湖北省沙市中学2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试卷(含答案)

这是一份湖北省沙市中学2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试卷(含答案)，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．如图所示，两根在同一水平面内、相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流和，且。a点位于两根导线的正中间。不考虑地磁场的影响。下列说法中正确的是( )
A.导线A和B间的安培力是斥力
B.A受的安培力比B受的安培力大
C.a点处的磁感应强度方向垂直纸面向里
D.a点处的磁感应强度方向垂直纸面向外
2．电场强度和电势是静电场中两个非常重要的物理量，场强反映电场力的性质，电势反映电场能的性质。在如图所示真空空间的静电场中，P、S两点的电场强度和电势均相同的是( )
A.两个等量同种电荷连线上，与连线中点O等距的P、S两点
B.带电平行板电容器两极板间的P、S两点
C.以正点电荷为圆心的圆周上的P、S两点
D.位于静电平衡的导体内部的P、S两点
3．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知( )
A.带负电的质点通过P点时的电势能比Q点大
B.带负电的质点通过P点时的动能比Q点大
C.三个等势面中，a的电势最高
D.P点的电场强度小于Q点的电场强度
4．如图所示，电源电动势，内阻为1Ω；小灯泡L标有“2V 0.4W”。开关S接通时，小灯泡L正常发光、电动机M正常工作，则( )
A.电动机正常工作的电压为1VB.电动机的内阻为4Ω
C.电动机的输入功率为0.16WD.电源的效率为80%
5．一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是( )
A.此时刻处质点的加速度为零B.此时刻处质点沿y轴负方向运动
C.这列波的振幅为4cmD.这列波的周期为1s
6．如图所示，水平金属圆环的半径为L，匀质导体棒OP的长度为2L，导体棒OP的电阻值为，电阻R的阻值为，电路中的其他电阻不计。导体棒OP绕着它的一个端点O以大小为ω的角速度匀速转动，O点恰好为金属圆环的圆心，转动平面内还有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导体棒OP转动过程中始终与金属圆环接触良好。对金属棒OP转动一周的过程，下列说法正确的是( )
A.电阻R两端的电压为B.电阻R的热功率为
C.通过电阻R的电荷量为D.导体棒两端的电势差为
二、多选题
7．如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用表示。则当进入用电高峰时( )
A.电压表的示数均不变，电流表的示数增大，电流表的示数减小
B.电压表的示数之差与电流表的示数的比值不变
C.电压表示数的比值不变，电流表的示数均增大
D.电压表的示数均减小，线路损耗功率增大，发电厂的输出功率不变
8．第五代移动通信技术（简称5G）是目前普遍使用的蜂窝移动通信技术，5G的性能是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是( )
A.5G和4G使用的电磁波都是横波
B.5G使用的电磁波在真空中的传播速度比4G快
C.5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象
D.在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长
9．如图所示，在半径为R的圆形区域外有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。是相互垂直的两条直径。一带电粒子在M点以速度沿半径方向射入磁场，带电粒子的比荷（）为。若只考虑磁场力，则( )
A.若粒子带正电，则从P点第一次进入圆形区域
B.若粒子带负电，粒子第一次回到M点时间为
C.不论粒子带何种电荷，粒子的在磁场中的运动半径都是2R
D.不论粒子带何种电荷，粒子的运动周期都是
10．如图，一光滑斜面固定在水平地面上，斜面倾角为30°，其底端固定一轻质弹簧，将质量为m的物块从斜面顶端由静止释放，弹簧的劲度系数为k，弹簧的最大压缩量为。已知，弹簧弹性势能为，其中x是形变量，简谐运动周期，则下列说法正确的是( )
A.速度最大时的压缩量为
B.物块的最大动能为
C.物块的最大加速度为
D.从静止释放到压缩量最大的时间为
三、实验题
11．小明同学在做“探究单摆周期与摆长的关系”实验中。
（1）将摆球悬挂于铁架台上，下列各图中悬挂方式正确的是______；测量小球直径时游标卡尺如图所示，其读数为______cm。
（2）测单摆周期时，当摆球经过平衡位置时开始计时并开始计1次，测出经过该位置N次所用时间为t，则单摆周期为______。
12．沙市中学高二年级某实验小组在测量电源电动势和内阻的实验中，采用如图所示的电路进行实验。待测电源的电动势约2V，内阻约2Ω。
（1）电压表量程应选______（选填“0~3V”或“0~15V”）。
（2）按电路图连接电路后，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于______端（选填“a”或“b”）。
（3）根据实验数据绘出图像如图，由图像可得电源电动势为______V，内阻为______Ω(结果保留两位有效数字)。
四、计算题
13．19世纪末，汤姆孙的学生阿斯顿设计了质谱仪，后来经过多次改进，质谱仪已经成为一种十分精密的仪器，是科学研究和工业生产中的重要工具。如图所示，质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。
（1）求粒子进入磁场时速度v的大小；
（2）求D与之间的距离l。
14．如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距.整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上.质量的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计.金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好.不计空气阻力影响.已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数，，，取.
（1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度；
（2）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5J，求流过电阻R的总电荷量q.
15．如图甲所示，间有一轻弹簧，弹簧一端固定在物块A上，另一端与物块B接触。用轻绳拴住，使它们在足够长的光滑水平面上以的速度向右运动。在时剪断轻绳，此后至“A-弹簧”滑上斜面前运动的图像如图乙所示。时B与弹簧分离。“A-弹簧”滑上粗糙斜面（与水平面平滑连接）后滑下，滑下斜面时的速度大小是滑上斜面时速度大小的一半。已知斜面倾角为，弹簧形变始终在弹性限度内，图中阴影部分的面积是1.6m。求：
（1）的质量之比；
（2）物块A与斜面间的动摩擦因数μ；
（3）弹簧最初的压缩量x。
参考答案
1．答案：C
解析：
2．答案：D
解析：A.两个等量同种电荷连线上，与连线中点O等距的P、S两点电场强度大小相等，方向相反，两点电势相等，故A错误；
B.带电平行板电容器两极板间的P、S两点，两点电场强度大小相等，方向相同，P点电势高于S点，故B错误；
C.以正点电荷为圆心的圆周上的P、S两点，两点电场强度大小相等，方向不同，两点电势相等，故C错误；
D.静电平衡的导体内部，电场强度处处为零，导体是个等势体，位于静电平衡的导体内部的P、S两点电场强度和电势均相同。故D正确。
故选D。
3．答案：A
解析：AC.根据曲线运动的合外力指向轨迹的凹侧、电场线与等势面垂直，可知负电荷所受的电场力向下，电场方向向上，根据沿电场线电势降低，可知三个等势面中，a的电势最低，负电荷在电势高处电势能小，故带负电的质点通过P点时的电势能比Q点大，故A正确，C错误；
B.粒子从P点运动至Q点，速度与电场力的夹角小于90°，电场力做正功，粒子的动能增大，故带负电的质点通过P点时的动能比Q点小，故B错误；
D.等势面越密，电场强度越大，故P点的电场强度大于Q点的电场强度，故D错误。
故选A。
4．答案：C
解析：A.电流
电动机正常工作的电压为
故A错误；
B.根据题中条件，无法求出电动机的内阻，故B错误；
C.电动机的输入功率为
故C正确；
D.电源的效率为
故D错误。
故选C。
5．答案：A
解析：A.此时处质点正通过平衡位置，回复力为零，所以加速度为零，故A正确；
B.根据“上坡下，下坡上”原则，可知此时处质点沿y轴正方向运动，故B错误；
C.由图可知，这列波的振幅为
故C错误；
D.从图中可知，故这列波的周期为
故D错误。
故选A。
6．答案：B
解析：A.金属杆在O点与圆环之间切割磁感线产生的感应电动势为
据题意可知
，
所以R两端的电压为
故A错误；
B.电阻R上产生的热量为
故B正确；
C.通过电阻R的电荷量为
故C错误；
D.圆外部分切割磁感线产生的感应电动势为
导体两端的电势差为
故D错误。
故选B。
7．答案：BC
解析：A.发电厂输出的电压一定，则电压表的示数不变，根据
可知，升压变压器次级电压一定，即电压表的示数不变，当进入用电高峰时，降压变压器次级消耗的功率变大，则次级电流变大，即电流表的示数增大，则初级电流变大，即输电线上的电流变大，即电流表的示数增大，根据
可知，升压变压器初级电流变大，即电流表的示数变大，故A错误；
B.电压表的示数之差等于导线上的电压损失，则与电流表的示数的比值等于导线上的电阻的值不变，故B正确；
C.电压表示数的比值等于降压变压器原副线圈的匝数比，则比值不变，结合A的分析可知，电流表的示数增大，电流表的示数增大，故C正确；
D.因输电线电流变大，则输电线上的电压以及功率损失变大，因升压变压器次级电压一定，可知降压变压器初级电压减小，次级电压减小，即电压表的示数均减小，线路损耗功率增大，用户消耗的功率也变大，则升压变压器的输入电流变大，则发电厂的输出功率增大，故D错误。
故选BC。
8．答案：AC
解析：
9．答案：AD
解析：AC.根据洛伦兹力提供向心力有
解得
若粒子带正电，根据左手定则结合几何关系可知，粒子从P点第一次进入圆形区域，故A正确，C错误；
B.粒子在磁场中圆周运动的周期为
粒子在磁场中运动的时间为
粒子从P到Q经历时间为
则粒子第一次回到M点时间为
故B错误；
D.粒子从M点进入圆形区域，然后从最低点射出，进行循环，所以粒子运动的周期为
故D正确。
故选AD。
10．答案：ABD
解析：A.速度最大时合力为零，则
得速度最大时的压缩量为
A正确；
B.设斜面顶端距弹簧上端的距离为l，由题意可知，物块运动到最低点，重力势能全部转化为弹性势能，则有
解得
根据机械能守恒
得物块的最大动能为
B正确；
C.弹簧压缩量最大时，根据牛顿第二定律
得物块最大加速度为
C错误；
D.从释放到与弹簧接触的过程中，加速度为
时间为
振幅为
压缩弹簧到平衡位置的过程中，位移为振幅的，时间为
从平衡位置到压缩量最大的时间为
从静止释放到压缩量最大的时间为
得
D正确。
故选ABD。
11．答案：（1）C；2.06（2）
解析：（1）在做“探究单摆周期与摆长的关系”实验中摆长不变，悬点要固定。
故选C。
10分度游标卡尺的精度为，故读数为
（2）经过该位置N次时摆球经过的周期数为，故可知
解得
12．答案：（1）0~3V（2）a（3）1.9；2.0
解析：（1）待测电源的电动势约2V，为减小实验误差，电压表量程应选0~3V；
（2）由电路图可知滑动变阻器为限流式接法，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于最大值a端；
（3）根据闭合电路的欧姆定律
整理得
电源电动势为
图象斜率的绝对值表示内阻，为
13．答案：（1）（2）
解析：（1）粒子在加速电场中，根据动能定理有
解得
（2）在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
所以
14．答案：（1）（2）1C
解析：（1）金属棒由静止释放后，在重力、轨道支持力和安培力作用下沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时达到最大速度后保持匀速运动.有：
联解得：
（2）设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中沿导轨下滑距离为x，由能量守恒定律：
根据焦耳定律：
联解得：
15．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）滑上斜面前，B和“A-弹簧”系统动量守恒，有
由图像可知
，
解得
（2）A和弹簧第一次滑上斜面过程，根据动能定理
A和弹簧第一次滑下斜面过程，根据动能定理
且
解得
（3）由图像可知：在0~1.0s内，两个图线夹的图形面积等于弹簧的初始压缩量。所受合外力相等，有
以速度为的系统为参考系
由已知阴影面积
则
解得在0~1.0s内，位移差