广东省广州市天河区2023-2024学年高二年级上册期末考试物理试卷

广东省广州市天河区2023~2024学年高二上学期期末考试物理

试卷

学校:姓名：班级：考号：

一、单选题

1.如图，L是自感系数很大、电阻不计的线圈a、b是两个相同的小灯泡开关S由断开到闭

合（）

A.a先凫b后凫，然后b逐渐变凫

B.b先亮a后亮，然后a逐渐变亮

C.a、b同时亮后b逐渐变暗至熄灭

D.a、b同时亮后a逐渐变暗至熄灭

2.回旋加速器核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个。形金属盒，两盒间的狭缝中

有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个。形金属盒处于垂直于盒

底的匀强磁场中，下列说法正确的是（）

A.粒子射出时的动能与。形金属盒的半径无关

B.回旋加速器是靠电场加速的，粒子射出时的动能与电压有关

C.回旋加速器是靠磁场加速的，粒子射出时的动能与磁场无关

D.加速电压越小，粒子在回旋加速器中需加速的次数越多

3.如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其

长边与长直导线平行。已知在f=0到f=4的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而

线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设

电流，正方向与图中箭头方向相同，贝卜随时间r变化的图线可能是（）

J口

4.点电荷。产生的电场中，电子仅在电场力作用下，从M点到N点做加速度增大的减速

直线运动，则（）

A.点电荷。为正电荷B.从/点到N点电子电势能增加

C.M点场强比N点的大D./点电势比N点的低

5.用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关即，待

电流稳定后再闭合开关S2,通过传感器的电流随时间变化的图像是（）

试卷第2页，共10页

6.如图为某电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接

触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。

，和“分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如下表所示。下列说法

正确的是（）

电

热

丝

电

热风时输入功率460W

冷风时输入功率60W

小风扇额定电压60V

正常工作时小风扇输出功率52W

A.当触片P同时接触两个触点。和6,电吹风处于吹冷风状态

20

B.吹热风时，流过电热丝的电流是五A

C.小风扇的内阻是600

D.变压器原、副线圈的匝数比4：%=3:11

7.电磁泵在生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，岫边长为右,

两侧端面是边长为4的正方形。在泵头通入导电剂后液体的电导率为0（电阻率的倒数），

泵体所在处有方向垂直向外的匀强磁场，磁感应强度为8,把泵体的上下两表面接在电压为

U的电源（内阻不计）上，贝U（）

A.泵体下表面应接电源正极

B.减小液体的电导率可获得更大的抽液高度〃

C.减小磁感应强度可获得更大的抽液高度/?

D.通过泵体的电流/

8.有一边长/=O.hn、质量〃z=10g的正方形导线框abed,由高度〃=0.2m处自由下落，如

图所示，其下边仍进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边改刚刚开始穿

出匀强磁场为止。已知匀强磁场的磁感应强度3=1T,匀强磁场区域的高度也是/,g取

10m/s2,则线框（）

A.电阻R=0.40

B.进入磁场的过程通过线框横截面的电荷量4=。.2C

C.穿越磁场的过程产生的焦耳热。=Q02J

D.穿越磁场的过程，感应电流方向和安培力方向都不变

二、多选题

9.如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直

的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a,6所示，贝式）

试卷第4页，共10页

A.两次f=0时刻线圈平面均与中性面重合

B.曲线a,b对应的线圈转速之比为2：3

C.曲线a表示的交变电动势频率为25Hz

D.曲线b表示的交变电动势有效值为10V

10.如图所示的直线加速器由沿轴线分布的金属圆筒（又称漂移管）A、B、C、D、E组成，

相邻金属圆筒分别接在电源的两端。质子以初速度均从。点沿轴线进入加速器，质子在每

个金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U

大小相同。质子电荷量为e,质量为m,不计质子经过狭缝的时间，下列说法正确的是（）

A.所接电源的极性应周期性变化

B.圆筒的长度应与质子进入该圆筒时的速度成正比

C.质子从圆筒E射出时的速度大小为监吆+诏

Vm

D.圆筒A的长度与圆筒B的长度之比为1:2

11.如图所示，有一竖直向上的圆柱形匀强磁场区域，有两个比荷相等的带电粒子ki、k2

分别从P点沿着半径垂直磁场射入，其中粒子ki偏转90。右边从A点射出，粒子k2偏转60。

左边从2点射出。不计粒子重力，下列判断正确的是（）

A.粒子ki带正电，粒子k2带负电

B.粒子ki带负电，粒子k2带正电

C.带电粒子ki、k2的速度V/：叨=6：1

D.带电粒子ki、k2在磁场中运动的时间力：这=3：2

三、实验题

12.用如图甲所示的多用电表测量一个阻值约为20。的电阻，测量步骤如下:

(1)调节指针定位螺丝S,使多用电表指针对准电流“0”刻度线；

(2)将选择开关旋转到“。”挡的_________位置；(填“xl”或“xlO”)

(3)将红、黑表笔分别插入插孔，并将,调节，使电表指针对

准;

(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，若多用电表读数如图乙所示，该电阻的阻值

为Qo

13.某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图所示电路，所用器材如下：

试卷第6页，共10页

电压表（量程0~3V,内阻很大）

电流表（量程0〜Q6A）

电阻箱（阻值。〜999.9。）

干电池一节、开关一个和导线若干

（1）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的

电流表示数/和电压表示数U。根据记录数据作出的/图像如图所示，则干电池的电动

（2）根据记录数据进一步探究，作出;-R图像如图所示。利用图像的纵轴截距，结合（1）

问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为Q（保留2位有效数字）。

14.在“测定金属丝的电阻”的实验中：

甲乙丙

（1）用螺旋测微器测量金属丝直径时，其示数如图甲所示，则金属丝的直径为d=

mm；

（2）某同学设计了如图乙所示的电路测量该金属丝的电阻（阻值约为几欧），可选用的器材

规格如下：

电流表A（。〜0.6A,内阻约LOQ）电流表G（0~10mA,内阻4为50。）

滑动变阻器与（阻值。〜10。）滑动变阻器4（阻值。〜2kQ）

定值电阻4=250。定值电阻4=5。。

电源E（电动势3V）开关S和导线若干

图乙中单刀双掷开关应置于（填力”或*"），滑动变阻器R应选（填“

或“&”），定值电阻凡应选（填飞”或“％”）；

（3）若某次测量时电流表G的读数乙=5.0mA,电流表A的读数A指针如图丙所示，则金

属丝阻值的测量值为&=。（结果保留1位小数）。

四、填空题

15.（1）晚会上装饰着120个彩色小灯泡，每个小灯泡的额定电压都是4V,工作电流都是

O.1A,它们并联在一起，由一台变压器供电，小灯泡正常发光。变压器的原线圈接在220V

的照明电路上，则通过原线圈的电流为Ao（结果保留2位小数）

（2）在边长为。的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。如果保持它们

的位置不变，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是0（静电力常量为人）

（3）如图，长为L、重力为G的金属杆而用绝缘轻绳水平悬挂在垂直纸面向里的匀强磁场

中。油下方纸面内有一固定的圆形金属导轨，半径为r,圆形导轨内存在垂直纸面向外的匀

强磁场。长为厂的导体棒OA的一端固定在圆心。处的转轴上，另一端紧贴导轨。OA在外

力作用下绕O匀速转动时，绳子拉力刚好为零。已知两磁场的磁感应强度大小均为8,ab

电阻为R,其它电阻不计。则。4的转动方向为（填“顺时针”或“逆时针”），转动

角速度0=0

XXXXX

五、解答题

16.如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L=0.4m.导轨右端接有阻值R=IQ

试卷第8页，共10页

的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好.导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方

形区域abed内有方向竖直向下的匀强磁场连线与导轨垂直,长度也为L从0时刻开始，

磁感应强度B的大小随时间/变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀

速运动，1s后刚好进入磁场.若使棒在导轨上始终以速度v=lm/s做直线运动，求：

(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E大小；

(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形湖d区域时电流/与时间f的关

17.如图所示是某种质谱仪的结构简化图。质量为机、电荷量为+4的粒子束恰能沿直线通

过速度选择器，并从半圆环状D形盒的中缝垂直射入环形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸

面向里。D形盒的外半径为2R,内半径为R,壳的厚度不计，出口M、N之间放置照相底

片，底片能记录粒子经过出口时的位置。已知速度选择器中电场强度大小为E,方向水平向

左，磁感应强度大小为8(磁场方向未画出)。不计粒子重力，若带电粒子能够打到照相底

片，求：

(1)8的方向以及粒子进入D形盒时的速度大小；

(2)D形盒中的磁感应强度线的大小范围；

(3)打在底片M点的粒子在D形盒中运动的时间。

18.在光滑水平面上有一质量m=l.OxlO-3kg电量q=l.Oxl(yioc的带正电小球，静止在0

点，以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系xOy,现突然加一沿x轴正方向，场强

大小E=2.0xl06v/m的匀强电场，使小球开始运动经过1.0s,所加电场突然变为沿y轴正

方向，场强大小仍为E=2.0xl06v/m的匀强电场再经过1.0s,所加电场又突然变为另一个匀

强电场，使小球在此电场作用下经LOs速度变为零.求此电场的方向及速度变为零时小球

的位置.

试卷第10页，共10页

参考答案:

题号12345678910

答案CDABABDCACABC

题号11

答案AD

1.C

【详解】当S闭合瞬时，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L电流的增加，逐渐将b

灯短路，b逐渐变暗直到熄灭，同时，a灯电流逐渐增大，变得更亮。故C正确ABD错误。

故选Co

2.D

【详解】A.设。型盒半径为R,由牛顿第二定律得

V2

qvB-m—

R

粒子射出时的最大动能为

"12

E.=­mv

2

联立解得

2m

可见，粒子射出时的动能与。形金属盒的半径有关，故A错误；

BC.回旋加速器是靠电场加速的，磁场只是改变速度的方向，并且粒子射出时的动能与电

压无关但与磁场有关，故BC均错误；

D.粒子在回旋加速器中需加速的次数为

Ek

71=--

qU

因此，加速电压越小，粒子在回旋加速器中需加速的次数越多，故D正确；

故选D。

3.A

【详解】A.电流先正向减小，电流在矩形线框内产生的磁场方向垂直纸面向里，且逐渐减

小，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向与原磁场方向相同也是向里，再根据安培定则可

知，感应电流方向为顺时针方向，合力方向与线框左边所受力方向都向左；然后电流反向增

大，在此过程，电流在矩形线框内产生的磁场方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据楞次定

律可知感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，再根据安培定则可知，感应电流方向为顺时

答案第1页，共11页

针方向，合力方向与线框左边所受力方向都向右，故A正确；

BD.电流反向减小，电流在矩形线框内产生的磁场方向垂直纸面向外，且逐渐减小，根据

楞次定律可知感应电流的磁场方向与原磁场方向相同也是向外，再根据安培定则可知，感应

电流方向为逆时针方向，故B、D错误；

C.由A项分析和图可知，线框受到的安培力水平向左不变，不符合题安培力的合力先水平

向左、后水平向右，故C错误。

故选Ao

4.B

【详解】A.根据点电荷周围电场的分布情况，电子仅在电场力作用下，从M点到N点做

加速度增大的减速直线运动，则电子往靠近点电荷的方向运动，由于电子带负电，且做减速

运动，则点电荷。应带负电，故A错误；

B.因电子仅受电场力的作用，且从M点到N点动能逐渐减少，所以电场力做负功，因此

电势能增加，故B正确；

C.从M点到N点是往靠近点电荷的方向运动，越靠近点电荷，电场强度越大，因此M点

场强比N点的小，故C错误；

D.沿电场线电势逐渐降低，因此〃点电势比N点的高，故D错误；

故选B。

5.A

【详解】闭合开关航后，电容器充电，电容器电压与电源电压差值越来越小，则通过传感

器的电流越来越小，充电完成后，电容器电压等于电源电压，此时电路中电流为零；

再闭合开关S?,因为电容器电压大于国电压，则电容器放电，电容器电压与&电压差值越

来越小，则通过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电

压等于&电压，此时电路中电流为零。

故选A„

6.B

【详解】A.当触电P同时接触两个触点a和b,电热丝与小风扇均被接通，故电吹风处于

吹热风状态，A错误；

D.小风扇额定电压为60V,由变压器电压与匝数之比可得

答案第2页，共11页

_ux_220V_11

%一q_60V一百

D错误；

C.正常工作时小风扇的额定功率为60W,可得

P=U2I

解得

输出功率为52W,故内阻上消耗的功率为8W,可得

联立解得小风扇的电阻为

R=8Q

C错误；

B.由题中数据可知，吹热风时，电热丝的功率为400W,可得

P'=UJ

解得流过电热丝的电流为

「P'20

1=——=——A

U111

B正确。

故选B。

7.D

【详解】A.将液体等效为通电导线，泵体所在处有方向垂直向外的匀强磁场，液体被抽出，

此时液体受到的安培力水平向左，根据左手定则可知，电流从上表面流向下表面，泵体上表

面接电源正极，故A错误；

D.根据电阻定律可知，泵体内液体的电阻为

根据欧姆定律可得通过泵体的电流

/=*=t/L,cr

故D正确；

B.若减小液体的电导率，则电流减小，安培力为

答案第3页，共11页

F=BIL=BUL1b

减小，抽液高度变小，故B错误；

C.减小磁感应强度，安培力尸=8==8以。变小，抽液高度变小，故C错误。

故选D。

8.C

【详解】A.线框由高度〃=0.2m处自由下落，有

v2=2gh

线框在磁场中做匀速运动，则

mg=BIl

又

I上

R

E=Blv

联立解得

/?=0.2Q

A错误;

B.线框进入匀强磁场的过程流过线框的电荷量

q=It=I-==0.05C

vBy]2gh

B错误；

C,线框穿越匀强磁场的过程产生的焦耳热

Q=2mgZ=0.02J

c正确；

D.线框进入磁场和出离磁场时感应电流的方向相反；穿越磁场的过程安培力的方向没有变

化，总是竖直向上，D错误。

故选Co

9.AC

【详解】t=0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重

11

合,A项正确；图中a、b对应的周期之比为2:3,因此线圈转速之比na：nb=—：—=3：2,

答案第4页，共11页

1

B项错误；a线表示的交流电动势的频率为fa===25Hz,C项正确；a线对应线圈相应的

'一

电动势的最大值Eam=NBS-7,由图象知Eam=15V,b线对应线圈相应的电动势的最大值

27r或7；210

Ebm=NBS---,因此q=-=-,Ebm=10V,有效值Eb=LV=5/V,D项错

L%T：3F5

误.

10.ABC

【详解】A.因由直线加速器加速质子，其运动方向不变，由题图可知，A的右边缘为正极

时，则在下一个加速时需B右边缘为正极，所以所接电源的极性应周期性变化，A正

确；

B.因质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T,由

L

v=—

T

可知，金属圆筒的长度应与质子进入圆筒时的速度成正比，B正确

C.质子以初速度vo从。点沿轴线进入加速器，质子经4次加速，由动能定理可得

1212

4eU=—fnvE——mv0

解得

喔=匕is^「u。r

c正确；

D.对于带电粒子在圆筒A分析可得

LA=VOT

对于质子以初速度V。从o点沿轴线进入加速器，质子经1次加速，由动能定理可得

eU喘-^mVg

解得

%=匕[2eU＞。7

所以

答案第5页，共11页

2eU

T-l^2T

故D错误。

故选ABCo

11.AD

【详解】AB.根据左手定则可知ki受向右的洛伦兹力，故ki带正电，k2受向左的洛伦兹力,

故k2带负电，B错误，A正确；

C.根据

V2

qvB=m——

R

可得

R=—

qB

ki、k2的比荷相等,则有

丸=旦

V2%

由几何关系可知

&=R

R,=R=#>R

tan30°

则有

A=J_

V2小

C错误;

D.由

27m

1=------

qB

可知两粒子在磁场中运动的周期相同，运动的时间分别为

T

“V

则

1=3

t22

D正确。

答案第6页，共11页

故选AD„

12.xl两表笔短接欧姆调零旋钮电阻的零刻度线19

【详解】(2)[1]将选择开关旋转到。挡的位置，因阻值约为20。，为使读数靠近中间表盘，

应选“xl”挡；

(3)⑵[3][4]根据欧姆挡使用原理，将红、黑表笔分别插入插孔，并将两表笔短接,

调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准电阻的零刻度线上。

(4)[5]根据图乙所示，该电阻的阻值为19。。

13.1.580.662.5

【详解】⑴⑴⑵根据闭合电路欧姆定律可得

U=E-Ir

可得U-/图像的纵轴截距等于电动势，则干电池的电动势为

E=1.58VU-/图像的斜率绝对值等于内阻，则内阻为

1，11.58-1.35

r—\k\=-------------£2=0.6612

110.35

(2)[3]根据闭合电路欧姆定律可得

E=KR+Rx+r)

可得

11&+厂

—=——R+———

1EE

由图像的纵轴截距可知

^^=2A-'

E

解得电流表内阻为

RA=2X1.58Q-0.66Q=2.5Q

14.0.150/0.149/0.151a&03.0Q

【详解】(1)[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm,由图可知金属丝的直径为

6?=0+15.0x0.01mm=0.150rnm

(2)[2]由于金属丝的电阻约为几欧，属于小电阻，电流表应采用外接法，故单刀双掷开关

应置于。；

[3]因待测电阻只有几欧，为了调节方便，滑动变阻器应选择阻值较小的小；

答案第7页，共11页

⑷定值电阻4和电流表G改装成3V的电压表，量程比较合适，所以定值电阻选Rj；

（3）⑶根据读数可知电流为0.50A,被测电阻两端电压为

0=/(6+4)=0.005x(50+250)V=1.5V

由欧姆定律可知

R=—=-Q=3.0Q

I0.50

(20+1闷2顺时针2GR

15.0.22

2rlBLr2

【详解】（1）口]根据题意，变压器的副线圈输出功率

P2=120x4x0.1W=48W

原线圈输入功率

Pt=P2=48W

通过原线圈的电流为

p48

L='=—A«0.22A

1U、220

（2）⑵电荷受到相邻两个电荷的电场力均为

F=k(

合力为

F广垃F=~

r

受到对角线电荷的电场力

_.2_kq1

°122产

（3）[3][4]绳子拉力刚好为零，金属杆受到的安培力向上，则电流由。到b,则OA的转动

方向为顺时针，有

BIL=G

由欧姆定律有

E=/ROA转动产生的电动势

答案第8页，共11页

转动角速度

16.（1）0.04V；（2）0.04N,i=t~l（其中,ls<t<1.2s）；

【详解】⑴在棒进入磁场前，由于正方形区域abed内磁场磁感应强度B的变化，使回路中

产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，在棒进入磁场前回路中的电动

势为E="法•（专=0.04V

⑵当棒进入磁场时，磁场磁感应强度B=0.5T恒定不变，此时由于导体棒做切割磁感线运动,

使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中的电动势为:

e=Blv,当棒与bd重合时，切割有效长度1=L,达到最大，即感应电动势也达到最大em=

BLv=0.2V>E=0.04V

根据闭合电路欧姆定律可知，回路中的感应电流最大为：im=4=0.2A

二

根据安培力大小计算公式可知，棒在运动过程中受到的最大安培力为：Fm=imLB=0.04N

在棒通过三角形abd区域时，切割有效长度l=2v（t-1）（其中，IsWtwF+ls）

2v

BP：i=t-l（其中,ls<t<1.2s）

【点睛】注意区分感生电动势与动生电动势的不同计算方法，充分理解B-t图象的含义.

17.（1）8的方向垂直纸面向外，%=0；（2）（3）1=笔^

uBIqBR5qBR4E

【详解】（1）沿直线通过速度选择器的粒子满足

qv0B=qE

解得

由左手定则可知，2的方向垂直纸面向外。

（2）由几何关系可知，能打在底片上的粒子运动的半径满足

57

-R<r<-R

答案第9页，共11页

当时，满足

^0B0max=^—

An

解得

4mE

Omax-5qBR

7

当厂时，满足

4

4%稣*=m—

解得

4mE