安徽省芜湖市镜湖区2024_2025学年高二物理上学期1月期末试题含解析

这是一份安徽省芜湖市镜湖区2024_2025学年高二物理上学期1月期末试题含解析，共19页。试卷主要包含了试卷分值等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1．试卷分值：100 分，考试时间：75 分钟。
2．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上
对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答案
区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
3．所有答案均要答在答题卡上，否则无效。考试结束后只交答题卡。
一、选择题：本题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项
是符合要求的。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 静电复印机应用了静电吸附原理
B. 匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同
C. 电场线从正电荷出发，终止于负电荷；磁感线从磁体的 N 极出发，终止于 S 极
D. 根据磁感应强度的定义式 可知，磁感应强度 B 与 F 成正比，与 IL 成反比
【答案】A
【解析】
【详解】A．静电复印机应用了静电吸附原理，故 A 正确；
B．匀强电场中电场强度处处相同，但对于不同的电荷，根据 可知，所受的电场力也不同，故 B 错
误；
C．电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，磁感线在磁体外部从磁体的 N 极到 S 极，内部从 S 极
到 N 极，形成闭合曲线，故 C 错误；
D．磁感应强度的定义式 ，是比值定义式，磁感应强度 B 只由磁场本身决定，与 F、 无关，故 D
错误。
故选 A。
2. 关于安培力和洛伦兹力的方向，下列各图正确的是（ ）
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A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于 A 图像中电荷的速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力的作用，故 A 错误；
B．对于负电荷，根据左手定则，伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向负电荷运动的反方向，大拇
指所指方向即为洛伦兹力方向，故 B 正确；
C．对于通电导线，根据左手定则，伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，大拇指所指方
向即为安培力方向，所以 C 图中安培力方向应水平向右，故 C 错误；
D．由于 D 图像中电流的方向与磁场方向平行，不受安培力的作用，故 D 错误；
故选 B。
3. 如图所示，空间有磁感应强度大小为 B 的匀强磁场（图中未画出），水平放置一根通电长直导线。已知 a
、b、c、d 是以直导线为圆心的圆周上的四等分点，其中 b、d 位于竖直直径上，且 a 点的磁感应强度大小
为 0。下列说法正确的是（ ）
A. 匀强磁场的方向竖直向下
B. c 点的磁感应强度大小为 0
C. b 点的磁感应强度大小为 2B
D. 通电导线在 d 点的磁感应强度大小为 B
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【答案】D
【解析】
【详解】A．根据右手定则，可知电流在 a 点的磁场方向竖直向下，而 a 点的磁感应强度大小为 0，可知匀
强磁场的方向竖直向上，故 A 错误；
BCD．根据通电导线周围磁场分布规律，可知电流在 b、c、d 点的磁感应强度大小也为 B，根据右手定则，
可知电流在 c 点的磁感应强度方向竖直向上，根据磁场叠加，可知 c 点的磁感应强度大小为 2B，同理可知，
b 点的磁感应强度大小为 ，故 BC 错误，D 正确。
故选 D。
4. 如图所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带电，在带有正电的被喷工件的静电作用下，向被喷工件
运动，最后吸附在其表面。在涂料微粒向工件靠近的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 涂料微粒带正电
B. 涂料微粒的动能越来越小
C. 涂料微粒的电势能越来越小
D. 涂料微粒所受静电力越来越小
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意可知，涂料微粒在静电力作用下向工件靠近，而工件带正电，则涂料微粒带负电，故 A
错误；
BC．涂料微粒在静电力作用下向工件运动，则电场力对涂料微粒做正功，动能越来越大，电势能越来越小，
故 B 错误，C 正确；
D．离工件越近，涂料微粒所受静电力越大，故 D 错误。
故选 C。
5. 如图所示，电阻均匀的竖直圆环固定于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，PQ 是直径，圆弧 MGN 对应的
圆心角为 。当 M、N 与内阻不计的直流电源相连时，圆环所受的安培力大小为 F；当 P、Q 与该电源相
连时，圆环所受的安培力大小为（ ）
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A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知，当 M、N 与电源相连时，圆环 MGN 和圆环的其余部分并联，两部分的长度之比为
，电阻之比为 ，则通过的电流之比为 ，设圆的半径为 r，通过圆环 MGN 的电流为 ，则整个圆环
所受的安培力大小
当 、 与该电源相连时，设通过圆环 的电流为 ，由欧姆定律可知
则圆环所受的安培力大小
故选 A。
6. 肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的，当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，与云
底相对的底下地面变成正电荷中心，云底会出现大气被强烈电离的一段阻值约 的气柱。在某一次
闪电前，云地间距离约 1km，第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约 6C，闪击持续时间约 。假定
闪电前云地间的电场是匀强电场，下列说法正确的是（ ）
A. 闪电电流的方向由云层到地面
B. 闪电电流的平均值约
C. 云地之间的电势差约
D. 闪电前云地间的电场强度大小约
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【答案】B
【解析】
【 详 解 】 AB． 由 电 流 的 定 义 可 知 ， 闪 电 电 流 的 方 向 由 地 面 到 云 层 ， 闪 电 电 流 的 平 均 值 约
故 A 错误，B 正确；
C．由欧姆定律，可得
即云地之间的电势差约 ，故 C 错误；
D．由于闪电前云地间的电场可看作匀强电场，可得
故 D 错误。
故选 B。
7. 如图所示的电路中，电源电动势为 E、内阻为 r， 和 为定值电阻， 为滑动变阻器，理想二极管 D
具有单向导电性，平行板电容器中带电微粒 P 处于静止状态，其中 ，各电表均为理想电表。当滑动变
阻器 的滑片向 b 端移动时，下列说法正确的是（ ）
A. 微粒 P 将向下运动
B. 电源的输出功率将增大
C. 电压表 的变化量与电流表 A 的变化量之比增大
D. 电压表 的变化量与电流表 A 的变化量之比减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．当滑动变阻器 的滑片向 端移动时，滑动变阻器 接入电路的电阻减小，外电路总电阻减
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小，根据闭合电路的欧姆定律
可知总电流 增大，因电容器与二极管串联，则电容器上电荷量不变，两极板间电场强度不变，微粒 静止
不动，故 A 错误；
B．由于 ，根据电源输出功率与外电路电阻的关系，可知随外电路电阻减小，电源的输出功率将增大，
故 B 正确；
C．根据欧姆定律，有
故电压表 的变化量与电流表 A 的变化量之比不变，故 C 错误；
D．根据闭合电路 欧姆定律，有
则
故电压表 的变化量与电流表 A 的变化量之比不变，故 D 错误。
故选 B。
8. 如图所示为回旋加速器的工作原理图， 和 是两个半径为 R 的中空半圆形金属盒，磁感应强度大小
为 B 的匀强磁场与 D 形盒面垂直，两金属盒之间有周期性变化的交变电场。P 处的粒子源由静止释放质量
为 m、电荷量为 q 的带电粒子，粒子在两盒之间被加速，然后进入磁场中做匀速圆周运动，再次到达两盒
间的缝隙时，电场方向反向，使粒子再次被加速，往复循环。两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间忽
略不计，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子的最大速度为
B. 交变电场的频率为
C. 仅改变粒子的比荷，该回旋加速器也可加速此粒子
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D. 若加速电压为 U，则粒子被电场加速的次数为
【答案】D
【解析】
【详解】A．洛伦兹力提供向心力，有
解得
故 A 错误；
BC．粒子在磁场中的周期
为了使粒子每经过狭缝都加速，则交变电场的周期等于粒子做圆周运动的周期，则交变电场的频率
可知仅改变粒子的比荷，该回旋加速器无法加速该粒子，故 BC 错误；
D．若加速电压为 ，有
解得加速次数
故 D 正确。
故选 D。
二、选择题：本题共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分。在每小题给出的选项中，有多项符合题
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。
9. 下列所示的各物理情景中，能产生感应电流的是（ ）
A. 图甲中，条形磁铁向右匀速移动
B. 图乙中，线圈与通电导线在同一平面，且线圈竖直向上移动
C. 图丙中，水平面上两根金属棒处于竖直向上 匀强磁场中分别向两侧匀速移动
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D. 图丁中，将条形磁铁靠近不闭合的线圈
【答案】AC
【解析】
【详解】A．图甲中，条形磁铁向右匀速移动，闭合线圈内磁通量发生变化，可以产生感应电流，故 A 正
确；
B．图乙中，线圈与通电导线在同一平面，且线圈竖直向上移动，线圈内磁通量不变，线圈中没有感应电流，
故 B 错误；
C．图丙中，两根导体棒以一定的速度向相反方向运动，穿过闭合回路的磁通量增大，可以产生感应电流，
故 C 正确；
D．图丁中，将条形磁铁靠近不闭合的线圈，线圈中磁通量变化，但回路不闭合，没有感应电流，故 D 错
误。
故选 AC。
10. 质谱仪在物理研究中起着非常重要的作用。如图所示为质谱仪的工作原理示意图，粒子源产生的带电粒
子经加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内有相互正交的磁感应强度大小为 B 的匀强磁场和电
场强度大小为 E 的匀强电场。平板 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片 ，平板 S 下方
有匀强磁场。不计粒子的重力和粒子间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里
B. 平板 S 下方的磁场方向垂直于纸面向里
C. 能通过狭缝 P 的粒子的速率为
D. 粒子打在胶片上的位置离狭缝 P 越近，粒子的比荷越大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由加速电场的电场方向，可知粒子带负电，速度选择器中粒子受方向向左的电场力，故洛伦兹
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力方向向右，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外，故 A 错误；
B．在偏转磁场中，根据左手定则，可知磁场方向垂直于纸面向里，故 B 正确；
C．能通过狭缝 的粒子的速率满足
解得
故 C 错误；
D．粒子在磁场中运动时，有
解得
则粒子打在胶片上的位置
可知离狭缝 越近的粒子的比荷 越大，故 D 正确。
故选 BD。
三、非选择题：本题共 5 题，共 58 分。其中 11~12 每空 2 分。
11. 某物理兴趣小组的同学设计了一个利用天平测定磁感应强度的实验方案，实验原理如图所示，天平的右
臂下面挂一个宽为 L 的矩形线圈，线圈的下部悬在方向垂直于纸面的匀强磁场中。天平左右悬点关于支点
对称，线圈共 N 匝，当地重力加速度大小为 g，实验步骤如下：
（1）未通电流时，在天平左盘内放入质量为 M 砝码，使天平平衡；当给线圈通以逆时针方向、大小为 I
的电流（如图所示）时，需要在砝码盘中再加入质量为 的砝码，天平才重新平衡。分析可知磁场方向垂
直于纸面______（填“向里”或“向外”），磁感应强度大小 ______。（用题中所给物理量符号表示）
（2）只改变通入线圈电流 I 的大小，砝码盘中放入砝码使天平平衡，读出砝码盘中砝码的总质量 m，得到
多组 m 和 I 数据后，作出了 图像，若该图像是一条斜率为 k 的直线，则匀强磁场的磁感应强度大小
______。（用 g、k、L 和 N 表示）
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【答案】（1） ①. 向外 ②.
（2）
【解析】
【小问 1 详解】
[1]由题意可知，线圈受到向下的安培力，根据左手定则，可知磁场方向垂直于纸面向外；
[2]根据平衡条件，有
解得
【小问 2 详解】
根据平衡条件，有
化简可得
则 图像的斜率
解得
12. 在“测量电源电动势和内阻”的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，会产生系统误差，为了消除
电表的内阻产生的系统误差，某兴趣小组用如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，其中 ．实
验操作步骤如下：
①将滑动变阻器滑到最左端位置，单刀双掷开关 S 与 1 接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 R，记录下若
干组数据 U、I 的值，断开开关 ；
②单刀双掷开关 S 与 2 接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 R，记录下若干组数据 U、I 的值，断开开关
；
③在图乙中分别作出两种情况所对应的 图像。
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（1）某次电压表读取时，指针如图丙所示，则读数 ______V。
（2）图丙中的曲线Ⅰ是开关与______（填“1”或“2”）接通时相对应的图线。
（3）根据图乙中的 图线，综合图线Ⅰ和Ⅱ的数据，可消除电流表和电压表内阻的影响，可知电源电
动势 ______V， ______ 。（结果均保留三位有效数字）
（4）该兴趣小组经讨论认为，利用图乙还可以计算出电流表的内阻，则电流表的内阻 ______ 。
【答案】（1）1.30
（2）1 （3） ①. 1.80 ②. 2.50
（4）0.5
【解析】
【小问 1 详解】
由图乙可知，电压表的量程为 3V，其分度值为 0.1V，需要估读到分度值的下一位，由图丙可知，电压表读
数
【小问 2 详解】
当单刀双掷开关接 1 时，电动势测量值（图像与纵轴的交点）准确，内阻测量值（图像的斜率）偏大；当
单刀双郑开关接 2 时，电动势测量值偏小，内阻测量值偏小。曲线Ⅰ与纵轴的交点大于曲线Ⅱ与纵轴的交
点，并且曲线Ⅰ的斜率大于曲线Ⅱ的斜率，可知曲线Ⅰ是开关与 1 接通时相对应的图线。
【小问 3 详解】
[1][2]当单刀双郑开关接 1 时，电流表示数为零时，电压表测量准确；当单刀双掷开关接 2，电压表示数为
零时，电流表测量准确。如图所示的虚线为电源 曲线的准确值
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由虚线可得电源电动势
内阻
【小问 4 详解】
图线Ⅰ的斜率
结合图乙可知，图线Ⅰ 斜率
解得
13. 如图甲所示的电路中，滑动变阻器的滑片从右端滑到左端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变
化情况如图乙所示。电表均为理想电表，求：
（1）电源的电动势和内阻；
（2）滑动变阻器的总电阻；
（3）滑动变阻器 最大功率。
【答案】（1） ，
（2）
（3）
【解析】
【小问 1 详解】
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分析可知， 是电压表 随电流表的变化图线， 是电压表 随电流表的变化图线，由闭合电路的欧
姆定律有 ，化简可得
结合图线 ，可知 ，
【小问 2 详解】
由 图像可知，定值电阻
当滑动变阻器的滑片在最右端时，电压表 读数最大，则滑动变阻器的总电阻
【小问 3 详解】
将 看做是电源内阻，则等效电源的内阻
滑动变阻器的功率
由数学知识可知，当滑动变阻器的阻值等于等效电源内阻时，其功率最大，最大功率
14. 如 图 所 示 为 某 静 电 除 尘 装 置 的 简 化 原 理 图 ， 两 平 行 带 电 极 板 间 为 除 尘 空 间 ， 比 荷 均 为
的带负电的尘埃分布均匀，均沿极板方向以大小 的初速度射入除尘空间，
带电尘埃碰到下极板时立即被中和，同时尘埃被收集。已知极板长 ，板间距离 ，调整
两极板间的电压可以改变除尘率 （相同时间内被收集尘埃的数量占进入除尘空间尘埃的数量的百分比）。
不计空气阻力、尘埃的重力及尘埃之间的相互作用，忽略边缘效应。当除尘率 时，求：
（1）两极板间的电压；
（2）恰好能射出极板的尘埃，射出极板时的速度；
（3）若要使除尘率达 100%，两极板间所加电压的最小值。
【答案】（1）
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（2） ，
（3）
【解析】
【小问 1 详解】
若某尘埃恰好能被收集，
解得
尘埃在极板间做类平抛运动，水平方向有
解得
竖直方向，有
解得
由牛顿第二定律有 ，
解得两极板间的电压
【小问 2 详解】
恰好能射出极板的尘埃，竖直方向有
则尘埃射出极板时的速度大小
设速度方向与水平方向夹角为 ，则
【小问 3 详解】
当 时，沿上极板射入的尘埃，竖直方向有 ，
解得
15. 如图所示，以 O 为圆心、半径为 R 的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，ab 为圆的水平直径。
在 a 处有一粒子源能沿垂直于磁场的各个方向，向磁场发射质量为 m、电荷量为 q、速率不同的带正电粒子。
已知从 a 点沿 ab 方向、以大小 的初速度射入磁场的粒子 P，恰好从 c 点离开磁场，Oc 与 Ob 间夹角
，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。求：
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（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）粒子 Q 沿与 ab 成 角的方向斜向右上射入磁场，仍从 c 点离开，则粒子 Q 射入磁场的初速度大小
及在磁场中运动的时间；
（3）要使所有粒子只能从 所对应的磁场边界射出，粒子射入磁场的初速度大小范围。
【答案】（1）
（2） ，
（3）
【解析】
【小问 1 详解】
粒子 的运动轨迹如图甲所示
设粒子 做圆周运动的半径为 根据几何关系，有
解得
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由洛伦兹力提供向心力，有
解得
【小问 2 详解】
粒子 的运动轨迹如图乙所示
设粒子 做圆周运动的半径为 ，由几何关系，有
由洛伦兹力提供向心力，有
解得
粒子 在磁场中做圆周运动的周期
由几何关系，可知粒子 做圆周运动的圆心角
则粒子 在磁场中运动的时间
【小问 3 详解】
要使所有粒子从 所对应的磁场边界射出，可知弦 为速度最大的粒子的轨迹的直径则最大半径
洛伦兹力提供向心力，有
解得
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所以粒子射入磁场的速度应满足
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