河北省保定市2023-2024学年高二上学期期末调研考试物理试题（Word版附解析）

这是一份河北省保定市2023-2024学年高二上学期期末调研考试物理试题（Word版附解析），共22页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共7小题，每题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1. 如图所示，竖直向上的匀强磁场中有平行金属导轨，上面放置两根与导轨接触良好的金属棒，下列情境中一定能够使得金属棒中产生电流的是（ ）

A. 金属棒同时等速向右匀速运动
B. 金属棒同时分别向左向右做等速率运动
C. 金属棒同时由静止向右做加速度相同的匀加速直线运动
D. 磁感应强度缓慢增大的同时金属棒逐渐缓慢靠拢
2. 麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。下列说法中符合科学实际的是（ ）
A. 周期性变化的磁场产生稳定的电场
B. 均匀变化的磁场不能产生电场
C. 电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度
D. 电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
3. 如图所示，间距相等的三个位置各有一垂直纸面的长直导线，均通有大小相等的电流，导线长度相等，电流方向如图所示。下列说法中正确的是（ ）

A. 位置导线给位置导线施加的安培力方向竖直向下
B. 位置导线给位置导线施加的安培力方向水平向右
C. 位置导线给位置导线施加的安培力方向水平向左
D. 三根导线受到的安培力的合力大小均相等
4. 真空中某电场的电场线和等势线如图所示，为电场中两点，下列说法正确的是（ ）

A. A点电场强度小于点电场强度
B. A点电势低于点电势
C. 把一电荷从A点移动到点，电场力一定做负功
D. 把一电荷从A点移动到点，电场力一定做正功
5. 2022年11月23日由三峡集团研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线，该机组是目前全球单机容量最大、叶轮直径最大的风电机组，风力发电机简易模型如甲图所示，某兴趣小组自制了一台风力发电机，试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电电流随时间变化的图像如图乙中所示，则下列说法中正确的是（ ）

A. 甲图线圈在磁场中位置时产生的电流最大
B. 电流的有效值为
C. 电流的频率为
D. 电流的瞬时值表达式为
6. 如图所示，将一带电小球A通过不可伸长的绝缘细线悬挂于点。有两种方案可使细线偏离竖直方向角：（1）可在点正下方的点放置电荷量为的点电荷，且连线垂直于；（2）可在点右侧点放置电荷量为的点电荷，且为等边三角形。则为（ ）

A. B. C. D.
7. 仿真遥控塔式旋臂起重机儿童玩具利用电动机提升重物，电动机所在电路如图所示，闭合开关，电动机卡死，电压表的示数为；电动机正常工作时，电压表的示数为，已知电源电动势，内阻，电阻，下列说法正确的是（ ）

A. 电动机内部线圈的电阻为
B. 电动机内部线圈的电阻为
C. 电动机正常工作时电流为
D. 电动机正常工作时消耗的电功率为
二、多项选择题：本题共3小题，每题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求．全部选对得6分，选对但不全的得3分，有错选的得零分．
8. 随着手机无线充电技术的革新，现在已有一台无线充电器同时给两部手机充电的技术，相当于有两个副线圈的变压器，如图所示（线圈中有铁芯未画出）．若无线充电器中的送电线圈匝数为，所接电源电压为，电流为，输入功率为，而两台手机中的受电线圈（完全相同）匝数为，电压为，电流为，输出功率为．若不计线圈的电阻和磁通量损失，则以下关系正确的是（ ）

A. B.
C. D.
9. 真空中存在着如图所示的相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为，一质量为，电荷量为的带负电小球恰能在此空间中做直线运动，观察到某时刻小球速度的方向如图中所示。重力加速度为，下列说法中正确的是（ ）

A. 小球做匀速直线运动B. 小球做匀变速直线运动
C. D.
10. 在与纸面平行的匀强电场中有三个点，长为L，，。将一电荷量为的点电荷从A点移动到B点，静电力做功为，再从B点移动到点，静电力做功为，下列判断正确的是（ ）

A. 点电荷在三点电势能大小关系为
B. 点电荷在三点电势能大小关系为
C. 匀强电场的电场强度大小为
D. 匀强电场的电场强度大小为
三、非选择题：共54分．
11. 某实验小组设计实验来测量并排放在一起的蹄形磁铁磁极间中部区域的磁感应强度的大小。所用器材有：两个完全相同绝缘弹簧（劲度系数为）、铜棒、干电池组、滑动变阻器、电流表、刻度尺、导线、开关等。实验的主要步骤如下：

①将铜棒与两根弹簧如图连接，并水平悬挂铁架台上；
②用刻度尺测量每根弹簧的长度；
③用导线将铜棒左端与电路点连接，右端与点连接；
④将蹄形磁体固定在水平桌面上，两个磁极竖直向上，调节铁架台高度，将铜棒全部置于磁极间的中部区域某位置，并使得磁场方向垂直铜棒，示意图如图所示；

⑤闭合开关，铜棒稳定后用刻度尺测量弹簧此时的长度，记录此时电流表的示数。
（1）为了测出磁感应强度的大小，还需要测量以下哪些物理量_____________。
A．每个弹簧的自然长度
B．铜棒的质量
C．铜棒的长度
D．铜棒的电阻
E．重力加速度
（2）根据实验过程中测量数据，可得到磁铁磁极间中部区域该位置磁感应强度大小___________。
12. 某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验，选用的器材有：
A．电流表（，内阻约）
B．电压表（，内阻约）
C．滑动变阻器
D．电源
E．开关一个，导线若干
已知小灯泡规格“，实验时要求电压从0开始调节，为了尽可能准确地测量，该同学设计了实验电路并用导线连接器材，图1是实验器材实物图，图中已连接了部分导线。
（1）请用笔画线表示导线，补充完成图1中实物间连线__________。

（2）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图2所示．请根据图像描述小灯泡灯丝电阻的变化特点：_____________。
（3）由伏安特性曲线可知，小灯泡不通电时电阻约_____________。（保留两位有效数字）
13. 光滑水平面上有一个电阻为、边长为的正方形单匝金属线框，以的速度匀速穿过匀强磁场，如图所示，磁场方向垂直水平面向上，磁感应强度大小为，磁场的宽度超过线框的边长．
（1）线框进出磁场都需要施加一水平向右的作用力，求的大小；
（2）线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热。

14. 如图所示，真空中某区域存在一正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为，方向竖直向上，磁场方向垂直于纸面向外．一带正电的粒子从点射入电磁场区域恰好能做匀速圆周运动，已知带电粒子电荷量为，在入射点的速度方向与电场方向夹角为，大小为，一段时间后粒子经过点的水平线的某位置（图中未画出），点到点的距离为．重力加速度为，求：
（1）带电粒子的质量；
（2）磁场磁感应强度的大小和带电粒子第一次运动到点所用的时间。
15. 如图所示，两平行正对水平放置的金属板通过导线与两平行金属导轨连接，金属板间距和板长均为，导轨间距为，导轨右端接入阻值为的定值电阻，导轨电阻不计．导轨某部分存在垂直导轨平面、方向相反的连续磁场区域Ⅰ、Ⅱ，它们宽度相同，磁感应强度大小均为．阻值为的导体棒垂直导轨，与导轨保持良好接触，在外力作用下保持匀速直线运动。
（1）导体棒刚进入磁场区域Ⅰ时，从上极板中间小孔竖直向下射入一带正电小球，质量为，电荷量为球刚好能做匀速运动，同时从金属板左端的点沿极板间中心线平行于极板射入另一带正电小球，质量为，电荷量为，经过一段时间两球在下极板中间小孔处相遇，金属棒还在磁场Ⅰ区．已知重力加速度为，忽略电容器边缘效应以及充放电时间、两小球之间的静电力．求：①小球的速度大小；②导体棒的速度大小；
（2）如果导体棒还以速度运动，刚进入磁场区域Ⅰ时，从点沿极板间中心线平行于极板射入一电子，在离开磁场区域Ⅱ时电子恰好运动到处，速度方向平行于极板，求电子射入时速度大小．已知元电荷为，电子的质量为，不计电子的重力。
2022—2023学年度第一学期期末调研考试
高二物理试题
一、单项选择题：本题共7小题，每题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1. 如图所示，竖直向上的匀强磁场中有平行金属导轨，上面放置两根与导轨接触良好的金属棒，下列情境中一定能够使得金属棒中产生电流的是（ ）

A. 金属棒同时等速向右匀速运动
B. 金属棒同时分别向左向右做等速率运动
C. 金属棒同时由静止向右做加速度相同的匀加速直线运动
D. 磁感应强度缓慢增大的同时金属棒逐渐缓慢靠拢
【答案】B
【解析】
【详解】产生感应电流的条件是：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中一定会产生感应电流。
A．若金属棒同时等速向右匀速运动，穿过导体回路中的磁通量没有发生变化，因此没有产生感应电流，A错误；
B．若金属棒同时分别向左向右做等速率运动，穿过闭合导体回路的磁通量增加，因此一定产生感应电流，B正确；
C．若金属棒同时由静止向右做加速度相同的匀加速直线运动，穿过导体回路的磁通量没有发生变化，因此没有产生感应电流，C错误；
D．若磁感应强度缓慢增大的同时金属棒逐渐缓慢靠拢。可能恰好保持磁通量不变，因此也不一定产生感应电流，D错误。
故选B。
2. 麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波存在，1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。下列说法中符合科学实际的是（ ）
A. 周期性变化的磁场产生稳定的电场
B. 均匀变化的磁场不能产生电场
C. 电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度
D. 电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
【答案】C
【解析】
【详解】A．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，A错误；
B．均匀变化的磁场产生恒定的电场，B错误；
C．电磁波在真空中传播的速度大于在介质中传播的速度，C正确；
D．电磁波传播过程中，电场激发磁场，磁场激发电场，两者是相互关联的，D错误。
故选C。
3. 如图所示，间距相等的三个位置各有一垂直纸面的长直导线，均通有大小相等的电流，导线长度相等，电流方向如图所示。下列说法中正确的是（ ）

A. 位置导线给位置导线施加的安培力方向竖直向下
B. 位置导线给位置导线施加的安培力方向水平向右
C. 位置导线给位置导线施加的安培力方向水平向左
D. 三根导线受到的安培力的合力大小均相等
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据安培定则可知，P位置导线在N位置磁场方向向下，根据左手定则，P位置导线给N位置导线施加的安培力方向水平向左，故AB错误；
C．根据安培定则可知，M位置导线在N位置磁场方向向下，根据左手定则，M位置导线给N位置导线施加的安培力方向水平向左，故C正确；
D．设相邻导线间产生的磁场强度为B，则MP之间产生的场强小于B，根据场强的叠加可知位置的磁感应强度
位置的磁感应强度
感应
导线通有大小相等的电流，导线长度相等，根据
三根导线受到的安培力的合力大小不相等，故D错误。
故选C。
4. 真空中某电场的电场线和等势线如图所示，为电场中两点，下列说法正确的是（ ）

A. A点电场强度小于点电场强度
B. A点电势低于点电势
C. 把一电荷从A点移动到点，电场力一定做负功
D. 把一电荷从A点移动到点，电场力一定做正功
【答案】B
【解析】
【详解】A．电场线的疏密反映了场强的大小，电场线越密集，场强越大。因此A点的场强大于B点的场强，A错误；
B．沿着电场线电势逐渐降，因此A点电势低于B点的电势，B正确；
CD．把正电荷从A点移到B点，电场力作负功；把负电荷从A点到B点，电场力做正功，C、D错误。
故选B。
5. 2022年11月23日由三峡集团研制的单机容量16兆瓦海上风电机组成功下线，该机组是目前全球单机容量最大、叶轮直径最大的风电机组，风力发电机简易模型如甲图所示，某兴趣小组自制了一台风力发电机，试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电电流随时间变化的图像如图乙中所示，则下列说法中正确的是（ ）

A. 甲图线圈在磁场中位置时产生的电流最大
B. 电流的有效值为
C. 电流的频率为
D. 电流的瞬时值表达式为
【答案】C
【解析】
【详解】A．图示位置恰好为中性面，此时感应电流为零，A错误；
B．电流的有效值为
B错误；
C．由于周期为0.2s，因此频率为，C正确；
D．电流的瞬时值表达式为
D错误。
故选C。
6. 如图所示，将一带电小球A通过不可伸长的绝缘细线悬挂于点。有两种方案可使细线偏离竖直方向角：（1）可在点正下方的点放置电荷量为的点电荷，且连线垂直于；（2）可在点右侧点放置电荷量为的点电荷，且为等边三角形。则为（ ）

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】第（1）种情况对小球进行受力分析，沿着AB方向上
第（2）种情况对小球进行受力分析，沿水平和竖直方向正交分解
可得
故选B。
7. 仿真遥控塔式旋臂起重机儿童玩具利用电动机提升重物，电动机所在电路如图所示，闭合开关，电动机卡死，电压表的示数为；电动机正常工作时，电压表的示数为，已知电源电动势，内阻，电阻，下列说法正确的是（ ）

A. 电动机内部线圈的电阻为
B. 电动机内部线圈的电阻为
C. 电动机正常工作时电流为
D. 电动机正常工作时消耗的电功率为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．电动机卡死，根据闭合电路欧姆定律
解得
根据欧姆定律
解得
故A错误，B正确；
C．电动机正常工作时电流为
故C错误；
D．电动机正常工作时的电压
电动机正常工作时消耗的电功率为
故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求．全部选对得6分，选对但不全的得3分，有错选的得零分．
8. 随着手机无线充电技术的革新，现在已有一台无线充电器同时给两部手机充电的技术，相当于有两个副线圈的变压器，如图所示（线圈中有铁芯未画出）．若无线充电器中的送电线圈匝数为，所接电源电压为，电流为，输入功率为，而两台手机中的受电线圈（完全相同）匝数为，电压为，电流为，输出功率为．若不计线圈的电阻和磁通量损失，则以下关系正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．根据能量守恒，输入功率等于输出总功率，即
故A错误，B正确；
C．根据理想变压器电压与匝数关系可知
故C正确；
D．根据理想变压器电流与匝数关系可知
故D错误。
故选BC。
9. 真空中存在着如图所示的相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为，一质量为，电荷量为的带负电小球恰能在此空间中做直线运动，观察到某时刻小球速度的方向如图中所示。重力加速度为，下列说法中正确的是（ ）

A. 小球做匀速直线运动B. 小球做匀变速直线运动
C. D.
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．若小球不做匀速直线运动，速度大小在改变，小球受到的洛伦兹力大小在改变，由于小球所受电场力和重力不变，故可知小球所受合外力在改变，合外力与速度方向不可能一直在同一直线上，即不可能在此空间中做直线运动，故小球一定做匀速直线运动，故A正确，B错误；
CD．小球做匀速直线运动，受力分析如下图所示
联立解得
故CD正确。
故选ACD。

10. 在与纸面平行的匀强电场中有三个点，长为L，，。将一电荷量为的点电荷从A点移动到B点，静电力做功为，再从B点移动到点，静电力做功为，下列判断正确的是（ ）

A. 点电荷在三点电势能大小关系为
B. 点电荷在三点电势能大小关系为
C. 匀强电场的电场强度大小为
D. 匀强电场的电场强度大小为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加，因此
而从A移动到C，电场力做功为零，因此A、C两点电势能相等，A错误，B正确；
CD．A、C所在的平面为等势面，等势面与电场线垂直，可知电场线的方向沿BC方向，根据
可知
C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：共54分．
11. 某实验小组设计实验来测量并排放在一起的蹄形磁铁磁极间中部区域的磁感应强度的大小。所用器材有：两个完全相同绝缘弹簧（劲度系数为）、铜棒、干电池组、滑动变阻器、电流表、刻度尺、导线、开关等。实验的主要步骤如下：

①将铜棒与两根弹簧如图连接，并水平悬挂在铁架台上；
②用刻度尺测量每根弹簧的长度；
③用导线将铜棒左端与电路点连接，右端与点连接；
④将蹄形磁体固定在水平桌面上，两个磁极竖直向上，调节铁架台的高度，将铜棒全部置于磁极间的中部区域某位置，并使得磁场方向垂直铜棒，示意图如图所示；

⑤闭合开关，铜棒稳定后用刻度尺测量弹簧此时的长度，记录此时电流表的示数。
（1）为了测出磁感应强度的大小，还需要测量以下哪些物理量_____________。
A．每个弹簧的自然长度
B．铜棒的质量
C．铜棒的长度
D．铜棒的电阻
E．重力加速度
（2）根据实验过程中测量的数据，可得到磁铁磁极间中部区域该位置磁感应强度大小___________。
【答案】 ①. C ②.
【解析】
【详解】（1）[1]为了计算安培力，得需要铜棒的长度，其他不需要，故选C。
（2）[2]设弹簧原长为l0，未放磁铁平衡时
放磁铁平衡时
联立解得
12. 某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验，选用的器材有：
A．电流表（，内阻约）
B．电压表（，内阻约）
C．滑动变阻器
D．电源
E．开关一个，导线若干
已知小灯泡规格“，实验时要求电压从0开始调节，为了尽可能准确地测量，该同学设计了实验电路并用导线连接器材，图1实验器材实物图，图中已连接了部分导线。
（1）请用笔画线表示导线，补充完成图1中实物间的连线__________。

（2）实验得到小灯泡伏安特性曲线如图2所示．请根据图像描述小灯泡灯丝电阻的变化特点：_____________。
（3）由伏安特性曲线可知，小灯泡不通电时电阻约_____________。（保留两位有效数字）
【答案】 ①. ②. 电流较小时，小灯泡电阻几乎不变，电流逐渐增大，小灯泡电阻逐渐增大 ③. 4.7##4.8##4.9
【解析】
【详解】（1）[1] 实验时要求电压从0开始调节，所以电路用分压接法，小灯泡的电阻
根据，电路为外接，实物如下图

（2）[2]根据图像可知，斜率的倒数为小灯泡灯丝电阻，则变化特点为电流较小时，小灯泡电阻几乎不变，电流逐渐增大，小灯泡电阻逐渐增大
（3）[3]根据图像可知，小灯泡不通电时电阻约为
13. 光滑水平面上有一个电阻为、边长为的正方形单匝金属线框，以的速度匀速穿过匀强磁场，如图所示，磁场方向垂直水平面向上，磁感应强度大小为，磁场的宽度超过线框的边长．
（1）线框进出磁场都需要施加一水平向右的作用力，求的大小；
（2）线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热。

【答案】（1）1N；（2）1J
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，线框匀速穿过磁场，受力平衡，则有
又有
，
代入数据可得
（2）根据题意，由能量守恒定律有
代入数据可得
14. 如图所示，真空中某区域存在一正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为，方向竖直向上，磁场方向垂直于纸面向外．一带正电的粒子从点射入电磁场区域恰好能做匀速圆周运动，已知带电粒子电荷量为，在入射点的速度方向与电场方向夹角为，大小为，一段时间后粒子经过点的水平线的某位置（图中未画出），点到点的距离为．重力加速度为，求：
（1）带电粒子的质量；
（2）磁场磁感应强度的大小和带电粒子第一次运动到点所用的时间。
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）粒子恰能做匀速圆周运动，重力与电场力平衡
可得
（2）洛伦兹力提供粒子圆周运动向心力
由几何关系可知
联立可得
设粒子圆周运动周期为T，则粒子从O点到P点所用时间满足：
联立可得
15. 如图所示，两平行正对水平放置的金属板通过导线与两平行金属导轨连接，金属板间距和板长均为，导轨间距为，导轨右端接入阻值为的定值电阻，导轨电阻不计．导轨某部分存在垂直导轨平面、方向相反的连续磁场区域Ⅰ、Ⅱ，它们宽度相同，磁感应强度大小均为．阻值为的导体棒垂直导轨，与导轨保持良好接触，在外力作用下保持匀速直线运动。
（1）导体棒刚进入磁场区域Ⅰ时，从上极板中间小孔竖直向下射入一带正电小球，质量为，电荷量为球刚好能做匀速运动，同时从金属板左端的点沿极板间中心线平行于极板射入另一带正电小球，质量为，电荷量为，经过一段时间两球在下极板中间小孔处相遇，金属棒还在磁场Ⅰ区．已知重力加速度为，忽略电容器边缘效应以及充放电时间、两小球之间的静电力．求：①小球的速度大小；②导体棒的速度大小；
（2）如果导体棒还以速度运动，刚进入磁场区域Ⅰ时，从点沿极板间中心线平行于极板射入一电子，在离开磁场区域Ⅱ时电子恰好运动到处，速度方向平行于极板，求电子射入时速度的大小．已知元电荷为，电子的质量为，不计电子的重力。

【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）①以小球a为研究对象
以小球b为研究对象
竖直方向上，a、b小球运动的时间为t
解得
②导体棒MN切割磁感线，产生电动势为E0
金属板间电压为U
解得
（2）电子在电场中运动的总时间为t1，射入时速度为v3
竖直方向上
解得