北京市通州区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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2024年1月
本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，请将答题卡交回。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 以下物理量是矢量的是（ ）
A. 磁感应强度B. 电动势C. 磁通量D. 电流强度
2. 一带电粒子在如图所示的电场中，只在静电力作用下沿虚线所示的轨迹从A点运动到B点。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带负电B. 粒子的动能减小
C. 粒子的加速度增大D. 粒子的电势能减小
3. 图为演示自感现象的实验电路，A1、A2为相同的灯泡，电感线圈L的自感系数较大，且使得滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈L的直流电阻相等，下列判断正确的是（ ）

A. 断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭
B 接通开关S，灯A2逐渐变亮
C. 接通开关S，灯A1立即变亮
D. 断开开关S，灯A1逐渐熄灭，A2闪一下再逐渐熄灭
4. 如图所示，一束带电粒子沿着水平虚线方向平行地飞过小磁针的正上方时，磁针的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是（ ）
①向左飞行的负离子②向右飞行的负离子③向左飞行的正离子④向右飞行的正离子
A. ①③B. ②③C. ①④D. ②④
5. 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关接通后将看到的现象是（ ）
A. 弹簧向上收缩B. 弹簧被拉长
C. 弹簧上下跳动D. 弹簧仍静止不动
6. 磁电式仪表基本组成部分是磁铁、线圈、铁芯等。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈转动范围内的磁场都是匀强磁场
B. 电表内部的铁芯是为了减小线圈与磁场间的作用
C. 通电线圈中的电流越大，指针偏转角度越小
D. 表针晃动过程中表内线圈将产生感应电动势
7. 图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接一只电阻为的灯泡，不计电路的其他电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 时线圈平面与中性面垂直
B. 每秒内电流方向改变100次
C. 灯泡两端电压有效值为
D. 时间内通过灯泡的电荷量为0
8. 如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是（ ）
A. 副线圈两端M、N的输出电压减小B. 副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C. 通过灯泡L1的电流增大D. 原线圈中的电流减小
9. 如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．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A1. A2．平板S下方有强度为B的匀强磁场．下列表述正确的是
A. 该带电粒子带负电
B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D. 粒子打在胶片上位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小
10. 下列各图所描述的物理情境，正确的是（ ）
A. 图甲中开关S闭合瞬间，线圈P中没有感应电流
B. 图乙中条形磁体附近水平放置的金属框从A位置向C位置竖直向下运动过程中，穿过金属框的磁通量先增大后减小
C. 图丙中线圈垂直于匀强磁场方向在磁场中向右平移时，线圈中有感应电流
D. 图丁中矩形线圈绕与匀强磁场平行的水平轴OO匀速转动时，穿过线圈的磁通量的变化量为零
11. 如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大
B. 在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度
C. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
D. 若将磁铁从更高处释放，线圈中产生的感应电流的峰值不变
12. 如图所示，大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和B相互排斥，静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别是α和β，且α＜β，两小球在同一水平线上，由此可知（ ）
A. B球受到的库仑力较大，电荷量较大
B. B球的质量较大
C. B球受到的拉力较大
D. 两球接触后，再处于静止的平衡状态时，悬线的偏角α′、β′仍满足α′＜β′
13. 一环形线圈固定在匀强磁场中，磁感线总是垂直线圈平面（即垂直于纸面），t = 0时刻磁场方向如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。若环形线圈电阻恒定，绕线圈顺时针方向为感应电流i的正方向，则下图中能正确反映线圈中感应电流i随时间t的变化关系的是（ ）
A B. C. D.
14. 如图甲所示，近日国内多地出现美丽而神秘的极光现象。极光本质上是由太阳发射的高速带电粒子流受地磁场的影响，进入地球两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。若高速粒子带正电，因其入射速度与地磁方向不垂直，导致其轨迹呈现出如图乙所示的螺旋状的形态（相邻两个旋转圆之间的距离称为螺距）。忽略引力和带电粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子进入大气层与空气发生作用后，在地磁场作用下的旋转半径越来越大
B. 随着纬度的增加，以相同速度入射的宇宙带电粒子的旋转半径增大
C. 在我国黑龙江北部地区仰视看到的极光将以顺时针方向做螺旋运动
D. 当不计空气阻力时，若仅减小入射粒子速度方向与地磁场的夹角，螺距也会减小
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 某同学探究“影响感应电流方向的因素”，实验如下：
（1）首先按图1所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图2所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验最主要的目的是________。（选填选项前的字母）
A．检查各仪器及导线是否完好
B．检查电流计量程是否合适
C．检查电流计测量电路的电流是否准确
D．推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向
（2）接下来用如图3所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁拔出螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）方向，由此可推断磁铁下端的磁极为________极（选填“N”或“S”）。
（3）又将实验装置改造，如图4所示。连接好实验电路并检查无误后，观察在闭合开关的瞬间和断开瞬间以及闭合开关后以不同速度移动滑动变阻器的滑片过程中，指针摆动情况，由此实验可以得出恰当的结论是________。（选填选项前的字母）
A．螺线管B的磁场变强或变弱影响感应电流大小
B．螺线管B的磁场变强或变弱影响感应电流方向
C．螺线管B的磁场强弱变化快慢影响感应电流大小
D．螺线管B的磁场强弱变化快慢影响感应电流方向
16. 在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，可选用的器材有：
A．电压表：，内阻约；
B．电流表：，内阻约；
C．电流表：，内阻约；
D．滑动变阻器：最大阻值，额定电流；
E．滑动变阻器：最大阻值，额定电流；
F．开关和导线若干。
（1）为保证测量结果尽量准确，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。（选填实验器材前对应的字母）
（2）用所选器材按照图1连接好电路后，将滑动变阻器滑片置于合适位置，闭合开关S，通过调整滑动变阻器，测得多组电流I和电压U。根据实验数据，绘制出如图所示的图像，由图线可求出该电源电动势________V，内阻________。（结果均保留两位小数）
（3）实验中，某同学发现电流表被损坏，他利用完好的电压表和实验室中的下述器材，仍然可以较准确测量电源电动势和内阻的是________（选填选项前的字母）。
A．另一滑动变阻器
B．电阻箱
C．多个已知阻值的定值电阻（阻值为几欧）
D．量程合适的电压表（内阻未知）
（4）有学习小组通过查阅资料得知：将锌、铜两电极插入水果中可制作水果电池，其电动势约。现利用三个水果电池串联给“”的小灯泡供电，发现小灯泡不发光。经检查，整个电路均无故障，测量电路中的电流，发现读数不足。请你据此分析小灯泡不发光的原因可能是________。
17. 在如图所示的匀强电场中，一个电荷量，质量为的带电小球所受静电力，沿电场线方向从静止由A运动到B，A、B两点间的距离，求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）A、B两点间的电势差；
（3）小球从A运动到B静电力做的功W。
18. “电磁炮”是现代军事研究中的一项尖端科技研究课题。其工作原理是将炮架放入强磁场中，并给炮架通入高强度电流，炮架相当于放入磁场的通电直导线，在安培力的作用下加速运动，在较短的轨道上短时间内获得一个非常大的速度射出。如图所示，已知加速轨道长度为L，轨道间距为d，炮架及炮弹的质量为m，足够大匀强磁场垂直于轨道所在平面，磁感应强度大小为B．炮架与水平轨道垂直。当给炮架通以大小恒为I的电流后，炮架与炮弹一起向右加速运动，不计一切阻力。求：
（1）通电时，炮架受到的安培力F的大小；
（2）离开轨道时，炮弹的速度v的大小；
（3）采取哪些措施能提高炮弹的发射速度。（至少提三条）
19. 如图所示电路中，电源电动势，内阻，电动机的电阻，电阻。电动机正常工作时，理想电压表的示数，求：
（1）电源的输出功率；
（2）电动机转化为机械能的功率；
（3）若电动机被卡住不转时，电动机消耗的功率。
20. 某同学受磁流体发电机的启发，设计了一种新型发电装置。如图所示，将发电装置、开关、导线与电阻组成一个电路，这种新型发电装置可看作直流电源。从微观角度看，在相距为d且足够长的M、N两金属板间加有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，将一束带正电的离子流以速度v水平向右喷入M、N两板间，带正电的离子在洛伦兹力的作用下向某一极板偏转，由于静电感应在另一极板上感应出等量的负电荷。宏观上两板间产生电势差，可为阻值为R的电阻供电。已知每个离子的质量均为m，电荷量为，单位时间内沿垂直极板方向上单位长度喷射的正离子个数为n。M、N两板间距。忽略离子的重力及离子间的相互作用力。
（1）求该发电装置的电动势E；
（2）只闭合开关将外电路短路，求此时回路中的电流；
（3）只闭合开关，待电路中电流稳定后，若单位时间内打在极板上的离了数为N，试推导写出N与R的关系式。