北京市八一学校高二上学期期末物理试卷（原卷版）-A4

这是一份北京市八一学校高二上学期期末物理试卷（原卷版）-A4，共10页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。）
1. 在一条沿水平方向放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁针。实验中观察到，当导线中没有通电流时，小磁针的指向如图所示；当导线中通恒定电流时，小磁针极向纸内转动，则（ ）
A. 导线中的电流方向向右
B. 导线中的电流方向向左
C. 若将小磁针放置在导线的上方，小磁针肯定不发生转动
D. 若将小磁针放置在导线的上方，也能观察到小磁针极向纸内转动
2. 如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两个接线柱连接到灵敏电流计上，把线圈A静置于线圈B的内部。下列判断正确的是（ ）
A. 开关闭合，向右移动滑动变阻器滑片的过程中，电流计指针不偏转
B. 开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将排斥线圈A
C. 开关闭合瞬间，电流计指针不偏转
D. 开关闭合瞬间，电流计指针会偏转
3. 在恒定的匀强磁场中固定一根通电直导线，导线的方向与磁场方向垂直，如图反映的是这根导线受到的磁场力大小F与通过导线的电流I之间的关系，M、N两点各对应一组F、I的数据，其中可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
4. 将、的电阻串联接在正弦交流电路中，通过电阻的电流i随时间变化的情况如图所示。则（ ）
A. 通过的电流有效值是1.2A
B. 两端的电压有效值是6V
C. 通过电流有效值是
D. 两端的电压有效值是
5. 如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电小球，玻璃管的右侧存在有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。从某时刻开始，玻璃管在外力作用下，始终保持不变的速度，沿垂直于磁场方向进入磁场中运动，最终小球从上端管口飞出。在这一过程中，小球所带电荷量保持不变，下列说法正确的是（ ）
A. 带电小球受到的洛伦兹力做正功
B. 玻璃管对带电小球的弹力不做功
C. 带电小球在竖直方向做匀加速直线运动
D. 带电小球的机械能保持不变
6. 如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一电荷量为+q的粒子以速度v从该装置的左端沿水平方向向右做直线运动。忽略粒子重力的影响，则（ ）

A. 该粒子的速度
B. 若只将粒子的电荷量改为，其将往上偏
C. 若只将粒子的电荷量改为+2q，其将往下偏
D. 若只将粒子的速度变为2v，其将往上偏
7. 如图所示，有质子()、氘核()、氚核()和氦核()四种带电粒子，先后从加速电压是U1的加速电场中的P点由静止释放，被加速后从B板的小孔射出沿CD间的中线进入偏转电压为U2的偏转电场，都能够从偏转电场的另一端射出。如果不计重力的影响，以下判断中正确的是（ ）
A. 质子()的偏转位移y最大
B. 氘核()的偏向角最小
C. 氦核()射出偏转电场时的动能最大
D. 氚核()的射出偏转电场时的速度最大
8. 某同学想对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图甲所示的电路，电路两端电压恒定，A1、A2为完全相同的电流传感器。先闭合开关K得到如图乙所示的图像，等电路稳定后，断开开关（断开开关的实验数据未画出）。下列关于该实验的说法正确的是（ ）
A. 闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
B. 乙图中的曲线表示电流传感器A2测得的数据
C. 断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭
D. 时刻小灯泡与线圈的电阻相等
9. 如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释放出来的电子束的径迹。在施加磁场之前，电子经加速后沿直线运动，如图甲所示；施加磁场后电子束的径迹，如图乙所示；再调节演示仪可得到图丙所示的电子束径迹。下列说法正确的是（ ）
A. 在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到图丙所示电子束径迹
B. 在图乙基础上仅提高电子的加速电压，可得到图丙所示电子束径迹
C. 施加的磁场方向为垂直纸面向外
D. 图乙与图丙中电子运动一周的时间一定相等
10. 某种滴水起电机装置如图1所示，滴水装置左右相同的两管口形成的水滴分别穿过距管口较近的铝环A、B 后滴进铝筒C、D， 铝环A 用导线与铝筒D相连，铝环B用导线与铝筒C相连，导线之间彼此绝缘，整个装置与外界绝缘。由于某种偶然的原因，C筒带上微量的负电荷，则与之相连的B环也带有负电荷，由于静电感应，B环上方即将滴落的水滴下端会带正电荷，上端带负电荷，如图2所示。水滴在落下瞬间，正负电荷分离，如图3所示，带正电荷的水滴落下穿过B环滴入D筒 ，C、D两筒之间产生电势差。为了研究问题方便，假设滴水装置中水足够多，每滴水的质量相同，忽略筒内液面高度的变化，下列说法正确的是（ ）
A. 滴水装置中会产生从左向右的电流
B. 水滴下落到筒内的时间越来越短
C. C 、D两筒之间电势差会一直增大
D. 在起电的过程中，水的重力势能完全转化为电能
二、多项选择题（共4小题。每题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是正确的，全部选对的得3分，选错或不答得0分，选对但不全的得2分。）
11. 下图中标出了匀强磁场的磁感应强度B、通电直导线中的电流I和它受到的安培力F的方向，其中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
12. 如图所示，电源与电动机连接成闭合回路。已知，电源电动势为E、内阻为r，电动机的额定电压为U、额定电流为I、线圈电阻为R。开关闭合后，电动机恰好正常工作，则（ ）
A. 电动机的额定电流
B. 电动机的额定电流
C. 电动机输出的机械功率
D. 电动机输出的机械功率
13. 如图所示，置于水平面上的两根金属导轨间距为L，分别与电源正、负极相连，导体棒放在导轨上且与导轨垂直，整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体棒，且与导轨平面夹角为，已知回路中电流为I，导体棒始处于静止状态，关于导体棒的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A. 安培力大小为0B. 安培力大小为
C. 静摩擦力大小为D. 静摩擦力大小为
14. 如图所示，将非磁性材料制成的圆管置于匀强磁场中，当含有大量正负离子的导电液体从管中由左向右流过磁场区域时，测得管两侧M、N两点之间有电势差U。忽略离子重力影响，则（ ）
A. M点的电势高于N点
B. N点的电势高于M点
C. 管中导电液体的流速越大，M、N两点之间的电势差U越大
D. 管中导电液体的离子浓度越大，M、N两点之间的电势差U越大
三、实验题（本大题共2小题，共18分）
15. 某同学通过实验测量一个定值电阻的阻值。
（1）他先用多用电表对该电阻进行了初步测量。他用电阻挡进行测量，指针位置如图所示，则该电阻的阻值约为_____。
（2）在（1）基础上，他想用电压表和电流表更精确地测量这个电阻的阻值。
他在实验室找到如下器材：
电流表：量程，内阻约；
电压表：量程，内阻约；
滑动变阻器：最大阻值，额定电流；
电源：电动势，内阻约：
开关一个，导线若干。
为了减小实验误差，电流表和电压表的连接方法应该选用如图中的_____（选填“甲”或“乙”），不考虑偶然误差，采用这种方式测量的结果与真实值相比偏_____（选填“大”或“小”）。
16. 实验课中同学们要完成“测量一节干电池的电动势和内阻”的任务，被测电池的电动势约为，内阻约为。某小组计划利用图示的电路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：
电流表：量程，内阻约
电流表：量程，内阻约
电压表：量程，内阻约
滑动变阻器：，额定电流
（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_____（填写仪器的字母代号）。
（2）请根据所示电路图，在如图中完成实物的连接________。
（3）上图是该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的图线，请据此图线判断被测干电池的电动势_____，内阻_____。（结果保留到小数点后两位）
（4）若仅考虑电表内阻的影响，上图中描绘的点迹与“电池两端电压的真实值”和“流过电池的电流真实值”所对应点迹存在一定的偏差，请根据实验中该同学测得的数据，以及电表的参数估算这一偏差的数量级约为_____。
A B.
C. D.
四、解答题：（本题共4小题，共40分。解答题应写出必要的文字说明、方程和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
17. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。电荷量为、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：
（1）粒子从电场射出时速度v的大小；
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R；
（3）粒子在磁场中运动的时间t。
18. 加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大作用，回旋加速器是其中的一种。如图所示为回旋加速器的工作原理图。和是两个中空的半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面。位于盒圆心附近的A处有一个粒子源，产生质量为、电荷量为的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间，加速过程中不考虑相对论效应。
（1）求所加交流电源的周期；
（2）若已知半圆金属盒的半径为，请估算粒子离开加速器时获得的最大动能。
19. 如图1所示，在竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道固定在水平面内，相距为。一质量为的导体棒垂直于放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。
（1）如图2所示，若轨道左端间接一阻值为的电阻，导体棒在水平向右的恒力的作用下由静止开始运动。
a．比较a、b两点电势大小的关系；
b．求导体棒最终的稳定速度的大小。
（2）如图3甲所示，若轨道左端间接一电动势为、内阻为的电源。闭合开关S，导体棒从静止开始运动。
a．推导导体棒的速度和加速度满足的关系表达式；
b．若在轨道左端间再接一阻值为的电阻，如图3乙所示。闭合开关，导体棒从静止开始运动。求导体棒最终的稳定速度的大小。
（3）如图4所示，若轨道左端间接一电容器，电容器的电容为，现给导体棒一个向右的初速度。
a．在图5中画出导体棒速度随时间变化的图像；
b．求导体棒最终的稳定速度的大小。
20. 半导体内导电粒子—“载流子”有两种：电子和空穴（空穴可视为能移动的带正电的粒子），每个载流子所带电量的绝对值均为e。如图1所示，将一块长为a、宽为b、厚为c的长方体半导体样品板静止放置，沿x轴方向施加一匀强电场，使得半导体中产生沿x轴正方向的恒定电流，之后沿y轴正方向施加磁感应强度大小为B的匀强磁场，很快会形成一个沿z轴负方向的稳定电场，称其为霍尔电场。
（1）若样品板中只存在一种载流子，测得与z轴垂直的两个侧面（图1中“上表面”和“下表面”）之间电势差为，求霍尔电场的电场强度大小。
（2）现发现一种新型材料制成的样品板中同时存在电子与空穴两种载流子，单位体积内电子和空穴的数目之比为。电子和空穴在半导体中定向移动时受到材料的作用可以等效为一个阻力，假定所有载流子所受阻力大小正比于其定向移动的速率，且比例系数相同。
a．请在图2（图1的样品板局部侧视图）中分别画出刚刚施加磁场瞬间，电子和空穴所受洛伦兹力的示意图。
b．在霍尔电场稳定后（即图1中“上表面”和“下表面”积累的电荷量不再改变），电子和空穴沿x方向定向移动的速率分别为和。关于电子和空穴沿z轴方向的运动情况，某同学假设了两种模型：模型①：电子和空穴都不沿z轴方向做定向移动；模型②：电子和空穴仍沿z轴方向做定向移动。请依据受力情况和电荷守恒等基本规律，判断该样品中电子和空穴沿z轴方向的运动情况符合哪种模型。若认为模型① 正确，请计算电子受到的霍尔电场的电场力大小；若认为模型② 正确，请计算电子与空穴沿z方向定向移动的速率和之比。
c．在（2）b基础上，求霍尔电场稳定后电场强度大小。