2024肇庆高二上学期期末试题物理含解析

这是一份2024肇庆高二上学期期末试题物理含解析，共24页。试卷主要包含了考试时长75分钟，满分100分等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.考试时长75分钟，满分100分。
2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡相应的位置上。
3.全部答案在答题卡上完成，答在本试卷上无效。
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，只有一个选项是符合题目要求的。
1. 如图甲、乙、丙所示，将一整条塑料捆扎绳撕成几十条塑料丝，用黑胶布将上端裹紧，然后用手捏住黑胶布，取一条干净的干化纤布料，自上而下摩擦塑料丝，发现塑料丝分散开来。通过以上现象可知（ ）
A. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带正电
B. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带异种电荷
C. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带同种电荷
D. 将干化纤布料换成湿布料同样可以出现丙图的现象
2. 如图所示，在竖直面内竖直固定一根长直导线，导线中通有向上的恒定电流，从靠近导线的位置水平向右抛出一金属圆环，圆环在运动的过程中始终处于竖直面内且不发生转动，则在圆环运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 圆环中产生顺时针方向的感应电流B. 圆环中产生逆时针方向的感应电流
C. 圆环所受安培力方向为竖直向上D. 圆环所受安培力方向为水平向右
3. 如图所示，在光滑绝缘水平面上有A、B两个带电小球，A带正电，B带负电，在水平方向存在一场强大小为的匀强电场，两球在电场力作用下均处于静止状态。若将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，水平方向的匀强电场场强大小变为，两小球仍在原位置静止，则匀强电场的方向及场强大小关系正确的是（ ）

A. 水平向右，B. 水平向右，
C. 水平向左，D. 水平向左，
4. 《大国重器Ⅲ》节目介绍的GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示。管道内部有三根等长绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，截面圆心构成正三角形，上方两根输电线缆A、B圆心连线水平。某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里，A、B中电流大小均为，下方输电线缆中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为，不考虑地磁场的影响，则（ ）
A. 穿过正三角形平面的磁通量不为零
B. 正三角形中心点处的磁感应强度方向为斜向左上方
C. 输电线缆相互排斥
D. 输电线缆B对A的安培力大于B对C的安培力
5. 电偶极子是由两个等量异号点电荷组成的系统，是一种常见的带电结构。我们在做心电图的过程中，心脏就可视为电偶极子模型，体内电荷分布如图甲所示，等效电场如图乙所示。正、负点电荷连线上与点关于点对称，正、负点电荷连线的中垂线上与点关于点对称，下列说法正确的是（ ）
A. 点的电场强度比点的电场强度大
B. 点的电势比点的电势高
C. 人体内的在点的电势能比在点的电势能大
D. 若人体内沿两点电荷连线的中垂线从点运动到点，电场力先做正功再做负功
6. 如图所示为密立根油滴实验的示意图，初始时开关处于闭合状态。喷雾器将细小的油滴喷人极板上方空间，油滴因摩擦带负电。某颗油滴经板上的小孔进入下方的电场后最终静止在距小孔的点，已知电源电压为，该油滴带电量为，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A.
B. 该过程中电场力对该油滴做的功为
C. 保持开关闭合，仅将板向上平移少许，该油滴将向上运动并最终静止在点上方
D. 断开开关，仅将板向上平移少许，该油滴将静止在点下方
7. 2023年11月28日，以“聚变梦想低碳未来”为主题的第三届中国磁约束聚变能大会在四川绵阳开幕。磁约束像一个无形的管道，将高温等离子体束缚在其中，通过电磁感应产生的电场使其加速，可以简化为如图所示装置，两个半径分别为的同心环形光滑管道水平放置，处于垂直平面向下的匀强磁场中，质量为的两个带电量相同的小球甲、乙分别在两管道中同时由静止释放，同时使磁场均匀增强，下列说法正确的是（ ）
A. 释放瞬间，两小球均受到洛伦兹力作用
B. 释放瞬间，两小球加速度大小相等
C. 两小球运动过程中，洛伦兹力对两小球均做正功
D. 两小球运动过程中，两小球的向心加速度均不变
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，有多个选项符合题意，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. 在高超音速武器领域，我国的突破源于一种全新的发电方式——爆炸发电。如图所示，这种发电机系统通过氢氧爆炸产生冲击波，将惰性气体转化为高速等离子体，射入磁流体动力学发生器，发生器处于竖直向下的匀强磁场中，使得前后两金属电极之间产生足够高电压，已知磁流体动力学发生器的长、宽、高分别为，不计离子重力及离子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. 前侧极板电势比后侧极板电势低
B. 进入发生器的等离子体越多，前后两电极间的电压越大
C. 仅增大，两电极间的电压会变大
D. 仅增大，两电极间的电压会变大
9. 如图甲所示，某地新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，路灯的亮度可自动随周围环境的亮度而改变。如图乙所示，为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为为定值电阻，灯泡电阻不变，为光敏电阻（光照强度增加时，其阻值增大）。清晨随着太阳的升起，光照强度增加，下列说法正确的是（ ）
A. 两端电压变大B. 灯泡L变暗
C. 两端电压变大D. 电源的总功率变大
10. 科学家设计了一种电磁阻尼缓冲装置用于月球探测器在月面实现软着陆，其原理如图所示。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈，指示灯连接在两处；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面向里的匀强磁场。当缓冲滑块接触仿真水平月面时，滑块立即停止运动，探测器主体继续下降，磁场下移，致使探测器主体减速缓冲，下列说法正确的是（ ）
A. 当缓冲滑块刚停止运动时，通过指示灯的电流方向为由右向左
B. 当缓冲滑块刚停止运动时，边所受安培力方向为竖直向下
C. 缓冲过程中，探测器主体重力势能减少量等于线圈中产生的电能
D. 缓冲过程中，探测器主体的机械能减少量等于线圈中产生的电能
三、实验题：本题共2小题，共16分。请将答案填写在答题卡相应的位置。
11. 某同学在实验室测量一段圆柱形导电材料的电阻率。
（1）先用多用电表挡粗测其电阻，发现多用电表指针偏角较大，为进一步较精确测量，选用合适的倍率重新欧姆调零后，测量时指针位置如图甲所示，其阻值是_____________；然后用螺旋测微器测其直径，如图乙所示，读数是_____________；再用游标卡尺测其长度，如图丙所示，读数是_____________。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测材料外，实验室还备有的实验器材如下：
A.电压表（量程，内阻约；量程，内阻约为）
B.电流表（量程，内阻约为；量程，内阻约为）
C.滑动变阻器
D.输出电压为的直流稳压电源
E.开关，导线若干
若要求实验过程中电压表的读数从零开始调节，用笔画线代替导线将实物图补充完整（画线需体现电表量程的选择）。（ ）
（3）若该材料的直径为，长度为，所测电压为，电流为，测其电阻率的表达式为_____________（用题中所给物理量的符号表示）。
12. 某学习小组设计了如图甲、乙所示电路测量一节干电池的电动势和内阻，定值电阻的阻值。
（1）实验室提供了两个可供选择的滑动变阻器，（阻值），（阻值），为了方便操作，实验时滑动变阻器应选择_____________（选填“”或“”）。
（2）该学习小组按照甲、乙电路图分别连接好电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，记录电压表、电流表的示数并描点，如图丙、丁所示，则按照甲电路进行实验得到的图像为_____________（选填“丙”或“丁”），两个电路合理的是_____________（选填“甲”或“乙”）。
（3）在合理的图像上作图，可知电动势_____________，内阻_____________。（结果均保留两位小数）
四、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。
13. 水平地面上方存在水平向北的匀强电场，电场强度。一质量、带正电的小球从距地面高处由西向东水平抛出，抛出时的速度，已知重力加速度，求：
（1）小球从抛出到落地经过的时间；
（2）小球落地时的速度大小。
14. 如图所示为两条间距为的固定光滑金属导轨，其中部分为半径为的四分之一圆弧轨道，部分为足够长水平直轨道，水平轨道位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现将质量为、电阻为的金属棒静置于距足够远的水平轨道上，将与其完全相同的金属棒由处静止释放，一段时间后，金属棒运动到水平轨道上。在运动过程中，两棒始终与导轨垂直且保持良好接触，除金属棒电阻之外其他电阻不计，已知重力加速度为。求：
（1）金属棒运动至圆弧轨道最底端处时对轨道的压力大小；
（2）金属棒刚进入水平轨道时，通过金属棒的电流大小；
（3）从金属棒进入水平轨道到两棒运动稳定的过程中金属棒产生的热量。
15. 2023年12月1日晚，我国多地出现绝美极光。某同学用如图甲所示的装置模拟极光，左侧圆心为、半径为的圆形区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，为圆形区域边界上的两点，为最低点且。右侧与圆形区域相切的透明立方体内充满氧气，立方体左侧面点处开有小孔，通过装置控制粒子射入小孔而氧气不漏出。圆形磁场区域下方有一可左右移动的粒子源（移动范围为点两侧）。现左右移动粒子源并使其竖直向上发出大量速度相同、质量均为、电荷量均为的带负电粒子，粒子经磁场偏转后通过点进入立方体，即可在立方体内不同位置看到“极光”。不计粒子的重力、粒子间的相互作用及空气阻力。
（1）求粒子源发射粒子的速度大小；
（2）若粒子源自点向右平移距离，如图乙所示。已知粒子到达点时的速度方向与水平方向的夹角为，求粒子源向右平移的距离；
（3）若调整粒子源在点发射粒子的速度方向，使粒子不论多大的速度均能从点进入立方体，设发射的速度方向与的夹角为，求满足条件的粒子的速度大小。
肇庆市2023—2024学年第一学期高二年级期末教学质量检测
物理
注意事项：
1.考试时长75分钟，满分100分。
2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡相应的位置上。
3.全部答案在答题卡上完成，答在本试卷上无效。
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，只有一个选项是符合题目要求的。
1. 如图甲、乙、丙所示，将一整条塑料捆扎绳撕成几十条塑料丝，用黑胶布将上端裹紧，然后用手捏住黑胶布，取一条干净的干化纤布料，自上而下摩擦塑料丝，发现塑料丝分散开来。通过以上现象可知（ ）
A. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带正电
B. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带异种电荷
C. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带同种电荷
D. 将干化纤布料换成湿布料同样可以出现丙图的现象
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．干化纤布料，自上而下摩擦塑料丝，因为两种物质对电荷的束缚能力不同，所以产生摩擦起电，电荷发生了转移。塑料丝分散开说明彼此之间互相排斥，根据电荷间的相互作用规律可知干布料摩擦过的塑料丝一定带同种电荷，故C正确，AB错误；
D．湿布料导电性较强，摩擦过程中不容易产生摩擦起电现象，所以不会出现丙图的现象，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，在竖直面内竖直固定一根长直导线，导线中通有向上的恒定电流，从靠近导线的位置水平向右抛出一金属圆环，圆环在运动的过程中始终处于竖直面内且不发生转动，则在圆环运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 圆环中产生顺时针方向的感应电流B. 圆环中产生逆时针方向的感应电流
C. 圆环所受安培力方向为竖直向上D. 圆环所受安培力方向为水平向右
【答案】A
【解析】
【详解】AB．圆环斜向下运动的过程中，穿过圆环平面向里的磁通量逐渐减小，根据楞次定律，可知圆环中产生顺时针方向的感应电流，A正确，B错误；
CD．根据楞次定律可知，圆环受到阻碍其运动的安培力，直导线恒定电流的磁场在距导线距离相同的位置磁感应强度大小相等，故圆环所受安培力的方向为水平向左，CD错误。
故选A。
3. 如图所示，在光滑绝缘水平面上有A、B两个带电小球，A带正电，B带负电，在水平方向存在一场强大小为的匀强电场，两球在电场力作用下均处于静止状态。若将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，水平方向的匀强电场场强大小变为，两小球仍在原位置静止，则匀强电场的方向及场强大小关系正确的是（ ）

A. 水平向右，B. 水平向右，
C. 水平向左，D. 水平向左，
【答案】C
【解析】
【详解】小球对静电力大小
方向水平向右，故匀强电场方向为水平向左，大小
若将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，则场强大小变为原来的2倍。
故选C。
4. 《大国重器Ⅲ》节目介绍的GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示。管道内部有三根等长绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，截面圆心构成正三角形，上方两根输电线缆A、B圆心连线水平。某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里，A、B中电流大小均为，下方输电线缆中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为，不考虑地磁场的影响，则（ ）
A. 穿过正三角形平面的磁通量不为零
B. 正三角形中心点处的磁感应强度方向为斜向左上方
C. 输电线缆相互排斥
D. 输电线缆B对A的安培力大于B对C的安培力
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据右手螺旋定则可知，三根输电线缆产生的磁场方向与正三角形平面平行，故穿过正三角形平面的磁通量为零，故A错误；
B．输电线缆A在点的磁感应强度方向垂直指向右上方，输电线缆B在点的磁感应强度方向垂直指向左上方，输电线缆C在点的磁感应强度方向垂直水平向左，所以点处，合磁感应强度方向应斜向左上方，故B正确；
C．输电线缆通有同方向的电流，输电线缆A、C相互吸引，故C错误；
D．输电线缆A、C与输电线缆B距离相等，输电线缆B在A、C处产生的磁感应强度大小相等，由可知，输电线缆B对的安培力小于B对C的安培力，故D错误。
故选B。
5. 电偶极子是由两个等量异号点电荷组成的系统，是一种常见的带电结构。我们在做心电图的过程中，心脏就可视为电偶极子模型，体内电荷分布如图甲所示，等效电场如图乙所示。正、负点电荷连线上与点关于点对称，正、负点电荷连线的中垂线上与点关于点对称，下列说法正确的是（ ）
A. 点的电场强度比点的电场强度大
B. 点的电势比点的电势高
C. 人体内的在点的电势能比在点的电势能大
D. 若人体内沿两点电荷连线的中垂线从点运动到点，电场力先做正功再做负功
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据等量异种点电荷电场分布特点，点的电场强度大小等于点的电场强度大小，A错误；
B．根据等量异种点电荷电势分布特点，等量异种电荷中垂线为等势线，再结合沿着电场线方向电势降低可知点的电势比点的电势高，B正确；
C．根据等量异种点电荷电势分布特点，等量异种电荷中垂线为等势线，再结合沿着电场线方向电势降低可知点的电势比在点的电势高，根据可知人体内的在点的电势能比在点的电势能小，C错误；
D．根据等量异种点电荷电势分布特点，等量异种电荷中垂线为等势线可知若人体内沿两点电荷连线的中垂线从点运动到点，电场力不做功，D错误。
故选B。
6. 如图所示为密立根油滴实验的示意图，初始时开关处于闭合状态。喷雾器将细小的油滴喷人极板上方空间，油滴因摩擦带负电。某颗油滴经板上的小孔进入下方的电场后最终静止在距小孔的点，已知电源电压为，该油滴带电量为，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A.
B. 该过程中电场力对该油滴做的功为
C. 保持开关闭合，仅将板向上平移少许，该油滴将向上运动并最终静止在点上方
D. 断开开关，仅将板向上平移少许，该油滴将静止在点下方
【答案】A
【解析】
【详解】A．油滴静止时受力平衡
解得
故A正确；
B．极板与点之间的电势差为，该过程中电场力对该油滴做的功为
故B错误；
C．保持开关闭合，仅将板向上平移少许，两板间电场强度增大，电场力大于重力，油滴不可能静止，故C错误；
D．断开开关，仅将板向上平移少许，根据
解得
可知不变，油滴受力不变，油滴仍将静止在点，故D错误。
故选A。
7. 2023年11月28日，以“聚变梦想低碳未来”为主题的第三届中国磁约束聚变能大会在四川绵阳开幕。磁约束像一个无形的管道，将高温等离子体束缚在其中，通过电磁感应产生的电场使其加速，可以简化为如图所示装置，两个半径分别为的同心环形光滑管道水平放置，处于垂直平面向下的匀强磁场中，质量为的两个带电量相同的小球甲、乙分别在两管道中同时由静止释放，同时使磁场均匀增强，下列说法正确的是（ ）
A. 释放瞬间，两小球均受到洛伦兹力的作用
B. 释放瞬间，两小球的加速度大小相等
C. 两小球运动过程中，洛伦兹力对两小球均做正功
D. 两小球运动过程中，两小球的向心加速度均不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．释放瞬间，两小球的速度为零，所受洛伦兹力为零，A错误；
B．管道中产生的电动势
管道中产生电场的电场强度
小球加速度
代入数据可知甲、乙两球的加速度大小之比为，B正确；
C．两小球运动过程中，洛伦兹力对小球不做功，C错误；
D．两小球运动过程中，速度越来越大，由
可知，两小球的向心加速度大小在变大，方向也在不断改变，D错误。
故选B。
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，有多个选项符合题意，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. 在高超音速武器领域，我国的突破源于一种全新的发电方式——爆炸发电。如图所示，这种发电机系统通过氢氧爆炸产生冲击波，将惰性气体转化为高速等离子体，射入磁流体动力学发生器，发生器处于竖直向下的匀强磁场中，使得前后两金属电极之间产生足够高电压，已知磁流体动力学发生器的长、宽、高分别为，不计离子重力及离子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. 前侧极板电势比后侧极板电势低
B. 进入发生器的等离子体越多，前后两电极间的电压越大
C. 仅增大，两电极间的电压会变大
D. 仅增大，两电极间的电压会变大
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据左手定则可判断正离子向后偏转，负离子向前偏转，故前侧极板电势比后侧极板电势低，故A正确；
BCD．当离子受电场力和洛伦兹力平衡时
可知
可知前后两电极间电压与离子数量、与无关，与成正比，故BC错误，D正确。
故选AD。
9. 如图甲所示，某地新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，路灯的亮度可自动随周围环境的亮度而改变。如图乙所示，为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为为定值电阻，灯泡电阻不变，为光敏电阻（光照强度增加时，其阻值增大）。清晨随着太阳的升起，光照强度增加，下列说法正确的是（ ）
A. 两端电压变大B. 灯泡L变暗
C. 两端电压变大D. 电源的总功率变大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．清晨随着太阳的升起，光照强度增加，阻值变大，电路总电阻变大，总电流减小，两端电压减小，故A错误；
B．阻值变大，
减小，灯泡L变暗，故B正确；
C．两端电压减小，减小同理，电源内阻消耗的电压减小，则两端电压变大，故C正确；
D．总电流减小，电源的总功率
减小，故D错误。
故选BC。
10. 科学家设计了一种电磁阻尼缓冲装置用于月球探测器在月面实现软着陆，其原理如图所示。该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈，指示灯连接在两处；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面向里的匀强磁场。当缓冲滑块接触仿真水平月面时，滑块立即停止运动，探测器主体继续下降，磁场下移，致使探测器主体减速缓冲，下列说法正确的是（ ）
A. 当缓冲滑块刚停止运动时，通过指示灯的电流方向为由右向左
B. 当缓冲滑块刚停止运动时，边所受安培力方向为竖直向下
C. 缓冲过程中，探测器主体的重力势能减少量等于线圈中产生的电能
D. 缓冲过程中，探测器主体的机械能减少量等于线圈中产生的电能
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．根据右手定则，线圈中产生的感应电流的方向为，则通过指示灯的电流方向为由左向右，由左手定则可知，边所受到的安培力的方向为竖直向下，故A错误，B正确；
CD．电磁感应过程中，由能量守恒，探测器主体的机械能减少量等于线圈中产生的电能，故C错误，D正确。
故选BD。
三、实验题：本题共2小题，共16分。请将答案填写在答题卡相应的位置。
11. 某同学在实验室测量一段圆柱形导电材料的电阻率。
（1）先用多用电表挡粗测其电阻，发现多用电表指针偏角较大，为进一步较精确测量，选用合适的倍率重新欧姆调零后，测量时指针位置如图甲所示，其阻值是_____________；然后用螺旋测微器测其直径，如图乙所示，读数是_____________；再用游标卡尺测其长度，如图丙所示，读数是_____________。
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测材料外，实验室还备有的实验器材如下：
A.电压表（量程，内阻约为；量程，内阻约为）
B.电流表（量程，内阻约为；量程，内阻约为）
C.滑动变阻器
D.输出电压为直流稳压电源
E.开关，导线若干
若要求实验过程中电压表的读数从零开始调节，用笔画线代替导线将实物图补充完整（画线需体现电表量程的选择）。（ ）
（3）若该材料的直径为，长度为，所测电压为，电流为，测其电阻率的表达式为_____________（用题中所给物理量的符号表示）。
【答案】 ①. 6.0 ②. 2.093##2.094##2.095##2.096##2.097 ③. 4.62 ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]多用电表应选挡，根据图甲示数可得其电阻为
[2]螺旋测微器测其直径为
[3]游标卡尺分度为，故长度为
（2）[4]因电源为输出电压为的直流稳压电源，则电压表选用量程为，通过待测金属丝的最大电流
故电流表应选量程；电压表要求从零开始调节，故应选滑动变阻器分压式接法，实物连线如图
（3）[5]金属丝直径为，长度为，所测电压为，电流为I
根据
解得电阻率
12. 某学习小组设计了如图甲、乙所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻，定值电阻的阻值。
（1）实验室提供了两个可供选择的滑动变阻器，（阻值），（阻值），为了方便操作，实验时滑动变阻器应选择_____________（选填“”或“”）。
（2）该学习小组按照甲、乙电路图分别连接好电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，记录电压表、电流表的示数并描点，如图丙、丁所示，则按照甲电路进行实验得到的图像为_____________（选填“丙”或“丁”），两个电路合理的是_____________（选填“甲”或“乙”）。
（3）在合理的图像上作图，可知电动势_____________，内阻_____________。（结果均保留两位小数）
【答案】 ①. ②. 丁 ③. 乙 ④. 1.48（1.45~1.50） ⑤. 0.55（0.50~0.68）
【解析】
【详解】（1）[1]一节干电池的电动势约为，内阻为零点几欧，工作电流不超过，为方便调节，滑动变阻器阻值不能太大，故选择；
（2）[2][3]图甲电压表测量路端电压，图像的斜率的绝对值为电池内阻，内阻较小，图像斜率较小，对应丁图，图乙相当于增大了电池的内阻，图像的斜率的绝对值为电池内阻与定值电阻的和，图像斜率较大，对应丙图，丙图作出的图像误差较小，故应选择乙电路进行实验；
（3）[4][5]在丙图上作出直线，如图所示
可知电池电动势为，图像斜率的绝对值
电池内阻
四、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。
13. 水平地面上方存在水平向北的匀强电场，电场强度。一质量、带正电的小球从距地面高处由西向东水平抛出，抛出时的速度，已知重力加速度，求：
（1）小球从抛出到落地经过的时间；
（2）小球落地时的速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）小球在竖直方向上做自由落体运动
解得
（2）小球在竖直方向上做自由落体运动，落地时沿竖直方向的速度为
可得
小球沿西东方向做匀速运动
小球沿南北方向做匀加速运动，落地时沿南北方向速度为
小球落地时速度
代入数据解得
14. 如图所示为两条间距为的固定光滑金属导轨，其中部分为半径为的四分之一圆弧轨道，部分为足够长水平直轨道，水平轨道位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现将质量为、电阻为的金属棒静置于距足够远的水平轨道上，将与其完全相同的金属棒由处静止释放，一段时间后，金属棒运动到水平轨道上。在运动过程中，两棒始终与导轨垂直且保持良好接触，除金属棒电阻之外其他电阻不计，已知重力加速度为。求：
（1）金属棒运动至圆弧轨道最底端处时对轨道的压力大小；
（2）金属棒刚进入水平轨道时，通过金属棒的电流大小；
（3）从金属棒进入水平轨道到两棒运动稳定的过程中金属棒产生的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）金属棒由静止释放运动到处的过程中，根据动能定理有
金属棒运动到处时，由牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律，金属棒运动至处时对轨道的压力大小
（2）金属棒刚进入水平轨道时，金属棒产生的电动势
通过金属棒的电流大小
（3）金属棒从进入水平轨道到两棒运动稳定的过程中，两棒组成的系统动量守恒
两棒产生的总热量
金属棒产生的热量为
15. 2023年12月1日晚，我国多地出现绝美极光。某同学用如图甲所示的装置模拟极光，左侧圆心为、半径为的圆形区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，为圆形区域边界上的两点，为最低点且。右侧与圆形区域相切的透明立方体内充满氧气，立方体左侧面点处开有小孔，通过装置控制粒子射入小孔而氧气不漏出。圆形磁场区域下方有一可左右移动的粒子源（移动范围为点两侧）。现左右移动粒子源并使其竖直向上发出大量速度相同、质量均为、电荷量均为的带负电粒子，粒子经磁场偏转后通过点进入立方体，即可在立方体内不同位置看到“极光”。不计粒子的重力、粒子间的相互作用及空气阻力。
（1）求粒子源发射粒子的速度大小；
（2）若粒子源自点向右平移距离，如图乙所示。已知粒子到达点时的速度方向与水平方向的夹角为，求粒子源向右平移的距离；
（3）若调整粒子源在点发射粒子的速度方向，使粒子不论多大的速度均能从点进入立方体，设发射的速度方向与的夹角为，求满足条件的粒子的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）取沿射入的粒子为研究对象，由几何关系可知该粒子在磁场中运动的轨迹半径
洛伦兹力提供向心力
解得
（2）若粒子源向右平移距离，粒子运动轨迹如图1所示，由图可知粒子进入立方体时速度向上倾斜，由几何关系可知
（3）若粒子入射方向相对向右偏，粒子轨迹如图2所示，由几何关系可知粒子运动轨迹半径
联立解得
若粒子入射方向相对向左偏，粒子轨迹如图3所示，由几何关系可知粒子运动的轨迹半径
联立解得