吉林省吉林市2023-2024学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是( )
A. 库仑发现了点电荷的相互作用规律，测定了元电荷的数值
B. 法拉第在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系
C. 开普勒发现了行星运动的规律，提出了万有引力定律
D. 法拉第发现了电磁感应现象
2.如图是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，、中电流垂直纸面向里，中电流垂直纸面向外如果，则点的磁感应强度的方向( )
A. 垂直纸面向外
B. 垂直纸面向里
C. 由指向
D. 由指向
3.如图所示，一条形磁铁极朝下，向下靠近闭合线圈时( )
A. 磁铁与线圈相互排斥，通过的感应电流方向从到
B. 磁铁与线圈相互吸引，通过的感应电流方向从到
C. 磁铁与线圈相互排斥，通过的感应电流方向从到
D. 磁铁与线圈相互吸引，通过的感应电流方向从到
4.如图甲所示，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的磁场，磁场变化规律如图乙所示，面积为的匝金属线框处在磁场中。线框与电阻相连，若金属框的电阻为，下列说法正确的是( )
A. 线框面积将有扩大趋势 B. 流过电阻的感应电流方向由到
C. 线框边受到的安培力方向向上 D. 、间的电压为
5.矩形导线框固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流的正方向，下列各图中正确的是( )
A. B.
C. D.
6.空间中有沿轴方向的静电场，轴上各点电势分布如图所示，图线关于纵轴对称，则( )
A. 该电势分布可能是放置在点的正点电荷形成的
B. 某点电荷在处和处受到的电场力相同
C. 某点电荷从沿轴移动到处，其电势能先减小后增大
D. 某点电荷在处的电势能可能小于在处的电势能
7.如图所示，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为，相应的出射点分布在四分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用，则：为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图是一小型交流发电机供电原理图，两磁极、间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接，灯泡上标有“，”字样且正常发光除灯泡外不计其余电阻从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变发电机化图像如图乙，下列说法正确的是( )
A. 当时发电机内线圈平面与磁场方向平行
B. 发电机输出电流的瞬时值
C. 变压器原、副线圈匝数之比为
D. 发电机分钟内产生的电能为
9.如图所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆在宽度为的平行金属导轨上以的速度沿导轨向右匀速滑动，电阻的阻值为，其他电阻不计。金属杆始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是( )
A. 通过电阻的电流方向为
B. 通过电阻的电流为
C. 端电势高于端电势
D. 若磁感应强度为，其他条件不变，中产生的感应电动势变为
10.如图所示，匀强磁场的边界为直角三角形，，已知磁感应强度为，方向垂直纸面向里。处有一粒子源，沿方向发射出大量带正电荷的同种粒子，粒子质量为，粒子的初速度大小可调，粒子重力不计，则下列说法正确的是( )
A. 取合适值，粒子可以到达点
B. 能到达边界的所有粒子所用的时间均相等
C. 粒子从运动到边所用的最长时间为
D. 若粒子能到达边界，则粒子速度越大，从运动到边的时间最长
三、实验题：本大题共2小题，共13分。
11.在“测定金属的电阻率”的实验中：
用螺旋测微器测量金属丝直径时，其示数如图甲所示，则金属丝的直径为 ______。
某同学设计了如图乙所示的电路测量该金属丝的电阻阻值约。
可选用的器材规格如下：
电源电源电压为，内阻不计；
电流表，内阻约；
电流表，内阻为；
滑动变阻器阻值，额定电流；
滑动变阻器阻值，额定电流；
定值电阻；
定值电阻；
开关和导线若干。
为了便于操作，并使测量尽量精确，定值电阻应选______。
某次测量时电流表的读数为，电流表示数为，计算的准确值为 ______计算结果保留位有效数字。
12.某同学利用如图甲所示的电路测量未知电阻的阻值、电源电动势和内阻，备有下列器材：
A.电流表量程，内阻
B.电流表量程，内阻
C.电源电动势约，内阻约为
D.电阻箱最大电阻
E.未知电阻阻值约为
F.开关两个，导线若干
操作步骤如下：
为使测量结果较准确，电流表应选______选填“”或“”；
测的阻值时先闭合开关和，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数为；接着断开，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数仍为，则的阻值为______，该测量原理______选填“有”或“没有”系统误差；
保持闭合、断开，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值及电流表的示数。为了直观地得到与的关系，该同学以为纵轴、为横轴，作出如图乙所示的一条直线，根据图乙可求得电源的电动势 ______， ______。计算结果均保留两位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13.如图所示，一对间距、竖直放置的平行金属板、分别接于电路中的、两点间，为滑动变阻器的中点，平行金属板间产生的电场可视为匀强电场。现将一质量为带电小球，用质量不计的绝缘细线悬挂于电场中某点，小球静止时悬线与竖直方向的夹角，滑动变阻器的总阻值为，定值电阻，电源内阻，闭合，电流表示数为，取，。求：
求电源电动势的大小；
小球的电性以及带电量；
剪断细线瞬间小球的加速度。
14.如图所示，有一对平行金属板，两板相距为电压为；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里．图中右边有一半径为、圆心为的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里．一正离子沿平行于金属板面，从点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的点射出．已知与夹角，不计离子重力．求：
离子速度的大小；
离子的比荷；
离子在圆形磁场区域中运动时间．
15.如图所示，、为足够长的两平行金属导轨，它们之间连接一个阻值的电阻，导轨间距为；有一质量，电阻，长的金属杆水平放置在导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，导轨平面与水平面间的倾角为，在垂直导轨平面的方向上有匀强磁场，且磁感应强度的大小，若现让金属杆由静止开始下滑，已知当杆由静止开始到恰好做匀速运动的过程中，通过杆的电量，试求：
杆下滑速度大小为时，其加速度的大小；
杆下滑的最大速率；
杆从静止开始到恰好做匀速运动的过程中上产生的热量。
答案和解析
1.
【解析】库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故A错误；
B.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系，故B错误；
C.开普勒发现了行星运动的规律，牛顿提出了万有引力定律，故C错误；
D.法拉第发现了电磁感应现象，故D正确；
故选：。
2.
【解析】用右手螺旋定则判断通电直导线在点上所产生的磁场方向，如图所示：
直导线在点产生磁场与直导线在点产生磁场方向相反，大小相等，两者叠加合磁感应强度为零；而直导线在点产生磁场，方向从指向，即为沿纸面由指向，即点磁感应强度的方向由指向。
故选C。
3.
【解析】由“来拒去留”可知，磁铁靠近线圈，则磁铁与线圈相互排斥；
由题目中图可知，当磁铁竖直向下运动时，穿过线圈的磁场强度向下增大，由楞次定律可知感应电流的磁场向上，则由右手螺旋定则可知电流方向从经过到。故A正确，BCD错误、
故选：。
4.
【解析】由图可知，磁场变强，线圈内的磁通量增大，根据楞次定律的推论“增缩减扩”原理可知，线框面积将有缩小的趋势，故A错误；
B.由图可知，线圈内的磁通量增大，方向垂直纸面向里，根据楞次定律可知，流过线圈的感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，即通过的电流方向由到，故B错误；
C.由选项可知感应电流的方向，根据左手定则可知，线框边受到的安培力方向向下，故C错误；
D.根据法拉第电磁感应定律，可知回路产生的感应电动势，回路的电流，
而、间的电压，得：，故D正确。
故选：。
5.
【解析】由图可知，内，线圈中磁通量的变化率相同，故内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为负方向；同理可知，内电路中的电流为顺时针，内，电路中的电流为顺时针，内，电路中的电流为逆时针，由可知，电路中电流大小恒定不变。故ABC错误，D正确。
故选：。
6.
【解析】、正点电荷形成的电场的电场线从正点电荷出发到无穷远终止，从点到无穷远电势不断降低，所以该电势分布不可能是放置在点的正点电荷形成的，故A错误；
B、图像的斜率等于电场强度，可知处和处场强大小相等，方向相反，根据知某点电荷在处和处受到的电场力大小相等，方向相反，故B错误；
C、点电荷从沿轴移动到处，电势先降低后升高，由于该点电荷的电性未知，所以不能判断电势能的变化情况，故C错误；
D、由图可以看出，处的电势大于处的电势，根据，对于负电荷来说，电势越低，电势能越大，所以负点电荷在处的电势能小于在处的电势能，故D正确。
故选：。
7.
【解析】当粒子的速度为时，粒子出射点分布在六分之一圆周，则粒子能达到的最远的位置为如图所示的点，设粒子的轨道半径为，磁场的半径为
根据图中的几何关系满足
当粒子的速度为时，粒子能到达的最远的位置为点，设粒子的轨道半径为，同理可得
根据几何关系可得
即
而由于
可得
故选：。
8.
【解析】由图乙可知，当时，发电机输出端电流的瞬时值为零，则线圈恰好处于中性面上，则线圈平面与磁场方向垂直，故A错误；
B.由图乙可知，，交流电的周期为：，
则角频率为：，
因此发电机输出端电流的瞬时值表达式为：，故B正确；
C.由题可知，流过副线圈的电流的有效值为：，
原线圈电流的有效值为：，
因此变压器原、副线圈匝数之比为：，故C错误；
D.整个电路只有灯泡消耗能量，因此发电机分钟内产生的电能为：，故D正确；
故选：。
9.
【解析】金属杆切割磁感线产生感应电动势，在闭合回路中产生感应电流，相当于电源，根据右手定则判断知，通过的电流从，在电源内部电流从低电势流向高电势，所以端电势高于端电势，通过电阻的电流方向为，故AC正确；
B.由法拉第电磁感应定律，可知金属杆产生的电动势为，由闭合电路欧姆定律，可知通过电阻的电流为，故B错误；
D.若磁感应强度为，其他条件不变，则中产生的感应电动势变为，故D正确。
故选：。
10.
【解析】、当粒子与边相切时，设粒子速度为，若粒子速度大于，粒子会从边出界，若粒子速度小于，粒子会从边出界，无法到达点，故A错误。
B、能从边出射的粒子都做半圆周运动，时间均为，所以能到达边界的所有粒子所用的时间均相等，故B正确；
C、当粒子轨迹与相切，此时对应的圆心角最大为，时间最长为
，故C正确；
D、当粒子运动的轨迹与边相切时，粒子从边射出的速度最小，随着半径越大，偏向角越小因为弦与夹角越大，时间越短周期与速度无关，故D错误。
故选：。
11.
【解析】螺旋测微器的精确值为，由图可知金属丝的直径为：；
根据闭合电路欧姆定律电路和电流表最小读数，可求出电路中需要的最大电阻为：，由于待测电阻电阻为，所以滑动变阻器应；根据串联分压的原理可得，，故定值电阻选，
由欧姆定律可得：。
故答案为：；；
12. 没有
【解析】闭合回路中理论中最大电流约为，则电流表应选择。
闭合开关和时，由闭合电路的欧姆定律得：
闭合开关、断开时，由闭合电路的欧姆定律得：
代入数据解得：，该测量原理没有系统误差
由闭合电路的欧姆定律得：
整理得：
由图乙所示图像可知，图像的斜率，纵截距
代入数据解得：，
故答案为：；；没有；；。
13.外电路电阻为，根琚闭合电路欧姆定律，电路中总电流，由以上两式解得
之间的电压，两板间的电场强度，没小球电量为，由共点力平衡，可知小球带负电．结合解得。
剪断细线的瞬间小球的合力方向与竖直方向成斜向右下，大小为：，由牛顿第二定律可知：
代入数值求得：，故剪断细线瞬间小球的加速度为，方向与竖直方向成斜向右下。
答：电源电动势的大小为；
小球带负电，且小球带电量为；
剪断细线瞬间小球的加速度为，方向与竖直方向成斜向右下。
14.离子在平行金属板之间做匀速直线运动，洛仑兹力与电场力相等，即：
，
解得：
在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，由洛仑兹力公式和牛顿第二定律有：
由几何关系有：
离子的比荷为：
弧对应圆心角为，离子在圆形磁场区域中运动时间，
解得：
答：离子速度的大小为；
离子的比荷为；
离子在圆形磁场区域中运动时间为
15.杆受力如图所示
由牛顿第二定律得：
滑动摩擦力
感应电流
整理得：
当时代入数据解得：
杆做匀速直线运动时速度最大，由平衡条件得：
代入数据解得：
从静止开始到匀速运动过程中
代入数据解得：
设两电阻发热和为，由能量守恒定律得：
上产生的焦耳热
代入数据解得：
答：杆下滑速度大小为时，其加速度的大小是；
杆下滑的最大速率是；
杆从静止开始到恰好做匀速运动的过程中上产生的热量是。
第4页，共13页
