北京市东城区2024-2025学年高二（上）期末物理试卷

这是一份北京市东城区2024-2025学年高二（上）期末物理试卷，共12页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列物理量的名称和单位对应正确的是( )
A. 电场强度(V/C)B. 电容(F)C. 电动势(J)D. 电功(W)
2.关于电动势和电压的理解，下列说法正确的是( )
A. 电源两极间的电压就是电源的电动势
B. 家用5号干电池的电动势大于7号干电池的电动势
C. 两者单位都是伏特，故电动势与电压属于同一物理量
D. 电动势的大小反映电源把其它形式能量转化为电能的本领
3.如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为I1和I2，已知I1>I2，方向均向上。若用F1和F2分别表示导线M与N受到的磁场力，则下列说法正确的是( )
A. 两根导线相互排斥
B. 为判断F1的方向，需要知道I1和I2的合磁场方向
C. 两个力的大小关系为F1>F2
D. 仅增大电流I1，F1、F2会同时都增大
4.电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
A. 从b到a，下极板带正电B. 从a到b，下极板带正电
C. 从b到a，上极板带正电D. 从a到b，上极板带正电
5.如图所示的各电场中，A、B两点的电场强度相同的是( )
A. B. C. D.
6.将一块内阻为600Ω、满偏电流为50μA的电流表G改装成量程为0.6A的电流表，应该( )
A. 并联一个约为0.05Ω的电阻B. 并联一个约为7.2×106Ω的电阻
C. 串联一个约为0.05Ω的电阻D. 串联一个约为7.2×106Ω的电阻
7.如图所示，虚线a、b、c代表电场中一簇等势线，相邻等势线之间的电势差相等，实线为一带正电质点(重力不计)仅在电场力作用下从P到Q通过该区域时的运动轨迹，据此可知( )
A. a、b、c三条等势线中，a的电势最高
B. 电场中Q点处的电场强度大小比P点处大
C. 该质点在P点处的速率比在Q点处大
D. 该质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大
8.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )
A. 电压表的示数减小，电流表的示数增大B. 电压表与电流表的示数都增大
C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小D. 电压表与电流表的示数都减小
9.如图甲所示是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，线圈中a、b两条导线长均为L，分别通以图乙所示方向的电流I，两条导线处的磁感应强度大小均为B，则( )
A. 该磁场是匀强磁场
B. 在辐向磁场中磁感线总是与线圈平面垂直
C. 线圈将逆时针方向转动
D. a、b导线各自受到的安培力大小总为ILB
10.如图甲所示，一个匝数n=100的圆形导体线圈，面积S1=0.4m2，电阻r=1Ω。在线圈中存在面积S2=0.3m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个R=2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，b端接地，则下列说法正确的是( )
A. 圆形线圈中产生的感应电动势为6V
B. 电阻R两端的电压为4.5V
C. 通过电阻R的电流为1.5A
D. 在0～4s时间内，流经电阻R的电荷量为9C
11.两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是( )
A. q1、q2为等量异种电荷
B. 将一正点电荷从N点移到D点，电势能先减小后增大
C. 从N到D的连线上各点电场强度大小先增大后减小
D. N、C两点间场强方向沿x轴负方向
12.硅光电池具有低碳环保的优点．如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象，图线b是某电阻R的U−I图象．在该光照强度下将它们组成闭合回路，则硅光电池的( )
A. 电动势为5VB. 内阻为5.5Ω
C. 输出功率为0.72WD. 效率为50%
13.电流传感器可以像电流表一样测量电流，可以捕捉到瞬间的电流变化，相当于一个理想电流表。用如图甲所示的电路来研究电容器的放电过程。实验时将开关S拨到1端，用直流8V电压给电容器充电，待电路稳定后，将电流传感器打开，再将开关S拨到2端，电容器通过电阻R放电。以S拨到2端时为t=0时刻，电流传感器测得的电流I随时间t变化的图像如图乙所示，根据题意，下列说法正确的是( )
A. 由I−t图像可知，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为3.6×10−3C
B. 由I−t图像可知，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为3.6C
C. 此电容器的电容约为0.45F
D. 此电容器的电容约为4.5×10−3F
14.口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，对空气的过滤增加静电吸附功能。驻极处理装置如图所示。针状电极与平板电极分别接高压直流电源正负极，针尖附近的空气被电离后，带电粒子在电场力作用下运动，熔喷布捕获带电粒子带上静电。熔喷布带电后对电场的影响可忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，其速度和加速度均不断增大
B. 针状电极上，针尖附近的电场较弱
C. 熔喷布上表面因捕获带电粒子而带正电
D. 两电极相距越远，熔喷布捕获的带电粒子速度越大
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.导电玻璃是制造LCD的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃丝。主要实验步骤如下，完成下列问题。

(1)先用螺旋测微器测量导电玻璃丝的直径d，示数如图甲所示，其直径d= ______mm；再用刻度尺测出导电玻璃丝的长度为L。用多用电表测电阻时，将选择开关拨至“×1”挡，进行欧姆调零后，将两表笔接待测电阻两端，指针如图丙所示，则应选______(选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)挡重新进行测量。
(2)用“伏安法”测量该导电玻璃丝的阻值，电路图如图乙所示。除电源(电动势为4V，内阻不计)、电流表A(量程为0～30mA，内阻约1Ω)、电压表V(量程为0～3V，内阻约3kΩ)、待测导电玻璃丝(阻值约为200Ω)、导线、开关外，滑动变阻器应选用______(填以下给定器材前的字母)。电压表的左端应与电路中的______(选填“a”或“b”)点相连。
A.滑动变阻器R1(总阻值为200Ω，额定电流为2A)
B.滑动变阻器R2(总阻值为20Ω，额定电流为2A)
(3)若某次测量中，电压表和电流表示数分别为U和I，请用上述直接测得的物理量(d、L、U、Ⅰ)写出该导电玻璃的电阻率ρ的表达式，即ρ= ______。
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1.5V，内阻约为1.0Ω。
(1)某小组同学计划利用图甲所示的电路进行实验，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还提供下列器材：
电流表A：量程0～0.6A，内阻约0.125Ω
电压表V：量程0～3V，内阻约3kΩ
滑动变阻器R：0～20Ω，额定电流2A

①如图乙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U−I图线，请据此图线判断：被测干电池的电动势E= ______V，内阻r= ______Ω。(结果保留到小数点后两位)
②若考虑到电表内阻的影响，分析并判断该组同学测得的电动势E和内电阻r其测量值与真实值的大小关系。
(2)另一小组同学在实验过程中发现电压表出了故障，因此设计用一个电流表和一个电阻箱进行实验，实验电路如图丙所示。他们发现用这种方法进行实验误差较大，因此尝试利用图像进行误差分析。该组同学以电流表示数I为横坐标，以电流表示数I与电阻箱示数R的乘积U为纵坐标作出U−I图像，图丁中，实线是根据实验数据描点作图得到的U−I图像，虚线是没有电表内阻影响的理想情况，对应图丙电路设计的U−I图像是______。
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.在匀强电场中把电荷量为q=+2.0×10−9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为WAB=1.6×10−7J，再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为WBC=−4.0×10−7J。
(1)A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
(2)把电荷量为q′=−1.5×10−9C的点电荷从A点移动到C点，静电力做的功WAC′是多少？
(3)根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，并标出A、B、C三点可能的位置。
18.如图所示，一带电粒子由静止释放被电压为U1的加速电场加速，然后沿着与场强方向垂直的方向进入另一个匀强的偏转电场，并射出该偏转电场。已知粒子的带电量为q，质量为m；偏转电场两极板间电压为U2，偏转电场极板长为L，极板间距为d，不计粒子的重力。求粒子：
(1)在偏转电场中的运动时间；
(2)射出偏转电场时速度偏转角的正切值tanθ；
(3)射出偏转电场时垂直极板方向的偏转位移。
19.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10A，电动机启动时电流表读数为33A，若电源电动势为12.5V，内阻为0.1Ω，电动机绕组的电阻0.2Ω，电流表内阻不计，求：
(1)车灯的电阻值；
(2)电动机启动时流过车灯的电流以及电动机的输出功率；
(3)因电动机启动，车灯的电功率降低了多少？
20.如图1所示，足够长的光滑金属框架竖直放置，顶端留有接口a、b，两竖直导轨间距为d，一质量为m、长度为d的金属棒始终与竖直导轨接触良好，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于框架平面向里，重力加速度为g。不计空气阻力，不计框架和金属棒的电阻及电磁辐射的能量损失。
(1)若在a、b间接入一个阻值为R的定值电阻，如图2所示，从静止释放金属棒。
a.请分析说明金属棒的运动情况；
b.定性画出通过电阻R的电流i随时间t变化的图像；
c.求出金属棒的最终速度大小v1。
(2)若在a、b间接入一个电容为C的电容器，如图3所示，同样从静止释放金属棒，若电容器C不会被击穿。
a.依据必要的计算分析，说明金属棒的运动情况，并画出金属棒下降一段时间的速度随时间的变化关系图像；
b.求金属棒下降高度为h时的速度v2。
1.【答案】B
2.【答案】D
3.【答案】D
4.【答案】A
5.【答案】D
6.【答案】A
7.【答案】C
8.【答案】D
9.【答案】D
10.【答案】C
11.【答案】B
12.【答案】B
13.【答案】A
14.【答案】C
15.【答案】1.705 ×10 A b πUd24IL
16.【答案】1.48 0.84 C
17.【答案】解：(1)根据电场力做功与电势差的关系可得，
A、B间的电势差为：UAB=WABq=1.6×10−72.0×10−9V=80V，
B、C间的电势差为：UBC=WBCq=−4.0×10−72.0×10−9V=−200V，
则A、C间的电势差为：UAC=UAB+UBC=80V−200V=−120V；
(2)根据电场力做功与电势差的关系可得：WAC′=q′UAC=−1.5×10−9×(−120)J=1.8×10−7J；
(3)由(1)中所求可知，A点电势比B点电势高，B点电势比C点电势低，A点电势比C点电势低，则C点电势大于A点电势，A点电势大于B点电势，因为沿着电场线方向电势逐渐降低，所以沿着电场线方向，依次经过C点、A点、B点；由匀强电场中电势差与电场强度的关系可知，沿相同方向移动相同距离，电势差相等；因此可能的情况如图所示：

答：(1)A、B间，B、C间，A、C间的电势差分别是80V，−200V和−120V；
(2)把电荷量为q′=−1.5×10−9C的点电荷从A点移动到C点，静电力做的功WAC′是1.8×10−7J；
(3)见解析。
18.【答案】解：(1)带电粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得qU1=12mv02
粒子在偏转电场中做类平抛运动，沿v0方向有
L=v0t
解得粒子在偏转电场中的运动时间为
t=L m2qU1
(2)粒子在偏转电场中，沿电场方向有
a=qEm=qU2md
vy=at
射出偏转电场时偏转的角度的正切值为
tanθ=vyv0
联立解得
tanθ=U2L2U1d
(3)射出偏转电场时垂直极板方向的偏转位移为
y=12at2
可得
y=U2L24U1d
答：(1)在偏转电场中的运动时间L m2qU1；
(2)射出偏转电场时偏转的角度的正切值U2L2U1d；
(3)射出偏转电场U2时垂直极板方向的偏转位移U2L24U1d。
19.【答案】解：(1)电动机未启动时车灯两端的电压
U灯1=E−I1r=12.5−10×0.1=11.5V
车灯的电阻值
R=UI=11.510Ω=1.15Ω
(2)电动机启动时车灯两端的电压
U灯2=E−I2r=12.5V−33A×0.1Ω=9.2V
流过车灯的电流I 灯=U 灯2 R灯=8A
流过电动机的电流IM=I2−I灯=33−8=25A
电动机的输出功率PM=UMIM−IM2RM=9.2V×25A−(25A)2×0.1Ω=167.5W
(3)电动机启动时车灯的电功率P灯=U灯2I灯=73.6W
电动机未启动时车灯的电功率P灯′=U灯1I1=115W
车灯的电功率降低△P=P灯′−P灯=115W−73.6W=41.4W
答：
(1)车灯的电阻值为1.15Ω；
(2)电动机启动时流过车灯的电流为8A，电动机的输出功率为167.5W；
(3)因电动机启动，车灯的电功率降低了41.4W．
20.【答案】解：(1)a.金属棒切割磁感线产生的感应电动势E=Bdv
回路中的电流I=ER
金属棒受到的安培力F=BId
根据牛顿第二定律mg−F=ma
金属棒的速度增大，感应电动势E增大，电流I增大，安培力F增大，加速度a减小，所以金属棒做加速度减小的加速运动，当a=0时，达到最大速度，之后做匀速运动。
b.通过电阻R的电流i随时间t变化的图像如图1所示

图1
c.当金属棒向下做匀速运动时
mg=F=B2d2v1R
解得v1=mgRB2d2
(2)a.金属棒向下做加速运动，在极短时间Δt内，金属棒的速度变化Δv
根据加速度的定义有a=ΔvΔt
金属棒产生的电动势变化ΔE=BdΔv
电容器增加的电荷量Δq=CΔE= CBdΔv
根据电流的定义有I=ΔqΔt
解得：I=CBda
金属棒受到的安培力F安=BId
根据牛顿第二定律有mg−F安= ma
解得：a=mgm+CB2d2
可以判断金属棒做匀加速直线运动
故金属棒下降一段时间的vt图像如图2所示

图2
b.根据运动学公式有v22=2ah
解得v2= 2mghm+CB2d2
答：(1)a.金属棒做加速度减小的加速运动，当a=0时，达到最大速度，之后做匀速运动；
b.见解析；
c.金属棒的最终速度大小为mgRB2d2。
(2)a.金属棒做匀加速直线运动，速度随时间的变化关系图像见解析；
b.金属棒下降高度为h时的速度为 2mghm+CB2d2。