2023-2024学年福建省仙游县华侨中学高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年福建省仙游县华侨中学高二（上）期末考试物理试卷（含解析），共16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。

1.2024年初，朝鲜测试了一种正在研发的高超音速电磁导弹，能制造极速变化的磁场来干扰地面通讯，并发送实时地面状况，到达目标后还能实现自爆，下列说法错误的是( )
A. 导弹通过发射波长为10−6m的无线电波来实时发送信息
B. 高超音速电磁导弹里有风力传感器，可以间接粗略测出飞行速度
C. 要制造技极速变化的磁场，可以通过接上高频电压来实现
D. 要引爆火药，可以通过变压器升压来实现引爆
2.如图所示，为某一示波器上的回旋加速器，下列说法正确的是( )
A. 加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大
B. 粒子最终的动能由加速器半径R和磁场强度B决定
C. 回旋加速器所加的高频交流电压不等于粒子圆周运动周期
D. 带电粒子最终动能为Ekm=q2B2R2m
3.某品牌照明灯相关电路图如图所示，自感线圈自感系数足够大且内阻不计，三个电灯泡的内阻相同，下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S，灯泡a、c先亮，灯泡b慢慢变亮
B. 断开开关S，灯泡c先灭，灯泡b闪亮后再熄灭
C. 闭合开关S，灯泡a、b先亮，灯泡c慢慢变亮
D. 断开开关S，灯泡b、c先灭，灯泡a闪亮后再熄灭
4.如图甲所示，线圈在匀强磁场中匀速逆时针转动，其磁通量图像Φ−t为如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. t=0时磁通量最大
B. t=0时磁通量变化率最小
C. 开始时电流方向为从a→ d
D. 感应电动势图像类似于sinθ图像
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.2024年某政府在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物(PM2.5)等项目监测，2030年覆盖所有地级以上城市。如图所示，一初速度为v0的带电粉尘(q=±0.5C)从A移动到B，静电力做功−12J，实线为电场线，虚线为运动轨迹，下列说法正确的是( )
A. 若该带电粉尘带正电，且运动轨迹为左，则该电场强度方向向右
B. 若该带电粉尘带负电，且运动轨迹为右，则该电场强度方向向左
C. 若A点的电势为0，则B点的电势为24V
D. 若B点的电势为0，则A点的电势为24V
6.2024年1月美国及其盟友此次发起的“有限度”空袭为下一步对胡塞武装军事施压和谈判预留了空间。如果胡塞武装展开报复行动，美盟很可能基于现有战果扩大空袭规模。另据埃及总统府13日发表的声明，埃及总统塞西当天在开罗分别会见伯恩斯和穆罕默德时，敦促各方努力达成停火，保护加沙地带平民。某美军驻扎的空军基地附近架有直流变电站，n1n2=0.01，发电机的发电功率为6000kw，交流电压为300V，输电线电阻为0.1Ω，美军用户收到的电压为299V，图中变压器均为理想设备，下列说法正确的是( )
A. 高压直流输电不会受电容的影响，且节省材料
B. 损失的功率为25kw
C. I4=10A，n3n4=400
D. 损失的电压为20V
7.动画强则国强。近年来国产动画的技术不断提升，尤其是以科幻为主题的《熊出没之逆转时空》电影备受人们追捧。其中“我们总是活在别人定义的成功里，却忘了自己内心真正想要的是什么”更成为全片的，直击人心的金句。如左图所示为光头强被科学怪人篡改记忆时的画面，如右图所示为篡改记忆所用的装置模式图，一“篡改记忆粒子”(比荷为5×10−4C/kg)从S1出发经过电场加速(U=2.5×106V)获得一定初速度进入速度选择器，进入匀强磁场(B=1×107T)偏转180∘后进入光头强大脑进行篡改。不计“篡改记忆粒子”重力，下列说法错误的是( )
A. 各个“篡改记忆粒子”进入匀强磁场偏转时间相同
B. 速度选择器允许通过的粒子速度为25m/s
C. 偏转半径为r=0.1m
D. 比荷越小偏转半径越小
8.如图所示，在强度为B匀强磁场中，一光滑平行导轨上有两根质量相等的平行直导线MN，PQ，但MN杆的电阻为r，PQ杆的电阻3r。给MN杆一个初速度v0，下列说法正确的是( )
A. MN杆做加速度减小的变减速运动
B. PQ杆受到的安培力逐渐增大
C. MN杆最终会做匀速直线运动
D. 若该过程产生的总热量为Q，则PQ杆产生的热量为34Q
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
9.废旧电池可以做工业处理，一般的方法就是热处理，通过将电池置于高温环境，汞和其他有毒成分会蒸发，这样既可以将电池无毒化，又可以将金属成分进行回收。某兴趣小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下∶
A.电压表(量程0∼0.6V，内阻15kΩ)
B.电阻75kΩ
C.电阻100Ω
D.电流表(量程0∼0.6A)
E.电阻箱(阻值0∼9999Ω)
F.干电池两节(约5V)
G.开关一个和导线若干
(1)根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线_______，且图中有一处明显错误，请指出并提出简单易行的解决方案_______。
(2)选择正确的电阻后，调节电阻箱R0，电压表示数为0.4V，电流表示数为0.5A，则扩充后的电压表表示的示数为_____V
(3)再次调节电阻箱R0，电压表示数为0.5V，电流表示数为0.4A则干电池的电动势为_____V、内阻为_____Ω
10.为了探究电磁感应现象的产生条件，某物理小组进行研究。下图给出了一系列必备的实验仪器。
(1)在“测定自感线圈电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如上图所示，则它们的读数值依次是_____mm、_____A、_____V
(2)实验完毕后，小华同学准备拆除实验用具，在拆除自感线圈的过程中，手被电击了一下，请说明小华被电击的主要原因_______你觉得小华应该怎么做_______？
四、简答题：本大题共3小题，共16分。
11.一比荷为qm=0.5C/kg(不计重力)的粒子进入B=4T的匀强磁场后做半径为7m的匀速圆周运动，则刚进入匀强磁场的初速度为______m/s
12.如图所示为一通电直导线，导线的横截面积为5×10−4m2，导线中单位体积内所含的自由电子数为n=20，电子电荷量大小为e，自由电子定向移动的平均速率为1×10−2m/s，匀强磁场B=1×105T，经过t=1min，这段导线所受到的安培力为_______N
13.如图所示，U1=100V，n1n2=0.1，则U2=_____V，当滑片P向下滑动，R0功率____(填“变大”或“变小”)
五、计算题：本大题共2小题，共24分。
14.近年来，随着经济社会发展全面绿色转型步伐加快，绿色电力需求呈快速增长态势。高二物理兴趣小组探究某种型号的光控节能灯，相关电路图如图所示。光敏电阻R随光的亮度的变化如图表所示(遵循一次函数变化规律)，电灯泡铭牌上标有“12V，36W”的字样，保护电阻R0=10Ω，图中所有电表均为理想电表。根据以上条件回答下列问题
(1)若将滑动变阻器的滑片向左移动，试判断光敏电阻消耗的功率是变大了还是变小了，电压表V2指针示数是变大了还是变小了？
(2)在光照强度为4cd时，滑动滑片P，当V1和V2示数相同时，电流表的示数为0.5A；当V1=4V2时，电流表的示数为0.6A，求电源电动势E和内阻r。
(3)滑动变阻器的阻值为16Ω时，光敏电阻消耗的功率最大，功率最大为多少？(保留两位有效数字)
15.某报社开罗1月06日电(记者王尚)萨那消息：也门胡塞武装发言人叶海亚·萨雷亚06日发表声明说，胡塞武装当天向在亚丁湾行驶的两艘美国船只发射了多枚导弹，并“准确击中目标”。小陈作为军迷兼物理爱好者，将电磁偏转问题和胡塞武装向美国船发射的某一导弹轨迹进行创新结合。如图所示，一初速度v0为30m/s的正电荷从A点垂直y轴进入方向向下的匀强电场，场强E=1×103V/m，经过B点时与y轴偏转45 ∘进入匀强磁场，场强B=1×103T，最后经过C点离开磁场。已知A(0,1)，B( 3,0)，C(0,−1)，单位m，且第一象限和第四象限各为电场和磁场，其他象限均无任何场(包括重力场)，回答下列问题：
(1)该正电荷的比荷；
(2)到达B点的速度；
(3)在磁场的偏转时间(π取3，保留三位有效数字)。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A
【详解】A.导弹通过发射微波来实时发送信息，故A错误，符合题意；
B.高超音速电磁导弹里有风力传感器，可以间接粗略测出飞行速度，故B正确，不符合题意；
C.高频电压可以制造技极速变化的磁场，故C正确，不符合题意；
D.变压器升压可以来实现引爆火药，故D正确，不符合题意。
故选A。
2.【答案】B
【解析】.B
【详解】ABD.在回旋加速器中，当粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径达到D型盒半径时，速度达到最大，动能最大，即
qvmB=mvm2R
解得最大速度为
vm=qBRm
所以最大动能为
Ekm=12mvm2=q2B2R22m
故粒子最终的动能由加速器半径R和磁场强度B决定，与加速电压U无关，故AD错误，B正确；
C.为了保证带电粒子每次经过电场区域时，都能被加速，所以在两D型金属盒间需要接交变电压，且其变化周期与带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等，故C错误。
故选B。
3.【答案】B
【解析】B
【详解】AC.闭合开关S，灯泡a与自感线圈串联，则灯泡b、c先亮，灯泡a慢慢变亮，AC错误；
BD.断开开关S，灯泡c先灭。由于定值电阻与灯泡b串联，则灯泡b的电流小于灯泡a的电流，而自感电流的瞬时值与灯泡a的电流相等，则自感电流通过灯泡b时，使灯泡b闪亮，然后灯泡a和b逐渐熄灭，B正确，D错误。
故选B。
4.【答案】C
【解析】C
【详解】AB.由图乙可知，t=0时磁通量为零；图线斜率最大，磁通量的变化率最大，AB错误；
C.根据右手定则，开始时电流方向为从a → d，C正确；
D.磁通量从零开始变化，此时磁通量的变化率最大，感应电动势最大，则感应电动势图像类似于 csθ 图像，D错误。
故选C。
5.【答案】AC
【解析】AC
【详解】A.若该带电粉尘带正电，且运动轨迹为左，由曲线运动的条件可知粉尘的速度与所受电场力如图
带正电的粉尘所受电场力的方向与电场强度的方向相同，故该电场强度方向向右，故A正确；
B.若该带电粉尘带负电，且运动轨迹为右，由曲线运动的条件可知粉尘的速度与所受电场力如图
带负电的粉尘所受电场力的方向与电场强度的方向相反，故该电场强度方向向右，故B错误；
CD.带电粉尘( q=±0.5C )从A移动到B，静电力做功−12J，电势能增大；若粉尘带负电，静电力做负功，电势降低，与轨迹不符；若粉尘带正电，电势升高，则粒子运动轨迹为右，则
WAB=qUAB=qφA−φB=−12J
若A点的电势为0，解得
φB=24V
若B点的电势为0，则A点的电势为−24V，故C正确，D错误。
故选AC。
6.【答案】AD
【解析】AD
【详解】A.高压交流输电会受电容的影响产生电能损耗，直流输电不会受电容的影响；交流电一般需要三组线路，直流电只需要两组线路，高压直流输电节省材料，A正确；
B.根据
U1U2=n1n2 ， P=U2I2
输电线电流为
I线=I2=200A
损失的功率为
P损=I线2R线=4kW
B错误；
D.输电线上损失的电压为
U损=I线R线=20V
D正确；
C.减压变压器原线圈电压为
U3=U2−U损=29980V
则
n3n4=U3U4=29980299≈100
由
n3n4=I4I线
得
I4=2×104A
C错误。
故选AD。
7.【答案】BCD
【解析】BCD
【详解】A.“篡改记忆粒子”进入匀强磁场做匀速圆周运动的周期 T=2πmqB ，由于“篡改记忆粒子”的比荷相同，做匀速圆周运动的周期相同，各个“篡改记忆粒子”进入匀强磁场偏转时间相同，故A正确，不符合题意；
B.由
qU=12mv2
解得
v= 2qUm= 2×5×10−4×2.5×106m/s=50m/s
所以速度选择器允许通过的粒子速度为50m/s，故B错误，符合题意；
C.由 qvB=mv2r ，解得偏转半径为
r=mvqB=0.01m
故C错误，符合题意；
D.由
r=mvqB=1B 2mUq
则比荷越小偏转半径越大，故D错误，符合题意。
故选BCD。
8.【答案】CD
【解析】CD
【详解】AC.根据右手定则确定感应电流的方向为 M→N→Q→P ，根据左手定则可知，MN杆所受安培力向左，PQ杆所受安培力向右，则开始时，MN杆向右减速，PQ杆向右加速，令两者速度分别为 v1 ， v2 ，则回路总的感应电动势为
E=BLv1−BLv2
回路中的感应电流为
I=Er+3r
两者所受安培力大小相等，方向相反，根据牛顿第二定律有
BIL=ma
解得
a=B2L2v1−v23mr
由于开始时，MN杆的速度大于PQ杆的速度，而MN杆向右减速，PQ杆向右加速，可知，开始时，MN杆向右做加速度减小的减速运动，PQ杆向右做加速度减小的加速运动，当两者速度相等时，加速度为0两者以相等速度向右做匀速直线运动，即MN杆先向右做加速度减小的变减速运动，后向右做匀速直线运动，故A错误，C正确；
B.根据上述可知，感应电流逐渐减小为0，则PQ杆受到的安培力逐渐减小，故B错误；
D.由于两杆串联，若该过程产生的总热量为Q，则PQ杆产生的热量
Q1=Q⋅3rr+3r
解得
Q1=3Q4
故D正确。
故选CD。
9.【答案】 电池装反了，再反过来装 2.4 5.4 6
【详解】(1)[1]根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线，如图
[2]图中明显的错误是电池装反了，应该反过来装，使电流从正接线柱流入电表，从负接线柱流出电表。
(2)[3]改装电压表应串联 75kΩ 的电阻，扩充后的电压表表示的示数为
U=RV+RRVUV=15+7515×0.4V=2.4V
(3)[4][5]再次调节电阻箱 R0 ，电压表示数为0.5V，电压表表示的示数为
U′=15+7515×0.5V=3V
由闭合电路欧姆定律得
E=U+Ir ， E=U′+I′r
解得
E=5.4V ， r=6Ω

【解析】详细解答和解析过程见答案
10.【答案】 1.000 0.48 2.50 磁场强度突然减小 应该先拆除电磁铁，然后再拆除自感线圈
【详解】(1)[1]螺旋测微器的精度为0.01mm，读数为 1mm +0.0 ×0.01 mm=1.000mm
[2]电流表的分度值为0.02A，读数为0.48A；
[3]电压表的分度值为0.1V，读数为2.50V；
(2)[4] [5]在拆除自感线圈的过程中，由于电流产生的磁场强度突然减小，线圈的自感使得手被电击了一下，应该先拆除电磁铁，然后再拆除自感线圈

【解析】详细解答和解析过程见答案
11.【答案】14
【详解】[1]根据
qBv=mv2r
得粒子的初速度为
v=14m/s

【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】 6e
【详解】根据电流的微观表达式可知
I=neSv
所受安培力大小为
F=BIL=BIvt
解得
F=6e N

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】 1000 变小
【详解】[1]根据变压器的电压与线圈匝数比的关系可知
U1U2=n1n2
解得
U2=1000 V
[2]当滑片P向下滑动，滑动变阻器电阻增大，根据“串反并同”可知， R0 功率变小。

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】(1) P光 减小， U2 增大；(2)18V，10 Ω ；(3)3.5W
【详解】(1)将滑动变阻器的滑片向左移动， Rp 增大，根据“串反并同”可知， P光 减小， U2 增大
(2)根据图表可知R− Iv关系为
R=−0.5Iv +10
当Iv =4cd，则有
R=8 Ω
当 V1=V2 时，根据串并联规律可知
R并 =R=8 Ω
同理当 V1=4V2 时，有
R 并′=14R =2 Ω
根据闭合电路欧姆定律有
E=I1(R外1+r)
E=I2(R外2+r)
其中
R外1=R+R并+R0=26Ω
R外2=R+R 并′+R0=20Ω
联立解得
E=18V，r=10 Ω
(3)根据电功率的计算公式可知
R灯=U额2P额
解得
R灯 =4 Ω
R 并′′ = R灯R′R灯+R′
解得
R 并′′ =3.2 Ω
根据功率的计算公式有
P=(ER 并′′+R0+r+R)2R
根据数学方法可知当 R 并′′+R0+r=R 时电功率最大，即
Pm =E24(R 并′+R0+r)
解得
Pm ≈3.5W

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】(1) 0.6C/kg ；(2) 100 21m/s ；(3) 5.83×10−3 s
【详解】(1)根据牛顿第二定律有
a=qEm
根据平抛运动规律可知
t=OBv0
OA=12at2
联立解得
qm=0.6C/kg
(2)由动能定理得
qE⋅OA=12mvB2−12mv02
解得
vB=100 21m/s
(3)作图
由几何知识得
tan∠OBC= 33
则
∠OBC =30 ∘
可知偏转角为 76 π，由
t=θmqB
解得
t=5.83×10−3 s

【解析】详细解答和解析过程见答案R/Ω
7.5
5
2.5
Iv/cd
5
10
15