2022-2023学年陕西省西安市长安区第一中学高二上学期期末考试物理（理）试题含答案

长安一中2022-2023学年度第一学期期末考试

高二物理试题（理科）

时间：100分钟   分值：110分

一、选择题（本题共15小题，每题4分，共60分。其中1至10小题为单选题，四个选项中只有一个选项正确；11至15小题为多项选择题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分，请将正确选项填涂在答题卡上）

1.在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）

A．安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的联系

B．欧姆在前人工作的基础上通过实验研究总结出了电流通过导体时产生的热量跟电流的关系——焦耳定律

C．密里根的油滴实验发现自然界任意带电体的带电量都是某一个电量的整数倍，这就是元电荷

D．楞次发现了电磁感应现象，并研究得出了判断感应电流方向的方法：楞次定律

2.我国第21次南极科考队在南极拍摄到绚丽极光，仿佛置身神话世界。极光是由来自太阳的高能带电粒子流与大气分子剧烈碰撞或摩擦，从而激发大气分子发出各种颜色的光。假设科考队员站在南极极点附近，观测到带负电粒子从左向右运动，则粒子受到磁场力的方向是（　　）

A．向科考员前方 B．向科考员后方 C．向上 D．向下

3.如图所示，匝数为N、面积为S的闭合线圈abcd水平放置，与磁感应强度为B的匀强磁场夹角为。现将线圈以ab边为轴顺时针转动，则该过程中线圈的磁通量变化量的大小为（   ）

4.如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，设t=0时电流沿逆时针方向（图中箭头所示）。关于线圈B的电流方向和所受安培力产生的效果，下列说法中正确的是（　　）

A．在0<t<t1时间内，有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势

B．在0<t<t1时间内，有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势

C．在t1<t<t2时间内，有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势

D．在t1<t<t2时间内，有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势

5.如图所示电路中，R1、R3为定值电阻，R2为滑动变阻器，C为电容器，电表均为理想电表，滑动变阻器R2的滑片向右滑动过程中，电流表A1、A2的示数变化量的绝对值分别为、，电压表示数变化量的绝对值为。下列说法正确的是（　　）

A．电流表A1示数变小，A2示数变小，且

B．电阻R3中有向右的电流

C．与的比值一定小于电源内阻r

D．电阻R2消耗的功率变大

6.如图所示，一个光滑斜面与一个光滑的竖直圆轨道在A点相切，B点为圆轨道的最低点，C点为圆轨道的最高点，整个空间存在水平向左的匀强电场。一质量，电荷量为的带电小球从斜面上静止释放，小球始终能沿轨道运动。己知电场强度，，圆轨道半径，g取，，若小球恰好能完成圆周运动，释放点沿斜面到A的距离为（     ）

A. 1.2m     B. 2.2m     C. 2.0m    D. 2.1m

7.如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是（   ）

A．线圈a中无感应电流    B．线圈b中无感应电流

C．线圈c中无感应电流    D．线圈d中有感应电流

8.如图所示，两个速度大小相同、比荷不同的带电粒子1、2，沿水平方向从同一点垂直射入匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当它们从磁场下边界飞出时相对入射方向的偏转角分别为90°、60°，则它们在磁场中运动的（　　）

A．轨迹半径之比为2∶1

B．比荷之比为2∶1

C．时间之比为3∶2

D．周期之比为2∶1

9.一带正电的粒子只在电场力作用下沿轴正方向运动，其电势能随位移变化的关系如图所示，其中0~段是直线，~段是关于直线对称的曲线，则下列说法正确的是（　　）

A．在0、、、处，电势、、、的关系为

B．粒子在0~段做匀速直线运动

C．此粒子从处运动到处，加速度变小，动能也变小

D．若一个带负电的粒子从处运动到处，则带负电的粒子动能将增加

10.如图，两根倾斜金属导轨与水平面的夹角，两导轨间距为d =0.6m，金属棒的质量为，g=10，放在导轨上且与导轨垂直。磁场的磁感应强度大小为B =1T，方向垂直导轨平面向下，电源的电动势为E =5V，内阻r=1Ω，R为滑动变阻器，其他电阻不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数为 μ=0.5，调节滑动变阻器，使金属棒在导轨上静止。关于滑动变阻器R的阻值的取值范围，下列说法正确的是（　　）

A．3Ω ≤ R ≤ 7.5Ω

B．3Ω ≤ R ≤ 15Ω

C．2Ω ≤ R ≤ 14Ω

D．2Ω ≤ R ≤ 15Ω

11.图甲中，A、B为两个等量同种点电荷；图乙中，C、D为两根垂直纸面相互平行的长直导线，导线中通有大小相等、方向相同的电流，O为连线的中点，c、d两点位于各自连线的中垂线上，且、、、距离相等，下列有关说法正确的是（     ）

A．甲图中，a、b两点的电场强度不同，电势相同

B．甲图中，c、d两点的电场强度相同，电势相同

C．乙图中，a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同

D．乙图中，c、d两点的磁感应强度大小相等，方向相反

12.磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A．甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的电压有关

B．乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同

C．丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，M侧带负电荷

D．丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压与a、b无关

13.如图所示，半径为R的圆形空间内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从左侧边界的P点沿半径方向垂直射入磁场，粒子离开磁场时到P点的距离为圆形磁场半径的倍，不计粒子重力。则粒子射入磁场时的速度大小和粒子在磁场中的运动时间分别为（    ）

14.长安一中教室墙上有一扇朝向正南的钢窗，当把钢窗向外推开的过程中（不考虑地磁偏角），下列说法正确的是（　　）

A．穿过钢窗的地磁场的磁通量不变

B．穿过钢窗的地磁场的磁通量变小

C．推窗过程中，钢窗中无感应电流

D．从推窗人的角度看，钢窗中的感应电流方向是逆时针

15.竖直平面内有轻绳1、2、3连接如图所示。绳1水平，绳2与水平方向成角，绳3的下端连接一质量为m的导体棒1，在结点O正下方距离处固定一导体棒2，两导体棒均垂直于纸面放置。现将导体棒1中通入向里的电流I0，导体棒2中通入向外且缓慢增大的电流I。当增大到某个值时，给导体棒1以向右的轻微扰动，可观察到它以O为圆心做圆周运动缓慢上升到绳1所处的水平线上。绳3的长度为d，两导体棒长度均为l，重力加速度为g。导体棒2以外距离为x处的磁感应强度大小为，下列说法正确的是（　　）

A．应在时给导体棒1以轻微的扰动

B．绳1中拉力的最大值为

C．绳2中拉力的最小值为

D．导体棒2中电流的最大值为

二、实验题（本题共3小题，共18分.请将正确答案写在答题纸的空白处）

16.（4分）如图所示，毫安表表头的内阻为15Ω，满偏电流为100mA；R1和R2为定值电阻，其中R2=2.0Ω；虚线框内是用毫安表改装成双量程电流表的改装电路。回答下面问题：

（1）闭合开关S1，若S2接N，使用M和N两个接线柱，电表的量程为0.6A，则定值电阻R1的阻值为         Ω，

（2）闭合开关S1，若S2接P，使用M和P两个接线柱，电表的量程为_________A。

17.（7分）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，现除了有一个标有“5V，2.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：

A．直流电源(电动势约为5V，内阻可不计)

B．直流电流表A1(量程为0~3A，内阻约为0.1Ω)

C．直流电流表A2(量程为0~600mA，内阻约为5Ω)

D．直流电压表V1(量程为0~15V，内阻约为15kΩ)

E. 直流电压表V2(量程为0~5V，内阻约为10kΩ)

F. 滑动变阻器R1(最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A)

G. 滑动变阻器R2(最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A)

实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据。

(1)实验中电流表应选用______，电压表应选用______，滑动变阻器应选用______。(均填写仪器名称)

(2)请按要求将图甲中的器材连成实验电路。

(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。若将两个这样的小灯泡并联后接在电源上，其中电源电动势E=5V，内阻r=2.5Ω，此时每个灯泡的实际功率均为________W。(结果保留三位有效数字)

18.（7分）某同学想测量由两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r，实验器材有：一只电压表（测得的电压用U表示），一只电阻箱（阻值用R表示），一只开关和若干导线，该同学设计了如图甲所示的电路进行实验，图甲中a、b、c、d、e是导线的代号。

（1）该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到______（选填“最大值”“最小值”或“任意值”），闭合开关后，该同学发现电压表有示数，但改变电阻箱连入电路的阻值时，电压表示数却保持不变，原因可能是（写出一条即可）______，排除故障后再次闭合开关，实验的过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为______；

（2）该同学顺利完成实验后，根据测得的数据画出图丙所示的图线，由图可知：电池组的电动势______，内阻______。（图中a、b1、b2均为已知量）

三、计算题（本题共3小题，共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位）

19.（8分）如图所示，固定光滑绝缘的直杆上套有一个质量为m、带电量为的小球和两根原长均为L的轻弹簧，两根轻弹簧的一端与小球绝缘相连，另一端分别固定在杆上相距为的A、B两点，空间存在方向竖直向下的匀强电场。已知直杆与水平面的夹角为，两弹簧的劲度系数均为，小球在距B点的P点处于静止状态，Q点距A点，小球在Q点由静止释放，重力加速度为g。求：

（1）电场强度大小为多少？

（2）若小球从Q点由静止下滑，动能最大值为多少？

20.（10分）如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。有一个带电粒子以垂直于x轴的初速度从x轴上的P点进入匀强电场中，并且恰好与y轴的正方向成45°角进入磁场，又恰好垂直于x轴进入第Ⅳ象限的磁场。已知OP之间的距离为d，求：

（1）匀强电场的电场强度的大小；

（2）带电粒子在磁场中第n（n≥1）次经过x轴时，在电场和磁场中运动的总时间。

21.（14分）如图，在x轴（水平轴）下方，沿y轴（竖直轴）方向每隔d=0.4m就有一段间距也为d=0.4m的区域p，区域p内（含边界）既存在方向竖直向上、场强为E=2N/C的匀强电场，也存在方向垂直坐标轴平面向里、磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场。现有一电荷量为q=5×10-10C、质量m=1×10-10kg的带正电粒子从坐标原点O自由下落。粒子可视为质点，重力加速度大小为g=10m/s2。求：

（1）粒子穿出第一个区域p时速度的水平分量大小；

（2）粒子穿过第n个（n＞1）区域p时速度的水平分量的变化量大小；

（3）粒子不能从第几个区域p下方穿出。