安徽省肥东县2023-2024学年高二上学期期末联考
物理试题
一、单选题（8小题,每小题4分,共32分）
1．首先发现电流磁效应的科学家是（）
A．牛顿 B．法拉第 C．奥斯特 D．焦耳
2．下列说法正确的是（ ）
A．电场是为了研究问题的方便而设想的一种物质，实际上不存在
B．电荷所受的电场力越大，该点的电场强度一定越大
C．以点电荷为球心，r为半径的球面上各点的场强都相同
D．在电场中某点放入试探电荷q，受电场力F，该点的场强为，取走q后，该点的场强不变
3．如图所示的图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（ ）
A．R的阻值为 B．电源的内阻为
C．电源的输出功率为 D．电源内部消耗的功率为
4．如图所示，某用电器与电源距离为，线路上的电流为，若要求线路上的电势差不超过，已知输电导正线的电阻率为，那么该输电导线的横截面积的最小值是（ ）
A． B． C． D．
5．智能手机无线充电器利用互感原理工作，由发射器和接收器组成，分别有发射线圈和接收线圈。已知发射、接收线圈匝数比为，AB端输入电压为，则（ ）
A．接收线圈的输出电压有效值为1V
B．接收线圈中输出电流方向每秒变化200次
C．接收线圈的输出功率等于发射线圈输入功率
D．改变发射器和接收器的距离，不影响其充电效率
6．如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v入一带负电的带电粒子，恰好从e点射出，不计粒子重力，则（ ）
A．如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，将从d点射出
B．如果粒子的速度增大为原来的四倍，将从f点射出
C．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短
D．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从f点射出所用时间最短
7．如图（a），边长为的单匝正方形导线框固定在水平纸面内，线框的电阻为。虚线MN恰好将线框分为左右对称的两部分，在虚线MN左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图（b）。虚线MN右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为。下列说法正确的是（ ）
A．时刻，线框中产生的感应电动势大小为
B．时刻，线框所受安培力的合力为0
C．时刻，线框受到的安培力大小为
D．在内，通过线框导线横截面的电荷量为
8．如图所示，水平固定一个光滑长杆，有个质量为m的小滑块A套在长杆上可自由滑动，在水平杆上竖直固定一个挡板P，小滑块靠在挡板的右侧处于静止状态，在小滑块的下端用长为L的细线悬挂一个质量为2m的小球B，将小球拉至左端水平位置，使细线处于自然长度，由静止释放，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．A和B组成的系统水平方向上动量守恒
B．小球B第一次摆到最低点速度为
C．小球B在运动过程中相对最低点所能上升的最大高度为
D．小滑块A能获得的最大速度为
二、多选题（2小题,每小题5分,共10分）
9．如图所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线框产生感应电流的是（ ）
A．导线中的电流变大
B．线框以PQ为轴转动
C．线框向下平动
D．线框以AB边为轴转动
10．如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一固定的U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向左运动，在运动开始的瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．RS受到的安培力方向水平向右
B．RS受到的安培力方向水平向左
C．金属框T中感应电流沿顺时针方向
D．金属框T中感应电流沿逆时针方向
三、实验题（2小题,共16分）
11．（本题8分）某同学用图甲所示示装置来探究碰撞中的不变量
（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过仅测量 间接地解决这个问题（请将选项前的字母代号填在题前的横线上）．
A．小球开始释放时距离桌面的高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球做平抛运动的水平位移
D．抛出点到落点的距离
（2）实验步骤如下：
①取两个半径相同的小球A、B，实验时先不放球，使球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹，重复操作，从多次落点痕迹中找到平均落点，记为P；
②把月球静置于水平槽前端边缘处，让球仍从C处由静止滚下，月球和球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹，重复操作，从多次落点痕迹中找到平均落点，分别记为M和N；
③重垂线所指的位置在记录纸上记为O点，将毫米刻度尺的0刻度线和O点对齐，如图乙所示，测得各平均落点M、P、N到O点的距离分别为x1、x2、x3；
④若小球A、B的质量分别为m1、m2，则实验需要探究的表达式为 （用步骤中所给的字母进行表示）．该同学测得小球A的质量m1=0.40kg，小球B的质量m2=0.20kg，则碰撞前m1x2= kg m；碰撞后m1x1+m2x3= kg m；（上述两空的计算结果保留三位有效数字）．在实验误差允许的范围内，可认为碰撞前后A、B两小球组成的系统动量守恒．
12．（本题8分）在用电压表和电流表测量串联的两节干电池的电动势和内阻时，除备有电池、电键、足量的导线外，还有下列实验仪器可供选择
A．电流表A1（0～0.6A）
B．电流表A2（0～3A）
C．电压表V1（0～3V）
D．电压表V2（0～15V）
E．滑动变阻器R1（20Ω，2A）
F．滑动变阻器R2（1750Ω，3A）
（1）所选电流表为 ，电压表为 ，滑动变阻器为 （填写所选仪器前面的字母）；
（2）一名学生正确选择仪器后进行实验，测得实验数据，并在如图所示的坐标系中画出U-I图象。从图中可得电源的电动势为 V，内阻为 Ω（保留三位有效数字）。
四、解答题（3小题,共42分）
13．（本题10分）如图所示，两平行金属导轨间的距离为L，金属导轨所在的平面与水平面的夹角为θ，在导轨所在平面内分布着磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源。现把一个长度为L、质量为m的导体棒放在金属导轨上，导体棒恰好不发生滑动。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为R，金属导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。求：
（1）导体棒中的电流I；
（2）t时间内导体棒所受安培力的冲量；
（3）导体棒与金属导轨间的动摩擦因数μ。
14．（本题14分）如图所示，轴上方存在沿轴竖直向上的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为。轴下方存在沿轴竖直向上的匀强电场，电场强度大小为，磁场、电场区域足够大。图中、两点的坐标分别为、，重力加速度为。
（1）若有一带电粒子（不计重力）在轴上方平行平面而做匀速直线运动，求粒子速度；
（2）若将一质量为、电荷量为的带正电小球自点以某一初速度沿轴负方向抛出，小球第三次通过轴时恰好通过坐标原点，求初速度的大小；（用、、、表示）
（3）若将一质量为，带电量为的带正电小球自点以初速度抛出，与水平方向夹角为，小球第1次经过轴时的位置恰好为点，然后只经过一次磁场区域后回至点。求和。（用、、、、、表示）
15．（本题18分）如图所示，固定光滑平行轨道abcd的水平部分处于磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中，bc段轨道宽度为，cd段轨道宽度为，bc段轨道和cd段轨道均足够长，将质量分别为，，有效电阻分别为，的金属棒P和Q分别置于轨道上的ab段和cd段，且均与轨道垂直，金属棒Q原来处于静止状态。现让金属棒P从距水平轨道高为处无初速度释放，两金属棒运动过程中始终与导轨接触良好且与导轨垂直，不计其它电阻及空气阻力，重力加速度大小为，求：
（1）金属棒P刚进入磁场时的速度大小；
（2）金属棒P刚进入磁场时Q棒的加速度大小；
（3）两金属棒距离最近时两导轨间的电压U。
参考答案：
1．C
【详解】首先发现电流磁效应的科学家是奥斯特，故选C.
2．D
【详解】A．电场是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的媒介，是不同与实物的另一种物质存在的方式．故A错误；
B．电场中的场强取决于电场本身，电场强度只由场源电荷电量和位置决定，与电荷受到的电场力的大小无关．故B错误；
C．以点电荷为球心的球面各点的电场强度大小相等，方向不同，故电场强度不同．故C错误；
D．电场强度是由产生电场的源电荷决定的，在电场中某点放一检验电荷后，不会影响该点的电场强度，故D正确；
故选D。
3．D
【详解】A． R的阻值为
所以A错误；
B．电源的内阻为
所以B错误；
C．电源的输出功率为
所以C错误；
D．电源内部消耗的功率为
所以D正确；
故选D。
4．B
【详解】由欧姆定律及电阻定律可得
解得
故选B。
5．B
【详解】ACD．发射线圈电压的有效值
根据理想变压器电压匝数关系有
解得
智能手机无线充电器利用互感原理工作，能量从发射线圈向接收线圈转移，在转移过程中，存在一定的能量损耗，距离越远，损耗越大，因此收线圈的输出功率小于发射线圈输入功率，改变发射器和接收器的距离，对充电效率有影响，电压匝数比不再成立，即接收线圈的输出电压有效值小于1V，ACD错误；
B．无线充电器利用互感原理工作，工作过程中不改变交流电的频率，即接收线圈中输出电流的周期为
由于一个周期内，电流方向改变两次，则接收线圈中输出电流方向每秒变化次数为
B周期。
故选B。
6．D
【详解】A．粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力得
解得
磁场的磁感应强度变为原来的二倍，其他的不变，则半径将为原来的，根据几何可知，粒子不能从d点射出。故A错误；
B．设正方形的边长为2a，则粒子从e点射出时，轨迹半径为。如果粒子的速度变为原来的4倍，由半径公式可知，半径将变为原来的4倍，即变，轨迹如图所示
由几何关系得
由于
所以粒子从fd之间射出磁场。故B错误。
CD．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f三点射出时，轨迹如图
轨迹的圆心角是从f点射出时最小，根据公式
可知粒子从f点射出时运动时间最短。故C错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】A．根据题意可知，线框右半部分磁感应强度不变，左半部分均匀增加，由法拉第电磁感应定律有，时刻，线框中产生的感应电动势大小为
故A错误；
B．线框中的感应电流为
由楞次定律可知，线框中电流为逆时针方向，上下边框对称位置受力等大反向，合力为零，由左手定则和公式可知，左右两边受力方向均向右，大小均为
则线框所受安培力的合力为
故B错误；
C．由上述分析可知，时刻，线框右边框仍受向右的力，大小为
线框左边框仍受向右的力，大小为
线框受到的安培力大小为
故C正确；
D．根据题意，由公式可得，在内通过线框导线横截面的电荷量为
故D错误。
故选C。
8．D
【详解】A．小球B由静止向下摆动的时候，绳子对滑块A产生向左的拉力，此过程中A没有离开挡板P，且挡板P对A有向右的弹力，因此A和B组成的系统水平方向上动量不守恒，A错误；
B．由机械能守恒
得
B错误；
C．B球第一次通过最低点后到相对最低点上升到最大高度间，由水平方向动量守恒和机械能守恒
得
C错误；
D．当B从右边最高点再次回到最低点时，A的速度最大，有
得
D正确。
故选D。
9．AD
【详解】导线中电流强度变大，磁场增大，线框中的磁感应强度增大，故磁通量增大，可以产生感应电流，故A正确； 线框以直导线PQ为轴转动，穿过线框的磁通量不变化，则没有产生感应电流，故B错误； 线框向下运动时，线框中的磁感应强度不变，磁通量不变，故不会产生感应电流，故C错误；线框以AB边为轴转动，则线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，选项D正确.
10．BD
【详解】AB．根据右手定则判断感应电流方向，磁感线垂直射入手心，大拇指指向导体运动方向，四指方向即为感应电流方向，由此可知PQRS中产生的感应电流沿顺时针方向，再根据左手定则判断安培力的方向，磁感线垂直射入手心，四指方向即为感应电流方向，RS中产生的感应电流方向由R指向S，大拇指方向为安培力方向，故RS受到的安培力方向水平向左，故A错误，B正确；
CD．让金属杆PQ突然向左运动，使PQRS中产生顺时针方向的感应电流，根据楞次定律可知，通过金属框T的磁场增大，则T的感应电流产生的磁场应指向纸面外，根据楞次定律可知金属框T中感应电流沿逆时针方向，故C错误，D正确。
故选BD。
11． C 0.034 0.034
【详解】（1）[1]．验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是通过平抛的情况来代替时：设落地时间为t，则有：，落地高度不变情况下时间不变，水平射程来体现速度，故C正确，ABD错误．
（2）④[2]．要验证的表达式为
因为
带入可得：
[3][4]．由刻度尺读出：x1=2.65cm；x2=8.60cm；x3=11.50cm；
碰撞前
m1 x2=0.40×0.0860=0.034kg m；
碰撞后
m1 x1+m2 x3=0.40×0.0265+0.20×0.1150=0.034kg m；
12． A C E 3.00 2.91
【详解】（1）[1]因两节干电池电动势为3V，故电压表选C；
[2]本实验中流过电池的电流不能太大，约为零点几安培，则电流表选择A；
[3]为方便实验操作，滑动变阻器一个选E；
（2）[4][5]由电源U-I图象规律可知，图象与纵轴交点即为电源电动势，故为3.00V；斜率大小为内阻，故内阻
13．（1）；（2），方向沿导轨向上；（3）或
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得
（2）根据安培力的公式有
所以
方向沿导轨向上；
（3）对导体棒受力分析可知，其所受摩擦力可能沿斜面向上，如图所示。根据平衡条件有
解得
当摩擦力沿斜面向下时，同理可得
14．（1），方向水平向右；（2）；（3）见解析
【详解】（1）一带电粒子（不计重力）在轴上方平行平面而做匀速直线运动，则
解得
根据左手定则可知速度方向水平向右；
（2）小球运动轨迹如下图a所示
在轴下方电场中，根据牛顿第二定律
解得
水平方向
竖直方向
在轴上方复合场中，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力有
由几何关系得
当回到轴下方磁场中时，根据
联立解得
（3）①第一种情况，轨迹关于轴对称，根据
联立得
“”、“”对应类斜上抛和类斜下抛，如图c、d，若对应类平抛，如图b
时间
则
点的速度
即
根据几何关系
解得
②第二种情况：轨迹关于轴不对称，轨迹如图e、f
根据几何关系
时间
轨迹半径
联立得
又
可得
A点速度
即
根据几何关系
解得
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设金属棒P刚进入磁场时的速度大小为，此时回路中的感应电动势为，感应电流为，加速度为，据机械能守恒定律有
解得
（2）产生的感应电动势为
回路感应电流为
据牛顿第二定律可得
联立解得
（3）因通过两金属棒的电流始终相等，根据两金属棒的长度、质量关系可知，两金属棒的加速度大小始终相等，运动过程中的图像如图所示
两图线关于中间虚线对称，显然两图线的交点的纵坐标为
而两金属棒速度大小相等时距离最近，设此时金属棒P产生的电动势为E，金属棒Q产生的反电动势为，回路中的感应电流为I。则有
回路电流为
两导轨间的电压为
联立解得
试卷第2页，共7页
