福建省南平市2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期1月期末考試物理試題 （解析版）

南平市2023—2024學(xué)年第一學(xué)期高二期末質(zhì)量檢測物理試題滿分：100分?？荚嚂r(shí)間：75分鐘。注意事項(xiàng)：1.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫在答題卡上。2.回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用2B鉛筆把答題卡對(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)，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。一、單項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.下列各圖中，電流I與其產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向關(guān)系正確的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【詳解】A．圖A中，由安培定則可知，導(dǎo)線右側(cè)磁場垂直紙面向里，導(dǎo)線左側(cè)磁場垂直紙面向外，故A錯(cuò)誤；B．圖B中，由安培定則可知，導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場為逆時(shí)針方向，故B錯(cuò)誤；C．圖C中，由安培定則可知，環(huán)形電流內(nèi)部磁場由右向左，故C正確；D．圖D中，由安培定則可知，通電螺線管右端為極，螺線管內(nèi)部磁場由S到N，故D錯(cuò)誤。故選C。2.如圖所示是甲、乙兩個(gè)點(diǎn)電荷電場的電場線，P、Q為同一電場線上的兩點(diǎn)，下列說法正確的是（）A.P點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于Q點(diǎn)B.P點(diǎn)的電勢(shì)高于Q點(diǎn)C.電子在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大于在Q點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能D.若電子從Q點(diǎn)由靜止釋放，只受電場力作用，則電子會(huì)沿電場線運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)【答案】B【解析】【詳解】A．電場先分布的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱，根據(jù)圖像，P點(diǎn)的電場線分布比Q點(diǎn)的電場線分布密集一些，則P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于Q點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；B．沿電場線，電勢(shì)降低，根據(jù)圖像可知，P點(diǎn)的電勢(shì)高于Q點(diǎn)，故B正確；C．電子帶負(fù)電，電子在電場中的由于而電勢(shì)能的正負(fù)表示大小，可知，電子在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在Q點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能，故C錯(cuò)誤；D．電子在電場中僅僅受到電場力，靜止釋放，若電子沿電場線運(yùn)動(dòng)，則電場線必定為一條直線，由于圖中Q點(diǎn)位置的電場線為曲線，可知，若電子從Q點(diǎn)由靜止釋放，只受電場力作用，則電子不會(huì)沿電場線運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。故選B。3.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，電阻箱的最大阻值為99Ω，定值電阻。合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，則（）A.電源總功率最大值為6W B.R1的最大電功率為C.的最大電功率為18W D.r的最大電功率為9W【答案】A【解析】【詳解】A．當(dāng)時(shí)，回路電阻最小，電流最大，此時(shí)電源總功率最大，最大值為選項(xiàng)A正確；B．將R2等效為電源的內(nèi)阻則當(dāng)時(shí)R1的功率最大，最大電功率為選項(xiàng)B錯(cuò)誤；CD．當(dāng)R1=0時(shí)，電路總電阻最小，此時(shí)電流最大，此時(shí)和r的功率都是最大，則此時(shí)的最大電功率為r的最大電功率為選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。故選A。4.如圖所示，一充電后與電源斷開的平行板電容器的兩極板水平放置，板長為L，板間距離為d，距板右端L處有一豎直屏M。一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以初速度沿中線射入兩板間，最后垂直打在M上，則下列說法中正確的是（已知重力加速度為g）（）A.兩極板間電壓為B.板間電場強(qiáng)度大小為C.整個(gè)過程中質(zhì)點(diǎn)的重力勢(shì)能增加D.若僅增大兩極板間距，則該質(zhì)點(diǎn)不可能垂直打在M上【答案】C【解析】【詳解】AB．據(jù)題分析可知，質(zhì)點(diǎn)在平行板間軌跡應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)，做類平拋運(yùn)動(dòng)，飛出電場后，質(zhì)點(diǎn)的軌跡向下偏轉(zhuǎn)，才能最后垂直打在M屏上，前后過程質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡有對(duì)稱性，可見兩次偏轉(zhuǎn)的加速度大小相等，根據(jù)牛頓第二定律得解得由得板間電勢(shì)差故AB錯(cuò)誤；C．質(zhì)點(diǎn)在電場中向上偏轉(zhuǎn)的距離，，解得故質(zhì)點(diǎn)打在屏上的位置與P點(diǎn)的距離為重力勢(shì)能的增加量故C正確；D．僅增大兩極板間的距離，因兩板上電荷量不變，根據(jù)可知，板間場強(qiáng)不變，質(zhì)點(diǎn)在電場中受力情況不變，則運(yùn)動(dòng)情況不變，故仍垂直打在屏上，故D錯(cuò)誤。故選C。二、雙項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題6分，共24分。每小題有兩項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。5.如圖是回旋加速器結(jié)構(gòu)示意圖，主要由兩個(gè)半圓形的中空銅D形盒構(gòu)成，兩盒間留有一狹縫，置于真空中。勻強(qiáng)磁場B垂直穿過盒面，由高頻振蕩器產(chǎn)生的交變電壓加在兩盒間的狹縫處。關(guān)于回旋加速器，下列說法正確的是（）A.圖中兩D形盒內(nèi)所加磁場使粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.圖中兩D形盒間所加電場使粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)周期隨粒子速度的增大而減小D.圖中D形盒的半徑越大，同一粒子最終獲得的動(dòng)能越大【答案】AD【解析】【詳解】AB．回旋加速度器的原理是利用電場加速帶電粒子，利用磁場改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，故A正確，B錯(cuò)誤；C．帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)周期周期與粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小無關(guān)，所以帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期不變，故B錯(cuò)誤；D．根據(jù)帶電粒子的最大動(dòng)能為可知，帶電粒子的最大動(dòng)能與磁場和加速器半徑有關(guān)，與交變電壓無關(guān)，半徑越大，最大動(dòng)能越大，故D正確。故選AD。6.如圖所示，自感線圈L的自感系數(shù)很大，電阻可忽略不計(jì)，定值電阻的阻值為，小燈泡的電阻為，已知，則（）A.開關(guān)閉合瞬間，小燈泡立即變亮B.開關(guān)閉合瞬間，小燈泡逐漸變亮C.開關(guān)斷開瞬間，小燈泡逐漸變暗D.開關(guān)斷開瞬間，小燈泡先閃一下，而后逐漸變暗【答案】AC【解析】【詳解】AB．開關(guān)S閉合后，通過線圈L電流逐漸增大，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增大，燈泡與線圈L并聯(lián)，不影響通過燈泡的電流，故燈泡會(huì)立刻變亮，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．開關(guān)S閉合，待穩(wěn)定后，由于，流過的電流小于流過的電流，開關(guān)S斷開瞬間，線圈由于自感，阻礙電流的減小，線圈、燈泡組成閉合回路，故小燈泡逐漸變暗，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。7.如圖甲所示，連接電流傳感器的線圈套在長玻璃管上。將強(qiáng)磁鐵從長玻璃管上端由靜止釋放，磁鐵下落過程中穿過線圈，并不與玻璃管接觸。實(shí)驗(yàn)觀察到的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，則（）A.磁鐵下落過程機(jī)械能守恒B.過程中磁鐵對(duì)線圈的作用力方向始終向下C.時(shí)刻穿過線圈磁通量的變化率不為零D.若將強(qiáng)磁鐵兩極翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則感應(yīng)電流先沿負(fù)方向后沿正方向【答案】BD【解析】【詳解】A．磁鐵下落過程，磁場力對(duì)磁鐵做了功，磁鐵機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)楞次定律的來拒去留，可知t1~t3時(shí)間內(nèi)，磁鐵受到線圈的作用力方向始終向上，所以磁鐵對(duì)線圈的作用力方向始終向下。故B正確；C．由乙圖中感應(yīng)電流的變化可知，t2時(shí)刻強(qiáng)磁鐵恰好運(yùn)動(dòng)到線圈處，此時(shí)穿過線圈的磁通量最大，電流為0，穿過線圈磁通量的變化率為零。故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化?？芍魧⒋盆F兩極翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實(shí)驗(yàn)，磁場方向相反，則磁場的變化也隨之相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向也相反，即先產(chǎn)生負(fù)向感應(yīng)電流，后產(chǎn)生正向感應(yīng)電流，故D正確。故選BD。8.如圖所示，在平面等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)存在一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。大量帶正電的粒子先后以速度垂直邊從不同位置射入磁場，有些粒子能在邊界上相遇。已知。粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，不計(jì)粒子重力，不考慮各粒子之間的相互作用。下列判斷正確的是（）A.磁場方向垂直紙面向外B.磁場方向垂直紙面向里C.相遇粒子的入射時(shí)間差的最大值為D.相遇且入射時(shí)間差最大的兩粒子入射點(diǎn)之間的距離為【答案】BC【解析】【詳解】AB．由題知，有些粒子能在邊界上相遇。說明帶正電的粒子向偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則知，磁場方向垂直紙面向里，A錯(cuò)誤、B正確；C．如圖所示設(shè)粒子在點(diǎn)相遇，半徑為，當(dāng)粒子軌跡在處相切時(shí)間差有最大值，由洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則則周期為代入得由幾何關(guān)系知，時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，則時(shí)間差最大值為C正確；D．如圖所示由幾何關(guān)系知，，則相遇且入射時(shí)間差最大的兩粒子入射點(diǎn)之間的距離為代入得D錯(cuò)誤。故選BC。三、非選擇題：共60分。其中9、10、11題為填空題，12、13題為實(shí)驗(yàn)題，14~16為計(jì)算題。考生根據(jù)要求作答。9.如圖為某勻強(qiáng)電場的等勢(shì)面分布圖，已知每兩個(gè)相鄰等勢(shì)面相距2，則該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度___________；將一電荷量的試探電荷從a點(diǎn)移到d點(diǎn)，則試探電荷的電勢(shì)能___________（選填“增加”或“減少”）___________J。【答案】①.100②.減少③.1.2×10-7【解析】【詳解】[1]兩個(gè)相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差為則電場強(qiáng)度為[2][3]由圖可知，a點(diǎn)電勢(shì)為d點(diǎn)電勢(shì)為則，兩點(diǎn)的電勢(shì)差為試探電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，電場力做功為則電勢(shì)能變化為所以，試探電荷在移動(dòng)過程中，電荷的電勢(shì)能減小，減小了。10.在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，為定值電阻（），為滑動(dòng)變阻器，定值電阻大于電源內(nèi)阻r。將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端向右滑動(dòng)，則電壓表的示數(shù)___________（選填“變大”“變小”或“不變”）；在此過程中理想電流表、、的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為、和，理想電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值為，則_________（選填“小于”“等于”或“大于”），_______（選填“小于”“等于”或“大于”）。【答案】①.變大②.大于③.小于【解析】【詳解】[1][2][3]現(xiàn)將的滑動(dòng)觸點(diǎn)向右端移動(dòng)，則阻值增大，總電阻增大，總電流變小，變小。內(nèi)阻上的電壓變小，則路端電壓增大，即電壓表的示數(shù)變大。根據(jù)并聯(lián)電路分流規(guī)律可得因?yàn)镮3減小，而I1增大，所以I2一定減小，且I2減小量比I3的減小量大，即一定大于。由歐姆定律有由閉合回路歐姆定律有所以因?yàn)樗?1.2023年9月17日，全球單機(jī)容量最大的福建平潭海上風(fēng)電場全容量并網(wǎng)發(fā)電，其電能輸送示意圖如圖所示。若將輸送電壓由220升級(jí)為1100，保持輸送的總電功率、發(fā)電機(jī)輸出電壓、用戶得到的電壓和輸電線的電阻不變，則升壓變壓器匝數(shù)比變?yōu)樯?jí)前的_______倍，輸電線上電流變?yōu)樯?jí)前的_________倍；輸電線損失的功率變?yōu)樯?jí)前的_________倍?！敬鸢浮竣?5②.③.【解析】【詳解】[1][2][3]由理想變壓器基本關(guān)系知不變，變?yōu)樵瓉淼?倍，所以變?yōu)樯?jí)前的5倍。因?yàn)檩斔凸β什蛔?，由公式可知輸電電流變?yōu)樯?jí)前的倍。損失功率為所以輸電線損失的功率變?yōu)樯?jí)前的倍。12.如圖所示的器材可用來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其中、為兩個(gè)線圈，G為靈敏電流計(jì)。（1）在答題卡上將圖中所缺導(dǎo)線補(bǔ)接完整______；（2）用導(dǎo)線將器材連接好，閉合開關(guān)瞬間，產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其原因是穿過線圈______（選填“”或“”）的______發(fā)生了變化；（3）如果閉合開關(guān)瞬間發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏，電路穩(wěn)定后，將迅速從中抽出時(shí)，電流計(jì)的指針將偏______（選填“向右”“向左”或“不會(huì)”）；（4）將插入中，閉合開關(guān)后，下列操作可使中感應(yīng)電流與中電流繞行方向相反的是______A.在中插入軟鐵棒B.拔出C.將變阻器滑片向右移動(dòng)D.斷開開關(guān)【答案】①.見解析②.L2③.磁通量④.向左⑤.A【解析】【詳解】（1）[1]將與靈敏電流計(jì)G連接構(gòu)成閉合回路，將與滑動(dòng)變阻器、電源合開關(guān)連接，產(chǎn)生磁場，電路圖如圖所示（2）[2][3]用導(dǎo)線將器材連接好，根據(jù)上述可知，線圈與靈敏電流計(jì)形成閉合回路，閉合開關(guān)瞬間，產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其原因是穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化。（3）[4]如果閉合開關(guān)瞬間發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏，表明磁場方向一定，穿過線圈的磁通量增大時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針向右偏，可知，電路穩(wěn)定后，將迅速從中抽出時(shí)，穿過線圈的磁通量減小，電流計(jì)的指針將偏向左。（4）[5]A．在中插入軟鐵棒，穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向一定相反，根據(jù)安培定則可知，中感應(yīng)電流與中電流的繞行方向相反，故A正確；B．拔出，穿過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向一定相同，根據(jù)安培定則可知，中感應(yīng)電流與中電流的繞行方向相同，故B錯(cuò)誤；C．將變阻器滑片向右移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電阻增大，電路中電流減小，線圈產(chǎn)生磁場減弱，穿過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向一定相同，根據(jù)安培定則可知，中感應(yīng)電流與中電流的繞行方向相同，故C錯(cuò)誤；D．?dāng)嚅_開關(guān)，穿過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向一定相同，根據(jù)安培定則可知，中感應(yīng)電流與中電流的繞行方向相同，故D錯(cuò)誤。故選A。13.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖甲的電路測量一新材料的電阻率。其中為該新材料制成的圓柱體電阻絲，其橫截面積為S，是阻值為0.6Ω的定值電阻。正確接線后，閉合開關(guān)，讀出電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I以及對(duì)應(yīng)的長度L。調(diào)節(jié)滑片P的位置，記錄多組U、I、L的值。（1）某次實(shí)驗(yàn)過程中，電流表的指針位置如圖乙所示，該示數(shù)為___________A；（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出圖像如圖丙所示，則圖甲中電源的電動(dòng)勢(shì)__________V，內(nèi)阻_________Ω。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可進(jìn)一步繪出，如圖丁所示，則電阻絲的電阻率的表達(dá)式__________（用a、b、S表示）【答案】①.0.34②.1.5③.0.4④.【解析】【詳解】（1）[1]電流表選用0.6A擋，其最小分度為0.02A，由圖可知，此時(shí)電流大小為0.34A；（2）[2]由閉合電路歐姆定律可知由圖乙所示可知，圖像與縱坐標(biāo)間的交點(diǎn)表示電動(dòng)勢(shì)，故有[3]圖像的斜率其中解得（3）[4]由歐姆定律和電阻定律有得所以圖線斜率得14.半導(dǎo)體有著廣泛的應(yīng)用，人們通過離子注入的方式優(yōu)化半導(dǎo)體以滿足不同的需求。其原理簡化如圖所示，Ⅰ區(qū)域?yàn)樗俣冗x擇器，存在著互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為；Ⅱ域?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁場，其邊界是邊長為2L的正方形。一長度為L的半導(dǎo)體材料放在邊上，下端與C點(diǎn)重合，上端為F點(diǎn)。一束正離子流從狹縫射入速度選擇器，沿著直線通過速度選擇器，并從邊的中點(diǎn)垂直邊射入Ⅱ區(qū)域。已知每個(gè)離子的電量均為q，質(zhì)量均為m，不考慮離子重力以及離子間的相互作用。（1）求離子從射入的速度大小v；（2）若離子打在F點(diǎn)，求Ⅱ區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）要使粒子沿直線通過速度選擇器，需滿足得（2）由幾何關(guān)系，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑由牛頓第二定律有得15.如圖所示，長的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場中的A點(diǎn)，此時(shí)繩與豎直方向的夾角。已