2023年云南省西畴县一中物理高二上期末考试试题含解析.doc

2023年云南省西畴县一中物理高二上期末考试试题
注意事项:
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2．答题时请按要求用笔。
3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5．保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、对于一个电容器，下列说法中正确的是（　　）
A.电容器所带的电量越多，电容越大
B.电容器两极板间的电势差越大，电容越大
C.电容器两极板间的电势差减小到原来的一半，它的电容也减小到原来的一半
D.电容器所带的电量增加为原来的两倍，两极板间的电势差也增加为原来的两倍
2、下图是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是( )

A.a点的电势高于b点的电势
B.该点电荷带正电
C.a点和b点电场强度的方向相同
D.a点的电场强度大于b点的电场强度
3、在物理学发展的过程中观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起了重要作用，下列叙述符合史实的是（　　）
A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系
B.洛伦兹根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
C.法拉第在对理论和实验资料进行分析后总结出法拉第电磁感应定律
D.楞次认为磁场变化时会在空间激发出一种电场，叫感生电场
4、如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计针的偏转示电容两极板间的电势差．实验中保持极板上的电荷量不变．设电容两极正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为．下列关于实验现象的描述正确的是（ ）

A.保持不变，增大，则变大
B.保持不变，减小，则不变
C.保持不变，减小，则变小
D.保持、不变，两板间插入电介质，则变大
5、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同都为R．设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同的时间内（ ）
A.电炉和电动机两端电压一定相等
B.电炉产生的电热一定小于电动机产生的电热
C.电动机输出的功率一定大于电炉消耗的功率
D.电动机消耗的功率一定大于电炉消耗的功率
6、英国物理学家法拉第引入了“电场”和“磁场”的概念，并用画电场线和磁感线的方法来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础．下列相关说法正确的是（）
A.电荷和电荷．通电导体和通电导体之间的相互作用是通过电场发生的
B.磁极和磁极．磁极和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的
C.电场线和电场线不可能相交，磁感线和磁感线可能相交
D.通过实验可发现电场线和磁感线的存在
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，图中的三个电表均为理想电表，闭合电键后，电流表A和电压表V1、V2示数分别用I、U1、U2表示，当滑动变阻器滑片P向右端滑动时，电流表A和电压表V1、V2示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2表示，下面说法正确的是（ ）

A.I增大、U1减小、U2增大
B.ΔU1>ΔU2
C.减小，不变
D.电源的效率降低
8、如图所示，一个U形单匝金属线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴匀速转动，通过导线给电阻R供电，ab=cd=0.2m，bc=0.4m，ω=200rad/s，R=3Ω，线框的电阻r=1Ω，匀强磁场只存在于轴OO′右侧，磁感应强度B=0.5T，理想交流电流表内阻不计，则（）

A.线框产生感应电动势的最大值为8V
B.交流电流表的示数为2A
C.线框转动一周电阻R上产生的焦耳热为0.06J
D.线框从图示位置转过时(仍在磁场中) bc边受到的安培力大小为0.4N
9、小型发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场可视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈从图示位置以角速度ω绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，下列说法正确的是(　　)

A.若从中性面开始计时，则发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝2Ne0sin ωt
B.从中性面开始计时，则发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝2Ne0cos ωt
C.发电机线圈从垂直中性面位置转动90°的过程中，产生的感应电动势的平均值是
D.发电机线圈从垂直中性面位置转动180°的过程中，产生的感应电动势的平均值是
10、带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是(　　)
A.只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B.如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小不变
C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D.粒子只受到洛伦兹力的作用，不可能做匀速直线运动
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）如图所示，竖直平行直线为匀强电场的电场线，电场方向未知，A、B是电场中的两点，AB两点的连线长为且与电场线的夹角为。一个质量为m，电荷量为+q的带电粒子以初速度，从A点垂直进入电场，该带电粒子恰好能经过B点，不考虑带电粒子的重力大小。求：
(1)电场强度E；
(2)AB两点间的电势差UAB。

12．（12分）在学习安培力后，某学习小组利用安培力与磁感应强度的关系测定磁极间的磁感应强度，实验装置如图所示，步骤如下：

①在弹簧测力计下端挂一n匝矩形线圈，将矩形线圈的短边完全置于U形磁铁N、S极之间的磁场中，则应使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线_____________；
②在电路未接通时，记录线圈静止时弹簧测力计的读数；
③接通电路开关，调节滑动变阻器使电流表读数为I，记录线圈静止时弹簧测力计的读数，则线圈所受安培力为______________。
④用刻度尺测出矩形线圈短边的长度L；利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度_____________。
四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图，两根间距为L＝0.5m的平行光滑金属导轨间接有电动势E＝3V、内阻r＝1Ω的电源，导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°．金属杆ab垂直导轨放置，质量m＝0.2kg．导轨与金属杆接触良好且金属杆与导轨电阻均不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．当R0＝1Ω时，金属杆ab刚好处于静止状态，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8

（1）求磁感应强度B的大小；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，求金属杆的加速度
14．（16分）如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m，a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v0 =1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处（图中未画出）．求P、Q之间的距离L

15．（12分）ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的圆环，轨道的水平部分与半圆环相切．A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为q=+C的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）

(1)小球到达C点的速度大小
(2)小球在C点时，轨道受到的压力大小
参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、D
【解析】电容表征电容器容纳电荷的本领大小，由电容器本身的特性决定，与两极板间的电压、所带的电荷量无关
【详解】ABC、是比值定义式，C与U、Q无关，电容表征电容器容纳电荷的本领大小，由电容器本身的特性决定，与两极板间的电压、所带的电荷量无关．故A、B、C均错误，
D、由，得，则电量增加为原来的两倍，两极板间的电势差也增加为原来的两倍，故D正确
故选D
【点睛】电容，采用的是比值定义法，有比值定义法共性，C与U、Q无关，由电容器本身决定
2、D
【解析】A．根据电场线与等势线垂直，在b点所在电场线上找到与a点电势相等的，依据沿电场线电势降低，a点电势低于b点电势，故A错误；
B．电场线直线点电荷，所以该点电荷带负电，故B错误；
C．由题图可看出a点和b点电场强度的方向不相同，故C错误；
D．电场线越密的地方电场强度越大，a点的电场强度大于b点的电场强度，故D正确。
3、A
【解析】A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，故A项符合题意.
B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故B项不合题意.
C.法拉第电磁感应定律是由纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出的规律，故C项不合题意.
D.麦克斯韦认为磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，叫感生电场，故D项不合题意.
4、A
【解析】A：平行板电容器的电容，电容器电压与电容的关系为，电量不变，保持不变，增大，电容减小，电压增大，变大，故A项正确
B：电量不变，保持不变，减小，电容增大，电压减小，变小，故B项错误
C：电量不变，保持不变，减小，电容减小，电压增大，变大，故C项错误
D：电量不变，保持、不变，在两板间插入电介质，电容增大，电压变小，变小，故D项错误
所以选A
点睛：①平行板电容器充电后，若保持其始终与直流电源相连，则板间电压不变．当电容器电容的影响因素发生变化后，据、、来判断各量如何变化
②平行板电容器充电后与电源断开，由于电荷不能移动，电容器的带电量不变．当电容器电容的影响因素发生变化后，据、、来判断各量如何变化
5、D
【解析】对于电炉电路和电动机电路，焦耳定律都适用，欧姆定律适用于电炉，不适用于电动机；根据欧姆定律研究电炉两端的电压；电动机两端的电压大于电流与电阻的乘积
【详解】设电流为I，则电炉两端电压U炉=Ir，电动机两端电压U机＞Ir，所以U机＞U炉．即电动机两端电压大于电炉两端电压，故A错误．电炉电路和电动机电路焦耳定律都适用．根据焦耳定律Q=I2rt，得，电炉和电动机的电阻相同，电流相同，则在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等．故B错误．电动机消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为机械能，电炉消耗的电能全部转化为内能，而相等时间内它们产生的热量相等，则在相同的时间内，电动机消耗的电能大于电炉消耗的电能，电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率．故D正确．电动机输出的功率IU机-I2r与电炉消耗的功率I2r无法比较，选项C错误；故选D
【点睛】明确电动机工作时电功只能用W=UIt求，电热只能用焦耳定律求；电炉工作时，电热等于电功，W=UIt=I2rt
6、B
【解析】A．电荷和电荷之间是通过电场发生相互作用，而通电导体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，选项A错误；
B．磁极和磁极．磁极和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，选项B正确；
C．电场线和电场线不可能相交，磁感线和磁感线也不可能相交，选项C错误；
D．磁感线和电场线都是人们假想的曲线，实际上电场线和磁感线都是不存在的，选项D错误。
故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、ABD
【解析】A．滑片P向右滑动，电阻减小，总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律：

可知干路电流增大，电流表示数增大，定值电阻分压增大，根据：

可知路端电压减小，则滑动变阻器上的分压减小，A正确；
B．根据闭合电路欧姆定律：

结合数学知识可知：

所以，B正确；
C．对B选项中的变化量表达式分析：

根据欧姆定律可知：

则：

所以和均不变，C错误；
D．电源的效率：

路端电压减小，电动势不变，电源效率减小，D正确。
故选ABD。
8、AD
【解析】A．线框产生感应电动势的最大值

故A正确；
B．最大感应电流为

交流电的电流有效值为I，则有

解得

故B错误；
C．线框转动一周电阻R上产生的焦耳热为

故C错误；
D．线框从图示位置转过时，电流为

安培力为

故D正确。
故选AD。
9、ACD
【解析】结合中性面的特点可知从中性面开始计时，则发电机的感应电动势的瞬时值表达式；由法拉第电磁感应定律求出平均电动势.
【详解】A、B、矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以N匝矩形线圈产生的感应电动势的最大值是2Ne0, 线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，而感应电动势等于0，所以从中性面开始计时，则发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt=2Ne0sinωt；故A正确，B错误.
C、在线圈从垂直中性面位置转动90°过程中，单匝线圈上的磁通量的变化量，产生的感应电动势的平均值是；故C正确.
D、发电机线圈从垂直中性面位置转动180°的过程中，磁通量的变化量，感应电动势的平均值是；故D正确.
故选ACD.
【点睛】本题考查了交流电产生的原理和最大值、平均值的关系，知道整个矩形线圈产生的感应电动势是ab边和cd边产生的感应电动势之和.
10、BD
【解析】粒子速度大小相同，由f=qvBsinθ可知，如果速度v与磁场B的夹角不同，洛伦兹力大小不同，即使洛伦兹力大小相同，速度方向不同，洛伦兹力方向不同，洛伦兹力不同，故A错误；如果把+q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变，故B正确；洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向与电荷运动方向不一定垂直，故C错误；洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，所以粒子只受到洛伦兹力的作用，不可能做匀速直线运动，故D正确．所以BD正确，AC错误

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、 (1)；(2)
【解析】(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。则：
水平方向有

竖直方向有

根据牛顿第二定律

联立解得

(2)带电粒子带正电，轨迹向下偏转，则知粒子所受的电场力向下，电场方向向下。根据匀强电场中电场强度和电势差公式有

12、 (1).垂直 (2). (3).
【解析】①[1]使矩形线圈所在的平面与N、S极的连线垂直，这样能使短边受到的安培力沿竖直方向，弹簧测力计保持竖直，方便测出拉力；
③[2]对线框受力分析知：受重力、安培力、弹簧的拉力，三力平衡，
F2+F安=mg，
又：
F1=mg，
所以线圈所受安培力
；
④[3]由安培力公式得：
F安=nBIL，
解得：
；

四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1）2T；（2）1.5m/s2，方向沿斜面向上
【解析】（1）当R0=1Ω时，根据闭合电路的欧姆定律求解电流强度，由平衡条件求解磁感应强度；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，此时安培力的方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律求解加速度大小
【详解】（1）当R0＝1Ω时，根据闭合电路的欧姆定律可得
根据左手定则可知安培力方向水平向右；
由平衡条件有：BILcosθ＝mgsinθ
解得B＝2T；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，此时安培力的方向沿斜面向上，大小不变；
根据牛顿第二定律可得：BIL﹣mgsinθ＝ma
解得：a＝1.5m/s2，方向沿斜面向上
【点睛】本题主要是考查安培力作用下的导体棒的平衡问题，解答此类问题要明确导体棒的受力情况，结合平衡条件列方程解答
14、8cm
【解析】粒子a板左端运动到P处，由动能定理得

代入有关数据，解得
，代入数据得θ=30°
粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为O，半径为r，如图
由几何关系得

联立求得
代入数据解得
15、 (1) (2)3N
【解析】(1)设小球在C点的速度大小是vC，则对于小球由A→C的过程中，由动能定理得：

解得：

(2)小球在C点时受力分析如图

由牛顿第二定律得：

解得：

由牛顿第三定律可知，小球对轨道压力：
NC′=NC=3N