2023年河南省陕州中学高二上物理期末综合测试试题含解析.doc

2023年河南省陕州中学高二上物理期末综合测试试题
注意事项:
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2．答题时请按要求用笔。
3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5．保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题：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、图为一速度选择器，内有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这处电场场强大小和方向的说法中，正确的是（　　）

A.大小为，粒子带正电时，方向向上
B.大小为，粒子带负电时，方向向上
C.大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关
D.大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关
2、力F1、F2是两个相互垂直的共点力，其中F1＝5N，F2＝12N，则F1、F2的合力大小为
A.2 N B.7 N
C.13 N D.17 N
3、如图所示的电路，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态，现将滑动变阻器的滑片P向左移动，则（　　）

A.电容器的电容将减小
B.电容器的电荷量将减少
C.电容器中的电场强度将增大
D.液滴将向上运动
4、如图所示，在正方形虚线框abcd内有垂直纸面向里的匀强磁场，甲、乙两带电粒子以相同速度先后从ab边的中点O垂直ab边射入磁场，已知甲粒子刚好从b点离开磁场，乙粒子垂直于ad边从其中点O'离开磁场，不计两粒子的重力，则下列说法中正确的是（　　）

A.甲粒子带正电，乙粒子带负电
B.甲、乙两粒子比荷之比为2：1
C.甲、乙两粒子转动周期之比为2：1
D.甲、乙两粒子在磁场中运动时间之比为1：2
5、如图所示，A、B、O、C为在同一竖直平面内的四点，其中A、B、O沿同一竖直线，B、C同在以O为圆心的圆周(用虚线表示)上，沿AC方向固定有一光滑绝缘细杆L，在O点固定放置一带负电的小球．现有两个质量和电荷量都相同的带正电小球a、b均可视为点电荷，先将a套在细杆上．让其从A点由静止开始沿杆下滑，后使b从A点由静止开始沿竖直方向下落，则下列说法中正确的是（　　）

A.从A点到C点，小球a做匀加速运动
B.小球a在C点的动能等于小球b在B点的动能
C.从A点到C点，小球a的机械能先增加后减少，但机械能与电势能之和不变
D.小球a从A点到C点电场力做的功大于小球b从A点到B点电场力做的功
6、如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下．一边长为的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动．线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是（）

A. B.
C. D.
二、多项选择题：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，有多个选项是符合题目要求的。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，一圆柱形磁铁竖直放置，在它的下方有一带负电小球置于光滑绝缘水平面上，小球在水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）

A.小球所受的合力可能不指向圆心
B.小球对地面的压力大于小球的重力
C.俯视观察，小球的运动方向一定是顺时针
D.俯视观察，小球的运动方向一定是逆时针
8、关于磁通量的概念，以下说法中错误的是(　　)
A.磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
B.磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大
C.穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零
D.磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的
9、如图甲，有一个原.副线圈匝数比为4:1的理想变压器，图中的电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，其中为热敏电阻（其电阻值随温度的升高而减小），为定值电阻，下列说法正确的是(　　 )

A.t＝0.02s时电压表V2的示数为9V
B.副线圈两端电压的瞬时值表达式为（V）
C.变压器原.副线圈中的电流之比和输入.输出功率之比均为1：4
D.Rt处温度升高时，电流表的示数变大，电压表V2的示数不变
10、如图所示，A、B、C三个小球（可视为质点）的质量分别为m、2m、3m，B小球带负电，电荷量为q，A、C两小球不带电（不考虑小球间的静电感应），不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O点，三个小球均处于竖直向上的匀强电场中，电场强度大小为E，以下说法正确的是（　　）

A.静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mg+qE
B.静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mg﹣qE
C.剪断O点与A小球间细线的瞬间，A、B两小球间细线的拉力为qE
D.剪断O点与A小球间细线的瞬间，A、B两小球间细线的拉力为qE
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）潍坊高铁北站于2018年12月26日正式投入使用，启用前安装电磁设备时，为减少地磁场的影响，技术人员用霍尔元件做成的设备测地磁场B的大小和方向，该设备的示意图如图所示，设备的MN端边沿东西方向、NQ沿南北方向置于水平地面上，通入沿NQ自南向北方向的恒定电流I后，电压表有读数；以MN为轴，缓慢向上抬高PQ端，电压表示数发生变化，当它与地面成85°角时，电压表读数最大为U．若该霍尔元件的载流子M为自由电子，电量为e，单位体积内的自由电子个数为n，MN和PQ两端的截面积均为s，MN＝PQ＝d．则该处的地磁场B＝_____；方向_____；该元件电势高的一侧是_____（填“MP”或“NQ”）。

12．（12分）某同学要测定一个圆柱体的电阻率，进行了如下操作：
（1）用10分度的游标卡尺测量圆柱体的长度，由图可知其长度为______mm；

（2）用螺旋测微器测量其直径如图，可知其直径为_______mm；

（3）用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×1”位置的多用电表粗略测量该圆柱体的电阻，根据图所示的表盘，可读出被测电阻阻值为______Ω

（4）为了精确的测量该圆柱体的电阻，他选用了以下仪器，用伏安法进行测量，实验要求电压表的读数从0开始，请在框图中画出实验电路图_______
A．直流电源，输出电压为6V；
B．电压表3V，内阻大约1kΩ；
C．电流表0.6A，内阻大约1Ω；
D．滑动变阻器，总电阻10Ω；
E．开关、导线若干

四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图，两根间距为L＝0.5m的平行光滑金属导轨间接有电动势E＝3V、内阻r＝1Ω的电源，导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°．金属杆ab垂直导轨放置，质量m＝0.2kg．导轨与金属杆接触良好且金属杆与导轨电阻均不计，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中．当R0＝1Ω时，金属杆ab刚好处于静止状态，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8

（1）求磁感应强度B的大小；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，求金属杆的加速度
14．（16分）ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是半径为R的圆环，轨道的水平部分与半圆环相切．A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为q=+C的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）

(1)小球到达C点的速度大小
(2)小球在C点时，轨道受到的压力大小
15．（12分）如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m，a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v0 =1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处（图中未画出）．求P、Q之间的距离L

参考答案

一、单项选择题：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、D
【解析】当粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡时，粒子流匀速直线通过该区域，有qvB＝qE，所以E＝Bv．假设粒子带正电，则受向下的洛伦兹力，电场方向应该向上．粒子带负电时，电场方向仍应向上．故正确答案为D
2、C
【解析】力F1、F2是两个相互垂直的共点力，根据平行四边形法则可知，F1、F2的合力大小为，故选C.
3、B
【解析】A．电容器的电容是由电容器本身决定的，与外部因素无关，选项A错误；
B．将滑动变阻器的滑片P向左移动，电路总电阻变大，总电流减小，则R2两端的电压减小，电容量两端电压减小，根据Q=CU可知，电容器的电荷量将减少，选项B正确；
C．电容量两端电压减小，根据可知，电容器中的电场强度将减小，选项C错误；
D．电容器中的电场强度将减小，则液滴受到的向上的电场力减小，则液滴将向下运动，选项D错误。
故选B。
4、B
【解析】A．粒子在磁场中运动只受洛伦兹力作用，故粒子做匀速圆周运动；根据粒子从O点垂直ab边射入磁场，甲粒子从b点离开磁场，乙粒子从O'点离开磁场可得：甲粒子做顺时针圆周运动，乙粒子做逆时针圆周运动；那么由左手定则可得：甲粒子带负电，乙粒子带正电，故A错误；
B．粒子在磁场中运动只受洛伦兹力作用，故粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力做向心力，故有：

所以粒子比荷

设正方形虚线框的边长为L；根据粒子做匀速圆周运动，由甲粒子从O点垂直ab边射入磁场，从b点离开磁场可得：轨道半径

根据乙粒子从O点垂直ab边射入磁场，从O'点垂直于ad边离开磁场可得轨道半径

所以，甲、乙两粒子比荷之比

故B正确；
C．粒子转动周期

所以甲、乙两粒子转动周期之比
T甲：T乙=R甲：R乙=1：2
故C错误；
D．根据粒子速度方向变化可得：甲粒子转过的圆心角为180°，乙粒子转过的圆心角为90°，所以，甲、乙两粒子在磁场中运动时间之比

故D错误；
故选B。
5、C
【解析】小球A在运动过程中库仑力得大小一直发生变化，因此小球得合力发生变化，因此不是匀变速运动，A错误；
AB过程和AC过程中电场力做功相同，但是AC过程重力做功更多，因此小球C点动能更大，因此B错误D错误；
从A到C电场力现做负功后正功，因此机械能先减小后增大，由能量守恒可知机械能和电势能总和不变，C正确；
6、D
【解析】第一过程从①移动②的过程中

左边导体棒切割产生的电流方向是顺时针，右边切割磁感线产生的电流方向也是顺时针，两根棒切割产生电动势方向相同所以，则电流为，电流恒定且方向为顺时针，再从②移动到③的过程中左右两根棒切割磁感线产生的电流大小相等，方向相反，所以回路中电流表现为零，

然后从③到④的过程中，左边切割产生的电流方向逆时针，而右边切割产生的电流方向也是逆时针，所以电流的大小为，方向是逆时针

当线框再向左运动时，左边切割产生的电流方向顺时针，右边切割产生的电流方向是逆时针，此时回路中电流表现为零，故线圈在运动过程中电流是周期性变化， D正确；ABC错误；故选D

二、多项选择题：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，有多个选项是符合题目要求的。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、BD
【解析】A．小球所受力的合力提供向心力，做匀速圆周运动的物体所受合力一定指向圆心，故A错误；
B．由图可知，小球处磁场的方向是斜向上，洛伦兹力垂直于磁场的方向，又洛伦兹力应该受指向圆心方向的分量提供向心力，故洛伦兹力的方向是斜向下，并不指向圆心，如图，结合受力的特点可知，小球在竖直方向上，受到的支持力一定等于重力与洛伦兹力沿竖直方向向下的分力的和，根据牛顿第三定律可知，小球对地面的压力大于小球的重力，故B正确；

CD．根据前面分析的洛伦兹力的方向，由左手定则判断带负电的小球的运动方向一定是逆时针，故C错误，D正确；
故选BD。
8、ABD
【解析】闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量．计算公式：Φ= BS，式中的S可以理解为有效面积，即与磁场垂直的面积
A、磁感应强度越大，有效面积不一定大，所以磁通量不一定大，A选项错误
B、磁通量公式Φ=BScosθ的，由于线圈与磁场的方向之间的夹角不知道，所以不能判断出线圈中的磁通量的大小。故B错误。
C、当有效面积为零，磁场不为零时，磁通量一定为零，C选项正确
D、磁通量发生变化，可能磁场发生变化，也可能是有效面积发生了变化，D选项错误
故选ABD
9、AD
【解析】B.原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压，周期0.02s，故角速度是
，
（V），
因变压器原、副线圈的匝数比为4：1，可知次级电压最大值为，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为：
（V），
故B错误；
A.电压表V2的示数为有效值，级电压最大值为，所以有效值为
，
故A正确；
C.根据可知，变压器原、副线圈中的电流之比1：4；输入、输出功率之比为1：1，故C错误；
D.变压器次级电压由初级电压和匝数比决定，则Rt处温度升高时，次级电压不变，电压表V2的示数不变，次级电阻减小，则电流表的示数变大，故D正确；
10、AC
【解析】AB．静止时，对AB球整体进行受力分析，则有：
T=2mg+3mg+Eq=5mg+Eq
故A正确，B错误；
CD．假设B球也不带电，则剪断OA线瞬间，A、B、C三个小球一起以加速度g自由下落，互相相对静止，AB、BC间拉力为0.若B球带负电，则相当于在上述状态下给B球瞬间施加一个竖直下下的电场力qE，电场力 qE对A、B球整体产生一个竖直向下的加速度，此时A、B球的加速度为
aA=g+
（显然大于g），C球以加速度g保持自由下落，以A球为研究对象可得A、B球间细线的拉力为T，由牛顿第二定律，则有
T+mg=maA
解得
T=qE
故C正确，D错误
故选AC。

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、 ①. ②.与地面成5°斜向下 ③.MP
【解析】[1]当电子受到的电场力和洛伦兹力相等时，电压达到稳定，此时有

电流的微观表达式为

解得

[2]由于当时电压最大为U，此时磁场方向与霍尔元件垂直，即地磁场方向与地面成5°斜向下；
[3]由与载流子为电子，由左手定则可知，电子朝NQ板聚集，即电势较高的一侧为MP。
12、 ①.22.6 ②.6.360-6.363 ③.7 ④.
【解析】（1）由图得主尺读数为2.2cm=22mm，游标尺读数为，所以圆柱体的长度为22+0.6mm=22.6mm．由图得主尺读数为6mm，可动刻度读数为，所以圆柱体的直径为6+0.360mm=6.360mm．由图知，电阻读数要读多用电表最上的表盘，即读数为
由题意要求电压表的读数从0开始，所以滑动变阻器要用分压接法，由待测电阻大约为7欧，满足电压表的内阻远大于待测电阻，得电流表要用外接法，电路图如图所示：

【点睛】学生要会读游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的示数，知道滑动变阻器必须用分压接法的三种情况

四、计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1）2T；（2）1.5m/s2，方向沿斜面向上
【解析】（1）当R0=1Ω时，根据闭合电路的欧姆定律求解电流强度，由平衡条件求解磁感应强度；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，此时安培力的方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律求解加速度大小
【详解】（1）当R0＝1Ω时，根据闭合电路的欧姆定律可得
根据左手定则可知安培力方向水平向右；
由平衡条件有：BILcosθ＝mgsinθ
解得B＝2T；
（2）若保持B的大小不变而将方向改为垂直于斜面向上，此时安培力的方向沿斜面向上，大小不变；
根据牛顿第二定律可得：BIL﹣mgsinθ＝ma
解得：a＝1.5m/s2，方向沿斜面向上
【点睛】本题主要是考查安培力作用下的导体棒的平衡问题，解答此类问题要明确导体棒的受力情况，结合平衡条件列方程解答
14、 (1) (2)3N
【解析】(1)设小球在C点的速度大小是vC，则对于小球由A→C的过程中，由动能定理得：

解得：

(2)小球在C点时受力分析如图

由牛顿第二定律得：

解得：

由牛顿第三定律可知，小球对轨道压力：
NC′=NC=3N
15、8cm
【解析】粒子a板左端运动到P处，由动能定理得

代入有关数据，解得
，代入数据得θ=30°
粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为O，半径为r，如图
由几何关系得

联立求得
代入数据解得