福建省龙岩市上杭县紫金中学2023-2024学年高二下学期2月学情检测物理试题（原卷版+解析版）

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时长：75分钟 总分：100分
一、单选题：（每小题4分，共16分）
1. 安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流．设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,其电流的等效电流强度I和方向为（ ）
A. 顺时针
B. 顺时针
C. 逆时针
D. 逆时针
【答案】C
【解析】
【详解】电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为:
根据电流的定义式得：电流强度为:
因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向，故C正确，选项ABD错误．
【点睛】本题是利用电流强度的定义式求解电流，这是经常用到的思路，要知道电流方向与正电荷定向移动方向相同，而与负电荷定向移动方向相反．
2. 某一导体的伏安特性曲线如图中AB段（曲线）所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是（ ）
A. B点的电阻为12 Ω
B. B点的电阻为40 Ω
C. 导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω
D. 导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
【答案】B
【解析】
【详解】AB．B点电阻为
故A错误，B正确；
CD． A点的电阻为
则两点间的电阻改变了
故CD错误。
故选B。
3. 如图所示，为内阻不能忽略的电池，、、为定值电阻，、、为开关，电压表和电流表均为理想电表。初始时与均闭合，现将断开，则（ ）
A. 电压表的示数变大，电流表的示数变大
B. 电压表示数变大，电流表的示数变小
C. 电压表的示数变小，电流表的示数变小
D. 电压表的示数变小，电流表的示数变大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】断开时，外电路总电阻变大，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小，故路端电压增大，的读数变大；则的电压和内电压减小，故两端的电压增大，由欧姆定律可知中的电流也增大，电流表示数增大，故A正确BCD错误。
故选A。
名师点睛：应用闭合电路欧姆定律解决电路的动态分析时一般可按照：外电路—内电路—外电路的分析思路进行，灵活应用闭合电路欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析即可求
4. 通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设该交变电流的有效值为，根据有效值定义可得
解得
故选C。
二、多选题：（每小题6分，共24分）
5. 如图所示，虚线、、为某电场中的三条电场线，实线为一带电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，、是这条轨迹上的两点，则（ ）
A. 该带电粒子在电场中点处受到的电场力比点处小
B. 该带电粒子在电场中点处的加速度比点处大
C. 该带电粒子在点具有的电势能比在点具有的电势能小
D. 该带电粒子在点具有的动能比在点具有的动能小
【答案】BC
【解析】
【详解】A．在同一电场中，电场线越密集的地方电场强度越大，电场线越稀疏的地方电场强度越小，则可知。所以点电荷在处所受的电场力大于在处所受的电场力。A错误；
B．由题可知，则该带电粒子在电场中点处的加速度比点处大。B正确；
CD．由轨迹曲线可知，电场力在轨迹弯曲的内侧，若带电粒子从运动到，电场力与速度夹角为锐角，电场力做正功，电势能减小，动能增加，带电粒子在点具有的电势能比在点具有的电势能小，在点具有的动能比在点具有的动能大。若带电粒子从运动到，电场力与速度夹角为钝角，电场力做负功，电势能增加，动能减小，带电粒子在点具有的电势能比在点具有的电势能小，在点具有的动能比在点具有的动能大。则可知，无论从哪个方向运动，电势能与动能变化规律一致。C正确，D错误；
故选BC。
6. 如图所示，自感线圈L的自感系数很大，电阻可忽略不计，定值电阻的阻值为，小灯泡的电阻为，已知，则（ ）
A. 开关闭合瞬间，小灯泡立即变亮
B. 开关闭合瞬间，小灯泡逐渐变亮
C. 开关断开瞬间，小灯泡逐渐变暗
D. 开关断开瞬间，小灯泡先闪一下，而后逐渐变暗
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．开关S闭合后，通过线圈L的电流逐渐增大，线圈产生感应电动势，阻碍电流的增大，灯泡与线圈L并联，不影响通过灯泡的电流，故灯泡会立刻变亮，故A正确，B错误；
CD．开关S闭合，待稳定后，由于，流过的电流小于流过的电流，开关S断开瞬间，线圈由于自感，阻碍电流的减小，线圈、灯泡组成闭合回路，故小灯泡逐渐变暗，故C正确，D错误。
故选AC。
7. 矩形金属线圈共有10匝，绕垂直磁场方向转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电的电动势e随时间t变化的规律如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A. 此交流电频率为5Hz
B. 此交流电电动势的有效值为1V
C. t = 0.1s时，线圈平面与磁场方向平行
D. 线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由题图知，此交流电的周期为0.2s，则频率
故A正确；
B．由题图知，此交流电的峰值为1V，则有效值为
故B错误；
C．在t = 0.1s时，感应电动势为零，磁通量最大，为中性面位置，故C错误；
D．由Em = NBSω可知最大磁通量
故D正确。
故选AD。
8. 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。
三、填空题：（每空1分，共8分）
9. 如图所示，一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，则t1时刻线圈中产生的感应电动势________（填“最大”或者”为零”），t2时刻线圈感应电流的方向__________（填“改变”或者“不改变”）。
【答案】 ①. 为零 ②. 不改变
【解析】
【详解】[1]t1时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于零，则电动势为0；
[2]t2时刻磁通量为零，线圈转到与中性面垂直位置处，此时电动势最大，电流方向不变。
10. 如图所示，P、Q为两平行金属板，两板间的距离，电势差为，板间电场为匀强电场，其中Q板接地。则场强大小为________，P板的电势为________V；A点距P板3cm，A点的电势为________V。
【答案】 ①. 300 ②. 30 ③. 21
【解析】
【详解】[1]根据匀强电场电势差与电场强度的关系可知
[2] Q板接地，电势为0，由于
可知
V
[3] A点距P板3cm，则A点距Q板=7cm，根据
解得
V
11. 质谱仪是一种分离和检测同位素的仪器。如图，氕、氘、氚离子经加速进入速度选择器，沿直线运动的离子穿过狭缝P进入垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场，打在底片D上形成a、b、c三条痕迹。速度选择器内的匀强电场和匀强磁场分别为和，不计离子重力与离子间的相互作用，则的方向为垂直纸面向________（选填“里”“外”）；离子通过速度选择器的速度________；c处痕迹对应________离子。
【答案】 ①. 外 ②. ③. 氕
【解析】
【详解】[1]由图可知带正电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则可知，的方向为垂直纸面向外；
[2]离子通过速度选择器时，根据受力平衡可得
解得速度大小为
[3]粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
可得
c处痕迹对应的轨道半径最小，粒子比荷最大，则c处痕迹对应氕离子。
四、实验题（每空2分，共18分）
12. 某同学利用图1所示的电路测定电源的电动势和内阻，断开开关，调整电阻箱阻值R，再闭合开关，读取电压表示数U，多次重复，取得多组数据后，作出图线如图2所示，则该电池电动势E=______V。内电阻r=______。若考虑电压表的内阻，则该电池电动势的真实值与测量值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。内电阻的真实值与测量值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
【答案】 ①. ②. ③. 偏大 ④. 偏大
【解析】
【详解】[1][2]由闭合电路欧姆定律得
整理可得
对照图2中的斜率和截距可知
，
代入图像中数据可得
，
[3][4]若考虑电压表的内阻，则需要考虑电压表的分流作用，设电压表内阻为，则把电压表等效为电源的一部分，则
，
所以该电池电动势的真实值比测量值偏大，内电阻的真实值也比测量值偏大。
13. 某同学用伏安法测定一段阻值约为5Ω的金属丝电阻Rx。有以下器材可供选择：
A．电池组E（3V，内阻约1Ω）
B．电流表A1（0~3A，内阻约0.025Ω）
C．电流表A2（0~0.6A，内阻约0.125Ω）
D．电压表V1（0~3V，内阻约3kΩ）
E．电压表V2（0~15V，内阻约15kΩ）
F．滑动变阻器P（0~20Ω，额定电流1A）
G．开关，导线
（1）为减小误差，实验时应选用的电流表是_________，电压表是_________（填写各器材前的字母代号）。
（2）请在下图的虚线框中画出实验电路图_________。
（3）某次测量中，电流表、电压表的示数如图所示，则流过电流表的电流是_________，由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为_________Ω（计算结果保留2位有效数字）。
【答案】 ①. C ②. D ③. ④. 0.46 ⑤. 5.2
【解析】
【详解】（1）[1]因为电路中可能出现的最大电流为
故实验时电流表应选C；
[2]由于电源电动势为3V，故电压表应选D。
（2）[3]由于
所以电流表应选用外接法，由于待测电阻阻值约为5Ω，而滑动变阻器的最大阻值为20Ω，所以滑动变阻器应采用限流接法，所以实验电路图如图所示
（3）[4]由于电流表每一小格为0.02A，所以电流表的读数为0.46A；
[5]电流表读数为0.46A，电压表读数2.40V，根据欧姆定律可得待测电阻阻值为
五、解答题（共36分）
14. 如图甲所示，小型交流发电机中矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系如图乙所示，线圈的阻值，该线圈与一个的电阻构闭合电路。求：
（1）交变电流电动势的有效值；
（2）感应电动势的瞬时值表达式；
（3）理想交流电流表、理想交流电压表的示数。

【答案】（1）20V；（2）；（3）2A，12V
【解析】
【详解】（1）根据图乙可知，电动势的有效值为
（2）根据图乙可知感应电动势的瞬时值表达式为
（3）理想交流电流表的示数
理想交流电压表的示数
15. 如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨和,两导轨间距为，电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为的定值电阻，导体杆的质量为、电阻，并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场中。导体杆在水平向右的拉力F作用下，沿导轨做速度的匀速直线运动。求：
（1）通过电阻R的电流大小I；
（2）拉力F的大小；
（3）撤去拉力F后，电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1）0.8A；（2）0.16N；（3）0.16J
【解析】
详解】（1）ab杆切割磁感线产生感应电动势
E=Blv
根据全电路欧姆定律
代入数据解得
I=0.80A
（2）杆做匀速直线运动，拉力等于安培力，根据安培力公式有
F=BIl
代入数据解得
F=0.16N
（3）撤去拉力后，根据能量守恒，电路中产生的焦耳热
可知
16. 如图所示，平面内直线abc彼此平行且间距相等，其间存在垂直纸面的匀强磁场。ab间磁场B1向外，大小为B，bc间磁场B2向里，大小未知。t=0时，一质量为m电荷量为q带负电粒子从O点垂直a射出。一段时间后粒子穿过b，速度方向与b夹角为60°。若粒子恰好不能穿出c，且最终返回到O点，不计重力。求：
（1）磁场B2的大小；
（2）整个运动过程所用时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）带电粒子运动轨迹如图
设在磁场B1区域内运动半径为，平行间距为，由几何关系可得
求得
设在磁场，区域内运动半径为，由几何关系可得
求得
又由
可求得
（2）带电粒子在磁场B1区域内运动时间
带电粒子在磁场区域内运动时间
带电粒子整个运动过程所用时间为