山西省长治市2024-2025学年高二（上）期末模拟物理试卷

这是一份山西省长治市2024-2025学年高二（上）期末模拟物理试卷，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是( )
A. 库仑定律B. 焦耳定律C. 闭合电路欧姆定律D. 楞次定律
2.从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法中，不正确的是( )
A. 图甲中工作人员在超高压带电作业时，穿用金属丝编制的工作服应用了静电屏蔽的原理
B. 图乙为家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的
C. 图丙为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在带正电的金属板上
D. 图丁为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相同的电荷
3.如图所示的电路中，A、B是相同的两个小灯泡，L是一个带铁芯的线圈，电阻极小。调节R，稳定后两灯泡均能正常发光。则( )
A. 闭合S时，A立即变亮，B逐渐变亮
B. 闭合S时，B立即变亮，A逐渐变亮
C. 断开S时，A会突然闪亮一下而B立即熄灭
D. 断开S时，B会突然闪亮一下而A立即熄灭
4.如图所示，由同种金属材料制成的粗细均匀的闭合圆形线框用绝缘细线悬挂于天花板。已知圆形线框的半径为r，圆心为O，将此线框置于磁感应强度大小为B、方向垂直于线框平面向外的匀强磁场中，用导线把线框上P、Q两点，接入电流为I的电路中，P、Q处于同一高度且∠POQ=60∘，不考虑线框两侧导线的影响。若线框处于静止状态时力传感器的示数为T，重力加速度大小为g，则圆形线框的质量为( )
A. T− 3BIrgB. T+ 3BIrgC. T−BIrgD. T+BIrg
5.如图所示，电路中电源内阻r=1Ω，定值电阻R1=R2=3Ω，电流表为理想电流表。团合开关S，滑片P由M滑向N的过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变小B. 灯泡L亮度变亮
C. 电源的效率变大D. 电源的输出功率变大
6.质谱仪原理如图所示。电荷量为q、质量m的离子从容器A下方的狭缝S1飘入(初速度视为零)电压为U的加速电场区，然后从S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最终到达照相底片D上，则离子在磁场中的轨道半径为( )
A. 1B q2mUB. 1B 2mUqC. B q2mUD. B 2mUq
7.如图所示，abc为等腰直角三角形，ac边长为L、∠α=90°。两根通电长直导线垂直纸面分别放在a、b两点处。a点处导线中的电流大小为I，方向垂直纸面向外；b点处导线中的电流方向垂直纸面向里。已知直线电流在周围某点产生的磁感应强度B=kIr(r表示该点到导线的垂直距离，k为常量)，经测量发现c点的磁场方向沿ac向上，则( )
A. b点处导线中的电流大小为 2IB. c处磁感应强度的大小为 2kIL
C. bc中点处磁感应强度的方向平行ab向左D. bc中点处磁感应强度的大小为 10kIL
8.如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里的匀强磁场，质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知O是PQ的中点，不计粒子重力。下列说法中正确的是 ( )
A. 射入磁场时粒子a的速率最小B. 粒子a带负电，粒子b、c带正电
C. 射出磁场时粒子b的动能最小D. 粒子b在磁场中运动的时间最短
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有( )
A. B.
C. D.
10.如图所示，两个等量异种电荷固定在圆O水平直径的两端，a､b､c､d为圆周上的四个点，abcd是以O为中心的正方形｡下列说法正确的是( )
A. a点与c点的电场强度大小相等，方向相同
B. a､b､c､d､O五点中，O点的电势最高
C. 从a点沿直线到b点，电场强度先增大后减小
D. 从a点沿直线到d点，电势先升高后降低
11.如图所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道竖直放置，图乙、图丙分别置于匀强磁场B和匀强电场E中，轨道两端点在同一高度上。现将a、b、c三个相同的带正电小球同时从轨道左端的最高点由静止释放，小球均能经过轨道最低点。已知小球的带电荷量不会发生变化，则a、b、c三个小球( )
A. a球、b球在向右运动过程中始终不会脱离轨道
B. 到达轨道最低点时的速率均相同
C. 向右经过轨道最低点时，b球对轨道的压力最大
D. 向左经过轨道最低点时，a球对轨道的压力最小
12.如图甲所示是一种手摇发电的手电筒，内部有一固定的线圈和可来回运动的条形磁铁，其原理图如图乙所示，当沿图中箭头方向来回摇动手电筒过程中，条形磁铁在线圈内来回运动，灯泡发光。在此过程中，下列说法正确的是( )
A. 增加摇动频率，灯泡变亮
B. 线圈对磁铁的作用力方向不变
C. 磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时，灯泡中电流方向相反
D. 磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出的过程中，灯泡中电流方向相反
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.某学习小组同学如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管A、滑动变阻器、开关与电池构成闭合回路；螺线管B与电流计构成闭合电路，螺线管B套在螺线管A的外面。
(1)要想使电流计指针发生偏转，下列四种操作中可行的是
A.闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动
B.闭合开关，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管B
C.闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片
D.螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关
(2)利用图乙所示的装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系，螺线管B与电流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后，将条形磁铁N极朝下插入螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针向右偏。
①将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针 (填“向左偏”或“向右偏”)；
②将条形磁铁S极朝下插入螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针 (填“向左偏”或“向右偏”)。
14.在测定两节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材∶
两节待测干电池(电动势E约3.0V，内阻r不到2.0Ω)
电流表A(满偏电流60mA，内阻rg=18Ω)
电压表V(0～3.0V，内阻约为3kΩ)
滑动变阻器R(0～30Ω,5A)
定值电阻R0=2Ω
开关，导线若干
(1)某同学设计了如图所示的甲、乙、丙三种测量电路图，为了方便且能较准确地进行测量，应选用图_______所示的电路进行实验，电压表的内阻对实验结果__________(填“有”或“无”)影响。
(2)根据所选用的电路图，请在下图中用比划线代替导线，将实验电路连接完整。
(3)图为某同学根据实验中两个电表的示数做出的U−I图线，由该图线可得被测干电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω。(结果均保留三位有效数字)
四、计算题：本大题共4小题，共36分。
15.如图，MNPQ为一矩形匀强磁场区域，MP边长为d，MN边长为 3d。现从M点沿MN方向射入大量速度不等的质子，测得从P点射出的质子的速度大小为v0。已知质子的质量为m，电量为q，不计质子重力。求：
(1)矩形磁场区域磁感应强度B的大小；
(2)从P点射出的质子在磁场中运动的时间；
(3)从Q点射出的质子的速度大小。
16.如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L=0.2m，现垂直于导轨、放置一根质量为m=0.06kg的金属棒ab，M和P之间接入一恒流源，回路中电流大小恒定为I=2A，在导轨间加一个范围足够大的匀强磁场且磁场方向始终与导体棒垂直，方向与水平面间夹角可调。(g取10m/s2)
(1)当磁感应强度的大小B=0.3T，方向与水平方向成30∘角时，ab棒处于静止状态，求ab棒受到的摩擦力大小；
(2)若导体棒与轨道间的动摩擦因数μ=0.75，磁场方向斜向左下方，请你讨论磁场方向与水平方向夹角在哪个范围内，不管磁感应强度多大，导体棒都不会运动。(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8)
17.如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场。一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，从x负轴上的点a以速率v0垂直磁场方向射入第二象限，然后经过y轴上的b点垂直于y轴方向进入电场，一段时间后经过x轴上的c点。已知粒子在a点的速度方向和x轴负方向的夹角θ=45∘,Ob=Oc=L，不计粒子所受重力。求：
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小；
(2)粒子经过c点时的速度大小v；
(3)匀强电场的电场强度E的大小。
18.如图甲所示，两块相同的平行金属板M、N正对着放置，相距为R2，板M、N上的小孔A、C与O三点共线，CO=R，连线AO垂直于板M、N.在以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．收集屏PQ上各点到O点的距离都为2R，两端点P、Q关于连线AO对称，屏PQ所对的圆心角θ=120°.质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经A孔进入M、N间的电场，接着通过C孔进入磁场．质子重力及质子间的相互作用均不计，质子在A孔的速度看作零．
(1)若M、N间的电压UMN=+U时，求质子进入磁场时速度的大小v0；
(2)若M、N间接入如图乙所示的随时间t变化的电压UMn=|U0sinπTt|(式中U0=3eB2R2m，周期T已知)，且在质子通过板间电场区域的极短时间内板间电场视为恒定，则质子在哪些时刻自A孔进入板间，穿出磁场后均能打到收集屏PQ上？
(3)在上述(2)问的情形下，当M、N间的电压不同时，质子从A孔运动到收集屏PQ所经历的时间t会不同，求t的最大值．
1.【答案】A
2.【答案】D
3.【答案】B
4.【答案】C
5.【答案】D
6.【答案】B
7.【答案】D
8.【答案】D
9.【答案】CD
10.【答案】AD
11.【答案】AC
12.【答案】ACD
13.【答案】BCD
向左偏
向左偏

14.【答案】 (1).乙；无 ； (2) ；
(3) 2.93(2.92∼2.94)；1.08(1.06∼1.10)
15.【答案】解：(1)对从P点射出的质子，轨迹如图中1所示，由几何关系有
R1=d2
又qv0B=mv02R1
解得B=2mv0qd
(2)粒子做圆周运动的周期T=2πrv=πdv0
由于从P点射出的质子做圆周运动的圆心角为π2，故所用的时间t=T2=πd2v0
(3)对从Q点射出的质子，轨迹如图中2所示，由几何关系得
(R2−d)2+( 3d)2=R22
解得R2=2d
又qv2B=mv22R2
联立解得v2=4v0

16.【答案】解：(1)受力分析如图所示：
得如下方程：F安=BIL，F安cs60°=f，代入数据解得f=0.06N；
(2)由题意，当磁场斜向左下方时，设磁场方向与水方向的夹角为α时不管磁感应强度多大，导体棒都不会运动，根据平衡条件可得：
μ(mg+BILcsα)⩾BILsinα⩾0，当B足够大时，有μBILcsα⩾BILsinα⩾0，
解得0⩽α⩽37°，即磁场方向与水平方向夹角在0⩽α⩽37°内，不管磁感应强度多大，导体棒都不会运动。
答：(1)ab棒受到的摩擦力大小0.06N；
(2)磁场方向与水平方向夹角在0⩽α⩽37°内，不管磁感应强度多大，导体棒都不会运动。
17.【答案】解：(1)设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R，根据几何关系有R+Rcsθ=L
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有qv0B=mv 02R
解得B=(2+ 2)mv02qL；
(2)粒子在电场中做类平抛运动，将粒子经过c点时的速度分解为水平分速度和竖直分速度，粒子在电场中的运动时间设为t，根据运动规律有：
水平方向L=v0t
竖直方向L=12vyt
又v= v 02+v y2
联立解得v= 5v0；
(3)粒子在电场中从b点运动到c点，根据动能定理有EqL=12mv2−12mv 02
解得E=2mv 02qL。

18.【答案】解：(1)根据动能定理，有：eU=12mv02−0
解得：v0= 2eUm
(2)质子在板间运动，根据动能定理，有：eUMN=12mv2−0
质子在磁场中运动，根据牛顿第二定律，有：evB=mv2r
若质子能打在收集屏上，轨道半径r与半径R应满足的关系：
r≥ 3R
解得板间电压：UMN≥3eB2R22m
结合图象可知：质子在t=kT+T6～kT+56T(k=0,1,2,…)之间任一时刻从s1处进入电场，均能打到收集屏上
(3)M、N间的电压越小，质子穿出电场进入磁场时的速度越小，质子在极板间经历的时间越长，同时在磁场中运动轨迹的半径越小，在磁场中运动的时间也会越长，出磁场后打到收集屏前作匀速运动的时间也越长，所以当质子打在收集屏的P端时，对应时间t最长，两板间的电压此时为：
UMN=12U0
在板间电场中运动时间：t1=Rv
在磁场中运动时间：t2=60°360∘×2πrv=π 3R3v
出磁场后打到收集屏前作匀速运动的时间：t3=Rv
所以，运动总时间为：
t=t1+t2+t3=(2 3+π3) 3Rv=(2 3+π3)meB；
答：(1)质子进入磁场时速度的大小为 2eUm；
(2)质子在t=kT+T6～kT+56T(k=0,1,2,…)之间任一时刻从s1处进入电场，均能打到收集屏上；
(3)时间t的最大值为(2 3+π3)meB．