2023年四川省大竹县观音中学物理高二第一学期期末学业水平测试试题含解析.doc

2023年四川省大竹县观音中学物理高二第一学期期末学业水平测试试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

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、地球和火星绕太阳的公转可视为匀速圆周运动．下表给出了地球和火星的质量、半径、绕太阳公转的轨道半径等信息．忽略行星自转影响．火星和地球相比，下列说法正确的是

A.火星的公转周期较小 B.火星的向心加速度较小
C.火星的运行速度较大 D.火星的第一宇宙速度较大
2、在如图所示的各图中，表示磁感应强度B方向、电流I方向及电流受力F方向三者关系正确的是
A. B.
C. D.
3、带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场,若只考虑洛伦兹力，则粒子一定是
A.动能不变 B.做匀速直线运动
C.速度不变 D.加速度不变
4、如图所示带正电的金属圆环竖直放置,其中心处有一电子,若电子某一时刻以初速度v0从圆环中心处水平向右运动,则此后电子将( )

A.做匀速直线运动
B.做匀减速直线运动
C以圆心为平衡位置振动
D.以上选项均不对
5、如图所示，一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正。则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是

A. B.
C. D.
6、如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子（　　）

A.所受重力与电场力平衡 B.电势能逐渐增加
C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动
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、在X射线管中，由阴极发射的电子（不计初速度）被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（）

A.最短波长为 B.最长波长为
C.最小频率为 D.最大频率为
8、如图所示，一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关闭合。在增大电容器两极板间距离的过程中（）

A.电容器的电容变小
B.电容器两极板间场强不变
C.电容器两极板间电压增大
D.电阻R中有从a流向b的电流
9、如图甲，在同一水平桌面上放有一长直导线MN和一矩形导线框abcd，导线MN固定，导线框在MN的右侧．导线MN中通有电流i，i的变化如图乙所示，规定从N到M为电流正方向．导线MN通电过程中导线框始终静止，则(　　)

A.0~t1时间内，导线框中产生adcba方向感应电流，且大小不变
B.0~t1时间内，导线框受到水平向左的摩擦力，且大小不变
C.t1~t3时间内，导线框产生的感应电流方向不变，受到摩擦力的方向也不变
D.在t1时刻导线框中感应电流改变方向，在t2时刻导线框不受摩擦力
10、一质量为m的带电粒子，以初速度v0从a点竖直向上射入匀强电场中，场强方向水平向右．粒子通过电场中的b点时，速率为2v0，方向与电场方向一致，重力加速度为g，则

A.粒子受电场力大小为mg B.粒子受电场力大小为2mg
C.粒子从a到b机械能增加了2mv02 D.粒子从a到b机械能增加了
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）在做测量干电池组的电动势和内阻实验时，原理电路如图所示，备有下列器材供选用：
A.干电池2个
B.直流电流表（量程0~0.6A）
C.直流电流表（量程0~3A
D.直流电压表（量程0~3V）
E.直流电压表（量程0~15V）
F.滑动变阻器（阻值范围为0~15Ω，允许最大电流为 1A）
G.开关、导线若干

(1)直流电流表、直流电压表分别选________、________；（填仪器的序号字母）
(2)若画出的U-I图像如图所示，从图可知待测电池组的电动势E=________V，内电阻r=______Ω。（保留三位有效数字）

(3)考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验的系统误差的原因是_________。
12．（12分）某探究小组在“电表的改装和练习使用多用电表”的实验中。

（1）如图甲，某同学设计的电流、电压两用表的电路，已知电流计G的量程是1mA，内阻是100Ω，电阻R1=1Ω，R2=99Ω，则选择开关接到____（填“1”或“2”）时是电压表；量程是___________V。
（2）如图乙为某种型号多用电表电阻档内部原理示意图，已知电流计内阻为，电池内阻为r。某同学用其电阻档测电阻时进行如下操作：先闭合开关S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，当可变电阻接入电路的阻值为R时电流表满偏；再将接入A、B表笔之间时电流计指针指在表盘的正中央，则待测电阻的阻值________。（用Rg、R、r表示）
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

14．（16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
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m0.1kg，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、B
【解析】AB.火星和地球均绕太阳做圆周运动，根据

得：
，，
火星的轨道半径较大，则周期较大，向心加速度较小，故A错误，B正确；
C.根据

得：
，
由于火星的轨道半径较大，则火星运行速度较小，故C错误；
D.根据

得，第一宇宙速度

火星质量和半径的比值较小，则火星的第一宇宙速度较小，故D错误
2、A
【解析】根据左手定则可得
A．A中安培力的方向是竖直向上的，故A正确；
B．B中安培力方向水平向左，故B错误；
C．C中安培力的方向是水平向左的，故C错误；
D．D中电流方向与磁场平行，导线不受磁场力，故D错误。
3、A
【解析】由于洛伦兹方向和速度方向垂直，只改变速度方向不改变速度大小，所以粒子的速度大小恒定，即动能恒定，A正确C错误；由于存在向心加速度，粒子做匀速圆周运动，加速度方向时刻指向圆心，故BD错误；
考点：考查了洛伦兹力
【名师点睛】根据洛伦兹力方向特点：洛伦兹力方向总是与粒子运动方向垂直，对带电粒子总不做功来分析判断

4、C
【解析】将圆环分成无数个正点电荷,再用点电荷场强公式和场强叠加原理求出v0方向所在直线上的场强分布即可.由场强叠加原理易知,把带电圆环视作由无数个点电荷组成,则圆环中心处的场强为0,v0所在直线的无穷远处场强也为0,故沿v0方向从圆心到无穷远处的直线上必有一点场强最大.从O点沿v0方向向右的直线上各点的场强方向处处向右.再由对称性知,沿v0方向所在直线上的O点左方也必有一点场强最大,无穷远处场强为零,方向处处向左.故电子在带电圆环所施加的电场力作用下将向右减速至零,再向左运动,当运动到O点处时,速度大小仍为v0,并向左继续运动至速度也为零(这点与O点右方的速度为零处关于O点对称),然后往复运动.在整个运动过程中,F电是个变力,故加速度也是变化的，故C正确，ABD错误。
5、B
【解析】线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bd切割，感应电流不变，前进L后，边bd开始出磁场，边ac开始进入磁场，回路中的感应电动势为ac边产生的电动势减去bd边在磁场中的部分产生的电动势，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为负方向；当再前进L时，边bd完全出磁场，ac边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，电流方向不变。
A．该图与结论不相符，选项A错误；
B．该图与结论相符，选项B正确；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；

故选B。
6、D
【解析】AD．根据题意可知，粒子做直线运动，则电场力与重力的合力与速度方向同线，粒子做匀变速直线运动，因此A错误，D正确；
BC．电场力和重力的合力水平向左，但是不知道粒子从左向右运动还是从右向左运动，故无法确定电场力做正功还是负功，则不确定粒子动能是增加还是减少，电势能减少还是增加，故BC错误。
故选D。
【点睛】考查根据运动情况来确定受力情况，带电粒子在场中受到电场力与重力，根据粒子的运动轨迹，结合运动的分析，可知电场力垂直极板向上，从而可确定粒子的运动的性质，及根据电场力做功来确定电势能如何变化。

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、AD
【解析】AB．根据光子的能量

知光子的能量越大，光的波长越短，而能量最大的光子的能量为

该X射线管发出的X光的最短波长为

则

故A正确，B错误；
CD．光子的能量越大，光子的频率越大，则X光的最大频率

故C错误，D正确。
故选AD。
8、AD
【解析】A．由可知，d增大C变小，A正确；
BC．始终与电源相连U不变，由可知，d增大E变小，BC错误；
D．由可知，Q减小，电容器放电，上极板充入的正电荷通过电阻流出，故电阻R中有从a流向b的电流，D正确。
故选AD。
9、AD
【解析】A.在0到t1时间过程中，MN中电流均匀增大，则穿过矩形导线框abcd的磁通量均匀增加，根据楞次定律可知，导线框中产生的感应电流方向为adcba方向，因磁通量的变化率恒定，则感应电动势恒定不变，感应电流不变，故A正确；
B.由左手定则可知，0~t1时间内，ad边受安培力向右，bc边受安培力向左，因ad边受到的安培力大于bc边，则导线框受到的安培力的合力向右，则线框受到水平向左的摩擦力，因直导线中的电流逐渐增加，则安培力逐渐变大，则线框受到的摩擦力逐渐变大，选项B错误；
C.从t1到t3时间过程中，电流先正向均匀减小，后反向均匀增大，根据楞次定律可知，导线框中产生的感应电流方向顺时针，感应电流的大小和方向均保持不变，但是由于直导线MN中的电流方向发生变化，则线框受到的安培力方向变化，则所受的摩擦力方向发生变化，故C错误；
D.在t1时刻直导线中的电流由增大变为减小，根据楞次定律，则导线框中感应电流改变方向，在t2时刻直导线中的电流为零，则电流产生的磁场的磁感应强度为零，则线框受到的安培力为零，则此时导线框不受摩擦力，故D正确
10、BC
【解析】本题考查带电粒子在匀强电场中的运动。
【详解】AB．从a到b水平和竖直方向的运动时间相同，且都做匀变速运动，水平方向为2v0，所以水平方向加速度是竖直方向的2倍，则电场力大小为2mg，故B正确，A错误；
CD．从a到b因电场力做正功，所以机械能增加，电场力做功为

故C正确，D错误。
故选BC。

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.B ②.D ③.3.00 ④.1.00 ⑤.电压表分流
【解析】(1)[1]结合滑动变阻器最大电流为1A，U-I图像中的最大电流小于0.6A，为保证安全且读数精确度高，电流表选择0.6A的量程，故选B；
[2]电源是两节干电池，最大电动势约为3V，电压表选3V的量程合适，故选D。
(2)[3][4]由闭合电路的欧姆定律知：

可得U-I图像的纵截距表示电源的电动势，读得：

图像的斜率表示电源的内阻，有：

(3)本实验电压表所测路端电压是准确的，电流表所测电流小于流过电源的电流，原因是电压表不是理想电压表有分流，即造成本实验的系统误差的原因是电压表的分流。
12、 ①.2 ②.10 ③.
【解析】（1）[1][2]．选择开关接到1时为G与并联为电流表，其量程为
；
选择开关接到2时为改装后的电流表与串联为电压表，根据欧姆定律，有：
；
（2）[3]．当未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏，由闭合电路欧姆定律得：

当接入A、B表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，由欧姆定律得：

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、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
14、（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
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