北京市首都师大附中2023年物理高二第一学期期末经典试题含解析.doc

北京市首都师大附中2023年物理高二第一学期期末经典试题
注意事项：
1． 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在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、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，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、2017年1月我国科学家利用天眼观测到一颗宜居行星，这是迄今为止发现的最像地球的行星，这颗行星的直径是地球的a倍，质量是地球的b倍。已知近地卫星绕地球运动的周期为T，引力常量为G．则该行星的平均密度为
A. B.
C. D.
2、关于宇宙速度，下列说法正确的是
A.第一宇宙速度大小为16.7km/s B.第二宇宙速度大小为11.2km/s
C.第三宇宙速度大小为7.9km/s D.第二宇宙速度也叫环绕速度
3、以下是四种导电器件的伏安特性曲线，随电压增加，电阻变小的是（）
A. B.
C. D.
4、在高度为h的同一位置向水平方向同时抛出两个小球A和B，若A球的初速度vA大于B球的初速度vB，则下列说法中不正确的是（　　）
A.A比B先落地
B.在飞行过程中的任一段时间内，A的水平位移总是大于B的水平位移
C.若两球在飞行中遇到一堵竖直墙，A击中墙的高度大于B击中墙的高度
D.在空中飞行的任意时刻，A总在B的水平正前方，且A的速率总是大于B的速率
5、如图所示是质谱仪工作原理的示意图．重力均可忽略的带电粒子a、b经电压U加速(在A点的初速度为零)后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处．图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则(　　)

A.a的质量一定大于b的质量 B.a的电荷量一定大于b的电荷量
C.在磁场中a运动的时间一定小于b运动的时间 D.a的比荷一定大于b的比荷
6、如图所示，方向竖直向下的足够大的匀强电场中有一条与水平方向成θ角的直线MN。现将一个带正电的小球从MN上的P点以初速度v0水平抛出，小球的运动轨道与直线MN相交于Q点（图中未画出）。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A.v0越大，小球经过Q点的速度方向与水平方向的夹角越大
B.v0越大，小球从P点运动到Q点的过程中减少的电势能越小
C.小球运动到距离直线MN最远处的时间与v0大小成正比
D.小球沿直线MN方向上的分运动为匀速直线运动
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、矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是：

A.在和时，电动势最大
B.在和时，电动势改变方向
C.电动势的最大值是157V
D.在时，磁通量变化率最大，其值
8、如图，在匀强电场中，质量为m、电荷量为+q的小球由静止释放，斜向右下做直线运动，轨迹与竖直方向的夹角为，则（　　）

A.电场强度的最小值为 B.电场方向可能水平向右
C.电场力对小球可能不做功 D.小球的电势能不可能增加
9、如图所示电路,两根光滑金属导轨,平行放在倾角为的斜面上,导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可略去不计的金属棒质量为受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用,金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度的过程中,以下说法正确的是

A.作用在金属棒上各力的合力做功为零
B.重力势能减少量等于系统产生的电能
C.金属棒克服安培力做功等于电阻R上产生的焦耳热
D.金属棒克服恒力F做功等于电阻R上产生的焦耳热
10、喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微粒经带电室（未画出）带负电后，由静止开始从K孔进入电压为U0的加速电场，然后垂直于电场方向进入电压为U的偏转电场，最终打在屏上，屏距离偏转区域右端的水平距离为L，则

A.减小U0的大小会使微粒在偏转区域中的运动时间增大
B.减小U的大小会使微粒在偏转区域中的运动时间增大
C.增大L的大小，微粒打在屏上的速度会增大
D.保持U0、U不变，不同微粒会打在屏的同一位置
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，甲图中变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数变化情况如乙图中的AC、BC两直线所示．依据甲、乙图完成填空（两表电阻对实验有少许影响）
（1）电压表的示数随电流表示数的变化图线为乙图中的_____（填AC、BC）；
（2）电源的内阻＝_____；若电源电动势的测量值和真实值分别用和表示，则_____（填“＞”、“＜”或“＝”）；
（3）变阻器R的最大阻值为_____

12．（12分）荷兰物理学家洛伦兹首先提出，磁场对运动电荷有力的作用．为了纪念他，人们称这种力为_____，该力的方向可以用_____（填“左手定则”或“右手定则”）来判断
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）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
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）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
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、B
【解析】对地球的近地卫星可得

解得

故该行星的密度为

故B正确，A、C、D错误；
故选B。
2、B
【解析】第一宇宙速度大小是7.9km/s，也叫环绕速度，故AD错误；第二宇宙速度大小是11.2km/s，故B正确；第三宇宙速度是物体逃离太阳的最小速度．大小是16.7km/s，故C错误
3、B
【解析】伏安特性曲线描述电流与电压的变化关系，其斜率，电阻变小的应为图线的斜率变大的，因此只有选项B正确，A、C、D错误。
故选B。
4、A
【解析】两球都做平抛运动，由h得：t，则知平抛运动的运动时间是由竖直高度决定的，AB两个球的高度是相同的，所以它们的运动的时间也是相同的，同时落地，故A不正确；由于A球的初速度vA大于B球的初速度vB，所以由公式x＝v0t知，在飞行过程中的任一段时间内，A球的水平位移总是大于B球的水平位移，故B正确；遇到墙时，AB两球的水平位移是相同的，由于A球的初速度vA大于B球的初速度vB，所以A的运动时间要比B的运动时间短，再根据h，可知，A下落的距离小，所以A球击中墙的高度大于B球击中墙的高度，故C正确；AB两个球在竖直方向上的运动情况是一样的，竖直方向的速度的大小始终相同，但是A球的初速度vA大于B球的初速度vB，所以在空中飞行的任意时刻，A球总在B球的水平正前方，A球的速率总是大于B球的速率，故D正确；本题选不正确的，故选A.
5、D
【解析】ABD．设粒子经电场加速后的速度大小为v，磁场中圆周运动的半径为r，电荷量和质量分别为q、m，打在感光板上的距离为S。
根据动能定理，得

解得：

由

解得：

则

得到：

由图，Sa＜Sb，U、B相同，则

故AB错误，D正确；
C．根据粒子做匀速圆周运动，周期公式，可知，它们的周期相同，由于运动的时间是周期的一半，因此磁场中a运动的时间一定等于b运动的时间，故C错误；
故选D。
6、C
【解析】A．由题意可知，带电小球在电场中做类平抛运动，将MN看成斜面，由斜面平抛运动可知，只要落在斜面上，小球速度方向与水平方向夹角一定，故A错误；
B．由几何关系可得
，
所以初速度越大，运动时间越长，竖直方向的位移越大，电场力做功越多，减小的电势能越大，故B错误；
C．当小球速度方向与MN连线平行时，小球离MN最远，则有
，
由运动学公式可得
，
所以
，
由于小球受重力与电场力，所以小球合力恒定，加速度恒定，故C正确；
D．将小球的初速度和电场力与重力分解到MN方向上可知，小球在MN方向上做匀加速直线运动，故D错误。
故选C。

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、CD
【解析】从题图中可知，在0.1 s和0.3 s时刻，穿过线圈的磁通量最大，此时刻磁通量的变化率等于零；0.2 s和0.4 s时刻，穿过线圈的磁通量为零，但此时刻磁通量的变化率最大；由此得选项A、B错误.根据电动势的最大值公式：Em=nBSω，Φm=BS，ω=2π/T，可得：Em=50×0.2×2×3.14/0.4 V="157" V；磁通量变化率的最大值应为=3.14Wb/s，故C、D正确.
考点：交流电
点评：本题考查了交流电的产生，或者考查了法拉第电磁感应定律中关于磁通量变化率的理解．通常可以理解为该点的切线的斜率大小
8、ABC
【解析】A．带电小球的运动轨迹为直线，在电场中受到重力mg和电场力F，其合力必定沿此直线向下，根据三角形定则作出合力，由图看出，当电场力F与此直线垂直时，电场力F最小，场强最小，则有

得到

故A正确；
B．小球带正电，所受的电场力方向只能指向右侧，故电场方向不可能向左，故B错误；
C．由图可知，电场力有可能与运动方向相互垂直，故电场力可能不做功，故C正确；
D．如果小球受到的电场力与运动方向夹角小于90度，则电场力可能做正功，小球的电势能增加，故D错误。
故选ABC。

9、AC
【解析】金属棒沿导轨匀速下滑过程中，切割磁感线产生感应电流，导体棒受到安培力，金属棒克服安培力做的功等于系统产生的电能，即等于电阻R上产生的焦耳热．再根据动能定理和电磁感应知识研究功能关系
【详解】金属棒沿导轨匀速下滑，合力为零，则合力做功为零．故A正确．根据功能关系可知，重力做功等于系统产生的电能与克服恒力F做功之和．故B错误．由能量转化和守恒定律得知，金属棒克服安培力做功等于电阻R上产生的焦耳热．故C正确，D错误．故选AC
【点睛】本题考查分析电磁感应现象中功能关系的能力，关键掌握常见的功与能的关系，知道金属棒克服安培力做的功等于系统产生的电能，运用动能定理是处理这类问题常用的方法
10、AD
【解析】A.设微粒质量为m，电量为q，偏转电场极板长为L，极板间距离为d，微粒经加速电场加速后速度为v0，则

得：

微粒在偏转区域中的运动时间：

减小U0的大小会使微粒在偏转区域中的运动时间增大，故A正确；
B.由A选项分析可知，改变U的大小不会改变微粒在偏转区域中的运动时间，故B错误；
C.微粒离开偏转电场后，做匀速直线运动，所以增大L的大小，微粒打在屏上的速度不变，故C错误；
D.经过偏转电场，微粒垂直极板方向的偏转量为：

联立解得：

故D正确。
故选：AD

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.（1）AC ②.（2）1.0 ③.= ④.（3）12
【解析】（1）当变阻器的滑动片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，由图分析可得V1对应AC、V2对应BC
（2）因为U1=E-Ir，则内阻；若将电流表的内阻等效为电源的内阻，则因电压表V2测量的是等效电源（包括电源的电流表）的路端电压的准确值，电流表A测量的是电源电流的准确值，则电动势的测量是准确的，即：E真=E测；
（3）当滑动变阻器取最大值时，电流最小Imin=0.5A，
而UR=U1-U2=7.5-1.5=6V
所以
【点睛】本题考查对物理图象的理解能力，搞清电路的结构以后可以把本题看成动态分析问题，来选择两电表示对应的图线
12、 ①.洛伦兹力 ②.左手定则
【解析】已知磁场方向、带电粒子的速度方向，由左手定则可以判断出洛伦兹力的方向
【详解】[1]通过学习磁场对运动电荷的作用我们知道，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点的物理学家是洛伦兹
[2]为了纪念他，人们称这种力为洛伦兹力，该力的方向可以用左手定则
【点睛】本题考查了判断洛伦兹力方向问题，熟练应用左手定则即可正确解题，注意运动的方向不一定与磁场垂直，但洛伦兹力一定与磁场及运动方向垂直

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) (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
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）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