山西省太原市2022-2023学年高二上学期期末考试物理试题

（北京）股份有限公司 学年第一学期高二年级期末考试 物理试卷 （考试时间：上午10：30-12：00） 说明：本试卷为闭卷笔答，答题时间90 分钟，满分100 分。 题号 一 二 三 四 总-分 得分 一、单项选择题：本题共10 小题，每小题3 分，共30 分。请将正确选项前字母标号填入下 表内相应位置。 1. “天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板，为中国空间站的正常工作提供足够的能量。下列说法正确 的是 A． 太阳能是不可再生能源 B．太阳能主要以热传导的方式传到地球 C．太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置 D．太阳能电池板能源源不断地产生电能，说明能量可以创生 2.一台电风扇和一电热毯上都标有“220V60W”的字样，当它们正常工作时 A．它们的电阻值一定相等 B．通过它们的电流一定不同 C．它们的发热功率一定相等 D． 它们消耗的电功率一定相等 3. “中国天眼”用于探索宇宙起源和演化，其灵敏度达到世界第二大望远镜的2.5 倍以上，大幅拓展了人 类的视野。“天眼”“眼眶”所围圆面积为S。其所在处地磁场的磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面 平行、垂直的分量分别为 、 ，则穿过“眼眶”的磁通量大小为 A． B1S B． C．0 D． BS 4.如图所示，虚线方框内有垂直纸面的匀强磁场，闭合线圈在由位置1 穿过虚线框到达位置3 的过程中， （北京）股份有限公司 能产生感应电流的是 （北京）股份有限公司 A．从位置1 加速到达磁场前 B．匀速通过磁场左边界时 C．在磁场内加速运动时 D．停止在位置2 时 5.利用如图所示的装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导 线通电部分的长度L 不变，改变电流I 的大小，然后保持电流I 不变，改变导线通电部分的长度L，得到 导线受到的力F 分别与I 和L 的关系图象，其中大致正确的是 6. 在“重走科学大师之路，探究科技奥秘”活动中，一科学爱好组在水平桌面上放置了一小磁针，小磁 针静止时，其位置如图（俯视）中虚线所示。若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则 小磁针转向图中实线所示位置。下列判断可能正确的是 A．导线南北放置，通有向南的电流 B．导线南北放置，通有向北的电流西 C．导线东西放置，通有向西的电流 D．导线东西放置，通有向东的电流 7.在小区亮化形象工程中，草坪上安装了大量的太阳能庭院LED 景观灯。拆下太阳能电池板中的一组电 池，测得它未接入电路时两端的电压为800mV，短路电流为40mA．若将该电池板与一阻值为20Ω 的电 阻连成一闭合电路，则它的路端电压是 A． 0.1V B．0.2V C． 0.3V D．0.4V 8. 质量为 、带电荷量为q 的A 粒子和质量为 、带电荷量为-2q 的B 粒子，从同一点先后分别垂直于 磁场方向射入匀强磁场中，发现两粒子沿半径相同的圆轨道运动。则A 粒子与B 粒子的动能之比是 （北京）股份有限公司 A． B． C． D． 9.如图，长度为L、电阻为R、质量为m 的均匀导线弯折成一闭合正三角形abc，并用一绝缘细线挂在力 的传感器下方，用此装置可以测量匀强磁场的磁感应强度 。测量时，将abc 完全置于匀强磁场中，同 时让其平面与磁场方向垂直。将a、b 接到电源两端，同时调节电源的电压，发现力传感器示数为0 时， ab 两端的电压为 。由此可以判定 A． a 接高电势时 ，方向垂直纸面向里 B． a 接高电势时 ，方向垂直纸面向里 C．b 接高电势时 方向垂直纸面向外 D． b 接高电势时， ，方向垂直纸面向外 10.如图a 所示，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P 从一端滑到另一端的过程中，理想电压表 、 的 示数随理想电流表A 示数的变化情况如图b 所示，下列说法正确的是 A．滑动变阻器的最大阻值为12Ω B．电源的电动势为9V C． D．电源内阻为3Ω 二、多项选择题：本题包含5 小题，每小题3 分，共15 分。在每小题给出的四个选项中， 至少有两个选项正确。全部选对的得3 分，选不全的得2 分，有错者或不答的得0 分。请将 正确选项前的字母填在下表内相应位置。 11. 电源电动势反映了电源把其它形式的能量转化为电势能的能力，因此电动势 （北京）股份有限公司 A．由电源中非静电力的特性决定 B．越大，表明电源储存的电能越多 C．在数值上等于未接入电路时电源两端的电压 D．等于把1C 的正电荷在电源内部从负极移到正极非静电力做的功 12.某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S 闭合，电机工作， 车灯突然变暗，此时 A．电路的总电流变小 B．路端电压变大 C．车灯的电流变小 D．电源的总功率变大 13.如图所示，直导线a、b 平行放置，通过的电流相等。虚线与导线垂直且交于A、B，O 为AB 的中点， 下列说法正确的是 A． AB 间O 点处的磁感应强度最大 B． ab 间有相互作用的引力 C．若将小磁针放在AB 间，小磁针N 极受力垂直纸面向内 D．若将小磁针放在A 点左侧的虚线上，小磁针N 极受力垂直纸面向外 14.某演示用多用电表有两个挡位，一是量程100mA 为电流表，另一是倍率为“×1”的欧姆挡其内部电路 如图甲所示。其中R 为定值电阻，表盘如图乙所示，下列说法正确的是 A．图中a 应为红表笔，b 应是黑表笔 B．当开关接到c 时，多用电表用来测量电阻 C． 欧姆挡内电源的电动势应为1.5V D．欧姆挡内电源的电动势应为3.0V （北京）股份有限公司 15.速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中 。 不考虑粒子间的相互作用，下列说法正确的是 A．甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B．甲、乙两束粒子的比荷之比为2：3 C． 能通过狭缝 的带电粒子的速率为 D． 若两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为2：3 三、实验题：本题包含2 小题，共14 分。请将答案填在题中横线上或按要求作答。 16.（4 分） 在探究感应电流产生的条件时，同学们分别用下列三种方案进行了探究。 （1）下列操作中，能使灵敏电流计发生偏转的是___________（填选项前字母）。 A．甲图中将条形磁铁放在线圈中保持静止 B．乙图中闭合开关的瞬间 C．乙图中闭合开关后，导体杆ab 在磁场中平行磁场方向上下运动 D．丙图中断开开关的瞬间 （2）同学们用三套实验方案做了各种尝试，最终总结如下： 甲方案：只有当磁铁和线圈有相对运动时才会产生感应电流； 乙方案：只有当开关闭合，并且ab 棒做切割磁感线运动时才会产生感应电流； 丙方案：只要线圈A 中的电流有变化时，线圈B 中就会产生感应电流 运用磁通量的概念，根据以上结论可将感应电流产生的条件全面，简洁地表示为 。 17.（10 分） 明昊在废品收购站看到一节平头（正极无凸出）电池，上面字迹模糊，但是从形状上可看出像是一节5 （北京）股份有限公司 号充电电池，为验证自己的猜想，明吴借到的主要器材如下： （北京）股份有限公司 A．电压表V；有3V 和15V 两个两程，内阻约3kΩ 和15kΩ； B．电流表A：有0.6A 和3A 两个两程，内阻约0.1Ω 和0.02Ω； C． 精密电阻箱R0（0~99.99Ω） D．滑动变阻器R：0~100Ω； （1）明昊用15V 的量程试触电池的两端，发现指针偏转很小。为此他选择使用3V 的量程进行测量，理 由是___________。 （2）正确选择量程后，明吴设计了图甲的电路进行测量。按照图甲将图乙的实物连接完整。 （3）将 调到2.40Ω 进行实验，多次调节R 滑动触头的位置，读出多组电压表和电流表的示数并绘制出 图丙所示的U-I 图像，由图线可求出E=___________V，r=___________Ω。（保留2 位小数） （4）实验中，明昊发现电压表不够准确，为此他舍弃了电压表，仅用电流表和下述器材就完成了测量。 下列器材中必须选用的是___________。 A．滑动变阻器R B．精密电阻箱 C．精密电阻箱 和滑动变阻器R 四、计算题：本题包含4 小题，共41 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演 算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 18.（9 分）“祝融号”火星车，其动力主要来源于太阳能电池。现将“祝融号”的动力供电电路简化如 图，其中电热丝（定值电阻R=5Ω，太阳能电池电动势E¿150V ，内阻r 未知，电动机线圈电阻 r M=4 Ω，当火星车正常行驶时，电动机两端的电压U M=120V ，电热丝上消耗的功率为125 。求： （1）太阳能电池的内电阻r。 （2）电动机的热功率和机械功率。 19.（10 分） 如图为半导体离子注入工艺原理示意图。初速度为0 的离子P3+（质量为m、带电量为+3e （北京）股份有限公司 ），经电压为U 的电场加速后，垂直磁场边界进入宽度为d 的匀强磁场区域，转过一定角度后从磁场射 出，并注入半导体工件内部达到掺杂的目的。已知磁感应强度大小为❑ √ mU 6e d 2、方向垂直纸面向里，求： （1）离子P3+进入磁场时速度的大小； （2）离子P3+在磁场中偏转的角度与偏转的距离。 20.（10 分）选做题：本题包含A、B 两题，请任选一题做答。如两题都做，按A 题计分。 A． 如图为一电流表的原理示意图，质量为 的均匀细金属棒MN 的中点处与劲度系数为 k=200 N /m的竖直弹簧相连，矩形区域abef 内有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场， 其中ab=20cm，ae=2cm。当MN 中没有电流通过时，与MN 连接的绝缘轻指针指在标尺上的0 位置； 当MN 中通入电流I=2.5 A时，指针指在-0.5cm 处，取 。 （1）确定此时MN 中的电流方向： （2）求此时弹簧的弹力的大小及磁场磁感应强度的大小。 B． 如图为一电流表的原理示意图，质量为 的均匀细金属棒MN 的中点处与劲度系数为 k=200 N /m的竖直弹簧相连，矩形区域 内有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场， 其中ab=20cm，ae=2cm。当MN 中没有电流通过时，MN 与矩形区域的中线cd 重合，与MN 连接的 绝缘轻指针指在标尺上的0 位置，当MN 中有电流通过时，指针示数可反映出电流大小及电流方向。 。 （1）当MN 中的电流I=25 A时，指针指在-0.5cm 处，求磁感应强度B 的大小。 （2）求该电流表可以测量的电流范围。 （北京）股份有限公司 （北京）股份有限公司 21.（12 分）选做题：本题包含A、B 两题，请任选一题做答。如两题都做，按A 题计分。 A． 在如图所示的平面直角坐标系xOy 中，在第I、II 象限内存在方向垂直 平面的匀强磁场，第IV 象限内存在有界匀强电场，方向沿y 轴负方向，下边界为 。在电场区域下方放置探测板，电子到 达板上时被吸收。一电子从坐标原点O 沿y 轴正方向射入磁场当人射电子的初速度大小为v0时，电子恰 好能到达探测板，并击中（（L 2 ，-h）点。已知电子质量为 、电荷量为-e。 （1）求磁感应强度B 和电场强度E 的大小； （2）求电子在磁场、电场中运动的总时间。 B． 在如图所示的平面直角坐标系 中，在第I、II 象限内存在方向垂直xOy 平面的匀强磁场，第IV 象限内存在匀强电场，方向沿y 轴负方向。电场区域呈阶梯状，宽度为L，y 方向的长度依次为h、 。 电场区域下方放置两块宽度为L、彼此不相连的电子探测板，电子遇到探测板后立即被吸收。一束电子从 坐标原点O 沿y 轴正方向射入磁场，当入射电子束的初速度大小为 时，电子恰好能到达第一块探测板， 并击中（L 2 ，-h）点。已知电子质量为m、电荷量为-e，不考虑电子间的相互作用。 （1）求磁感应强度B 和电场强度E 的大小； （2）若入射电子束的初速度大小在( 1 2 v0 v0)之间，求恰能到达第二块探测板的电子从射入到被吸收的 时间。 （北京）股份有限公司 （北京）股份有限公司 2022~2023 学年第一学期高二年级期末考试 物理参考答案及评分建议 一、单项选择题：本题共10 小题，每小题3 分，共30 分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D B B A A D C B A 二、多项选择题：本题包含5 小题，每小题3 分，共15 分。全部选对的得3 分，选不全的得 2 分，有错者或不答的得0 分。 题号 11 12 13 14 15 答案 ACD CD BD AC CD 三、实验题：本题包含2 小题，共14 分。 16.（4 分） （1）D （2）穿过闭合电路的磁通量发生变化评分标准：每空各2 分。 17.（10 分） （1）减小读数带来的偶然误差 （2）如图所示 （3） 1.75（1.74-1.79） 0.80（0.71-0.84 （4） B 评分标准：每空、图各2 分。 四、计算题：本题包含5 小题，共41 分。 18.（9 分） （1）根据 。 解得 由 。 解得 。 （北京）股份有限公司 （2）由 。 解得： 。 。 解得： 。 19.（10 分） （1）由3eU=1 2 m v 2。。 解得：v=❑ √ 6eU m 。 （2）由3evB=m v 2 R 。 得 由几何关系：Rsinθ=d。 解得： ，即： 。 设偏转距离大小为s：s=R（1−cosθ）。 解得：s=(2−❑ √3)d。 20.（10 分）选做题：本题包含A、B 两题，请任选一题做答。 A．（1）电流方向：M 流向N。。。。。。。（2 分） （2）设弹簧弹力为 F N=mg+F 安。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） F 安=kΔx。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） F 安=BI Lab。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） F N=2 N。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 解得： 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） B．（1）由受力平衡得 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） F=BI Lab。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） 解得：R=2T。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） （2）根据B I M Lab=kΔ xM。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） I M=5 A。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 则I≤5A，方向由 或N →M。。。。。。（2 分） 21.（12 分）选做题：本题包含A、B 两题，请任选一题做答。 （北京）股份有限公司 A．（1）设电子在磁场中做圆周运动的半径为R 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） （北京）股份有限公司 根据几何关系可得：2 R= L 2 。。。。。。。。。。。（1 分） 联立可得：B= 4 mv0 ¿ 。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 电子在电场中运动，根据动能定理得 −eEh=0−1 2 mv0 2。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） 解得：E=m v0 2 2eh 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） （2）电子在磁场中运动轨迹为半圆，所用时间 t1= πL 4 v0 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） 电子在电场中做匀变速直线运动 v0=cE m t2。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） 电子运动的总时间：t=t1+t2= πL+8h 4 v0 。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） B． （1）设电子在磁场中做圆周运动的半径为R e v0 B=m v0 2 R 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 根据几何关系可得：2 R= L 2 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 联立可得：B= 4 mv0 ¿ 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 电子在电场中运动，根据动能定理得 −eEh=0−1 2 mv0 2。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2 分） 解得：E=m v0 2 2eh 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） （2）能到达第二极板的电子最小入射速度为vmin −eE h 2=0−1 2 m vmin 2 。。。。。。。。。。（1 分） vmin= ❑ √2 2 v0 速度最小的电子在磁场中运动半径为 R '=mvmin eB = ❑ √2 8 L。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 电子在磁场中运动半周沿x 方向前进2 R ' Δx=n−2 R '>L.。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） （北京）股份有限公司 故该电子在磁场中运动三个半周，设时间为t1 t1=3 πL 4 vB 。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 电子在 的0−h 2间往返两次，在 间运动到达第二极板被吸收，时间为t2 t2=5 ❑ √2h v0 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分） 故总时间t=(t1+t2)=3 πL 4 z0 +5 ❑ √2h y0 。。。。。。。。。。。。。。。。（1 分）