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河北省张家口市桥西区张家口市第一中学2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题
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这是一份河北省张家口市桥西区张家口市第一中学2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题，共12页。
注意事项：
1.本试卷共100分，考试时间75分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场填写在答题卡上。回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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.下列说法中正确的是（ ）
A.法拉第最早提出了“电场”的概念
B.楞次发现了电磁感应现象，并总结出了楞次定律
C.安培总结出了磁场对运动电荷的作用力规律
D.丹麦物理学家安培发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应
2.两点电荷形成电场的电场线分布如图所示，A、B是电场线上的两点，下列说法正确的是（ ）
A.两点电荷的电性相同
B.两点电荷所带的电荷量相等
C.A点的电场强度比B点的电场强度大
D.A点的电场强度比B点的电场强度小
3.下列是物理课本中的一些插图，相关说法正确的是（ ）
A.图甲中a端带负电
B.图乙采用了假设法
C.图丙显示灯泡电阻随温度升高而减小
D.图丁中，并联的电阻R越小，改装后的电流表量程越大
4.如图所示电路，电源电动势恒为E、内阻为r，电压表、电流表均视为理想电表。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，忽略灯泡电阻随温度的变化，下列说法正确的是（ ）
A.电流表的示数变小B.电压表的示数变大
C.通过滑动变阻器的电流变大D.电源消耗的功率变大
5.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，当显示屏合上时，霍尔元件处于垂直于上下表面向上的匀强磁场中，则前后表面间会产生霍尔电压U，以此控制屏幕的熄灭。如图所示，一块长为a、宽为b、厚度为d的矩形霍尔元件，元件内的导电粒子是自由电子，元件中通有大小为I、方向向右的电流时（ ）
A.前表面的电势比后表面的电势低
B.霍尔电压U与b有关
C.霍尔电压U与d无关
D.霍尔电压U与a有关
6.如图所示是某教学楼东面墙上的一扇钢窗，将钢窗右侧向外匀速打开，推窗人正好看见太阳冉冉升起。以推窗人的视角来看，在钢窗中地磁场磁通量增大的过程中（ ）
A.钢窗中产生了逆时针电流，感应电动势的大小不变
B.钢窗中产生了顺时针电流，感应电动势的大小是变化的
C.钢窗竖直边框受到地磁场的安培力的方向是不变的
D.钢窗中磁通量最大时，感应电动势也达到最大值
7.如图所示，一足够大的正方形区域abcd内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其顶点a在直线MN上，且ab与MN的夹角为45°。一边长为L的正方形导线框从图示位置沿直线MN以速度v匀速穿过磁场区域。规定逆时针方向为感应电流的正方向，下列表示整个过程导线框中感应电流i随时间t（以为单位）变化的图像中，正确的是（ ）
A.B.C.D.
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，有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8.如图所示，在光滑绝缘水平面上P点正上方O点固定一电荷量为＋Q的点电荷，在水平面上的N点由静止释放质量为m、电荷量为-q的带电小球，若该小球沿直线NP运动，经过P点时速度为v，图中θ＝60°，则在＋Q形成的电场中（规定P点的电势为零）（ ）
A.N点电势低于P点电势
B.N点电势为
C.P点电场强度大小是N点的2倍
D.带电小球在N点具有的电势能为
9.如图甲所示为远距离输电的示意图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为r＝100Ω，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动。已知用户端的额定电压，降压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈所接电压如图乙所示，用户端在正常情况下消耗的总功率，下列说法正确的是（ ）
A.发电厂的输出功率为11kW
B.升压变压器原、副线圈的匝数比为
C.用户增加时，用户得到的电压减小
D.用户增加时，输电线上的损失功率减小
10.如图所示为小车电磁刹车的实验装置，小车底面安装有矩形导线框abcd，线框底面平行于水平地面，在小车行进方向有与导线框abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止。若在刹车过程中，小车所受地面阻力和空气阻力比所受安培力小的多，则（ ）
A.小车进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B.小车穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
C.小车进入磁场前的速度越大，滑行的距离越远
D.小车穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11.（6分）（1）如图所示的游标卡尺，游标尺上共有20个分度，用它测量某工件的外径时，示数如图，则此工件的外径是________cm。
（2）在“用多用电表测量电学中的物理量”的实验中，某同学使用的多用电表的刻度盘如图所示：
①关于多用电表的使用，下列说法中正确的是________（选填选项前的字母）；
A.用电压挡测电压前，需调整指针定位螺丝，使指针指到右边的零刻度
B.若多用电表没有OFF挡，使用完后应将选择开关拨至交流电压最高挡
C.用欧姆挡测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越大
D.用欧姆挡测电阻时，改变不同倍率的欧姆挡后，需要重新进行欧姆调零
②在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔________（选填“高”或“低”）；
③如果要用此多用电表测量一个阻值约为1000Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应将选择开关旋转到欧姆挡的________（选填“×10”“×100”或“×1k”）位置。
12.（9分）叠层电池是把普通的化学干电池制作成长方形的小块，并多个叠加串联在一起，成为一个独立的电池，具有体积小、输出电压高的特点。如图甲所示，某叠层电池与普通干电池性质相同，其由多块干电池块串联在一起。为测量某叠层电池的电动势E和内阻r，该同学设计了如图乙所示的测量电路，所用器材如下：
A.待测电池
B.定值电阻（阻值为30.0Ω）
C.理想电压表（量程为0～15V）
D.理想电压表（量程为0～3V）
E.滑动变阻器R（最大阻值为500Ω）
F.开关一个，导线若干
回答下列问题：
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器R的触头置于________（选填“最左端”或“最右端”）。
（2）实验中，调节R触头的位置，发现当电压表示数为6.0V时，电压表示数为1.96V，此时通过电源的电流为________mA（结果保留三位有效数字）。
（3）多次改变R接入电路的阻值，读出多组和的示数、，请你将（2）中的点描在图丙中，并连同已描出的点作出的图像。
（4）由图像可知该叠层电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。（结果均保留三位有效数字）
13.（10分）电子所带的电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测定的。油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的两极相接，油滴从喷雾器喷出后由于摩擦而带负电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。假设两金属板间的距离，忽略空气对油滴的浮力和阻力，重力加速度g取，求：
（1）调节两板间的电势差U＝200V，观察到某个质量的油滴恰好悬浮不动，则哪一金属板接电源的正极？该油滴所带电荷量多大？
（2）保持两板间电势差U＝200V不变，观察到另一个质量的带负电油滴，从上金属板小孔由静止开始做匀加速直线运动，经时间t＝0.5s到达下金属板，则此油滴所带电荷量多大？
14.（12分）某兴趣小组用电流传感器测量某磁场的磁感应强度大小。实验装置如图甲所示，不计电阻且足够长的光滑金属导轨竖直放置在匀强磁场中，导轨间距d＝0.5m，其平面与磁场方向垂直。电流传感器与阻值R=0.8Ω的电阻串联接在导轨上端。现将质量m＝0.02kg、有效阻值r＝0.2Ω的导体棒AB由静止释放，导体棒AB沿导轨下滑，该过程中电流传感器测得电流随时间变化规律如图乙所示，电流最大值。导体棒下滑过程中与导轨保持垂直且良好接触，不计电流传感器内阻及空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）该磁场的磁感应强度大小；
（2）在时刻导体棒AB的速度大小；
（3）在时间内导体棒AB下降的高度h＝5m，此过程中电阻R产生的电热。
15.（17分）如图所示的平行板电容器中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度大小，方向垂直纸面向里，电场强度，PQ为板间中线。紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内，边界AO与y轴的夹角∠AOy＝45°，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小，边界线的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度。一带电量、质量的正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为的Q点垂直y轴射入磁场区，多次穿越边界线OA。不计离子重力，π取3.14，求：
（1）离子运动的速度；
（2）离子从通过y轴进入磁场到第二次穿越边界线OA所用的时间；
（3）离子第四次穿越边界线OA时的速度（最后结果保留两位有效数字）。
张家口市2023—2024学年度高二年级第一学期期末考试
物理参考答案及评分标准
2024.1
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.A【解析】法拉第最早提出了“电场”的概念，A正确；法拉第发现了电磁感应现象，楞次总结出了楞次定律，B错误；洛伦兹总结出了磁场对运动电荷的作用力规律，C错误1丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应，D错误。
2.C【解析】根据图中所示可知，右侧点电荷带正电，左侧点电荷带负电，即两点电荷的电性相反，故A错误；根据图可知，右侧点电荷周围的电场线分布比左侧点电荷周围电场线分布密集一些，则右侧点电荷所带的电荷量大于左侧点电荷所带的电荷量，即两点电荷所带的电荷量不相等，若两点电荷所带的电荷量相等，则左右电场线的分布关于电荷连线的中垂线对称，故B错误；电场线分布的疏密程度能够表示电场的强弱，根据图可知，A点位置的电场线分布比B点位置的电场线分布密集一些，则A点的电场强度比B点的电场强度大，故C正确，D错误。
3.D【解析】根据静电感应的原理可知，a端带正电，故A错误；研究影响平行板电容器电容大小的因素时，采用的是控制变量法，故B错误；由图丙图像可知，随着灯泡两端电压增大，温度升高且电压与电流的比值增大，即灯泡电阻随温度升高而增大，故C错误；图丁中，并联的电阻R越小，就越大，改装后的电流表量程越大，故D正确。
4.B【解析】分析电路可知，小灯泡L和滑动变阻器并联，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，电路总电阻变大，电源电动势不变，总电流减小，电源消耗的功率减小，内阻分压变小，路端电压变大，即电压表示数变大，灯泡电阻不变，电流表示数变大，通过滑动变阻器的电流变小，故B正确。
5.A【解析】电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则，电子所受洛伦兹力垂直纸面向外电子打在前表面，前表面电势比后表面电势低，故A正确；根据平衡条件，根据电流微观表达式有，又，联立解得，可知霍尔电压U与d有关，与a、b无关，BCD错误，故选A。
6.C【解析】在地球表面，磁场方向由南指向北，将钢窗右侧向外匀速打开，磁通量逐渐增大，根据楞次定律，钢窗中产生了逆时针电流，感应电动势，不断变化，故AB错误；钢窗竖直边框电流方向不变，受到地磁场的安培力的方向不变，故C正确；钢窗中磁通量最大时，磁通量变化率为0，感应电动势为0，故D错误。
7.C【解析】根据右手定则，可知线框进入磁场时产生的感应电流为逆时针方向，离开磁场时产生的感应电流为顺时针方向；故AB错误；当线框运动时间为时感应电流为零，故C正确，D错误。
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，有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8.AB【解析】如图，以OP为半径做圆交ON于M点，根据顺着电场线方向电势降低可知，M点的电势高于N点的电势，而M、P两点的电势相等，则N点电势低于P点电势，故A正确；根据动能定理得：带电小球由N到P的过程：，P点的电势为零，即，解得N点的电势，故B正确；P点电场强度大小是，N点电场强度大小是，则，故C错误；带电小球在N点具有的电势能，故D错误。
9.BC【解析】当用户端正常工作消耗的总功率为时，用户端电流为，输电线路的电流为，输电线路上损耗的功率为，发电厂的输出功率为，A错误；由题图乙可知原线圈两端电压，原线圈电流为，所以升压变压器原、副线圈的匝数比为，B正确，用户增加时，用户端总功率增大，发电厂输出功率增大，而输出电压不变，所以输出电流增大，则输电线跨上的电压损失增大，输电线消耗功率增加，用户得到的电压降低，C正确，D错误。
10.CD【解析】根据楞次定律可知，进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda，故A错误；因为有界匀强磁场与abcd等宽、等长，所以穿过磁场的过程中，ab边刚要离开磁场时cd边进入磁场，故穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，故B错误；根据动量定理可得，即，则可得，可以看出，小车进入磁场前的速度越大，离开磁场时的速度越大，根据可知离开磁场后滑行的距离越远，故C正确；根据左手定则可知，进入磁场时，ab受到的安培力方向水平向左；离开磁场时，根据楞次定律可知，矩形导线框中感应电流的方向为adcba，根据左手定则，cd受到的安培力方向也是水平向左，故D正确。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11.（6分）（1）5.015（2分） （2）①BD（2分，选对但不全得1分，有选错不得分。）②低（1分）
③×100（1分）
【解析】（1）20分度游标卡尺的精确值为0.05mm，由图中刻度可知工件的外径为。
（2）①用电压挡测电压前，需调整指针定位螺丝，使指针指到左边的零刻度，A错误；若多用电表没有OFF挡，使用完后应将选择开关拨至交流电压最高挡，B正确；用欧姆挡测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越小，C错误；用欧姆挡测电阻时，改变不同倍率的欧姆挡，需要重新进行欧姆调零，D正确。
②在测量小灯泡的电阻时，黑表笔接内部电源的正极，故红表笔接触点的电势比黑表笔低；
③如果要用此多用电表测量一个阻值约为1000Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应使指针指在刻度盘的中间刻度附近，由图可知欧姆表刻度中间值为15，根据1000Ω＝100×10Ω可知，应将选择开关旋转到欧姆挡的“×100”位置。
12.（9分）（1）最左端（1分） （2）65.3（2分） （3）（2分）
（4）13.6～14.8（2分） 115～129（2分）
【解析】（1）为保护电压表，闭合开关前，应将滑动变阻器有效阻值调至最大，故R的触头置于最左端，
（2）电压表为理想电压表，则电流为
。
（3）描出为6.0V，为1.96V的点如图，拟合已描出的点，让尽可能多的点分布在线上，或均匀分布在线的两侧，作出的图像如答案图所示。
（4）根据闭合电路欧姆定律
整理得
可知图像纵轴截距等于电源电动势，则有
图像的斜率绝对值为
解得电源内阻为
13.（10分）【解析】（1）该油滴在两板间恰好悬浮不动，受到电场力和重力平衡，由于油滴带负电，且受的电场力向上，所以上金属板接电源的正极（1分）；
由二力平衡关系可得
（2分）
解得
（1分）
（2）带负电油滴做匀加速直线运动，由
（2分）
（2分）
代入数据解得
（2分）
14.（12分）【解析】（1）电流达到最大值时导体棒做匀速运动，
对导体棒受力分析，受到的安培力：（2分）
由平衡条件：（1分）
解得：（1分）
（2）时刻，对回路：
感应电动势（2分）
感应电流（1分）
联立解得：（1分）
（3）由能量守恒定律得电路中产生的总电热：（2分）
则电阻R上产生的电热：（1分）
联立解得：（1分）
15.（17分）【解析】（1）离子沿线PQ做直线运动
（2分）
解得
（2分）
（2）离子进入磁感应强度为的磁场中做匀速圆周运动
（1分）
解得
（1分）
离子运动轨迹如图：
交OA边界于C点，圆弧对应圆心角90°
运动时间
（2分）
注意事项：
1.本试卷共100分，考试时间75分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场填写在答题卡上。回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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.下列说法中正确的是（ ）
A.法拉第最早提出了“电场”的概念
B.楞次发现了电磁感应现象，并总结出了楞次定律
C.安培总结出了磁场对运动电荷的作用力规律
D.丹麦物理学家安培发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应
2.两点电荷形成电场的电场线分布如图所示，A、B是电场线上的两点，下列说法正确的是（ ）
A.两点电荷的电性相同
B.两点电荷所带的电荷量相等
C.A点的电场强度比B点的电场强度大
D.A点的电场强度比B点的电场强度小
3.下列是物理课本中的一些插图，相关说法正确的是（ ）
A.图甲中a端带负电
B.图乙采用了假设法
C.图丙显示灯泡电阻随温度升高而减小
D.图丁中，并联的电阻R越小，改装后的电流表量程越大
4.如图所示电路，电源电动势恒为E、内阻为r，电压表、电流表均视为理想电表。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，忽略灯泡电阻随温度的变化，下列说法正确的是（ ）
A.电流表的示数变小B.电压表的示数变大
C.通过滑动变阻器的电流变大D.电源消耗的功率变大
5.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，当显示屏合上时，霍尔元件处于垂直于上下表面向上的匀强磁场中，则前后表面间会产生霍尔电压U，以此控制屏幕的熄灭。如图所示，一块长为a、宽为b、厚度为d的矩形霍尔元件，元件内的导电粒子是自由电子，元件中通有大小为I、方向向右的电流时（ ）
A.前表面的电势比后表面的电势低
B.霍尔电压U与b有关
C.霍尔电压U与d无关
D.霍尔电压U与a有关
6.如图所示是某教学楼东面墙上的一扇钢窗，将钢窗右侧向外匀速打开，推窗人正好看见太阳冉冉升起。以推窗人的视角来看，在钢窗中地磁场磁通量增大的过程中（ ）
A.钢窗中产生了逆时针电流，感应电动势的大小不变
B.钢窗中产生了顺时针电流，感应电动势的大小是变化的
C.钢窗竖直边框受到地磁场的安培力的方向是不变的
D.钢窗中磁通量最大时，感应电动势也达到最大值
7.如图所示，一足够大的正方形区域abcd内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其顶点a在直线MN上，且ab与MN的夹角为45°。一边长为L的正方形导线框从图示位置沿直线MN以速度v匀速穿过磁场区域。规定逆时针方向为感应电流的正方向，下列表示整个过程导线框中感应电流i随时间t（以为单位）变化的图像中，正确的是（ ）
A.B.C.D.
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，有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8.如图所示，在光滑绝缘水平面上P点正上方O点固定一电荷量为＋Q的点电荷，在水平面上的N点由静止释放质量为m、电荷量为-q的带电小球，若该小球沿直线NP运动，经过P点时速度为v，图中θ＝60°，则在＋Q形成的电场中（规定P点的电势为零）（ ）
A.N点电势低于P点电势
B.N点电势为
C.P点电场强度大小是N点的2倍
D.带电小球在N点具有的电势能为
9.如图甲所示为远距离输电的示意图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为r＝100Ω，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动。已知用户端的额定电压，降压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈所接电压如图乙所示，用户端在正常情况下消耗的总功率，下列说法正确的是（ ）
A.发电厂的输出功率为11kW
B.升压变压器原、副线圈的匝数比为
C.用户增加时，用户得到的电压减小
D.用户增加时，输电线上的损失功率减小
10.如图所示为小车电磁刹车的实验装置，小车底面安装有矩形导线框abcd，线框底面平行于水平地面，在小车行进方向有与导线框abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止。若在刹车过程中，小车所受地面阻力和空气阻力比所受安培力小的多，则（ ）
A.小车进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba
B.小车穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流
C.小车进入磁场前的速度越大，滑行的距离越远
D.小车穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11.（6分）（1）如图所示的游标卡尺，游标尺上共有20个分度，用它测量某工件的外径时，示数如图，则此工件的外径是________cm。
（2）在“用多用电表测量电学中的物理量”的实验中，某同学使用的多用电表的刻度盘如图所示：
①关于多用电表的使用，下列说法中正确的是________（选填选项前的字母）；
A.用电压挡测电压前，需调整指针定位螺丝，使指针指到右边的零刻度
B.若多用电表没有OFF挡，使用完后应将选择开关拨至交流电压最高挡
C.用欧姆挡测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越大
D.用欧姆挡测电阻时，改变不同倍率的欧姆挡后，需要重新进行欧姆调零
②在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔________（选填“高”或“低”）；
③如果要用此多用电表测量一个阻值约为1000Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应将选择开关旋转到欧姆挡的________（选填“×10”“×100”或“×1k”）位置。
12.（9分）叠层电池是把普通的化学干电池制作成长方形的小块，并多个叠加串联在一起，成为一个独立的电池，具有体积小、输出电压高的特点。如图甲所示，某叠层电池与普通干电池性质相同，其由多块干电池块串联在一起。为测量某叠层电池的电动势E和内阻r，该同学设计了如图乙所示的测量电路，所用器材如下：
A.待测电池
B.定值电阻（阻值为30.0Ω）
C.理想电压表（量程为0～15V）
D.理想电压表（量程为0～3V）
E.滑动变阻器R（最大阻值为500Ω）
F.开关一个，导线若干
回答下列问题：
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器R的触头置于________（选填“最左端”或“最右端”）。
（2）实验中，调节R触头的位置，发现当电压表示数为6.0V时，电压表示数为1.96V，此时通过电源的电流为________mA（结果保留三位有效数字）。
（3）多次改变R接入电路的阻值，读出多组和的示数、，请你将（2）中的点描在图丙中，并连同已描出的点作出的图像。
（4）由图像可知该叠层电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。（结果均保留三位有效数字）
13.（10分）电子所带的电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测定的。油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的两极相接，油滴从喷雾器喷出后由于摩擦而带负电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。假设两金属板间的距离，忽略空气对油滴的浮力和阻力，重力加速度g取，求：
（1）调节两板间的电势差U＝200V，观察到某个质量的油滴恰好悬浮不动，则哪一金属板接电源的正极？该油滴所带电荷量多大？
（2）保持两板间电势差U＝200V不变，观察到另一个质量的带负电油滴，从上金属板小孔由静止开始做匀加速直线运动，经时间t＝0.5s到达下金属板，则此油滴所带电荷量多大？
14.（12分）某兴趣小组用电流传感器测量某磁场的磁感应强度大小。实验装置如图甲所示，不计电阻且足够长的光滑金属导轨竖直放置在匀强磁场中，导轨间距d＝0.5m，其平面与磁场方向垂直。电流传感器与阻值R=0.8Ω的电阻串联接在导轨上端。现将质量m＝0.02kg、有效阻值r＝0.2Ω的导体棒AB由静止释放，导体棒AB沿导轨下滑，该过程中电流传感器测得电流随时间变化规律如图乙所示，电流最大值。导体棒下滑过程中与导轨保持垂直且良好接触，不计电流传感器内阻及空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）该磁场的磁感应强度大小；
（2）在时刻导体棒AB的速度大小；
（3）在时间内导体棒AB下降的高度h＝5m，此过程中电阻R产生的电热。
15.（17分）如图所示的平行板电容器中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度大小，方向垂直纸面向里，电场强度，PQ为板间中线。紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内，边界AO与y轴的夹角∠AOy＝45°，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小，边界线的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度。一带电量、质量的正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为的Q点垂直y轴射入磁场区，多次穿越边界线OA。不计离子重力，π取3.14，求：
（1）离子运动的速度；
（2）离子从通过y轴进入磁场到第二次穿越边界线OA所用的时间；
（3）离子第四次穿越边界线OA时的速度（最后结果保留两位有效数字）。
张家口市2023—2024学年度高二年级第一学期期末考试
物理参考答案及评分标准
2024.1
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.A【解析】法拉第最早提出了“电场”的概念，A正确；法拉第发现了电磁感应现象，楞次总结出了楞次定律，B错误；洛伦兹总结出了磁场对运动电荷的作用力规律，C错误1丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应，D错误。
2.C【解析】根据图中所示可知，右侧点电荷带正电，左侧点电荷带负电，即两点电荷的电性相反，故A错误；根据图可知，右侧点电荷周围的电场线分布比左侧点电荷周围电场线分布密集一些，则右侧点电荷所带的电荷量大于左侧点电荷所带的电荷量，即两点电荷所带的电荷量不相等，若两点电荷所带的电荷量相等，则左右电场线的分布关于电荷连线的中垂线对称，故B错误；电场线分布的疏密程度能够表示电场的强弱，根据图可知，A点位置的电场线分布比B点位置的电场线分布密集一些，则A点的电场强度比B点的电场强度大，故C正确，D错误。
3.D【解析】根据静电感应的原理可知，a端带正电，故A错误；研究影响平行板电容器电容大小的因素时，采用的是控制变量法，故B错误；由图丙图像可知，随着灯泡两端电压增大，温度升高且电压与电流的比值增大，即灯泡电阻随温度升高而增大，故C错误；图丁中，并联的电阻R越小，就越大，改装后的电流表量程越大，故D正确。
4.B【解析】分析电路可知，小灯泡L和滑动变阻器并联，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，电路总电阻变大，电源电动势不变，总电流减小，电源消耗的功率减小，内阻分压变小，路端电压变大，即电压表示数变大，灯泡电阻不变，电流表示数变大，通过滑动变阻器的电流变小，故B正确。
5.A【解析】电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则，电子所受洛伦兹力垂直纸面向外电子打在前表面，前表面电势比后表面电势低，故A正确；根据平衡条件，根据电流微观表达式有，又，联立解得，可知霍尔电压U与d有关，与a、b无关，BCD错误，故选A。
6.C【解析】在地球表面，磁场方向由南指向北，将钢窗右侧向外匀速打开，磁通量逐渐增大，根据楞次定律，钢窗中产生了逆时针电流，感应电动势，不断变化，故AB错误；钢窗竖直边框电流方向不变，受到地磁场的安培力的方向不变，故C正确；钢窗中磁通量最大时，磁通量变化率为0，感应电动势为0，故D错误。
7.C【解析】根据右手定则，可知线框进入磁场时产生的感应电流为逆时针方向，离开磁场时产生的感应电流为顺时针方向；故AB错误；当线框运动时间为时感应电流为零，故C正确，D错误。
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，有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8.AB【解析】如图，以OP为半径做圆交ON于M点，根据顺着电场线方向电势降低可知，M点的电势高于N点的电势，而M、P两点的电势相等，则N点电势低于P点电势，故A正确；根据动能定理得：带电小球由N到P的过程：，P点的电势为零，即，解得N点的电势，故B正确；P点电场强度大小是，N点电场强度大小是，则，故C错误；带电小球在N点具有的电势能，故D错误。
9.BC【解析】当用户端正常工作消耗的总功率为时，用户端电流为，输电线路的电流为，输电线路上损耗的功率为，发电厂的输出功率为，A错误；由题图乙可知原线圈两端电压，原线圈电流为，所以升压变压器原、副线圈的匝数比为，B正确，用户增加时，用户端总功率增大，发电厂输出功率增大，而输出电压不变，所以输出电流增大，则输电线跨上的电压损失增大，输电线消耗功率增加，用户得到的电压降低，C正确，D错误。
10.CD【解析】根据楞次定律可知，进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda，故A错误；因为有界匀强磁场与abcd等宽、等长，所以穿过磁场的过程中，ab边刚要离开磁场时cd边进入磁场，故穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，故B错误；根据动量定理可得，即，则可得，可以看出，小车进入磁场前的速度越大，离开磁场时的速度越大，根据可知离开磁场后滑行的距离越远，故C正确；根据左手定则可知，进入磁场时，ab受到的安培力方向水平向左；离开磁场时，根据楞次定律可知，矩形导线框中感应电流的方向为adcba，根据左手定则，cd受到的安培力方向也是水平向左，故D正确。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11.（6分）（1）5.015（2分） （2）①BD（2分，选对但不全得1分，有选错不得分。）②低（1分）
③×100（1分）
【解析】（1）20分度游标卡尺的精确值为0.05mm，由图中刻度可知工件的外径为。
（2）①用电压挡测电压前，需调整指针定位螺丝，使指针指到左边的零刻度，A错误；若多用电表没有OFF挡，使用完后应将选择开关拨至交流电压最高挡，B正确；用欧姆挡测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越小，C错误；用欧姆挡测电阻时，改变不同倍率的欧姆挡，需要重新进行欧姆调零，D正确。
②在测量小灯泡的电阻时，黑表笔接内部电源的正极，故红表笔接触点的电势比黑表笔低；
③如果要用此多用电表测量一个阻值约为1000Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应使指针指在刻度盘的中间刻度附近，由图可知欧姆表刻度中间值为15，根据1000Ω＝100×10Ω可知，应将选择开关旋转到欧姆挡的“×100”位置。
12.（9分）（1）最左端（1分） （2）65.3（2分） （3）（2分）
（4）13.6～14.8（2分） 115～129（2分）
【解析】（1）为保护电压表，闭合开关前，应将滑动变阻器有效阻值调至最大，故R的触头置于最左端，
（2）电压表为理想电压表，则电流为
。
（3）描出为6.0V，为1.96V的点如图，拟合已描出的点，让尽可能多的点分布在线上，或均匀分布在线的两侧，作出的图像如答案图所示。
（4）根据闭合电路欧姆定律
整理得
可知图像纵轴截距等于电源电动势，则有
图像的斜率绝对值为
解得电源内阻为
13.（10分）【解析】（1）该油滴在两板间恰好悬浮不动，受到电场力和重力平衡，由于油滴带负电，且受的电场力向上，所以上金属板接电源的正极（1分）；
由二力平衡关系可得
（2分）
解得
（1分）
（2）带负电油滴做匀加速直线运动，由
（2分）
（2分）
代入数据解得
（2分）
14.（12分）【解析】（1）电流达到最大值时导体棒做匀速运动，
对导体棒受力分析，受到的安培力：（2分）
由平衡条件：（1分）
解得：（1分）
（2）时刻，对回路：
感应电动势（2分）
感应电流（1分）
联立解得：（1分）
（3）由能量守恒定律得电路中产生的总电热：（2分）
则电阻R上产生的电热：（1分）
联立解得：（1分）
15.（17分）【解析】（1）离子沿线PQ做直线运动
（2分）
解得
（2分）
（2）离子进入磁感应强度为的磁场中做匀速圆周运动
（1分）
解得
（1分）
离子运动轨迹如图：
交OA边界于C点，圆弧对应圆心角90°
运动时间
（2分）
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