重庆市主城七校2023-2024学年高二上学期期末联考物理试题【含答案解析】

2023-2024学年（上）期末考试高2025届物理试题考试说明：1.考试时间90分钟2.试题总分100分3.试卷页数8页一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32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.以下物理量属于矢量且单位正确的是（）A.磁通量（T） B.电场强度（V/m） C.磁感应强度（Wb） D.电势差（V）【答案】B【解析】【详解】A．磁通量只有大小有方向，是矢量，其单位为Wb，故A错误；B．电场强度有大小有方向，是矢量，其单位为V/m，故B正确；D．电势差只有大小没有方向，是标量，其单位为V，故D错误；C．磁感应强度有大小有方向，是矢量，其单位为T，故C错误。故选B。2.如图所示，光滑绝缘的水平桌面的同一直线上，放置三个可视为点电荷的小球M、N和P，其中M和N固定，带电量分别为-q1和+q2，若小球P能保持静止，则（）A.P一定带正电，q1＝q2 B.P一定带负电，q1＝q2C.P可能带正电，q1＞q2 D.P可能带负电，q1＜q2【答案】C【解析】【详解】根据题意可知，若小球P能保持静止，则小球M、N对P的作用力等大反向，由同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥可知，由于小球M、N带异种电荷，无论P带何种电荷，小球M、N对P的作用力方向都相反，设小球P的带电量为，由库仑定律可得可得故选C。3.常见的计算机键盘为电容式按键，如图甲所示，每个键下面由相互平行的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，其内部电路如图乙所示，下列说法正确的是（）A.向下按键的过程中，电容器的电压减小 B.向下按键的过程中，电容器的电容减小C.向下按键的过程中，电容器的电量增多 D.向下按键的过程中，电流方向从流向b【答案】C【解析】【详解】A．电容与电源相连，电容的电压等于电源的电动势，不变，A错误；BCD．根据可知，向下按键的过程中，两金属片间的距离减小，电容器的电容增大。根据可知，电压不变，电容增大，电容器的电量增多，电容器充电，电流方向从b到a，C正确，BD错误。故选C。4.为了响应节能减排号召，白炽灯逐渐被淘汰，取而代之的是LED灯，功率为10W的LED灯的亮度与功率为60W的白炽灯相当。假设每户家庭有3只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替换，试估算重庆主城都市区一年节省的电能接近（假设灯一天工作4h，重庆主城都市区有五百万户家庭）（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】白炽灯城区一年用电LED等城区一年用电节约的电能约为故选D。5.如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S，有n2个一价负离子通过溶液内某截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是（）A.当n1=n2时，电流为零B.当n1>n2时，电流方向从A→B，电流为C.当n1<n2时，电流方向从B→A，电流为D.无论n1、n2大小如何，电流方向都从A→B，电流都为【答案】D【解析】【详解】由题意可知，流过容器截面上的电量q=(n1＋n2)e则电流为方向与正电荷的定向移动方向相同，故由A到B。故选D。6.如图所示，磁感应强度大小为B，方向水平向右匀强磁场中，有一长为L的轻质半圆金属导线，通有从O到的恒定电流I。现金属导线绕水平轴由水平第一次转到竖直位置的过程中，下列说法正确的是（）A.转动过程中，安培力的方向不断变化B.转动过程中，安培力大小不断变化C.初始位置时，安培力大小为0D.转过时，安培力大小为【答案】D【解析】【详解】A．由左手定则可知，在转动过程中，安培力的方向不发生变化，故A项错误；BCD．转动过程中，因为导线的有限长度不变，所以安培力大小不变，其有效长度为解得受到的安培力大小为故BC错误，D正确。故选D。7.随着人工智能的发展，机器人用于生产生活中的场景越来越普遍。如图为某款配送机器人内部电路结构简化图，正常工作时电源输出电压为35V，输出电流为4A，内阻不可忽略。整机净重30kg，在某次配送服务时载重20kg，匀速行驶速度为1.2m/s，行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.2倍。不计电动机的摩擦损耗，g＝10m/s2，则下列说法正确的是（）A.正常工作时电源的总功率为140WB.匀速运行时的机械功率为140WC.该电动机的线圈电阻为1.25ΩD.该机器人内部热功率为20W【答案】C【解析】【详解】A．根据可知电源的输出功率为由于电源的内阻不可忽略，所以正常工作时电源的总功率大于电源的输出功率，故A错误；B．行驶过程中受到的阻力大小为匀速行驶时牵引力和阻力相等，所以匀速运行时的机械功率为故B错误；D．该电动机热功率为机器人内部的热功率大于电动机的热功率，如还包括电源的热功率，故D错误；C．根据可知故C正确。故选C。8.如右图所示，正方体ABCD-A1B1C1D1，上下底面的中心为O和O1，A、C1两点分别固定等量的正点电荷和负点电荷，下列说法正确的是（）A.B点与B1点的电场强度大小相等、方向相同B.B点与D点的电场强度大小相等、方向相同C.平面BDDB1是一个等势面D.将一正试探电荷由O点移动到O1点，其电势能减小【答案】D【解析】【详解】A．电场强度是矢量，其叠加遵循平行四边形定则，因为A位置为正电荷，C1点的位置为负电荷，由电场的叠加可知，在B点与B1点的电场强度的方向不同，故A错误；B．电场强度是矢量，其叠加遵循平行四边形定则，因为A位置为正电荷，C1点的位置为负电荷，B点和D点到正电荷和到负电荷的距离相等，由电场的叠加和对称性可知，B点与D点的电场强度大小相等、方向不相同，故B错误；C．因为正负电荷是等量异种电荷，而D点更靠近正电荷，B1点更靠近负电荷，所以D点的电势大于B1点的电势，即平面BDDB1不是等势面，故C错误；D．因为O点更靠近正电荷，O1更靠近正电荷，所以O点的电势要大于O1点的电势，根据电势能的定义所以电势高的地方，正电荷其电势能大，将该电荷由O点移动到O1点，其电势能减小，故D正确。故选D。二、多选题：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，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.如图所示的电路中，R是光敏电阻，其电阻阻值随光照强度增大而减小。当外界的光照强度减弱时，下列说法正确的是（）A.灯泡亮度变暗 B.电压表的示数减小C.电源的总功率增大 D.电源内阻的发热功率减小【答案】AD【解析】【详解】当外界的光照强度减弱时，光敏电阻R的值增大，电路中的总电阻增大，电流减小。A．电流减小，灯泡变暗，A正确；B．根据可知，电路中电流减小，路端电压增大，电压表示数增大，B错误；C．电源的总功率为电路中电流减小，电源总功率减小，C错误；D．电源内阻的发热功率为电路中电流减小，电源内阻的发热功率减小，D正确。故选AD。10.如图所示，图一为直线加速器，它由多个横截面积相同的金属圆筒共轴依次排列，圆筒长度按照一定的规律依次增加。被加速的带电粒子每次通过圆筒间隙都被加速，且通过圆筒间隙的时间可以忽略不计；图二为回旋加速器，D1、D2为两个中空的D形金属盒，处于竖直向下的匀强磁场B中。被加速的带电粒子通过D形盒间隙的时间可以忽略不计。两个加速器中所接交流电源的电压大小均保持恒定不变。下列说法正确的是（）A.直线加速器中金属圆筒起到了屏蔽的作用，带电粒子在圆筒中做匀速直线运动B.回旋加速器中电场起加速作用，因此粒子获得的最大速度由电场决定C.只增加交流电压值U，回旋加速器仍可正常工作，且能减小带电粒子在加速器中的运动时间D.直线加速器中，带电粒子在金属圆板O中心处由静止释放，则之后依次通过1、2、3圆筒圆筒长度之比为1∶2∶3【答案】AC【解析】【详解】A．直线加速器中的金属圆筒起到了屏蔽的作用，其内部场强为零，因此带电粒子在圆筒中做匀速直线运动，故A正确；B．在回旋加速器的磁场中，根据洛伦兹力充当向心力有可得而在回旋加速器的电场中，根据动能定理有可得则可知，电场的强弱决定了粒子在回旋加速器中被加速的次数，而回旋加速器的半径决定了粒子能够获得的最大速度，故B错误，C．粒子在回旋加速器中被加速，其在磁场中运动的周期与回旋加速器两D型盒中间所夹电压的变化周期相同，而在一个周期内粒子可以被加速两次，当只增加交流电压值U，其周期不变，则回旋加速器仍可正常工作，但根据，可知，在回旋加速度半径一定的情况下，粒子被加速的次数将减小，则粒子在磁场中运动的时间将减小，故C正确；D．直线加速器中，带电粒子在金属圆板O中心处由静止释放，由于每两个金属筒之间的电压交替变化，粒子每次经过金属筒间时都要被加速，则可知粒子经过每个金属筒的时间一定相同（一般为交流电的半个周期，即），设金属筒间的电压为，粒子的电荷量为，质量为，则粒子第一次被加速后由动能定理有粒子在金属筒中做匀速直线运动，则可得第一个金属筒的长度为粒子第二次被加速由动能定理有则可得第二个金属筒的长度为粒子第三次被加速由动能定理有则可得第三个金属筒的长度为联立以上各式可得故D错误。故选AC。11.某条电场线是一条直线，沿电场线方向依次有O、A、B、C四个点，相邻两点间距离均为d＝0.1m，以O点为坐标原点，沿电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，E0＝2V/m。一个带电量为1C的正电粒子，从O点由静止释放，仅受电场力作用。则下列说法正确的是（）A.粒子从O到A做匀加速直线运动B.若O点的电势为零，则A点的电势为-0.1VC.粒子运动到B点时动能为0.3JD.粒子在OA段电势能减少量等于BC段电势能减少量【答案】BC【解析】【详解】B．图象与坐标轴围成的面积代表电势的变化，沿着电场线，电势逐渐降低，若O点的电势为零，则A点的电势为故B正确；A．粒子从O到A运动时，电场强度不断增大，所受电场力也不短增大，所以加速度增大，做变加速直线运动，故A错误；D．根据及图象与坐标轴围成的面积可知粒子在OA段电势能减少量大于BC段电势能减少量，故D错误；C．根据动能定理可知解得故C正确。故选BC。12.如图为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成∶粒子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。加速电场的加速电压为U；静电分析器通道中心线MN所在圆的半径为R，通道内有均匀辐射的电场，中心线处的电场强度大小相等；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，磁分析器的左边界与静电分析器的右边界平行。由粒子源发出一个质量为m的带电粒子b（粒子的初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器（进入收集器时速度方向与O2P平行），O2Q的距离为d。下列说法正确的是（）A.磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向外B.静电分析器中心线处的电场强度C.不同种类的带电粒子，通过静电分析器的时间相同D.与带电粒子b比荷相同的正电粒子都能进入收集器，且在磁分析器中的时间相同【答案】ABD【解析】【详解】A．从粒子在静电分析器中的运动可以分析出粒子带正电，进入磁场后最终要运动到收集器中，所以在P点受力向下，根据左手定则，可判断出磁场的方向为垂直纸面向外，A正确；B．静电分析其中，电场力提供向心力，有在加速电场中，根据动能定理，有联立，解得B正确；C．静电分析器中，运动周期为粒子通过静电分析器的时间为由于不同的粒子，比荷不同，所以通过静电分析器的时间不同，C错误；D．能进入收集器中的粒子，在磁场中洛伦兹力提供向心力，有解得在加速电场中，根据动能定理，有联立，解得可知，比荷相同的粒子在磁场中轨道半径相同，粒子b能进入收集器，与带电粒子b比荷相同的正电粒子都能进入收集器。在磁场中运动的周期为在磁场中运动的时间为比荷相同的粒子运动时间相同，D正确。故选ABD。三、实验题：本题共2小题，共12分。13.某中学校高二年级学生在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。单刀双掷开关S先跟1相接，一段时间电路稳定后把开关再改接2，实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况，以开关改接2为计时起点得到的I-t图像如图乙所示。（1）开关S改接2后，电容器进行的是_____（选填“充电”或“放电”）过程∶（2）上述过程中，通过电阻R的电荷量约为_____C（结果保留两位有效数字）。【答案】①.放电②.########【解析】【详解】（1）[1]单刀双掷开关S先跟1相接，此时电容器与电源连接，电容器处于充电状态，之后一段时间电路稳定后把开关再改接2，电容器处于放电状态；（2）[2]根据电流的定义式可知，的曲线与坐标轴所围成的总面积表示电容器极板所带电荷量，根据图乙可知，电容器极板所带电荷量为14.某兴趣小组想测量一节干电池的电动势和内阻。（1）某同学想用多用电表粗测干电池的电动势和内阻，下列说法正确的是________。A．多用电表可以粗测电动势，也可以粗测内阻B．多用电表可以粗测电动势，不可以粗测内阻C．多用电表可以粗测内阻，不可以粗测电动势D．多用电表既不可粗测电动势，也不可粗测内阻（2）其他同学从实验室找来了以下器材∶A．量程0~3V的电压表B．量程0~0.6A的电流表C．滑动变阻器R1（0~10Ω）D．开关、导线若干按图甲正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应打到最________端（填“左”或“右”）。（3）另一同学提出一种可以准确测量干电池电动势和内阻的方案∶①按如图乙连接电路。闭合开关S1，先将开关S2接在a、b中的某一端，调节滑动变阻器R的阻值。根据多组电压表和电流表的示数，作出图线，得到如图丙中的图线1；②保持开关S1闭合，再将开关S2接在另一端，重复①中操作，得到图丙中的图线2。可知图线2对应于S2接在________（选填“a”或“b”）端；③已知图线1在U轴和I轴的截距分别为U1和I1，图线2在U轴和I轴的截距分别为U2和I2。由此可知干电池的内阻的准确值为________。【答案】①.B②.右③.b④.【解析】【详解】（1）[1]多用电表电压挡内阻远大于电源内阻，所以用多用电表电压挡可以粗测电源电动势，而多用电表电流挡内阻与电源内阻相差不大，所以不能用多用电表电流挡粗测电源内阻，电源内阻太小，也不能用欧姆挡测量。故选B。（2）[2]为了防止电流过大，从而保护电路，在闭合开关前，滑动变阻器阻值应调至最大，结合图甲可知滑片应打到最右端。（3）②闭合开关S1，将开关S2接在a点时，电流表相对于电源内接，误差来源于电流表分压，所测的内阻为电源内阻和电流表内阻之和，电源内阻的测量值偏大，所测电动势准确，内阻的误差较大，与图线1对应；开关S2接在b点时，电流表相对于电源外接，误差来源于电压表分流，所测电源内阻和电动势都偏小，内阻的误差较小，与图线2对应；③[4]闭合开关S1，将开关S2接在a点时，有可得当时图像的斜率闭合开关S1，将开关S2接在b点时，有当时可得该干电池的内阻的准确值为四、计算题：本题共4小题，共40分。在答题卡上作答，要有必要的文字说明和步骤。15.如图所示，某兴趣小组利用实验室仪器再现密立根油滴实验。实验中调节两极板电压为U时，观测到一质量为m、带负电的油滴悬浮静止在电场之中，已知极板间距离为d，重力加速度为g。求：（1）求该油滴的带电量q；（2）若将两极板电压调节为原来的2倍，求该油滴的加速度大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）质量为m，电量为q的带负电油滴悬浮静止在电场之中，则有重力等于电场力则两极板间的电场强度大小为所以油滴的带电量为（2）若将两极板电压调节为原来的2倍，即板间的电场强度为由牛顿第二定律有得16.如图所示，水平导轨间距L＝1m；导体棒ab的质量m＝1kg，与导轨保持良好接触并与导轨垂直，细线绕过定滑轮，一端悬挂重物，另一端与导体棒相连；电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，定值电阻R＝4Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，方向水平向左；导体棒ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，导轨与导体棒的电阻不计，细线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g＝10m/s2，导体棒ab处于静止状态。求∶（1）导体棒ab受到的安培力大小；（2）重物重力G的最大值。【答案】（1）；（2）5.5N【解析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得ab的电流大小方向由a到b；由安培力计算公式，可得ab受到的安培力大小由左手定则可知，安培力的方向垂直ab向下；（2）因最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则有最大静摩擦力为当最大静摩擦力方向向左时，此时重物的重力最大，由平衡条件则有17.如图所示，某种带电粒子源源不断地由静止经电压为U0的加速电场加速后，沿水平放置的平行板电容器的中轴线进入，第1个粒子恰好打在MN板的中点且被板吸收（图中未画出）。平行板电容器的电容为C，上极板接地，极板板长为板间距的3倍，打在板上粒子的电量能被MN板全部吸收，不计粒子重力和粒子间的相互作用，求∶（1）第一个粒子进入电容器时电容器的板间电压U；（2）随着MN板不断吸收打在板上的带电粒子，直至某一粒子射入电容器后恰好能从极板右端飞出，如图所示，求电容器的电量变化量Q。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设板间距离为，粒子在加速电场加速，根据动能定理有粒子在MN板中做类平抛运动，水平方向有竖直方向有加速度为初始时充电电容器的板间电压为（2）某一粒子射入电容器后恰好能打在MN板的N点，有此时充电电容器的板间电压为该过程中电容器的电量变化量为18.如图所示，真空中某平面内的xOy坐标系，在区域有方向垂直纸面向外的匀强磁场，在第一象限