河南省郑州外国语学校2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（解析版）

这是一份河南省郑州外国语学校2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1. 物理学是一门以实验为基础的学科，物理从生活中来又到生活中去。对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（ ）

A. 甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的
B. 乙图中，若在ab的两端接上交流电源（电流的大小和方向发生周期性变化），稳定后接在cd端的表头示数始终为0
C. 丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波具有能量
D. 奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象
【答案】C
【解析】
【详解】A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线产生的磁场方向相反，所以两导线相互吸引，相互吸引的作用是通过磁场实现的，故A错误；
B．乙图中，若在ab的两端接上交流电源，则穿过线圈的磁场不断变化，磁通量不断变化，cd线圈中产生感应电流，接在cd端的表头示数不为零，故B错误；
C．丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波具有能量，故C正确；
D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电流的磁效应现象，故D错误。
故选C。
2. 某空间存在如图所示的电场，图中的虚线为电场的等势线。一带电荷量为2e的粒子（不考虑所受重力）以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹如图中实线所示，下列说法正确的是（ ）更多免费优质滋源请 家 威杏 MXSJ663
A. 该粒子带正电
B. 若粒子经过d点时的动能为12eV，则该粒子经过a点时的动能为22eV
C. 该粒子经过f点时的加速度为0
D. 粒子从a点运动到c点的过程中，电势能减小20eV
【答案】B
【解析】
【详解】A．以c点研究，根据曲线运动的合力方向位于轨迹的凹侧，可知粒子在c点受到的电场力向上，根据沿电场方向电势降低结合电场方向与等势面垂直，可知c点处的电场方向向下，则该粒子受到的电场力方向与电场方向相反，所以该粒子带负电，故A错误；
B．若粒子经过d点时的动能为12eV，该粒子在d点的电势能为
则该粒子的动能与电势能之和为
由于粒子只受电场力作用，则该粒子的动能与电势能之和保持不变，该粒子经过a点时的电势能为0，则该粒子经过a点时的动能为，故B正确；
C．该粒子经过f点时，该处的场强不为0，则该粒子经过f点时的加速度不为0，故C错误；
D．该粒子在c点的电势能为
则粒子从a点运动到c点的过程中，电势能增加，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，两点电荷、连线延长线上有A、B两点。现将一带正电的试探电荷在A点由静止释放，仅在电场力作用下恰好能在A、B间做往复运动，则下列说法正确的是（ ）

A. A、B两点的场强方向相同
B. A、B两点的场强大小相等，方向相反
C. 试探电荷从A点运动到B点的过程中，电场力先增大后减小
D. 点电荷带负电、带正电，且的电荷量大于的电荷量
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由题意知带正电的试探电荷在A点由静止释放，恰好能在A、B间做往复运动，说明A、B间有一点P场强为零，从A到P场强逐渐减小，方向向右；从P到B场强增大，方向向左，知A、B两点的场强方向相反，但大小无法比较，故AB错误；
C．从A点到B点的过程，场强先减小后增大，试探电荷从A点运动到B点的过程中，电场力先减小后增大，故C错误；
D．因为A、B间有一点场强为零，所以两点电荷Q1、Q2的带电性质相反，且Q1的电荷量大于Q2的电荷量，因为从A到P场强逐渐减小，方向向右；从P到B场强增大，方向向左，故点电荷Q1带负电、Q2带正电，故D正确；
故选D。
4. 如图甲，A、B是某电场中的一条电场线上的两点，一带负电的粒子从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点运动到点，其运动的图像如图乙所示。取A点为坐标原点，且规定，方向为正方向建立轴，作出了所在直线的电场强度大小、电势、粒子的电势能，随位移的变化的图像、图像、图像，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据图像可知，粒子的加速度在逐渐减小，粒子所受电场力在逐渐减小，电场强度随位移在逐渐减小，AB错误；
C．粒子带负电，电场力方向从指向，电场强度方向从指向，故从到电势逐渐升高，由于电场强度逐渐减小，故图像的斜率逐渐减小，C正确；
D．从到电势能逐渐减小，但由于电场力减小，图像的斜率逐渐减小，D错误。
故选C
5. 如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，R1>r，R3为滑动变阻器，C为下极板接地的平行板电容器，电表均为理想电表。初始状态的S1和S2均闭合，滑片P位于中点，此时两极板之间的固定带电油滴M所受电场力恰好与重力平衡。下列说法正确的是（ ）

A. 现保持S1闭合，将S2断开。滑片P向下移动，则A1示数和电源效率均减小
B. 现保持S1闭合，将S2断开。滑片P向上移动，则电源总功率和输出功率均增大
C. 保持S1、S2闭合，将上极板向下平移一小段距离，则V的示数不变，带电油滴M的电势能增大
D. 保持S1、S2闭合，将下极板向下平移一小段距离，则油滴所在处的电势增大，流过A2的电流方向为a→b
【答案】B
【解析】
【详解】A．现保持S1闭合，将S2断开。滑片P向下移动，滑动变阻器的阻值增大，根据串反并同规律，A1示数减小；电源的效率为
滑动变阻器的阻值增大，外电路电阻增大，电源效率增大，A错误；
B．现保持S1闭合，将S2断开。滑片P向上移动，滑动变阻器的阻值减小，根据串反并同规律，通过电源的电流增大，根据，电源总功率增大；因为，外电路的总电阻值逐渐接近电源的内阻，电源的输出功率增大，B正确；
C．仅将上极板向下平移一小段距离，则V的示数始终等于滑动变阻器两端电压，保持不变；仅将上极板向下平移一小段距离，电容器两端电压不变，根据，电容器内电场强度增大，油滴与下极板之间的电势差增大，油滴所在处的电势升高，根据带负电油滴M的电势能减小，C错误；
D．仅将下极板向下平移一小段距离，电容器两极板之间的电势差不变，电容器内的电场强度减小，油滴与上极板之间的电势差减小，油滴与下极板之间的电势差增大，油滴所在处的电势升高，电势能减小；根据
解得
仅将下极板向下平移一小段距离，d增大，Q减小，电容器放电，流过A2的电流方向为b→a，D错误。
故选B。
6. 电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E=6V，电源内阻r =1Ω，电阻R =3Ω，重物质量m=0.10kg，当将重物固定时，电压表的示数为5V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V，不计摩擦，g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）

A. 电动机内部线圈的电阻为1Ω
B. 稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为2A
C. 重物匀速上升时的速度为1.5m/s
D. 匀速提升重物时电动机的输出机械功率是2W
【答案】C
【解析】
【详解】A．当将重物固定时，电动机没有机械能输出，整个电路是纯电阻电路，根据闭合电路欧姆定律可知电路中内电压为
电路中电流为
故电动机上电压为
故电动机内部线圈的电阻为
故A错误；
B．稳定匀速提升重物时
电路中电流为
故B错误；
CD．稳定匀速提升重物时，电动机两端电压为
匀速提升重物时电动机的输出机械功率为
当重物匀速上升时，其电动机的牵引力等于重物的重力，即
由
可得重物匀速上升的速度为
故C正确，D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，条形磁铁固定在水平桌面上，以条形磁铁的右端点为原点，中轴线为轴建立一维坐标系。将一个灵敏的小磁针放置在轴上不同的位置，小磁针稳定后磁北极与轴之间的夹角记为，实验测得与之间的关系如图乙所示，已知该处的地磁场的方向水平，磁感应强度大小为，下列说法正确的是（ ）
A. 条形磁铁的右端为极
B. 条形磁铁在处产生的磁场的磁感应强度大小为
C. 条形磁铁在处产生的磁场的磁感应强度大小为
D. 越大，条形磁铁在该处产生的磁场方向与地磁场方向的夹角越小
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知，小磁针的N极向x轴正方向偏转，可知条形磁铁的右端磁场方向为x轴正方向，即条形磁铁的右端为N极，故A错误；
BC．根据乙图可知，在处有
小磁针稳定后磁北极与轴之间的夹角为
设条形磁铁在处产生的磁场的磁感应强度大小为，则
条形磁铁在处产生的磁场的磁感应强度大小为
故B错误，C正确；
D．x越大，趋向于1，趋向于，即条形磁铁在该处产生的磁场方向与地磁场方向的夹角越大，故D错误。
故选C。
二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8. 如图1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，在其中一个线圈中通以如图2所示的变化电流，t=0时电流方向为顺时针。下列说法中正确的是（ ）

A. 若电流通在A中，则在0﹣t1时间内，B内有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
B. 若电流通在A中，则在t1﹣t2时间内，B内有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
C. 若电流通在B中，则在0﹣t1时间内，A内有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
D. 若电流通在B中，则在t1﹣t2时间内，A内有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
【答案】BC
【解析】
【详解】A．若电流通在A中，在0﹣t1时间内，电流顺时针方向减小，通过B线圈的磁通量减小，根据楞次定律，知B内有顺时针方向的电流，根据楞次定律的另一种表述，B线圈有扩张的趋势。故A错误；
B．若电流通在A中，则在t1﹣t2时间内，电流逆时针增大，通过B线圈的磁通量增大，根据楞次定律，知B内有顺时针方向的电流，根据楞次定律的另一种表述，B线圈有缩小的趋势。故B正确；
C．若电流通在B中，则在0﹣t1时间内，电流顺时针方向减小，通过A线圈的磁通量减小，根据楞次定律，知A内有顺时针方向的电流，对于A线圈，减小面积时可以阻碍磁通量减小，所以A线圈有收缩趋势。故C正确；
D．若电流通在B中，则在t1﹣t2时间内，电流逆时针增大，通过A线圈的磁通量增大，根据楞次定律，知A内产生顺时针方向的电流，对于A线圈，增大面积可以阻碍磁通量的增大，所以A线圈有扩张的趋势。故D错误。
故选BC。
9. 如图所示，和是同种材料、厚度相同、表面为正方形金属导体，但的尺寸比的尺寸小，将两导体并联接入电路，并在空间加上垂直导体平面向下的匀强磁场（图中未画出），通过两导体的电流方向如图中箭头所示，不计导线电阻，则（ ）

A. 通过的电流等于通过的电流
B. 内自由电荷定向移动的速率等于内自由电荷定向移动的速率
C. 中产生的霍尔电压等于中产生的霍尔电压
D. 沿着电流的方向，两个导体总是左侧面的电势低于右侧面的电势
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．电阻，设正方形金属导体边长为a，厚度为b，则
则
在两导体上加上相同电压，则R1中的电流等于R2中的电流，故A正确；
B．电流微观表达式
由于I、n、e、b相同，则a越大，v越小，则R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率，故B错误；
C．根据电场力与洛伦兹力平衡，则
解得
则有R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压，故C正确；
D．电子在磁场中受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，向左表面偏转，故R1导体左表面电势低于右表面电势，故D正确。
故选ACD。
10. 如图甲所示，真空中水平放置两块长度为的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自时刻开始连续释放初速度大小为、方向平行于金属板的相同带电粒子，时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场。已知电场变化周期，粒子质量为，不计粒子重力及相互间的作用力，则以下说法正确的是（ ）
A. 时刻进入的粒子在时刻的速度方向与金属板成45°角
B. 到时段内进入的粒子离开电场时的速度方向均平行于极板
C. 时刻进入的粒子在时刻与P板的距离为
D. 时刻进入的粒子与P板的最大距离为
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．粒子进入电场后，水平方向做匀速运动，时刻进入电场的粒子在电场中运动的时间
此时间正好是交变电场的一个周期。
时刻进入的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，在时刻类平抛到两极板之间的正中央，位移偏向角
由速度偏转角的正切等于位移偏转角的正切的2倍，所以速度方向与金属板成45°角，选项A正确；
B．根据对称性可得到时刻内进入的粒子用多长时间加速偏转就用多长时间对称减速偏转，竖直方向速度最终变为0，因此到时段内进入的粒子离开电场时的速度方向均平行于极板，选项B正确；
C．因为
时刻进入的粒子在竖直方向向下加速运动位移为
然后向下减速运动位移为，故在时刻与P板的距离为，选项C正确；
D. 时刻进入的粒子竖直方向上用时间向下加速位移为
再用时间向下减速到0位移为，再用时间向上加速位移为
后，再用时间向上减速到0位移为后，重复一次上述过程后正好为1个周期T，粒子离开电场，所以最终粒子与P板的最大距离为
选项D错误。
故选ABC。
三、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 某同学要测量一段金属丝的电阻率；金属丝的电阻左右。
（1）先用螺旋测微器测出金属丝的直径如图甲所示，则金属丝的直径为___________。
（2）再用多用电表粗测金属丝的电阻，将选择开关指向欧姆挡________挡（填“”“”或“”），将两表笔短接进行___________，调好后测金属丝电阻时表盘示数如图乙所示，则粗测金属丝电阻阻值为___________。
（3）如果实验测得金属丝的电阻为，金属丝的长为，直径为，则金属丝的电阻率___________。
【答案】 ①. 4.700 ②. ③. 欧姆调零 ④. 12 ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]金属丝的直径为
（2）[2][3]金属丝的电阻左右，为减小实验误差，选择开关指向欧姆挡挡，将两表笔短接进行欧姆调零。
[4]粗测金属丝电阻阻值为
（3）[5]根据欧姆定律，金属丝电阻为
根据电阻定律
电阻丝的横截面积为
则金属丝的电阻率
12. 在“测量电池的电动势和内阻”的实验中，备有如下器材：
A．待测电源（电动势约为，内阻约为）。
B．滑动变阻器
C．电阻箱
D．电流表A（量程，内阻约）
E．电流计G（量程，内阻）
F．开关、导线若干
（1）由于没有电压表，需要把电流计G改装成量程为电压表，则电阻箱接入电路的阻值___________。
（2）某同学设计实验原理图如图甲所示，图乙为该实验绘出的图像（为电流计G的示数，为电流表A的示数），图像与纵轴的交点为，斜率绝对值为，则被测电池的电动势___________V，内阻___________。（结果用字母或表达）。
（3）内电阻的测量值___________真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】 ①. 1900 ②. ③. ④. 等于
【解析】
【详解】（1）[1]根据电压改装原理
电阻箱接入电路的阻值
（2）[2]根据闭合电路的欧姆定律
整理得
图象的斜率绝对值为
图像与纵轴的交点为
解得被测电池的电动势
[3]内阻
（3）[4]该实验中流过电源的电流为流过电流计的电流和电流表的电流之和，而表头的内阻和串联电阻阻值之和已知，故该实验中没有误差，电动势的测量值等于真实值，内电阻的测量值等于真实值。
四、解答题（本题共3小题，共40分）
13. 如图所示，一根细绝缘线上端固定，下端系一个质量为带电小球，将整个装置放入一匀强电场当中，电场强度大小为，方向水平向右，已知：当细线偏离竖直方向为时，小球处于平衡状态，重力加速度为，试求：
（1）小球带何种电荷，带电量为多少？
（2）若将绝缘细线剪断，小球在时间内运动的位移大小。
【答案】（1）正电，；（2）
【解析】
【详解】（1）由题图分析可得，小球所受电场力水平向右，故小球带正电。设小球带电量为，根据受力平衡可得
解得
（2）绳剪断后，小球做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得
根据运动学公式可得
方程联立解得
14. 如图所示，平行长直光滑固定的金属导轨、平面与水平面的夹角，导轨间距为，上端接有的电阻，在导轨中间加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁场区域为，磁感应强度大小为，磁场区域宽度为，放在导轨上的一金属杆质量为、电阻为，从距磁场上边缘处由静止释放，金属杆进入磁场上边缘的速度。导轨的电阻可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为，求：
（1）金属杆距磁场上边缘的距离；
（2）杆通过磁场区域的过程中所用的时间；
（3）金属杆通过磁场区域的过程中电阻上产生的焦耳热。

【答案】（1）0.4m；（2）0.2s；（3）0.096J
【解析】
【详解】（1）由机械能守恒可得
解得金属杆距磁场上边缘的距离为
（2）由法拉第电磁感应定律，金属杆刚进入磁场时，电动势为
由闭合电路欧姆定律得
金属杆受到的安培力为
金属杆重力沿轨道平面向下的分力为
所以金属杆进入磁场后做匀速直线运动，则金属杆通过磁场区域的过程中所用的时间
（3）由能量守恒定律得，回路中产生的焦耳热为
金属杆通过磁场区域的过程中，在电阻上产生的热量为
联立解得
15. 如图甲所示，在直角坐标系中的0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场，右侧有以点（2L，0）为圆心、半径为L的圆形磁场区域，与x轴的交点分别为M、N。在xOy平面内，从电离室产生的质量为m、带电荷量为e的电子以几乎为零的初速度从P点飘入加速电场中，加速后以速度v0经过右侧极板上的小孔Q点沿x轴正方向进入匀强电场，已知O、Q两点之间的距离为，电子飞出电场后从M点进入圆形磁场区域，进入磁场时取t=0，在圆形区域内加如图乙所示变化的磁场（以垂直于纸面向外为正方向，图中B0是未知量），最后电子从N点飞出，不考虑电子的重力。求：
（1）加速电场的电压U；
（2）电子运动到M点时的速度大小和方向；
（3）磁场变化周期T满足的关系式。
【答案】（1）；（2）2v0，方向与x轴正方向的夹角为60°；（3）（n=1，2，3…）
【解析】
【详解】（1）在加速电场中，从P点到Q点，由动能定理得
可得
（2）电子从Q点到M点做类平抛运动，有
电子运动至M点时
解得
解得
即速度方向与x轴正方向的夹角为60°；
（3）电子在磁场中的运动具有周期性，轨迹如图所示
电子到达N点符合要求的空间条件为
（n=1，2，3…）
电子在磁场中做圆周运动的轨道半径
解得
（n=1，2，3…）
电子在磁场变化的半个周期内恰好转过圆周，同时在MN间的运动时间是磁场变化周期的整数倍时，可使粒子到达N点且速度满足题设要求，应满足的时间条件是
所以T应满足的条件为
（n=1，2，3…）