河北省保定市部分高中2023-2024学年高二上学期12月联考物理试题（Word版附解析）

高二物理考试本试卷满分100分，考试用时75分钟。注意事项：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。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，再选涂其他答案标号。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。4．本试卷主要考试内容：人教版必修第三册，选择性必修第二册前两章。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．法拉第电动机原理如图所示，条形磁铁（N极向上）竖直固定在圆形水银槽中心，斜插在水银中的金属杆上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连，电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。此时从正面看，金属杆受到的安培力（）A．在纸面内斜向上B．在纸面内斜向下C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外2．如图所示，L是直流电阻可忽略的线圈，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（）A．开关S闭合瞬间，c灯立即亮，a、b灯逐渐变亮B．开关S闭合电路稳定后，a、b灯都亮，c灯不亮C．开关S断开后，a、b灯立即熄灭，c灯逐渐熄灭D．开关S断开后，b灯立即熄灭，a、c灯逐渐熄灭3．我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段（X波段和S波段）”雷达系统，雷达发射的X波段的频率为8GHz~12GHz，S波段的频率为2GHz~4GHz，下列说法正确的是（）A．在空气中X波段的传播速度大于S波段的 B．在空气中S波段的波长比X波段的更短C．S波段和X波段的频率都比紫外线的小D．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量小4．某一电源的路端电压与电流的关系和电阻、的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻、组成电路。、可以同时接入电路，也可以单独接入电路。为使电源的输出功率最大，可采用的接法是（）A．将、串联后接到电源两端B．将、并联后接到电源两端C．将单独接到电源两端D．将单独接到电源两端5．如图所示，粗细均匀的正六边形线框abcdef由相同材质的导体棒连接而成，顶点a、b用导线与直流电源相连接，若ab棒受到的安培力大小为6N，则整个六边形线框受到的安培力大小为（）A．7NB．7.2NC．9ND．12N6．如图所示，真空中的△ABC为等边三角形，D点为AB边的中点。分别在A、B、C三点固定三个电荷量的绝对值均为的点电荷，固定在A、B点的点电荷带正电，固定在C点的点电荷带负电。为使三角形的中心O点的电场强度为零，应在D点固定电荷量的绝对值为的点电荷。则为（）A．2：1B．C．D．3：17．如图甲所示，一个面积为S的n 匝（图中只画了2匝）圆形线圈放在垂直纸面向里的磁场中，将线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表，线圈的电阻也为R，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（）A．时间内电压表的示数为B．时间内R上的电流为C．和时间内，流过线圈的电流之比为D．和时间内，外接电阻消耗的功率之比为二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8．芯片制造中的重要工序之一是离子注入，速度选择器是离子注入机的重要组成部分。如图所示，从离子源S发射出速度不同的各种离子，仅有部分离子沿平行于纸面的水平直线穿过速度选择器右侧挡板上的小孔，已知速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E、方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B，速度选择器置于真空中，不计离子受到的重力。下列说法正确的是（）A．穿过小孔的离子一定带正电荷B．穿过小孔的离子的速度大小一定为C．穿过小孔的离子的比荷一定相同D．若离子受到的重力不能忽略，则从小孔穿过的负离子的速度大于正离子的速度9．如图所示，圆O的半径为R，圆内有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出），MN为竖直方向的直径，CD为水平方向的直径。一比荷为的带正电的粒子，从圆形磁场边界上的A点以一定的速度沿水平方向射入磁场，恰好从N点射出，且，下列说法正确的是（） A．粒子在磁场中做圆周运动的半径为RB．粒子的速度大小为C．若粒子从C点以相同的速度入射，则粒子从N点射出D．粒子在磁场中运动的时间为10．如图所示，间距为L、水平放置的平行U形光滑金属导轨间有垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，倾斜放置的金属杆MN在外力作用下以速度v平行于导轨向右匀速运动，金属杆MN与导轨的夹角为，其单位长度的电阻为r，MN运动过程中与导轨始终接触良好，导轨电阻不计。下列说法正确的是（）A．金属杆MN切割磁感线产生的感应电动势大小为B．闭合回路中的感应电流的大小为C．金属杆MN所受安培力的大小为D．金属杆MN的热功率为三、非选择题：共54分。11．（6分）刘同学研究电磁感应现象的实验装置如图甲所示，该同学正确连接电路，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。 （1）闭合开关电路稳定后，该同学将滑动变阻器的滑片________（填“向左”或“向右”）移动时，灵敏电流计的指针向右偏转。（2）该同学继续用如图乙所示的实验装置来探究影响感应电流方向的因素，实验中发现感应电流从“+”接线柱流入灵敏电流计（指针向右偏转），螺线管的绕线方向在图丙中已经画出。若将条形磁铁向下插入螺线管时，指针向右偏转，则条形磁铁________（填“上端”或“下端”）为N极。进一步实验发现，当穿过螺线管的原磁场磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向________（填“相同”或“相反”）。12．（9分）“蓝天”实验小组正在测定粗细均匀的铅笔芯的电阻率，但却没有合适的电压表。同学们从实验室领取了直流电源、电流表（满偏电流、内阻未知）、电流表（量程为0~0.6A、内阻也未知）、滑动变阻器R、电阻箱、长度可变的铅笔芯、开关、导线、螺旋测微器等。（1）他们用螺旋测微器测量铅笔芯的直径的示数如图甲所示，则铅笔芯的直径________mm。（2）为了精确测量电流表的内阻，同学们设计了如图乙所示的实验电路。正确连接电路并将电阻箱调整为合适的阻值（该阻值记为），闭合开关S并调节滑动变阻器使两表均有适当的示数，记录下此时电流表的示数和电流表的示数，则电流表的内阻________（用、和表示）。（3）同学们测定铅笔芯电阻率的实验电路如图丙所示，电流表两端并联的铅笔芯的长度为L，调节滑动变阻器使电流表满偏，记录电流表的示数I。改变铅笔芯的长度L，重复上述步骤，获得多组I、L数据，作出图像如图丁所示。图像的纵截距b________（填“大于”、“小于”或“等于”），铅笔芯的电阻率________（用D、L、、c等题中涉及的物理量符号表示）。13．（11分）如图所示，平行正对水平放置的平行板电容器的两极板长为L，一个质量为m、电荷量为 的带正电粒子从上极板左边缘沿水平方向射入电容器，恰好从下极板右边缘飞出，带电粒子出电场时的速度大小为v，速度方向与水平方向的夹角，不计粒子受到的重力和空气阻力。求：（1）带电粒子在电容器中运动的时间t；（2）两板间的电场强度E。14．（12分）如图所示，用同种材料制成的粗细均匀的正方形导线框abcd放在倾角的固定绝缘斜面上，将导线框abcd从静止开始释放，导线框向下滑动后进入一方向垂直于斜面向上、磁感应强度的匀强磁场区域，ab边、磁场边界（图中虚线）及斜面底边EF均相互平行。已知导线框的质量，导线框的电阻，导线框的边长和磁场区域的宽度均是，导线框与斜面间的动摩擦因数，取重力加速度大小。求：（1）导线框ab边进入磁场区域瞬间，导线框ab两端的电压；（2）导线框穿过磁场区域的过程中，导线框上产生的焦耳热Q。15．（16分）如图所示，在坐标系第一象限内I、II区域内均有垂直纸面向里的匀强磁场，I、II区域的宽度分别为2d、3d。现有一质量为m、电荷量为的带负电的粒子以速度v沿y轴正方向从原点O进入第一象限，而后进入II区域（从左侧边界A点射入，由右侧边界C点射出），一段时间后，粒子经过x轴上的D点（图中未画出）时，速度方向与x轴正方向的夹角。A、C两点连线与x轴平行，I、II区域的边界均与y轴平行，取，，不计粒子受到的重力。求： （1）II区域内匀强磁场的磁感应强度大小；（2）D点的横坐标；（3）带电粒子从原点O运动到D点的时间。 高二物理考试参考答案1．C【解析】电源、金属棒、导线和水银组成闭合电路，金属杆中有斜向上方的电流通过，磁感线方向斜向上，根据左手定则可知，题中图示位置导电金属杆受到的安培力垂直纸面向里，选项C正确。2．D【解析】开关S闭合瞬间，a、b灯立即亮，线圈中产生自感电动势阻碍电流的增大，使得c灯逐渐变亮，选项A错误；开关S闭合至电路稳定后，L相当于导线，则三灯都亮，选项B错误；开关S断开后，b灯立即熄灭，线圈中产生自感电流阻碍原电流的减小，则电流将在线圈与a、c灯之间形成新的回路，使得a、c灯逐渐熄灭，选项C错误、D正确。3．C【解析】X波段和S波段均为电磁波，它们在空气中的传播速度相同，选项A错误；根据可知，在空气中S波段的波长比X波段的更长，选项B错误；S波段和X波段的频率都比紫外线的小，选项C正确；能量子的能量与其频率成正比，X波段能量子的能量大于S波段能量子的能量，选项D错误。4．C【解析】由题图得到电源的电动势，内阻，单独接到电源两端时输出功率为，单独接到电源两端时输出功率则为。由电阻的伏安特性曲线求出、，当将、串联后接到电源两端时，利用欧姆定律可得电路电流，此时电源的输出功率。两电阻并联时，，利用欧姆定律可得电路电流，此时电源的输出功率。所以将单独接到电源两端时电源的输出功率最大，选项C正确。5．B【解析】设ab的电阻为R，由电阻定律可知afedcb的电阻为5R，若ab中的电流为I，则afedcb中的电流为，ab棒受到的安培力大小，整个六边形线框受到的安培力大小，选项B正确。6．A【解析】设，根据几何关系可知，则固定在A、B点的点电荷在O点的电场强度大小均为，由于固定在A、B点的点电荷在O点的电场强度方向的夹角为120°，则固定在A、B 点的点电荷在O点的电场强度的和也为，固定在D点的点电荷在O点的电场强度大小为，该电场方向与固定在A、B点的点电荷在O点的电场强度的和方向相反，则，解得，选项A正确。7．A【解析】时间内，根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势，电压表测量路端电压，根据串联分压规律可知电压表示数，选项A正确；时间内，根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势，根据闭合电路欧姆定律可知通过回路的电流，选项B错误；通过上述分析可知，和时间内，流过线圈的电流之比为，选项C错误；和时间内，外接电阻消耗的功率之比为，选项D错误。8．BD【解析】假设离子带正电，根据左手定则可知，离子受到的洛伦兹力竖直向下，与其受到的电场力平衡时，离子可沿平行于纸面的水平直线穿过小孔，即，可得离子的速度大小，若离子带负电，其受到的洛伦兹力竖直向上，其受到的电场力竖直向下，仍可能受力平衡，故选项B正确、A错误；穿过小孔的离子速度大小一定相等，但其电荷量和质量均未知且未被限定，选项C错误；若离子受到的重力不能忽略，则正离子受力平衡时有，穿过小孔的正离子速度减小，负离子受力平衡时有，穿过小孔的负离子速度增大，选项D正确。9．AC【解析】根据几何关系可知，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径，选项A正确；根据洛伦兹力提供向心力有，则粒子的速度大小，粒子在磁场中运动的时间，选项B、D均错误；若粒子从C点以相同的速度入射，根据几何关系可知粒子一定从N点射出，选项C正确。10．BC 【解析】金属杆切割的有效长度等于导轨间距L，故电路中感应电动势，选项A错误；闭合回路中感应电流的大小，选项B正确；金属杆受到的安培力的大小，选项C正确；金属杆的热功率，选项D错误。11．（1）向右（2分）（2）上端（2分）相同（2分）【解析】（1）闭合开关时通过线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏，则要使灵敏电流计的指针向右偏转，应使通过线圈的磁场变弱（即通过线圈的磁通量减小），则滑动变阻器的滑片应该向右滑动。（2）根据题述电流方向可知，感应电流的磁场方向竖直向下，结合楞次定律可知，原磁场磁通量方向向上，即条形磁铁上端为N极。根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向总是阻碍引起感应电流的原磁场磁通量的变化，当穿过螺线管的原磁场磁通量减小时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。12．（1）1.415（1.412~1.417均可）（2分）（2）（2分）（3）等于（2分）（也正确）（3分）【解析】（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，则铅笔芯的直径。（2）电流表和电阻箱并联，根据并联电路特点有，变形得。（3）铅笔芯和电流表并联，根据并联电路特点有，变形得，结合题图丙可知，图像的纵截距，图像的斜率，结合铅笔芯的横截面积，可得铅笔芯的电阻率。13．解：（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，根据运动的合成和分解可知，带电粒子水平方向的分速度（2分）带电粒子在水平方向上做匀速直线运动，根据运动学公式有（2分）解得。（1分） （2）设带电粒子在电容器中运动时的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有（2分）带电粒子出电场时竖直方向的分速度（1分）根据运动学公式有（1分）解得。（2分）14．解：（1）设导线框ab边进入磁场区域瞬间的速度大小为v，根据动能定理有（2分）导线框ab边进入磁场区域瞬间，导线框ab边切割磁感线产生的感应电动势（1分）导线框中的电流（1分）导线框ab两端的电压（1分）解得。（1分）（2）导线框ab边进入磁场后，导线框受到的安培力（1分）对导线框受力分析，有（1分）即导线框匀速穿过磁场区域，导线框穿过磁场区域的时间（1分）导线框上产生的焦耳热（1分）解得。（2分）（其他解法答案正确即给分） 15．解：（1）粒子出了II区域后做匀速直线运动，则粒子从II区域射出时速度方向与x轴正方向的夹角也是（1分）设粒子在II区域内做圆周运动的半径为，根据几何关系有（2分）根据洛伦兹力提供向心力有（2分）解得。（1分）（2）根据几何关系可知，粒子在I区域内的速度偏转角（1分）设粒子在I区域内做圆周运动的半径为，根据几何关系有（1分）根据几何关系可知，C点的纵坐标（1分）（1分）解得。（1分）（3）粒子在I区域内的运动时间（1分）粒子在II区域内的运动时间（1分）粒子由C点运动到D点的时间（1分）粒子从原点O运动到D点的时间（1分）