陕西省西安铁一中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题

这是一份陕西省西安铁一中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题，共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
时间：75分钟 满分：100分
一、单项选择题（本题共7题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1. 下列四组物理量中均为标量的是（ ）
A. 电势、电场强度B. 磁通量、电势能C. 动量、动能D. 速度、加速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．电势只有大小没有方向，是标量；电场强度既有大小又有方向，是矢量，故A错误；
B．磁通量、电势能只有大小没有方向，是标量，故B正确；
C．动量既有大小又有方向，是矢量；动能只有大小没有方向，是标量，故C错误；
D．速度和加速度都是既有大小又有方向的物理量，是矢量，故D错误。
故选B。
2. 如图，来自太阳和其他星体宇宙射线含有大量高能粒子，幸好由于地磁场的存在改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了其对地面生命的危害。已知西安上空某处由南指向北的磁感应强度约为，如果有一速率、电量为的正电荷竖直向下运动穿过此处的地磁场，则该正电荷受到的洛伦兹力约为（ ）
A. 9.6×10-18N 向东B. 9.6×10-18N 向西
C. 9.6×10-16N 向北D. 9.6×10-16N 向南
【答案】A
【解析】
【详解】根据洛伦兹力的表达式可知
根据左手定则可知洛伦兹力由西向东。
故选A。
3. 利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，然后保持电流I不变，改变导线通电部分的长度L，得到导线受到的安培力F分别与I和L的关系图象，则正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据
F = BIL
可知先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流I的大小，则F—I图象是过原点的直线。同理保持电流I不变，改变通过电部分的长度L，则F-L图象是过原点的直线。
故选B。
4. “场离子显微镜”的金属钨针尖处于球形真空玻璃泡的球心O，玻璃泡内壁有一层均匀导电膜：在钨针和导电膜间加上高电压后，玻璃泡上半部分的电场可视为位于O点处点电荷形成的电场，如图所示。a、b、c、d、O为同一平面上的5个点，abc是一段以O为圆心的圆弧，d为Ob的中点。设a、d两点场强大小分别为、，O、a、c、d四点电势分别为、、、。则下列说法正确的是（ ）
A. 、
B. 、
C. 、
D. 、
【答案】D
【解析】
【详解】AB．电场线的疏密表示场强的大小，则
玻璃泡上半部分的电场可视为位于O点处点电荷形成的电场，则根据点电荷形成的电场的电势分布可知
沿着电场线方向电势逐渐降低，可知
故AB错误；
CD．越靠近O场强越强，则d部分的场强均大于db部分的场强，则根据U=Ed，结合微元法可定性判别出
则
故C错误，D正确。
故选D。
5. 阻值相等的甲、乙两电阻分别接到图（a）和（b）所示的方波交变电压、正弦式交变电压电路中，两种电压的周期和峰值都相等，则甲、乙两电阻的电功率之比为（ ）
A. 1∶1B. 2∶1C. 1D. 2
【答案】B
【解析】
【详解】图a中电压有效值为U0；图b中电压有效值为，则根据
可知，两电阻的电功率之比
故选B。
6. 某兴趣小组利用如图所示的装置给小灯泡供电。矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，不计线框电阻。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，并通过变压器给小灯泡供电。下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置穿过线框的磁通量为零
B. 图示位置线框产生的感应电动势为最大
C. 使用变压器的目的是提高输出功率
D. 若灯泡变暗，可通过稍微减小原线圈匝数来提高灯泡亮度
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由图可知，此时线圈和磁场垂直，线框的磁通量最大，感应电动势为0，故AB错误；
C．变压器只是改变电压和电流，不改变功率和频率，故C错误；
D．若灯泡变暗，要使灯泡变亮，需增加灯泡两端电压，根据
要使输出电压变大，可通过稍微减小原线圈匝数，故D正确。
故选D。
7. 如图，水平面内有一光滑金属导轨，其MN、PQ边的电阻不计，MP边的电阻阻值R=1.5Ω，MN与MP的夹角为135°，PQ与MP垂直，MP边长度小于1m，将质量m=2kg，电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨上，并与MP平行，棒与MN、PQ交点G、H间的距离L=4m，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，在外力作用下，棒由GH处以一定的初速度v向左做直线运动，运动时回路的电流强度始终与初始时的电流强度相等，下列说法正确的是（ ）
A. 若v=3m/s，则棒向左移动距离2m到达EF处所受的安培力大小FA=8N
B. 若v=3m/s，则棒向左移动距离2m到达EF所需时间Δt=1s
C. 若棒由GH处向左移动2m到达EF处过程中，外力做功W=7J，则初速度v=1m/s
D. 若棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中，外力做功W=7J，则初速度v=1.5m/s
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，有
又
棒向左移动距离2m到达EF处，由几何关系可得EF的长度为
根据安培力表达式，可得
联立，可得
故A错误；
B．棒向左移动距离2m到达EF处，磁通量变化为
依题意，运动时回路中的电流始终与初始时的电流相等，即感应电动势不变
又
联立，可得
故B错误；
CD．设外力做功为W，克服安培力做功为WA，导体棒在EF处的速度为，由动能定理有
克服安培力做功
式中
由于电流始终不变，有
代入数值，联立可得
解得
故C正确，D错误；
故选C。
二、多项选择题（共3题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合要求，全选得6分，少选得3分，错选得0分）
8. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向偏转，运动时间为t1，若射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速度方向偏转，运动时间为t2；不计粒子重力，则（ ）
A. B.
C. t1∶t2=3∶2D. t1∶t2=2∶3
【答案】AC
【解析】
【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子轨迹图如下。
根据几何关系可知以v1、v2射入粒子的轨迹半径为
根据
得
所以
故A正确，B错误；
CD．根据
所以
因此
所以
故C正确，D错误。
故选AC。
9. 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，bc边所受安培力向左为正方向，则下列各图中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．0-1s内，根据法拉第电磁感应定律可知线框中的电流为
根据右手定则可知线框中产生逆时针电流，且为恒定值，即电流为负方向；
1s-2s内，根据右手定则可知线框中产生顺时针的电流，且为恒定值，即电流为正方向；
2s-3s内，根据右手定则可知线框中产生顺时针的电流，且为恒定值，即电流为正方向；
3s-4s内，根据右手定则可知线框中产生逆时针的电流，且为恒定值，即电流为负方向
故A正确，B错误；
CD．0-1s内，根据左手定则可知安培力向左，即为正值，结合
可知安培力的变化和磁感应强度的成正比，为倾斜直线，同理得出1s-2s、2s-3s、3s-4s各时间内的安培力为负值、正值、负值，故C错误，D正确。
故选AD。
10. 霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. 入射速度小于v0时，电子在最高点与在最低点速度大小相等
B. 若电子入射速度为，则速度大小为时位置的纵坐标
C. 若将电子变为质量和电量不变的正电荷，入射速度小于v0时，轨迹与图中虚线相同
D. 入射速度在0