2022-2023学年辽宁省五校东北育才、大连24中、鞍山一中等高二上学期期末 物理 解析版

2022-2023学年度上学期期末考试高二年级物理试卷

注意事项：

1．答题前，请将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。

3．答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一

项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，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. 下列说法正确的是（　　）

A. 图甲中放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动

B. 图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，圆环中有感应电流产生

C. 图丙中线圈ABCD垂直通电直导线移动时，线圈中有感应电流

D. 图丁中工人在电焊时，眼睛看到的电焊弧光是紫外线

【答案】C

【解析】

【详解】A．当导线中通过图示方向的电流时，根据安培定则判断可知，小磁针所在处磁场方向垂直纸面向里，小磁针N受力向里，S极受力向外，则小磁针N极转向里，S极转向读者，故A错误；

B．图乙中将有开口的圆环从S1处移至S2处，磁通量变小，但圆环有开口，不是闭合回路，不能产生感应电流，故B错误；

C．图丙中线圈ABCD垂直通电直导线移动时，磁通量发生变化，线圈中有感应电流，故C正确；

D．眼睛不能看到紫外线，故D错误。

故选C。

2. 在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（　　）

A. 人有触电感觉是在开关闭合瞬间

B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流

C. 断开开关时流过人的电流方向从B→A

D. 断开开关时线圈中的电流突然增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．当开关闭合后，多匝线圈与同学们并联，由于电源为1.5V的干电池，所以电流很小，同学没有触电感觉，故A错误；

B．当断开时，多匝线圈电流产生自感现象，从而产生较大的自感电动势，此时人与线圈组成一个闭合的回路，流过人体的电流与流过线圈的电流相等，故B错误；

C．当断开时，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左，即从B向A，故C正确；

D．断开电键时，由于线圈的电流减小而产生自感电动势，而阻碍电流的减小，只是电流减小的慢一些，不会突然增大，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，用半偏法测量一只电流表的内阻，下列各组主要操作步骤及排列次序正确的是（  ）

A. 闭合，调节R1使电流表满偏，再闭合，调节使电流表半偏，读出阻值

B. 闭合，调节使电流表满偏，再闭合，调节使电流表半偏，读出的阻值

C. 闭合、，调节使电流表满偏，再调节使电流表半偏，读出的值

D. 闭合、，调节使电流表满偏，再调节使电流表半偏，读出的值

【答案】A

【解析】

【详解】半偏法测电流表内阻，由图示实验电路可知，实验步骤为：闭合S1，调节R1到电流表满偏，闭合S2，调节R2到电流表半偏，读出R2的阻值。

故选A。

4. 无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是（　　）

A. 电容器正放电 B. 振荡电流正在减小

C. 电流流向沿a到b D. 电场能正在向磁场能转化

【答案】B

【解析】

【详解】由图可知，此时电容器正在充电，电路中电流正在减小，电路中的电流沿顺时针方向，磁场能在向电场能转化，故B正确，ACD错误。

故选B。

5. 为了安全，在家庭电路中一般都会在电能表后面的电路中安装一个漏电保护器，其内部结构如图所示。原线圈是由进户线的火线和零线并在一起双线绕成，当漏电保护器的a、b两端没有电压时，脱扣开关S能始终保持接通；当a、b两端一旦有电压时，脱扣开关立即断开，切断电路以起保护作用。下列说法正确的是（　　）

A. 用户正常用电时，a、b之间有电流通过

B. 用户正常用电时，通过原线圈的磁通量与线路中的电流大小有关

C. 若人站在地面上，手误触火线而触电时，通过原线圈的磁通量不为0

D. 若此装置用于直流电路，则不能起到保护作用

【答案】C

【解析】

【详解】AB．由于火线和零线采用双线绕法，当用户用电正常时，磁通量始终为零，所以通过原线圈的磁通量与线路中的电流大小无，P线圈内部的磁通量变化率为零，在ab线圈中不会产生感应电动势，所以ab线圈两端没有电压，脱扣开关闭合，故AB错误；

CD．如果有人站在地面上，手误触火线而触电，零线或者火线中有一根电流为零，此时只有一根线有电流，P中磁通量不为零且会有磁通量的变化，导致穿过线圈ab的磁通量变化，会产生感应电动势，使ab间有电压，开关立即断开，故C正确，D错误。

故选C。

6. 空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直于纸面（平面）向里，电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

详解】解法一：

AC．在xOy平面内电场的方向沿y轴正方向，故在坐标原点O静止的带正电粒子在电场力作用下会向y轴正方向运动。磁场方向垂直于纸面向里，根据左手定则，可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴负方向的洛伦兹力，故带电粒子向x轴负方向偏转。AC错误；

BD．运动的过程中在电场力对带电粒子做功，粒子速度大小发生变化，粒子所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直。由于匀强电场方向是沿y轴正方向，故x轴为匀强电场的等势面，从开始到带电粒子偏转再次运动到x轴时，电场力做功为0，洛伦兹力不做功，故带电粒子再次回到x轴时的速度为0，随后受电场力作用再次进入第二象限重复向左偏转，故B正确，D错误。

故选B。

解法二：

粒子在O点静止，对速度进行分解，分解为向x轴正方向的速度v，向x轴负方向的速度v’，两个速度大小相等，方向相反。使得其中一个洛伦兹力平衡电场力，即

则粒子的在电场、磁场中的运动，可视为，向x轴负方向以速度做匀速直线运动，同时在x轴上方做匀速圆周运动。

故选B。

7. 如图所示，三根相互平行的水平长直导线I、Ⅱ、Ⅲ，导线I、Ⅲ在同一水平高度，导线Ⅱ在导线I、Ⅲ的上方，P、Q、R为导线I、Ⅱ、Ⅲ上的三个点，三点连成的平面与导线垂直，且QR与PR相等并且互相垂直，O为PQ连线的中点。当直导线I和Ⅲ中通有大小相等方向相反的电流，导线Ⅱ中没通过电流，O点处的磁感应强度大小为；若直导线I和Ⅱ中通有大小相等方向相反的电流，导线Ⅲ中没通过电流，则O点处的磁感应强度大小为（  ）

A. 0 B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意可知，P、Q、R到O点的距离均相等，当直导线I和Ⅲ中通有大小相等方向相反的电流，导线Ⅱ中没通过电流，O点处的磁感应强度大小为，设每根导线在O点处的磁感应强度大小为，则有

若直导线I和Ⅱ中通有大小相等方向相反的电流，导线Ⅲ中没通过电流，则O点处的磁感应强度大小为

联立可得

故选B。

8. 现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备．它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室做半径不变的圆周运动．电磁铁线圈中电流大小、方向可以变化，产生的感应电场使电子加速．上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上往下看，电子枪射出的电子沿逆时针方向运动．则下列说法正确的是

A. 保持如图电流方向不变，当电流增大时，电子速率将增大

B. 保持如图电流方向不变，当电流减小时，电子速率将增大

C. 若电子速率在增大，电子在做圆周运动的周期将变小

D. 电子之所以能加速，是因为磁场力对电子做功的结果

【答案】AC

【解析】

【详解】AB. 当电磁铁中应通以方向如图甲所示，大小增强的电流，线圈中的磁场就增大了，根据楞次定律，感生电场产生的磁场要阻碍它增大所以感生电场俯视图为顺时针方向，所以电子在逆时针方向电场力作用下加速运动，在洛伦兹力约束下做圆周运动，故A正确B错误．

C. 在电子被加速过程中，由于电流增强，磁场变大，

导致运动的周期变小，故C正确．

D. 电子受到的感生电场力做加速运动的力，电场力做正功，洛伦兹力提供圆周运动的向心力，洛伦兹力不做功，故D错误．

9. 如图为一由干电池、铜线圈和钕磁铁组成的简易电动机，此装置中的铜线圈能从静止开始绕虚线轴转动起来，那么（　　）

A. 若磁铁上方为极，从上往下看，线圈将顺时针旋转

B. 若磁铁上方为极，从上往下看，线圈将顺时针旋转

C. 线圈匀速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能

D. 如果将磁铁的磁极对调，线圈转动方向会改变

【答案】AD

【解析】

【详解】A．若磁铁上方为极，由题图可知，线圈左边电流方向向下，磁场方向向左，由左手定则可知，线圈左边受安培力方向向里，同理可知，线圈右边电流方向向下，磁场方向向右，由左手定则可知，线圈右边受安培力方向向外，因此从上往下看，线圈将顺时针旋转，A正确；

B．若磁铁上方为极，由A选项分析可知，从上往下看，线圈将逆时针旋转，B错误；

C．线圈匀速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能和电路中的焦耳热，C错误；

D．如果将磁铁的磁极对调，由A选项分析可知，线圈转动方向会改变，D正确。

故选AD。

10. 如图直角坐标系xOy的一、三象限内有匀强磁场，方向均垂直于坐标平面向里，第一象限内的磁感应强度大小为2B，第三象限内的磁感应强度大小为B。现将由两条半径（半径为l）和四分之一圆弧组成的导线框OPM绕过O点且垂直坐标平面的轴在纸面内以角速度逆时针匀速转动，导线框回路总电阻为R。在线框匀速转动的过程中（    ）

A. 线框中感应电流的方向总是顺时针方向

B. 圆弧段PM始终不受安培力

C. 线框中感应电流最大值为

D. 线框产生的总热量为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．线框进入磁场过程穿过线框的磁通量增加，线框离开磁场过程穿过线框的磁通量减少，由楞次定律可知，线框进入磁场过程感应电流沿逆时针方向，线框离开磁场过程感应电流沿顺时针方向，故A错误；

B．线框进入磁场或离开磁场过程中，回路中有感应电流，圆弧段处于磁场中的部分受到安培力作用，故B错误；

C．当线框进入或离开第一象限磁场时感应电动势最大，电动势为

最大感应电流

故C正确；

D．线框进入或离开第三象限磁场时产生的电动势为

在线框匀速转动的过程中线框产生的总热量为

故D正确。

故选CD。

二、非选择题：本题共5小题，共54分

11. 在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻R约为5 Ω，实验室备有下列实验器材：

A.电压表V1（量程0～3 V，内阻约为15 kΩ）；

B.电压表V2（量程0～15 V，内阻约为75 kΩ）；

C.电流表A1（量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω）；

D.电流表A2（量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω）；

E.滑动变阻器R1（0～10 Ω，0.6 A）；

F.滑动变阻器R2（0～2 000 Ω，0.1 A）；

G.电池组E（电动势为3 V）；

H.开关S，导线若干。

（1）为减小实验误差，应选用的实验器材有________（填器材前面的序号）。

（2）为减小实验误差，应选用如图中________（选填“甲”或“乙”）为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把如图丙中的实物图用线连接起来。______

（3）若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图丁所示，则金属丝的直径为________ mm，电阻值为________Ω。

（4）金属丝的电阻率为________ Ω·m。

【答案】    ①. ADEGH    ②. 乙    ③. 见解析图    ④. 0.635    ⑤. 2.4    ⑥. 1.27×10－6

【解析】

【详解】（1）[1]由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A；被测电阻约为5 Ω，电路中的最大电流约为

电流表应选D；根据滑动变阻器允许通过的最大电流可知，滑动变阻器应选E；还要选用电池组和开关，导线若干，故应选用的实验器材有A、D、E、G、H；

（2）[2]由于

>

应采用电流表外接法，应选题图乙所示电路；

[3]实物连接如图所示

（3）[4]从螺旋测微器可以读出金属丝直径为0.635 mm；

[5]从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A，被测金属丝的阻值为

（4）[6]由

代入数据解得

ρ＝1.27×10－6 Ω·m

12. 疫情期间，电子体温计已逐渐成为居家必备的物品之一。某物理兴趣小组制作了一个简易电子体温计，其原理图如图2所示。

（1）兴趣小组测出某种热敏电阻的I－U图像如图3所示，那么他们选用的应该是下图__________电路（填“甲”或“乙”），由图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而__________（填“增大”或“减小”）；

（2）小周同学用一个内部电源电动势为3V、中值电阻为100Ω的欧姆表（已调零）接在上述热敏电阻（伏安特性曲线如图3所示）两端，测量其阻值，如图4所示，则测量值为__________Ω（结果保留3位有效数字）；

（3）热敏电阻的阻值随温度的变化如图5所示，在设计的电路中（如图2所示），已知电源电动势为5.0V（内阻不计），电路中二极管为红色发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为3.0V，即发光二极管两端电压时点亮，同时电铃发声，红色发光二极管启动后对电路电阻的影响不计。实验要求当热敏电阻的温度高于38.5C时红灯亮且铃响发出警报，其中电阻__________（填“”或“”）为定值电阻，其阻值应调为__________Ω（结果保留两位有效数字）。

【答案】    ①. 乙    ②. 减小    ③. 400    ④.     ⑤. 60（61~62）

【解析】

【详解】（1）[1]描绘热敏电阻的伏安特性曲线，要求电压从0开始调节，故选择分压电路乙；

[2]I-U图像上各点与坐标原点连线的斜率表示该状态的电阻的倒数，由图3可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。

（2）[3]设热敏电阻两端电压为U、通过热敏电阻的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有

代入数据得

作出图线如图所示

图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.4V、电流为6mA，故其电阻为

（3）[4][5]由于热敏电阻阻值随温度的升高而降低，要使发光二极管电压时点亮，则有分压随总电阻的减小而增大，由串联电路中的电压之比等于电阻之比，为热敏电阻，为定值电阻，由图5可知，当温度为38.5℃时，热敏电阻阻值

由闭合电路欧姆定律列出表达式，有

解得

13. 如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的边，边，共有匝，总电阻为，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为的定值电阻，电压表为理想电表，线圈以角速度在磁感应强度为的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴匀速转动，从图示位置（线圈平面与磁场平行）开始计时，求：（，结果可保留根号）

（1）写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；

（2）线圈从图示位置开始到转过时的瞬时电流；

（3）电压表示数；

（4）线圈转一圈的过程中整个电路产生的焦耳热；

（5）从图示位置开始的周期内通过R的电荷量。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）24J；（5）0.1C

【解析】

【详解】（1）从垂直于中性面的平面开始计时，感应电动势随时间按余弦规律变化，最大感应电动势为

所以感应电动势的瞬时值表达式为

（2）从图示位置开始到转过30°的瞬时感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律可得

（3）电流的有效值为

所以电压表的读数为

（4）根据焦耳定律可得，线圈转动一圈产生的总焦耳热为

（5）从垂直于中性面的平面开始计时，磁通量随时间按正弦规律变化，即

图示位置开始的周期内

感应电流为

解得

14. 一束硼离子以不同的初速度，沿水平方向经过速度选择器，从O点进入方向垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域，分两束垂直打在O点正下方的离子探测板上P1和P2点，测得OP1：OP2=2：3，如图甲所示．速度选择器中匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感应强度为B1，偏转磁场的磁感应强度为B2．若撤去探测板，在O点右侧的磁场区域中放置云雾室，离子运动轨迹如图乙所示．设离子在云雾室中运动时受到的阻力Ff=kq，式中k为常数，q为离子的电荷量．不计离子重力．求

（1）硼离子从O点射出时的速度大小；

（2）两束硼离子的电荷量之比；

（3）两种硼离子在云雾室里运动的路程之比．

【答案】（1）；（2）3：2；（3）2：3．

【解析】

【详解】只有竖直方向受力平衡离子，才能沿水平方向运动离开速度选择器

由电场力公式

F电=qE

洛伦兹力公式

F洛=qvB1

则有

F电=F洛

综合以上可得

(2)设到达P1点离子的电荷量为q1，到达P2点离子的电荷量为q2，进入磁场后，根据牛顿第二定律，则有

解得

根据题意有

考虑到进入偏转磁场的硼离子的质量相同、速度相同，得

(3)设电荷量为q1离子运动路程为s1，电荷量为q2离子运动路程为s2，在云雾室内受到的阻力始终与速度方向相反，做负功，洛伦兹力不做功，有

W=﹣Ffs=△EK

且

Ff=kq

得

15. 如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFHG矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在0时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为；一段时间后，金属棒a、b没有相碰，且两棒整个过程中相距最近时b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b长度均为L，电阻均为R，a棒的质量为2m、b棒的质量为m，最终其中一棒恰好停在磁场边界处，在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。求：

（1）0时刻a棒的加速度大小；

（2）两棒整个过程中相距最近的距离s；

（3）整个过程中，a棒产生的焦耳热。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由题知，a进入磁场的速度方向向右，b的速度方向向左，根据右手定则可知，a产生的感应电流方向是E到F，b产生的感应电流方向是H到G，即两个感应电流方向相同，所以流过a、b的感应电流是两个感应电流之和，则有

对a，根据牛顿第二定律有

解得

（2）取向右为正方向，相距最近时，根据系统动量守恒有

解得

此时，电路中感应电流为0，a、b棒一起向右匀速运动，直到b棒出磁场区域；之后b棒不受安培力、a棒受安培力减速直到停下，对a，有

解得

（3）对a、b组成的系统，最终b棒一直做匀速直线运动，根据能量守恒有

解得回路中产生的总热量为

对a、b，根据焦耳定律有

因a、b流过的电流一直相等，所用时间相同，故a、b产生的热量与电阻成正比，即

∶=1∶1

又

解得a棒产生的焦耳热为