安徽省芜湖市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷（Word版附解析）

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1.答卷前，考生务必将自己的姓名、学校、考场/座位号、班级、准考证号填写在答题卷上，将条形码横贴在答题卷右上角“条形码粘贴处”。
2.作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔在答题卷上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卷各题目指定区域内；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液，不按以上要求作答无效。
4.考生必须保证答题卷的整洁，考试结束后，将试题卷和答题卷一并交回。
一、选择题（每小题4分，共40分；1-8小题为单选题，9-10小题为多选题，全部选对得4分，选不全得2分，错选或不答得0分）
1. 在电磁学的发展中，许多科学家做出了不可磨灭的贡献。下列说法符合史实的是（ ）
A. 密立根最早测得元电荷e的数值
B. 麦克斯韦率先提出“力线”这一概念，用来描述电磁场
C. 赫兹通过实验证实了电磁波的存在，建立了完整的电磁场理论
D. 库仑通过扭秤实验得出了库仑定律，并测出了静电力常量的值
【答案】A
【解析】
【详解】A．密立根利用油滴实验，最早测得元电荷e的数值，故A正确；
B．法拉第率先提出“力线”这一概念，用来描述电磁场，故B错误；
C．赫兹通过实验证实了电磁波的存在，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，故C错误；
D．库仑通过扭秤实验得出了库仑定律，但是，由于在库仑时代，电荷量的单位还没有规定，即具体是谁测出了静电力常量的值，并不确定，故D错误。
故选A。
2. 如图所示，、是可视为点电荷的两个带正电的小球，电荷量都为。用长为绝缘轻绳悬挂在同一点，静止时相距10cm，，则两球的库仑力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据库仑定律可得两球的库仑力大小为
故选D。
3. 在某电场中，将电荷量的正电荷从点移到点，克服静电力做功，则、两点间的电势差为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】、两点间的电势差
故选C。
4. 在坐标平面内有方向平行于该平面的匀强电场，四点坐标如图所示，已知、、三点电势分别为、、，下列说法正确的是（ ）
A. 坐标原点的电势为
B. 点的电势为
C. 匀强电场的电场强度大小为
D. 匀强电场方向沿轴正方向
【答案】C
【解析】
详解】A．根据
解得坐标原点的电势为
选项A错误；
B．根据
可得点的电势为
选项B错误；
CD．则y轴为等势面，匀强电场方向沿轴负方向，匀强电场的电场强度大小为
选项C正确，D错误。
故选C。
5. 甲、乙为两个完全相同的长方体导体，边长为、、，将它们接入电路中，闭合开关，经过导体的电流方向如图甲、乙所示，若理想电流表、的示数相等，则导体甲、乙的电阻率之比为（ ）
A. 1：9B. 9：1C. 1：3D. 3：1
【答案】A
【解析】
【详解】甲的电阻
乙的电阻
理想电流表、的示数相等，则
解得
故选A。
6. 手机和平板电脑的触摸屏多数采用的是电容式触摸屏，其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板、分别接在一恒压直流电源的两端，上极板为可动电极，下极板为固定电极。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极会向下移动，从而改变电容器的电容。当压力增大时（ ）
A. 电容器的电容减小B. 电容器所带电荷量减小
C. 极板间的电场强度减小D. 电阻上有从流向的电流
【答案】D
【解析】
【详解】A．当压力增大时，两板间距减小，根据
可知，电容器的电容增大，选项A错误；
B．根据
Q=CU
因两板电压一定，则C增加时电容器所带电荷量增加，选项B错误；
C．根据
可知，极板间的电场强度变大，选项C错误；
D．电容器所带电荷量增加，电容器充电，则电阻上有从流向的电流，选项D正确。
故选D。
7. 如图所示，电流表和是由两个相同电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关，则有（ ）
A. 、读数之比为1：1B. 、的读数之比为5：1
C. 、的指针偏转角度之比为5：1D. 、的指针偏转角度之比为1：5
【答案】B
【解析】
【详解】AB．两电流表由两个相同的电流计改装而成，根据电流表改装原理可知改装后电流表内阻为
则、的内阻之比为
两电流表并联，则电压相等，则电流之比，即读数之比为5：1，选项A错误，B正确；
CD．、的量程之比为5:1，读数之比为5:1，则指针偏转角度之比为1：1，选项CD错误。
故选B。
8. 芯片制造中重要工序之一是离子注入，速度选择器是离子注入的重要组成部分。如图所示，从左侧离子源发射出速度不同的各种离子，仅有部分离子沿平行于纸面的水平直线穿过速度选择器右侧挡板上的小孔（挡板未画出）。已知速度选择器中匀强电场的场强大小为、方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面、磁感应强度大小为，速度选择器置于真空中，不计离子受到的重力。下列说法正确的是（ ）
A. 速度选择器只能筛选正电荷，不能筛选负电荷
B. 筛选出的离子的速度大小一定为
C. 筛选出的离子的比荷一定相同
D. 只增大电场强度，离子的动能一定增加
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．能通过选择器的离子满足
解得
即速度为的粒子都能沿直线通过选择器，与电性无关，与比荷无关，选项ABC错误；
D．若离子带正电，则只增大电场强度，离子受向下的电场力增加，离子向下偏转，电场力做正功，则离子的动能一定增加；若粒子带负电，则只增大电场强度，离子受向上的电场力增加，离子向上偏转，电场力做正功，则离子的动能一定增加，选项D正确。
故选D。
9. 如图所示，、都是阻值为的定值电阻，是阻值足够大的滑动变阻器，电源内阻为，、和都是理想电压表和电流表；、分别表示电压表、示数的变化量，表示电流表的示数变化量。闭合开关，当滑动变阻器的滑片由左向右缓慢滑动时，则下列说法中正确的是（ ）
A. 表示数减小，表示数减小，表示数增大
B.
C. 时，上的输出功率最大
D.
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．滑动变阻器的滑片由左向右缓慢滑动时，滑动变阻器接入电阻增大，电路干路电流减小，电流表示数减小，表示数减小，定值电阻与电源内阻承担电压均减小，可知滑动变阻器两端电压增大，即表示数增大，故A错误；
B．根据欧姆定律有
则有
故B正确；
D．根据闭合电路欧姆定律有
则有
结合上述解得
故D正确；
C．上消耗的功率
根据数学对勾函数，作出上述函数的图像如图所示
可知，当时，上的输出功率最大，故C正确。
故选BCD。
10. 如图所示，等腰直角三角形区域内（包含边界）有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，在的中点处有一粒子源，沿与平行的方向发射速率不同，质量为，电荷量为的带负电粒子，已知这些粒子都能从边离开区域，，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. 速度的最大值为B. 速度的最大值为
C. 在磁场中运动的最长时间为D. 在磁场中运动的最长时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】粒子从ab边离开磁场时的临界运动轨迹如图所示
AB．设粒子最大轨迹半径为，由图中几何关系可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力可得
可得速度的最大值为
故A正确，B错误；
CD．由图可知粒子在磁场中运动轨迹对应的最大圆心角为，则粒子在磁场中运动的最长时间为
故C错误，D正确。
故选AD。
二、填空题（每空2分，共14分）
11. 如图螺旋测微器的读数是___________mm；游标卡尺的读数是___________mm。
【答案】 ①. 1.841##1.842##1.843##1.844##1.845##1.846 ②. 42.40
【解析】
【详解】[1]螺旋测微器的读数是1.5mm+0.01mm×34.3=1.843mm；
[2]游标卡尺的读数是42mm+0.05mm×8=42.40mm。
12. 有一种利用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。则该磁流体发电机的正极为___________（选填“A”或“B”）；若A、B两板相距为，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为，等离子体以速度沿垂直于的方向射入磁场，这种磁流体发电机的电动势大小为___________。
【答案】 ①. B ②.
【解析】
【详解】[1]根据左手定则可知，正离子受洛伦兹力向下，则B板集聚正电荷，则该磁流体发电机的正极为B；
[2]当平衡时
可得这种磁流体发电机的电动势大小为
E=U=Bdv
13. 如图所示，线圈面积为S，线圈平面与磁感应强度为的匀强磁场方向平行位置开始转过90°，则在这一过程中穿过线圈的磁通量的改变量为______。
【答案】
【解析】
【详解】[1]线圈平面与磁感应强度为的匀强磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量
线圈平面与磁感应强度为的匀强磁场方向平行位置开始转过90°时，穿过线圈的磁通量
则在这一过程中穿过线圈的磁通量的改变量为
14. 如图所示，“”型导线固定并垂直放置在磁感应强度大小为的匀强磁场中，已知，垂直。导线通入恒定电流时，导线受到的安培力大小为___________。
【答案】
【解析】
【详解】导线的等效长度为
导线受到的安培力大小为
15. 如图所示，是置于通电螺线管正上方的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里。在开关接通后，导线所受安培力方向___________。（选填“向下”、“向上”、“向右”或“向左”）
【答案】向上
【解析】
【详解】在开关接通后，根据右手螺旋定则可知，导线所在处的磁场方向水平向左，根据左手定则可知导线所受安培力方向向上。
三、实验题（每空2分，共12分）
16. 小朱和小潘两位同学利用一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，设计了如图甲所示的电路进行电阻率的测量。其中为电阻丝，经测量得其横截面积大小为，是阻值为的定值电阻。正确接线后，闭合开关S，调节滑片P，记录多组电压表示数、电流表示数以及对应的长度的值。
（1）在实验中选用电流表的量程来测量电流，示数如图乙所示，则电流大小为___________A；
（2）根据实验数据绘出图像如图丙所示，两位同学顺便测得电池的内电阻___________（结果保留两位有效数字）；
（3）根据实验数据绘出图像如图丁所示，则电阻丝的电阻率___________。
【答案】 ①. 0.30 ②. 0.20 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]电流表的量程为，分度值为，由图乙可知，电流大小为。
（2）[2]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知丙图中的图像的斜率绝对值为
可得电池的内电阻为
（3）[3]根据欧姆定律和电阻定律可得
可知图像的斜率为
可知电阻丝的电阻率为
17. 在练习使用多用电表的实验过程中：
（1）多用电表直流电压挡有、和共3个量程挡位，其内部结构如图甲所示，灵敏电流计满偏电流为、内阻，当接线柱接挡位3时直流电压挡的量程为，则电阻的大小为___________。
（2）利用多用电表测量某电阻阻值，图乙为多用电表的表盘。
①若使用“”倍率测量某电阻时，指针位置如图乙所示，则该电阻阻值为___________。
②关于多用电表的使用，下列操作错误的是___________。
A．若测量某电阻时欧姆表指针偏转角度太小，应选用更高倍率的挡位完成测量
B．测量不同电阻的阻值时，不需要每次都进行机械调零，但一定都需要重新进行欧姆调零
C．用“”的倍率测量某电阻时指针指在20和30刻度正中间，则测得的阻值小于
D．测量某二极管的正向电阻时，应使黑表笔接二极管的正极
【答案】 ①. 40000 ②. 140 ③. B
【解析】
【详解】（1）[1]当接线柱接挡位2时直流电压挡的量程为，则有
当接线柱接挡位3时直流电压挡的量程为，则有
联立解得
（2）①[2]若使用“”的倍率测量某电阻时，指针位置如图乙所示，则该电阻阻值为
②[3] A．若测量某电阻时欧姆表指针偏转角度太小，说明待测电阻较大，应选用更高倍率的挡位完成测量，故A正确，不满足题意要求；
B．测量不同电阻的阻值时，不需要每次都进行机械调零，如果不需要更换欧姆倍率挡位，则不需要重新进行欧姆调零，如果需要更换欧姆倍率挡位，则需要重新进行欧姆调零，故B错误，满足题意要求；
C．用“”的倍率测量某电阻时指针指在20和30刻度正中间，则测得的阻值小于，故C正确，不满足题意要求；
D．测量某二极管的正向电阻时，应使黑表笔接二极管的正极，故D正确，不满足题意要求。
故选B。
四、计算题（第18题10分，第19题12分，第20题12分，共34分；计算过程要有必要的文字说明和相关的公式，没有过程只有答案不给分）
18. 如图所示，电源电动势，内阻，电阻。电动机的额定电压，线圈电阻。求：
（1）只闭合开关时，电流和电源的效率；
（2）、均闭合后，电动机恰能正常工作，电动机的输出功率。
【答案】（1）， ；（2）
【解析】
【详解】（1）只闭合开关时，电路中的电流为
此时电源的效率为
（2）开关、均闭合后，电动机恰好正常工作，可得此时路端电压为9V，干路电流为
可得通过电动机中的电流为
此时电动机的输出功率为
19. 如图甲所示，电子加速器的加速电压为，偏转电场的极板相距为。大量电子由静止加速后，不断地从两板正中间沿水平方向射入偏转电场。两板不带电时，电子通过两板的时间为，当在两板间加如图乙所示的周期为、最大值为（未知）的变化电压时，偏移量最大的电子恰从两极板右边缘射出。电子的电荷量为，质量为，不计电子重力和它们之间相互作用力，求：
（1）电子射入偏转电场时的速度大小；
（2）偏转电场的电压；
（3）何时从左侧进入的电子从平行板右侧距离中线上方处飞出？
【答案】（1）；（2）；（3）（n=1，2，3…）或
【解析】
【详解】（1）电子在加速电场做加速运动，根据动能定理
解得
（2）电子在偏转电场中做分段类平抛运动，其中水平方向匀速运动，速度为
竖直方向做分段匀变速运动，其图像如图所示从图看出在
时刻进入偏转电场电子，出偏转电场时偏移量最大，依题意得
由牛顿第二定律
由运动学公式
解得偏转电压
（3）设时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方处飞出偏转电场，由运动公式可得
解得
所以在
时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方飞出偏转电场；同理可得在
时刻进入偏转电场的电子，也会从中线上方飞出偏转电场。
20. 如图所示，坐标系中，区域内存在着方向与轴成45°角的匀强电场，电场强度大小，在区域内存在着垂直于平面向里的匀强磁场，在区域内存在沿轴负方向的匀强电场，电场强度大小，带正电粒子从电场中点沿轴正方向以初速度射出，粒子恰从坐标原点进入电场，该粒子的比荷，不计粒子重力，求：
（1）粒子进入磁场时速度的大小和方向；
（2）磁感应强度的大小；
（3）粒子由点开始到第四次经过轴时所经历的时间。
【答案】（1），方向与x轴正方向夹角为；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在电场做类平抛运动，设经过时间进入磁场边界，方向与x轴正方向夹角为，有
解得
在竖直方向有
故粒子从处进入磁场，其速度大小
，解得
（2）由对称性可知，粒子由原点进入电场时速度方向与轴正向夹角也为，即在磁场中转过角度，设在磁场中圆周运动半径为，运动轨迹如图所示，
由几何关系得
所以
由洛伦兹力提供向心力有
解得
（3）粒子进入电场做匀减速运动，当速度为零时折返，由动能定理有
解得
所以粒子在电场中做往返一次的时间为，则
接着粒子由进入磁场速度大小不变，半径不变，为1/4圆弧，运动轨迹如图所示。
两次在磁场中运动的时间为，粒子在磁场中做圆周运动的周期为，
当粒子第四次到达轴后再在电场中做类平抛运动到达轴，在中做类平抛运动的时间为，则
联立起来得
粒子从点射出到第四次通过轴的时间