精品解析：天津市南开中学2024-2025学年高二上学期期末物理试卷

南开中学2024-2025学年度第一学期阶段性质量检测（二） 高二物理 一、单选题（每题5分，共25分） 1. 下列符合物理学史实的是（　　） A. 奥斯特发现了电磁感应现象 B. 楞次通过大量的实验，得到了判定感应电流方向的方法 C. 法拉第发现了电流的磁效应 D. 奥斯特通过分析实验资料指出闭合回路中感应电动势大小为 2. 电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，说法正确是（ ） A. 图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过，但与粒子的带电性质、带电量无关，但与速度方向有关 B. 图乙磁流体发电机正常工作时电流方向为，等离子体内阻不可忽略，电阻R两端的电势差等于发电机的电动势 C. 图丙是质谱仪工作原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越小 D. 图丁霍尔元件无论载流子带正电或负电，稳定时都是左侧电势低于右侧电势 3. 如图圆形导体线圈 a平放在水平桌面上，在 a的正上方固定一竖直螺线管 b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片 P 向下滑动下列表述正确的是（ ） A. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量变小 C. 线圈a对水平桌面的压力 FN 将增大 D. 线圈a有扩大的趋势 4. 如图所示，在水平xOy平面内存在着垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度，在y轴正半轴距离原点5cm处有一粒子放射源A，可向任意方向发射速度大小为的带正电粒子，带电粒子的比荷为，在x轴上范围存在一个下表面涂有感光物质的挡板，粒子打在其上会感光，则在挡板下表面出现光斑的范围是（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，用绝缘轻丝线吊一质量为的带电塑料小球在竖直平面内摆动，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自图示位置摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，若不计空气阻力，重力加速度为，则小球自右侧相同摆角处摆到最低点时悬线上的张力大小为（　　） A. B. C. D. 二、多选题（每题5分，共15分，少选得3分，错选、多选得0分） 6. 将粗细均匀、边长为L的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上，置于垂直线框平面向外的大小为B的磁场中，现用细导线给三角形线框通有大小为I的电流，则（　　） A. 通电后两绳拉力变大 B. 通电后两绳拉力变小 C. 三角形线框安培力大小为BIL D. 三角形线框安培力大小为2BIL 7. 带电粒子在重力场中和磁场中的运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和在竖直平面内的匀速圆周运动。若带正电小球的初速度为零，可以分解为在水平方向上有两个大小相等、方向相反速度。水平向右的速度对应的洛伦兹力与小球的重力平衡，水平向左的速度对应的洛伦兹力提供小球匀速圆周运动向心力。设带电小球的质量为m、电量为，磁感应强度为B（范围无限大），重力加速度为g，小球由静止开始下落，则以下猜想正确的是（　　） A. 两点间的距离为 B. 小球在运动过程中机械能不守恒 C. 小球下降的最大高度为 D. 小球的加速度大小恒为g 8. 如图所示，两方向相反，磁感应强度大小均为的匀强磁场被边长为的等边三角形边界分开，三角形内磁场方向垂直纸面向里，三角形顶点处由一质子源，能沿的角平分线发射速度不同的质子（质子重力不计），所有质子均能通过点，质子比荷，则质子的速度不可能为（ ） A B. C. D. 三、实验题（共12分） 9. 某同学将一内阻为425Ω、量程为的微安表改装为量程为0～1mA的电流表，再把该电流表改装为一多挡位欧姆表。 （1）把该微安表改装为量程为0～1mA的电流表需要______（填“串联”或“并联”）______Ω的电阻。 （2）取一电动势为1.5V、内阻较小的电源和调节范围足够大的滑动变阻器，与改装所得1mA的电流表连接成如图甲所示欧姆表，其中M为______（填“红”或“黑”）表笔，改装表盘后，正确使用该欧姆表测量某电阻的阻值，示数如图乙所示，图乙所测电阻为______Ω。 10. 用图甲所示电路测量一节干电池的电动势和内阻。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至_________（选填“a”或“b”）端。 （2）根据实验数据作出的U-I图像如图乙所示，则该电池的电动势E=_______V，内阻r______Ω（结果保留两位有效数字） （3）利用该方案测出的电动势和内阻与真实值和相比，________（均选填“ >”“ <”或“ =”） 四、解答题（共48分） 11. 在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示，不计粒子重力，求： （1）粒子经过N点的速度v； （2）粒子在磁场中运动的轨道半径r； （3）粒子从M点运动到P点总时间t。 12. 半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m。金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。 （1）若棒以v0=5m/s的速率，在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时（如图），MN中的电动势和流过灯L1的电流； （2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°后，磁场开始随时间均匀变化，其变化率为，求L1的功率。 13. 如图甲所示，足够长水平收集板位于x轴，在一、二、四象限足够大区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第三象限有垂直纸面向里、半径为R的圆形匀强磁场，磁感应强度大小为2B，边界与y轴相切于A点。一群电子从与x轴平行的虚线处垂直虚线射入圆形磁场后均从A点进入右侧磁场，这群电子在虚线处的x坐标范围为，电子打到收集板上后被收集。电子电量为e、质量为m，不计电子重力及电子间的相互作用。 （1）求电子初速度大小； （2）求收集板上能收集到电子区域的长度； （3）若撤去收集板及位于一、二、四象限的磁场，在y轴右侧加多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，如图乙所示。电场、磁场宽度均为d，电场强度为E，方向水平向右，垂直于纸面向里的磁场的磁感应强度为，垂直于纸面向外的磁场的磁感应强度为，电、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直： ①若从处射出电子从第1层右侧垂直边界穿出，求与的大小之比； ②把磁感应强度大小改为使处射出电子从第n层右侧边界穿出时速度的方向恰好平行y轴向下，求的大小（用、、、、表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 南开中学2024-2025学年度第一学期阶段性质量检测（二） 高二物理 一、单选题（每题5分，共25分） 1. 下列符合物理学史实的是（　　） A. 奥斯特发现了电磁感应现象 B. 楞次通过大量的实验，得到了判定感应电流方向的方法 C. 法拉第发现了电流的磁效应 D. 奥斯特通过分析实验资料指出闭合回路中感应电动势大小为 【答案】B 【解析】 【详解】AC．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，故AC错误； B．楞次通过大量的实验，得到了判定感应电流方向的方法，故B正确； D．法拉第发现了电磁感应现象，后来纽曼、韦伯在通过分析实验资料指出闭合回路中感应电动势大小为，故D错误。 故选B。 2. 电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，说法正确的是（ ） A. 图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过，但与粒子的带电性质、带电量无关，但与速度方向有关 B. 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为，等离子体内阻不可忽略，电阻R两端的电势差等于发电机的电动势 C. 图丙是质谱仪工作原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越小 D. 图丁霍尔元件无论载流子带正电或负电，稳定时都是左侧电势低于右侧电势 【答案】A 【解析】 【详解】A．图甲的速度选择器若粒子从左向右沿直线匀速通过，电场力与洛伦兹力等大反向，则满足 解得速度大小 与粒子的带电性质、带电量无关，若粒子从右向左，则粒子受电场力和洛伦兹力同向，则不能沿直线通过，即与速度方向有关，选项A正确； B．图乙的磁流体发电机，由左手定则可知，带正电的粒子受向上的洛伦兹力偏向上极板P，则正常工作时电流方向为，等离子体内阻不可忽略，电阻R两端的电势差小于发电机的电动势，选项B错误； C．图丙是质谱仪工作原理示意图，通过粒子选择器的粒子的速度都相同，进入磁场后 则粒子打在胶片上的位置距离狭缝S3的距离为 可知越靠近狭缝，x越小，可知粒子的比荷越大，选项C错误； D．图丁霍尔元件，电流向里流入，根据左手定则，若载流子带正电，则正电偏向左侧，则左侧电势高于右侧；若载流子带负电，则负电荷偏向左侧，则左侧电势低于右侧电势，选项D错误。 故选A。 3. 如图圆形导体线圈 a平放在水平桌面上，在 a的正上方固定一竖直螺线管 b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片 P 向下滑动下列表述正确的是（ ） A. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量变小 C. 线圈a对水平桌面的压力 FN 将增大 D. 线圈a有扩大的趋势 【答案】C 【解析】 【详解】AB．将滑动变阻器的滑片 P 向下滑动，则通电螺线管中的电流变大，产生的磁场变强，线圈a中的磁通量变大，且磁场方向向下，根据楞次定律“增反减同”，能判断出线圈a中产生俯视逆时针方向的感应电流，AB均错误； C．穿过线圈a中磁通量变大，根据“来拒去留”可判断螺旋管对线圈有排斥的作用力，所以线圈a对水平桌面的压力 FN 将增大，C正确； D．穿过线圈a中的磁通量变大，根据“增缩减扩”可判断线圈a有缩小的趋势，D错误。 故选C。 4. 如图所示，在水平xOy平面内存在着垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度，在y轴正半轴距离原点5cm处有一粒子放射源A，可向任意方向发射速度大小为的带正电粒子，带电粒子的比荷为，在x轴上范围存在一个下表面涂有感光物质的挡板，粒子打在其上会感光，则在挡板下表面出现光斑的范围是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】粒子带正电，由洛伦兹力可知，粒子在磁场中做逆时针的圆周运动，由 可得 粒子运动的两种临界情况如图所示 当粒子沿轨迹①运动时，打到最左端，位置坐标为；当粒子沿轨迹②运动时，打到最右端，由几何知识可知，最右端位置坐标为。 故选B。 5. 如图所示，用绝缘轻丝线吊一质量为的带电塑料小球在竖直平面内摆动，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自图示位置摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，若不计空气阻力，重力加速度为，则小球自右侧相同摆角处摆到最低点时悬线上的张力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设小球自题图示位置摆到最低点时速度大小为，因洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律 小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，可知洛伦兹力方向向上，在最低点合力提供向心力，由牛顿第二定律 当小球自右方相同摆角处摆到最低点时，根据左手定则，洛伦兹力方向向下，摆动过程中洛伦兹力也不做功，机械能守恒，则小球摆到最低点时速度仍为，由牛顿第二定律 联立解得 故选C。 二、多选题（每题5分，共15分，少选得3分，错选、多选得0分） 6. 将粗细均匀、边长为L的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上，置于垂直线框平面向外的大小为B的磁场中，现用细导线给三角形线框通有大小为I的电流，则（　　） A. 通电后两绳拉力变大 B. 通电后两绳拉力变小 C. 三角形线框安培力大小为BIL D. 三角形线框安培力大小为2BIL 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据题意，由左手定则可知，通电后线框所受安培力向下，则通电后两绳拉力变大，故A正确，B错误； CD．根据题意可知，间折线是直线长度的2倍，且并联接入电路中，则通过直线电流是折线的倍，即通过直线的电流为，通过折线的电流为，三角形线框安培力大小为 故C正确，D错误。 故选AC。 7. 带电粒子在重力场中和磁场中的运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和在竖直平面内的匀速圆周运动。若带正电小球的初速度为零，可以分解为在水平方向上有两个大小相等、方向相反速度。水平向右的速度对应的洛伦兹力与小球的重力平衡，水平向左的速度对应的洛伦兹力提供小球匀速圆周运动向心力。设带电小球的质量为m、电量为，磁感应强度为B（范围无限大），重力加速度为g，小球由静止开始下落，则以下猜想正确的是（　　） A. 两点间的距离为 B. 小球在运动过程中机械能不守恒 C. 小球下降的最大高度为 D. 小球的加速度大小恒为g 【答案】CD 【解析】 【详解】A．在水平方向上带电小球受力平衡，则有 求得水平速度为 竖直面内匀速圆周运动半径为 周期为 两点间距离为 故A错误； B．小球在运动过程中只有重力做功，洛伦兹力不做功，则小球的机械能守恒，故B错误； C．小球下落的最大高度为 故C正确； D．小球在水平面内是匀速直线运动，竖直面内是匀速圆周运动，小球的加速度大小恒为 故D正确。 故选CD。 8. 如图所示，两方向相反，磁感应强度大小均为的匀强磁场被边长为的等边三角形边界分开，三角形内磁场方向垂直纸面向里，三角形顶点处由一质子源，能沿的角平分线发射速度不同的质子（质子重力不计），所有质子均能通过点，质子比荷，则质子的速度不可能为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】质子带正电，且经过点，其可能的轨迹如图所示 所有圆弧所对圆心角均为，根据几何关系可知，质子运行半径为 （，，） 质子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得 联立解得 （，，） 可知质子的速度不可能为，C满足题意要求，ABD不满足题意要求。 故选C。 三、实验题（共12分） 9. 某同学将一内阻为425Ω、量程为的微安表改装为量程为0～1mA的电流表，再把该电流表改装为一多挡位欧姆表。 （1）把该微安表改装为量程为0～1mA的电流表需要______（填“串联”或“并联”）______Ω的电阻。 （2）取一电动势为1.5V、内阻较小电源和调节范围足够大的滑动变阻器，与改装所得1mA的电流表连接成如图甲所示欧姆表，其中M为______（填“红”或“黑”）表笔，改装表盘后，正确使用该欧姆表测量某电阻的阻值，示数如图乙所示，图乙所测电阻为______Ω。 【答案】 ①. 并联 ②. 75 ③. 红 ④. 1000 【解析】 【详解】（1）[1][2]增大电流表的量程时，连接的电阻起分流作用，所以需要并联一个电阻；根据并联电路的特点可得 解得 （2）[3]由题图甲可知，电流由回到电源负极，根据“红进黑出”可知，为红表笔； [4]根据电源及电流表量程可知，欧姆表内阻为 结合中值电阻刻度可知，该欧姆表倍率为，所以待测电阻阻值为。 10. 用图甲所示电路测量一节干电池的电动势和内阻。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至_________（选填“a”或“b”）端。 （2）根据实验数据作出的U-I图像如图乙所示，则该电池的电动势E=_______V，内阻r______Ω（结果保留两位有效数字） （3）利用该方案测出的电动势和内阻与真实值和相比，________（均选填“ >”“ <”或“ =”） 【答案】 ①. ②. 1.5 ③. 1.0 ④. < ⑤. < 【解析】 【详解】(1)[1]闭合开关前，为了保护电路，将滑动变阻器接入电路的电阻为最大值，所以滑动变阻器滑片应滑至处。 (3)[2]根据图乙可知U-I图像与纵轴的交点为1.5V，则电动势为1.5V。 [3] U-I图像与横轴的交点0.7A，则 代入数据得 (3)[4]设电压表内阻为RV，由闭合电路欧姆定律得 则 当I=0时 从而得出 [5]由[4]得 从而得出 四、解答题（共48分） 11. 在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示，不计粒子重力，求： （1）粒子经过N点的速度v； （2）粒子在磁场中运动的轨道半径r； （3）粒子从M点运动到P点的总时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）运动轨迹如图所示： 设粒子过N点时速度v，有 所以 （2）粒子在磁场中以为圆心做匀速圆周运动，半径为，有 故  （3）由几何关系得 粒子在电场中运动的时间t1，有 所以 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 设粒子在磁场中运动的时间，有 得 粒子从M点运动到P点总时间 12. 半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m。金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。 （1）若棒以v0=5m/s的速率，在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时（如图），MN中的电动势和流过灯L1的电流； （2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°后，磁场开始随时间均匀变化，其变化率为，求L1的功率。 【答案】（1）0.8V，0.4A；（2）1.28×10﹣2W 【解析】 【详解】（1）棒滑过圆环直径OO′的瞬时，MN中产生的感应电动势为 E1=B·2av=0.8V 流过灯L1的电流为 （2）由题意，当磁场均匀变化时，根据法拉第电磁感应定律可得半圆环OL1O′中产生的感应电动势为 L1的功率为 13. 如图甲所示，足够长水平收集板位于x轴，在一、二、四象限足够大区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第三象限有垂直纸面向里、半径为R的圆形匀强磁场，磁感应强度大小为2B，边界与y轴相切于A点。一群电子从与x轴平行的虚线处垂直虚线射入圆形磁场后均从A点进入右侧磁场，这群电子在虚线处的x坐标范围为，电子打到收集板上后被收集。电子电量为e、质量为m，不计电子重力及电子间的相互作用。 （1）求电子的初速度大小； （2）求收集板上能收集到电子区域的长度； （3）若撤去收集板及位于一、二、四象限的磁场，在y轴右侧加多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，如图乙所示。电场、磁场宽度均为d，电场强度为E，方向水平向右，垂直于纸面向里的磁场的磁感应强度为，垂直于纸面向外的磁场的磁感应强度为，电、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直： ①若从处射出电子从第1层右侧垂直边界穿出，求与的大小之比； ②把磁感应强度大小改为使处射出电子从第n层右侧边界穿出时速度的方向恰好平行y轴向下，求的大小（用、、、、表示）。 【答案】（1）；（2）；（3）， 【解析】 【详解】（1）根据题意，一群电子从与x轴平行的虚线处垂直虚线射入圆形磁场后均从A点进入右侧磁场，则可知这群电子在圆形磁场中做圆周运动的轨迹半径 电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力充当向心力有 解得 （2）电子进入第四象限后仍在洛伦兹力作用下做圆周运动，设其做圆周运动的轨迹半径为，其轨迹图如图所示 由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有 则有 根据几何关系可得，落在挡板最右侧坐标 而这群粒子最右边距轴距离恰为，此粒子打在收集板上的C点，由几何关系可知 可得 解得 故图像如图所示 则收集板上能收集到电子区域的长度为 （3）①设电子刚进第一层电场时速度与边界的夹角为α，速度的竖直分量为 又因为 所以 设电子刚出第一层电场时速度大小为v2，速度与边界的夹角为β 又因为 所以 所以 法2：竖直方向动量定理 所以 ②设电子从第n层右侧边界穿出时速度为，电场中根据动能定理得 以y轴方向为正方向，根据动量定理可得 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$