山西省朔州市怀仁市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题

试卷更新日期：2024-01-29 类型：月考试卷

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一、选择题：本题共7小题，每题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求．

1. 导轨与水平面间夹角为 $θ$ ，质量为 $m$ 、长为 $L$ 的金属棒中通有自 $a$ 到 $b$ 大小为 $I$ 的恒定电流，当磁场方向水平向左时，金属棒与磁场方向垂直且恰好可以静止在光滑的绝缘导轨上．当磁场方向由水平向左逐渐变为竖直向上时（已知电流大小保持不变，磁感应强度大小可以调整），要保持金属棒静止不动，重力加速度为 $g$ ，下列判断正确的是（）

A、磁感应强度逐渐变大 B、安培力逐渐变小 C、支持力逐渐变小 D、磁感应强度最小值为 $\frac{m g s i n θ}{I L}$

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2. 如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为 $L$ 的绝缘细线，细线一端固定在 $O$ 点，另一端系一质量为 $m$ 的带电小球．小球静止时细线与竖直方向成 $θ$ 角，此时让小球获得初速度且恰能绕 $O$ 点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为 $g$ ，下列说法不正确的是（）

A、匀强电场的电场强度 $E = \frac{m g t a n θ}{q}$ B、小球动能的最大值为 $E_{k} = \frac{5 m g L}{2 c o s θ}$ C、小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小 D、小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大再减小

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3. 在如图所示的电路中， $R_{1}$ 为定值电阻， $R_{2}$ 为可变电阻， $E$ 为电源电动势， $r$ 为电源内阻 $(r < R_{1} ， r < R_{2})$ ．则以下说法中正确的是（）

A、当 $R_{2} = R_{1} + r$ 时， $R_{2}$ 上获得最大功率 B、当 $R_{1} = R_{2} + r$ 时， $R_{1}$ 上获得最大功率 C、当 $R_{2} \neq 0$ 时， $R_{1}$ 上获得最大功率 D、当 $R_{2} = 0$ 时，电源的效率最大

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4. 如图，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导轨的左端接入电容为 $C$ 的电容器和阻值为 $R$ 的电阻．质量为 $m$ 、阻值也为 $R$ 的导体棒 $M N$ 静止于导轨上，与导轨垂直，且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中．开始时，电容器所带的电荷量为 $Q$ ，合上并关 $S$ 后（）

A、通过导体棒 $M N$ 电流的最大值为 $\frac{Q}{R C}$ B、导体棒 $M N$ 向右先加速、后匀速运动 C、导体棒 $M N$ 速度最大时所受的安培力不为0 D、电阻 $R$ 上产生的焦耳热等于导体棒 $M N$ 上产生的焦耳热

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5. 如图所示，与 $x$ 轴的夹角为 $60 °$ 的直线 $O P$ 将 $x O y$ 平面的第一象限分成两个区域Ⅰ、Ⅱ，Ⅰ区域内存在磁感应强度大小为 $B$ 、方向垂直坐标平面向里的匀强磁场，Ⅱ区域为真空．在 $t = 0$ 时刻，一质量为 $m$ 、电荷量为 $- q$ 的粒子，以速度 $v$ 从点 $(0 ， a)$ 沿 $x$ 轴正方向垂直磁场进入Ⅰ区域；在 $t_{0}$ 时刻，撤去磁场，最终粒子恰好沿两个区域的分界线 $P O$ 运动且通过 $O$ 点．不计粒子的重力及空气阻力，则下列说法正确的是（）

A、带电粒子在磁场中运动的半径为 $a$ B、在 $t_{0} = \frac{π m}{q B}$ 时刻，撤去磁场 C、带电粒子在第一象限运动的时间为 $\frac{2 π m}{3 q B} + \frac{\sqrt{3} a}{3 v}$ D、带电粒子通过 $O$ 点时的速度大小为 $2 v$

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6. 图甲为某电源的 $U - I$ 图线，图乙为某小灯泡的 $U - I$ 图线的一部分，则下列说法中正确的是（）

A、电源的内阻为 $10 Ω$ B、当小灯泡两端的电压为 $2.5 V$ 时，它的电阻约为 $6 Ω$ C、把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的两端的电压约为 $1.0 V$ D、把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为 $0.48 W$

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7. 如图甲所示， $M N 、 P O$ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成 $θ = 30 °$ 角固定，间距为 $L = 1 m$ ，质量为 $m$ 的金属杆 $a b$ 水平放置在轨道上，其阻值忽略不计．空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为 $B = 0.5 T$ ． $P 、 M$ 间接有阻值为 $R_{l}$ 的定值电阻， $Q$ 、 $N$ 间接电阻箱 $R$ ．现从静止释放 $a b$ ，改变电阻箱的阻值 $R$ ，测得最大速度为 $v_{m}$ ，得到 $\frac{1}{v_{m}}$ 与 $\frac{1}{R}$ 的关系如图乙所示，轨道足够长且电阻不计， $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ，
下列说法不正确的是（）
甲乙

A、金属杆中感应电流方向为 $b$ 指向 $a$ B、金属杆所受的安培力沿轨道向下 C、定值电阻的阻值为 $1 Ω$ D、金属杆的质量为 $0.1 k g$

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二、选择题：本题共3小题，每题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．

8. 如图所示，在直线边界 $M N$ 的右侧分布着范围足够大、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在磁场中到 $M N$ 的距离为 $d$ 的 $P$ 点有一放射源，放射源能沿纸面内向各个方向不断地放射出质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ 、速率为 $v$ 的带正电荷的粒子．已知磁场的磁感应强度大小为 $B = \frac{m v}{q d}$ ，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则（）

A、粒子从 $M N$ 边界上射出的范围的长度为 $(1 + \sqrt{3}) d$ B、如果磁场的磁感应强度增大为原来的2倍，粒子从 $M N$ 边界上射出范围的长度也变为原来的2倍 C、如果磁场的磁感应强度减小，粒子从 $M N$ 边界上射出范围也减小 D、同一时刻放射出的粒子到达 $M N$ 边界的时间差最大为 $\frac{7 π d}{6 v}$

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9. 如图所示，水平光滑导轨间距分别为 $L_{1} 、 L_{2}$ ，宽、窄导轨区域磁感应强度分别为 $B_{1}$ 、 $B_{2} ， A 、 B$ 两导杆质量分别为 $m_{A} 、 m_{B}$ 、杆 $B$ 右端通过一条轻绳受质量为 $m$ 的重物牵连．并由静止开始运动．设回路中总电阻为 $R$ ．假设各导轨无限长．则下列说法正确的是（）

A、杆 $A$ 做加速度减小的加速运动，杆 $B$ 做加速度减小的减速运动 B、 $A$ 产生的电动势与杆 $B$ 产生的电动势之比为二者速度之比 $v_{A} ： v_{B}$ C、杆 $A$ 和杆 $B$ 经足够长时间后的加速度之比为 $B_{2} L_{2} ： B_{1} L_{1}$ D、若开始到某时刻过程生热为 $Q$ ，此时两杆的速度分别为 $v_{A}$ 和 $v_{B}$ ，则重物机械能损失量为 $\frac{1}{2} m_{A} v_{A}^{2} + \frac{1}{2} m_{B} v_{B}^{2} + Q$

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10. 如图所示为某静电场中 $x$ 轴上各点电势分布图，一个带电粒子从坐标原点 $O$ 由静止释放，仅在电场力作用下沿 $x$ 轴正向由 $x_{1}$ 处运动到 $x_{3}$ 处，则下列说法正确的是（）

A、粒子一定带负电 B、粒子运动在 $x_{3}$ 处速度最大 C、粒子电势能先增大再减小 D、粒子加速度先减小后增大

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三、非选择题：5小题，共54分．

11. 多用电表的原理及使用．

(1)、如图是多用电表内部结构示意图，通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连，以
改变电路结构，分别成为电流表、电压表和欧姆表，下列说法正确的是____

A、选择开关接2时的量程比接1时量程小，选择开关接6时量程比接5时量程大 B、测量某二极管的正向电阻时，应使表笔A接二极管的正极 C、用多用电表的欧姆挡测导体的电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，则测量值偏小 D、用多用电表的欧姆挡测电阻时，若指针偏转角度很小，则应换倍率更大的挡进行测量

(2)、某同学发现如图1所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，闭合开关 $S$ 后，他用多用电表测量各点间的电压 $U_{a b} = U_{b c} = U_{c e} = 0 ， U_{e f} = 6 V$ ．得到已知只有一处故障．为进一步判断电路故障的性质，他断开开关 $S$ 后，将选择开关置于电阻挡的 $\times 1$ 挡，分别将红黑表笔接 $c e$ 端时，指针指在如图2所示的位置，则该电阻为 $Ω$ ，他将红黑表笔接 $e f$ 端时，指针（填“几乎不偏转”或“偏转很大”），因此电路故障为．
图1 图2

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12. 某物理兴趣小组将一个量程 $I_{g} = 1 m A$ 的毫安表改装成量程 $U_{0} = 3 V$ 的电压表．

(1)、先利用欧姆表测量了毫安表的内阻 $R_{g}$ ，然后将合适的电阻 $R_{0}$ 与该毫安表串联，从而改装成量程 $U_{0} = 3 V$ 的电压表，请写出电阻 $R_{0}$ 的字母表达式 $R_{0} =$ （用 $I_{g} 、 R_{g} 、 U_{0}$ 表示）；此后利用一只同量程的标准电压表，连接成图甲所示电路，对改装后的电压表进行校对，但在滑动变阻器 $R$ 从左到右调节时，发现改装后的电压表示数总是比同量程的标准电压表的示数大，出现这种现象的可能原因是：（回答一条即可）；
图甲图乙图丙

(2)、为更进一步准确测量毫安表的内阻，利用图乙所示的电路进行了毫安表内阻的测量，具体步骤如下：
①闭合开关 $S$ ，调节滑动变阻器 $R_{1}$ 、电阻箱 $R_{2}$ ，分别记录毫安表的示数 $I_{1}$ 、电流表 $A$ 的示数 $I_{2}$ 及电阻箱的 $R_{2}$ 数值；
②重复①的操作，记录多组不同 $R_{2} 、 I_{1} 、 I_{2}$ ，作出 $\frac{I_{2}}{I_{1}} - \frac{1}{R_{2}}$ 图像，如图丙所示，则毫安表的内阻为 $Ω$ ．

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13. 如图所示，平面直角坐标系 $x O y$ 中，在（ $0 \leq x \leq 6 m$ 的范围内存在沿 $- y$ 方向的匀强电场，一带正电微粒以一定的初速度沿与 $x$ 轴夹角 $θ = 45 °$ 的方向从坐标原点射入第Ⅰ象限电场，当微粒速度最小时，其在 $x$ 轴方向的位移为 $4 m$ ．不计重力．求：

(1)、微粒射出电场的点的坐标；

(2)、微粒穿过电场区域的过程中速度偏转角度的正切值．

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14. 如图所示，长为 $2 L$ 、宽为 $L$ 的长方形 $a b c d$ 区域内充满垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度为 $B$ ，在 $t = 0$ 时刻，一位于长方形区域中心 $O$ 的粒子源在 $a b c d$ 平面内向各个方向均匀发射大量带正电的同种粒子，所有粒子的初速度大小均相同（数值未知），粒子在磁场中做圆周运动的半径 $R = L$ ．测得平行于 $a d$ 方向发射的粒子在 $t = t_{0}$ 时刻恰从 $b c$ 边离开磁场，不计重力和粒子间相互作用，求：

(1)、粒子的比荷 $\frac{q}{m}$ ；

(2)、粒子在磁场中运动的最短时间 $t_{m i n}$ 和最长时间 $t_{m a x}$ （角度可用反三角函数表示，例如：若 $s i n θ = A$ ，则 $θ = a r c s i n A$ ）；

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15. 如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨倾斜放置，倾角 $α = 30 °$ ，相距 $L = 1 m$ ，在导轨的虚线 $P$ 和虚线 $Q$ 间存在与导轨平面垂直向上的匀强磁场，磁感应强度 $B = 0.5 T$ ，磁场区域 $P Q$ 的长度 $d = 4 m$ ．现有两根相同的导体棒 $a 、 b$ 分别从图中 $M 、 N$ 处同时由静止释放．导体棒 $a$ 恰好匀速穿过磁场区域，且当导体棒 $a$ 刚穿出磁场时，导体棒 $b$ 恰好进入磁场．已知每根导体棒的质量 $m = 0.2 k g$ ，长度 $L = 1 m$ ，电阻 $R = 1 Ω$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ．不计 $a 、 b$ 棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求：

(1)、导体棒 $a$ 穿过磁场区域的速度大小；

(2)、导体棒 $a$ 穿过磁场区域的过程中，导体棒 $a$ 中产生的热量；

(3)、导体棒 $b$ 刚进入磁场时，导体棒 $b$ 两端的电压．

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