精品解析：福建省永定第一中学2023-2024学年高二上学期期末模拟考试物理试题

永定一中2022级高二（上）期末考模拟考试 物理试题卷 时间：75分钟 总分：100分 一、单项选择题（每小题4分，共16分） 1. 如图中能产生感应电流的是（　　） A. B. C. D. 2. 生活在尼罗河反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场。电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点，下列说法正确的是（　　） A. 鱼的头部带负电 B. N点电势大于P点电势 C. M点电场强度大于N点电场强度 D. 正电荷从N向M运动，其电势能变大 3. 某同学设计了如图所示的输液提示器，灯泡的电阻可视为不变。已知弹簧始终在弹性限度内，滑动变阻器的滑片P不会超出a、b端，对于该装置，闭合开关后，下列说法正确的是（　　） A. 当向药液袋内注射液体时，灯泡变亮 B. 当向药液袋内注射液体时，电压表的示数变小 C. 当药液减少时，电源的输出功率减小 D. 当药液减少时，电源的效率减小 4. 带电粒子流的磁聚焦是薄膜材料制备的关键技术之一、磁聚焦原理如图，真空中一半径为r的圆形区域内存在垂直纸面的匀强磁场，一束宽度为2r、沿x轴正方向运动的带电粒子流射入该磁场后汇聚于坐标原点O。已知粒子的质量均为m、电荷量均为q、进入磁场的速度均为v，不计带电粒子的重力及粒子间的相互作用力。则磁感应强度的大小应为（　　） A. B. C. D. 二、双项选择题（每小题6分，共24分） 5. 如图所示，上下开口、内壁光滑铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块（　　） A. 在Q中做自由落体运动 B. 在两个下落过程中的机械能都守恒 C. 在P中的下落时间比在Q中的长 D. 落至底部时在P中的速度比在Q中的大 6. 一半径为r的带负电细橡胶圆环水平放置，其单位长度所带净电荷数目为n，单个电荷的电荷量为e．当圆环以角速度ω绕中心轴线顺时针(从上往下看)匀速转动时，下列说法正确的是 A. 该圆环形成的等效电流为nerω B. 该圆环形成的等效电流为 C. 等效电流在中心轴线上产生的磁场方向竖直向上 D. 等效电流在中心轴线上产生的磁场方向竖直向下 7. 如图甲为探究一电容器充电特性的电路。两次实验中电容器的电荷量q随时间t变化图像如乙图中①②所示，第一次充电时电容器两端电压U与电荷量q变化图像如图丙所示。不计电源内阻，则（　　） A. 第二次充电时，电容器U-q图像斜率比丙图大 B. 第一次充电过程中时刻比时刻电流大 C. ①②两条曲线形状不同是由于E不同引起 D. ①②两条曲线形状不同是由于R不同引起的 8. 图中虚线a、b、c、d代表匀强电场内间距相等的一组等势面已知等势面b的电势为0，一电子经过a时的动能为8eV，从a到c的过程中克服电场力所做的功为4eV，下列说法正确的是（　　） A. 等势面a上电势为－2V B. 该电子经过等势面c时，其电势能为2eV C. 该电子经过等势面a时的速率是经过c时的2倍 D. 该电子可能到达不了等势面d 三、填空题（每小题3分，共9分） 9. 夏天天气炎热，同学们常用手持式微型电风扇来降温解暑。某小组拆下一个小电风扇的电动机，设计了如下图所示的实验电路，其中电源的电动势E=12V，内阻r=3Ω，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.75W，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，当R=7Ω时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，根据以上信息，可以得出： （1）该电动机正常工作时的电流为_______A，功率为________W； （2）若已知该电动机线圈电阻RM=2Ω，则其正常工作时的输出功率为_______W。 10. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中灯泡的电阻，定值电阻，A、B间电势差，开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。 （1）线圈L的直流电阻RL=_________Ω（结果保留两位有效数字）； （2）闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是__________________； （3）断开开关后，通过灯泡的电流方向_________（填“”或“”）。 11. 某学校开展“摇绳发电”的比赛活动。如图所示，在操场上，将一根长为20m的铜芯导线两端与电流传感器的两个接线柱连接，构成闭合回路，两同学面对面站立摇动这条导线。（忽略地球磁偏角的影响） （1）“摇绳发电”过程中导线电流方向______（选填“有变”、“不变”） （2）若增大摇绳的频率，则电流传感器的最大示数将______（选填“增大”、“减小”、“不变”）； （3）为了获得较大电流，两同学应该______站立摇绳。（选填“东西”、“南北”） 四、实验题（每小题6分，共12分） 12. 螺旋测微器读数为______、游标卡尺读数为______；多用电表选择开关此时指向直流电流挡，则此时所测电流为______。 13. 如图1所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图，已知电池组的电动势约，内阻约。现提供的器材如下： A．电池组 B．电压表（量程，内阻约） C．电压表（量程，内阻约） D．电阻箱（） E．定值电阻 F．定值电阻 G．开关和导线若干 （1）如图1所示，要尽可能精确测量电源的电动势和内阻，电压表V应选择__________（选填“B”或“C”）；定值电阻应选择__________（选填“E”或“F”）。 （2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图2所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为、a，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为__________，内阻为__________（用字母表示）。 五、解答题 14. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量m为0.6 kg，边长L为0.2 m，匝数n为100匝的正方形线圈，其总电阻r为2 Ω。正方形线圈中间位置以下区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，求： （1）0-4s内通过正方形线圈的电流大小； （2）前4秒内细线对正方形线圈的拉力大小随时间变化的规律。 15. 如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，∠A=60°，AO=L，在O点发射某种带负电的粒子（不计重力作用），粒子的比荷为。发射方向与OC边的夹角为θ=60°，粒子从A点射出磁场。 （1）求粒子的发射速度大小v0； （2）求粒子在磁场中的运动时间； （3）若入射粒子为正电荷，粒子能从OC边射出，求入射速度的范围。 16. 如图所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，一绝缘轨道由两段直杆和一半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，NMAP段光滑，PQ段粗糙．现在有一质量为m、带电荷量为+q的小环套在MN杆上，它所受电场力为重力的倍。现将小环从M点右侧的D点由静止释放，D点到M点的水平距离x0=。求： （1）小环第一次到达圆弧轨道最高点P时的速度大小； （2）小环第一次通过与O等高A点时半圆环对小环作用力的大小； （3）若小环与PQ间动摩擦因数为μ（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等），现将小环移至M点右侧4R处由静止开始释放，通过讨论，求出小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 永定一中2022级高二（上）期末考模拟考试 物理试题卷 时间：75分钟 总分：100分 一、单项选择题（每小题4分，共16分） 1. 如图中能产生感应电流的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．线圈没有闭合，所以不能产生感应电流，故A错误； B．导轨及导线围成的闭合回路中，磁通量在变大，所以会产生感应电流，故B正确； C．根据通电导线周围的磁场分布可知，穿过闭合线圈的磁通量始终为零，所以不能产生感应电流，故C错误； D．穿过运动线框的磁通量没有发生变化，所以不能产生感应电流，故D错误。 故选B。 2. 生活在尼罗河反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场。电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点，下列说法正确的是（　　） A. 鱼的头部带负电 B. N点电势大于P点电势 C. M点电场强度大于N点电场强度 D. 正电荷从N向M运动，其电势能变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．电场线由正极发出，终止与负极，故头部带正电，故A错误； B．沿电场线方向电势降低且等势线总是垂直于电场线，故N点电势小于P点电势，故B错误； C．电场线越密集的地方电场强度越大，故M点电场强度大于N点电场强度，故C正确； D．正电荷从N向M运动，电势减小，而正电荷在电势大的地方电势能大，故其电势能变小，故D错误。 故选C。 3. 某同学设计了如图所示的输液提示器，灯泡的电阻可视为不变。已知弹簧始终在弹性限度内，滑动变阻器的滑片P不会超出a、b端，对于该装置，闭合开关后，下列说法正确的是（　　） A. 当向药液袋内注射液体时，灯泡变亮 B. 当向药液袋内注射液体时，电压表的示数变小 C. 当药液减少时，电源的输出功率减小 D. 当药液减少时，电源的效率减小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．当向药液袋内注射液体时，滑动变阻器的滑片向下滑动，即滑动变阻器接入电路的阻值变大，回路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电流减小，灯泡变暗；由于回路总电流减小，灯泡及电源内电压减小，滑动变阻器两端电压增大，电压表示数增大，故AB错误； C．根据电源的输出功率公式 当时，输出功率最大，但由于不知道与电源内阻的关系，所以当药液减少时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，无法确定电源输出功率的变化，故C错误； D．电源的效率为 当药液减少时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，减小，则电源的效率减小，故D正确。 故选D。 4. 带电粒子流的磁聚焦是薄膜材料制备的关键技术之一、磁聚焦原理如图，真空中一半径为r的圆形区域内存在垂直纸面的匀强磁场，一束宽度为2r、沿x轴正方向运动的带电粒子流射入该磁场后汇聚于坐标原点O。已知粒子的质量均为m、电荷量均为q、进入磁场的速度均为v，不计带电粒子的重力及粒子间的相互作用力。则磁感应强度的大小应为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】利用圆形区域匀强磁场实现对带电粒子流磁聚焦，需要满足：粒子匀速圆周运动半径与圆形磁场区域的半径相等，设粒子做匀速圆周运动的半径为R，则有 粒子匀速圆周运动所需向心力等于洛伦兹力，则有 解得 故选C。 二、双项选择题（每小题6分，共24分） 5. 如图所示，上下开口、内壁光滑铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块（　　） A. 在Q中做自由落体运动 B. 在两个下落过程中的机械能都守恒 C. 在P中的下落时间比在Q中的长 D. 落至底部时在P中的速度比在Q中的大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．当小磁块在光滑的铜管P下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，而对于塑料管内小磁块没有任何阻力，在做自由落体运动，故A正确； B．由A选项分析可知，在铜管的小磁块机械能不守恒，而在塑料管的小磁块机械能守恒，故B错误； C．在铜管中小磁块受到安培阻力，则在P中的下落时间比在Q中的长，故C正确； D．根据动能定理可知，因安培阻力，导致产生热能，则至底部时在P中的速度比在Q中的小，故D错误。 故选AC。 6. 一半径为r的带负电细橡胶圆环水平放置，其单位长度所带净电荷数目为n，单个电荷的电荷量为e．当圆环以角速度ω绕中心轴线顺时针(从上往下看)匀速转动时，下列说法正确的是 A. 该圆环形成的等效电流为nerω B. 该圆环形成的等效电流为 C. 等效电流在中心轴线上产生的磁场方向竖直向上 D. 等效电流在中心轴线上产生的磁场方向竖直向下 【答案】AC 【解析】 【分析】负电荷Q均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面则一个周期T内穿过此截面的电荷量为Q，因此应用电流的定义式，再结合圆周运动相关的知识即可求解. 【详解】A、B、负电荷运动的周期，则电流，故A正确，B错误； C、D、等效电流方向是逆时针，故在中心轴线上产生的磁场方向竖直向上，故C正确，D错误. 故选AC. 【点睛】本题考查等效电流的求法，解题关键在于明确一个周期内流过导体截面的电量. 7. 如图甲为探究一电容器充电特性的电路。两次实验中电容器的电荷量q随时间t变化图像如乙图中①②所示，第一次充电时电容器两端电压U与电荷量q变化图像如图丙所示。不计电源内阻，则（　　） A. 第二次充电时，电容器U-q图像斜率比丙图大 B. 第一次充电过程中时刻比时刻电流大 C. ①②两条曲线形状不同是由于E不同引起 D. ①②两条曲线形状不同是由于R不同引起的 【答案】BD 【解析】 【详解】A．因为两次充电用同一个电容器，所以由电容的定义式可知，同一个电容器所带电荷量与两板间的电势差成正比，故第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线斜率与丙图中图线斜率相同，故A错误； B．根据可知，电流等于q-t图像的斜率，所以第一次充电时t1时刻的电流大于t2时刻的电流，故B正确； CD．根据q=CU，①②两次充电稳定后的电量q相同，则U相同，表明电源电动势相同，则这两次充电的电源相同，第①次的斜率大，表示充电的电流大，电阻的阻值小，所以①②两条曲线不同是R的不同造成的，故C错误，D正确。 故选BD。 8. 图中虚线a、b、c、d代表匀强电场内间距相等的一组等势面已知等势面b的电势为0，一电子经过a时的动能为8eV，从a到c的过程中克服电场力所做的功为4eV，下列说法正确的是（　　） A. 等势面a上的电势为－2V B. 该电子经过等势面c时，其电势能为2eV C. 该电子经过等势面a时的速率是经过c时的2倍 D. 该电子可能到达不了等势面d 【答案】BD 【解析】 【分析】根据只有电场力做功，动能与电势能之和不变，当电场力做负功时，动能转化为电势能，在电势为零处，电势能为零，从而即可一一求解. 【详解】A、B、虚线a、b、c、d代表匀强电场内间距相等的一组等势面，电子经过a时的动能为8eV，从a到c的过程中克服电场力所做的功为4eV，则电势能增加4eV，因此ac等势面之间的电势差为4V，由于电子的电势能增加，所以等势面从a到c电势是降低的，因为b上的电势为0V，故a上的电势为2V，c上的电势为-2V，电势能为2eV，故A错误，B正确； C、电子经过平面a的动能是经过c动能的2倍，故它在平面a时的速率是经过c时的倍，故C错误； D、由A可知，相邻等差等势面电势差为2V．若电子经过a时速度方向与平面a垂直，则电子从a到d克服电场力做功需要6eV，电子可能到达平面d；但如果电子经过a时速度方向与平面a不垂直，电子将会在电场中做抛体运动，则可能不会到达平面d，故D正确； 故选BD. 【点睛】本题考查电场力做功与电势能变化的关系，掌握电势能与动能之和不变，理解电势为零处的电势能为零是解题的关键. 三、填空题（每小题3分，共9分） 9. 夏天天气炎热，同学们常用手持式微型电风扇来降温解暑。某小组拆下一个小电风扇的电动机，设计了如下图所示的实验电路，其中电源的电动势E=12V，内阻r=3Ω，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.75W，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，当R=7Ω时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，根据以上信息，可以得出： （1）该电动机正常工作时的电流为_______A，功率为________W； （2）若已知该电动机线圈电阻RM=2Ω，则其正常工作时的输出功率为_______W。 【答案】（1） ①. 0.3 ②. 1.95 （2）1.77 【解析】 【小问1详解】 [1]因为电动机与小灯泡串联，所以电动机的电流与小灯泡的电流大小小灯 [2]电动机两端电压 电动机功率 【小问2详解】 电动机正常工作时的输出功率 10. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中灯泡的电阻，定值电阻，A、B间电势差，开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。 （1）线圈L的直流电阻RL=_________Ω（结果保留两位有效数字）； （2）闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是__________________； （3）断开开关后，通过灯泡的电流方向_________（填“”或“”）。 【答案】 ①. 2.0 ②. 灯泡闪亮一下再逐渐熄灭 ③. 【解析】 【详解】（1）[1]由图可知，零时刻通过电感线圈L的电流为 由欧姆定律 解得 （2）[2]电路中灯泡的电阻 则通过灯泡的电流 开关S接通一段时间后，L相当于一直流电阻，由以上的分析可知，L中的电流大于灯泡中的电流，断开瞬间，L产生感应电动势相当于电源，给灯泡供电，灯泡将闪亮一下再逐渐熄灭。 （3）[3]断开开关后，由楞次定律可知L中的电流方向不变，所以通过灯泡的电流方向为方向。 11. 某学校开展“摇绳发电”的比赛活动。如图所示，在操场上，将一根长为20m的铜芯导线两端与电流传感器的两个接线柱连接，构成闭合回路，两同学面对面站立摇动这条导线。（忽略地球磁偏角的影响） （1）“摇绳发电”过程中导线电流方向______（选填“有变”、“不变”） （2）若增大摇绳的频率，则电流传感器的最大示数将______（选填“增大”、“减小”、“不变”）； （3）为了获得较大电流，两同学应该______站立摇绳。（选填“东西”、“南北”） 【答案】（1）有变 （2）增大 （3）东西 【解析】 【小问1详解】 摇动导线过程中，导线做圆周运动，导线切割磁感线的方向呈现周期性变化，结合右手定则可知，“摇绳发电”过程中导线电流方向有变。 【小问2详解】 令摇动的角速度为，导线与两同学摇动导线位置连线所围几何图形的面积为S，根据正弦式交流电产生原理可知，感应电动势的最大值 可知，若增大摇绳的频率，感应电动势的最大值增大，则电流传感器的最大示数将增大。 【小问3详解】 为了获得较大电流，即使感应电动势的最大值增大，在频率一定时，可使穿过导线与两同学摇动导线位置连线所围几何图形在中性面位置的磁通量的最大值增大，即使地磁场水平方向的分量与中性面垂直，由于地磁场沿南北方向，可知，两同学应该东西站立摇绳。 四、实验题（每小题6分，共12分） 12. 螺旋测微器读数为______、游标卡尺读数为______；多用电表选择开关此时指向直流电流挡，则此时所测电流为______。 【答案】 ①. 1.745 ②. 41.4 ③. 7.5 【解析】 【详解】[1]螺旋测微器读数为 1.5mm+24.5×0.01mm=1.745mm [2]游标卡尺读数为 41mm+4×0.1mm=41.4mm [3]多用电表选择开关此时指向直流电流挡，电表分度值0.2mA，则此时所测电流为7.5mA。 13. 如图1所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图，已知电池组的电动势约，内阻约。现提供的器材如下： A．电池组 B．电压表（量程，内阻约） C．电压表（量程，内阻约） D．电阻箱（） E．定值电阻 F．定值电阻 G．开关和导线若干 （1）如图1所示，要尽可能精确测量电源的电动势和内阻，电压表V应选择__________（选填“B”或“C”）；定值电阻应选择__________（选填“E”或“F”）。 （2）改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图2所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为、a，定值电阻的阻值用表示，则可得该电池组的电动势为__________，内阻为__________（用字母表示）。 【答案】 ①. C ②. E ③. ④. 【解析】 【详解】（1）[1]根据电表的选取原则：电表读数要大于其量程的三分之一，而在选择电压表时最好尽可能的选择最大量程与电源电动势接近的电表，根据题已知，电池组的电动势约为3V，因此在所提供的最大量程分别为10V与3V的两电压表中应选择最大量程为3V的电压表，故选C； [2]该测量电路为串联电路，根据串联分压原理可知，若定值电阻选择过大，则在调节电阻箱的过程中电压表的示数变化不明显，因此为了在调节电阻箱时增强调节的灵敏性，使电压表示数的变化更明显，则应选择阻值小的定值电阻，故选E。 （2）[3][4]根据电路图，由闭合电路的欧姆定律可得 整理可得 结合图像可得 ， 解得 ， 五、解答题 14. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量m为0.6 kg，边长L为0.2 m，匝数n为100匝的正方形线圈，其总电阻r为2 Ω。正方形线圈中间位置以下区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，求： （1）0-4s内通过正方形线圈的电流大小； （2）前4秒内细线对正方形线圈的拉力大小随时间变化的规律。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知2秒末磁通量变化率的绝对值为 正方形线圈中产生的感应电动势为 2秒末通过正方形线圈的电流大小 【小问2详解】 前4秒内正方形线圈产生的感应电流大小恒为，则前4秒内磁感应强度随时间变化规律为 正方形线圈受到的安培力大小为 前4秒内细线对正方形线圈的拉力大小随时间变化的规律为 代入数据解得 15. 如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，∠A=60°，AO=L，在O点发射某种带负电的粒子（不计重力作用），粒子的比荷为。发射方向与OC边的夹角为θ=60°，粒子从A点射出磁场。 （1）求粒子的发射速度大小v0； （2）求粒子在磁场中的运动时间； （3）若入射粒子为正电荷，粒子能从OC边射出，求入射速度的范围。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子从A点射出磁场，运动轨迹如图所示 由几何知识可知 根据洛伦兹力提供向心力，所以 代入解得 【小问2详解】 由几何知识可知，粒子转过的圆心角为 由 ， 得 【小问3详解】 粒子能从OC边射出，如图 由几何关系知，半径最大为 有 解得最大速度为 所以速度取值范围为 16. 如图所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，一绝缘轨道由两段直杆和一半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，NMAP段光滑，PQ段粗糙．现在有一质量为m、带电荷量为+q的小环套在MN杆上，它所受电场力为重力的倍。现将小环从M点右侧的D点由静止释放，D点到M点的水平距离x0=。求： （1）小环第一次到达圆弧轨道最高点P时的速度大小； （2）小环第一次通过与O等高的A点时半圆环对小环作用力的大小； （3）若小环与PQ间动摩擦因数为μ（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等），现将小环移至M点右侧4R处由静止开始释放，通过讨论，求出小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。 【答案】（1）0；（2）；（3）见解析； 【解析】 【详解】（1）小环从D点经M点到P点，由动能定理得 其中 ，x0=得 （2）设小环到A点时的速度为vA，有 在A点由牛顿第二定律得 得 （3）①若，即，小环在PQ上运动到某点速度为零后静止，设距P点距离为x，则 得 则 ②若，最后小环在PD间做往复运动，最终停在P点，则有 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$