2023-2024学年山西省吕梁市孝义市高二（上）联考物理试卷（12月份）
一．选择题（共7小题，满分28分，每小题4分。在每小题所给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。）
1．（4分）电场和磁场的性质既有相似性，又各有其特殊性.下列关于电场和磁场有关性质的比较，正确的是（ ）
A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中必受洛伦兹力
B．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向相同
C．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱
D．电场线和磁感线都是不闭合的
2．（4分）如图所示，曲线为点电荷电场中的一条等势线，A、B为电场中的两点，将一个带负电的检验电荷从A点移到B点，电场力做正功。已知A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则下列说法正确的是（ ）
A．EA＞EB，φA＜φB B．EA＞EB，φA＞φB
C．EA＜EB，φA＜φB D．EA＜EB，φA＞φB
3．（4分）某电源的电动势为4V，则关于该电源，以下看法不正确的是（ ）
A．该电源没有接入电路时，其两极之间的电势差为4V
B．当通过该电源的电荷量为1C时，该电源提供的电能为4J
C．该电源每工作1s钟，电源提供的电能为4J
D．将该电源接入电路中当其路端电压为2V时，电源的供电效率为50%
4．（4分）矩形线框abcd在匀强磁场中匀速向右运动，如图所示，则（ ）
A．线框中无感生电流，a点电势比b点高
B．线框中无感生电流，a点电势比b点低
C．ab和cd中感生电流都朝上
D．ab和cd中感生电流都朝下
5．（4分）一交流电源的输出电压为u＝Umsinωt，其中Um＝311V，ω＝100π rad/s，下列表述正确的是（ ）
A．该电源输出的交流电的频率是100Hz
B．该电源输出的交流电的周期是0.05s
C．若用交流电压表测量这一电源的输出电压，电压表示数为311V
D．若将一电阻为50Ω的电热器接在这一电源上，电热器的电功率约为968W
6．（4分）如图所示为一有界匀强磁场，方向垂直纸面向外，MN、PQ为两个边界，两个边界彼此平行。现有两个带负电且电荷量相等的粒子，同时从A点以相同速度沿与PQ成30°角的方向垂直射入磁场。质量为m1的粒子从上边界垂直MN离开磁场，质量为m2的粒子恰好不能从MN边界离开磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用，则两粒子的质量之比为（ ）
A． B． C． D．
7．（4分）在竖直向上的匀强电场中，有两个质量不相等、带等量同种电荷的小球A、B（均可视为质点）处在同一水平面上。现将两球以相同的水平速度v0向右抛出，最后落到水平地面上，运动轨迹如图所示，两球之间的静电力和空气阻力均不考虑，则（ ）
A．若两个小球均带正电，则A球的加速度大于B球的加速度
B．若两个小球均带负电，则A球的质量大于B球的质量
C．在下落过程中，两球机械能的变化量不相等
D．两球从抛出到各自落地的过程中，A球的速度变化量比B球的大
二．多选题（共3小题，满分18分，每小题6分）
（多选）8．（6分）如图所示电路中有电源E、电阻箱R1，滑动变阻器R2，电压表V、发光二极管D1，D2，开关S1，S2，当闭合开关S1，S2接1时，两极板水平放置的电容器C中有一处于静止状态的带电粒子，下列说法中正确的有（ ）
A．滑动变阻器滑片向a端滑动时带电粒子将向上运动
B．滑动变阻器滑片向b端滑动时电压表示数增大
C．滑动变阻器滑片保持不变，增大电阻箱的阻值电容器两端电压减小
D．S2先接1再接2，发光二极管D1闪亮
（多选）9．（6分）如图，图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为4：1，电压表和电流表均为理想电表。若变压器的输出电压随时间变化的关系如图乙所示，图中Rt为NTC型热敏电阻，其阻值随温度升高而变小，R1为定值电阻．下列说法中正确的是（ ）
A．电压表的示数为144V
B．电压表的示数为
C．Rt温度升高时，电压表的示数不变、电流表的示数变大
D．变压器原、副线圈中的电流之比为4：1
（多选）10．（6分）武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，该实验室为抗击新冠做出了重要贡献，能够在全球疫情大流行时迅速恢复正常的生活，我们应该感谢实验室的所有科研人员以及其他所有抗击疫情的工作人员。该实验室污水处理系统有一种流量计，测速原理如图所示。废水中有大量带电粒子，自右向左流过，空间有已知磁感应强度的垂直纸面向里的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．图中a点电势比b点电势低
B．液体流速越大，则ab两点电压越高
C．阴阳粒子在ab两侧积累，是洛伦兹力对粒子做功使电势能增加
D．该流量计同样可以测量不带电的纯净水的流速
三．实验题（共5小题，满分54分）
11．（6分）在“观察电容器的充、放电现象”的实验中，提供了如下器材
A．电容器C（3000 F，50V）
B．电压表V1（3V，内阻约5kΩ）
C．电压表V2（15V，内阻约25kΩ）
D．电流表A1（25mA，内阻约500Ω）
E．A2（250mA，内阻约50Ω）
F．定值电阻R（500Ω，0.5A）
G．学生电源（直流可调电压0～15V）
H．单刀双掷开关、导线若干
为了能观察电容器的充、放电现象，电压表应选用 （选填“V1”或“V2“），电流表应选用 （选填“A1”或“A2”），请在如图所给方框内，画出实验电路图。
12．（9分）某同学利用图甲电路测量电源的电动势E及内阻r。提供的实验器材还有：量程0～3V的电压表V，量程0～0.6A的电流表A，滑动变阻器R，开关S，导线若干请回答下列问题：
（1）按图甲电路，用笔画线表示导线将图乙中的实物图连接好（图中已连接一条导线）。
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P滑到 （填“最左端”“中央”或“最右端”）。
（3）闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，当电流表读数为0.20A时，电压表读数为2.50V；当电流表读数为0.40A时，电压表读数为2.20V，则电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。
13．（8分）如图所示，在匀强电场中，有A、B两点，它们间距为2cm，两点的连线与场强方向成60°角．将一个不知道电荷性质、电量绝对值为2×10﹣5C的电荷由A移到B，电势能增加了0.2J．求：
（1）由A到B电场力做正功还是负功？电荷带正电还是负电？
（2）A、B两点的电势差UAB为多少？
（3）匀强电场的场强多大？
14．（14分）如图甲，单匝圆形线圈c与电路连接，电阻R2两端与平行光滑金属直导轨p1e1f1、p2e2f2连接。垂直于导轨平面向下、向上有矩形匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，它们的边界为e1e2，区域Ⅰ中垂直导轨并紧靠e1e2平放一导体棒ab．两直导轨分别与同一竖直平面内的圆形光滑绝缘导轨o1、o2相切连接，o1、o2在切点f1、f2处开有小口可让ab进入，ab进入后小口立即闭合。
已知：o1、o2的直径和直导轨间距均为d，c的直径为2d；电阻R1、R2的阻值均为R，其余电阻不计；直导轨足够长且其平面与水平面夹角为60°，区域Ⅰ的磁感应强度为B0．重力加速度为g．在c中边长为d的正方形区域内存在垂直线圈平面向外的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，ab在t＝0～内保持静止。
（1）求ab静止时通过它的电流大小和方向；
（2）求ab的质量m；
（3）设ab进入圆轨道后能达到离f1f2的最大高度为h，要使ab不脱离圆形轨道运动，求区域Ⅱ的磁感应强度B2的取值范围并讨论h与B2的关系式。
15．（17分）如图所示，MHN和PKQ为竖直方向的平行边界线，水平线HK将两边界围成区域分为上下两部分，其中Ⅰ区域内为竖直向下的匀强电场，Ⅱ区域内为垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从左边界A点以初速度v0垂直边界进入Ⅰ区域，从C点离开Ⅰ区域进入Ⅱ区域。已知AH＝h，HC＝2h，粒子重力不计：
（1）求Ⅰ区域匀强电场强度E的大小；
（2）若两竖直边界线距离为4h，粒子从Ⅱ区域左边界射出，求Ⅱ区域内匀强磁场的磁感应强度大小范围。
2023-2024学年山西省吕梁市孝义市高二（上）联考物理试卷（12月份）
答案与解析
一．选择题（共7小题，满分28分，每小题4分）
1．【解答】解：A、根据电场的性质可知，电荷在电场中一定受到电场力作用；根据磁场的性质可知，运动的电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力作用，比如电荷的运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，故A错误；
B、电场方向与正电荷受电场力方向相同；根据左手定则知，洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，故B错误。
C、电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱，故C正确；
D、电场线不会闭合，但磁感线是闭合的，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：将一个带负电的电荷从A点移动到B点，电场力做正功，
即q＜0，WAB＞0，根据电场力做功的关系有
，
可得φA＜φB，
而曲线为点电荷电场中的一条等势线，等势线应为点电荷为圆心的圆，A点离场源电荷更近电势较低，
则场源为负的点电荷，而由场强公式
可知EA＞EB，综上可知，A正确，BCD错误；
故选：A。
3．【解答】解：A、根据闭合电路欧姆定律E＝U+Ir可知，闭合电路中，电源电动势在数值上等于内外电压之和，也等于电源没有接入电路时两极间的电压，故A正确；
B、由电动势的定义式E，可知，电源中每通过1C电量，非静电力做功为4J，该电源提供的电能为4J，故B正确；
C、该电源每工作1s钟，电源提供的电能为：W＝EIt，由于不知道电流的大小，所以该电源每工作1s钟，电源提供的电能不一定为4J，故C错误。
D、将该电源接入电路中当其路端电压为2V时，电源的供电效率为η100%100%100%100%＝50%．故D正确
本题选择不正确的
故选：C。
4．【解答】解：矩形线框abcd在匀强磁场中匀速向右运动，穿过线框的磁通量不变，没有感生电流。ab边切割磁感线，产生感应电动势，根据右手定则，ab边产生的感应电动势方向由b点到a点，a点相当于电源正极，则a点电势比b点高，故A正确，BCD错误。
故选：A。
5．【解答】解：A、根据ω可得f，故A错误；
B、交流电的周期T，故B错误；
C、电压表测量的为交流电的有效值，故有效值U，故C错误；
D、电热器的电功率约为P968W，故D正确；
故选：D。
6．【解答】解：由于画出两个负粒子的轨迹图如图所示，若磁场的宽度为d，由几何关系有：r1cos30°＝d，r2+r2cos30°＝d
解得：r1，r2
由洛伦兹力提供向心力：qvB得m。所以。
故ABC错误，D正确。
故选：D。
7．【解答】解：A.若两小球均带正电，小球受竖直向上电场力，根据牛顿第二定律则合力mg﹣qE＝ma，小球做类平抛运动，x＝v0t，可知A运动时间长，则hat2，
h相等，故A球加速度小，故A错误。
B.若两小球均带负电，则电场力方向竖直向下mg+qE＝ma，a＝g，由于aA＜aB，故mA＞mB。故B正确；
C.根据功能关系，机械能变化量等于除重力弹力外其他力做功，即本题中机械能变化量等于电场力对小球做功W电＝qEh，二个小球机械能变化量相等，故C错误；
D.两小球做类平抛运动。根据矢量关系速度变化量，如图所示，
vy由于aA＜aB，故vyA＜vyB，故D错误。
故选：B。
二．多选题（共3小题，满分18分，每小题6分）
8．【解答】解：A、原来带电粒子静止，所受电场力与重力平衡，电容器两极板间的电压与滑动变阻器上半部分电压相等。闭合开关S1，S2接1时滑动变阻器滑片向a端滑动时，电容器两极板间的电压减小，板间场强减小，受到的电场力减小，则带电粒子将向下运动，故A错误；
B、S1接1时，电压表测量滑片到a端电阻的电压，滑动变阻器滑片向b端滑动时，该部分电阻增大，则电压表示数增大，故B正确；
C、S1接1时滑动变阻器滑片保持不变，电阻箱相当于导线，增大电阻箱的阻值电容器两端电压不变，故C错误；
D、S2先接1时，电容器充电，电容器上极板带正电，S2再接2，电容器放电，发光二极管D1闪亮，故D错误。
故选：BD。
9．【解答】解：AB．由图乙可得变压器副线圈输出电压最大值为36V，则有效值为
根据电压比与匝数比关系
代入数据可得U1＝144V
电压表示数为有效值144V，故A正确，B错误；
C．电压表测量初级电压有效值，则电压表的示数不变，当Rt温度升高时，阻值减小，次级电压不变，则电流表的示数变大，故C正确。
D．根据根据电流比与匝数比关系，所以变压器原、副线圈中的电流之比为1：4，故D错误。
故选：AC。
10．【解答】解：A、带电离子进入磁场后受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力向下，负离子受到洛伦兹力向上，a点的电势低于b点的电势，故A正确；
B、最终正、负离子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有qvB＝q，解得液体的流速：v，U是MN两点间的电压，则a、b两点电势差与废液的流速有关，速度越大，U越大，故B正确；
C、阴阳离子受到洛伦兹力在ab两侧积累，但洛伦兹力并不做功，故C错误；
D、不带电的液体在磁场中不受力，M、N两点没有电势差，无法计算流速，故D错误；
故选：AB。
三．实验题（共5小题，满分54分）
11．【解答】解：电容器的击穿电压为50V，故电压表应选择V2；由于电容器充放电时会产生瞬间高电流，故电流表应选择大量程的A2；
实验电路图如图所示，
故答案为：V2 A2
电路图如图所示，
12．【解答】解：（1）根据甲电路图连接实物图如图所示：
；
（2）闭合开关前，滑动变阻器应处于最右端使电流表示数最小，保护电路；
（3）根据闭合电路欧姆定律得：
E＝U1+I1r，
E＝U2+I2r，
U1＝2.50V、I1＝0.20A；U2＝2.20V、I1＝0.40A；
代入数据解得：E＝2.80V，r＝1.50Ω
故答案为：（1）；
（2）最右端；（3）2.80、1.50。
13．【解答】解：（1）因电势能增加0.2J 即电场力做功为W＝﹣0.2J 则带负电，做负功
（2）由A→B电场力做负功 q＝﹣2×10﹣5c
则UAB
（3）根据匀强电场中的关系式有：U＝Ed
由几何关系可知：d＝LABcos60°，解得d＝0.01m 则E，解得E＝106V/m
答：（1）电荷负电由A到B电场力做的负功
（2）A、B两点的电势差UAB为104V
（3）匀强电场的场强的大小106V/m
14．【解答】解：（1）由法拉第电磁感应定律得c内感生电动势 E＝Sd2 ①
由全电路欧姆定律有 E＝IR ②（R2被ab短路）
联立①②解得：I ③
根据楞次定律和右手螺旋定则（或者平衡条件和左手定则）判断知ab中电流方向为a→b ④
（2）由题意可知导轨平面与水平面夹角为 θ＝60°，
对在t＝0～内静止的ab受力分析有 mgsinθ＝B0Id ⑤
联立③⑤解得：m ⑥
（3）由题意知t后，c内的磁感应强度减为零，ab滑入区域Ⅱ，
由直导轨足够长可知ab进入圆形轨道时已达匀速直线运动，
设此时ab为v，其电动势为E2，电流为I2，
由平衡条件得 mgsinθ＝B2I2d ⑦
由法拉第电磁感应定律得动生电动势 E2＝B2dv ⑧
由全电路欧姆定律有 E2 ⑨（R1、R2并联）
联立⑥⑦⑧⑨解得 v ⑩
由题意可知ab滑不过圆心等高点或者滑过圆轨道最高点均符合题意，分类讨论如下：
（ⅰ）当mg 即 B2时，
ab上滑过程由动能定理得 mgh，即h
（ⅱ） 设ab能滑到圆轨道最高点时速度为v1，根据牛顿第二定律应满足 mg
所以当mg（1+cosθ） 即B2时，
ab能滑到圆轨道最高点，有 h。
答：
（1）ab静止时通过它的电流大小为，ab中电流方向为a→b；
（2）ab的质量m为；
（3）（ⅰ）当B2时，h为．（ⅱ） 当B2时，ab能滑到圆轨道最高点，h为。
15．【解答】解：（1）如下图所示，粒子从A点至C点做匀变速曲线运动，垂直电场方向有
2h＝v0t1
平行电场方向有
根据牛顿第二定律有
Eq＝ma
联立解得
（2）粒子在C点速度的竖直分量
vCy＝at1＝v0
故粒子在C点速度为
方向为斜向右下方与HK夹角为45°，当粒子恰好不从MN边界出射，粒子轨迹如下图轨迹①所示
设此种情况下，粒子在磁场中轨道半径为r1，由几何知识得
r1+r1sin45°＝2h
解得
粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力
解得
当粒子恰好不从PQ边界出射，粒子轨迹如图轨迹②所示，由几何知识得
r2﹣r2sin45°＝2h
解得
粒子在磁场中做圆周运动由洛伦兹力提供向心力
解得
所以Ⅱ区域内匀强磁场的磁感应强度大小范围
答：（1）Ⅰ区域匀强电场强度E的大小为；
（2）Ⅱ区域内匀强磁场的磁感应强度大小范围为。
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