莆田一中2023~2024学年度上学期期末考试试卷
高二 物理必修三第三章~第六章选择性必修二
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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．下列说法不正确的是（ ）
A．无线电波、光波、射线、射线都是电磁波
B．麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在
C．奥斯特发现了电流的磁效应
D．振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，磁场能最小
2．某交流发电机产生交变电流的装置如左图所示，产生的感应电动势与时间的关系如右图所示，下列说法正确的是（ ）
A．时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大
B．线圈通过中性面时，交变电流不改变方向
C．线框中产生的感应电动势
D．如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为
3．在如图所示的电路中，电源电动势为内阻为均为定值电阻，为滑动变阻器，为电容器，分别为理想电流表和理想电压表．在滑动变阻器的滑片自一端向另外一端滑动的过程中，电压表的示数增大，则（ ）
A．电流表的示数减小 B．电源的输出功率增大
C．电容器所带电荷量增加 D．电阻的电功率减小
4．如图所示，足够长、光滑的平行金属导轨与水平面成夹角放置，导轨的上端接有电容为的电容器（电容器耐压足够大），导轨间距为，导轨处于方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中（图中未画出），金属棒垂直放置在导轨上，一切电阻不计．把金属棒由静止释放后（以此刻为0时刻），下列关于电容器所带电荷量、金属棒的动能、通过金属棒的电流随时间变化的图像，以及金属棒运动速度随运动位移变化的图像正确的是（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题：本题共4小题，每题6分，共24分．每小题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分．
5．地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示．学术界对于地磁场的形成机制尚无共识．一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流．基于此理论，下列判断正确的是（ ）
A．地表电荷为负电荷
B．环形电流方向与地球自转方向相同
C．若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大
D．若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大
6．如图所示，在半径为的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直于圆平面（未画出）．一群比荷相同的负离子以相同速率（较大）由点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（不计重力）（ ）
A．离子飞出磁场时的动能一定相等 B．离子在磁场中运动半径一定相等
C．由点飞出的离子在磁场中运动的时间最长 D．沿方向射入的离子飞出时偏转角最大
7．质量为、带电量为的小球套在水平固定且足够长的粗 绝缘杆上，如图所示，整个装置处于磁感应强度为、垂直纸面向里的水平匀强磁场中．现给小球一个水平向右的初速度使其开始运动，不计空气阻力，则小球从开始到最终稳定的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．不可能先减速后做匀速运动 B．最终稳定时的速度一定是
C．运动过程中克服摩擦力做的功可能是0 D．最终稳定时的速度可能是0
8．某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡的规格均为“”，理想变压器原副线圈的匝数比分别为和．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定（ ）
工作时，（ ）
A．与一样亮 B．比更亮
C．上消耗的功率比的大 D．上消耗的功率比的小
三、非选择题：共60分，其中9、10、11为填空题，12、13为实验题，14、15、6为计算题．
9．（共2分）如图所示的电路中，是一个自感系数很大的线圈，直流电阻可忽略不计．开关闭合后，灯泡会______________（选填“逐渐”或“立刻”）变亮；开关断开瞬间，流经灯泡的电流方向是从______________（选填“到”或“到”）．
10．（共2分）如图所示，为定值电阻，为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），为小灯泡，当温度降低时，电流表的示数______________（选填“增大”或“减小”或“不变”）小灯泡变______________（选填“变亮”或“变暗”或“不变”）
11．（共2分）如图，上下两块金属板水平放置，相距为，板间电压为．两板间右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．将喷墨打印机喷嘴处在两板中线左侧位置，从喷嘴水平向右喷出质量为、速度为的带电墨滴．墨滴在电场区域恰能做匀速直线运动，并垂直磁场左边界进入电场、磁场共存区域，最终垂直打在下板上．重力加速度为，则墨滴带电量大小______________；磁感应强度______________（均用题中物理量符号表示）．
12．（共6分）某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素
图a 图b 图c
（1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______________
A．灯泡均不发光 B．灯泡交替短暂发光
C．灯泡短暂发光、灯泡不发光 D．灯泡不发光、灯泡短暂发光
（2）通过实验得知：当电流从图中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转．
（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路
（4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最_（选填“左”或“右”）端
（5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈中快速抽出时，观察到电流计指针______________
A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转
13．（共8分）一段粗细均匀、中空的圆柱形导体，其横截面及中空部分横截面均为圆形，如图（a）所示．某同学想测量中空部分的直径的大小，但由于直径太小无法直接精准测量，他设计了如下实验进行间接测量．
图（a） 图（b） 图（c）
该同学进行了如下实验步骤：
（1）用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径如图（b）所示．则直径的测量值为______________．然后又用游标卡尺测得该元件的长度．
（2）用多用电表粗测这段导体两端面之间的电阻值：该同学选择“”挡位，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大．为了较准确地进行测量，应该选择______________挡位（选填“”或“”），并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图（c）所示，测量值为______________．
（3）设计了如图（d）所示的电路精确测量这段导体两端面之间的电阻值，除待测导体件外，实验室还提供了下列器材：
图（e） 图（d）
A．电流表（量程为，内阻）
B．电流表（量程为．内阻未知）
C．滑动变阻器
D．定值电阻
E．定值电阻
F．电源（电动势，内阻可以忽略）
G．开关、导线若干
根据以上器材和粗测导体电阻值的情况可知，电路中定值电阻应选择______________（填器材前面的字母代号）；为了减小误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组的值，作出关系图像如图（e）所示．若读出图线上某点对应的的坐标值分别为和，则可知这段导体两端面间电阻的测量值______________（用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）
（4）该同学查出这段导体材料的电阻率，则中空部分的直径大小测量值为______________（用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）．
14．（共10分）质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源产生的各种不同正离子束（速度可看成为零），经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片上，设离子在上的位置到入口处的距离为．
（1）设离子质量为、电荷量为、加速电压为、磁感应强度大小为，求的大小；
（2）氢的三种同位素从离子源出发，到达照相底片的位置距入口处的距离之比为多少？
15．（共14分）如图所示，无限长平行金属导轨位于水平面内，间距，导轨左端处接有阻值的电阻，空间中存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场方向竖直向下．质量、有效电阻的导体棒静止在导轨上，某时刻开始受到大小为、方向向右的水平外力作用，导体棒沿导轨向右运动，当通过导体棒的电荷量为时，已经开始做匀速运动，之后撤去外力，导体棒最终静止．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，线框的电阻不计，不计摩擦及空气阻力．求：
（1）导体棒向右匀速运动的速度大小；
（2）撤去外力到最终静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热；
（3）导体棒从静止开始向右运动的过程中，通过导体棒的电荷量为时，导体棒的位移．
16．（共16分）光滑水平轨道在端很接近但是不相连，段与段平行，尺寸如图所示．轨道之间存在磁感应强度为的匀强磁场．初始时质量为的杆1放置在、两点上，杆2放置在杆1右侧处．除杆2电阻为外，杆1和轨道电阻均不计．
（1）若固定杆1，用水平外力以速度匀速向右拉动杆2．试利用法拉第电磁感应定律推导：杆2中的感应电动势大小为；
（2）若固定杆2，用水平外力将杆1以初速度向左拉动，运动过程中保持杆中电流不变，求杆1向左运动位移时速度的大小；
（3）在（2）问的过程中，杆1向左运动位移过程中，求水平外力做的功；
（4）在（2）问的过程中，求杆1向左运动位移所用时间．
2024高二上物理期末考试参考答案：
一、（共40分）单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分，多项选择题：本题共4小题，每题6分，共24分．每小题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B D D A AC BC CD BC
二、非选择题（共60分）
9．（1）逐渐 （2）到 10．（1）减小 （2）变亮 11．（1） （2）
12．（1）B （2）向上 （4）左 （5）C
13．（1）4.486（4.485～4.487均可） （2） 140
（3） （4）
14．（1） （2）
【详解】（1）离子在电场中被加速时，由动能定理
进入磁场时洛伦兹力提供向心力，，又，
由以上三式得．
（2）氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由（1）结果知，
．
15（1）；（2）；（3）
【详解】（1）导体棒匀速运动时，受力平衡，即
则
感应电动势
又
解得
（2）撤去外力后，导体棒的动能转化为总的焦耳热，即
导体棒上产生的焦耳热
解得
（3）由于
可知
解得
16．共16分【答案】（1）推导过程见解析，（2），（3），（4）．
【详解】（1）经过，感应电动势：；
（2）移动后，切割长度，此时感应电动势：
解得：
（3）因为安培力：
切割有效长度与位移成线性关系均匀减小，安培力做功为：
根据动能定理：
解得水平外力做的功：；
（4）因为电流不变，所以感应电动势为一定值：
解得：．
