河南省南阳市方城县光明学校2022-2023学年高二上学期期末考试物理试题(含答案)

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2022-2023学年度高中物理期末考试卷高二物理考试范围：电磁学部分� ；考试时间：90分钟；满分110分注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）选择题共12小题，每题4分，满分48分。1-8题为单选题，9-12题为多选题，全部选对得4分，选不全的得2分，选错或不答得0分 一、单选题1．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是（　　）A．牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测定了万有引力常数B．法拉第经过多年对电与磁问题的实验研究，发现了电磁感应现象C．阿拉果通过对其圆盘实验的深入研究，制造出世界上第一台发电机D．伽利略通过对其斜面实验的深入研究，提出了惯性定律2．某一区域的电场线分布如图所示，是电场中的三个点。关于该电场和放入其中的电荷的描述，则（　　）A．场强，电势B．仅在静电力作用下，同一个带正电的小球在两点的加速度大小关系为C．同一个带正电的小球在两点的电势能的大小关系为D．同一个带负电的小球在两点的电势能的大小关系为3．空间有一电场，各点电势随位置的变化情况如图所示。下列说法正确的是（　　）A．O点的电场强度一定为零 B．点与点的电场强度不相同C．和两点在同一等势面上 D．将正电荷从移到，电荷的电势能增大4．下列图中一定能产生感应电流的是（　　）A． B．C． D．5．如图所示，有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度，不计金属杆和轨道的电阻，则以下分析正确的是（　　）A．金属杆先做匀加速直线运动然后做匀速直线运动B．金属杆由静止到最大速度过程中机械能守恒C．如果只增大B，将变小D．如果只增大R，将变小6．如图所示交流发电机的输出电压一定，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总电阻为R。升压变压器的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；降压变压器的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。当用户增多时（　　）A．减小，增加 B．增加，减小C．减小，增加 D．增加，减小7．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（    ）A．断开，闪亮瞬间电流方向和断开前相反B．断开之前中的电流大于中的电流C．闭合瞬间中电流与中电流相等D．变阻器R的电阻大于线圈的直流电阻8．如图是比荷相同的两粒子从O点垂直进入直线边界匀强磁场区域的运动轨迹，下列说法正确的是（　　）A．a带负电，b带正电 B．a的带电量比b的带电量小C．a运动的速率比b的小 D．a的运动时间比b的短 二、多选题9．如图所示，甲、乙分别表示两个电源的路端电压与通过它们的电流I的关系，下列说法中正确的是（  ）A．电源甲的电动势大于乙的电动势 B．电源甲的内阻小于乙的内阻C．电流都是I0时，两电源的内电压相等 D．路端电压都为U0时，它们所在电路的外电阻相等10．有a、b、c、d四只电阻，其中三只电阻的阻值一样，只有一只电阻的阻值偏大。要找出这只电阻，某同学设计了如图所示的电路。当开关闭合时测出有电流从P流向Q，下列说法正确的是（　　） A．阻值偏大的电阻一定是a和d中的一个B．阻值偏大的电阻一定是c和b中的一个C．下一步可将a和d互换位置，根据P、Q间电流的流向来判断D．下一步可将d和c互换位置，根据P、Q间电流的流向来判断11．如图所示，一个小矩形线圈从高处自由落下，进入有界匀强磁场，线圈高度小于磁场高度，线圈平面和磁场保持垂直。设线圈下边刚进入磁场到上边刚要进入磁场为A过程；线圈全部进入磁场内到线圈下边刚要出磁场为B过程；线圈下边刚出磁场到上边刚要出磁场为C过程，则（　　）A．在A和C过程中，线圈内电流方向相同B．在A过程中，线圈可能做减速运动C．在B过程中，线圈机械能不变，并做匀加速运动D．在C过程中，线圈可能做匀加速运动12．如图所示，边界以上，圆形边界以外的Ⅰ区域中存在匀强磁场，磁感应强度为，圆形边界以内Ⅱ区域中匀强磁场的磁感应强度为，圆形边界半径为R，边界上c点距圆形边界圆心O的距离为2R；一束质量为m、电荷量为q的负电粒子，在纸面内从c点沿垂直边界方向以不同速率射入磁场。不计粒子之间的相互作用。已知一定速率范围内的粒子可以经过圆形磁场边界，这其中速率为v的粒子到达圆周边界前在Ⅰ区域中运动的时间最短。只考虑一次进出Ⅰ、Ⅱ区域，则（　　）A．可以经过圆形边界的粒子的速率最大值为B．可以经过圆形边界的粒子的速率最小值为C．速率为v的粒子在Ⅰ区域的运动时间为D．速率为v的粒子在Ⅱ区域的运动时间为第II卷（非选择题） 三、实验题13．（8分）在“测定金属丝电阻率”的实验中。（1）用螺旋测微器测金属丝直径，图甲中螺旋测微器的读数为______mm。（2）先用欧姆表粗略测量该段金属丝的电阻，选择开关置于“×10”挡时，发现表头指针偏转如图乙所示，应将选择开关置于______（选填“×1”或“×100”）挡，正确操作后，表盘的示数如图丙所示，则金属丝的电阻约为______。（3）在测定该金属丝的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是______。（4）采用以上电路图测得值比真实值偏______（选填“大”或“小”）。（5）某同学在进行电阻测量时，需要将一块满偏电流为、阻值为的小量程电流表G改装成量程为的电压表，则需要选择一个阻值为______Ω的电阻与这一电流表______（选填“串”或“并”）联。14．（8分）某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻，根据下面提供的器材，设计了如图甲所示的原理图。①电压表V（量程3V，内阻RV约为10kΩ）②电流表G（量程3mA，内阻Rg=100Ω）③电流表A（量程3A，内阻约为0.5Ω）④滑动变阻器R（0~20Ω，额定电流2A）⑤定值电阻R0=0.5Ω⑥开关S和导线若干（1）该小组同学发现电流表A的量程太大，于是他们将电流表G与定值电阻R0并联，实际上是进行了电表的改装，则他们改装后的电流表对应的量程是___________A。（结果保留两位有效数字）（2）该小组同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E=__________V，电源的内阻r=__________Ω。（结果均保留两位有效数字）（3）若实验中电压表内阻的影响不能忽略，由上述图线求得的电动势将比真实值__________（填“偏大”、“不变”或“偏小”），求得的内阻将比真实值__________（填“偏大”、“不变”或“偏小”）四、解答题15．（10分）如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻，图中变压器可视为理想变压器，求：（1）图示中的送电电流（2）用户得到的电压（3）用户得到的功率。16．（10分）如图所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝60°．求：（1）匀速圆周运动的半径；（2）电子的质量；（3）穿越磁场的时间。  17．（12分）如图所示，倾角θ=30°、宽度L=1m的足够长的“U”形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1T，范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下。用平行于轨道的牵引力拉一根质量m=0.2kg、电阻R=1Ω的垂直放在导轨上的金属棒ab，使之由静止开始沿轨道向上运动。牵引力做功的功率恒为6W，当金属棒沿斜面移动2.8m时，获得稳定速度，在此过程中金属棒产生的热量为5.8J，不计导轨电阻及一切摩擦，取g=10m/s。求：（1）金属棒达到稳定时速度是多大？（2）金属棒从静止达到稳定速度时所需的时间多长？  18．（14分）如图所示，倾角=30°的两光滑金属导轨ab、cd平行放置，且导轨足够长，电阻可忽略，其间距L=1m．磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直导轨平面向上，一质量为m=0.2kg、电阻R0=1的金属棒MN垂直放置在导轨ab、cd上且始终与导轨接触良好．将并联的电阻R1=3，R2=6通过开关S连接在两导轨顶端．取重力加速度g=10m/s2,闭合开关S后，将金属棒由静止释放，若金属棒下滑位移x=2m时刚好达到收尾速度，则： (1)请计算金属棒的最终收尾速度；(2)请计算从静止到刚好达到收尾速度过程中金属棒MN上产生的热量；(3)计算金属棒由静止到收尾速度经历的时间．（第（2）(3)问均保留两位有效数字）
参考答案：1．B【详解】A. 牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常数，A错误；B. 法拉第经过多年对电与磁问题的实验研究，发现了电磁感应现象，B正确；C．法拉第通过对其圆盘实验的深入研究，制造出世界上第一台发电机，C错误；D. 牛顿通过对其斜面实验的深入研究，提出了惯性定律，D错误；故选B。2．C【详解】AB．电场线的疏密反映电场强度的大小，可知点场强大于C点场强，同一带正电小球受到的静电力（）大，则加速度大。选项A、B错误；CD．沿电场线方向电势逐渐降低可知，因B点的电势高于A点电势，由公式，可知同一个带正电的小球在两点的电势能的大小关系为，带负电的小球的电势能关系为，选项C正确，D错误。故选C。3．C【详解】A．-x图像的斜率为电场强度E，故O点的电场强度不为零，选项A错误；B．因点与点的斜率相同，故电场强度相同，选项B错误；C．由图像知和两点的电势相等，选项C正确；D．正电荷在高电势，电势能大，将正电荷从移到，电荷的电势能减小，选项D错误。故选C。4．B【详解】A．环不闭合，所以不能产生感应电流，故A错误；B．当左右两根棒分别向两侧运动时，穿过闭合回路的磁通量增大，所以能产生感应电流，故B正确；C．电流在环的正上方，则电流产生的磁场穿过该环的磁通量始终等于零，所以电流增大时，环内不能产生感应电流，故C错误；D．磁场的方向与回路之间的夹角为，则穿过该回路的磁通量，当棒向右运动时，S增大，但θ增大时，减小，所以不能判断出磁通量是否变化，所以不一定产生感应电流，故D错误。故选B。5．C【详解】A．金属杆下滑过程中，受重力、导轨的支持力和安培力，开始时重力沿斜面的分力大于安培力，金属杆做加速运动，满足 随着速度的增加，安培力在增大，所以金属杆加速度逐渐减小，当加速度减小到零，速度最大。当加速度为零时，金属杆做匀速运动，故金属杆先做加速度逐渐减小的加速运动然后做匀速直线运动，故A错误；B．金属杆由静止到最大速度过程中，安培力做负功，金属杆机械能并不守恒，故B错误；CD．当速度最大，则有 解得 所以只增大B， vm 将变小，只增大R， vm 将变大，故C正确，D错误。故选C。6．C【详解】AB．当用户增多时，交流发电机的输出电压一定，升压变压器的匝数比不变，则有可知U2不变，用户消耗的电功率增加，理想降压变压器的输入功率等于输出功率，因此增加，AB错误；     C．当用户增多时，用户消耗的电功率增加，降压变压器的输入功率增加，升压变压器的输出功率增加，由可知，降压变压器的输入电流I3增加，则输电线上的电压降增加，降压变压器的输入电压减小，C正确；D．当用户增多时，用户消耗的电功率增加，可知、随之增加，升压变压器的输入功率增加；输电线上电压降增加，降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器的匝数比不变，则有可知降压变压器的输出电压U4减小，D错误。故选C。7．A【详解】AB．断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗，说明闭合时，电路稳定后，通过的电流大于的电流；断开，原来通过的电流流经构成闭合回路，所以闪亮瞬间电流方向和断开前相反，选项A正确，B错误；C．闭合瞬间，对电流有阻碍作用，所以中电流与中电流不相等，选项C错误；D．闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同，说明两支路的电流相同，两支路的电阻相同，由于两灯泡电阻相同，所以变阻器与的电阻值相同，选项D错误。故选A。8．C【详解】A．根据左手定则a带正电，b带负电，A错误；B．由题中信息无法确定a、b电量和质量大小，且因为比荷相同，无法确定电量大小，B错误；C．根据带电粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力有得因两粒子比荷相同，所以a运动的速率比b的小，C正确；D．根据带电粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力有有所以运动周期相同，且在磁场中运动时间都是周期的一半，所以a的运动时间与b相同，D错误。故选C。9．AD【详解】AB．图线与纵轴的交点表示电源的电动势，图线斜率的大小表示电源的内阻，由题图可知E甲>E乙，r甲>r乙，A正确，B错误；C．当电流都为I0时，两电源的路端电压相等，内电压不相等，C错误；D．当路端电压为U0时，电流为I0，外电阻R=相等，D正确。故选AD。10．AD【详解】AB．假设a、c电阻相等，又根据并联关系可知 而 可知 又因为b、d并联，电压相等，根据欧姆定律知 可知比较大的电阻是d。同理，假设b、d电阻相等，又根据并联关系可知 而可知 又因为a、c并联，电压相等，根据欧姆定律知 可知比较大的电阻是a。所以阻值偏大的电阻一定是a和d中的一个，故A正确，B错误；C．由上述分析知将a和d互换位置，电流流向不变，无法判断，故C错误；D．下一步可将d和c互换位置，若P、Q之间的流向不变可知此时一定是a电阻偏大，若电流流向发生变化则可知一定是d电阻偏大（反证法，假设d电阻偏大，而电流流向仍然不变，根据前述分析可知，存在由P至Q的电流，则互换后，a、c一定有一个电阻偏大，与d电阻偏大矛盾，故可知若d电阻偏大，电流流向一定改变），故D正确。故选AD。11．BC【详解】A．A过程线圈磁通量不断增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，感应电流为逆时针方向，C过程线圈磁通量不断减少，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，感应电流为顺时针方向，因此在A和C过程中，线圈内电流方向相反，故A错误；B．在A过程中，当线圈速度足够大，线圈受到的安培力大于重力，即 此时线圈可能做减速运动，故B正确；C．在B过程中，线圈磁通量不变，没有感应电流产生，只受到重力的作用，因此此时机械能不变，并做匀加速运动，故C正确；D．在C过程中，当速度较小，线圈受到的安培力小于重力时，即 线圈做加速运动，所以线圈速度增大，安培力进一步增大，线圈加速度减小，因此线圈做加速运动时为加速度逐渐减小的加速运动，故D错误。故选BC。12．BD【详解】AB．粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力有可得则粒子速度越大，轨迹半径越大，如图甲所示，当粒子从Ⅱ区域右侧经过圆形磁场边界时，半径最大，此情况下粒子的速度最大，由几何关系得代入数据可得最大速度为当从Ⅱ区域左侧经过圆形磁场边界时，粒子轨迹对应的半径最小，此情况下粒子速度最小，由几何关系得代入数据得最小速度为故A错误，B正确；C．粒子在磁场Ⅰ中运动周期设粒子经过圆形磁场边界时，在磁场Ⅰ中偏转的圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间则粒子偏转的圆心角越小，到达圆周边界前在Ⅰ区域中运动的时间越短，由几何关系可得，速率为v的粒子到达圆周边界前在Ⅰ区域中运动的时间最短的运动轨迹如图乙所示 由几何知识可知，时间最短时对应的圆心角可得在Ⅰ区域的时间故C错误；D．如图乙所示，当进入Ⅱ区域磁场后，做圆周运动的半径由与对称性可知，粒子能在Ⅱ区域做半个圆周运动，运动时间为故D正确。故选BD。13．     0.520     ×1          D     小     59200     串【详解】（1）[1]用螺旋测微器测金属丝直径，图甲中螺旋测微器的读数为（2）[2]欧姆表指针在中间区域误差较小，选择开关置于“×10”挡时，发现表头指针偏转角太大（读数太小），要减小偏转角（增大读数），应减小倍率，应将选择开关置于×1挡，[3]正确操作后，表盘的示数如图丙所示，则金属丝的电阻约为。（3）[4]由于金属丝阻值较小，为减小误差，电流表应采用外接法，为获得较大的电压调节范围，滑动变阻器应采用分压式接法，D选项的电路符合题意。故选D。（4）[5]采用以上电路图，由于电压表的分流作用，导致电流表示数偏大，故测得值比真实值偏小。（5）[6][7]某同学在进行电阻测量时，需要将一块满偏电流为、阻值为的小量程电流表G改装成量程为的电压表，则需要串联一个分压电阻，其阻值为14．     0.60     1.5     1.0     偏小     偏小【详解】（1）[1] 改装后电流表量程（2） [2][3] 改装后的电流表对应的量程是电流表G的量程的200倍，根据闭合电路欧姆定律可得变形得根据图像可知，电源的电动势为内阻（3）[4][5] 测量电路采用的是伏安法外接法，引起误差的原因是电压表分流，将电压表内阻等效为电源的内阻，则内阻的测量值为则测得的内阻将比真实值偏小。电动势的测量值所以测得的电动势将比真实值偏小。15．(1)；(2)；(3)【详解】(1)根据可得又因为则输电线上的电流为(2)输电线上损失的电压为降压前的电压为用户得到的电压为(3)输电线上损失的功率为用户得到的功率为16．（1）；（2）；（3）【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动，半径为R（2）洛伦兹力提供向心力解得（3）由得电子周期电子穿越磁场的时间17．（1）2m/s；（2）1.5s【详解】（1）当金属棒达到稳定速度时，有又P=Fv，联立解得v=2m/s（2）根据功能关系可知联立解得t=1.5s18．(1)    (2)    (3) 【详解】（1）当杆平衡时，达收尾速度vm．对杆有：mgsinθ=    ①  R总=R0+ ②由①②得 vm=代入数据解得 vm=3m/s（2）从静止到刚好达到收尾速度过程中，由能量守恒定律有   mgxsinθ=Q+mvm2解得 Q=1.1J金属棒上产生的热量 Q12= （3）由静止到达收尾，由动量定理得  mgsinθ•△t-=m△v其中 △t=x故△t=s≈1.3s点睛：解决本题的关键知道金属棒在整个过程中的运动规律，明确速度收尾的条件：合力为零．要知道动量定理是运动时间常用的方法．