2023-2024学年广东省惠州市高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年广东省惠州市高二（上）期末考试物理试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，罗浮山飞云顶沿线安装了许多太阳能路灯，太阳能电池板为夜间照明提供能量。下列说法正确的是( )
A. 太阳能属于清洁能源
B. 太阳能电池板可以将太阳能100％转化为电能
C. 罗浮山飞云顶只有太阳能可以转化为电能
D. 能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，故节约能源没有必要
2.对图中(a)、(b)、(c)、(d)四个实验装置的实验现象的描述中正确是( )
A. 图(a)放在小磁针正上方直导线通图示电流时，N极将垂直纸面向外转动
B. 图(b)闭合开关后金属棒会在导轨上运动，说明了回路产生了感应电流
C. 图(c)闭合开关后线框会转动，说明了回路产生了感应电流
D. 图(d)线圈ABCD远离通电直导线向右移动时，线圈中有感应电流
3.电容式话筒是利用电容大小的变化，将声音信号转化为电信号，如图所示为电容式话筒的简化示意图。在声压作用下，振动电极上的薄膜向左运动时( )
A. 电容器的电容减小B. 电容器的电荷量减小
C. 有从左到右的电流通过电阻RD. 电容器中的电场强度减小
4.一带负电的粒子仅在电场力的作用下，以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其v−t图像如图所示。则此电场的电场线分布可能是( )
A. B.
C. D.
5.图为一种玩具汽车的简化电路图，某同学先闭合开关S1，灯泡能正常发光；再闭合开关S2后，电动机开始转动，灯泡变暗。在闭合开关S2前后，以下说法正确的是( )
A. 电源的路端电压变大B. 通过电源的电流变大
C. 电源内阻上消耗的功率变小D. 电源总功率变小
6.如图所示，球体的直径AB、CD、MN两两垂直，O点为球体球心，两个带等量正电的点电荷分别位于A和B点。则下列说法中正确的是( )
A. M点的电场强度和N点的相同
B. N点的电势比M点的高
C. 一正点电荷从O点沿OB靠近B的过程中，电势能一直增大
D. 一负点电荷沿半圆弧MCN移动过程中，电势能先减小后增大
7.如图所示是一个测量磁感应强度大小B的实验装置简图。整个装置悬挂在弹簧测力计下，单匝线圈的下边处于一个待测匀强磁场中，边长L=0.1m，磁场方向与线圈平面垂直。当线圈接通2A直流电时，此时弹簧测力计的示数为0.6N。保持电流大小不变，改变电流方向，弹簧测力计的示数为0.8N，则( )
A. 不通电时，弹簧测力计的示数为0.2NB. 改变电流方向后，线圈受到的安培力向上
C. 线圈受到的安培力大小为0.2ND. 待测磁场的磁感应强度为0.5T
8.某教室墙上有一朝南的钢窗，如图所示，当把钢窗左侧向外推开时，下列说法正确的是( )
A. 穿过窗框的地磁场的磁通量变大
B. 穿过窗框的地磁场的磁通量不变
C. 从推窗人的角度看，窗框中的感应电流方向是逆时针
D. 从推窗人的角度看，窗框中的感应电流方向是顺时针
二、多选题：本大题共2小题，共12分。
9.如图(a)所示，螺线管匝数n=1000，横截面积S=0.02m2，电阻r=10Ω，外接一个阻值R=40Ω的电阻。一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管，磁感应强度随时间变化的规律如图(b)所示，则( )
A. 在0∼4s时间内，R中有电流从b流向a
B. t=2s时穿过螺线管的磁通量为0.07Wb
C. 在4∼6s时间内，通过R的电流大小为0.8A
D. 在4∼6s时间内，R两端电压Uab=40V
10.如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量大小为q的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若该粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向偏转90°，用时为t1；若粒子射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速度方向偏转60°，用时为t2。不考虑重力。下列说法正确的是( )
A. 该粒子带正电荷
B. 由题目所给的信息可以求该匀强磁场的磁感应强度
C. v1:v2=1: 3
D. t1:t2=2:3
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
11.某同学测量一段两端切割平整的铅笔芯的电阻率，需测量铅笔芯的尺寸和电阻。
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量铅笔芯的长度和直径，测量的示数如图(a)和图(b)所示，长度L=_______cm，直径d=_______mm。
(2)该同学按图(a)连接电路，若电压表读数为U，电流表读数为I，定值电阻R0已知，将电流表和电压表看作理想电表，则铅笔芯的电阻率ρ=_______(用L、d、U、I、R0表示)。
(3)实际上，该实验中的电流表和电压表不是理想电表，且内阻未知，则用上述方法测得的Rx_______(选填“大于”、“等于”或“小于”)其真实值。
(4)若电流表内阻为RA已知，定值电阻R0已知，为更准确地测量铅笔芯电阻，请将图(b)中的部分电路图补充完整，并标上仪器的符号_______。
四、计算题：本大题共4小题，共44分。
12.小明同学将铜片和锌片相隔1cm插入一个苹果中，制成了一个水果电池，如图(a)所示。他利用如下器材测量水果电池的电动势和内阻，实验器材如下：
A.利用铜片、锌片与苹果制成的一个水果电池
B.电流表A(0−0.6mA，内阻250Ω)
C.电压表V(0−3V，内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器R(最大阻值2000Ω)
E.开关一个，导线若干
(1)据资料，这种水果电池的电动势不到1V，内阻约一千欧左右，若用图(b)所示多用电表对其内阻进行估测，以下操作正确的是( )
A.选择开关置于A处 B.选择开关置于B处
C.选择开关置于C处 D.选择开关置于D处
(2)利用电流表和电压表等提供的器材更准确地测量“苹果电池”的电动势和内阻，应该选择的实验电路是图中的_______(选填“(a)”或“(b)”)。
(3)选择正确的电路后由实验数据作出的U−I图像如图(c)所示，由图像可求得电源电动势为_______V，内电阻为_______Ω(结果均保留三位有效数字)。
(4)他用该水果电池给一个规格为“2.5V，0.5A”的小灯泡供电，发现虽然逐渐增加水果电池串联的数量，但小灯泡依旧几乎不发光，原因是_______。
13.如图(a)所示，同学们经常用到饭卡、水卡进行扣款消费。饭卡、水卡内部结构如图(b)所示，由线圈和电路组成。当卡片靠近感应区域时，会在线圈中产生感应电流来驱动芯片运作，从而实现扣款功能。测得卡片内部线圈为长8cm、宽5cm的长方形，共5匝，回路总电阻为1Ω。若某次感应时卡面与感应区平面平行，在0.1s的感应时间内，感应区内垂直于感应区平面的磁感应强度由0均匀增大到1.0×10−4T。求：
(1)0.1s内线圈的平均感应电动势E；
(2)0.1s内通过线圈内导线某截面的电荷量q；
(3)0.1s内线圈的发热量Q。(计算结果均保留2位有效数字)
14.在电场中有着类似于重力场中秋千往返运动的现象，图是其模型简图，ABC是半径为R的四分之一光滑绝缘圆弧轨道，轨道竖直放置，O为圆心，A、B、C分别位于轨道内最高点、中点和最低点。轨道所在空间中有水平向右的匀强电场。一质量为m、带电量为+q的小球(小球直径远小于R)从A处由静止释放，恰好能够沿着圆弧轨道在AC间做往返运动，已知重力加速度为g。求：
(1)匀强电场的电场强度大小；
(2)CB之间的电势差UCB；
(3)小球沿着圆弧轨道运动到B点时，受到轨道的支持力大小。
15.现代科技中常利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，某控制装置如图所示，相距为R=4cm的两块平行金属板M、N正对着放置，以O为圆心、半径为R的圆形区域内存在磁感应强度为B=0.5T、方向垂直纸面向外的匀强磁场，圆弧形收集板D上各点到O点的距离以及板D两端点的距离均为2R。S1、S2分别为M、N板上的小孔，S1、S2、O三点连线垂直板M、N，且S1S2=S2O=R。当板M、N间的电压恒为U0=2×103V时，一束质量为m=8.0×10−26kg、带电量为q=8.0×10−19C的粒子，经S1进入M、N间的电场后，通过S2进入磁场，最后打在收集板D上。粒子在S1处的速度和粒子所受的重力均不计，π取3.14，求：
(1)粒子在圆形磁场中运动的轨道半径r；
(2)粒子从S1出发到打在收集板D上经历的时间t；
(3)若M、N间的电压可调节，为确保粒子都能打在收集板D上，M、N间电压的范围。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A
【详解】A.太阳能属于清洁能源，故A正确；
B.太阳能电池板不可以将太阳能100％转化为电能，故B错误；
C.罗浮山飞云顶除了太阳能可以转化为电能，还可以利用风能转化成电能，故C错误；
D.能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，但是会有部分能量不能被回收利用，故节约能源还是必要，故D错误。
故选A。
2.【答案】D
【解析】D
【详解】A.图a水平放置的导线通电后，根据安培定则可知，其在小磁针处产生的磁场垂直纸面向里，小磁针N极将垂直纸面向里转动，故A错误；
B.图d闭合电键后金属棒会在导轨上运动，说明通电导体在磁中受到磁场力的作用，故B错误；
C.图(c)闭合开关后线框会转动，说明了通电线框在磁中受到磁场力的作用，故C错误；
D.图(d)线圈ABCD远离通电直导线向右移动时，说明线圈受到了磁场力，要受到磁场力，必须有电流通过，所以说明线圈在向右运动过程中，产生了感应电流，故D正确。
故选D。
3.【答案】C
【解析】C
【详解】A.当振动膜片向左运动时，电容器的极板间距变小，根据
C=εS4πkd
可知d减小电容变大，故A错误；
B.由于电容器两端电压等于电源电压不变，根据
C=QU
可知当电容变大时，所带电荷量增加，故B错误；
C.根据前面分析电容器所带电荷量增加，电容器充电，电容器左边极板带正电，故可知此时充电电流通过电阻时方向自左向右，故C正确；
D.当极板间距变小时，由
E=Ud
可知电容器两极板间的场强增大，故D错误。
故选C。
4.【答案】A
【解析】A
【详解】从题图中可以直接看出，粒子的速度随时间的增大逐渐减小，图线的斜率逐渐增大，说明粒子的加速度逐渐增大，电场强度逐渐变大，从A到B电场线逐渐变密，综合分析可知，微粒是顺着电场线运动的，由电场线疏处到达密处。
故选A。
5.【答案】B
【解析】B
【详解】AB.在闭合开关S2后，总电阻变小，总电流变大，内电阻变大，路端电压变小，故A错误，B正确；
CD.电源总功率
P=EI
变大。电源内阻上消耗的功率
P1=I2r
变大。故CD错误。
故选B。
6.【答案】C
【解析】C
【详解】A.根据等量同种电荷的电场分布，点M与点N的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B.根据等量同种电荷的电场分布，可判断出C、D、M、N这四点处于同一等势面内，故电势相等，故B错误；
C.根据等量同种电荷的电场分布可知，O点到B点电势不断增大，由电势能公式
EP=φq
可知一正点电荷从O点沿OB靠近B的过程中，电势能一直增大。故C正确；
D.半圆弧MCN为一等势线，所以一带负电荷的试探电荷沿半圆弧MCN移动过程中，电势能不变，故D错误。
故选C。
7.【答案】D
【解析】D
【详解】AC.由题意，改变电流方向后，弹簧测力计的示数增大，说明线圈所受安培力方向变为竖直向下。设不通电时，弹簧测力计的示数为F，通电后线圈所受安培力的大小为FA，则有
F+FA=0.8N
F−FA=0.6N
解得
F=0.7N
FA=0.1N
故AC错误；
B.改变电流方向后，弹簧测力计的示数变大，即安培力向下，故B错误；
D.弹簧测力计的示数
B=FAIL=0.5T
故D正确。
故选D。
8.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查了磁通量的定义和感应电流方向的判断，是具体生活与物理知识结合的一道好题。
磁通量是指磁感应强度与垂直磁场方向的平面的面积的乘积，根据磁通量的定义分析其变化；由楞次定律分析感应电流的方向。
【解答】
地磁场由南向北，当朝南的钢窗向外推开时，钢窗平面与磁场平行时，没有磁感线穿过钢窗平面，穿过钢窗平面的磁通量为0.根据楞次定律，穿过窗框平面的磁通量减小，从推窗人的角度看，窗框中产生的感应电流的方向为逆时针．故C正确．
9.【答案】AC
【解析】AC
【详解】A.在0～4s内，原磁场增大，则磁通量增大，根据楞次定律可知，感应磁场方向向右，再由安培定则可知R中的电流方向从b流向a，故A正确；
B.由图乙可知，t=2s时磁感应强度分别为B=3.0T，则此时的磁通量为
Φ=BS=0.06Wb
故B错误；
CD.在4s～6s内，感应电动势大小为
E=nΔBSΔt=1000×42×0.02V=40V
则R中电流大小为
I=ER+r=4040+10A=0.8A
所以R两端电压
Uab=IR=32V
故C正确，D错误。
故选AC。
10.【答案】ABC
【解析】ABC
【详解】A.由左手定则知，粒子带正电，故A正确；
BCD.做出粒子的运动轨迹，设磁场半径为r，
可知
R1=r
R2=rtan30∘= 3r
又因为洛伦兹力提供向心力，有
Bqv=mv2R
得
v=BqRm
所以
v1v2=1 3
又有
T=2πRv=2πmBq
所以
t1=14T
t2=16T
所以
t1t2=32
由上面式子有
B=πm2qt1
故BC正确，D错误。
故选ABC。
11.【答案】 5.015 1.755 πd24LUI−R0 小于 见解析
【详解】(1)[1][2]由图1所示游标卡尺可知，游标卡尺是20分度的，游标卡尺的精度是0.05mm，则该导体的长度为
L=50mm+3×0.05mm=50.15mm=5.015cm
由图2所示螺旋测微器可知，圆柱体的直径
d=1.5mm+25.5×0.01mm=1.755mm
(2)[3]根据电阻定律
R=ρLS=ρ4Lπd2
得
ρ=πRd24L
由欧姆定律有
R=UI−R0
联立解得
ρ=πd24LUI−R0
(3)[4]由于电压表的分流作用，使得电流偏大，所以上述方法测得的 Rx 小于真实值。
(4)[5]若电流表内阻为RA已知，定值电阻R0已知，为更准确地测量铅笔芯电阻，应采用电流表内接法，所以电路图如下

【解析】略
12.【答案】 C (b) 0.950 1.00×103 水果电池的电动势小，内阻比灯泡电阻大很多，尽管多个水果电池串联，输出的电压也远小于灯泡额定电压，回路中的电流远小于额定电流
【详解】(1)[1]水果电池的电动势不到1V，内阻约一千欧左右，若用图(b)所示多用电表对其内阻进行估测，即选择开关置于C处应用欧姆×100Ω挡测量水果电池的内阻。
故选C。
(2)[2]电流表的阻值已知，故采用b实验电路更准确地测量“苹果电池”的电动势和内阻；
(3)[3]根据闭合电路的欧姆定律有
E=U+I(RA+r)
整理得
U=−(RA+r)I+E
可得电源电动势为
E=0.950V
[4]图象的斜率为
k=−RA+r=0.950−0.500360×10−6Ω=−1250Ω
可得内电阻为
r= 1.00×103 Ω
(4)[5]小灯泡几乎不发光的原因：水果电池的电动势小，内阻比灯泡电阻大很多，尽管多个水果电池串联，输出的电压也远小于灯泡额定电压，回路中的电流远小于额定电流。

【解析】略
13.【答案】(1) 2.0×10−5V ；(2) 2.0×10−6C ；(3) 4.0×10−11J
【详解】(1)0.1s内线圈的平均感应电动势为
E=nΔφΔt=nΔB⋅SΔt
代入数据解得
E=2.0×10−5V
(2)0.1s内通过线圈的电流大小为
I=ER
代入数据解得
I=2.0×10−5A
0.1s内通过线圈内导线某截面的电荷量为：
q=IΔt
代入数据解得
q=2.0×10−6C
(3)0.1s内线圈的发热量为
Q=I2RΔt
代入数据解得
Q=4.0×10−11J

【解析】略
14.【答案】(1) mgq ；(2) 2mgR2q ；(3) 3 2−2mg
【详解】(1)依题意得小球到达C点的速度为0，从A点到C点，由动能定理得
mgR−qER=0
解得
E=mgq
(2)从C点到B点，可得
UCB=E⋅Rsin45∘
解得
UCB= 2mgR2q
(3)从A点到B点，由动能定理得
mgRcs45∘−qER1−sin45∘=12mvB2−0
得
vB= 2( 2−1)gR
由重力与电场力的合力为
F= (mg)2+(qE)2= 2mg
在B处可得
FN−F=mvB2R
联立可得，小球运动到B点时受到轨道的支持力大小为
FN=3 2−2mg

【解析】略
15.【答案】(1) 4cm ；(2) t=9.14×10−7s ；(3) 23×103V≤U≤6×103V
【详解】(1)粒子从 S1 到达 S2 的过程中，由动能定理得
qU0=12mv2
v=2×105m/s
在磁场中，根据牛顿第二定律得
qvB=mv2r
r=mvBq
联立得
r=4cm
(2)由r=R可知粒子在磁场中的偏转角度为 π2 ，故粒子磁场中运动的时间为
t2=πr2v
在电场中运动时间为
t1=Rv2
离开磁场到D的运动时间为
t3=2R−Rv
总运动时间
t=t1+t2+t3
联立得代入数据解得
t=9.14×10−7s
(3)要确保粒子都能打在收集板D上，则粒子在磁场中的偏转角θ在60°−120°之间，轨迹如图所示。
由几何关系得，粒子在磁场中的运动半径
r=Rtanθ2
qvB=mv2r
qU=12mv2
联立得：
当θ=60°时， Umax=6×103V
当θ=120°时， Umin=23×103V
综上M、N间电压的范围
23×103V≤U≤6×103V

【解析】略