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67，四川省德阳市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题
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这是一份67，四川省德阳市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题，共19页。试卷主要包含了本试卷分第I卷和第Ⅱ卷，共6页等内容，欢迎下载使用。
说明：
1．本试卷分第I卷和第Ⅱ卷，共6页。考生作答时，须将答案答在答题卡上，在本试卷、草稿纸上答题无效。考试结束后，将答题卡交回。
2．本试卷满分100分，75分钟完卷。
第I卷（选择题 共43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，只有一个选项符合题目要求，选对得4分，选错得0分。）
1. 电和磁在生产生活中有着广泛的应用，关于电与磁的认识，下列说法正确的是（ ）
A. 电场中某一点不放检验电荷时，该点的电场强度等于零
B. 沿电场线方向，电势逐渐降低
C. 闭合线圈面积越大，穿过线圈的磁通量就越大
D. 运动电荷在磁场中某位置处受到洛伦兹力为零，则该位置的磁感应强度一定为零
【答案】B
【解析】
【详解】A．电场强度由场源电荷与空间位置到场源电荷的间距决定，与检验电荷的存在与否无关，即电场中某一点的电场强度是否等于零，与放不放检验电荷无关，故A错误；
B．根据电场分布规律可知，沿电场线方向，电势逐渐降低，故B正确；
C．闭合线圈面积越大，穿过线圈的磁通量不一定就越大，例如，当磁感线与线圈平面平行时，穿过线圈的磁通量为0，此时穿过线圈的磁通量的大小与线圈面积的大小无关，故C错误；
D．运动电荷在磁场中某位置处受到的洛伦兹力为零，则该位置的磁感应强度不一定为零，例如，当运动电荷速度方向与磁场方向平行时，电荷所受洛伦兹力为零，但该位置的磁感应强度不为零，故D错误。
故选B。
2. 扫描电镜是我国35项关键“卡脖子”技术之一，其核心技术长期被国外垄断．北京中科科仪股份有限公司电子光学研发团队，研制出我国第一台场发射枪扫描电子显微镜并实现产业化，打破了国外技术垄断局面。如图所示为其中一种电子显微镜的电场分布，实线为电场线，一电子仅在电场力作用下由a点向b点运动，其轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. a点的电场强度小于b点的电场强度
B. 电子由a点向b点运动的过程，电场力对电子做负功
C. 电子在b点所受电场力的方向沿b点处的场强方向
D. 电子在a点的电势能低于在b点的电势能
【答案】A
【解析】
【详解】A．电场线越密集电场强度越强，故a点的电场强度小于b点的电场强度，故A正确；
BD．电子由a点向b点运动的过程，电场力做正功，电势能减小，故电子在a点的电势能高于在b点的电势能，故BD错误；
C．电子在b点所受电场力的方向沿b点处的场强方向的反方向，故C错误。
故选A。
3. 电动新能源汽车自燃原因很多，包括碰撞、涉水、过快充等，还有一种可能的原因是司机操作不当，导致电动机在正常工作时，转子突然被卡住不转动，电流暴增后会在短时间内产生大量热量，进而起火燃烧，如图（a）所示．现有一小型直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为U，额定电流为I，将它与电动势为E、内阻为r的直流电源相连，如图（b）所示，闭合开关S，电动机恰好正常工作，已知指示灯是一个理想的发光二极管，其电阻和消耗的功率都忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的效率为
B. 电动机输出的机械功率为
C. 电源的总功率为
D. 电动机正常工作时，转子突然被卡住，则电动机的发热功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A．电动机将电能转化为内能和机械能，是非纯电阻，则
则电源的效率为
故A错误；
B．电动机输入的总功率为
转化为内能的热功率为
输出的机械功率为
故B错误；
C．电源的总功率为
故C正确；
D．电动机正常工作时，转子突然被卡住，则电动机将电能全部转化为内能，故此时的电流为
此时的热功率为
故D错误。
故选C。
4. 在特高压输电技术领域，中国独霸全球，不仅是世界唯一实现特高压大规模商业运营的国家，而且是妥妥的行业标准制定者。未来全世界特高压网络建成时，中国特高压技术，必然是改变世界格局极其重要的一枚棋子。水平架设的三根绝缘超高压输电线缆彼此平行，某时刻电流方向如图（a）所示，电缆线M在最上方，两根电缆线P、Q在下方，且位于同一水平高度处，为等腰三角形，，O点是P，Q连线的中点，电缆线上的M点、P点、Q点在同一竖直平面内，其二维平面图如图（b）所示，忽略地磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线缆M、P相互吸引
B. 输电线缆M所受安培力的方向竖直向下
C. 输电线缆M在O点处产生的磁场方向竖直向下
D. O点处的磁场方向沿水平方向由Q指向P
【答案】D
【解析】
【详解】A．由右手定则及安培定则可知输电线缆M、P相互排斥，A错误；
B．由右手定则及安培定则可知输电线缆M所受安培力的方向垂直于MP向上，B错误；
C．输电线缆M在O点处产生的磁场方向Q指向P，C错误；
D．由右手定则及磁场的叠加可知P、Q在O点处的合磁场为0，O点处的磁场方向与输电线缆M在O点处产生的磁场方向相同，由Q指向P，D正确；
故选D。
5. 不见腾空而起的蘑菇云，不见火光冲天的弥漫硝烟，顷刻间作战系统中的所有数据就“烟消云散”，紧接着，如同陨石般坠落的高速弹丸仿佛长了眼睛一样砸向阵地，让防守一方毫无招架之力，而这一切都只是被称为“无形之手”的现代电磁技术在未来战争中应用的冰山一角，下列关于现代电磁技术的说法正确的是（ ）
A. 霍尔效应如图甲所示，金属导体外表面的电势比内表面的电势低
B. 磁流体发电机如图乙所示，可以判断出通过R的电流方向由b流向a
C. 回旋加速器如图丙所示，仅增大加速电压U，对同一粒子加速时获得的最大动能一定增大
D. 速度选择器如图丁所示，当带电粒子（忽略重力）速度大小满足一定条件时，就能够从N到M匀速直线通过
【答案】A
【解析】
【详解】A．载流子带负电，载流子与电流方向相反，根据左手定则，载流子向外表面偏转，则金属导体外表面的电势比内表面的电势低，故A正确；
B．根据左手定则，带正电的粒子向上板偏转，故上极板带正电，下极板带负电，则可以判断出通过R的电流方向由a流向b，故B错误；
C．粒子射出加速器时，满足
动能
最大动能与加速电压无关，故C错误；
D．若粒子带正电，受到的电场力向上，初速度方向从N到M，则受到的洛伦兹力向上，不能匀速通过，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，竖直平面内光滑绝缘的两个完全相同的半圆形管道，左右两端点等高，两管道左半边分别处于垂直纸面向外的匀强磁场B和水平向左的匀强电场E中，小圆环的直径小于管道口的直径，两个相同的带负电金属小圆环a和b同时从两管道右端最高点由静止释放，之后金属小圆环a和b在管道内多次往返运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 金属小圆环a第一次进入磁场的过程中，环中的感应电流方向为逆时针
B. 金属小圆环a第一次经过最低点时对管道的压力大于第二次经过最低点时对管道的压力
C. 金属小圆环b能到达管道对面等高点
D. 金属小圆环b最终停在管道最低点
【答案】B
【解析】
【详解】A．金属小圆环a第一次进入磁场的过程中，穿过环的磁通量增大，根据楞次定律可知，环中的感应电流方向为顺时针，故A错误；
B．金属小圆环a第一次与第二次经过最低点时，分别有
，
解得
，
由于进入与出磁场过程有感应电流产生，有一部分机械能转化为焦耳热，即出磁场的速度小于进磁场的速度，可知
即金属小圆环a第一次经过最低点时对管道的压力大于第二次经过最低点时对管道的压力，故B正确；
C．小圆环b从两管道右端最高点由静止释放，小圆环带负电，所受电场力向右，小圆环向左进入电场中运动过程中，电场力做负功，机械能减小，电势能增大，可知，金属小圆环b不能到达管道对面等高点，故C错误；
D．由于小圆环b在运动过程中，只有动能、重力势能与电势能的相互转化，三种能量的和值一定，可知，金属小圆环b会一直在管道左右两侧做往返运动，不会停在管道的最低点，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，当闭合开关S后，发现带电液滴刚好静止在平行板电容器两极板之间。分别用、、、表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数变化量的绝对值，电表均视为理想电表，若增大光照强度，关于电路工作状态的表述中，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表A的示数增大，电压表的示数增大
B. 电容器极板带电量减小，带电液滴静止不动
C
D. 保持光照强度不变，仅向左移动滑动变阻器的滑片，则流过滑动变阻器的电流方向为由a点流向b点
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据电路知识可知，测路端电压，测电压，测光敏电阻的电压，A为总电流；若增大光照强度，光敏电阻的阻值减小，则总电流增大，根据闭合电路欧姆定律可得
电压表的示数减小，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律可得
可知电压减小，根据
故电容器极板带电量减小，平行板电容器减的电场强度减小，故导致带电液滴向下运动，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律
故
故
故C正确；
D．保持光照强度不变，仅向左移动滑动变阻器的滑片，电容器电压不变，故滑动变阻器无电流，故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8. 如图（a）所示，水平放置的平行金属导轨表面粗糙，右端连接一个理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大）和一个小灯泡，具有一定电阻的导体棒垂直导轨放置且接触良好，装置的部分区域内分布着垂直于导轨平面的磁场，磁感应强度B的变化情况如图（b）所示，规定磁感应强度垂直纸面向外为正方向，导体棒始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A. 时间内通过导体棒的电流一直在减小
B. 导体棒所受摩擦力的大小一直在增大
C. 时刻前后，导体棒所受安培力的方向相反
D. 时刻前没有电流通过灯泡，时刻后有电流通过灯泡
【答案】AC
【解析】
【详解】A．时间内磁感应强度减小，根据
图像斜率减小，则电流减小，故A正确；
B．根据楞次定律可知，导体棒有向右运动的趋势，斜阻碍越来越小，故导体棒所受的静摩擦力越来越小，故B错误；
C．时间内，根据楞次定律可知，安培力水平向左；时刻后，根据楞次定律可知，电流方向不变，由于磁感应强度方向改变，则安培力方向改变，故C正确；
D．根据楞次定律可知，时刻前后电流方向为逆时针方向，故时刻前后都有电流通过，灯泡，故D错误。
故选AC。
9. 竖直放置的光滑绝缘四分之一圆形轨道两端分别与绝缘粗糙水平传送带CD和光滑绝缘的竖直轨道AB平滑相接，C点为四分之一圆形轨道的最低点，整个装置处在水平向左的匀强电场中，如图（a）所示．一带正电的金属小物块（视为质点）从A位置处无初速度自由滑下，滑至底端C并冲上沿逆时针方向匀速转动的水平的足够长的传送带，在水平传送带上运动的速度一时间图象如图（b）所示，规定速度水平向左为正方向，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 金属小物块经过最低点C时对轨道的压力最大
B. 传送带的速度大小为
C. 仅增大传送带转动的速度一定能使金属小物块冲出A点
D. 沿竖直轨道从A点滑到C点的过程中，金属小物块的重力势能与电势能的总和先减小后增大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．金属小物块在圆弧轨道下滑时受向下的重力和向左的电场力以及轨道的支持力，在三力平衡位置加速度为零，速度最大，对轨道的压力最大，该位置在C点以上的某位置，则经过最低点C时对轨道的压力不是最大，选项A错误；
B．由v-t图像可知，物块滑上传送带上后先向右减速，速度减为零后向左加速，最后与传送带共速，可知传送带的速度大小为，选项B正确；
C．仅增大传送带转动的速度，则物块再次回到C点时的最大速度等于第一次经过C点时的速度，则金属小物块最多只能刚好回到A点，选项C错误；
D．沿竖直轨道从A点滑到C点的过程中，只有重力和电场力做功，则金属小物块的动能、重力势能和电势能之和守恒，由A的分析可知，从A到C金属块的速度先增加后减小，即金属块的动能先增加后减小，可知金属小物块的重力势能与电势能的总和先减小后增大，选项D正确。
故选BD。
10. 如图所示，竖直绝缘的细管道与右侧竖直放置的四分之一圆弧形轨道固定连接，其顶端O点与圆弧形轨道的圆心重合，圆弧形轨道的半径为R，轻质绝缘弹簧一端固定在竖直管道顶端，另一端连接一带正电小球B．初始时，一带正电小球A静止在圆弧形轨道的最低点，两小球间距离为R；现用绝缘装置对小球B施加竖直向上的作用力F，推动小球B使得小球A沿圆孤形轨道缓慢向上运动的过程（小球A始终未脱离圆弧形轨道），轨道均光滑且绝缘，两小球均可视为点电荷，小球B的直径小于细管道的直径，下列说法中正确的是（ ）
A. 小球A与小球B之间的库仑力变大
B. 当小球B运动到与圆弧形轨道最低点等高度处时，两小球之间的距离为
C. 小球B对小球A的排斥力做的功小于小球A的重力势能的增加量
D. 作用力F对小球B做的功等于小球A、B及弹簧组成的系统的机械能的增加量
【答案】AB
【解析】
【详解】A．对A球受力分析可知，受重力mg，轨道的支持力N和B对A的库伦斥力F，则由三角形关系可知
当B上移时OB减小，则AB减小，则两电荷间的库仑力变大，选项A正确；
B．开始时AB=R，OB=2R，则
当小球B运动到与圆弧形轨道最低点等高度处时，则
联立解得
选项B正确；
C．由能量关系可知，小球B对小球A的排斥力做的功等于小球A的重力势能的增加量，选项C错误；
D．由能量关系可知，作用力F对小球B做的功等于小球A、B及弹簧组成的系统的机械能的增加量以及AB间的电势能增加量之和，选项D错误。
故选AB。
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
三、实验题（本题共2小题，共16分。把答案填在答题卷相应的横线上或按题目要求作答。）
11. 如图所示，在“探究磁场对通电导线的作用力”实验中，两平行的金属水平导轨处于蹄形磁铁两极中间的磁场中，磁感应强度垂直于导轨平面开始时，金属棒放在导轨正中间的位置处，当金属棒受到安培力作用时沿导轨运动，忽略金属棒与导轨之间的摩擦。
（1）闭合开关，观察到金属棒水平向________运动（填“左”或“右”）；
（2）若要改变金属棒的运动方向，下列措施可行的是________；
A．仅改变电流的方向 B．仅改变磁场的方向
C．电流的方向和磁场的方向同时改变 D．调节滑动变阻器的滑片，减少接入电路的电阻
（3）为了使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，下列措施可行的是________。
A．增加金属水平导轨的长度 B．增加金属棒的长度
C．向右移动滑动变阻器的滑片 D．增加金属水平导轨的间距
【答案】 ① 右 ②. AB ③. AD
【解析】
【详解】（1）[1]根据左手定则，可以判断出此时金属棒受到的安培力方向为水平向右，则可观察到金属棒水平向右运动；
（2）[2] 若要改变金属棒的运动方向，则应使安培力的方向发生改变，可改变电流的方向或改变磁场的方向，故选AB；
（3）[3]由
可知要使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，则应增大导体棒所受安培力或延迟加速时间；增加金属水平导轨的长度可使加速时间更长，即可获得更大速度
由
可知，要增大导体棒所受安培力可向左移动滑动变阻器的滑片或增加金属水平导轨的间距，故选AD。
12. 某同学为了测量某新型电动自行车电瓶的电动势和内阻，现有实验器材如下：
A．待测电源（电动势约为，内阻约为）
B．电压表（量程为，内阻为）
C．电流表（量程为，内阻约为）
D．滑动变阻器（，）
E．电阻箱R（最大阻值）
F．定值电阻
G．开关和导线若干
（1）为了完成实验，该同学扩大电压表的量程为，那么他应该将电阻箱的阻值调到________，使电阻箱和电压表串联；
（2）将改装后的电压表（表盘未换）与电流表连成如图（a）所示的电路，测量电源的电动势和内阻，调节滑动变阻器的触头，读出电压表示数U和电流表示数I，作出图像如图（b）所示，则电源的电动势为________V，内阻为________（结果保留一位小数）。
（3）对改装后的电压表进行后期校准时，发现示数与标准值总有偏差，怀疑是电压表标示的内阻值可能并不准确，为了重新测量电压表的内阻，又设计了图（c）所示的电路图，按照图（c）连接好电路，进行了如下几步操作：
①将滑动变阻器触头滑到最左端，把电阻箱的阻值调到零；
②闭合开关，缓慢调节滑动变阻器的触头，使电压表示数为；
③保持滑动变阻器触头不动，调节电阻箱阻值，当电压表示数为时，电阻箱的读数为，则电压表内阻的测量值为__（结果保留整数），该测量值___电压表内阻的真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】 ①. 9000 ②. 29.5 ③. 3.0 ④. 1010 ⑤. 大于
【解析】
【详解】（1）[1] 扩大电压表的量程为，将电阻箱的阻值调到R，电阻箱和电压表串联，则
解得
（2）[2]由图可知电源的电动势为
[3] 内阻为
（3）[4] 保持滑动变阻器触头不动，因此电压表支路的总电压不变，当电压表的示数为，电阻箱和定值电阻两端电压为，根据串联电路电压的分配与电阻成正比可知，电阻箱阻值与电压表内阻之比为，则电压表内阻的测量值为
[5]电压表由满偏到偏转为一半时，电阻箱实际电压大于，所以测量的到的电阻大于电压表的真实值。
四、计算题（本大题共3小题，共41分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分，有数字计算的题，答案中必须写出数字和单位。）
13. 如图所示，光滑平行的足够长金属导轨MN和PQ，放置在同一水平面内，间距为，MP间接一个灯泡，其它电阻不计，磁感应强度为的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，电阻为的金属杆ab垂直导轨放置，在恒力的作用下以速度水平向右匀速运动，此时灯泡恰好正常发光，整个过程中金属杆均与导轨垂直且接触良好，一切摩擦都不计。
求：
（1）灯泡的额定电流和金属杆中的电流方向；
（2）灯泡正常发光时的电阻。
【答案】（1），方向：a指向b；（2）
【解析】
【详解】（1）金属杆匀速，受力平衡
所以
代入数据得
方向：a指向b。
（2）金属杆上产生感应电动势
根据闭合电路的欧姆定律
代入数据得
14. 如图所示，一质量为、带电量为的带正电金属小滑块放置在倾角为绝缘固定的斜面上，空间加有一平行斜面向下、场强大小为的匀强电场．现给滑块一个初速度为从初始位置M点向上滑动，当滑块向上运动到最高点时，保持场强大小不变，立即把场强的方向改为垂直斜面向下，已知滑块和斜面间的动摩擦因数，重力加速度大小为，，，斜面足够长．
求：
（1）滑块向上滑动时的加速度大小；
（2）滑块向上滑动过程中电场力的冲量大小；
（3）滑块从初始位置M点向上滑动直到返回M点的过程中，滑块与斜面间因摩擦而产生的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）向上滑动的过程中，由牛顿第二定律
代入数据得
（2）滑块向上减速运动到速度为零，所用时间为t，则
电场力的冲量大小
代入数据得
（3）当滑块向上减速运动，位移为
代入数据得
摩擦生热
代入数据得
向下返回使的摩擦热
代入数据得
代入数据得往返总热量
代入数据得
15. 《三体》动画的一开头就有这样的台词：“科学发展，突破口在哪儿？”、“粒子对撞实验？”。如图所示，在的区域内存在一定高度范围的、沿x轴正方向的匀强电场，在的区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场．在电场下边缘有一粒子源S，某时刻，粒子源沿y轴正方向发射出一质量为m、带正电的粒子a，已知粒子a进入电场时的速度为，进入磁场时的速度方向与x轴正方向的夹角为，在粒子a进入磁场的同时，另一不带电粒子b也经x轴进入磁场，运动方向与粒子a进入磁场的方向相同，在粒子a没有离开磁场时，两粒子恰好发生正碰（碰撞前的瞬间，粒子a、粒子b的速度方向相反），不计两粒子的重力。求：
（1）电场力对粒子a所做的功；
（2）碰撞前粒子b的速度大小；
（3）若两粒子碰后结合成粒子c，结合过程不损失质量和电荷量，且从α粒子进入磁场的位置向左沿x轴负方向放置有无限长的吸收板（粒子c碰上吸收板后立即被吸收而不再运动），经过分析可知无论b粒子的质量怎么取值，吸收板上都有两段区域总是粒子c不能到达的，请你计算出这两段区域长度的比值大小，并分析出要能够使粒子c到达吸收板，粒子b的质量所要满足的条件。
【答案】（1）；（2）；（3），或
【解析】
【详解】（1）设粒子a进入磁场时的速度为v，则
解得
由动能定理得，电场力做的功
解得
（2）两粒子的运动轨迹大致如图所示（b粒子的出发点不一定在坐标原点且对答案无影响），设a粒子的圆周半径为r，由等时性
解得
（3）设碰后c粒子的速度，半径为，那么对粒子a在磁场中匀速圆周运动
对粒子c在磁场中匀速圆周运动
讨论：
①若沿粒子a的方向，则
欲使粒子能到达吸收板，则必须
解得
粒子c不可能到达的区域长度
②若沿粒子b的方向，则
欲使粒子c能到达吸收板，则必须
解得
粒子c不可能到达的区域长度
综上所述：粒子c所不能到达的两端区域长度之比
粒子c能到达吸收板，粒子b的质量须满足
或
说明：
1．本试卷分第I卷和第Ⅱ卷，共6页。考生作答时，须将答案答在答题卡上，在本试卷、草稿纸上答题无效。考试结束后，将答题卡交回。
2．本试卷满分100分，75分钟完卷。
第I卷（选择题 共43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，只有一个选项符合题目要求，选对得4分，选错得0分。）
1. 电和磁在生产生活中有着广泛的应用，关于电与磁的认识，下列说法正确的是（ ）
A. 电场中某一点不放检验电荷时，该点的电场强度等于零
B. 沿电场线方向，电势逐渐降低
C. 闭合线圈面积越大，穿过线圈的磁通量就越大
D. 运动电荷在磁场中某位置处受到洛伦兹力为零，则该位置的磁感应强度一定为零
【答案】B
【解析】
【详解】A．电场强度由场源电荷与空间位置到场源电荷的间距决定，与检验电荷的存在与否无关，即电场中某一点的电场强度是否等于零，与放不放检验电荷无关，故A错误；
B．根据电场分布规律可知，沿电场线方向，电势逐渐降低，故B正确；
C．闭合线圈面积越大，穿过线圈的磁通量不一定就越大，例如，当磁感线与线圈平面平行时，穿过线圈的磁通量为0，此时穿过线圈的磁通量的大小与线圈面积的大小无关，故C错误；
D．运动电荷在磁场中某位置处受到的洛伦兹力为零，则该位置的磁感应强度不一定为零，例如，当运动电荷速度方向与磁场方向平行时，电荷所受洛伦兹力为零，但该位置的磁感应强度不为零，故D错误。
故选B。
2. 扫描电镜是我国35项关键“卡脖子”技术之一，其核心技术长期被国外垄断．北京中科科仪股份有限公司电子光学研发团队，研制出我国第一台场发射枪扫描电子显微镜并实现产业化，打破了国外技术垄断局面。如图所示为其中一种电子显微镜的电场分布，实线为电场线，一电子仅在电场力作用下由a点向b点运动，其轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. a点的电场强度小于b点的电场强度
B. 电子由a点向b点运动的过程，电场力对电子做负功
C. 电子在b点所受电场力的方向沿b点处的场强方向
D. 电子在a点的电势能低于在b点的电势能
【答案】A
【解析】
【详解】A．电场线越密集电场强度越强，故a点的电场强度小于b点的电场强度，故A正确；
BD．电子由a点向b点运动的过程，电场力做正功，电势能减小，故电子在a点的电势能高于在b点的电势能，故BD错误；
C．电子在b点所受电场力的方向沿b点处的场强方向的反方向，故C错误。
故选A。
3. 电动新能源汽车自燃原因很多，包括碰撞、涉水、过快充等，还有一种可能的原因是司机操作不当，导致电动机在正常工作时，转子突然被卡住不转动，电流暴增后会在短时间内产生大量热量，进而起火燃烧，如图（a）所示．现有一小型直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为U，额定电流为I，将它与电动势为E、内阻为r的直流电源相连，如图（b）所示，闭合开关S，电动机恰好正常工作，已知指示灯是一个理想的发光二极管，其电阻和消耗的功率都忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的效率为
B. 电动机输出的机械功率为
C. 电源的总功率为
D. 电动机正常工作时，转子突然被卡住，则电动机的发热功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A．电动机将电能转化为内能和机械能，是非纯电阻，则
则电源的效率为
故A错误；
B．电动机输入的总功率为
转化为内能的热功率为
输出的机械功率为
故B错误；
C．电源的总功率为
故C正确；
D．电动机正常工作时，转子突然被卡住，则电动机将电能全部转化为内能，故此时的电流为
此时的热功率为
故D错误。
故选C。
4. 在特高压输电技术领域，中国独霸全球，不仅是世界唯一实现特高压大规模商业运营的国家，而且是妥妥的行业标准制定者。未来全世界特高压网络建成时，中国特高压技术，必然是改变世界格局极其重要的一枚棋子。水平架设的三根绝缘超高压输电线缆彼此平行，某时刻电流方向如图（a）所示，电缆线M在最上方，两根电缆线P、Q在下方，且位于同一水平高度处，为等腰三角形，，O点是P，Q连线的中点，电缆线上的M点、P点、Q点在同一竖直平面内，其二维平面图如图（b）所示，忽略地磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 输电线缆M、P相互吸引
B. 输电线缆M所受安培力的方向竖直向下
C. 输电线缆M在O点处产生的磁场方向竖直向下
D. O点处的磁场方向沿水平方向由Q指向P
【答案】D
【解析】
【详解】A．由右手定则及安培定则可知输电线缆M、P相互排斥，A错误；
B．由右手定则及安培定则可知输电线缆M所受安培力的方向垂直于MP向上，B错误；
C．输电线缆M在O点处产生的磁场方向Q指向P，C错误；
D．由右手定则及磁场的叠加可知P、Q在O点处的合磁场为0，O点处的磁场方向与输电线缆M在O点处产生的磁场方向相同，由Q指向P，D正确；
故选D。
5. 不见腾空而起的蘑菇云，不见火光冲天的弥漫硝烟，顷刻间作战系统中的所有数据就“烟消云散”，紧接着，如同陨石般坠落的高速弹丸仿佛长了眼睛一样砸向阵地，让防守一方毫无招架之力，而这一切都只是被称为“无形之手”的现代电磁技术在未来战争中应用的冰山一角，下列关于现代电磁技术的说法正确的是（ ）
A. 霍尔效应如图甲所示，金属导体外表面的电势比内表面的电势低
B. 磁流体发电机如图乙所示，可以判断出通过R的电流方向由b流向a
C. 回旋加速器如图丙所示，仅增大加速电压U，对同一粒子加速时获得的最大动能一定增大
D. 速度选择器如图丁所示，当带电粒子（忽略重力）速度大小满足一定条件时，就能够从N到M匀速直线通过
【答案】A
【解析】
【详解】A．载流子带负电，载流子与电流方向相反，根据左手定则，载流子向外表面偏转，则金属导体外表面的电势比内表面的电势低，故A正确；
B．根据左手定则，带正电的粒子向上板偏转，故上极板带正电，下极板带负电，则可以判断出通过R的电流方向由a流向b，故B错误；
C．粒子射出加速器时，满足
动能
最大动能与加速电压无关，故C错误；
D．若粒子带正电，受到的电场力向上，初速度方向从N到M，则受到的洛伦兹力向上，不能匀速通过，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，竖直平面内光滑绝缘的两个完全相同的半圆形管道，左右两端点等高，两管道左半边分别处于垂直纸面向外的匀强磁场B和水平向左的匀强电场E中，小圆环的直径小于管道口的直径，两个相同的带负电金属小圆环a和b同时从两管道右端最高点由静止释放，之后金属小圆环a和b在管道内多次往返运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 金属小圆环a第一次进入磁场的过程中，环中的感应电流方向为逆时针
B. 金属小圆环a第一次经过最低点时对管道的压力大于第二次经过最低点时对管道的压力
C. 金属小圆环b能到达管道对面等高点
D. 金属小圆环b最终停在管道最低点
【答案】B
【解析】
【详解】A．金属小圆环a第一次进入磁场的过程中，穿过环的磁通量增大，根据楞次定律可知，环中的感应电流方向为顺时针，故A错误；
B．金属小圆环a第一次与第二次经过最低点时，分别有
，
解得
，
由于进入与出磁场过程有感应电流产生，有一部分机械能转化为焦耳热，即出磁场的速度小于进磁场的速度，可知
即金属小圆环a第一次经过最低点时对管道的压力大于第二次经过最低点时对管道的压力，故B正确；
C．小圆环b从两管道右端最高点由静止释放，小圆环带负电，所受电场力向右，小圆环向左进入电场中运动过程中，电场力做负功，机械能减小，电势能增大，可知，金属小圆环b不能到达管道对面等高点，故C错误；
D．由于小圆环b在运动过程中，只有动能、重力势能与电势能的相互转化，三种能量的和值一定，可知，金属小圆环b会一直在管道左右两侧做往返运动，不会停在管道的最低点，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，当闭合开关S后，发现带电液滴刚好静止在平行板电容器两极板之间。分别用、、、表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数变化量的绝对值，电表均视为理想电表，若增大光照强度，关于电路工作状态的表述中，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表A的示数增大，电压表的示数增大
B. 电容器极板带电量减小，带电液滴静止不动
C
D. 保持光照强度不变，仅向左移动滑动变阻器的滑片，则流过滑动变阻器的电流方向为由a点流向b点
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据电路知识可知，测路端电压，测电压，测光敏电阻的电压，A为总电流；若增大光照强度，光敏电阻的阻值减小，则总电流增大，根据闭合电路欧姆定律可得
电压表的示数减小，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律可得
可知电压减小，根据
故电容器极板带电量减小，平行板电容器减的电场强度减小，故导致带电液滴向下运动，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律
故
故
故C正确；
D．保持光照强度不变，仅向左移动滑动变阻器的滑片，电容器电压不变，故滑动变阻器无电流，故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8. 如图（a）所示，水平放置的平行金属导轨表面粗糙，右端连接一个理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大）和一个小灯泡，具有一定电阻的导体棒垂直导轨放置且接触良好，装置的部分区域内分布着垂直于导轨平面的磁场，磁感应强度B的变化情况如图（b）所示，规定磁感应强度垂直纸面向外为正方向，导体棒始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A. 时间内通过导体棒的电流一直在减小
B. 导体棒所受摩擦力的大小一直在增大
C. 时刻前后，导体棒所受安培力的方向相反
D. 时刻前没有电流通过灯泡，时刻后有电流通过灯泡
【答案】AC
【解析】
【详解】A．时间内磁感应强度减小，根据
图像斜率减小，则电流减小，故A正确；
B．根据楞次定律可知，导体棒有向右运动的趋势，斜阻碍越来越小，故导体棒所受的静摩擦力越来越小，故B错误；
C．时间内，根据楞次定律可知，安培力水平向左；时刻后，根据楞次定律可知，电流方向不变，由于磁感应强度方向改变，则安培力方向改变，故C正确；
D．根据楞次定律可知，时刻前后电流方向为逆时针方向，故时刻前后都有电流通过，灯泡，故D错误。
故选AC。
9. 竖直放置的光滑绝缘四分之一圆形轨道两端分别与绝缘粗糙水平传送带CD和光滑绝缘的竖直轨道AB平滑相接，C点为四分之一圆形轨道的最低点，整个装置处在水平向左的匀强电场中，如图（a）所示．一带正电的金属小物块（视为质点）从A位置处无初速度自由滑下，滑至底端C并冲上沿逆时针方向匀速转动的水平的足够长的传送带，在水平传送带上运动的速度一时间图象如图（b）所示，规定速度水平向左为正方向，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 金属小物块经过最低点C时对轨道的压力最大
B. 传送带的速度大小为
C. 仅增大传送带转动的速度一定能使金属小物块冲出A点
D. 沿竖直轨道从A点滑到C点的过程中，金属小物块的重力势能与电势能的总和先减小后增大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．金属小物块在圆弧轨道下滑时受向下的重力和向左的电场力以及轨道的支持力，在三力平衡位置加速度为零，速度最大，对轨道的压力最大，该位置在C点以上的某位置，则经过最低点C时对轨道的压力不是最大，选项A错误；
B．由v-t图像可知，物块滑上传送带上后先向右减速，速度减为零后向左加速，最后与传送带共速，可知传送带的速度大小为，选项B正确；
C．仅增大传送带转动的速度，则物块再次回到C点时的最大速度等于第一次经过C点时的速度，则金属小物块最多只能刚好回到A点，选项C错误；
D．沿竖直轨道从A点滑到C点的过程中，只有重力和电场力做功，则金属小物块的动能、重力势能和电势能之和守恒，由A的分析可知，从A到C金属块的速度先增加后减小，即金属块的动能先增加后减小，可知金属小物块的重力势能与电势能的总和先减小后增大，选项D正确。
故选BD。
10. 如图所示，竖直绝缘的细管道与右侧竖直放置的四分之一圆弧形轨道固定连接，其顶端O点与圆弧形轨道的圆心重合，圆弧形轨道的半径为R，轻质绝缘弹簧一端固定在竖直管道顶端，另一端连接一带正电小球B．初始时，一带正电小球A静止在圆弧形轨道的最低点，两小球间距离为R；现用绝缘装置对小球B施加竖直向上的作用力F，推动小球B使得小球A沿圆孤形轨道缓慢向上运动的过程（小球A始终未脱离圆弧形轨道），轨道均光滑且绝缘，两小球均可视为点电荷，小球B的直径小于细管道的直径，下列说法中正确的是（ ）
A. 小球A与小球B之间的库仑力变大
B. 当小球B运动到与圆弧形轨道最低点等高度处时，两小球之间的距离为
C. 小球B对小球A的排斥力做的功小于小球A的重力势能的增加量
D. 作用力F对小球B做的功等于小球A、B及弹簧组成的系统的机械能的增加量
【答案】AB
【解析】
【详解】A．对A球受力分析可知，受重力mg，轨道的支持力N和B对A的库伦斥力F，则由三角形关系可知
当B上移时OB减小，则AB减小，则两电荷间的库仑力变大，选项A正确；
B．开始时AB=R，OB=2R，则
当小球B运动到与圆弧形轨道最低点等高度处时，则
联立解得
选项B正确；
C．由能量关系可知，小球B对小球A的排斥力做的功等于小球A的重力势能的增加量，选项C错误；
D．由能量关系可知，作用力F对小球B做的功等于小球A、B及弹簧组成的系统的机械能的增加量以及AB间的电势能增加量之和，选项D错误。
故选AB。
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
三、实验题（本题共2小题，共16分。把答案填在答题卷相应的横线上或按题目要求作答。）
11. 如图所示，在“探究磁场对通电导线的作用力”实验中，两平行的金属水平导轨处于蹄形磁铁两极中间的磁场中，磁感应强度垂直于导轨平面开始时，金属棒放在导轨正中间的位置处，当金属棒受到安培力作用时沿导轨运动，忽略金属棒与导轨之间的摩擦。
（1）闭合开关，观察到金属棒水平向________运动（填“左”或“右”）；
（2）若要改变金属棒的运动方向，下列措施可行的是________；
A．仅改变电流的方向 B．仅改变磁场的方向
C．电流的方向和磁场的方向同时改变 D．调节滑动变阻器的滑片，减少接入电路的电阻
（3）为了使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，下列措施可行的是________。
A．增加金属水平导轨的长度 B．增加金属棒的长度
C．向右移动滑动变阻器的滑片 D．增加金属水平导轨的间距
【答案】 ① 右 ②. AB ③. AD
【解析】
【详解】（1）[1]根据左手定则，可以判断出此时金属棒受到的安培力方向为水平向右，则可观察到金属棒水平向右运动；
（2）[2] 若要改变金属棒的运动方向，则应使安培力的方向发生改变，可改变电流的方向或改变磁场的方向，故选AB；
（3）[3]由
可知要使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，则应增大导体棒所受安培力或延迟加速时间；增加金属水平导轨的长度可使加速时间更长，即可获得更大速度
由
可知，要增大导体棒所受安培力可向左移动滑动变阻器的滑片或增加金属水平导轨的间距，故选AD。
12. 某同学为了测量某新型电动自行车电瓶的电动势和内阻，现有实验器材如下：
A．待测电源（电动势约为，内阻约为）
B．电压表（量程为，内阻为）
C．电流表（量程为，内阻约为）
D．滑动变阻器（，）
E．电阻箱R（最大阻值）
F．定值电阻
G．开关和导线若干
（1）为了完成实验，该同学扩大电压表的量程为，那么他应该将电阻箱的阻值调到________，使电阻箱和电压表串联；
（2）将改装后的电压表（表盘未换）与电流表连成如图（a）所示的电路，测量电源的电动势和内阻，调节滑动变阻器的触头，读出电压表示数U和电流表示数I，作出图像如图（b）所示，则电源的电动势为________V，内阻为________（结果保留一位小数）。
（3）对改装后的电压表进行后期校准时，发现示数与标准值总有偏差，怀疑是电压表标示的内阻值可能并不准确，为了重新测量电压表的内阻，又设计了图（c）所示的电路图，按照图（c）连接好电路，进行了如下几步操作：
①将滑动变阻器触头滑到最左端，把电阻箱的阻值调到零；
②闭合开关，缓慢调节滑动变阻器的触头，使电压表示数为；
③保持滑动变阻器触头不动，调节电阻箱阻值，当电压表示数为时，电阻箱的读数为，则电压表内阻的测量值为__（结果保留整数），该测量值___电压表内阻的真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】 ①. 9000 ②. 29.5 ③. 3.0 ④. 1010 ⑤. 大于
【解析】
【详解】（1）[1] 扩大电压表的量程为，将电阻箱的阻值调到R，电阻箱和电压表串联，则
解得
（2）[2]由图可知电源的电动势为
[3] 内阻为
（3）[4] 保持滑动变阻器触头不动，因此电压表支路的总电压不变，当电压表的示数为，电阻箱和定值电阻两端电压为，根据串联电路电压的分配与电阻成正比可知，电阻箱阻值与电压表内阻之比为，则电压表内阻的测量值为
[5]电压表由满偏到偏转为一半时，电阻箱实际电压大于，所以测量的到的电阻大于电压表的真实值。
四、计算题（本大题共3小题，共41分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分，有数字计算的题，答案中必须写出数字和单位。）
13. 如图所示，光滑平行的足够长金属导轨MN和PQ，放置在同一水平面内，间距为，MP间接一个灯泡，其它电阻不计，磁感应强度为的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，电阻为的金属杆ab垂直导轨放置，在恒力的作用下以速度水平向右匀速运动，此时灯泡恰好正常发光，整个过程中金属杆均与导轨垂直且接触良好，一切摩擦都不计。
求：
（1）灯泡的额定电流和金属杆中的电流方向；
（2）灯泡正常发光时的电阻。
【答案】（1），方向：a指向b；（2）
【解析】
【详解】（1）金属杆匀速，受力平衡
所以
代入数据得
方向：a指向b。
（2）金属杆上产生感应电动势
根据闭合电路的欧姆定律
代入数据得
14. 如图所示，一质量为、带电量为的带正电金属小滑块放置在倾角为绝缘固定的斜面上，空间加有一平行斜面向下、场强大小为的匀强电场．现给滑块一个初速度为从初始位置M点向上滑动，当滑块向上运动到最高点时，保持场强大小不变，立即把场强的方向改为垂直斜面向下，已知滑块和斜面间的动摩擦因数，重力加速度大小为，，，斜面足够长．
求：
（1）滑块向上滑动时的加速度大小；
（2）滑块向上滑动过程中电场力的冲量大小；
（3）滑块从初始位置M点向上滑动直到返回M点的过程中，滑块与斜面间因摩擦而产生的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）向上滑动的过程中，由牛顿第二定律
代入数据得
（2）滑块向上减速运动到速度为零，所用时间为t，则
电场力的冲量大小
代入数据得
（3）当滑块向上减速运动，位移为
代入数据得
摩擦生热
代入数据得
向下返回使的摩擦热
代入数据得
代入数据得往返总热量
代入数据得
15. 《三体》动画的一开头就有这样的台词：“科学发展，突破口在哪儿？”、“粒子对撞实验？”。如图所示，在的区域内存在一定高度范围的、沿x轴正方向的匀强电场，在的区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场．在电场下边缘有一粒子源S，某时刻，粒子源沿y轴正方向发射出一质量为m、带正电的粒子a，已知粒子a进入电场时的速度为，进入磁场时的速度方向与x轴正方向的夹角为，在粒子a进入磁场的同时，另一不带电粒子b也经x轴进入磁场，运动方向与粒子a进入磁场的方向相同，在粒子a没有离开磁场时，两粒子恰好发生正碰（碰撞前的瞬间，粒子a、粒子b的速度方向相反），不计两粒子的重力。求：
（1）电场力对粒子a所做的功；
（2）碰撞前粒子b的速度大小；
（3）若两粒子碰后结合成粒子c，结合过程不损失质量和电荷量，且从α粒子进入磁场的位置向左沿x轴负方向放置有无限长的吸收板（粒子c碰上吸收板后立即被吸收而不再运动），经过分析可知无论b粒子的质量怎么取值，吸收板上都有两段区域总是粒子c不能到达的，请你计算出这两段区域长度的比值大小，并分析出要能够使粒子c到达吸收板，粒子b的质量所要满足的条件。
【答案】（1）；（2）；（3），或
【解析】
【详解】（1）设粒子a进入磁场时的速度为v，则
解得
由动能定理得，电场力做的功
解得
（2）两粒子的运动轨迹大致如图所示（b粒子的出发点不一定在坐标原点且对答案无影响），设a粒子的圆周半径为r，由等时性
解得
（3）设碰后c粒子的速度，半径为，那么对粒子a在磁场中匀速圆周运动
对粒子c在磁场中匀速圆周运动
讨论：
①若沿粒子a的方向，则
欲使粒子能到达吸收板，则必须
解得
粒子c不可能到达的区域长度
②若沿粒子b的方向，则
欲使粒子c能到达吸收板，则必须
解得
粒子c不可能到达的区域长度
综上所述：粒子c所不能到达的两端区域长度之比
粒子c能到达吸收板，粒子b的质量须满足
或
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