广东省广州市越秀区2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案）

广州市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三总分评分一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．如图所示，一块蹄形磁铁放在水平台秤上，水平放置的纯铜棒AB用绝缘细线悬挂在两个正对的磁极之间．当闭合开关，下列说法正确的是（）A．可以观察到台秤示数变小B．闭合电键瞬间AB向上跳起C．金属棒AB受到水平向左的安培力D．蹄形磁铁与台秤间一定产生摩擦力2．特高压直流输电是国家重点能源工程．如图所示是两根等高、相互平行的水平长直输电导线，分别通有大小相等、方向相同的电流I1和I2，a、b、c三点连线与两根导线垂直并共面，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点等距，d点位于b点正上方．不考虑地磁场的影响，则（）A．d点处的磁感应强度方向竖直向上B．a点处的磁感应强度方向竖直向下C．a、c两点处的磁感应强度方向相同D．b处磁感应强度小于d处磁感应强度3．如图所示是某电容式话筒的原理示意图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属板．从左向右对着振动片P说话，P振动而Q不动．在P、Q间距增大的过程中（）A．电容器的电容增大 B．P上电量保持不变C．P、Q间的场强增大 D．点M的电势比点N的高4．如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡略小的线圈，下列说法中正确的是（）A．闭合开关，Q立即发光，P慢慢变亮B．闭合开关，P、Q两灯均是缓慢变亮C．电路稳定后，断开开关，P中电流方向和断开前相反D．电路稳定后，断开开关，P、Q两灯都是先亮一下再逐渐熄灭5．如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．现将开关闭合，让杆ab由静止开始下落，金属杆ab自由下落过程中的速度v、电流I、所受安培力F和加速度a随时间t变化的图像正确的是（）A． B．C． D．6．如图所示为处在边长为L的等边三角形顶点的两个正点电荷与一个负点电荷形成的电场的等势面，相邻等势面之间的电势差相等．已知两个正点电荷的电荷量为+Q1，负点电荷的电荷量为A．O点的电场强度为零B．A、C之间的电势差为10VC．A、B两点的电场强度大小相等、方向相反D．一质子仅受电场力作用由B点移动到C点，电势能减小7．下图为磁流体发电机示意图．平行金属板a、b之间存在匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场，a、b两板间便产生电压．如果把a、b板与用电器R相连接，a、b板就是等效直流电源的两个电极．若磁场的磁感应强度为B，离子入射速度为v，a、b两板间距为d，两板间正对面积为S，两板间等离子体的等效电阻为r．稳定时，下列判断正确的是（）A．用电器中电流为I=B．a、b板间的电势差为BdvC．图中a板是电源的正极，b板是电源的负极D．只增大a、b板的正对面积S，会使电源的电动势变大二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．8．如图所示为某款无人机铭牌上标注的各项参数，则下列说法正确的是（）工作额定电压20V工作额定电流1A电池容量2250mA·h锂电池电池能量45Wh整机质量250g主摄像素数4800万A．该无人机的额定功率为20WB．该无人机内部电路的总电阻为20ΩC．电池充满电后储存的总电荷量为2.250CD．无人机电池充满电后可持续飞行约为2.25小时9．用电阻率为ρ，横截面积为S的硬质细导线做成半径为r的圆环，其内接正方形区域内充满垂直于圆环面的磁场，t=0时磁场方向如图（甲）所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（乙）所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向，则在t=0到t=2tA．圆环中感应电流大小为BB．圆环中感应电流方向沿顺时针方向C．圆环中感应电流大小先变小后变大D．圆环内t=2t010．某一质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，电场强度为E；C为偏转分离器，磁感应强度为B2．今有一质量为m、电荷量为e的带电粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动．下列说法正确的是（）A．粒子进入速度选择器的速度v=B．只有带正电的粒子才能沿直线通过速度选择器C．速度选择器中电场强度E的大小等于BD．粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动的半径R=三、非选择题：共54分，考生根据要求作答11．物理实验小组研究电容器的充放电现象．（1）通过查阅资料了解到，电容器串联大电阻，可以延长充电过程．小组成员想到用多用电表挑选合适的电阻进行实验．在测量其中一个电阻的阻值时，先把选择开关旋到“×100”挡，发现多用电表的指针偏转如图a所示，应该将选择开关旋到（选填“×10”挡或“×1k”挡）并重新进行欧姆调零再进行测量．（2）调整挡位后重新测量电阻的阻值，指针位于如图b所示位置，被测电阻的测量值为Ω．（3）如图c所示，小组成员用多用电表的欧姆挡给电容器充电，则与红表笔连接的电容器极板带电．图c图d（4）为了进一步观察电容器充、放电过程，小组成员在选择合适的电阻后，用一节干电池按如图d所示连接电路，将开关先与“1”端闭合，电容器进行“充电”，稍后再将开关与“2”端闭合，电容器进行“放电”．在下列图像中，表示通过传感器的电流随时间变化的图像为，电容器的带电量随时间变化的图像为．A．B．C．D．12．实验室中某课外活动小组想较准确测量一电源的电动势和内阻：（1）某同学先用多用电表的直流电压“2.5V”挡进行粗略测量，结果指针偏转如图所示，则该电池的电动势约为V．（2）现有以下器材：待测电源E；电流表A（量程为0~0.6A，内阻不计）；电阻箱R（最大阻值99.9Ω）；开关S；导线若干．请你根据所给实验器材，画出实验原理图．（3）根据实验原理，进行如下操作：调节电阻箱R的阻值，记录多组电流表的读数I和电阻箱的对应读数R，以1I为纵坐标，R为横坐标，根据测量数据作出的1I-R图像如图所示，则电源电动势E=V，内阻r=（4）若考虑到实际电流表有内阻，关于该实验中电动势的测量，下列说法正确的是____．A．电源电动势的测量值准确B．电源电动势的测量值比真实值小C．电源电动势的测量值比真实值大13．如图所示，喷墨打印机中的墨滴在进入偏转电场之前会被带上一定量的电荷，在电场的作用下使电荷发生偏转到达纸上．已知两偏转极板长度L1，极板右侧到纸张距离为L2，两极板间电场强度为E，质为m、电荷量为q的墨滴在进入电场前的速度为v0，方向与两极板平行，O点为纸张与电场中线交点，不计空气阻力和墨滴重力，假设偏转电场只局限在平行极板内部，忽略边缘电场的影响，重力加速度为g．求（1）墨滴射出偏转板时在竖直方向上的位移y；（2）墨滴射出偏转板时的动能；（3）墨滴打到纸上的点距O点的距离．14．粗细均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，边长L=0.10m，总质量m=0.10kg，总电阻R=0.01Ω．将其置于磁感应强度B=0.50T的水平匀强磁场上方（1）当线框刚进入磁场时dc两点电势差Udc；（2）cd边通过磁场区域过程中通过其横截面的电荷量q；（3）线框通过磁场区域过程中cd边中产生的焦耳热Q．15．有一游戏机，通过弹性装置可以控制小球出射速度，小球投进篮筐得分，其内部原理如图所示，水平地面上方有一底部带有小孔的绝缘弹性竖直挡板ab，板高h=3m，与板等高处有一筐扣水平放置的篮筐，筐口的中心离挡板s=1m，板的左侧以及板上端与筐口的连线上方存在匀强磁场和匀强电场（未画出），磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=1T；质量m=1×10－3kg、电量q=3×10－3C、直径略小于小孔的带负电小球（视为质点），以某一速度水平射入场中做匀速圆周运动，若与挡板相碰即以原速率弹回，碰撞时间不计，碰撞时电量不变，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，若小球最后都能从筐口的中心处落入筐中，求（结果可保留分数）：（1）电场强度的大小与方向；（2）小球运动的最短时间；（3）小球出射的最小速度．

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】ABC.由图中的电路结构可知，闭合开关，电流从铜棒的B端流向A端，根据左手定则判断得知，AB受到的安培力竖直向下，不会跳起，由牛顿第三定律可知，磁铁受到的磁场力向上，故磁铁对台秤的压力变小，台秤示数减小，A符合题意，BC不符合题意；

D.磁铁受到竖直向下的重力和竖直向上的磁场力，根据共点力平衡条件可知，磁铁与台秤间一定不存在摩擦力，D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】由左手定则判断铜棒受到安培力方向，得出台秤示数的变化；根据共点力平衡条件分析磁铁与台秤间是否存在摩擦力。2．【答案】D【解析】【解答】根据题意，由安培定则判断出两导线在各点产生的磁场方向，画出侧视图如图所示：

A.由图可知，d点处的磁感应强度方向水平，A不符合题意；

BC.由图可知，a点处的磁感应强度方向竖直向上，c点处的磁感应强度方向竖直向下，a、c两点处的磁感应强度方向相反，BC不符合题意；

D.由于两条导线通有大小相等的电流，则b点的磁感应强度为零，所以b处磁感应强度小于d处磁感应强度，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】由安培定则判断出两导线在各点产生的磁场方向，画出侧视图，再进行分析。3．【答案】D【解析】【解答】A.根据电容的决定式C=可知，两极板间距离增大，电容减小，A不符合题意；

B.由于电容器与电源连接，所以极板间距变化的过程中，电容器的极板间电压不变，由于电容C减小，根据电容的定义式C=可知，电容器的带电量减小，B不符合题意；

C.由U=Ed可知，在P、Q间距增大的过程中，两极板间电压U不变，则P、Q间电场的场强E减小，C不符合题意；

D.因为在在P、Q间距增大的过程中，极板电量减小，电容器放电，电阻R中有从M到N的电流，因此M点的电势高于N点的电势，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据C=εS4πkd判断电容的变化；根据4．【答案】C【解析】【解答】AB.闭合开关，电流可以迅速通过灯泡Q和灯泡P，故灯泡Q、P均立即变亮，AB不符合题意；

CD.由于L是自感系数很大、电阻比小灯泡略小的线圈，所以电路稳定后，线圈中电流大于灯泡P中电流，断开开关，线圈的自感电动势阻碍电流减小，产生感应电动势，相当于新的电源，通过灯泡P形成回路，灯泡Q直接熄灭，根据增反减同的规律可知，感应电流的方向从左向右通过线圈，则流过P的电流方向从右向左，与断开前电流方向相反，由于线圈中电流比P中原来的电流大，所以灯泡P会闪亮一下再逐渐熄灭，C符合题意，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据自感现象原理，分析线圈对变化电流的阻碍作用，得出开关闭合瞬间和断开瞬间灯泡的亮度变化及电流方向。5．【答案】B【解析】【解答】根据题意可知，闭合开关，让杆ab由静止开始自由下落，回路中产生的感应电流为I=安培力为F=可知感应电流由零逐渐增大，ab杆受到的安培力从零逐渐增大，所以开始时安培力小于重力，则金属杆的合力向下，加速度向下，当安培力增加到与相等时，加速度等于零，导体棒做匀速直线运动，故导体棒先做加速度减小的加速运动，加速度减小为零后做匀速运动，感应电流先增大后不变，安培力也是先增大后不变，ACD不符合题意，B符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和安培力公式，分析导体棒的受力，由牛顿第二定律得出金属杆加速度的变化情况，得出杆的运动性质，选出正确图像。6．【答案】D【解析】【解答】A.由点电荷电场的叠加原理可知，两正电荷在O点产生的电场强度的合场强为零，所以三个点电荷在O点产生的合场强等于负点电荷在O点产生的场强，不为零，A不符合题意；

B.结合图中数据可得，A、C之间的电势差UB不符合题意；

C.等势面的疏密可表示场强大小，根据对称性可知，A、B两点的电场强度大小相等，由于负点电荷的存在，A点叠加后的场强方向斜向左上方，B点叠加后的场强方向斜向右上方，方向不同，也不相反，C不符合题意；

D.因为φ故U将质子从B点移动到C点，电场力做功W即电场力做正功，可知将质子由B点移动到C点，电势能减小，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】由点电荷电场的叠加原理，分析O点的电场强度；由电势差与电势之间的关系式UAB7．【答案】A【解析】【解答】C.由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向下偏转，负离子受洛伦兹力向上偏转，故b板为电源的正极，C不符合题意。

ABD.当离子受到的电场力和洛伦兹力大小相等后，发电机产生的电动势不在变化，有qvB=q电源电动势E=U=Bdv由此式可知，电动势的大小与B、v、d有关，与极板间的正对面积无关；电路中的电流大小为I=用电器两端的电压，即a、b板间的电势差UBD不符合题意，A符合题意；

故答案为：A。

【分析】根据左手定则判断出正负离子的偏转方向，得出电源的正负极；根据磁流体发电机的原理，由共点力平衡条件求出电源电动势，再由闭合电路欧姆定律得出a、b极板间的电势差。8．【答案】A,D【解析】【解答】A.结合表中数据可得，无人机的额定功率为P=UI=20×1A符合题意；

B.无人机电路为非纯电阻电路，由无人机铭牌数据不能得出无人机内部电路的电阻，B不符合题意；

C.无人机电池充满电后储存的总电荷量为q=It=2.250C不符合题意；

D.无人机电池充满电后，可供无人机持续飞行时间t=D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】结合表中数据，由电功率公式P=UI，求出无人机的额定功率；由电流的定义式I=q9．【答案】B,D【解析】【解答】AC.根据法拉第电磁感应定律E=n可得，圆环中产生的感应电动势大小为E=由图乙知，磁感应强度变化率∆B一直不变，根据闭合电路欧姆定律可得，圆环中的感应电流大小为I=根据电阻定律可得圆环的电阻为R=ρ联立解得I=大小为定值，AC不符合题意；

B.根据楞次定律可知，圆环中感应电流方向沿顺时针方向，故B符合题意；

D.由图乙可知，t=2t0时，磁感应强度为Φ=D符合题意。

故答案为：BD。

【分析】根据闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律和电阻定律综合推导感应电流的大小；由楞次定律判断感应电流方向；根据磁通量的定义式ϕ=BS，求解t=2t10．【答案】A,D【解析】【解答】A.对粒子在加速器中的加速过程，由动能定理可得e解得v=A符合题意；

B.要使粒子沿虚线路径飞行，粒子受到的电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，则有ev解得v=故只有具有该速度的带正电或负电粒子才能沿图中虚线路径经过速度选择器，无论是正电荷还是负电荷，进入速度选择器后，受到的洛伦兹力与电场力方向都相反，所以能沿图中虚线通过速度选择器的粒子对速度有要求，但对粒子的正负没有要求，B不符合题意；

C.粒子恰能通过速度选择器，则有ev解得E=C不符合题意；

D.粒子匀速通过速度选择器后，速度仍为v，在分离器中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有ev解得粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动的半径大小为R=D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】由动能定理分析粒子的加速过程，得出粒子进入速度选择器的速度；根据速度选择器的原理，由共点力平衡条件分析能沿直线通过速度选择器的粒子应具备的条件，并求出速度选择器中电场强度和磁感应强度的大小关系；由洛伦兹力充当向心力，求解粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动的半径。11．【答案】（1）“×1k”档（2）22000（3）负（4）A；C【解析】【解答】（1）使用多用电表测电阻时，指针指在中央位置附近，测量会比较准确，所以当选择倍率“x100”测量时指针偏角过小，说明待测电阻阻值较大，应选择欧姆挡“x1k”档，重新进行欧姆调零再测量。

（2）图b中，指针所指范围的分度值为2，根据读数规则可得表盘读数为22，故被测电阻的阻值为22×1000Ω=22000Ω（3）根据多用电表中电流“红进黑出”的特点，可知与红表笔连接的电容器极板带负电。

（4）充电电流与放电电流方向相反，放电过程中因为极板的电荷量逐渐减小，所以电势差逐渐减小；充电过程中极板的电势差逐渐增大，所以极板间的电势差和电源电动势逐渐接近，因此电流均逐渐减小，所以通过传感器的电流随时间变化的图像为A。充电过程中，电压逐渐增大，且增大的越来越慢，放电过程中，电压逐渐减小，且减小的越来越慢，根据Q=CU可得，充电过程中极板间电量增大的越来越慢，放电过程中极板间电量减小的越来越慢，得电容器的带电量随时间变化的图像为C。

【分析】（1）使用多用电表测电阻时，指针指在中央位置附近，测量会比较准确，根据这一特点重新选择合适倍率；（2）根据欧姆表读数规则读数；（3）根据多用电表中电流“红进黑出”的特点进行判断；（4）根据电容器充放电的特点分析。12．【答案】（1）1.55（2）（3）1.50；1.50（4）A【解析】【解答】（1）题图，选0~250V表盘刻度，将刻度数值除以100，即为量程2.5V的刻度值，最小分度值为0.05V，根据读数规则可得，该电池电动势的读数为1.55V。

（2）由给出的器材可知，实验中只给出了电流表和电阻箱，所以应采用安阻法测电源的电动势和内阻，即电流表与电阻箱串联，如图所示：

（3）根据闭合电路欧姆定律可得E=I变形可得1结合1I1E=联立解得E=1.50V，（4）由电路图可知，电源电动势的测量值等于电源没有接入电路时电源两端的电压，所以电动势的测量值与真实值相等，A符合题意，BC不符合题意。

故答案为：A。

【分析】（1）根据电压表读数规则读数；（2）根据所给器材，画出实验电路；（3）由闭合电路欧姆定律推导1I-R的关系式，再结合13．【答案】（1）墨滴进入偏转电场作类平抛运动，在v0方向做匀直线运动，有L垂直于v0方向：y=qE=ma得y=（2）由动能定理：E得E（3）微滴从偏转板间的电场射出时垂直于v0方向的分速度：v设微滴从偏转板间的电场射出时速度方向与原入射方向夹角为θ，有tan从电场射出到打在纸上，微滴墨滴偏离原入射方向的距离y墨滴微滴从射入电场到打在纸上，偏离原入微方向的距离为Y=y+【解析】【分析】（1）墨滴在偏转电场中做类平抛运动，由牛顿第二定律和运动学公式