福建省福州市八县（市、区）一中2023-2024学年高二上学期期末联考物理试题（Word版附解析）

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一、选择题（本题共8小题，1~4题为单选题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求；5~8题为双选题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，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. 以下说法正确的是（ ）
A. 自然界的能量都是守恒的，所以我们不用节约能源
B. 麦克斯韦的电磁场理论说明：变化的电场都能产生电磁波
C. 法拉第发现了电流的磁效应
D 光具有波动性也有粒子性，即具有波粒二象性
【答案】D
【解析】
【详解】A．自然界中的能量守恒，但能量转化和转移具有方向性，能够被人类利用的能源不断减少（能源的品质降低），所以节约能源非常有必要，故A错误；
B．均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，均匀变化的电场不能产生电磁波，故B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误；
D．光的衍射证明光的波动性，光电效应证明光的粒子性，即光具有波动性也有粒子性，即具有波粒二象性，故D正确
故选D。
2. 有一负电荷自电场中的A点自由释放，只受电场力作用，沿电场线运动到点，它运动的速度图像如图所示，则A、B所在电场区域的电场线分布可能是下图中的（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据图像可知，负电荷从A到B做加速度逐渐增大的加速运动，则从A到B过程场强越来越大，电场线越来越密集，负电荷受到的电场力向右，则电场方向向左。
故选B。
3. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图所示，磁场方向向上为正。当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，下列关于导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】均匀变化的磁场产生恒定的电流，在0～1s内，磁感应强度方向竖直向下，并且均匀减小，根据楞次定律得感应电流方向为负；1～2s内磁场方向竖直向上，并且均匀增大，根据楞次定律得感应电流方向为负，2～3s内磁感应强度方向竖直向上，并且均匀减小，根据楞次定律得感应电流方向为正；在3～4s内，磁感应强度方向竖直向下，并且均匀增大，根据楞次定律得感应电流方向为正。故ABD错误；C正确。
故选C。
4. 如图，在磁感强度大小为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，用外力使金属杆在平行金属导轨上以速度向右匀速滑动，杆两端刚好与两根平行导轨接触，杆长为，与导轨夹角，导轨之间接了一个电阻，金属杆和导轨的电阻不计，电路中产生的感应电流为，下列说法正确的是（ ）

A. 电阻中的电流方向是从下到上
B. 金属杆切割磁感线产生的电动势大小为
C. 金属杆受到的安培力方向为向左（与其速度方向相反）
D. 金属杆受到的安培力大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知回路中产生逆时针电流，电阻中的电流方向是从上到下，故A错误；
B．金属杆切割磁感线的有效长度为Lsinθ，根据法拉第电磁感应定律可知金属杆切割磁感线产生的电动势大小为
故B正确；
C．根据左手定则可知金属杆受到的安培力方向为水平垂直金属杆斜左上方，故C错误；
D．金属杆受到的安培力大小为
故D错误。
故选B。
5. 一电子只在静电力的作用下从O点沿+x方向运动，其所在位置处的电势随x变化情况如图，已知图线在处切线与x轴平行，则（ ）
A. 电子从运动至6.0cm处的过程中，速率先变大后变小
B. x轴上1cm到8.0cm之间的电场方向均沿-x方向
C. x轴上1cm到8.0cm之间的电场场强大小处处相等
D. 电子在处时加速度为0
【答案】AD
【解析】
【详解】A．电子从运动至6.0cm处的过程中，电势先增大后减小，电场力先做正功后做负功，速率先变大后变小，故A正确；
B．根据沿电场线方向电势降低，x轴上1cm到3.8cm之间电势逐渐升高，则x轴上1cm到3.8cm之间电场方向均沿-x方向，x轴上3.8cm到8.0cm之间电势逐渐降低，则x轴上3.8cm到8.0cm之间电场方向均沿+x方向，故B错误；
C．图象斜率的绝对值表示电场强度的大小，x轴上1cm到8.0cm之间，图象斜率的绝对值不恒定，x轴上1cm到8.0cm之间的电场场强大小不相等，故C错误；
D．在处，图象斜率为零，电场强度为零，根据牛顿第二定律
可知电子在处时加速度为0，故D正确。
故选AD。
6. 在如图所示的电路中，灯泡的电阻大于电源的内阻，闭合电键，将滑动变阻器的滑片向左移动一段距离后，下列结论正确的是（ ）
A. 灯泡变亮B. 电源的输出功率变小
C. 电容器上的电荷量增加D. 电流表读数变小，电压表读数变小
【答案】BC
【解析】
【详解】AD．滑动变阻器的滑片向左移动一段距离后，接入电路的电阻增大，回路中的总电阻增大，电流减小，所以电流表的示数减小，灯泡变暗，电源内阻电压减小，所以外电压增大，即电压表的示数增大，故AD错误；
BC．当内外电阻相等时电源的输出功率最大，据题意可知灯泡的电阻大于电源的内阻，当R增大时，外电阻与电源内阻的差值增大，电源的输出功率减小；电容器与电压表并联，电容器两端的电压增大，根据
可知电容器上的电荷量增加，故BC正确。
故选BC。
7. 如图所示，在匀强磁场中放一平行金属导轨，导轨跟小线圈N相接，大线圈M与小线圈N以及导轨之间不接触，磁感线垂直于导轨所在平面。导轨与金属棒接触良好，当金属棒向右加速运动时，大线圈中产生的感应电流方向及所具有的形变趋势是（ ）
A. 线圈中有顺时针方向的电流B. 线圈中有逆时针方向的电流
C. 线圈有收缩的趋势D. 线圈有扩张的趋势
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．当金属棒向右加速运动时，根据右手定则，感应电流从a到b增加，穿过线圈M的磁通量垂直纸面向里增加，根据楞次定律可知，M中感应电流为逆时针方向，选项A错误，B正确；
CD ．M中感应电流为逆时针方向，线圈M所处的磁场垂直纸面向外，根据左手定则可知线圈M各部分受安培力向外，则线圈M有扩张的趋势，选项C错误，D正确。
故选BD。
8. 如图所示，空间存在方向垂直纸面的匀强磁场，一粒子发射源位于足够大绝缘平板的上方距离为处，在纸面内向各个方向发射速率均为的同种带电粒子，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力，已知粒子做圆周运动的半径大小也为，则粒子（ ）
A. 能打在板上的区域长度为
B. 能打在板上离点的最远距离为
C. 到达板上的最长时间为
D. 到达板上的最短时间为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．打在极板上粒子轨迹的临界状态如图所示
由几何关系得打在最左边的点与P点的距离为，打在最右边的点与P点的距离2d，与最左边的点相距，则能打在板上的区域长度为，能打在板上离点的最远距离为，故A正确，B错误；
CD．粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间的轨迹如下
粒子在磁场中运动周期为
由几何关系得粒子运动的最长时间为
最短时间为
故C正确，D错误。
故选AC。
二、填空题（本题共3小题，每空1分，共9分。请按题目要求作答）
9. 如图，这是研究自感现象实验原理图，图中是插有铁芯的自感线圈，、是规格相同的两个灯泡，回答下列问题：
（1）闭合开关，调节变阻器、使得两个灯泡的亮度相同后断开开关，断开开关的瞬间，流过灯泡的电流方向向______ （填“左”或“右”），流过灯泡的电流方向向______ （填“左”或“右”）。
（2）要观察到断开电路时，灯泡亮一下再熄灭，滑动变阻器接入电路的电阻阻值应______ （填“大于”或“小于”）自感线圈的直流电阻阻值。
【答案】 ① 左 ②. 右 ③. 大于
【解析】
【详解】（1）[1][2]断开开关得瞬间，线圈L发生自感现象，产生与原电流方向相同的电流，即流过灯泡的电流方向向左，流过灯泡的电流方向向右。
（2）[3]断开电路时，流过灯泡的电流等于流过灯泡的电流，观察到灯泡亮一下再熄灭，说明流过灯泡的电流大于断开前的电流，则滑动变阻器接入电路的电阻阻值应大于自感线圈的直流电阻阻值。
10. 如下图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则电容器的电容将__________（填“增大”、“减小”或“不变”）膜片下移过程中，电流表有__________（填“a到b”或“b到a”）的电流, 电容器中的电场强度将__________（填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】 ①. 增大 ②. b到a ③. 增大
【解析】
【详解】[1]根据
可知把物体放到电子秤面板上时电容器的电容将增大；
[2]根据
可知电容器所带电荷量增大，电流表有b到a的电流。
[3]根据
可知 电容器中的电场强度将增大。
11. 如图所示为某回旋加速器的示意图，两个半径均为的形盒置于磁感应强度大小为的匀强磁场中，并与高频电源两极相连，其电压为，可以使带电粒子每次经过狭缝都能被加速，不计重力和粒子间相互作用力。
（1）带电粒子在回旋加速器中运动，磁场的作用是___________（填“A”或“B”）
A、使带电粒子偏转
B、使带电粒子加速
（2）若用该回旋加速器对质量为，电荷量为的粒子进行加速，则该粒子所能获得的最大动能为___________；粒子加速次数为___________。（用题中所给字母表示）
【答案】 ①. A ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]回旋加速器中磁场的作用是使带电粒子偏转。
故选A。
（2）[2]粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即
解得
该粒子所能获得的最大动能为
[3]粒子在加速电场中根据动能定理得
所以粒子被加速的数为
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分。请按题目要求作答）
12. 用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。
（1）图中已经用导线将部分器材连接，请将实物间的连线补充完整______；
（2）若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，这是由于线圈______（填“”或“”）中有了感应电流；
（3）在开关闭合且稳定后，为使灵敏电流计的指针偏转，可采用的方法有___________。
A．迅速改变滑动变阻器电阻
B．将螺线管A从螺线管B中拔出
C．将螺线管A和螺线管B保持相对静止一起向上移动
【答案】 ①. ②. B ③. AB##BA
【解析】
【详解】（1）[1]本实验中线圈A与电源相连，通过改变线圈A中的磁通量从而使线圈B产生电磁感应现象，故线圈B应与检流计相连，如图所示：
（2）[2]闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈B中有了感应电流，产生感应电流的原因是磁通量发生了变化。
（3）[3] A．迅速改变滑动变阻器电阻，则线圈A中电流发生变化，磁通量发生变化，使得线圈B中磁通量发生改变，从而使B中产生感应电流，指针发生偏转，故A正确；
B．将螺线管A从螺线管B中拔出，使得线圈B中磁通量减少，可使B中产生感应电流，指针发生偏转，故B正确；
C．将螺线管A和螺线管B保持相对静止一起向上移动，则螺线管B中磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误。
故选AB。
13. 电话手表越来越受儿童的青睐，某同学要测某品牌电话手表的电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，电路中为定值电阻，阻值大小为。
（1）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片移到______填“左”或“右”端。
（2）实验过程中，若某次电压表的示数如图乙所示，则该示数为__________。
（3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表和电流表的示数，作出图像如图丙所示，则电池的电动势______结果保留三位有效数字，电池的内阻______结果保留三位有效数字。
【答案】 ① 左 ②. 1.00 ③. 1.50 ④. 1.17
【解析】
【详解】（1）[1]闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片移到左端阻值最大的位置。
（2）[2]电压表最小刻度为0.1V，则示数为1.00V。
（3）[3][4]电池的电动势
E=1.50V
电池的内阻
r=1.17
四、计算题（本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。）
14. 如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为，极板间距离为，上极板正中有一小孔，质量为、电荷量为的小球从小孔正上方高为处由静止释放，穿过小孔到达下极板处速度恰好为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为，求：
（1）电容器上板电势高还是下板电势高；
（2）小球到达小孔处的速度大小；
（3）电容器两极板间的电压大小。
【答案】（1）下板电势高；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球穿过小孔到达下极板处速度恰好为零，说明小球在电容器中做匀减速直线运动，所以上极板带负电，则下板电势高。
（2）小球到达小孔前是自由落体运动，根据速度位移关系公式，有
解得
（3）对从释放至下极板过程用动能定理
解得电容器两极板间的电压为
15. 如图所示，阻值不计的光滑金属导轨在竖直面上平行固定放置，间距为，下端通过导线与阻值为的小灯泡连接，在矩形区域内有水平向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为1T，间的高=，间的高=0.8m。质量为，电阻为的金属棒从位置无初速度地紧贴导轨向下运动，经进入磁场区域，已知金属棒运动到位置前，小灯泡的亮度已经稳定不变，金属棒在运动过程中与导轨接触良好。取。求：
（1）金属棒刚进入磁场时的感应电流的大小；
（2）当小灯泡亮度稳定不变时，金属棒的速度大小；
（3）金属棒在穿越磁场的过程中小灯泡产生的焦耳热。
【答案】（1）0.8A；（2）5m/s；（3）0.6J
【解析】
【详解】（1）进入磁场前，根据动能定理有
根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律有
联立解得
（2）小灯泡稳定时有
根据欧姆定律有
因灯泡亮度不变，故金属棒做匀速运动对金属棒有
解得
（3）金属杆从下落至过程由能量守恒得
又
=Q
解得
16. 在如图所示的直角坐标系中，第一象限内有沿轴正方向的匀强电场，场强大小E = 。在第四象限部分区域内存在垂直于纸面向里的有界矩形匀强磁场（磁场边界未知）。一质量为，电荷量为的带负电的粒子从轴上的点以大小为的初速度沿轴正方向射入电场，并从轴上的点进入有界矩形磁场区域，粒子经磁场偏转后飞出磁场区域，再运动一段时间后，从点速度与x轴正方向成135斜向左上方射出第四象限。不计粒子自身重力，求：
（1）的长度；
（2）粒子到达点时的速度的大小与方向；
（3）有界矩形磁场的最小面积。

【答案】（1）2l；（2），与轴正方向成角；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，沿轴方向，有
其中
在沿轴方向
解得
（2）粒子到达点时的水平分速度大小为，竖直分速度大小为
在竖直方向
解得
则粒子到达点时的速度大小
方向与轴正方向成角。
（3）粒子从点进入磁场后做圆周运动的轨迹如图所示，由几何关系可知
粒子做圆周运动的半径
如图所示，最小矩形磁场面积
解得
2