角根據幾何知識可得粒子的速度不變，根據解得14.如圖所示，間距為、電阻不計的兩平行導軌傾斜放置，與水平面夾角為，導軌兩端接有電源，電源電動勢，內阻，為電阻箱（阻值范圍），定值電阻，，質量的導體棒垂直導軌放置，導體棒接入電路的電阻為，勻強磁場垂直導軌平面向下，g取，，。（1）若導軌光滑，且電阻箱阻值調為，開關K閉合時，導體棒恰好靜止，求勻強磁場的磁感應強度B；（2）若導軌粗糙，且勻強磁場的磁感應強度，方向仍垂直導軌平面向下，導體棒與導軌間的動摩擦因數，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，閉合開關，為使導體棒保持靜止，求的調節(jié)范圍。【答案】（1）0.8T；（2）【解析】【詳解】（1）導體棒電阻與的并聯電阻為回路總電阻回路總電流流過導體棒的電流導體棒重力沿斜面向下的分力導體棒所受安培力等于重力的分力解得（2）最大靜摩擦力若導體棒有向下的運動趨勢，則靜摩擦力沿導軌平面向上，此時向上的