2022-2023学年湖北省部分省级示范高中（四校联考）高二上学期期末测试物理试题含解析

  湖北省部分省级示范高中2022～2023学年上学期期末测试

高二物理试卷

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44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，8-11题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．

1. 下列关于能量的说法，正确的是（　　）

A. 能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们可以容易地把这些内能收集起来重新利用

B. 在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的

C. 科学家研究发现，一切与热现象有关宏观自然过程都是可逆的

D. 各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的

【答案】B

【解析】

【详解】A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们可以容易地把这些内能的一部分收集起来重新利用，不能全部收集起来重新利用，A错误；

B．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的，B正确；

C．科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，C错误；

D．各种能量在不转化时是守恒的，在转化时也是守恒的，D错误；

故选B。

2. 某电场中电场强度随时间变化的图像如选项图所示，不能产生磁场的电场是（　　）

A  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，稳定的电场不能产生磁场。可知A不能产生磁场，BCD可以产生磁场。

故选A。

3. 如图所示，条形磁体竖直放置，一个水平圆环从条形磁体上方位置M向下运动，先到达磁体上端位置N，然后到达磁体中部P，再到达磁体下端位置Q，最后到达下方L。在整个运动过程中，穿过圆环的磁通量最大值在（　　）

A. L处 B. Q处 C. N处 D. P处

【答案】D

【解析】

【详解】圆环从M到N过程中穿过圆环的磁感线条数增多，磁通量变大，由N到P的过程，线圈包含了所有的内部磁感线及部分外部磁感线，内外磁感线相互抵消。越到中间，外部磁感线越少，故在本过程中，P处磁通量是最大的，而P到Q的过程是N到P的过程的相反的过程，磁通量变小，Q到L的过程，远离磁铁磁通量变小。故P处磁通量最大。

故选D。

4. 在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的直角三角形线框abc，，。磁场方向垂直于线框平面，a、c两点接一直流电源，电流方向如图所示。则下列说法正确的是（　　）

A. 导线bc受到的安培力大于导线ac所受的安培力

B. 导线abc受到的安培力的合力大于导线ac受到的安培力

C. 导线ab、ac所受安培力的大小之比为

D. 导线abc受到的安培力的合力方向垂直于ac向上

【答案】C

【解析】

【详解】A．设ab边电阻为R，则ac电阻为，bc电阻为，由并联分流原理，abc中电流为I，则ac中电流为，则

，

故A错误；

B．abc等效长度等于ac，但电流小于ac电流，则，故B错误；

C．由于

，

所以

故C正确；

D．由左手定则可判定方向垂于ac向下，故D错误。

故选C。

5. 某一电源的路端电压与电流的关系和电阻、的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻、组成电路．、可以同时接入电路，也可以单独接入电路。则下列说法正确的是（　　）

A. 将单独接到电源两端时，电源效率最高

B. 将单独接到电源两端时，电源输出功率最低

C. 将、串联后接到电源两端时，电源效率最低

D. 将、并联后接到电源两端时，电源输出功率最大

【答案】D

【解析】

【详解】AC．根据图像的斜率表示电阻，可知

而纯电阻电路的电源效率为

则外电阻越大，效率越高，因

则将、并联后接到电源两端时，电源效率最低，将、串联后接到电源两端时，电源的效率最高；故AC错误；

BD．电源的输出功率为

则当时，输出功率最大，当时，外阻越大输出功率越大，当时，外阻越大输出功率越小，而

故将、并联后接到电源两端时，电源输出功率最大，将、串联后接到电源两端时，电源输出最小，故B错误，D正确。

故选D。

6. 医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子仅考虑电场力和磁场力，在达到平衡时，离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为240μV，磁感应强度的大小为。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为（　　）

A. ，a负、b正 B. ，a正、b负

C. ，a正、b负 D. ，a负、b正

【答案】C

【解析】

详解】根据题意，由平衡条件有

又有

解得

代入数据解得

血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏，则a带正电，b带负电。

故选C。

7. 如图所示的两个半径为R的半圆形中空金属盒、置于真空中，两盒间留有一狭缝；在两盒的狭缝处加上大小为U的高频交变电压，空间中存在着磁感应强度大小为B、方向垂直向上穿过盒面的匀强磁场。从粒子源P引出质量为m、电荷量为q的粒子，粒子初速度视为零，在狭缝间被电场加速，在D形盒内做匀速圆周运动，最终从边缘的出口处引出。不考虑相对论效应和重力影响，忽略粒子在狭缝间运动的时间，则（　　）

A. 所加交流电的周期与磁场的磁感应强度B的大小无关

B. 加速电压U越大，粒子最终引出D形盒时的动能就越大

C. 粒子第一次加速后和第四次加速后速度大小之比是1∶2

D. 粒子在D形盒中运动的总时间为

【答案】C

【解析】

详解】A．粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即

整理得

要对粒子同步加速，交流电的周期必须与粒子在磁场中的运动周期相等。但是粒子的运动周期与磁感应强度B的大小有关，故A错误；

B．粒子最终引出D形盒时，满足

可得

即粒子的最终动能与加速电压U无关，故B错误；

C．根据功能关系，粒子第一次加速后和第四次加速后动能大小之比是1∶4，即

整理得

故C正确；

D．每次经过狭缝时，电场力做功为，粒子的最终动能为，粒子每转半圈用时，所以粒子在D形盒中运动的总时间为

故D错误。

故选C。

8. 下图中能产生感应电流的是（　　）

A. 甲图中两根导体棒以一定的速度向相反方向运动

B. 乙图中导体框以一定的速度水平向右运动

C. 丙图中环形导线正上方通入逐渐增大的电流

D. 丁图中条形磁铁水平向右靠近环形导体

【答案】AD

【解析】

【详解】A．甲图中两根导体棒以一定的速度向相反方向运动，穿过闭合回路的磁通量增大，可以产生感应电流，故A符合题意；

B．乙图中导体框以一定的速度水平向右运动，导体框中的磁通量不变，不能产生感应电流，故B不符合题意；

C．根据通电直导线周围磁场的分布规律以及对称性可知环形导线框中的磁通量始终为零，不能产生感应电流，故C不符合题意；

D．丁图中条形磁铁水平向右靠近环形导体，环形导体中磁通量增大，可以产生感应电流，故D符合题意。

故选AD。

9. 如图所示，某空间有一竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，两条平行通电长直导线M和N，固定在某水平面上，电流方向如图。与M和N平行的电流元（不计重力）放在位置P，恰好平衡。图中为垂直导线的截面图，已知电流产生的磁场的磁感应强度与到导线的距离成反比，构成边长分别为L、、L的等腰直角三角形。则下列判断正确的是（　　）

A. 通电金属直导线M在P的磁感应强度大小为

B. 电流元P的电流方向一定垂直纸面向外

C. P关于水平面的对称点Q的磁感应强度大小为零

D. P的正下方处的合磁感应强度为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．因为与M和N相互平行的电流元放在位置P，恰好平衡，说明匀强磁场与通电金属直导线M和N的合磁感应强度为零，根据对称性可知，长直导线M和N在位置P产生磁感应强度相等，如图所示

可知通电金属直导线M在P的磁感应强度为

故A正确；

B．电流元的电流方向不确定，可能垂直纸面向里也可能向外，故B错误；

C．根据对称，P关于水平面的对称点Q的磁感应强度大小为零，故C正确。

D． P的正下方处，刚好为M、N连线的中点，根据对称性可知，M、N在连线中点处产生的磁感应强度大小相等，方向相反，相互抵消，故P的正下方处的合磁感应强度等于匀强磁场的磁感应强度，即为

故D错误。

故选AC。

10. 如图所示，电源内阻r和灯泡L的电阻R均恒定不变，D为理想二极管，、为定值电阻，电表均为理想电表。闭合S且电路稳定后，有一带电油滴在平行板电容器中处于静止状态。现将滑动变阻器滑片向上滑动，电表、和A示数变化量的绝对值分别为、和，则下列说法中正确的是（　　）

A. 灯泡变暗，电流表示数增大 B. 油滴不动

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】A．滑片向上滑动，其接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知电路总电流增大，路端电压减小；流过灯泡的电流增大，灯泡两端电压增大，灯泡变亮；根据

可知定值电阻的电压减小，定值电阻的电流减小，根据

可知电流表示数增大，故A错误；

B．定值电阻的电压减小，先不考虑极管的单向导电性，则与并联的电容器电压减小，电容器应放电，但二极管的单向导电性使电荷不能放出，故电容器电荷量不变，根据

可知电容器板间电场强度不变，油滴受力保持不变，油滴静止不动，故B正确；

D．根据闭合电路欧姆定律可知

可知

根据

由于总电流变大，定值电阻电流减小，可知电流表示数增大得比总电流多，则有

故有

故D正确；

C．将灯泡L电阻看作电源内阻一部分，可知

由于

故有

故C错误。

故选BD。

11. 如图所示，边长为L的正六边形abcdef区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，正六边形中心O处有一粒子源，可在纸面内向各个方向发射不同速率带正电的粒子，已知粒子质量均为m、电荷量均为q，不计粒子重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）

A. 可能有粒子从ab边中点处垂直ab边射出

B. 从a点垂直af离开正六边形区域的粒子在磁场中的运动时间为

C. 垂直cf向上发射的粒子要想离开正六边形区域，速率至少为

D. 要想离开正六边形区域，粒子的速率至少为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．若粒子从ab边中点处垂直ab边射出，则圆心一定在在ab边上，设与ab边交点为g，则圆心在Og的中垂线上，而中垂线与ab边平行，不可能相交，A错误；

B．同理做aO垂线出射速度垂线交于f点，即f为圆心，则对于圆心角为60°，所以粒子在磁场中的运动时间为

且

解得

B正确；

C．垂直cf向上发射的粒子刚好与能离开磁场时，轨迹与边af相切，则由几何关系得

由 得

联立解得

C正确；

D．因为O点距六边形的最近距离为

即此时对应刚好离开磁场的最小直径，所以最小半径为

又

所以最小速度为

D错误。

故选BC。

二、非选择题：本题共5小题，共56分．

12. 某同学通过实验测量金属丝的电阻率

（1）用50分度游标卡尺在金属丝不同部位测量模截面的直径，测量时应将金属丝卡在图甲游标卡尺的     ___________部位（选填“I”或“II”），其示数为___________mm；

（2）用电流表和电压表测量金属丝的电阻，按如图乙连接好实验电路，闭合开关前，滑动变阻器R的滑片应置于最___________端（选填“左”或“右”），用电压表接线柱P先后与a、b接触，发现电压表示数有较大变化，而电流表示数变化不大，则实验中电压表接线柱P应与____________点相连（选填“a”或“b”）

（3）某次实验测量中，电压表示数为U，电流表示数为I，若已测得金属丝长度为L，直径平均值为d，则该金属丝的电阻率可表示为=___________（用所给物理量符号表示）。

【答案】    ①. II    ②.     ③. 右    ④. a    ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1] 用50分度游标卡尺在金属丝不同部位测量模截面的直径，测量时应将金属丝卡在图甲游标卡尺的II部位。

 [2] 游标卡尺示数为

（2）[3] 滑动变阻器采用的分压接法，为了安全，闭合开关前，滑动变阻器R的滑片应置于最右端，待测电路分得电压最小。

[4] 用电压表接线柱P先后与a、b接触，发现电压表示数有较大变化，而电流表示数变化不大，说明电流表内阻对实验影响较大。故应采用电流表外接法。实验中电压表接线柱P应与a点相连。

（3）[5] 根据

解得

13. 某实验小组用电阻箱、电压表测量电源的电动势和内阻，所测电源的电动势E约为6V、内阻r为25～35Ω，允许通过的最大电流为50mA。所用电路如图1所示，图中电阻箱R的阻值范围为0～999.9Ω。

（1）电路中R0为保护电阻。实验室中备有以下几种规格的定值电阻，本实验中应选用_____。

A．20Ω，125mA  B．50Ω，20mA   C．100Ω，60mA   D．1000Ω，5mA

（2）实验中多次调节电阻箱，记录电阻箱的阻值R及相应电压表的示数U，根据测得的多组数据，作出图线，图线的纵轴截距为a，斜率为b，则电源的电动势E＝_____，内阻r＝_____。

（3）图2中图线①是由测量值作出的图线，则由真实值作出的图线②符合要求的选项是_____。

【答案】    ①. C    ②.     ③.     ④. C

【解析】

【详解】（1）[1]电路最小总电阻约为

Rmin120Ω

为保护电路安全，保护电阻应选C；

（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律有

U

变形得到

由题意可知

a，b

联立解得

E，r

（3）[4]考虑电压表内阻的分流时，可以用等效电源的方法来确定，当外电路断路（即开关断开）时，由于电压表仍有电流通过，则路端电压小于电动势，故纵轴对应量的测量值大于真实值；而当外电路短路时，短路电流未变化，故斜率未变化，综合来看，故选C。

14. 小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为，内阻为。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为，电动机启动的瞬间，电流表示数达到。求：

（1）车灯电阻为多少；

（2）电动机启动时，车灯的功率减少了多少？

【答案】（1）1Ω；（2）96W

【解析】

【详解】（1）车灯接通电动机未启动时，由闭合电路欧姆定律可得

解得

R=1

（2）电动机未启动时，车灯的功率

电动机启动时，车灯的电压

此时车灯的功率

电动机启动时，车灯的功率减少量

15. 如图所示，在磁感应强度大小、方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成角的导电滑轨，滑轨上垂直放置着一个可自由移动的金属杆。已知接在滑轨中的电源电动势，内阻．金属杆长，质量，ab杆的电阻，杆与滑轨间的动摩擦因数，滑轨的电阻忽略不计。求：

（1）当滑动变阻器还没有接入电路，金属杆未开始滑动时，金属杆所受安培力；

（2）要使杆在滑轨上保持静止，滑动变阻器的阻值R在什么范围内变化?（g取，， 可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）

【答案】（1）4N，方向水平向右；（2）

【解析】

【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律

由安培力公式

代入数据解得，金属杆所受安培力大小为

由左手定则可判断安培力的方向为水平向右。

（2）当ab杆恰好不下滑时，对ab杆受力分析，如图所示

由平衡条件得，沿滑轨方向

垂直滑轨方向

其中

联立解得

当ab杆恰好不上滑时，对ab杆受力分析，如图所示

沿滑轨方向

垂直滑轨方向

其中

联立解得

所以，要使杆在滑轨上保持静止，滑动变阻器的阻值R的变化范围为

16. 如图所示，在直角坐标系的范围内有匀强磁场B，方向垂直纸面向外；在的范围内有与y轴负方向成斜向下的匀强电场E，y轴与x轴有P、Q两点，Q点坐标为，一个质量为m、带电为的粒子从O点射出，与x轴正方向夹角，先后经过P、Q两点又回到O点，粒子重力不计。求：

（1）P点坐标及粒子射入磁场时的速度；

（2）匀强电场E的大小；

（3）粒子轨迹纵坐标的范围。

【答案】（1）；；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）依题意，画出粒子在磁场中的运动轨迹，根据几何关系判断知粒子在磁场中运动轨迹所对应圆心角为；

利用几何知识，可求得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为

且

所以P点的坐标为；

由粒子在磁场中运动时

可得

因为，可得

（2）依题意，可知粒子进入电场后，在电场力的作用下做类平抛运动，过O点时，有

联立可得

而联立可求得

（3）利用几何关系，可得粒子轨迹纵坐标的最大值为

粒子在电场中做类平抛运动，当粒子的速度方向平行轴时，此时粒子轨迹的纵坐标有最小值，将速度及电场力分别分解在垂直轴上，则有

则可得

联立可求得

所以，可得粒子运动轨迹纵坐标的范围为。