北京市西城区2022-2023学年高二上学期物理期末考试试卷

更新时间：2023-02-13 浏览次数：44 类型：期末考试

一、单选题

1. 下列物理量中，属于矢量的是（　　）

A . 电场强度 B . 电势 C . 电势能 D . 电动势

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2. 真空中静止的带正电的点电荷，其电场线分布如图所示，A、B为同一条电场线上的两点。已知A、B两点的电场强度为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，电势为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，下列判断正确的是（　　）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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3. 下图中标出了匀强磁场的磁感应强度B、通电直导线中的电流I和它受到的安培力F的方向，其中正确的是（　　）

A . B . C . D .

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4. 取一对用绝缘柱支撑的不带电的导体A和B，使它们彼此接触。A、B下方均连有两片金属箔片。手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A，下列判断正确的是（　　）

A . 仅有A下方的金属箔片张开 B . 仅有B下方的金属箔片张开 C . 导体A和B带等量异种电荷 D . 导体A带正电、导体B带负电

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5. 如图所示的电路，灵敏电流计G和一个电阻箱R并联，改装成一个大量程的电表，下列判断正确的是（　　）

A . 改装成的是电流表，R越小量程越大 B . 改装成的是电流表，R越大量程越大 C . 改装成的是电压表，R越小量程越大 D . 改装成的是电压表，R越大量程越大

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6. 在一条沿南北方向水平放置的导线下方，放一个可以自由转动的小磁针，如图所示。当导线接通向右的恒定电流时，观察到小磁针发生转动。下列判断正确的是（　　）

A . 小磁针的N极将垂直纸面向外转动 B . 通电导线的磁场对小磁针的作用力使小磁针偏转 C . 将小磁针分别放置在导线上方和下方，小磁针静止时N极指向相同 D . 导线在水平面内沿任意方向放置，通电后都能让下方的小磁针转动

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7. 如图所示的U－I图像中，直线a为一个电源的路端电压与电流的关系，直线b是电阻R的电压与电流的关系。下列判断正确的是（　　）

A . 该电源的电动势为3V B . 该电源的内阻为2Ω C . 该电阻R为2Ω D . 若该电阻与电源连接成闭合电路，电源的输出功率为12W

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8. 一种发电装置如图所示。一对水平放置的平行金属板A、B之间有很强的磁场，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）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，把A、B和电阻R连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。下列判断正确的是（　　）

A . 带正电的粒子在两板间受到的洛伦兹力方向向上 B . A板是电源的正极、B板是电源的负极 C . 只增大等离子体的射入速度v，电源的电动势增大 D . 只增大A、B两板的面积，电源的电动势增大

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9. 如图所示，a、b是两个用同样的导线制成的单匝圆形闭合线圈，线圈半径 $\text{[math]}$ 。匀强磁场垂直于线圈平面，且磁感应强度随时间均匀减小。下列判断正确的是（　　）

A . 线圈a、b中感应电流均为逆时针方向 B . 线圈a、b的感应电动势之比是 $\text{[math]}$ C . 线圈a、b的电阻之比是 $\text{[math]}$ D . 线圈a、b的感应电流之比是 $\text{[math]}$

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10. 某手机的部分说明书如下表所示，其中电池的容量是指电池全部放电时输出的总电荷量。说明书还标明该手机电池的电动势为3.7V，充满电后播放视频的最长时间约10小时。下列判断正确的是（　　）

手机类型

智能手机、4G手机

屏幕分辨率

1920×1080像素

电池容量

4000mA·h

待机时间

10天

A . 该手机电池放电时输出的总电荷量约为4000C B . 该手机播放视频时电池的平均输出功率约为0.4W C . 该手机播放视频的电流大约为待机时电流的24倍 D . 该手机电池充满电储存的电能大约为4000J

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二、多选题

11. 如图所示，用细绳吊起一个铝环，当条形磁体的某一磁极沿着过铝环圆心的轴线向右靠近铝环时，观察到铝环向右侧摆动。下列判断正确的是（　　）

A . 正对环心的一定是条形磁体的N极 B . 使铝环摆动的力是磁场对铝环的安培力 C . 磁体在靠近铝环的过程中，会受到阻碍它运动的磁场力 D . 若磁体向左侧远离铝环，铝环一定不会摆动

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12. 如图所示电路中，电源内阻不计，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，A和B是两个相同的小灯泡。则（　　）

A . 闭合开关S时，A、B灯同时亮 B . 闭合开关S时，B灯立即亮，A灯逐渐亮，最后一样亮 C . 断开开关S时，A灯逐渐熄灭，B灯立即熄灭 D . 断开开关S时，通过B灯的电流方向发生改变

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13. 静电除尘用于粉尘较多的各种场所，以除去有害的微粒或回收物资。如图所示，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。当A、B两端连接上千伏高压电源时，B附近的空气分子被电离，成为正离子和电子。电子向着A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电，从而被吸附到A板上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中。下列说法正确的是（　　）

A . 板状收集器A连接电源的正极 B . 板状收集器A连接电源的负极 C . 带电后的粉尘向A板运动过程中，电场力做正功 D . 带电后的粉尘向A板运动过程中，电势能逐渐增加

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14. 质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示。带电粒子从容器A下方的小孔 $\text{[math]}$ 飘入加速电场，其初速度几乎为0。粒子加速后从小孔 $\text{[math]}$ 射出，又通过小孔 $\text{[math]}$ ，沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上。图中虚线为两种带电粒子在质谱仪中的运动轨迹，可以判断的是（　　）

A . 两种带电粒子比荷 $\text{[math]}$ 的大小关系 B . 两种带电粒子电荷量的大小关系 C . 两种带电粒子质量的大小关系 D . 两种带电粒子在磁场中运动速度的大小关系

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三、实验题

15. 电阻率是反映材料导电性能的物理量，某同学通过下面的实验测量金属丝的电阻率。
1. （1）用螺旋测微器测金属丝的直径，其中一次测量的结果如图1所示，金属丝直径的测量值d＝mm。
2. （2）用多用电表粗略测量金属丝的电阻。使用前，观察到多用电表指针已经对准表盘左侧的“0”刻线。使用时，先将选择开关调到欧姆挡“×1”挡，再将红、黑表笔短接，调节图2中的旋钮（选填“A”“B”或“C”），使表针指到表盘右端零刻度处；然后将红、黑表笔接在金属丝两端，多用电表指针位置如图3所示，则金属丝的电阻值约为Ω。
3. （3）采用伏安法较精确测量金属丝电阻，可选择的器材如下：
  电源E（电动势约为3V）
  
  电流表 $\text{[math]}$ （量程0~0.6A，内阻约为0.125Ω）
  
  电流表 $\text{[math]}$ （量程0~3A，内阻约为0.025Ω）
  
  电压表V（量程为0~3V，内阻约为3kΩ）
  
  滑动变阻器 $\text{[math]}$ （最大阻值为20Ω）
  
  滑动变阻器 $\text{[math]}$ （最大阻值为1750Ω）
  
  开关及导线若干
  
  为使测量准确、操作方便，电流表应选择（选填 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ）；滑动变阻器应选择（选填 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ）；应选用下图（选填“甲”或“乙”）的电路图进行实验；由于电表内阻的影响，金属丝电阻的测量值比其真实值（选填“偏大”或“偏小”）。
4. （4）若通过实验测量获得了数据：金属丝的直径 $\text{[math]}$ 、金属丝的电阻 $\text{[math]}$ ，以及金属丝的长度 $\text{[math]}$ ，则金属丝电阻率 $\text{[math]}$ 。（用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示）
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16. 电流传感器可以像电流表一样测量电流。它与计算机相连，能显示出电流随时间变化的I－t图像。某同学利用图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。
1. （1）先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。充满电的电容器上极板A带电荷；
2. （2）然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。
  ①传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t图像，如图2所示。根据图像估算电容器放电过程释放的电荷量为C；（结果保留两位有效数字）
  
  ②根据I－t图像，在图3中定性画出此过程电容器所带电荷量随时间变化的q－t图像，并说明依据。
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四、解答题

17. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向肿瘤，杀死癌细胞。如图所示，真空中两平行金属板A、B之间的距离为d，两板间电压为U。来自质子源的质子，不计初速度，质量为m，电荷量为q，沿水平方向从A板上的小孔进入加速电场，经加速后从B板上的小孔穿出。质子的重力和质子间的相互作用力均可忽略。求：
1. （1） A、B两板间匀强电场的电场强度大小E；
2. （2）质子从A板运动至B板的过程中，静电力做的功W；
3. （3）质子从B板小孔射出时的速度，并据此提出增大质子速度的可行方案。
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18. 如图所示的电路中，电源的电动势E为12V，内阻r为1Ω，电阻R为3Ω。电动机的额定电压U为6V，线圈电阻 $\text{[math]}$ 为0.5Ω。
1. （1）只闭合开关 $\text{[math]}$ 时，求电路中的电流I和电源的输出功率 $\text{[math]}$ ；
2. （2）开关 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 均闭合后，电动机恰好正常工作，求电动机的输出功率 $\text{[math]}$ 。
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19. 如图所示，abcd是一个边长为L的正方形区域，内部存在着沿ad方向的匀强电场。位于ad边中点S处的粒子源，不断地沿着垂直ad边的方向发射质量为m、电量为q的带电粒子。粒子的初速度为v，经电场作用后恰好从c点射出。撤去电场，在该区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，带电粒子恰好从b点射出。带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略。
1. （1）求匀强电场的电场强度大小E；
2. （2）求匀强磁场的磁感应强度大小B；
3. （3）定性比较带电粒子通过电场区域和磁场区域的时间的大小，并说明依据。
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20. 电磁制动是磁悬浮列车辅助制动的一种方式。某研究团队为列车进站设计电磁制动装置，为了探究其刹车效果，制作了小车和轨道模型。在小车底面安装了一个匝数为N、边长为L的正方形线圈，线圈总电阻为R，小车和线圈的总质量为m。线圈平面与水平轨道平行，俯视图如图所示。小车到站前，关闭小车引擎，让其通过一个宽度为H方向竖直向下的匀强磁场区域，实施电磁制动。小车进入磁场前的速度为 $\text{[math]}$ ，行驶过程中小车受到轨道阻力可忽略不计，不考虑车身其他金属部分的电磁感应现象。
1. （1） a.若小车通过磁场区域后，速度降为 $\text{[math]}$ ，求在此过程中线圈产生的焦耳热；
  b.若使小车持续减速通过匀强磁场区域，分析说明磁场区域的宽度H需要满足什么条件；
2. （2） a.为保证乘客安全，小车刚进入磁场时的加速度大小不能超过 $\text{[math]}$ ，则匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件；
  b.为减缓刹车给乘客带来的不适感，刹车的加速度要远小于 $\text{[math]}$ ，磁场的磁感应强度也远小于上述B的条件，因此小车通过图示磁场区域后仍有较大速度。若此后继续以电磁制动的方式使小车减速，为了在尽可能短的距离内让小车减速为零，请设计刹车区域的磁场分布，说明设计方案并画出示意图。
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