2023-2024学年广东省揭阳市普宁市高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年广东省揭阳市普宁市高二（上）期末考试物理试卷（含解析），共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，A、B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点自由转动。若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法错误的是( )
A. 用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥
B. 把磁铁远离A环，A环又会被吸引
C. 磁极接近或者远离B环时，B环保持静止
D. 磁铁N极接近B环时，B环会被排斥
2.如图所示，某同学在探究电荷间相互作用力的实验中，用绝缘细绳悬挂质量为m的带电小球B，若将带电荷量为−Q的带电小球A靠近B，当两个带电小球在同一高度静止时，细绳与竖直方向成α角，已知重力加速度大小为g。下列说法正确的是()
A. B球带正电
B. AB两球之间作用力的大小为mgtanα
C. 只将B球的带电荷量变为原来的二倍，AB之间的作用力变为原来的一半
D. 只将AB两球之间的距离变为原来的二倍，AB之间的作用力变为原来的一半
3.某家用空气净化器的内部结构原理如图所示，图中充电极接电源正极，尘埃采集球接地。当空气中的尘埃进入装置前，通过滤网后带正电，此后会吸附在尘埃采集球上。内部形成的电场如图所示，尘埃的重力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 电场中各点的电势大小关系为φb>φa>φc
B. 电场中各点的场强大小关系为EbC. 同一尘埃在a点和b点的电势能相同
D. 某尘埃仅在电场力作用下从c点运动到a点，电场力始终做负功
4.如图甲所示，a、b位于两个等量异种电荷的连线上，且a、b到O点的距离相等；如图乙所示，两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点，O′为MN的中点，c、d位于MN的连线上，且c、d到O点的距离相等，两导线中通有等大反向的恒定电流，下列说法正确的是( )
A. O点处的电场强度为零
B. O′点处的磁感应强度为零
C. a、b两处的电场强度大小相等，方向相同
D. c、d两处的磁感应强度大小相等，方向相反
5.电磁轨道炮发射的基本原理图如图所示，两条平行的金属导轨充当传统火炮的炮管，弹丸放置在两导轨之间，并与导轨保持良好接触，当电磁炮中通过如图虚线所示的强电流时，轨道电流在弹丸处形成垂直于轨道平面的磁场，弹丸获得很大的加速度，最终高速发射出去，下列说法正确的是
( )
A. 电磁炮的本质是一种大功率的发电机
B. 若通入与图示方向相反的电流，弹丸不能发射出去
C. 其他条件不变的情况下，弹丸的质量越小，发射速度越大
D. 两导轨中的强电流(如图示)在导轨之间产生的磁场，方向竖直向下
6.微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。其工作原理可简化为如图所示，M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板能上下左右运动，进而改变电容器的电容，将运动信号转化为电信号，图中R为定值电阻。下列说法正确的是
( )
A. N极板向上运动时，电容器的电容增加
B. N极板向上运动时，两极板间的电场强度不发生变化
C. N极板向下运动时，电流表有由a向b的电流
D. 手机静止时，电流表示数为零、电容器两极板不带电
7.如图甲所示，螺线管匝数n=1000，横截面积S=0.02m2，电阻r=1Ω，螺线管外接一个阻值R=4Ω的电阻，电阻的一端b接地。现有一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，则
( )
A. 在0∼4s时间内，R中有电流从a流向b
B. 在t=4s时穿过螺线管的磁通量为0.08Wb
C. 在4∼6s时间内，通过R的电流大小为10A
D. 在4∼6s时间内，R两端电压Uab=40V
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.下图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是( )
A. 在加油站给车加油前，触摸静电释放器，是为了导出人体的静电
B. 超高压带电作业的工人穿戴含金属丝的工作服，是因为这种衣服更结实耐用
C. 电磁炉是利用“涡流”加热达到烹饪食物的目的
D. 鸟儿能安全地停在高压电线上是因为鸟儿的脚底有一层绝缘皮
9.某光控开关控制电路如图所示，R1为光敏电阻(电阻值随光照强度的减弱而增大)，R2为滑动变阻器，电源内阻忽略不计。当光控开关两端电压升高到一定值时，照明系统打开。以下说法正确的是
( )
A. 光照强度减弱时，光控开关两端电压升高
B. 将R2的滑片P向下滑动，能使傍晚时照明系统更早打开
C. 将R2的滑片P向上滑动，能使傍晚时照明系统更早打开
D. 保持R2的滑片位置不变，换用电动势更大的电源，能使傍晚时照明系统更早打开
10.带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹。如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中观察到某带电粒子的轨迹，其中a和b是运动轨迹上的两点。该粒子使云室中的气体电离时，其本身的动能在减少，而其质量和电荷量不变，重力忽略不计。下列有关该粒子的说法正确的是
( )
A. 粒子带负电B. 粒子先经过b点，再经过a点
C. 粒子动能减小是由于洛伦兹力对其做负功D. 粒子运动过程中所受洛伦兹力大小不变
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学想利用多用表粗测量某一元件的电阻。他使用“×100”欧姆挡进行测量时，操作步骤正确，但发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到_____档(填“×10”或“×1k”)。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是_____(选填“机械”或“欧姆”)调零，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该元件的阻值是_____Ω。
12.某物理兴趣小组自制了图甲所示的水果电池组，为了准确测量该电池组的电动势和内阻，进行以下操作：
(1)先用多用电表粗测得水果电池组电动势E约为2.0V，内阻r约为1000Ω
(2)选择合适的实验器材，设计电路进行实验。实验室提供了以下器材：
A.待测水果电池组(E约为2.0V，r约为1000Ω)
B.电流表A(0∼5mA，内阻为20Ω)
C.电压表V1(0∼3V，内阻约为1000Ω)
D.电压表V2(0∼15V，内阻约为5000Ω)
E.滑动变阻器R10∼10Ω
F.浮动变阻器
G.开关、导线各若干
①应该选择的实验电路是图中的_____(选填“乙”或“丙”)；
②实验电压表应选_____(填“V1”或“V2”)，滑动变阻器应选_____(填“R1”或“R2”)；
(3)根据实验电路连接实物，调节滑动变阻器滑片位置，记下电压表示数U与电流表示数I的多组数据，作出U−I图像如图丁所示，根据图像和题中所给信息可知该水果电池组的电动势E=_____V，内电阻r=_____Ω.(结果均保留三位有效数字)
四、简答题：本大题共1小题，共18分。
13.如图所示，平面直角坐标系第一象限内有竖直向下的匀强电场，第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一不计重力的正电荷q,m以大小为v0的初速度从A点0,L沿x轴正方向射入，经电场偏转后恰能打到D点4L,0，另一相同电荷以v02的初速度仍从A点同向射入，第二次到达x轴时也恰好到D点，求：
(1)电场强度E；
(2)另一电荷刚进入磁场时的速度；
(3)磁感应强度B。
五、计算题：本大题共2小题，共20分。
14.图甲所示的CT扫描机，其部分工作原理如图乙所示：M、N之间是加速电场，虚线框内存在垂直纸面的匀强磁场；电子从静止开始经加速电场后，垂直进入偏转磁场，最后打在靶上的P点．已知加速电压为U，磁场的宽度为d，电子的质量为m、电荷量为e，电子离开磁场时的速度偏转角为θ.求
(1)电子离开电场时的速度大小；
(2)磁感应强度的大小和方向．
15.如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为6 V的电池相连，整个电路总电阻为2 Ω。已知弹簧的原长为10 cm，闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的长度均为17 cm；将连接在ab两端的导线互换，闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的长度均为14 cm，重力加速度大小取10 m/s2，弹簧始终处在弹性范围内。求：
(1)金属棒所受安培力的大小。
(2)弹簧的劲度系数及金属棒的质量。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题从楞次定律相对运动角度可得：近则斥，远则吸。
当磁铁的运动，导致两金属圆环的磁通量发生变化，对于闭合圆环，从而由楞次定律可得线圈中产生感应电流，则处于磁铁的磁场受到安培力，使圆环运动；对于不闭合圆环，虽有感应电动势，但没有感应电流，则不受安培力作用。
【解答】
A.用磁铁的任意一磁极接近A环时，环内磁通量变大，根据楞次定律，圆环受到的安培力的效果总是阻碍磁通量的变化(来拒)可知闭合圆环中会产生感应电流，A环被排斥，A正确，不符合题意；
B.同理，把磁铁远离A环，A环又会被吸引，B正确，不符合题意；
CD.磁极接近或者远离B环时(磁铁N极接近B环时)，磁通量变化，有感应电动势，但是由于不闭合，所以没有感应电流，圆环不受到安培力的作用，圆环保持静止，C正确，不符合题意；D错误，符合题意。
2.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查含有库仑力的平衡问题。解决问题的关键是理解库仑定律的含义，根据库仑定律结合平衡条件分析判断。
【解答】
A.由题知，两小球相互排斥，故小球B带负电，故A错误；
B.根据平衡条件可知，AB之间作用力的大小为F=mgtanα，故B正确；
CD.根据库仑定律可知F=kqQr2，只将B球的电荷量变为原来的二倍，AB之间的作用力变为原来的二倍，只将AB两球之间的距离变为原来的二倍，AB之间的作用力变为原来的四分之一，故CD错误。
3.【答案】A
【解析】A.沿着电场线方向电势逐渐降低，由题图中电场线可知，尘埃在电场中电势的大小关系为
φb>φa>φc
故A正确；
B.电场线的疏密程度表示电场场强的大小，由题图中电场线可知
Eb>Ea>Ec
故B错误；
C.由电势能公式
Ep=φq
同一尘埃在a点和b点的电势能不相同，故C错误；
D.尘埃从c点移动到a点的过程中，由于尘埃的运动轨迹未知，无法判断电场力做功情况，故D错误。
故选A。
4.【答案】C
【解析】A.正电荷在O点处的电场强度方向水平向右，负电荷在O点处的电场强度方向水平向右，根据场强叠加可知，O点处的总电场强度不为零，故A错误；
C.根据等量异种电荷电场的对称性可知，a、b处的电场强度大小相等，方向相同，均水平向右，故C正确；
BD.根据右手螺旋定则，M、N两点处长直导线在c、d、 O′ 点处的磁感应强度方向均竖直向下，根据对称性以及磁感应强度的叠加可知，c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同； O′ 点处的磁感应强度不为零，故BD错误。
故选C。
5.【答案】C
【解析】【分析】
本题关键是知道电磁炮的工作原理是利用安培力做功把电磁能量转化为弹丸的动能，不是发电机，根据安培定则可知，两导轨中的强电流(如图示)在导轨之间产生的磁场方向。
【解答】
A.电磁炮的本质是电磁发射技术，不是大功率的发电机，故 A错误;
B.若通入与图示方向相反的电流，弹丸也能发射出去，故 B错误;
C.电磁炮是将电磁能量转化为弹丸的动能，则其他条件不变的情况下，弹丸的质量越小，发射速度越大，故 C正确;
D.根据安培定则可知，两导轨中的强电流(如图示)在导轨之间产生的磁场方向竖直向上，故 D错误。
故选C。
6.【答案】A
【解析】A.N极板向上运动时，极板间距减小，根据
C=εS4πkd
可知电容器的电容增加，故A正确；
B.由于电容器保持与电源连接，N极板向上运动时，板间电势差 U 不变，间距 d 减小，根据
E=Ud
可知两极板间的电场强度 E 增大，故B错误；
C.N极板向下运动时，间距 d 增大，根据 C=εS4πkd 知电容器电容减小，由于板间电势差 U 不变，根据
Q=CU
可知极板上的电荷量减小，电容器放电，由图可知，电流由b向a流过电流表，故C错误；
D.手机静止时，电路处于断路状态，电流表示数为零，但两极板与电源连接，带正、负电荷，故D错误。
故选A。
7.【答案】B
【解析】A.在 0∼4s 内，原磁场增大，则磁通量增大，根据楞次定律可知，感应磁场方向向右，再由安培定则可知R中的电流方向从b流向a，选项A错误；
B.由图乙可知，t=4s时磁感应强度为B=4T，则此时的磁通量为
Φ=BS=4×0.02Wb=0.08Wb
选项B正确；
C.在 4s∼6s 内，感应电动势为
E=nΔB⋅SΔt=1000×4×0.022V=40V
则R中电流大小为
I=ER+r=404+1A=8A
选项C错误；
D.在 4s∼6s 内，根据楞次定律可知，R中的电流从a流向b，则R两端电压为
Uab=IR=8×4V=32V
选项D错误。
故选B。
8.【答案】AC
【解析】A.静电释放器可以把人体、金属、大地形成通路，将人体静电导入大地，这样就可以清除人身上的静电，防止发生火灾，故A正确；
B.超高压带电作业的工人穿戴的工作服含金属丝，防止静电对人体的危害，故B错误；
C.铁锅产生涡流，发热部分为铁锅底部和侧壁，直接加热锅内食物，故C正确；
D.鸟儿能安全地停在高压电线上是因为鸟儿的两脚之间的导线电阻很小，两脚减的跨步电压很小，故D错误。
故选AC。
9.【答案】ABD
【解析】A.光照强度减弱时， R1 电阻变大， R1 两端电压
UR1=R1R1+R2E
可知 R1 两端的电压变大，即光控开关两端电压升高，故A正确；
BCD.要使系统更早打开，即在 R1 阻值不变时增加R1两端电压，R1两端电压
UR1=R1R1+R2E
可知应减小 R2 或增大E，故BD正确，C错误。
故选ABD。
10.【答案】AB
【解析】AB.该粒子使云室中的气体电离时，其本身的动能在减少，即速率减小，而其质量和电荷量不变，根据
r=mvqB
可知，粒子轨道半径逐渐减小，则粒子先经过b点，再经过a点，由左手定则可知粒子带负电，选项AB正确；
C.洛伦兹力方向与速度方向总垂直，则洛伦兹力对其不做功，选项C错误；
D.粒子运动过程中速率不断减小，根据
f=qvB
可知，所受洛伦兹力大小不断减小，选项D错误。
故选AB。
11.【答案】 ×10 欧姆 160
【解析】[1]选欧姆挡测电阻时指针偏转角度很大，说明所选倍率太大，应选用更低倍率挡×10Ω，使指针尽可能偏转到表盘的中间位置附近，该位置附近有较高的精度。
[2]欧姆挡每换一次倍率，需重新进行调零。
[3]该电阻的阻值
R=16.0×10Ω=160Ω
12.【答案】 丙 V1 R2 2.25##2.24##2.26 1.07×103 ## 1.08×103
【解析】(1)①[1]因水果电池的内阻远大于电流表内阻，且与电压表内阻相差不大，且电流表内阻已知，则应该选择的实验电路是图中的丙；
②[2][3]水果电池的电动势约为2.0V，为了减小误差，实验中电压表应选量程3V的 V1 ，滑动变阻器应选阻值与电池内阻相当的 R2 ；
(3)[4][5]由水果电池的 U−I 图像可知该水果电池组的电动势
E=2.25V
内电阻
r=2.25−0.501.6×10−3Ω−25Ω=1.07×103Ω
13.【答案】(1) mv028qL ；(2) 2v02 ，与 x 轴正方向成 45∘ 角；(3) mv02qL
【解析】(1)正电荷在电场中做类平抛运动， x 轴方向有
4L=v0t
y 轴方向有
L=12at2
又因为
a=qEm
联立解得电场强度大小为
E=mv028qL
(2)另一相同电荷以 v02 的初速度仍从A点同向射入，在电场中沿 x 轴方向有
x=v02t=2L
电荷离开电场时，沿 y 轴方向分速度为
vy=at=v02
则电荷进入磁场时的速度大小为
v= v022+vy22= 2v02
进入磁场时速度与 x 轴夹角为 θ ，则有
tanθ=vyv02=1
解得
θ=45∘
(3)电荷在磁场中，由洛伦兹力提供向心力得
qvB=mv2r
由几何关系可得
4L−2L=2rcs45∘
解得
r= 2L
联立解得磁感应强度为
B=mv02qL
14.【答案】解：(1)电子加速过程，由动能定理eU=12mv2−0，
解得v= 2eUm；
(2)如图
，
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，有evB=mv2r
解得：B=1r 2mUe
由几何关系 sinθ=dr，
解得： r=dsinθ，B=sinθd 2mUe；
根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向里。
【解析】本题考查带电粒子在电场中的加速和带电粒子在磁场中的偏转。
(1)根据电场力做功和动能定理计算速度；
(2)带电粒子在磁场中运动时，由洛伦兹力提供向心力；根据几何关系计算出半径，根据左手定则判断方向。
15.【答案】解：(1)金属棒通电后，闭合回路中的电流I=UR=3A，
金属棒受到的安培力F=BIL=0.3N。．
(2)导线互换前，有mg+BIL=2k(l1−l0)，
导线互换后，有mg−BIL=2k(l2−l0)，
联立可得k=10N/m，m=0.11kg。
【解析】本题为安培力作用下的平衡问题，对导体棒受力分析，根据左手定则明确安培力的方向，根据F=BIL求出安培力的大小，结合力的平衡条件分析求解。