广东省广州市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案）

广东省广州市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．北宋《武经总要》记载，让铁鱼的头尾指向南北，先把铁鱼烧红，再将铁鱼放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，后让其在水中漂浮，制成指南鱼（鱼头指南），如图是指南鱼静止时的指向。下列判断正确的是（）A．指南鱼的鱼头应标注“S” B．指南鱼周围存在磁感线C．指南鱼不能吸引小铁针 D．指南鱼的鱼头磁性最弱2．图甲为手机无线充电，其充电原理如图乙。充电底座接交流电源，对充电底座供电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度大小逐渐增大。下列说法正确的是（）A．受电线圈的工作原理是“电流的磁效应”B．送电线圈内的电流大小在逐渐减小C．受电线圈中感应电流方向由c→dD．受电线圈有扩张趋势3．2018年珠海航展，我国首台量子雷达亮相（如图），量子雷达发射经典态的电磁波，可以捕捉到普通雷达无法探测到的目标。下列说法正确的是（）A．量子就是电子B．频率越高的电磁波能量越小C．电磁波在真空中的传播速度与其频率有关D．空间某处电场或磁场发生正弦规律变化就会在其周围产生电磁波4．在科技馆的静电体验区，当人进入一个金属笼后，用特斯拉线圈产生200多万伏的高压，与金属笼之间发生火花放电，但人在金属笼内是非常安全的。在火花放电过程中（）A．笼体不带电荷B．金属笼内部场强为零C．人与金属笼内壁接触会发生触电D．人和笼体带同种电荷5．如图所示，用两根丝线挂着两个质量相同的小球M、N，此时上下丝线的受力分别为TM和TN，如果使M球带正电，N球带负电，上下线受到的力分别为TM'、A．TM＜TM' B．TN=TN' C．TM=TM6．图甲是我国电磁炮照片，图乙是其原理图。该电磁炮的轨道长10m，宽2m。若发射质量为100g的炮弹，从轨道左端做初速度为零的匀加速直线运动，当回路中的电流恒为100A时，最大速度可达2km/s，假设轨道间磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是（）A．轨道间磁场方向竖直向下B．轨道间磁场方向为水平向右C．电磁炮的加速度大小为4×1D．磁感应强度的大小为100T7．图甲为充电宝给一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（）A．充电宝输出的电功率为UI+B．充电宝产生的热功率为IC．手机电池产生的焦耳热为UD．手机电池储存的化学能为UIt−二、多项选题（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．图甲是雷击广州塔图片，由于广州塔有避雷针而安然无恙。图乙为避雷针周围的等势面分布情况，电场中有M、N、P三点，则下列说法正确的是（）A．P、M两点电势差UPM=-2kVB．P点的场强小于M点的场强C．电子从M运动到N，电场力不做功D．电子在P点的电势能小于其在N点的电势能9．如图所示，培训人员使用AED自动除颤机进行治疗心脏骤停示范。若AED自动除颤机内有一电容为15μF的电容器，某次使用过程中，该电容器在10s内充电至5000V电压，之后在3ms时间内完成放电，则（）A．电容器充电后所带的电荷量为75000CB．电容器充电过程中电容一直增大C．电容器放电过程中放电电流一直减小D．电容器放电过程中平均电流为25A10．如图所示，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电压表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，忽略灯泡电阻的变化。下列说法中正确的是（）A．外电路总电阻变小 B．L1亮度不变C．L2变暗 D．电压表读数将变大三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答）11．如图所示，是研究电磁感应现象的实验中所用的实验仪器。（1）根据实验需要补充完整电路。（2）连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，则会观察到电流计指针向偏转。（3）把B线圈从某一固定位置插到A线圈中另一固定位置处，第1次快插，第2次慢插，在这两情况下，A线圈中产生的感应电动势的大小分别为E1和E2，流过A线圈某个横截面的电荷量分别为q1和q2，则有E1E12．利用二氧化锡半导体型酒精传感器组装一个酒精测试仪，已知该传感器电阻随酒精浓度变化规律如图甲所示。国际公认酒驾标准为“0.2mg/A．二氧化锡半导体型传感器RB．直流电源（电动势为4V，内阻不计）C．电压表V（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）D．电阻箱R（最大阻值为999.E．定值电阻R1（阻值为50ΩF．定值电阻R2（阻值为10ΩG．单刀双掷开关一个，导线若干（1）图乙是酒精测试仪电路图，电路中R应选用定值电阻（选填R1或R（2）按照下列步骤调节此测试仪：①电路接通前，先将电阻箱调为40.0Ω，然后开关向（选填“c”或“d”）端闭合，将电压表此时指针对应的电压刻度标记为②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大，按照甲图数据将电压表上电压刻度线都标记为对应的“酒精浓度”；③将开关向另一端闭合，酒精测试仪即可正常使用。（3）将可正常使用的酒精测试仪靠近酒精瓶口，电压表如图丙，则定值电阻两端电压U=V，此时流过传感器Rx的电流Ix13．如图甲所示，一个电阻r=2Ω、边长L=0.1m、匝数为100匝的正方形线圈，与阻值R=8Ω的电阻连接成闭合回路。正方形线圈内存在垂直于线圈平面向外的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，其余电阻不计。求t=0至t=0.1s时间内：（1）电阻R上的电流方向；（2）电阻R两端的电压大小。14．如图所示，在xOy坐标系的第一、四象限内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小不同的匀强磁场（未画出）。一质量为m、电荷量大小为q的带电粒子，从y轴上的A点沿平行于x轴的方向射入第一象限，经C点与x轴成30°角进入第四象限。已知第一象限内匀强磁场的磁感应强度大小为B，C点到O点的距离为a，不计粒子的重力。（1）判断带电粒子电性；（2）求粒子从A点射出时的速度大小；（3）若粒子刚好不能进入第三象限，求粒子在第四象限内运动的时间。15．如图甲所示，α粒子射线管由平行于x轴的平行金属板A、B组成，A、B板长度和板间距均为L，A、B板中间有平行于x轴的绝缘细管C，开口在y轴上。粒子源P放置在A极板左下端，可以沿特定方向发射α粒子。当A、B板加上某一电压时，α粒子刚好能以速度v水平进入细管C，保持速度不变，再进入静电分析器中做匀速圆周运动，已知静电分析器中电场线的方向均沿半径方向指向圆心O，α粒子在静电分析器中运动的轨迹半径为L。之后α粒子垂直x轴进入第四象限（此时对应图乙t=0时刻），施加如图乙所示沿x轴方向的交变电场。规定沿x轴正方向为电场正方向。已知α粒子电荷量大小为q，质量为m，重力不计。求：（1）静电分析器中的场强大小E0（2）α粒子从粒子源P发射时的初速度大小；（3）当t=T时，α粒子的坐标。

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】A、指南鱼的鱼头指向南极，鱼头的磁极应标注“S”，故A正确；

B、磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，不是客观存在，故B错误；

C、鱼形铁已经被磁化，是个磁体，磁体与磁体可以相互吸引，故C错误；

D、指南鱼是个磁体，类似条形磁铁，两极位置磁性最强，中间最弱，故D错误。

故答案为：A。

【分析】磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，不是客观存在。被磁化的物体能够吸引小铁针。条形磁铁，两极位置磁性最强，中间最弱。2．【答案】C【解析】【解答】A、无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是电磁感应，故A错误；

B、由磁感应强度大小逐渐增大可知，送电线圈内的电流大小在逐渐增大，故B错误；

C、由楞次定律可知，受电线圈的磁通量增强，则受电线圈中感应电流的磁场与原磁场方向相反，即受电线圈中感应电流的磁场方向向下，再根据安培定则可知，受电线圈中感应电流方向由c→d，故C正确；

D、根据楞次定律的第二种表述“增缩减扩”可知，受电线圈有收缩趋势，故D错误。

故答案为：C。

【分析】由穿过线框磁通量的变化产生感应电流的工作原理为电磁感应。确定穿过磁场磁通量的变化情况，再根据楞次定律进行分析。3．【答案】D【解析】【解答】A、量子不是电子，电子是实物粒子，故A错误；

B、根据E=hν频率越高的电磁波能量越大，故B错误；

C、电磁波在真空中的传播速度与其频率无关，为光速，故C错误；

D、根据麦克斯韦理论可知，空间某处电场或磁场发生正弦规律变化就会在其周围产生电磁波，故D正确。

故答案为：D。

【分析】频率越高的电磁波能量越大，电磁波在真空中的传播速度与其频率无关，熟悉掌握麦克斯韦理论的具体内容。4．【答案】B【解析】【解答】A、金属笼处于静电平衡，笼体表面有感应电荷，故A错误；

B、金属笼内部场强为零，故B正确。

C、体验者与笼体是等势体，体验者与金属笼内壁接触不会形成电流，不会发生触电，故C错误；

D、笼体内部没有电场，因此体验者不带电，故D错误。

故答案为：B。

【分析】金属笼处于静电平衡，内部场强为零，笼体表面有感应电荷，体验者与笼体是等势体，体验者与金属笼内壁接触不会形成电流。5．【答案】C【解析】【解答】无论小球M、N带电与否，上面的丝线的拉力都始终等于小球M、N的重力之和，则有T在两小球没有带电时，下面的丝线的拉力等于小球N的重力，当M球带正电，N球带负电后，小球N会受到小球M的一个吸引力，使得小球N对下面的丝线的拉力小于小球N的重力，则有T故答案为：C。

【分析】求上丝线对小球的拉力时，可采用整体法进行分析，对下丝线对小球的拉力时可采用隔离法进行分析，注意电荷与电荷之间的作用力方向。6．【答案】D【解析】【解答】AB、回路中电流方向如题图所示，则根据安培定则可知，磁场方向应竖直向上，故AB错误；

CD、由题意可知，最大速度v=2km/s，加速距离x=10m，由速度和位移关系可知v解得a=2×由牛顿第二定律可得BIL=ma解得B=100故C错误，D正确。

故答案为：D。

【分析】根据电路中电流的方向，根据安培定则确定轨道间磁场的方向。再根据速度与位移及安培力公式及牛顿第二定律进行解答。7．【答案】D【解析】【解答】A、充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为P=UI故A错误；

B、充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以无法判断充电宝产生的热功率，故B错误；

C、U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，算手机电池产生的焦耳热为Q=故C错误；

D、充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为E=UIt-故D正确。

故答案为：D。

【分析】手机充电时，手机电池与充电宝相互串联，根据题意可知手机为非纯电阻元件，确定输出电压及输出电流所对应的物理意义。再根据电功及电功率和热功率的定义进行解答。8．【答案】A,B,C【解析】【解答】A、由图可知，P、M两点电势差U故A正确；

B、因M点比P点等势面密集，可知电场线密集，则P点的场强大小比M点的小，故B正确；

C、M、N两点在同一条等势线上，故电子从M到N，电场力不做功，故C正确；

D、因P点的电势比N点的低，可知电子在P点的电势能大于其在N点的电势能，故D错误。

故答案为：ABC。

【分析】两点之间的电势差等于两点的电势之差。等势面越密集，电场强度越大。粒子在等势面上运动，电场力不做功。负电荷在电势低的位置，电势能越大。9．【答案】C,D【解析】【解答】A、电容器充电后所带的电荷量为Q=CU=15×故A错误；

B、电容器的电容由电容器本身的性质决定，与电容器是否带电无关，故电容器充电过程中电容保持不变，故B错误；

C、电容器放电过程中，放电电流逐渐减小，故C正确；

D、电容器放电过程中的平均电流为I=故D正确。

故答案为：CD。

【分析】电容器的电容由电容器本身的性质决定，与电容器是否带电无关，电容器放电过程中，放电电流逐渐减小，再结合电容的定义式及电流的定义式进行解答。10．【答案】A,B【解析】【解答】开关在位置1时，外电路总电阻R电压表示数U=每个灯泡两端的电压U开关在位置2时，外电路总电阻R电压表示数U'=灯泡L1的电压UL2的电压U综上所述，电压表读数变小，L1亮度不变，L2将变亮。

故答案为：AB。

【分析】确定开关接不通结点时，电路的连接情况，再根据闭合电路的欧姆定律及串并联电路的规律进行分析解答。11．【答案】（1）（2）左（3）＞；＝【解析】【解答】（1）电路如图所示

（2）闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转，可知线圈A内磁通量增加时电流计指针向左偏转；将滑动变阻器触头快速向左滑动，线圈B电流增大，线圈A内磁通量增加，灵敏电流计指针将向左偏转。

（3）把B线圈从同样高度插到A线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，第一次磁通量变化快，第二次磁通量变化慢，根据法拉第电磁感应定律E=n可知两情况下线圈中产生的感应电动势的大小为E流过A线圈的电荷量为q=It=n把A线圈从同样高度插到B线圈中同样的位置处，磁通量变化量相同，故q【分析】灵敏电流计与A线圈构成回路，其他元件构成回路。根据题意确定穿过线圈A的磁通量变化情况，再根据楞次定律及法拉第电磁感应定律进行分析。12．【答案】（1）R（2）c；0.1（3）1.20；0.120【解析】【解答】（1）对乙图根据闭合电路欧姆定律可得电压表读数为U=电压表量程为3V，有U≤3根据甲图可知10Ω≤代入数值解得R所以选择R2。

（2）本实验中利用变阻箱阻值和传感器电阻值进行等效替换，所以将电阻箱调为40.0Ω后，需将电阻箱接入电路，即开关向c端闭合；根据甲图可知当Rx=40Ω时对应的酒精浓度为0.1mg/mL。

（3）最小分度值为0.1V，所以定值电阻两端电压U=1.20流过传感器Rx的电流I【分析】由于电压表的量程为3V，故需根据传感器阻值范围，结合串联电路的分压原理确定定值电阻的最大阻值。读数时注意分度值。再根据欧姆定律进行数据处理。13．【答案】（1）由楞次定律知该电流由M向N通过R（2）由法拉第电磁感应定律得感应电动势为E=nΔΦ=ΔB·L2从图象可知ΔB由串联分压规律可得：U=联立以上几式解得：U=1【解析】【分析】（1）根据图乙确定线框中磁通量的变化情况，再根据楞次定律确定感应电流的方向；

（2）根据法拉第电磁感应定律及闭合电路的欧姆定律和串联电路的规律结合图乙进行解答即可。14．【答案】（1）由左手定则可知，带电粒子带正电；（2）运动轨迹如图设在一象限内圆周运动的半径为R1，由几何关系得R解得R又因为qvB=m代入数据解得v=（3）刚好不进入第三象限，轨迹如图根据几何关系R又因为qvB根据几何关系可知粒子在磁场中