山西省大同市2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末質(zhì)量監(jiān)測(cè)物理試題（含答案解析）

2023—2024學(xué)年第一學(xué)期高二年級(jí)期末質(zhì)量監(jiān)測(cè)物理試題（考試時(shí)間75分鐘，滿分100分）注意事項(xiàng)：1.答題前，考生先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫(xiě)清楚，將條形碼準(zhǔn)確粘貼在條形碼區(qū)域內(nèi)。2.全部答案在答題卡上完成，答在本試題上無(wú)效。3.回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)?；卮鸱沁x擇題時(shí)，將答案用0.5mm的黑色筆跡簽字筆寫(xiě)在答題卡上。4.考試結(jié)束后，將本試題和答題卡一并交回。一、單項(xiàng)選擇題：本題共有7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求。1.以下有關(guān)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的說(shuō)法正確的是（）A.試探電荷在電場(chǎng)中某處受到的電場(chǎng)力越大，則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度一定越大B.電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義都用到了比值定義法C.變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)D.一段電流元在磁場(chǎng)中受力越大，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度越大【答案】B【解析】【詳解】A．根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式電場(chǎng)強(qiáng)度等于單位電荷在該處受到的電場(chǎng)力，不能用試探電荷受到的電場(chǎng)力直接來(lái)表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，故A錯(cuò)誤；B．電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義都用到了比值定義法，故B正確；C．變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，但不一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，故C錯(cuò)誤；D．一段電流元在磁場(chǎng)中受力大小與其放置方向有關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選B。2.如圖甲所示，A、B為一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，一帶負(fù)電的粒子自A點(diǎn)以一定的初速度沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，粒子僅受電場(chǎng)力，其運(yùn)動(dòng)的圖像如圖乙所示，、分別為A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，和分別為A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)，以下說(shuō)法正確的是（）A.該電場(chǎng)線一定是點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線B.該電場(chǎng)線一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線C.D.【答案】D【解析】【詳解】C．從圖像可以看出，速度圖像的斜率越來(lái)越小，而圖像的斜率為加速度。根據(jù)牛頓第二定律有所以合外力（即電場(chǎng)力）越來(lái)越小，即，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；AB．一條電場(chǎng)線為直線不能確定其一定為點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線，由C中分析知場(chǎng)強(qiáng)在變化，所以一定不是勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，AB錯(cuò)誤；D．因?yàn)閯?dòng)能越來(lái)越小，而且只受電場(chǎng)力，則電勢(shì)能越來(lái)越大，由可知，負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大，所以，故D項(xiàng)正確。故選D。3.如圖所示，真空中有一矩形，、兩邊的中點(diǎn)分別是e和f，在兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷，以下說(shuō)法正確的是（）A.、兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相同B.、兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相同C.、兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反D.、兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相同【答案】A【解析】【詳解】AC．設(shè)等量異種點(diǎn)電荷的連線中心為O點(diǎn)，電場(chǎng)中關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，故a、c兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，b、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，故A正確，C錯(cuò)誤；BD．根據(jù)電場(chǎng)的疊加可知，b、c兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向不同，a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向不同，故BD錯(cuò)誤。故選A。4.如圖所示，平行板電容器兩極板間接的電壓，兩極板間距離，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直，，一帶電粒子以某一速度垂直電場(chǎng)線沿圖中虛線進(jìn)入電容器，不計(jì)粒子重力，以下說(shuō)法正確的是（）A.若粒子帶正電，當(dāng)粒子從電容器右側(cè)以某一特定的速度沿虛線進(jìn)入電容器時(shí)粒子將沿虛線運(yùn)動(dòng)B.若粒子帶負(fù)電，當(dāng)粒子從電容器右側(cè)以某一特定的速度沿虛線進(jìn)入電容器時(shí)粒子將沿虛線運(yùn)動(dòng)C.若粒子帶正電，當(dāng)粒子從電容器右側(cè)進(jìn)入電容器時(shí)，不論速度多大，粒子的運(yùn)動(dòng)都偏離虛線向上D.若，且粒子帶負(fù)電，當(dāng)粒子從電容器左側(cè)沿虛線進(jìn)入電容器時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)偏離虛線向下【答案】D【解析】【詳解】AB．若帶電粒子從電容器右側(cè)進(jìn)入電容器，根據(jù)左手定則可知，不管粒子帶正電還負(fù)電，電場(chǎng)力和洛倫茲力方向一定相同，不可能沿虛線做直線運(yùn)動(dòng)，故AB錯(cuò)誤；C．若粒子帶正電，從電容器右側(cè)進(jìn)入，洛倫茲力和電場(chǎng)力都向下，不論速度如何，粒子偏離虛線向下，故C錯(cuò)誤；D．若，且粒子帶負(fù)電，當(dāng)粒子從電容器左側(cè)進(jìn)入電容器時(shí)，洛倫茲力向下，電場(chǎng)力向上，且則粒子的運(yùn)動(dòng)偏離虛線向下，故D正確。故選D。5.如圖所示，一電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常工作，恰好將一質(zhì)量為的物體以的速度向上勻速吊起，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為，不計(jì)一切摩擦，g取，則此時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為（）A.5A B.6A C.7A D.9A【答案】A【解析】【詳解】電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于機(jī)械功率，則有設(shè)工作時(shí)流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I，則有解得I=5A故選A。6.如圖所示，一組合元件由加速器與偏轉(zhuǎn)器組成，加速電壓為，偏轉(zhuǎn)電壓為，讓氕（）粒子和氘（）粒子的混合物在左極板A處由靜止開(kāi)始加速，然后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，速度方向與電場(chǎng)方向垂直，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中二者都未與極板相碰，下列關(guān)于二者相關(guān)物理量的說(shuō)法正確的是（）A.通過(guò)兩個(gè)電場(chǎng)的總時(shí)間相同B.軌跡不同C.離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度相同D.離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能相同【答案】D【解析】【詳解】A．粒子在電場(chǎng)加速過(guò)程中，有解得設(shè)加速度電場(chǎng)板間的距離為d，則有則有粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中粒子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有則有則粒子通過(guò)兩個(gè)電場(chǎng)的總時(shí)間為由于兩粒子的比荷不一樣，故速度v不相同，所以二者的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同，故A錯(cuò)誤；B．進(jìn)入電場(chǎng)后偏轉(zhuǎn)，在偏轉(zhuǎn)方向上結(jié)合之前分析，整理有可知偏轉(zhuǎn)距離與m、q無(wú)關(guān)，所以二者軌跡相同，故B錯(cuò)誤；CD．整個(gè)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理因?yàn)槎叩碾姾闪肯嗤?，所以?dòng)能相同，又因?yàn)橘|(zhì)量不同，所以速度不同，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。7.如圖所示，導(dǎo)體框是由同種材料且導(dǎo)體橫截面相同兩段導(dǎo)線構(gòu)成，分別為直導(dǎo)線和彎曲導(dǎo)線兩部分，直導(dǎo)線為，彎曲導(dǎo)線為半圓形，為半圓形的直徑，把導(dǎo)體框接入如圖電路中，導(dǎo)體框處在垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，閉合開(kāi)關(guān)，直導(dǎo)線受到的安培力大小為F，則整個(gè)導(dǎo)體框受力為（）A.0 B. C. D.【答案】D【解析】【詳解】設(shè)半圓的半徑為r，則直導(dǎo)線受到的安培力直線部分和彎曲部分兩端的電壓相等，彎曲部分的實(shí)際長(zhǎng)度為πr，受到安培力的等效長(zhǎng)度為2r，則彎曲部分受到的安培力且二者方向相同，則導(dǎo)體框整體受到安培力為。故選D。二、多項(xiàng)選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，全選對(duì)得6分，選對(duì)但不全得3分，有選錯(cuò)的得0分。8.如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)與直角三角形ABC所在平面平行，將電荷量為的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做了的功；再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了的功，且，，以下說(shuō)法正確的是（）A.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為B.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為C.若電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與豎直線夾角為（），則D.若電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與豎直線夾角為（），則【答案】AC【解析】【詳解】AB．根據(jù)公式整理有同理有令B點(diǎn)電勢(shì)為0，則，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意一條直線上等距離等電勢(shì)降落，所以AB中點(diǎn)D的電勢(shì)為，連接CD，為等勢(shì)線，自B點(diǎn)作CD的垂線即為電場(chǎng)線，如圖所示因?yàn)镈B＝2cm，BC＝3cm所以因，在三角形CDB中根據(jù)面積相等求得解得故A正確，B錯(cuò)誤；CD．如圖所示由于根據(jù)三角形邊角關(guān)系可得故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。9.如圖所示為回旋加速器的工作原理示意圖，兩個(gè)D形盒的正中間有狹縫，狹縫寬度為d，狹縫之間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。兩個(gè)半徑為R的D形盒接上高頻交流電，并處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在的中心A處有一個(gè)粒子源，它產(chǎn)生并發(fā)出比荷為k的帶正電粒子，粒子的初速度視為0，經(jīng)加速后從D形盒的邊緣以速度v飛出，不計(jì)粒子重力，下列說(shuō)法正確的是（）A.電場(chǎng)強(qiáng)度E越大，粒子從D形盒飛出時(shí)的速度v越大B.粒子在狹縫之間運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為C.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為D.粒子第4次被加速結(jié)束的瞬間位置與A點(diǎn)之間的距離為【答案】BCD【解析】【詳解】A．當(dāng)粒子半徑與D形盒半徑相同時(shí)，其達(dá)到最大速度，根據(jù)解得可知跟加速電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．由牛頓第二定律有根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解得故B項(xiàng)正確；C．粒子在磁場(chǎng)中與勻速圓周運(yùn)動(dòng)解得故C項(xiàng)正確；D．加速一次由動(dòng)能定理有解得從A點(diǎn)出發(fā)向右運(yùn)動(dòng)同理可得加速第二次粒子向左運(yùn)動(dòng)粒子加速第三次后向右運(yùn)動(dòng)所以，第四次加速結(jié)束瞬間距A點(diǎn)的距離為故D項(xiàng)正確故選BCD。10.圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，O為其圓心，、和為其三條直徑，其中和的夾角，兩個(gè)比荷大小相等，帶有異種電荷的粒子和先后在a點(diǎn)沿的連線方向以不同的初速度射入磁場(chǎng)，分別從c點(diǎn)和d點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑分別為和，運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為和，不計(jì)粒子重力，以下說(shuō)法正確的是（）A. B. C. D.【答案】AD【解析】【詳解】AB．粒子沿半徑入射必沿半徑出射，作輔助線如圖所示粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有其周期有設(shè)圓心角為，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間有整理有因?yàn)椋傻脙蓚€(gè)粒子入射時(shí)的弦切角分別為，，因?yàn)閳A心角等于圓周角一半，可以知道從c點(diǎn)射出的粒子的偏轉(zhuǎn)角為106°，同理，從d點(diǎn)射出的粒子的偏轉(zhuǎn)角為74°，又因?yàn)榱Ｗ拥谋群上嗤?，所以兩粒子的周期相同，則故A正確，B錯(cuò)誤；CD．結(jié)合上述分析，以及幾何關(guān)系，由幾何關(guān)系可得半徑之比為故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，共15分。11.傳感器中經(jīng)常用到電容器做基本元件，如圖為電容式液位計(jì)的原理圖，一根金屬圓柱插入金屬容器內(nèi)（并未與容器底、壁接觸），另一端與電源相連，金屬圓柱為電容器的一個(gè)電極，容器壁為電容器的另一個(gè)電極，容器內(nèi)充入絕緣液體，金屬容器接地。另有一靜電計(jì)與該裝置相連，靜電計(jì)外殼接地，靜電計(jì)的金屬球通過(guò)開(kāi)關(guān)與金屬圓柱相連。某同學(xué)用該裝置做以下實(shí)驗(yàn)。（1）先閉合，給電容器充電；（2）斷開(kāi)，閉合，靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)一定角度；（3）該同學(xué)給容器中加入更多絕緣液體使液面升高，此時(shí)他觀察到靜電計(jì)指針偏角________（選填“變大“變小”或“不變”），由此他推測(cè)出：液面升高使電容器的電容________（選填“變大”“變小”或“不變”）。（4）此后在保持液面不變的情況下他繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)絕緣手柄把金屬圓柱向上移動(dòng)一段距離，他看到靜電計(jì)的指針偏角________（選填“變大”“變小”或“不變”），表明電容器的電容因金屬圓柱向上移動(dòng)而________（選填“變大”“變小”或“不變”）?！敬鸢浮竣?變?、?變大③.變大④.變小【解析】【詳解】（3）[1][2]加入更多絕緣液體，根據(jù)電容器電容公式可知，原來(lái)正對(duì)面積為空氣的地方被絕緣液體替代，變大，電容器的電容C變大，又由于且Q不變，所以U減小，即靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度變小。（4）[3][4]同理，把金屬圓柱向上移動(dòng)一段距離，電容器兩極的正對(duì)面積極減小，電容器的電容減小，電荷量不變，所以電容器兩端電壓變大，即靜電計(jì)指針偏角變大。12.為描繪一個(gè)標(biāo)有“3V，0.9W”的小燈泡的伏安特性曲線，有以下實(shí)驗(yàn)器材供選用：A.電壓表V（量程2V，內(nèi)阻為2kΩ）B.電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）C.電流表A2（量程0.3A，內(nèi)阻約0.2Ω）D.電阻箱（）E.滑動(dòng)變阻器（10Ω，2A）F.滑動(dòng)變阻器（200Ω，0.5A）G.蓄電池（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)），開(kāi)關(guān)一個(gè)（1）電流表選擇________（選填“”或“”），滑動(dòng)變阻器選擇________（選填“”或“”）（2）實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖______。（3）由實(shí)驗(yàn)所得圖線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻________（選填“增大”“不變”或“減小”）?！敬鸢浮竣?②.③.④.增大【解析】【詳解】（1）[1]通過(guò)小燈泡的電流為所以小燈泡的額定電流大小約等于0.3A，電流表應(yīng)該選擇。[2]該實(shí)驗(yàn)中需要獲得大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所以控制電路應(yīng)該選擇分壓式電路，所以其滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇阻值小的，即選擇。（2）[3]由之前分析可知控制電路選擇分壓式，由于小燈泡的電阻較小，所以應(yīng)該選擇外接法。由于電壓表的量程不足以完成實(shí)驗(yàn)，所以應(yīng)該改裝電壓表，即將一個(gè)電阻箱與電壓表串聯(lián)從而改裝電壓表。故電路圖如圖所示（3）[4]電阻的公式為整理有所以對(duì)于圖像來(lái)說(shuō)，其圖像上某一點(diǎn)與其原點(diǎn)的連線的斜率即為電阻的倒數(shù)，結(jié)合題圖可知，隨著電流的增加其圖像上該點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率變小，所以小燈泡的電阻增大。四、計(jì)算題：本題共3小題，共39分。13.如圖所示，兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在邊長(zhǎng)均為L(zhǎng)的兩個(gè)正三角形內(nèi)，兩個(gè)三角形在C點(diǎn)共點(diǎn)，垂直紙面向里的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，垂直紙面向外的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（未知），虛線是磁場(chǎng)的邊界，運(yùn)動(dòng)的粒子可以自由穿過(guò)。一質(zhì)量為m、帶正電且電荷量為q粒子，自A點(diǎn)以垂直于邊的方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)C點(diǎn)進(jìn)入另一個(gè)磁場(chǎng)，粒子從的中點(diǎn)射出。不計(jì)粒子重力，求：（1）粒子在A點(diǎn)射入磁場(chǎng)時(shí)的速度；（2）的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）畫(huà)出粒子的軌跡圖，AC為軌跡的弦長(zhǎng)，如圖所示有幾何關(guān)系解得入射時(shí)的弦切角可得粒子的半徑由于解得（2）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)整個(gè)軌跡圖為弦切角根據(jù)幾何知識(shí)可得粒子的速度不變，根據(jù)解得14.如圖所示，間距為、電阻不計(jì)的兩平行導(dǎo)軌傾斜放置，與水平面夾角為，導(dǎo)軌兩端接有電源，電源電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，為電阻箱（阻值范圍），定值電阻，，質(zhì)量的導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)體棒接入電路的電阻為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向下，g取，，。（1）若導(dǎo)軌光滑，且電阻箱阻值調(diào)為，開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，導(dǎo)體棒恰好靜止，求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；（2）若導(dǎo)軌粗糙，且勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，方向仍垂直導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，閉合開(kāi)關(guān)，為使導(dǎo)體棒保持靜止，求的調(diào)節(jié)范圍?！敬鸢浮浚?）0.8T；（2）【解析】【詳解】（1）導(dǎo)體棒電阻與的并聯(lián)電阻為回路總電阻回路總電流流過(guò)導(dǎo)體棒的電流導(dǎo)體棒重力沿斜面向下的分力導(dǎo)體棒所受安培力等于重力的分力解得（2）最大靜摩擦力若導(dǎo)體棒有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則靜摩擦力沿導(dǎo)軌平面向上，此時(shí)向上的