1、莆田一中20232024学年度上学期期末考试试卷高二 物理必修三第三章第六章选择性必修二一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1. 下列说法不正确的是（ ）A. 无线电波、光波、射线、射线都是电磁波B. 麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在C. 奥斯特发现了电流的磁效应D. 振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，磁场能最小【答案】B【解析】【详解】A无线电波、光波、射线、射线都是电磁波，故A正确，不满足题意要求；B麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故B
2、错误，满足题意要求；C奥斯特发现了电流的磁效应，故C正确，不满足题意要求；D振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，电场能最大，磁场能最小，故D正确，不满足题意要求。故选B。2. 某交流发电机产生交变电流装置如左图所示，产生的感应电动势与时间的关系如右图所示，下列说法正确的是（）A. 时，线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率最大B. 线圈通过中性面时，交变电流不改变方向C. 线框中产生的感应电动势D. 如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为200V、0.02s【答案】D【解析】【分析】【详解】AB由图像可知，时，电动势为零，此时线圈平面处于中性面位置，磁通量变化率为零，线圈每通
3、过中性面一次，交变电流方向就会改变一次，AB错误；C线框中产生的感应电动势的最大值和周期分别为和，则感应由动势瞬时值为C错误；D由如果仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为和。故选D。3. 在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，均为定值电阻，为滑动变阻器，C为电容器，A、V分别为理想电流表和理想电压表. 在滑动变阻器的滑片P自一端向另外一端滑动的过程中，电压表的示数增大，则（ ）A. 电流表的示数减小B. 电源的输出功率增大C. 电容器所带电荷量增加D. 电阻的电功率减小【答案】D【解析】【详解】A电压表测量定值电阻两端的电压，电压表示数变大，说明通过的电流变大，即干路电流
4、变大，电源内电压变大，可知和并联电路的电压减小，则通过的电流减小，又可知通过电流增大，即电流表示数增大，故A错误；B电源内阻和外电路总电阻大小关系未知，不能确定电源的输出功率变化情况，故B错误；C由上可知两端的电压减小，电容不变，由可知，电容器所带电荷量减小，故C错误；D由功率公式可知电阻的电功率減小，故D正确。故选D。4. 如图所示，足够长、光滑的平行金属导轨与水平面成夹角放置，导轨的上端接有电容为C的电容器（电容器耐压足够大），导轨间距为L，导轨处于方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中（图中未画出），金属棒垂直放置在导轨上，一切电阻不计。把金属棒由静止释放后（以此刻为0时刻），下列关于电容器
5、所带电荷量Q、金属棒的动能、通过金属棒的电流I随时间t变化的图像，以及金属棒运动速度v随运动位移x变化的图像正确的是（）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】A对金属棒受力分析，有又有联立可得加速度为定值，则金属棒做初速度为零匀加速直线运动。由可知Q与t成正比，故A正确；B金属棒的动能可知正比于，故B错误；C由A中分析知，为定值，故C错误；D金属棒做匀加速直线运动，根据运动学规律得与x成正比，故D错误。故选A。二、多项选择题：本题共4小题，每题6分，共24分每小题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分5. 地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示
6、。学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是（ ）A. 地表电荷为负电荷B. 环形电流方向与地球自转方向相同C. 若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大D. 若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大【答案】AC【解析】【详解】A根据右手螺旋定则可知，地表电荷为负电荷，故A正确；B由于地表电荷为负电荷，则环形电流方向与地球自转方向相反，故B错误；C若地表电荷的电量增加，则等效电流越大，地磁场强度增大，故C正确；D若地球自转角速度减小，则等效电流越小，地磁场强度减小，故D错误。故选AC。6. 如图所示，在半径为R的圆形
7、区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面（未画出）。一群比荷为的负离子以相同速率v0（较大）由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（不计重力）（）A. 离子飞出磁场时的动能一定相等B. 离子在磁场中运动半径一定相等C. 由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长D. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大【答案】BC【解析】【详解】A射入磁场的离子比荷相等，但质量不一定相等，故射入时初动能可能不等，又因为洛伦兹力对离子不做功，故这些离子从射入到射出动能不变，故飞出磁场时的动能可能不等，A错误。B离子在磁场中偏转的半径为由于比荷和速度都相等，磁感应强度
8、B为定值，故所有离子的偏转半径都相等，B正确。C各离子在磁场中做圆周运动的周期T也相等，根据几何知识，在半径相同的圆内，较长的弦对应较大的圆心角，所以从Q点射出的离子偏转角最大，在磁场内运动的时间最长，C正确。D沿PQ方向射入的离子不可能从Q点射出，故偏转角不是最大，D错误。故选BC。7. 质量为、带电量为的小球套在水平固定且足够长的粗糙绝缘杆上，如图所示，整个装置处于磁感应强度为、垂直纸面向里的水平匀强磁场中现给小球一个水平向右的初速度使其开始运动，不计空气阻力，则小球从开始到最终稳定的过程中，下列说法正确的是（）A. 不可能先减速后做匀速运动B. 最终稳定时的速度一定是C. 运动过程中克服
9、摩擦力做的功可能是0D. 最终稳定时的速度可能是0【答案】CD【解析】【详解】ABD对小球进行受力分析，小球受向下的重力、竖直向上的洛伦兹力及可能存在的弹力和摩擦力；若则小球受向下的弹力和向左的摩擦力，根据牛顿第二定律可得解得方向向左，则小球做加速度减小的减速运动，最终匀速，匀速的速度为若则小球受力平衡，小球做匀速运动；若则小球受向上的弹力和向左的摩擦力，根据牛顿第二定律可得解得方向向左，则小球做加速度增大的减速运动，最终静止，综上所述，故AB错误，D正确；C小球运动过程中可能不受摩擦力力，所以摩擦力做功可能是0，故C正确。故选CD。8. 某同学利用如图所示电路模拟远距离输电图中交流电源电压为
10、，定值电阻，小灯泡、的规格均为“ ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为13和31分别接通电路和电路，两电路都稳定工作时，（）A. 与一样亮B. 比更亮C. 上消耗的功率比的大D. 上消耗的功率比的小【答案】BC【解析】【详解】若开关接cd端，则若电源电压为，理想变压器、的匝数比为用户电阻为，输电线电阻为，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压 降压变压器初级电压降压变压器次级电压 可得输电功率为输电线上损耗的电功率为用户得到的电功率为若开关接ab端，则负载得到的功率输电线上损耗的电功率为将， ，k=3带入可知可得即比更亮；上消耗的功率比的大。故选BC。三、非选择题：共60分，其中9、
11、10、11为填空题，12、13为实验题，14、15、6为计算题9. 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大的线圈，直流电阻可忽略不计。开关S闭合后，灯泡L1会_（选填“逐渐”或“立刻”）变亮；开关S断开瞬间，流经灯泡L2的电流方向是从_（选填“a到b”或“b到a”）。 【答案】 . 逐渐 . b到a【解析】【详解】1 开关S闭合后，通过线圈L的电流逐渐增大，线圈产生感应电动势，阻碍电流的增大，故灯泡L1会逐渐变亮；2 开关S断开瞬间，线圈由于自感，阻碍电流减小，线圈、灯泡L1、灯泡L2组成闭合回路，故流经灯泡L2的电流方向是从b到a。10. 如图所示，R2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏
12、电阻又称NTC热敏电阻，是一类电阻值随温度增大而减小的一种传感器电阻），L为小灯泡，当温度降低时，电流表的示数_（选填“增大”、“减小”或“不变”），小灯泡的亮度_（选填“变强”、“变弱”或“不变”）。 【答案】 . 减小 . 变强【解析】【详解】1当温度降低时，R2电阻值增大，R2与灯泡并联的总电阻增大，回路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得，回路中总电流减小，所以电流表的示数减小；2由于回路中总电流减小，电源内电压减小，路端电压增大，R1分压减小，所以灯泡两端电压增大，流过灯泡的电流增大，灯泡亮度变强。11. 如图，上下两块金属板水平放置，相距为d，板间电压为U。两板间右侧区域存在方向
13、垂直纸面向里的匀强磁场。将喷墨打印机喷嘴处在两板中线左侧位置，从喷嘴水平向右喷出质量为m、速度为v0的带电墨滴。墨滴在电场区域恰能做匀速直线运动，并垂直磁场左边界进入电场、磁场共存区域，最终垂直打在下板上。重力加速度为g，则墨滴带电量大小q=_ ； 磁感应强度B=_（均用题中物理量符号表示）。【答案】 . . 【解析】【分析】【详解】1墨滴在电场区域做匀速直线运动，有解得由于电场方向向上，电荷所受电场力向上，可知墨滴带负电荷。2墨滴垂直进入电场、磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有墨滴在磁场区域恰完成四分之一圆周运动，则半径为联立解得12. 某兴趣小组在探
14、究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素（1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是_。A灯泡A、B均不发光 B灯泡A、B交替短暂发光C灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D灯泡A不发光、灯泡B短暂发光（2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体_（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。（4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最_（选填“左”或“右”）端。（5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出
15、时，观察到电流计指针_。A不偏转 B向左偏转 C向右偏转【答案】 . B . 向上 . 左 . C【解析】【详解】（1）1条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。故选B。（2）2当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。（4）3闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了
16、防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。（5）4开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。故选C。13. 一段粗细均匀、中空的圆柱形导体，其横截面及中空部分横截面均为圆形，如图（a）所示。某同学想测量中空部分的直径的大小，但由于直径太小无法直接精准测量，他设计了如下实验进行间接测量。 该同学进行了如下实验步骤：（1）用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径D如图（b）所示则直径D的测量值为_mm。然后又用游标卡尺测得该元件的长度L。（2）用多用电表粗测这段导
17、体两端面之间的电阻值：该同学选择“100”挡位，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择_挡位（选填“”或“”），并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图（c）所示，测量值为_。（3）设计了如图（d）所示的电路精确测量这段导体两端面之间的电阻值，除待测导体件外，实验室还提供了下列器材： A电流表（量程为20mA，内阻）B电流表（量程为50mA内阻未知）C滑动变阻器D定值电阻E定值电阻F电源（电动势，内阻可以忽略）G开关S、导线若干根据以上器材和粗测导体电阻值的情况可知，电路中定值电阻应选择_（填器材前面的字母代号）；为了减小误差，改变滑动变
18、阻器滑动触头的位置，多测几组、的值，作出关系图像如图（e）所示。若读出图线上某点对应的x、y的坐标值分别为a和b，则可知这段导体两端面间电阻的测量值_（用图像中数据和题设给出的物理量符号表示） （4）该同学查出这段导体材料的电阻率，则中空部分的直径大小测量值为_（用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）。【答案】 . 4.486 . . 140 . R1 . . 【解析】【详解】（1）1螺旋测微器的固定刻度读数为4mm，可动刻度的读数为48.60.01mm=0.486mm，则读数为：4 mm+0.486mm=4.486mm。（2）23指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向
19、中间，应选用小挡位，故应选10挡；由图示表盘可知，其读数为：1410=140；（3）45电流表与定值电阻R2串联后所测的最大电压为而电动势为4.5V，所以定值电阻R2小，应选定值电阻R1；由电路图根据串并联规律应有化简得根据图像可知斜率解得（4）6根据电阻定律其中联立可得14. 质谱仪是一种测量带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束（初速度可视为零），经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。（1）设离子质量为m，电荷量为q，加速电压为U，磁感应强度大小为B，求x的大小；（2）氢
20、的三种同位素、从离子源S出发，到达底片的位置距S1的距离之比xH：xD：xT为多少？【答案】（1）；（2）1：【解析】【详解】（1）离子在电场中被加速时，由动能定理得qUmv2进入磁场时洛伦兹力提供向心力qvB又x2r由以上三式得x（2）氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由（1）结果知xH：xD：xT：1：15. 如图所示，无限长平行金属导轨位于水平面内，间距，导轨左端处接有阻值的电阻，空间中存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场方向竖直向下。质量、有效电阻的导体棒静止在导轨上，某时刻开始受到大小为、方向向右的水平外力作用，导体棒沿导轨向右运动，当通过导体棒的电荷量为时，已经开始做匀速运动
21、，之后撤去外力，导体棒最终静止。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，线框的电阻不计，不计摩擦及空气阻力。求：（1）导体棒向右匀速运动的速度大小；（2）撤去外力到最终静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热；（3）导体棒从静止开始向右运动的过程中，通过导体棒的电荷量为时，导体棒的位移。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）导体棒匀速运动时，受力平衡，则有解得感应电动势为又解得（2）撤去外力后，导体棒的动能转化为总的焦耳热，则有导体棒上产生的焦耳热解得（3）根据，可得代数数据解得16. 光滑水平轨道abc、ade在a端很接近但是不相连，bc段与de段平行，尺寸如图所示。轨道之间存在磁感应强度为
22、B的匀强磁场。初始时质量为m的杆1放置在b、d两点上，杆2放置在杆1右侧处。除杆2电阻为R外，杆1和轨道电阻均不计。（1）若固定杆1，用水平外力以速度v0匀速向右拉动杆2。推导杆2中的感应电动势大小为E=BLv0；（2）若固定杆2，用水平外力将杆1以初速度v0向左拉动，运动过程中保持杆中电流不变，求杆1向左运动位移L时速度大小；（3）在（2）问的过程中，杆1向左运动位移L过程中，求水平外力做的功；（4）在（2）问的过程中，求杆1向左运动位移L所用时间。【答案】（1）（推导过程见解析），（2），（3），（4）。【解析】【详解】（1）经过，感应电动势：；（2）移动L后，切割长度，此时感应电动势：解得：（3）因为安培力：切割有效长度与位移成线性关系均匀减小，安培力做功为：根据动能定理：解得水平外力做的功：；（4）因为电流不变，所以感应电动势为一定值：解得：。
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