黑龙江省实验中学2023-2024学年度高二学年上学期期末考试物理试题和答案

这是一份黑龙江省实验中学2023-2024学年度高二学年上学期期末考试物理试题和答案，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

考试时间：75 分钟总分：100 分
一、选择题：本题共 10 道小题，共 46 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~7 题只有一项符合题目要求，每小题 4 分；第 8~10 题有多项符合题目要求，每小题 6 分，全部选对得 6 分，选对但不全的得 3 分，有
选错的得 0 分。
某电子束焊接机的工作原理示意图如图所示，在直流高压作用下，阴极K（接地）与阳极A 之间形成辐向电场，虚线为电场线，在同一电场线上有B、C、D 三点， BC  CD 。一电子以某一初速度从 B 点沿直线运动到D 点。不计电子所受的重力。下列说法正确的是（ ）
电子受到的电场力逐渐增大 B．电子所在位置的电势能逐渐升高
C．B、C 两点间的电势差小于 C、D 两点间的电势差
D．电子从 B 点运动到 C 点的时间大于其从 C 点运动到 D 点的时间
一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示．如果直导线可以自由地运动且通以由a 到b 的电流，则导线ab 受磁场力后的运动情况为()
从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 B．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 C．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 D．从上向下看顺时针转动并远离螺线管
如图，一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框，直角边长度为 2d，匀速穿过垂直于纸面向里、宽度为 d 的匀强磁场区，线框中将产生随时间变化的感应电流 i，设逆时针为线框中电流的正方向，当一直角边与磁场左边界重合时开始计时，则图中正确的是（ ）
B．C．D．
用如图甲所示的电路给一电容器充电，通过电压传感器和电流传感器测得的电容器两端电压随时间变化的 U-t 图像以及电路中的充电电流随时间变化的 i-t 图像如图乙所示，实验后用透明方格薄膜覆盖于 i-t图像上，根据图像可知此电容器的电容约为（ ）
A．3.2mFB．3.2FC．32mFD．320μF
如图所示是演示自感现象的电路图，L 为电感线圈，A1、A2、A3 是三个完全相同的灯泡。实验时，闭合开关S，灯A2 逐渐变亮，而另一个相同的灯A3 立即变亮，最终 A2 的亮度比 A3 的亮度更亮。下列说法正确的是（ ）
滑动变阻器 R 接入电路的电阻值与 L 的电阻值相同
闭合S 瞬间，L 中电流比变阻器 R 中电流大
若断开S 时，灯 A1 逐渐熄灭
若断开 S 时，灯A3 闪亮后再逐渐熄灭
回旋加速器两个D 形金属盒分别与高频交流电源两极相连接，D 形盒半径为 R，两盒放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源 A 置于盒的圆心附近，如图所示。若粒子源射出的粒子电荷量为 q，质量为 m，高频交变电源的电压为 U、频率为 f 。则下列说法正确的是（）
2 m
所加交流电源的频率 f = qB
粒子被加速后的最大动能为
q2 B2 R2
2m
加速电场的电压U 越大，粒子被加速后从 D 形盒射出的速度就越大
若要使该粒子获得的速度加倍，在交流电源不变的情况下，可以使磁感应强度 B 加倍
如图所示，边长为 3L 的正三角形 abc 区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），正三
角形中心 O 有一粒子源，可以沿 abc 平面任意方向发射相同的带电粒子，粒子质量为 m，电荷量为 q。粒子速度大小为 v 时，恰好没有粒子穿出磁场区域，不计粒子的重力及粒子间的相互作用力。下列说法正确的是（ ）
mv
磁感应强度大小为 qL
2mv
磁感应强度大小为 qL
若发射粒子速度大小为 2v 时，在磁场中运动的最短时间为  L
12v
若发射粒子速度大小为 2v 时，在磁场中运动的最短时间为  L
6v
如图 1 所示，一金属圆环放在磁场中，磁场方向与金属圆环平面垂直，磁感应强度 B 随时间t 的变化规律如图 2 所示，则在0  1s 的时间内与 1~3s 的时间内（ ）
金属圆环中感应电流的方向相反B．金属圆环中感应电流大小之比为1: 2 C．通过金属圆环中某一截面电荷量之比为 1:1 D．金属圆环中产生的焦耳热之比为 4:1
图甲为两水平金属板，在两板间加上周期为 T 的交变电压 u，电压 u 随时间 t 变化的图线如图乙所示。质量为 m、电荷量为 q、重力不计的带电粒子以初速度 v0 沿中线射入两板间，经时间 T 从两板间飞出。下列关于粒子运动的描述正确的是( )
t＝0 时入射的粒子，在电场中运动的 T 时间内电场力做功为 qU0
t＝0 时入射的粒子，在电场中运动的 T 时间内电场力的冲量为零
t＝1T 时入射的粒子，离开电场时偏离中线的距离最大
4
无论哪个时刻入射的粒子，离开电场时的速度都相同
如图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为 r、圆心在 O 点，过圆心放置一长度为 2r、电阻为 R 的辐条，辐条与圆环接触良好。现将此装置放置于磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上。现使辐条以角速度ω绕 O 点逆时针转动，右侧电路通过电刷与圆环中
心和环的边缘相接触，R1＝R，S 处于闭合状态，不计其他电阻。则下列判断正确的是()
2
A．通过 R1 的电流方向为自下而上B．感应电动势大小为2Br 2
C．理想电压表的示数为
Br 2
4
D．理想电流表的示数为
Br 2
3R
二、非选择题：本题共 5 小题，共 54 分。
11．（6 分）为描绘标有“ 3V ，1.8W ”字样的小灯泡的伏安特性曲线，所使用的器材有：导线，开关，电动势为 4V 的电池组和待测小灯泡，此外还有如下实验器材供选择：
电流表（量程为0.6A ，内阻约为1 ）
电流表（量程为3A ，内阻约为0.20 ）
电压表（量程为3V ，内阻约为2kΩ ） D．电压表（量程为15V ，内阻约为4.5kΩ ） E．滑动变阻器（ 0  20 ） F．滑动变阻器（0~100Ω）
为减小实验误差，下列四种实验方案最理想的是 （填正确答案标号）；
B．C．D．
在上述实验方案中，电流表应选，滑动变阻器应选（填器材前面的字母代号）。
某同学利用所选用的实验器材描绘出了小灯泡的伏安特性曲线，如下图所示，由图可知，随着电压的增加，小灯泡的电阻逐渐（选填“增大”或“减小”）；当流过小灯泡的电流为0.5A 时，此时小灯泡的电阻为Ω；
12．（8 分）如图 1 所示，通过调节开关 S，可使欧姆表具有“ 1 ”和“ 10 ”的两种倍率，可用器材如下：
干电池（电动势 E=1.5V，内阻 r=2Ω）；
电流表G（满偏电流 Ig  1mA ，内阻 Rg  90 ）；
定值电阻 R0 （阻值为5.0 ）；
滑动变阻器 R1（最大阻值为150 ）；
定值电阻 R2 、 R3 ；
开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干。
图 1
表笔A 是（填“红”或“黑”）表笔。若用欧姆表测电阻，将选择开关调到合适倍率后，需要将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使欧姆表指针指在欧姆零刻度处；
虚线框内是双量程电流表，已知 R2  1 ，当 S 接 a 时，对应电流表量程是0~ 0.1A ，那么定值电阻
R3   。
当开关S 拨向（填“a”或“b”）时，欧姆表的倍率是“×1”。
该欧姆表使用时间久了，电池的电动势变小为 E'=1.48V，内阻变大为 r'=5Ω，欧姆表仍可调零，某次开关接到“×10”倍率时，规范操作后测得一电阻的读数如图 2 所示，则该电阻实际的阻值为Ω。
13.（10 分）如图所示，水平线上的 M、N 两点上固定有电荷量均为 Q 的等量异种点电荷，质量为 m、电荷量为+q（可视为点电荷）的带正电小球固定在长为 L 的绝缘轻质细杆的一端，细杆另一端可绕过 O 点且与 MN 垂直的水平轴无摩擦地转动，O 点位于 MN 的垂直平分线上距 MN 为 L 处，M、N 两点间的距离为 2L。现在把杆拉到水平位置使小球从 A 点由静止释放，小球经过最低点 B 时的速度为 v，静电力常量为 k，重力加速度大小为 g，无穷远的电势为零，忽略带电小球对周围电场的影响。求：
（1）B 点的电场强度 EB ；
（2）A 点的电势A 。
14．（14 分）如图所示，在竖直平面内的坐标系 xOy 中，第三象限存在垂直于纸面向外匀强磁场和沿 x 轴负方向的电场强度为 E1=4N/C 的匀强电场，第一、二象限中存在垂直于纸面向里的匀强磁场和电场强度 E2=3N/C 的匀强电场。磁感应强度大小均为 B=1T。一带电荷量为 q 的油滴从图中第三象限的 P 点获得一初速度 v，恰好能沿 PO 做匀速直线运动（PO 与 x 轴负方向的夹角为θ=53°），并从原点 O 进入第一象限，经过一段时间后再次穿过 x 轴，重力加速度 g 取 10 m/s2，已知 sin53°=0.8 ，cs53°=0.6 求：
油滴的电性和在 P 点得到的初速度 v 的大小；
油滴再次穿过 x 轴时的横坐标 x 和油滴从原点O 开始再次到 x 轴所用的时间t。
15．（16 分）如图所示，两条足够长的平行金属导轨间距 L  0.5m ，与水平面的夹角  30 ，处于磁感应强度 B  0.2T 、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。导轨上的a、b 两根导体棒质量分别为
ma  0.3kg、mb  0.1kg ，电阻均为 R  0.1Ω ，长度均为 L  0.5m 。将a 棒固定，由静止释放b 棒，当b 棒达
到最大速度时，a 棒产生的焦耳热 Q=5J。导轨光滑且电阻忽略不计，运动过程中两棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度 g 取10m / s2 。
求b 棒的最大速度大小；
求从释放到达到最大速度时， b 棒的位移大小；
若在a 棒上施加大小为2N 、沿斜面向上的恒力 F (未画出），并将a 棒的固定解除，让a、b 棒同时由静止开始运动，求当a 棒速度 va=2m/s 时， b 棒的速度大小和加速度大小。
一、选择题
黑龙江省实验中学 2023-2024 学年度高二学年上学期期末考试物理学科答案
1．B 2．A3．C4．C5．D6．B7．C8．AC 9．BD10．AD
二、非选择题
11．（6 分，每小题 2 分）（1） C（2） AE（3） 增大4.4
12．（8 分，每小题 2 分） (1) 红欧姆（2） 9（3）a（4） 148Ω
13.（10 分）（1）大小
2kQ L2
，方向由 N 指向 M；（2）
mv2  2mgL 2q
解析:（1）固定在 M 点和 N 点的点电荷在 B 点产生的电场强度大小均为 E  kQ2分
L2
根据矢量合成，可知 EB
 2E  2kQ2分
L2
方向由N 指向 M1分
（2）小球从 A 点到B 点的过程中，根据动能定理有
mgL  qUAB
 1 mv2  02分
2
解得 U AB 
mv2  2mgL
1分
2q
无穷远的电势为零故B  01分
所以 A
 UAB
mv2  2mgL

1分
2q
14．（14 分）（1）负电，5m/s；（2）2.4m，0.55s
解析：（1）油滴带负电2 分
在第三象限，根据平衡条件可列qBv  qE12分
0sin
解得v=5m/s1 分
（2）在第三象限，根据平衡条件可得mg 
qE1 3 qE1分
tan 5341
进入第一象限后，由于 E  3 E ，故 mg  qE
方向相反，油滴做匀速圆周运动1 分
24 12
v2
根据洛伦兹力提供向心力知： qvB  m1分
R
由几何关系得
x  2R sin1分
解得：x =2.4m1 分
由周期公式T
 2 R1分
v
1分
得 T  2πm
qB

粒子在第一象限的运动时间t  2 T1分
360
b
解得：t = 0.55s1分 15．（16 分）（1）10m/s ；（2）30m；（3）v =6m/s，a=1m/s2
解析：（1）感应电动势 E  BLv1分
感应电流
I  E1分
2R
b 棒受到的安培力大小为
FA  BIL1分
b 棒的速度最大时，根据平衡条件得
FAmax  mb g sin1分
由以上各式解得
vm  10m/s2分
根据能量守恒有
m gx sin  1 m v2  2Q2分
b2 b m
解得x=30m2 分
因为ma  mb  g sin  2N  F
所以a、b 两根导体棒整体动量守恒
根据动量守恒有
ma va  mbvb  02分
b 棒的速度大小为vb=6m/s1 分
此时电路的感应电动势为
E  BLva  BLvb1分
感应电流为
I   E
2R
对b 棒根据牛顿第二定律有mb g sin  BI L  mba1分
解得a=1m/s21分