天津市耀华中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷

这是一份天津市耀华中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷，共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示平面内，在通有图示方向电流Ⅰ的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流Ⅰ使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则( )
A. 线框中产生的感应电流方向为 a→b→c→d→a
B. 线框中产生的感应电流逐渐增大
C. 线框ad边所受的安培力大小恒定
D. 线框整体受到的安培力方向水平向右
2.如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为I0。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强B=kIr，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离。图中A点的坐标为(a,b)，若A点的磁感应强度为零，则沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为( )
A. abI0，沿y轴正向B. abI0，沿y轴负向C. baI0，沿y轴正向D. baI0，沿y轴负向
3.如图所示，光滑铜环水平固定，半径为l，长为l、电阻为r的铜棒OA的一端在铜环的圆心O处，另一端与铜环良好接触，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。现使铜棒OA以角速度ω逆时针(俯视)匀速转动，A端始终在铜环上，定值电阻的阻值为3r，上方导线与O点连接，下方导线与铜环连接，其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A. O点的电势比A点的电势高
B. 回路中通过的电流为ωBl24r
C. 该定值电阻两端的电压为38ωBl2
D. 该定值电阻上的热功率为ω2B2l416r
4.如图所示，一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E=30V，内阻r=1Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U=10V，已知电动机线圈的电阻RM=1Ω，则下列说法中正确的是( )
A. 通过电动机的电流为10AB. 电动机线圈电阻上的发热功率为2W
C. 电源的输出功率为60WD. 电动机的输出功率为16W
5.1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与D形盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上，中心A处粒子源产生的粒子飘入狭缝中由初速度为零开始加速，最后从出口处飞出。D形盒的半径为R，下列说法正确的是( )
A. 粒子在出口处的最大动能与加速电压U有关
B. 粒子在出口处的最大动能与D形盒的半径无关
C. 粒子在D形盒中运动的总时间与交流电的周期T有关
D. 粒子在D形盒中运动的总时间与粒子的比荷无关
6.如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域，取沿abcda的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
7.三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。则( )
A. I1I2C. I1=I2>I3D. I1=I2=I3
8.如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳一端固定在O点，另一端拴一个质量为m、带电荷量为q的小球。把细绳拉到竖直状态，小球从最低点A由静止释放后沿圆弧运动，当细绳刚好水平时，小球到达位置B且速度恰好为零。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则( )
A. 小球最终将静止在B点B. 小球运动到B点时，细绳的拉力为0
C. 匀强电场的电场强度大小为mgqD. 在此过程中，小球的电势能一直增加
9.如图所示，电源电动势为E、内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S是闭合的，两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计。则下列说法正确的是( )
A. 若电阻R2短路，油滴向上加速运动，G中有从b到a的电流
B. 在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，油滴向下加速运动，G中有从b到a的电流
C. 在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，油滴仍然静止，G中有从a到b的电流
D. 在将S断开，电路稳定后，油滴向下运动，G中无电流通过
10.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是( )
A. 滑块受到的摩擦力不变B. 滑块到达地面时的动能与B的大小无关
C. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D. B很大时，滑块可能静止于斜面上
11.如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是( )
A. 电子在磁场中运动时间越长，其轨迹半径越大
B. 电子在磁场中运动时间越长．其轨迹线所对应的圆心角越大
C. 在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合
D. 电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
12.质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，下列说法中正确的是(重力加速度为g)( )
A. 该微粒一定带负电荷
B. 微粒从O到A的运动可能是匀变速运动
C. 该磁场的磁感应强度大小为mgqvcsθ
D. 该电场的电场强度大小为mgqtanθ
13.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图(a)所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)。下列说法正确的是( )
A. 磁感应强度的大小为0.5 T
B. 导线框运动速度的大小为0.5m/s
C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外
D. 在t=0.4s至t=0.6s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N
14.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω。规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。以下说法正确的是( )
A. 在0～2s时间内，I的最大值为0.01A
B. 在3～5s时间内，I的大小越来越小
C. 前2s内，通过线圈某横截面的总电荷量为0.01C
D. 第3s内，线圈的发热功率最大
15.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示。PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为v2，则下列说法正确的是( )
A. 此过程中通过线框截面的电荷量为2Ba2RB. 此时线框的加速度为2B2a2vmR
C. 此过程中回路产生的电能为2mv2D. 此时线框中的电功率为B2a2v2R
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
16.如图所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：

(1)所测电阻的阻值为______Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是______(选填“×10”、“×100”或“×1k”)．
(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA；当选用量程为10V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为______V。
17.某高中开展项目式学习，研究测量一节干电池的电动势和内阻。

(1)甲同学利用图1所示的电路图测量干电池的电动势和内阻。闭合开关S，移动滑动变阻器滑片得到多组电流和电压值，在坐标纸上画出U−I图像，如图2所示可得电源电动势E= ______V，电源内阻r= ______Ω；(结果均保留三位有效数字)
(2)①乙同学在没有电流表的情况下，设计了如图3所示的电路图测量干电池的电动势和内阻。闭合开关S，改变电阻箱的阻值，记录多组电压表示数U和电阻箱示数R，并画出1U−1R的图像，如图4所示，其中a1、a2、b均已知，则电源的电动势E= ______，内阻r= ______。(均用a1、a2、b表示)
②乙同学继续对实验误差进行分析，若实线代表理想电压表测得的情况，虚线代表电压表内阻不可忽略时测得的情况，下列图中能正确反映相关物理量之间关系的是______。
四、简答题：本大题共1小题，共16分。
18.如图为某种质谱仪的示意图，质谱仪由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。静电分析器通道中心轴线的半径为R，通道内存在均匀辐向电场；磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外。质子和待测未知粒子x，先后从静止开始经加速电压为U的电场加速后沿中心轴线通过静电分析器，从P点垂直边界进入磁分析器，最终分别打到胶片上的C、D点。已知质子质量为m、电荷量为q，粒子x的电荷量是质子的2倍，PC=2R，PD=2 2R。求：
(1)静电分析器中心轴线处的场强大小E；
(2)磁感应强度大小B；
(3)粒子x的质量M。
五、计算题：本大题共1小题，共16分。
19.如图所示，M、N两块水平放置的长金属板相距为d，两板间电势差为U。两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。将喷墨打印机的喷口置于两板正中间的位置，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴。已知墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的P点。重力加速度为g。求：
(1)墨滴所带的电荷量；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)现保持喷口方向不变，使其竖直上移到靠近上板下表面的位置。为了使墨滴仍能到达下板P点，应将磁场的磁感应强度调为B′，则B′的大小。
1.【答案】D
2.【答案】A
3.【答案】C
4.【答案】D
5.【答案】D
6.【答案】C
7.【答案】C
8.【答案】C
9.【答案】D
10.【答案】C
11.【答案】B
12.【答案】AC
13.【答案】BC
14.【答案】AC
15.【答案】BD
16.【答案】1400 ×1K 31.4 6.3
17.【答案】1.40 1.00 1a1 a2−a1a1b D
18.【答案】解：(1)设质子加速后的速度为v1，由动能定理：qU=12mv12 ①
质子在通道内做匀速圆周运动，由几何关系知轨道半径为：r1=R ②
由牛顿第二定律：qE=mv12r1 ③
①②③联立得：E=2UR ④
(2)质子在磁场中做匀速圆周运动：qv1B=mv12r1 ⑤
①②⑤联立得：B=1R 2mUq ⑥
(3)设未知粒子x在磁场中运动的半径为r2，则有PD=2r2=2 2R
可得：r2= 2R ⑦
设未知粒子x加速后的速度为v2，由动能定理：2qU=12Mv22 ⑧
未知粒子x在通道内做匀速圆周运动：2qv2B=Mv22r2 ⑨
①④⑤⑥⑦⑧⑨联立得：M=4m ⑩
答：(1)静电分析器中心轴线处的场强大小E为2UR；
(2)磁感应强度大小为1R 2mUq；
(3)粒子x的质量M为4m。
19.【答案】解：(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动，则电场力等于重力，则有
qUd=mg
可得：q=mgdU
由于电场方向向下，电荷受的电场力向上，可知墨滴带负电荷；
(2)墨滴垂直进入电、磁场共存的区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，则有
qv0B=mmv02R
考虑墨滴进入电场、磁场共存区域和下板的几何关系，可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动，则半径为
R=12d
解得：B=2Uv0gd2
(3)根据题意墨滴运动的轨迹如图所示

设圆周运动的半径为R′，则有
qv0B′=mmv02R′
由图示可得：R′2=(12d)2+(d−R′)2
解得：R′=58d
可得：B′=8Uv05gd2
答：(1)墨滴所带的电荷量为mgdU；
(2)磁感应强度B的大小为2Uv0gd2；
(3)B′的大小为8Uv05gd2。