北京市延庆区2024-2025学年高二上学期期末考试 物理试卷（选考班）

这是一份北京市延庆区2024-2025学年高二上学期期末考试 物理试卷（选考班），共14页。
第一部分选择题（共45分）
一、单项选择题（本题共12道小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，请将最符合题意的选项选出。每小题3分，共36分）
1．下列物理量中，属于矢量的是（ ）
A．磁感应强度B．电动势C．电流强度D．磁通量
2．A为已知某电场中的一固定点，在A点放一电荷量为+q的试探电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则（ ）
A．若在A点移去电荷“+q”，A点的场强变为零
B．若在A点换上电量为“-q”的电荷，A点的场强方向发生变化
C．A点场强的大小、方向与试探电荷的电荷量、正负均无关
D．若在P点换上电荷量为+2q的点电荷，该电荷在P点受到的力仍为F
3．如图1所示，真空中有带电量Q的点电荷位于某点P处，已知点P在M、N连线上且MP=3PN，则该点电荷在M点和N点产生的电场强度EM和EN的大小关系正确的是（ ）
图1
A．EM = 3EN B．EM = 9EN
C．EM = 13EN D．EM = 19EN
4．电源电动势的大小反映的是（ ）
A．电源把电能转化为其他形式能的本领的大小
B．电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小
图2
C．电源单位时间内传送电荷量的多少
D．电源中非静电力做功的快慢
5．一对用绝缘柱支撑的金属导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两金属箔是闭合的。现将一个带正电的导体球C靠近导体A，如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A．导体A的部分正电荷转移到导体B上，导体A带负电
B．导体A下面的金属箔张开，导体B下面的金属箔仍闭合
C．移走C，再将导体A、B分开后，则A带负电
D．将导体A、B分开后，再移走C，则A带负电
图3
6．如图3所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒。棒内单位体积内自由电子数为n，电子的电荷量为e。在棒两端加上恒定电压U时，棒内自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒的电阻率为（ ）
A．ρ=UnevLB．ρ=ULnev
C．ρ=nevLUD．ρ=nevUL
7． 示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。某时刻在荧光屏上的P点出现亮斑，如图4所示。则此时（ ）
图4
P
A．电极X和Y应带正电B．电极X′和Y应带正电
C．电极X′和Y′应带正电D．电极X和Y′应带正电
8．下列图示所描述的探究活动中，闭合导线框中能够产生感应电流的是（ ）
A．甲图中，线框在匀强磁场中垂直于磁场方向水平向右运动
B．乙图中，线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动
C．丙图中，线框在纸面内平动靠近磁铁
图5
D．丁图中，线框在纸面内平行于通恒定电流的导线向上移动
9．如图5所示，两个带等量负电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点。O为EF、MN的交点，EO=OF。一带正电的点电荷仅在静电力作用下由E点静止释放后（ ）
A．做匀加速直线运动
B．在O点所受静电力最大
图6
C．由E到O的时间等于由O到F的时间
D．由E到F的过程中电势能先增大后减小
10．如图6所示，四盏相同的灯泡并联接在电池组两端，闭合S1后，灯泡L1正常发光。依次闭合S2、S3、S4，灯泡L2、L3、L4也依次亮起来，在此过程中电流表A1和A2示数的变化情况是（ ）
A．A1和A2的示数都逐渐增大
B．A1和A2的示数都逐渐减小
C．A1的示数逐渐增大，A2的示数逐渐减小
图7
O
D．A1的示数逐渐减小，A2的示数逐渐增大
11．如图7所示，一带正电的点电荷固定于O点，图中虚线为以O为圆心的一组等间距的同心圆。一带电粒子以一定初速度射入点电荷的电场，实线为粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，a、b、c为运动轨迹上的三点。则该粒子（ ）
A．带负电
B．在c点受静电力最大
C．在a点的电势能小于在b点的电势能
D．由a点到b点的动能变化量大于由b点到c点的动能变化量
图8
12．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫。如图8所示为某品牌扫地机器人，已知其正常工作时额定电压为15V，额定功率为60W，充电时额定电压为20V，额定电流为2A，充电时间约为2h，锂电池容量为5200mAh，则下列说法正确的是（ ）
A．电池容量是指电池储存电能的大小
B．机器人充满电时储存的化学能为80Wh
C．机器人正常工作的电流为2A
D．机器人充满电后一次工作时间约为1.3h
二、多项选择题（本题共3道小题，在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是符合题意的。每小题3分，共9分，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分。）
13．下列说法中正确的是（ ）
A．只要体积小的带电体就能看做点电荷
B．摩擦起电、接触起电、感应起电都遵循电荷守恒定律
C．带电体所带电荷量可以是任意的，不一定是元电荷的整数倍
D．引入“点电荷”的概念，科学方法上属于建立理想物理模型的方法
图9
14．传感器是自动控制设备中不可缺少的元件。图9是一种测定位移的电容式传感器电路，电源电动势为E，电路中电阻阻值为R。在该电路中，闭合S一段时间后，使电介质缓慢向右移动（未完全进入），则在电介质移动的过程中（ ）
A．通过电流表G的电流始终为零
B．电容器两极板所带电荷量增大
C．通过电流表G的电流方向由b至a
D．电容器两极板之间的电压大于电源电动势E
图10
甲
乙
15．如图10甲为手控可调节亮度的台灯，其内部电路可简化为如图10乙所示的电路图。通过调节图10乙所示电位器R0接入电路的阻值，即可调节电源的输出功率。若电源电动势E=10V，内阻r=2Ω，灯泡电阻RL=8Ω（固定不变），调节电位器R0即可改变台灯亮度，电位器R0接入电路中的阻值可在0~30Ω之间调节，则（ ）
A．电源的最大输出功率为8WB．灯泡L消耗的最大功率为2.5W
C．电位器R0的最大功率为2.5WD．当R0=10Ω时，电源输出的功率最大
第二部分非选择题（共55分）
三、实验题（共18分）
图11
16. （10分） 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图11甲所示，其读数应为 mm；在图11乙所示的实物图中，字母G所指部件的功能是 。
图12
（2）用欧姆表测量金属丝电阻Rx的阻值，选用欧姆表“×1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图12所示，可知该电阻的测量值约为 Ω。
图13
（3）在完成（2）实验后，需要继续测量一个阻值约150Ω的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端进行测量之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号： 。
A．将红表笔和黑表笔接触
B．把选择开关旋转到“×1”位置
C．把选择开关旋转到“×10”位置
D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
（4）将电池、开关和灯泡组成串联电路，如图13所示。闭合开关时，发现灯泡不发光。为了寻找故障原因，某同学在闭合开关且不拆开导线的情况下，用多用电表直流电压挡进行检测。他将红表笔与接线柱A接触并保持不动，用黑表笔分别接触接线柱B、C、D、E、F。他发现，当黑表笔接触B、C、D时，示数为1.50V；黑表笔接触E、F时，示数为0。若该电路中只存在一处故障，则灯泡不发光的原因可能是_________。
A．灯泡短路 B．开关接触不良
C．DE间导线断路 D．AF间导线断路
17. （8分）某学习小组想测量一节干电池的电动势和内阻，他们在实验室找到如下器材：干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）；
电压表V（量程0~3V，内阻约3KΩ）； 电流表A（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；
滑动变阻器R（最大阻值约为10Ω）； 定值电阻R1（阻值2Ω）； 定值电阻R2（阻值5Ω）； 开关一个，多用电表一个； 导线若干。
（1）为了估测电池的电动势和内阻，先用多用电表进行测量，组内三位同学的操作如下，你认为正确的是_________。（单选）
A．小明选择直流电压10V挡，红表笔接电池负极、黑表笔接电池正极，测量电池的电动势
B．小莉选择直流电压2.5V挡，红表笔接电池正极、黑表笔接电池负极，测量电池的电动势
C．小阳选择欧姆挡合适的倍率，欧姆调零后，直接将红、黑表笔与电池两极连接，测量电池内阻
（2）要求尽量减小实验误差，学习小组按图14甲所示的电路进行实验。请你用笔画线代替导线，根据图14甲完成图14乙中的实物间的连线 。
甲
乙
图14
图15
（3）实验中，通过调节滑动变阻器的滑片使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，根据实验数据在坐标纸上描点绘制U-I图线，如图15所示，图线中的电压变化范围比较小，出现该现象的主要原因是 。（选填选项前的字母）
A．电压表分流 B．电流表的内阻较小
C．干电池的内阻较小 D． 滑动变阻器的最大阻值较小
图16
（4）针对实验中电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用在实验室中找到的器材调整了实验方案，并根据重新测量得到的数据在坐标纸上画出新的U-I图线，如图16所示。请根据图16推测该小组调整后的实验方案是 。
四、计算论证题（共5道小题，共37分）
解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
图17
18．（6分）电场中某区域的电场线分布如图17所示，A、B是电场中的两点。一个电荷量q= - 4.0×10-8的点电荷，放在电场中的A点时所受电场力为F=2.0×10-4N。
（1）求A点电场强度的大小EA；
（2）如果将点电荷q从电场中的A点移到B点，电场力做功WAB=8.0×10-7J，求A、B两点间的电势差UAB。
图18
19．（6分）在如图18所示的电路中，电压表视为理想电表，电阻箱接入电路的阻值R=2.0Ω，电源的电动势E=3.0V，电源内电阻r=1.0Ω，闭合开关后，求：
（1）通过电阻箱的电流I；
（2）电压表示数U；
（3）电阻箱的热功率P。
图19
20．（7分）如图19所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成37°角。重力加速度为g，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）请画出小球的受力图及判断小球的带电性质；
（2）求该匀强电场的电场强度E的大小；
（3）若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧，将小球由静止释放，求小球运动到最低点时的速度v大小。
图20
21．（8分）某同学为研究“电动机工作过程中的能量转化”，设计了如图20甲所示的电路，当卡住电动机让其不转动时，闭合开关S，读出电压表和电流表的示数分别为2.4V和0.4A，断开开关。接下来打开位移传感器软件，再次闭合开关S，电动机正常工作并向上吊起重物及位移传感器，读出此时电压表和电流表的示数分别为2.7V和0.1A，位移传感器软件记录重物的位置x随时间t变化的关系图像如图20乙所示，最后关闭位移传感器软件，断开开关S。电表均视为理想电表，重力加速度g=10 m/s2。求：
（1）直流电源的内阻r；
（2）电动机正常工作时，重物向上运动的速度v大小；
（3）电动机正常工作时的效率η。
图21
22．（10分）某种空气净化装置原理如图21所示，由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）组成的均匀混合气流进入由一对平行金属板构成的集尘器。在集尘器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度v0保持不变，在匀强电场作用下，有些带电颗粒能打到集尘板上被收集。已知金属板长度为L，间距为d、板间最初电压为U，不考虑重力影响和颗粒间的相互作用。求：
（1）若不计空气阻力，沿中轴线进入电场的质量为m、电量为−q的颗粒打在集尘板上时的动能；
（2）若不计空气阻力，能被集尘板全部收集的颗粒比荷qm的最小值；
（3）若计空气阻力，颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反，大小为f = krv，其中r为颗粒的半径，k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。当半径为R、电荷量为−q的颗粒恰好全部被收集，求这时两金属板间的电压U2 。
高二物理参考答案
第一部分 选择题(共45分)
一、单选题：
二、多项选择题：
第二部分非选择题（共55分）
三、实验题（共18分）
16. （1）2.150±0.001（2分） 制动测微螺杆的移动，使测微螺杆固定后读数 （2分）
（2）8（2分）；
（3）CAD （2分）
（4） C （2分）
17. （1）B（2分） （2） （2分）
（3）C （2分）
1
（4）在电源旁边串联一个定值电阻、由图像可得，图线的斜率绝对值为
k=R+r=ΔUΔI=1.5−Ω 所以定制电阻选择R1。
四、计算论证题（共37分）
18. 解：（1）A点电场强度的大小为
EA=Fq （2分）
代入数据解得 EA=5.0×103N/C （1分）
（2）A、B两点间的电势差为
UAB=WABq （2分）
代入数据解得 UAB=−20V （1分）
19. （1）根据闭合电路欧姆定律有
I=ER+r=1.0A （2分）
（2）根据电压、电流和电阻的关系有
U=IR=1.0×2.0V=2V （2分）
（3）根据热功率的计算公式有
P=I2R=12×2.0W=2W （2分）
20.
（1）球在A点静止，其受力情况如下图所示 （1分）
根据平衡条件，电场力水平向左与电场线方向相反，判断小球带负电。（1分）
（2）根据共点力平衡条件有
mgtan37°=qE （1分）
解得 E=3mg4q （1分）
（3）设小球到达最低点时的速度为v，小球从水平位置运动到最低点的过程中，根据动能定理有
mgl–qEl=12mv2 （2分）
解得 v=2gl2 （1分）
21. 解：（1）
卡住电动机让其不转动时 E=U1+I1r
电动机正常工作时 E=U2+I2r （1分）
联立解得 r=1Ω （1分）
（2）由x-t图可知电动机正常工作时,重物上升速率为
v=ΔxΔt=0.05m/s （2分）
（3）电动机卡住时，可算出电动机内阻
RM=U1I1=6Ω （1分）
则电动机正常工作时产生的电热功率
Pr=I22RM=0.06W（1分）
电动机正常工作时总功率
P=U2I2=0.27W （1分）
则电动机正常工作时的效率约为
η=P−PrP=77.8%（1分）
22．（1）根据动能定理
qU2=Ek−12mv02 （1分）
解得颗粒打在集尘板上时的动能 Ek=12mv02+q12U （1分）
（2）若颗粒从上板下边缘进入经电场偏转后能打在集尘板上，则该种颗粒能全部被收集，其中打在右边缘上的颗粒比荷最小，则
E=Ud （1分）
根据牛顿第二定律
qE=ma （1分）
颗粒做类平抛运动，则
d=12at2 （1分）
L=v0t （1分）
联立解得
qm=2d2v02UL2 （1分）
（3）颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，做匀速直线运动，则
F电=f
qU2d=kRv （1分）
且
dv=Lv0 （1分）
解得
U2=d2kRv0qL （1分）
注：非选择题用其他方法解答正确也得分。
考生须知
1．考生要认真填写考场号和座位序号。
2．本试卷共8页，分为两个部分。第一部分为选择题，包括15个小题（共45分）；第二部分为非选择题，包括两道大题，共8个小题（共55分）。
3．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答，作图时必须使用2B铅笔。
4．考试结束后，考生应将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
选项
A
C
D
B
D
A
A
B
C
C
D
D
题号
13
14
15
选项
BD
BC
AC