四川省自贡市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷-普通用卷

这是一份四川省自贡市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷-普通用卷，共16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.以下物理量单位正确且属于矢量的是( )
A. 磁通量(Wb/m2)B. 磁感应强度(T)C. 电场强度(m/V)D. 电势差(V)
2.对于下列所示的装置，说法正确的是( )
A. 甲图中，奥斯特利用该实验装置发现了电磁感应现象
B. 乙图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的
C. 丙图中，回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压无关
D. 丁图中，不改变质谱仪各区域的电场磁场，击中底片同一位置的粒子一定是同种粒子
3.静电透镜是电子透镜中的一种，通过静电透镜产生的静电场可使电子束聚焦和成像，被广泛应用于电子器件中(如阴极射线示波管等)。如图所示，虚线为静电透镜产生的电场的等差等势面，某电子仅在电场力的作用下由a向c运动，其运动轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，下列说法正确的是( )
A. 电子在b点时受到的电场力方向垂直于等势面斜向下
B. 电子在a点的加速度比在c点的加速度小
C. 电子在c点的速度比在b点的速度大
D. b点的电势小于c点的电势
4.如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距l=0.50m，左端接一电阻R=0.2Ω，磁感应强度B=0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，一长为l的导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在外力作用下，使导体棒ab以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动，则以下说法错误的是( )
A. ab棒中感应电动势为0.8V
B. 通过ab棒中感应电流的大小为4A
C. 通过ab棒中感应电流的方向由a流向b
D. 运动后的第2s内，回路中磁通量的变化量为0.8Wb
5.如图所示，光滑绝缘的水平桌面上，放置着三个可视为点电荷的带电小球A、B和C，三个小球位于同一直线上，其中B和C固定，带电量分别为−q1和+q2，若未固定的小球A能保持静止，则下列说法正确的是( )
A. A可能带负电，q1q2
C. A一定带负电，q1=q2D. A一定带正电，q1=q2
6.如图所示，矩形边界ABCD内有磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场，AB、CD边足够长。现有质量为m、电荷量为q的不同速率的带正电粒子，从AD边的中点E以垂直于磁场方向进入磁场区域，粒子进入磁场时速度方向与边界AD夹角均为θ(θ为固定夹角)，不计粒子重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 粒子的速度越大，在磁场中运动的时间越长
B. 粒子在磁场中运动的时间不可能相等
C. 从AB边射出的粒子速度小于从DC边射出的粒子速度
D. 从AE边射出的粒子，出射点越靠近E点，粒子的速度越大
7.自贡市某学校为创建绿色校园，新装了一批节能路灯，如图甲所示。该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境亮度的改变而改变。图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，保护电阻为R0，且R0>r，Rt为光敏电阻(当环境光照强度增加时，其电阻值减小)，L1、L2为两盏路灯。现电路接通，两灯被点亮。当周围环境亮度变亮时，则下列判断正确的是( )
A. R0两端电压变小B. L1灯变暗，L2灯变亮
C. 电源的总功率不变D. 电源输出功率变大
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.教室的一体机屏幕多为电容屏，具有灵敏度高的特点。电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上极板A为可动电极，下极板B为固定电极，P为两板间一定点。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，同时也相当于将A板接地，形变过程中，电流表G中有从a到b的电流，则下列判断正确的是( )
A. 形变过程中，两极板间距离减小，电容器电容变大
B. 电容器的带电量减小
C. 直流电源的c端为电源正极
D. 形变过程中，P点电势降低
9.如图所示，空间中有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场(图中未画出)。磁感应强度为B。一根长为L且不可伸长的绝缘细绳，一端固定于O点，另一端连着一个质量为m、带电量为q的小球。现将小球拉起直至细绳与电场线方向平行，然后无初速度释放小球。已知当小球摆到最低点左侧时，绳与竖直方向的最大夹角为θ=53°，重力加速度为g，sin53°=0.8，cs53°=0.6。则以下判断正确的是( )
A. 小球带正电
B. 小球的重力与其电场力的比值为1:3
C. 小球到最低点时的速度大小为v=23 3gL
D. 小球经过最低点时，细绳对小球的拉力大小为T=73mg
10.利用电场来控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图甲所示，真空中的两平行金属板间距为d、板长为L。A、B两板间加上如乙图所示的周期性变化电压。在t=0时刻，一质量为m、电量为e的电子以初速度v0从两板正中间沿板方向射入电场，并在t=2T时刻恰好沿板边缘射出，不计电子重力。下列说法正确的是( )
A. 电子沿平行于板的方向做变加速运动
B. 电子从板间射出时的速度大小为v0
C. 若电子在T4时刻射入两板间，将沿平行于板的方向从两板正中间射出
D. 若电子在T8时刻射入两板间，射出极板时离上板的距离为d8
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
11.按要求填空：
(1)某同学正在学校练习使用游标卡尺，他用50分度的游标卡尺测量一长方体橡皮擦的长度，结果如图所示，则橡皮擦的长度L0=__________mm。
(2)接着，该同学组织其实验小组成员开始探究“影响感应电流方向的因素”
①如图甲所示，小组成员用试触的方法确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系。实验表明，如果电流从正接线柱流入，指针将向右偏转，反之向左偏转。
②如图乙所示，小组成员研究了条形磁铁插入、拔出螺线管时，磁铁下方磁场的方向(即原磁场的方向)，电流表指针偏转的方向，以及螺线管内产生的感应电流的方向及感应电流的磁场方向，实验现象记录如下：
下列判断中正确的是__________；
A.感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
B.感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相同
C.穿过螺线管的磁通量增大时，感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
D.穿过螺线管的磁通量减小时，感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反
③根据以上实验探究过程，可以得到结论：影响感应电流方向的因素有__________；
A.原磁场的方向B.磁通量的变化情况
C.线圈的匝数D.磁铁运动的快慢
④该小组的同学发现某螺线管线圈的绕线标识模糊，利用已有器材，通过如图丙所示的实验确认其绕线方向。当磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针向右偏，则该螺线管线圈的绕线方向是图丁中的__________(选填“a”或“b”)。
12.自贡某校科技小组准备精确测量一节干电池的电动势和内阻，并找到以下实验器材：
A.灵敏电流计G：量程0∼100μA，内阻rg=1000Ω；
B.定值电阻R1：阻值为2Ω；
C.电阻箱R2：阻值0∼99999.9Ω；
D.电阻箱R3：阻值0∼999.9Ω；
E.开关S；
F.导线若干。
(1)部分电路图如图甲所示，灵敏电流计需被改装为量程为3V的电压表。请在虚线框中补全电路的剩余部分，并注明R2及R3______。
(2)将R2调节至适当阻值后，闭合开关，只改变电阻箱R3的阻值，记录其阻值R和灵敏电流计的读数I。若认为通过电阻箱R3的电流即为该电路中的干路电流，根据记录的实验数据作1I−1R图像，图像的斜率为k，纵轴截距为b，如图乙所示，可得该电源的电动势为__________，内阻为__________。(用题中所给符号k、b、rg、R1、R2表示)
(3)由于没有考虑到改装成的电压表的分流作用，所以电动势的测量值__________(大于、小于或等于)真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共45分。
13.一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为5m/s。在传播方向上有K、L两质点，坐标分别为xk=2m，xL=3m。波传播到K点时开始计时，该点的振动图像如图所示。求：
(1)该简谐波的波长；
(2)0∼0.5s内，质点K通过的路程；
(3)在何时质点L第一次到达正向最大位移处。
14.如图所示，两平行金属导轨弯折成90∘角的两部分，导轨接有电动势E=3V，内阻r=0.5Ω的电源，定值电阻R0=2.5Ω，导轨间距L=0.5m，导轨电阻忽略不计。导轨的竖直部分左侧有一根与其接触良好的水平放置的金属棒ab，在金属棒所在空间加一竖直向上的匀强磁场(图中仅画出了一根磁感线)，金属棒ab质量m=50g，电阻不计。已知导轨竖直部分与金属棒间的动摩擦因数μ=0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，已知重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)通过金属棒的电流大小；
(2)要使金属棒能处于静止状态，则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少多大；
(3)若将竖直向上的匀强磁场以金属棒ab为轴，逆时针转动至与竖直方向成37∘(此过程保证金属棒静止且与导轨接触良好)，此时金属棒恰好处于静止状态，则磁感应强度可能为多大。
15.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，在第三、四象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场。从y轴上坐标为(0,L)的P点沿x轴正方向，以初速度v0射出一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子经电场偏转后从坐标为(2L,0)的Q点第一次经过x轴进入磁场。其中三、四象限的磁感应强度B=2mv0qL，不计粒子的重力。求：
(1)匀强电场的电场强度E的大小；
(2)粒子从P点射入到第二次经过x轴所用的时间；
(3)粒子第n次经过x轴的位置离O点的距离(n为整数)。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.磁通量单位是韦伯(Wb)，且磁通量是标量，故A错误；
B.磁感应强度的单位是特斯拉(T)，磁感应强度既有大小又有方向，是矢量，故B正确；
C.电场强度的单位是牛/库(N/C)或伏/米(V/m)，不是m/V，且电场强度为矢量，故C 错误；
D.电势差的单位是伏特(V)，但电势差是标量，故D错误。
故选 B。
2.【答案】C
【解析】A.甲图中，奥斯特利用该实验装置发现了电流的磁效应，故A错误；
B.乙图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过磁场实现的，故B错误；
C.丙图中，回旋加速器中带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，射出回旋加速器时有 qvB=mv2R
可得 v=qBRm
则带电粒子的最大速度与回旋加速器的半径有关，与加速电压无关，带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，与加速电压无关，故C正确；
D.丁图中，粒子先加速，设加速电压为 U1 ，则有 qU1=12mv2
在速度选择器中，有 qvB1=qE
在偏转磁场中，有 qvB2=mv2R
联立，解得 qm=EB1B2R=2U1B22R2
可知不改变质谱仪各区域的电场磁场，击中底片同一位置的粒子比荷相同，故D错误。
故选C。
3.【答案】B
【解析】A.根据曲线运动的条件可知，电子在b点时受到的电场力方向垂直于等势面斜向上，故A错误；
B.等差等势面越密，电场强度越大，图像可知a处电场强度小于c处的电场强度，电子在a点的电场力小于在c点的电场力，故电子在 a 点的加速度比在 c 点的加速度小，故B正确；
C.电子从b点运动到c点的过程中，电场力方向与速度方向夹角为钝角，电场力做负功，电子在b点的速度比在c点的速度大，故C错误；
D.根据电场线的方向与等势面垂直，且电子带负电可知，题图中电场线的方向大体沿右下方，沿着电场线的方向电势越来越低，所以b点的电势大于c点的电势，故D错误。
故选B。
4.【答案】C
【解析】A.根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势为 E=Blv=0.40×0.50×4.0V=0.8V
故A正确，不符合题意；
B.根据闭合电流欧姆定律可知感应电流的大小 I=ER=
故B正确，不符合题意；
C.右手定则可知感应电流的方向由b到a，故C错误，符合题意；
D.运动后的第 2s 内，回路中磁通量的变化量为 ΔΦ=BΔS=BLvt=0.40×0.50×4.0×1Wb=0.8Wb
故D正确，不符合题意。
故选 C。
5.【答案】A
【解析】根据题意可知，若小球A能保持静止，则小球B、C对A的作用力等大，反向，由同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥可知，由于小球B、C带异种电荷，无论A带何种电荷，小球B、C对A的作用力方向都相反，设小球A的带电量为qA，由库仑定律有 kqAq1rAB2=kqAq2rAC2
可得 q1r，所以随外电阻减小，电源的输出功率不断增大，故D正确。
故选D。
8.【答案】AD
【解析】A.根据电容 C=εrS4πkd
可知两极板间距离d减小，电容器电容变大，故A正确；
B.电容器与电源相连，电容器两极板间的电压U不变，根据 Q=CU
可知电容C增大，电容器的带电量Q增大，故B错误；
C.由于电容器的电荷量增大，电容器充电，由于电流表 G 中有从 a 到 b 的电流，可知c为电源负极，故C错误；
D.由于电容器两端电压U不变，根据 E=Ud
由于d减小，可知极板间电场强度E增大，A板接地，A板电势为0，由于AB板间电压U不变，所以极板B的电势 φB 不变，设P点与极板B的距离为 d0 ，则有 φB−φP=E×d0
d0 不变，E增大，可知 φP 减小
9.【答案】AC
【解析】A.根据题意可知，小球从初始位置摆到左侧最高点过程中，动能变化量为零，则合外力做功为零，由于重力做正功，所以电场力应做负功，即电场力的方向水平向右，所以小球带正电，故A正确；
B.从开始运动到最左端，根据动能定理有 mgLcsθ−FL(1+sinθ)=0
所以 mgF=
故B错误；
CD.从开始到最低点，根据动能定理有 mgL−FL=12mv2
在最低点有 T−mg−Bqv=mv2L
解得 v=23 3gL ， T=73mg+Bqv>73mg
故C正确，D错误。
故选AC。
10.【答案】BC
【解析】A.电子沿平行于板的方向不受力的作用，做匀速直线运动，故A错误；
B.由图乙可知，在 t=0 时刻进入电场的电子，沿电场方向的分运动，在 0∼T2 内向上匀加速运动，在 T2∼T 向上匀减速运动，根据对称性可知，在 t=T 时刻电子的竖直分速度为0；根据周期性可知，在 t=2T 时刻射出电场时的竖直分速度为0，则电子从板间射出时的速度大小为 v0 ，故B正确；
C.若电子在 T4 时刻射入两板间，沿电场方向的分运动，在 T4∼T2 内向上匀加速运动，在 T2∼3T4 向上匀减速运动，在 3T4∼T 内向下匀加速运动，在 T∼5T4 内向下匀减速运动，根据对称性可知，在一个周期内，即在 T4∼5T4 内电子沿电场方向的位移为0， t=T 时刻竖直分速度为0；由于电子在电场运动的时间为 2T ，根据周期性可知，电子在两个周期内沿电场方向的位移为0， t=2T 时刻竖直分速度为0；则将沿平行于板的方向从两板正中间射出，故C正确；
D.在 t=0 时刻进入的电子刚好在 t=2T 时刻恰好沿板边缘射出，设电子的加速度大小为 a ，则有 d2=4×12a(T2)2
若电子在 T8 时刻射入两板间，则电子在 T8∼7T8 内向上运动的距离为 y1=2×12a(3T8)2=964d
电子在 7T8∼9T8 内向下运动的距离为 y2=2×12a(T8)2=164d
可知电子在一个周期为向上运动的距离为 Δy1=y1−y2=18d
根据周期性可知电子在两个周期内向上运动的距离为 Δy=2Δy1=14d
则电子射出极板时离上板的距离为 Δy′=12d−Δy=14d
故D错误。
故选BC。
11.【答案】(1)41.20
(2) C AB b

【解析】(1)游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以 L0=41mm+10×0.02mm=41.20mm
(2)[1]根据表中的实验现象可得出以下结论：穿过螺线管的磁通量增大时，感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相反，穿过螺线管的磁通量减少时，感应电流的磁场方向和原磁场方向一定相同。
故选C。
[2]根据以上实验探究过程可得，影响感应电流方向的因素有原磁场的方向和磁通量的变化情况，与线圈的匝数，磁铁运动的快慢无关。
故选AB。
[3]根据以上分析可知，当电流表指针向右偏时，说明电流从正接线柱流入，且此时穿过螺线管的磁通量向下增大，则感应电流的磁场方向应向上，根据右手螺旋定则可知，螺线管线圈中的电流方向应为逆时针(从上向下看)，所以螺线管的绕线方向是图丁中的b。
12.【答案】(1)
(2) R2+rgb kb−R1
(3)小于

【解析】(1)灵敏电流计需被改装为量程为 3V 的电压表需要串联电阻，串联电阻 Rx=UIg−rg=(3100×10−6−1000)Ω=29000Ω
故灵敏电流计与 R2 串联，改装表与 R3 并联，电流图如下
(2)[1][2]由于不考虑改装表的分流作用，根据闭合电路欧姆定律 E=IR2+rgRR1+r+IR2+rg
整理得 1I=R2+rgR1+rE1R+R2+rgE
可知 1I−1R 图像斜率 k=R2+rgR1+rE
纵截距 b=R2+rgE
联立解得 E=R2+rgb ， r=kb−R1
(3)若考虑改装电压表分流，则有 E真=I+IR2+rgRR1+r真+IR2+rg
整理得 1I=R2+rgR1+r真E真1R+R2+rg+R1+r真E
可知图像纵截距 b=R2+rg+R1+r真E真
则电动势 E真=R2+rg+R1+r真b>E
可知测量值小于真实值。
13.【答案】(1)题图可知波的周期 T=0.4s ，波速 v=5m/s ，则波长 λ=vT=0.4×5m=2m
(2)题图可知波的振幅 A=4cm ，一个周期内质点通过的路程为4A，故 0∼0.5s 内，质点 K 通过的路程 S=ΔtT4A=0.50.4×4×4cm=20cm
(3)题意易得波第一次传到L点时用时 t=xL−xKv=3−25s=0.2s
题图可知K质点起振方向向下，所以L质点的起振方向也向下，故质点 L 第一次到达正向最大位移处的时刻 t1=t+34T
联立以上解得 t1=0.5s

14.【答案】(1)根据闭合电路欧姆定律可知，通过金属棒的电流大小 I=Er+R0=30.5+2.5A=1A
(2)金属棒恰好能处于静止状态时磁感应强度最小，设为 B0 ，由平衡条件有 mg=FAμ=B0ILμ
代入题中数据，解得 B0=2T
故则所加的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度至少为2T；
(3)逆时针转动至与竖直方向成 37∘ ，几何关系可知，此时安培力方向与竖直方向成 53 ∘ ，设磁感应强度为 B1 时金属棒恰好不下滑，由平衡条件有 mg=FA1cs53 ∘+f=FA1cs53 ∘+μFA1sin53 ∘
又因为 FA1=B1IL
联立以上解得 B1=1T
设磁感应强度为 B2 时金属棒恰好不上滑，由平衡条件有 mg=FA2cs53 ∘−f=FA2cs53 ∘−μFA2sin53 ∘
又因为 FA2=B2IL
联立以上解得 B2=5T
所以磁感应强度可能为1T或5T。

15.【答案】(1)粒子从P点射出后在电场中做类平拋运动，则 2L=v0t1 ， L=12at12
根据牛顿第二定律有 qE=ma
解得 t1=2Lv0 ， E=mv022qL
(2)根据类平抛运动规律可知，穿过x轴时速度与水平方向的夹角为 tanθ=2×L2L=1
解得 θ=45 ∘
则进入磁场的速度为 v= 2v0
根据洛伦兹力提供向心力有 qvB=mv2r
解得 r= 2L2
粒子在磁场中运动轨迹如图
粒子在磁场中运动的周期为 T=2πrv=2πmqB=πLv0
在磁场运动的时间为 t2=34T=3πL4v0
粒子从P点射入到第二次经过x轴所用的时间为 t=t1+t2=3πL+8L4v0
(3)粒子第二次经过x轴后，距离 O 点的距离 x=2L−2Rsin45 ∘=L
根据运动的分解可知，竖直方向先匀减速，再匀加速，水平方向做匀速运动，运动的时间为 2t1 ，水平方向的位移为 x′=v0×2t1=4L
由上述分析可知第三次经过x轴的坐标为 5L ，第四次经过x轴的坐标为 4L ；同理第五次经过x轴的坐标为 8L ，第六次经过x轴的坐标为 7L ；如此循环运动；
则粒子第n次经过x轴的位置离O点的距离为 xn=(3n−1)L (n为奇数)或 x′n=(3n−5)L (n为偶数)

操作
N极向下插入
N极向上拔出
S极向下插入
S极向上拔出
原磁场(B0)的方向
向下
向下
向上
向上
原磁场(B0)穿过螺线管的磁通量的增减
增大
减小
增大
减小
电流表指针偏转的方向
左
右
右
左
螺线管内感应电流的磁场(B)的方向
向上
向下
向下
向上