湖南省 2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（A卷）（Word版附解析）

常德市一中2023年下学期高二年级期中考试试卷物理（A）一、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.关于磁感应强度B，下列说法中正确的是（）A.根据磁感应强度定义B=，磁场中某点的磁感应强度与F成正比，与IL成反比B.磁感应强度B是标量，没有方向C.磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反D.在确定的磁场中，同一点的磁感应强度口是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些【答案】D【解析】【详解】A、由B=，可知，是通过比值定义，所以B与F，与IL均无关，而B由磁场本身性质决定．故A错误；B、磁感应强度B是矢量，其方向即为小磁针静止时N极指向，故B错误．C、通电导线在磁场中的受力方向，由左手定则来确定，磁场力的方向与感应强度B的方向垂直，故C错误；D、磁感应强度反映磁场本身的强弱和方向，由磁场本身决定，磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些．故D正确；故选D【点睛】磁感应强度的定义式B=，可知，是属于比值定义法，且通电导线垂直放在磁场中．即B与F、I、L均没有关系，它是由磁场的本身决定．例如：电场强度E=一样．同时还要注意的定义式B=，是有条件的．2.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感生电流方向是（　　） A.a→G→bB.先a→G→b，后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a，后a→G→b【答案】D【解析】【详解】当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且先增加后减小，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场先向上后向下，故感应电流先逆时针后顺时针（俯视），即先b→G→a，后a→G→b，故ABC错误，D正确。故选D。3.在如图所示的电路中，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P缓慢向右移动，则A.灯泡L变暗B.电源内部消耗的功率先变大后变小C.电容器C上的电荷量增加D.流过R1的电流方向由左向右【答案】D【解析】【分析】本题考查含电容器电路的动态分析【详解】AB．当滑片向右移动时，电阻减小，干路电流增大，根据P=I2R知灯泡变亮，电源内部消耗功率变大，选项A、B错误； C．根据U=IR知，电源内电压及灯泡上电压增大，滑动变阻器上分得电压减小，电容器因与滑动变阻器并联，电容器C上电压也减小，根据Q=CU知电容器电量减小，C错误；D．电容器会通过R、R1组成回路放电，故经过电阻R1的电流由左向右，D正确．4.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看(　　)A圆环顺时针转动，靠近磁铁B.圆环顺时针转动，远离磁铁C.圆环逆时针转动，靠近磁铁D.圆环逆时针转动，远离磁铁【答案】C【解析】【详解】根据环形电流周围的磁场分布结合左手定则可知，圆环右侧部分受到的安培力向里，左侧部分受到的安培力向外，所以从上往下看圆环逆时针转动。再将转动90°后的通电圆环等效成一个小磁针，则N极在左，S极在右，根据同极相互排斥异极相互吸引可知，圆环靠近磁铁。故选C。【点睛】对于环形电流使用左手定则时，可选取环上的点，电流沿该点的切线方向，继而判断该点安培力的方向。5.如图所示为一"凸形"线框，其中，。线框在外力作用下以恒定速度垂直磁场通过一宽为L有界匀强磁场。取逆时针方向的电流为正，图示时刻。则线框中产生的电流i随时间t变化的图象中，正确的是（　　） A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】设线框的速度为v，则四个选项中t轴的刻度为在时间内，ab切割磁感线，产生的感应电流方向为逆时针（正方向），感应电动势大小为感应电流大小为在时间内，gh和cd边切割磁感线，产生的感应电流方向为逆时针（正方向），感应电动势大小为感应电流大小为 在时间内，ef边切割磁感线，产生的感应电流方向为顺时针（负方向），感应电动势大小为感应电流大小为综上所述可知B正确。故选B。6.如图所示，边长为L的正方形ABCD区域内存在磁感应强度方向垂直于纸面向里、大小为B的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为－q的粒子从AB边的中点处垂直于磁感应强度方向射入磁场，速度方向与AB边的夹角为30°．若要求该粒子不从AD边射出磁场，则其速度大小应满足(　　)A.v≤B.v≥C.v≤D.v≥【答案】C【解析】【详解】当粒子的轨迹跟AD边相切时，粒子恰好不从AD边射出，通过作图，知rmsin30°＝，得rm＝L，此时的速度为vm＝，而满足条件的半径r应小于等于L，故有v≤． A.v≤，与结论不相符，选项A错误；B.v≥，与结论不相符，选项B错误；C.v≤，与结论相符，选项C正确；D.v≥，与结论不相符，选项D错误；二、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，有多项符合题目要求。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.如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为，吹冷风时的功率为，吹热风时的功率为，关于该电吹风，下列说法正确的是（　　）A.电热丝的电阻为B.若、闭合，则电吹风吹冷风C.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为D.电动机工作时输出的机械功率为【答案】AC【解析】【详解】A．电机和电阻并联，当吹热风时，电阻消耗的功率为由可知故A正确；B．若、闭合，电热丝接入，则此时电热丝发热，电吹风吹出的是热风，故B错误；C．当吹热风时，电动机消耗的电功率仍为，故每秒钟消耗的电能为，故C正确； D．电动机工作时的输入功率为吹冷风时的功率，即为，由于电动机内部线圈会产生一定的热功率，可知电动机工作时输出的机械功率小于，故D错误。故选AC。8.如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒．在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（　　）A.在Ek－t图中应有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1B.高频电源的变化周期应该等于tn－tn－1C.粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D.要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径【答案】AD【解析】【详解】A．根据可知粒子回旋周期不变，在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1故A正确；B．高频电源的变化周期等于粒子在磁场中匀速圆周运动的周期，粒子经过窄缝一次，动能增加一次，而粒子在磁场中运动的周期为2（tn-tn-1），故B错误；CD．根据公式故最大动能为 与D形盒的半径有关，与加速次数以及加速电压大小无关，要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径，故C错误，D正确；故选AD。9.如图所示，在水平面内固定着U形光滑金属导轨，轨道间距为L=0.5m，金属导体棒ab质量为m=0.1kg，电阻为r=0.2Ω，横放在导轨上，电阻R的阻值是0.8Ω（导轨其余部分电阻不计）。现加上竖直向下的磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场。用水平向右的恒力F=0.1N拉动ab，使其从静止开始运动，则（　　）A.导体棒ab运动的最大速度为10m/sB.导体棒ab开始运动后，电阻R中的电流方向是从P流向MC.导体棒ab开始运动后，a、b两点的电势差逐渐增加到0.8V后保持不变D.导体棒ab开始运动后任一时刻，F的功率总等于导体棒ab和电阻R的发热功率之和【答案】AC【解析】【详解】ABC．感应电动势安培力导体棒匀速运动时速度最大，由平衡条件得代入数据解得最大速度为稳定后，感应电动势ab两点间的电势差 由右手定则可知，流过R的电流由M流向P，故AC正确，B错误；D．导体棒ab开始运动后任一时刻，加速运动过程，F的总功等于ab的动能与电路产生的总热量之和，当ab匀速运动时，导体棒ab开始运动后任一时刻，F的功率总等于导体棒ab和电阻R的发热功率之和，故D错误；故选AC。【点睛】解决本题的关键是能推导安培力的表达式，判断出能量如何转化的，是一道简单的电磁感应与力学综合题。10.如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从实线Ⅰ位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的Ⅱ位置时，线框的速度为。下列说法正确的是（　　）A.在位置Ⅱ时线框的加速度为B.在位置Ⅱ时线框中的电功率为C.此过程中线框产生的内能为mv2D.此过程中通过线框截面的电荷量为【答案】BC【解析】【详解】A．在位置Ⅱ时线框左右两边同时切割磁感线，且产生的感应电动势方向相同，则回路中的感应电动势大小为感应电流大小为 根据右手定则可知此时线框中感应电流的方向为顺时针，根据左手定则可知左右两边所受安培力方向均为水平向左，则线框所受合安培力大小为根据牛顿第二定律可知此时线框的加速度大小为故A错误；B．在位置Ⅱ时线框中的电功率为故B正确；C．线框克服安培力做功，损失的动能全部转化为内能，即故C正确；D．从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中线框的磁通量变化量大小为此过程中通过线框截面的电荷量为故D错误。故选BC。三、实验题（14分）11.某实验小组的同学在用多用电表测量一阻值为几百欧姆的电阻。（1）将以下的操作中正确的选出并进行正确的排序，将序号填在横线上_____；A．将两表笔直接短接，调节欧姆调零旋钮，使表盘的指针指在最右端的零刻度线处，将两表笔断开B．将两表笔与待测电阻的两端良好接触，读出欧姆表的读数即待测电阻的阻值，将两表笔断开C．将选择开关旋至欧姆表“×100”挡位 D．将选择开关旋至欧姆表“×10”挡位E．将选择开关旋至“OFF”挡位，并将红、黑表笔从插孔中拔出图中表盘的读数为_____；（2）在用多用电表进行电阻的测量时，下列操作和说法中正确的是_____。A．若表盘的指针偏转角度过大，则应旋至倍率较小的挡位，并重新调零B．若将红笔插入“－”插孔、黑表笔插入“＋”插孔，则测量出的电阻值有较大的误差C．正在用多用电表测量某电学元件的阻值时，可以将该电学元件接入其他电路D．在测量不同阻值的电阻时，应对多用电表重新调零【答案】①.DABE②.300Ω③.A【解析】【详解】（1）[1]为了减小误差，测电阻时需尽量使指针偏转在中间刻度附近，该待测电阻阻值为几百欧姆，则倍率选择“×10”挡位，然后再进行欧姆调零，再进行电阻的测量，最后将选择开关旋转到“OFF”挡位，并将红、黑表笔从插孔中拔出。故选DABE。[2]由于欧姆表是“×10”挡位，则图中表盘的读数为300Ω。（2）[3]A．若表盘的指针偏转角度过大，则说明待测电阻较小，所以应旋至倍率较小的挡位，并重新调零，故A正确；B．电阻的阻值与电流的流向无关，所以红、黑表笔接反，不影响测量结果，故B错误；C．测电阻时不能将被测电阻元件与外电路相连，否则流经欧姆表的电流会受影响，从而影响读数，甚至会损坏器材，故C错误；D．只要测电阻过程中不换挡位，就不用重新欧姆调零，故D错误。故选A。12.在“测定金属的电阻率”的实验中： （1）用螺旋测微器测量金属丝直径时，其示数如图1所示，则金属丝的直径为_____．（2）某同学设计了如图所示的电路测量该金属丝的电阻（阻值约）可选用的器材规格如下：电源E（电动势，内阻不计）；电流表A（，内阻约）；电流表G（，内阻为）；滑动变阻器（阻值，额定电流）；滑动变阻器（阻值，额定电流）；定值电阻；定值电阻；开关S和导线若干．①为了便于操作，并使测量尽量精确，定值电阻应选______，滑动变阻器R应选______．②某次测量时电流表G的读数为，安培表示数为，计算的准确值为______（计算结果保留3为有效数字）【答案】①.②.③.④.【解析】【详解】（1）固定刻度读数为，则此金属丝的直径为．（2）根据闭合电路欧姆定律电路和电流表最小读数，可求出电路中需要最大电阻为：，由于待测电阻电阻为，所以滑动变阻器应用根据串分压原理，，故定值电阻根据电阻定律，由：． 【点睛】根据闭合电路欧姆定律电路和电流表最小读数，可求出电路中需要的最大电阻，根据欧姆定律再进行求解；用伏安法测量电阻，首先要考虑安全，其次准确，最后操作方便．四、计算题（解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位（本大题共3小题，其中第13小题12分，第14小题14分，第15小题16分，共42分）13.一纯电阻闭合电路，电源电动势为4.5V，内阻为0.5Ω，外电路的电阻为4.0Ω，则：（1）路端电压是多大？（2）如果在外电路上并联一个6.0Ω的电阻，路端电压是多大？（3）如果（2）中的6.0Ω电阻不是并联，而是串联在外电路中，路端电压又是多大？【答案】（1）4V；（2）3.72V；（3）4.3V【解析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律得（2）外电路上并联一个6.0Ω的电阻，则外电阻阻值则路端电压（3）外电路上串联一个6.0Ω的电阻，则外电阻阻值R′=4Ω＋6Ω=10Ω则路端电压14.如图甲所示，ACD是固定在水平面上的半径为2r、圆心为O的金属半圆弧导轨，EF是半径为r、圆心也为O的半圆弧，在半圆弧EF与导轨ACD之间的半圆环区域内存在垂直导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，B随时间t变化的图象如图乙所示．OA间接有电阻P，金属杆OM可绕O点转动，M端与轨道接触良好，金属杆OM与电阻P的阻值均为R，其余电阻不计。（1）0～t0时间内，OM杆固定在与OA夹角为θ1＝的位置不动，求这段时间内通过电阻P的感应电流大小和方向；（2）t0～2t0时间内，OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动，2t0时转过角度θ2＝到OC位置，求电阻P在这段时间内产生的焦耳热Q。 【答案】（1）；感应电流方向为：A→O；（2）【解析】【分析】【详解】（1）0～t0时间内的感应电动势E1＝＝·S1其中＝S1＝·π（2r）2－πr2＝感应电流I1＝联立解得I1＝由楞次定律可判断通过电阻P的感应电流方向为：A→O。（2）t0～2t0时间内，OM转动的角速度为ω＝感应电动势为E2＝B0r其中＝ 又I2＝则电阻P在这段时间内产生的焦耳热Q＝I22Rt0联立得Q＝15.如图所示,在直角坐标系xoy第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场；垂直纸面向外的匀强磁场I、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ，O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点，OM=MP=L．在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场．一质量为m带电荷量为+q的带电粒子从电场中坐标为(-2L，-L)的点以速度V0沿+x方向射出,恰好经过原点O处射入磁场I，又从M点射出磁场I(粒子的重力忽略不计)．求：（1）第三象限匀强电场场强E的大小；（2）磁场Ⅰ的磁感应强度B的大小；（3）如果带电粒子能再次回到原点O，问磁场Ⅱ的宽度至少为多少?粒子两次经过原点O的时间间隔为多少．【答案】（1）（2）（3），【解析】【详解】（1）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，则有水平方向：，竖直方向: ，联立解得，；（2）设到原点时带电粒子的竖直分速度为vy则，则粒子进入磁场时速度大小为v＝v0，方向与x轴正向成45°,粒子进入区域Ⅰ做匀速圆周运动，由几何知识可得轨迹半径，由洛伦兹力充当向心力，则有，可解得：；（3）粒子运动轨迹如图在区域Ⅱ做匀速圆周的半径为R2＝L，带电粒子能再次回到原点的条件是区域Ⅱ的宽度 d≥R2+L＝(+1)L，粒子从O到M的运动时间，粒子从M到N的运动时间，粒子在区域Ⅱ中的运动时间粒子两次经过原点O的时间间隔为