江西省南昌市江西师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷（Word版附解析）

这是一份江西省南昌市江西师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷（Word版附解析），文件包含江西省南昌市江西师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷原卷版docx、江西省南昌市江西师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共27页， 欢迎下载使用。
一、选择题（第1-7题为单选题，每小题4分；第8-10题为多选题，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 电场中有一点P，下列说法中正确的是（ ）
A. 若放在P 点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半
B. P 点场强越大，则同一试探电荷在P点受到的电场力越大
C. 若P 点没有试探电荷，则P点场强为零
D. P 点的场强方向为放在该点的检验电荷的受力方向
【答案】B
【解析】
【详解】AC．电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，所以在P点电荷减半或无检验电荷，P点的场强不变，故AC错误；
B．据F=Eq知，P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的电场力越大，故B正确；
D．据场强方向的规定，正电荷所受电场力的方向与场强方向相同，所以P点的场强方向为正电荷在该点的受力方向，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，边长为的正方形线框，边的电阻与边的电阻不相等，将线框放在与线框平面垂直、磁感应强度大小为的匀强磁场中。电流从点流入，从点流出，是线框的正中心，下列说法正确的是（ ）
A. 线框中的电流形成的磁场在点的磁感应强度方向一定垂直纸面向内
B. 线框中的电流形成的磁场在点的磁感应强度方向一定垂直纸面向外
C. 整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为
D. 整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据边的电阻与边的电阻不相等，可知线框上、下边的电流不相等，由电流形成的磁场在点的方向可能为垂直纸面向内或向外，故AB错误；
CD．由图可知，电流通过线框的等效长度为，故整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为
故C错误；D正确。
故选D。
3. 如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图所示，左线圈连着平行导轨和，导轨电阻不计，在垂直于导轨方向上放着金属棒，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是（ ）
A. 当金属棒向右匀速运动时，点电势高于点
B. 当金属棒向右匀速运动时，点电势低于点
C. 当金属棒向右加速运动时，点电势高于点
D. 当金属棒向右加速运动时，点电势低于点
【答案】D
【解析】
【详解】AB.金属棒匀速向右运动切割磁感线时，产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由a→b，b点电势高于a点，c、d端不产生感应电动势，c点与d点等势，故AB错误；
CD.金属棒向右加速运动时，b点电势仍高于a点，感应电流增大，穿过右边线圈的磁通量增大，所以右线圈中也产生感应电流，由楞次定律可判断电流从d点流出，在外电路d点电势高于c点，故C错误，D正确。
故选D。
4. 在空间站进行实验可以克服来自地球磁场及电场的干扰，使得物理现象更为准确和明显。为了研究电感现象，宇航员在空间站进行如图所示的研究。在图中，L为自感系数足够大的电感线圈，且电阻不计，A、B为两个完全相同的灯泡。若将开关K闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关K，则（ ）
A. 合上K的瞬间，A先亮，B后亮
B. 合上K瞬间，B先亮，A后亮
C. 断开K以后，A熄灭，B重新亮后再熄灭
D. 断开K以后，B变得更亮，A缓慢熄灭
【答案】C
【解析】
【详解】AB．合上K的瞬间，由于电感在线圈中电流发生变化时会产生一种阻碍作用，则电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，故AB错误；
CD．将开关K闭合，等灯泡亮度稳定后，由于电感线圈电阻不计，则B灯被短路熄灭，断开K，A灯立即熄灭，由于线圈L中电流逐渐减小，产生一个与电流同向的自感电动势，与B灯组成一个新的回路，感应电流流过B灯，B重新亮后再熄灭，故C正确，D错误。
故选C。
5. 一部华为Mate系列手机大约有1600多个元器件组成，其中半导体器件占到了很大一部分。霍尔元件就是利用霍尔效应制成的半导体磁电转换器件，如图是很小的矩形半导体薄片，M、N之间的距离为a，薄片的厚度为b，在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，加磁场后M、N间的霍尔电压为。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，每个毂流子电荷量为q，单位体积内载流子个数为n，电流与磁场的方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. N板电势低于M板电势
B. MN间电势差
C. 每个载流子受到的洛伦兹力大小为
D. 将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，变大
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题意可知，半导体薄片中的载流子为正电荷，由左手定则可知，载流子向N板偏转，N板带正电，则N板电势高于M板电势，故A错误；
B．设载流子定向移动的速率为，则有
解得
稳定时有
解得
故B正确；
C．每个载流子受到的洛伦兹力大小为
故C错误；
D．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，则载流子不会受到洛伦兹力，因此不存在电势差，故D错误。
故选B。
6. 如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO′上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 棒产生的电动势为
B. 电阻消耗的电功率为
C. 微粒的电荷量与质量之比为
D. 电容器所带的电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据法拉第电磁感应定律可得，棒产生的电动势为
电路中的电流
电阻消耗的电功率为
故AB错误；
CD．由于导体棒电阻不计，则电容器两端电压等于电动势，则有
解得
电容器所带的电荷量为
故C正确，D错误。
故选C。
7. 如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为的带电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子可能从B点射出
B. 若粒子垂直于BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为
C. 若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
D. 若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，其在磁场中运动的时间越短
【答案】C
【解析】
【详解】A．带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，由左手定则可知，粒子向下偏转，由于BC边的限制，粒子不能到达B点，故A错误；
B．粒子垂直于BC边射出，如图甲所示
则粒子做匀速圆周运动的半径等于D点到BC边的距离，即
故B错误；
C．粒子从C点射出，如图乙所示
根据几何关系可得
解得
则粒子轨迹对应的圆心角的正弦值为
则
粒子在磁场中运动的时间为
故C正确；
D．由，可知
若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示
粒子从AB边射出时的圆心角相同，其在磁场中运动的时间相同，故D错误。
故选C。
8. 如图所示，实线表示在竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿虚线L斜向上做直线运动，L与水平方向成β角，且，则下列说法中正确的是（ ）
A. 液滴一定做匀速直线运动
B. 液滴有可能做匀变速直线运动
C. 电场线方向可能斜向下
D. 液滴一定带正电
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据左手定则可知，液滴所受洛伦兹力方向位于垂直运动方向，根据物体做直线运动的条件可知，垂直运动方向合外力恒为零，液滴所受洛伦兹力恒定不变，结合洛伦兹力公式可知，故粒子的速度不变，即粒子做匀速直线运动，故A正确，B错误；
CD．由于粒子一定做匀速直线运动，则液滴受重力、静电力、洛伦兹力的合力为零，静电力和洛伦兹力的合力和重力反向，可判断出洛伦兹力垂直运动方向向左上，静电力方向斜向右上。根据左手定则可知，液滴带正电。则电场线方向斜向右上，故C错误，D正确。
故选AD。
9. 如图，在竖直平面内有一匀强电场，一带电荷量为、质量为m的小球在力F（大小可以变化）的作用下沿图中虚线由A至B做竖直向上的匀速运动。已知力F和AB间夹角为，A、B间距离为d，重力加速度为g。则（ ）
A. 力F最大值为
B. 电场强度E的最小值为
C. 小球从A运动到B电场力一定做正功
D. 若电场强度时，小球从A运动到B电势能变化量大小可能为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．分析小球受力情况：小球受到重力mg、拉力F与电场力qE，因为小球做匀速直线运动，合力为零，则F与qE的合力与mg大小相等、方向相反，作出F与qE的合力，如图所示
拉力F的取值随着电场强度方向的变化而变化，如果电场强度方向斜向右下方，则F的值将大于，故A错误；
B．由图可知，当电场力qE与F垂直时，电场力最小，此时场强也最小。则得
qE=mgsinθ
所以电场强度的最小值为
故B正确；
C．当电场力qE与AB方向垂直时，小球从A运动到B电场力不做功，故C错误；
D．若电场强度时，即
电场力qE可能与AB方向垂直，如图1位置，电场力不做功，电势能变化量为0；电场力的方向也可能电场力位于位置2方向，则电场力做功为
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，水平光滑的平行金属导轨间距为，左端与电阻相连接，匀强磁场的磁感应强度为，方向竖直向上，质量一定的金属棒垂直放在导轨上，令棒以一定的初速度向右运动，当其通过位置时速率为，通过位置时速率为，到位置时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，、的间距是、的间距的两倍，则以下说法正确的是（ ）
A. 在棒从到与从到的两个过程中，通过棒的横截面的电荷量相等
B. 棒运动的加速度不变
C. 棒通过、两位置时，电阻的电功率之比为
D. 在棒从到与从到的两个过程中，电阻上产生的热量之比为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．通过棒的横截面的电荷量
由于在棒从到与从到的两个过程中，面积的变化量之比为，所以通过棒的横截面的电荷量之比为，故A错误；
B．棒运动的过程中，根据牛顿第二定律有
可得，棒的加速度为
可知棒运动的加速度随着速度的减小而减小，故B错误；
C．安培力的冲量为
取向右为正方向，对棒从到的过程，根据动量定理有
对棒从到的过程，根据动量定理有
由于，联立可得
又电阻的电功率为
所以有棒通过、两位置时，电阻的电功率之比为，故C正确；
D．根据能量守恒可知，在棒从到与从到的两个过程中，电阻上产生的热量等于其过程中动能的减少量。则有
即在棒从到与从到的两个过程中，电阻上产生的热量之比为，故D正确。
故选CD。
二、实验题〈每空2分，共16分）
11. 利用实验室的指针式多用电表研究如下问题。
（1）关于多用电表的使用，下列操作正确的是（ ）
A.测电压时，图甲连接方式红、黑表笔接法正确
B.测电流时，应按图乙连接方式测量
C.测电阻时，可以按图丙连接方式测量
D.测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量
（2）某同学用多用电表“”指测量某电阻R时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过小，了较准确地进行测量，则应将选择开关置于______挡。（选填“”、“”或“”）
（3）如图所示是一个简单的欧姆表电路示意图，其中电流表满偏电流为500μA，内阻为100Ω，电池电动势为1.5V，内阻为1Ω；变阻器最大阻值为5000Ω。
欧姆表使用一段时间后电池老化，电动势下降到1.45V、内阻增大到4Ω，但仍可调零，正确操作后，测量另一个定值电阻，欧姆表读数为300Ω，则这个电阻的实际阻值应为______Ω。
【答案】 ①. AB ②. ③. 290
【解析】
【详解】（1）[1] A．测电压时，应将多用电表与待测电阻进行并联，图甲连接方式红、黑表笔接法正确，故A正确；
B．测电流时，应将多用电表与待测电阻进行串联，所以应按图乙连接方式测量，故B正确；
C．测电阻时，应将待测电阻与外电源断开，图丙连接方式错误，故C错误；
D．测二极管的正向电阻时，应按图丁连接方式测量，故D错误。
故选AB。
（2）[2] 某同学用多用电表“”指测量某电阻R时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过小，要使指针指到中值附近，说明档位选低了，为了较准确地进行测量，则应将选择开关置于档；
（3）[3] 电池电动势为1.5V，欧姆表的内阻由闭合电路欧姆定律有
电池电动势为1.45V，欧姆表的内阻由闭合电路欧姆定律有
根据欧姆定律有
即
解得
12. 描绘一个标有“3V，0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线，有以下器材供选用：
A．电压表量程，内阻约，
B．电压表量程，内阻约
C．电流表量程，内阻约
D．电流表量程，内阻约为
E．滑动变阻器
F．滑动变阻器
I．蓄电池（电动势，内阻不计）电键一个
（1）电压表选择_______（选填“”或“”），电流表选择_______（选填“”或“”）滑动变阻器选择_____（选填“”或“”）。
（2）要求能尽可能多的记录实验数据，误差尽可能小，请在虚线框中画出实验电路图，并标出所选用实验器材的符号。______
（3）根据实验数据画得小灯泡的安特性曲线如下图，则小灯泡正常工作时的电阻为______。（保留三位有效数字）
【答案】 ①. V1 ②. A2 ③. R1 ④. ⑤. 10.5
【解析】
【详解】（1）[1][2][3]灯泡额定电压为3V，则电压表选择量程为3V的V1；灯泡的额定电流
则电流表选择量程0.3A的 A2；为方便实验操作，滑动变阻器选择阻值较小的R1组成分压电路；
（2）[4]灯泡正常工作时的电阻
电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路如图
（3）[5] 由灯泡的伏安特性曲线可知，当电压U=3V时，电流I=0.285A，则小灯泡正常工作时的电阻
三、解答题（本大题共有3小题，共38分）
13. 如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n、电阻r．线圈两端的电流环与电阻R连接，电阻R，与R并联的电压表为理想电压表．在t时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化．取计算．求：
（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；
（2）从线框经过图示位置开始计时，写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（3）电路中电压表示数．
【答案】(1) 200V；(2) e=200cs100t(V)；(3) 90V．
【解析】
【详解】由磁通量随时间t图象得出周期，线圈转动的角速度，感应电动势最大值，由图可知，所以感应电动势的最大值是
线圈处于峰值面，则交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式：
根据正弦交变电流电压的最大值是有效值的倍，所以电路中电压表的示数：
14. 如图所示的平面直角坐标系 xOy，在第一象限内有平行于 y轴的匀强电场，方向沿 y 轴正方向；在第四象限的某个矩形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与 x轴重合。 一质量为 m、电荷量为-q 的粒子， 从点以速度 沿 x轴正方向射入电场，通过电场后从点 b（2h，0）立即进入矩形磁场，经过磁场后从点进入第三象限，且速度与y轴负方向成角。 不计粒子所受的重力。求：
（1）粒子经过点 b时速度 v的大小和方向；
（2）磁感应强度的大小B；
（3）矩形磁场区域的最小面积S。

【答案】（1），方向与x轴正方向夹角为；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，则有
，
令在b点速度方向与x轴正方向夹角为，利用速度分解有
，，
解得
，
（2）根据上述，结合题意，作出粒子运动轨迹如图所示

粒子从d点飞出磁场，根据几何关系有
解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有
解得
（3）根据上述可知，矩形磁场区域的最小面积
解得
15. 如图甲所示，一足够长电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ之间的距离，NQ两端连接阻值的定值电阻，导轨间有垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，导轨平面与水平面间的夹角。一质量、接入电路的阻值的金属棒垂直于导轨放置，用绝缘细线通过光滑的轻质定滑轮与质量的重物相连，细线与金属导轨平行。无初速度释放重物，测得金属棒沿导轨向上滑行的速度v与时间t之间的关系如图乙所示。，求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）从到流过金属棒的电荷量q；
（3）从到定值电阻R上产生的热量Q。（结果保留3位有效数字）

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由乙图知经过足够长的时间金属棒开始做匀速运动，其速度
此时金属棒感应电动势
回路电流
对重物由平衡条件有
对金属棒有
解得
（2）设金属棒速度为v时加速度为a，电流为i，对重物和金属棒系统由牛顿第二定律有
由电流定义和加速度定义从到进行积累可得
其中由乙图知
，
解得
（3）回路中电流
根据电流定义和速度定义从到进行积累可得
解得金属棒的位移
设回路在该过程产生的总热量为，对系统由能量守恒定律有
根据焦耳定律以及定值电阻与金属棒的串联关系知