浙江省金华市十校2022-2023学年高二上学期期末物理试题

试卷更新日期：2023-09-07 类型：期末考试

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一、选择题I（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. 下列说法正确的是（　　）

A、麦克斯韦预言并通过实验捕捉到了电磁波，证实了自己提出的麦克斯韦的电磁场理论 B、奥斯特发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入 C、法拉第发明了最早的发电机——圆盘发电机 D、牛顿通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念

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2. 下列装置中是利用电磁感应原理工作的是（　　）

A、电动机 B、话筒 C、电磁继电器 D、扬声器

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3. 美国物理学家密立根（R. A. Millikan）于20世纪初进行了多次实验，比较准确的测定了电子的电荷量，其实验原理可以简化为如下模型：两个相距为d的平行金属板A、B水平放置，两板接有可调电源。从A板上的小孔进入两板间的油滴因摩擦而带有一定的电荷量，将两板间的电势差调节到 $U$ 时，带电油滴恰好悬浮在两板间，然后撤去电场，油滴开始下落，由于空气阻力，下落的油滴很快达到匀速下落状态，通过显微镜观测这个速度的大小为 $v$ ，已知空气阻力与速度的平方成正比，比例系数为 $k$ ，重力加速度为 $g$ 。则计算油滴带电荷量的表达式为（　　）

A、 $q = \frac{k d v}{U}$ B、 $q = \frac{k d v^{2}}{U}$ C、 $q = \frac{k v^{2}}{U d}$ D、 $q = \frac{k g v^{2}}{U d}$

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4. 为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成 $L C$ 振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻，电流的方向由 $b$ 流向 $a$ ，且电流强度正在增强，则（　　）

A、该时刻电容器下极板带正电荷 B、在电流强度增强过程中，线圈的自感电动势在减小 C、若探测仪靠近金属探测时其线圈的自感系数增大，则振荡电流的频率升高 D、若探测仪靠近金属探测，并保持相对静止时，金属中不会产生感应电流

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5. 如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布，图中 $P$ 、 $Q$ 两点关于两电荷连线对称。由图可知（　　）

A、左侧电荷为负电荷，右侧电荷为正电荷 B、 $M$ 点电势比 $N$ 点电势低 C、 $P$ 点和 $Q$ 点电场强度相同 D、若将一负电荷从 $M$ 点移动到 $P$ 点，该负电荷电势能增加

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6. 某兴趣小组制做了一个可以测量电流的仪器，其主要原理如图所示。固定在水平面上的两平行光滑金属导轨，间距 $L = 1 m$ ，一金属棒 $P Q$ 垂直放在两金属导轨上。轨道置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小 $B = 2 T$ 。棒中点的两侧分别固定劲度系数 $k = 50 N / m$ 的相同轻弹簧。闭合开关 $S$ 前，两弹簧为原长， $P$ 端的指针对准刻度尺的“0”处；闭合开关 $S$ 后，金属棒 $P Q$ 移动，最后静止时指针对准刻度尺右侧“ $2 c m$ ”处。弹簧始终处于弹性限度内，下列判断正确的是（　　）

A、电源 $N$ 端为正极 B、闭合开关 $S$ 稳定后，金属棒 $P Q$ 静止，电路中电流为 $1 A$ C、闭合开关 $S$ 稳定后，金属棒 $P Q$ 静止，电路中电流为 $0.5 A$ D、闭合开关 $S$ 后，将滑动变阻器滑片向右移动，金属棒 $P Q$ 静止时，指针将停在刻度尺“ $2 c m$ ”的右侧

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7. 如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计， $a$ 、 $b$ 、 $c$ 是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）

A、开关 $S$ 闭合瞬间， $c$ 灯立即亮， $a$ 、 $b$ 灯逐渐亮 B、开关 $S$ 闭合瞬间， $a$ 、 $b$ 灯一样亮 C、开关 $S$ 断开， $c$ 灯立即熄灭， $a$ 、 $b$ 灯逐渐熄灭 D、开关S断开瞬间，流过 $a$ 灯的电流方向与断开前相反

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8. 为了安全，在家庭电路中一般都会在电能表后面的电路中安装一个漏电保护器，其内部结构如图所示。原线圈是由进户线的火线和零线并在一起双线绕成的，当副线圈 $a$ 、 $b$ 两端没有电压时，脱扣开关 $S$ 能始终保持接通；当副线圈 $a$ 、 $b$ 两端一旦有电压时，脱扣开关立即断开，切断电路以起保护作用。下列说法正确的是（　　）

A、用户正常用电时，通过原线圈的磁通量与电路中的电流大小有关 B、用户正常用电时，副线圈 $a$ 、 $b$ 之间有电流通过 C、若此装置用于直流电路，则不能起到保护作用 D、若人站在进户线处地面上，手误触用电器的火线而触电时，副线圈 $a$ 、 $b$ 两端电压不为零

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9. 张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1：n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S ，匝数为N ，匀强磁场的磁感应强度为B ， t=0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U ，电流为I ，忽略发电机线圈电阻。下列说法正确的是（　　）

A、t=0时刻，发电机线圈产生的感应电动势最大 B、发电机产生瞬时电动势 $e = \sqrt{2} π N B S n z s i n (2 π n z t)$ C、变压器原、副线圈的匝数比为 $\sqrt{2} π N B S n z ： U$ D、发电机线圈中的电流为 $\frac{\sqrt{2} π N B S n z I}{U}$

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10. 下表是某共享电动汽车的主要参数，根据信息，下列说法正确的是（　　）

空车质量	$800 k g$
电池能量	$50 k W \cdot h$
标准承载	$200 k g$
最大续航（充满电最大行驶路程）	$200 k m$
所受阻力与汽车总重比值（忽略空气阻力）	0.09

A、工作时，电动汽车的电动机是将机械能转化成电池的化学能 B、电池充满电时的电荷量为

1.8 \times 1 0^{8} C

C、标准承载下，电动汽车以

72 k m / h

的速度匀速行驶

10 m i n

所用电能为

2.4 k W \cdot h

D、若标准承载下汽车以

120 k m / h

速度匀速行驶，汽车电动机输出功率不小于

30 k W

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二、选择题II（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

11. 关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（　　）

A、利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 B、变化的电场可能激发出变化的磁场，空间将可能产生电磁波 C、人体接收适量的紫外线照射，能促进钙吸收，但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤 D、 $γ$ 射线穿透力很强，可用于探测金属构件内部的缺陷

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12. 如图所示的电路中，E为电源， $R_{0}$ 为定值电阻， $R_{1}$ 为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小）， $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 为滑动变阻器，C为平行板电容器。当开关S闭合时，电容器两极板间有―带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A、只逐渐增大照在 $R_{1}$ 上的光照强度，电阻 $R_{0}$ 消耗的电功率变大，带电微粒向上运动 B、只将 $R_{3}$ 的滑动端 $P_{3}$ 向上端移动时，电源消耗的功率变大，带电微粒向上运动 C、只将 $R_{2}$ 的滑动端 $P_{2}$ 向下端移动时，带电微粒向下运动 D、断开开关S，带电微粒将向下运动

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13. 磁流体发电机又叫等离子体发电机，如图所示，燃烧室在 $3000 K$ 的高温下将气体全部电离为电子和正离子，即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以 $1000 m / s$ 的速度进入矩形发电通道。发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 $6 T$ 。等离子体发生偏转，在两极间形成电势差。已知发电通道长 $a = 60 c m$ ，宽 $b = 20 c m$ ，高 $d = 30 c m$ ，等离子体的电阻率 $ρ = 2 Ω \cdot m$ ，外接电阻 $R$ 不为零，电流表视为理想电表，闭合开关 $K$ ，则以下判断中正确的是（　　）

A、电阻 $R$ 两端的电压为 $1800 V$ B、发电通道的上极板为电源正极 C、当外接电阻 $R$ 的阻值为 $4 Ω$ 时，发电机输出功率最大 D、增加磁感应强度B ，电流表读数也会相应增大

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14. 如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞行时能够发光。某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为 $L$ 导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心 $O$ 的金属轴 $O_{1} O_{2}$ 以角速度 $ω$ 逆时针匀速转动（俯视）。圆环上接有三根电阻均为 $r$ 金属辐条 $O P$ 、 $O Q$ 、 $O R$ ，辐条互成 $120 °$ 角。在圆环左半部分张角也为 $120 °$ 角的范围内（两条虚线之间）分布着方向垂直圆环平面向下磁感应强度大小为 $B$ 的匀强磁场，在转轴 $O_{1} O_{2}$ 与圆环的边缘之间通过电刷 $M$ 、 $N$ 与一个LED灯（二极管）相连。假设LED灯电阻也为 $r$ ，圆环电阻不计，从辐条 $O P$ 进入磁场开始计时，下列说法中正确的是（　　）

A、金属辐条在磁场中旋转产生的是正弦式交变电流 B、辐条 $O P$ 进入磁场中， $P$ 点电势小于 $O$ 点电势 C、辐条 $O P$ 在磁场中转动的过程中， $O$ 、 $P$ 两端电压为 $\frac{B L^{2} ω}{8}$ D、辐条 $O P$ 在磁场中转动的过程中，通过辐条 $O P$ 的电流为 $\frac{B L^{2} ω}{8 r}$

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三、实验题（本题共3小题，15题6分，16题6分，17题8分，共20分）

15. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路，电源电动势为 $8.0 V$ ，内阻可以忽略。单刀双掷开关 $S$ 先跟1相接，一段时间电路稳定后把开关再改接2，实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况，以开关改接2为计时起点得到的图像如图乙所示。

(1)、开关 $S$ 改接2后，电容器进行的是（选填“充电”或“放电”）过程。如果不改变电路其他参数，只减小电阻 $R$ 的阻值，则此过程 $I - t$ 的曲线与坐标轴所围成的面积将（选填“减小”或“不变”或“增大”）；

(2)、该电容器的电容约为μF。（结果保留两位有效数字）

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16.

(1)、某同学在“研究电磁感应现象”实验中，实物电路连接如图1。

①上述电路中有一个元件接错了回路，该元件的名称是。
②在实验过程中，除了需要查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系外，还应查清线圈（选填“A”或“B”或“A和B”）中导线的绕制方向。
③正确连接电路后，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后，将线圈A迅速插入线圈B中，灵敏电流计的指针将（选填“向左”或“向右”或“不”）偏转。线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，灵敏电流计的指针将（选填“向左”或“向右”或“不”）偏转。

(2)、在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图2所示。
实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间（原线圈800匝），用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间（副线圈400匝）的电压为 $3.0 V$ ，则原线圈的输入电压可能为____。（填字母）

A、 $1.5 V$ B、 $6.0 V$ C、 $7.0 V$

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17. 小阳同学想自己设计的实验来测量某种金属丝的电阻率。首先他将一卷长为128m的金属丝的两端固定在两个接线柱间，他选用的器材有多用电表、电流表（内阻为1Ω）、电压表（内阻约为3000Ω）、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等。

(1)、他先使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下四个步骤：
①调整“机械零点调节旋纽”使指针指到零刻度；
②将红、黑表笔分别插入多用电表的“ $+$ ”“ $-$ ”插孔，选择电阻挡“ × 1”；
③然后将两表笔；调整“欧姆调零旋钮”进行欧姆调零；
④把红、黑表笔分别与金属丝的两端（已刮去绝缘漆）相接，多用电表的示数如图甲所示，该金属丝的电阻为Ω。

(2)、用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径为mm。

(3)、为了更准确地测量金属丝Rx的电阻，并获得较大的电压调节范围，以下四个电路中最合理的是____。

A、 B、 C、 D、

(4)、按小阳同学选择的电路测量，某次得到电流表示数为0.20A，电压表示数为2.76V，可计算出金属丝的电阻率约为Ω·m。（结果保留两位有效数字）

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四、计算题（本题共3小题，18题9分，19题11分，20题14分，共34分）

18. 某科研团队设计了一款用于收集工业生产中产生的某种固体微粒的装置，其原理简图如图所示。固体微粒通过带电室时带上正电且电量相等，微粒从A点无初速地进入加速区域，经 $B$ 点进入静电分析器，沿 $\frac{1}{4}$ 圆弧 $B C$ 运动，再经 $C$ 点沿 $y$ 轴正方向进入偏转匀强电场区域，最终打在竖直 $y$ 轴上的 $G$ 点。建立如图所示坐标系，带电室、加速区域在第三象限，静电分析器在第四象限，偏转电场区域布满第一象限。已知带电固体微粒的比荷为 $2 \times 1 0^{- 3} C / k g$ ，加速区域板间电压为 $U = 4 \times 1 0^{3} V$ ，圆弧 $B C$ 上各点的场强大小相同且为 $E_{1} = 4 \times 1 0^{4} V / m$ ，方向都指向圆弧 $B C$ 的圆心 $O$ 点，偏转电场大小 $E_{2} = 2 \times 1 0^{4} V / m$ ，方向沿 $x$ 轴负方向，不计微粒重力、空气阻力及微粒间的作用力，求

(1)、带电固体微粒离开加速区域时的速度大小；

(2)、圆弧 $B C$ 的半径；

(3)、 $G$ 点的纵坐标。

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19. 如图所示，两平行金属导轨 $M N$ 、 $P Q$ 固定在倾角 $α = 30 °$ 的斜面上，相距为 $L$ ，导轨间存在方向垂直于导轨平面向下的磁场，整个磁场由 $n$ 个宽度皆为 $x_{0}$ 的条形匀强磁场区域1、2…… $n$ 组成，从上到下依次排列磁感应强度的大小分别为 $B$ 、 $2 B$ 、 $3 B$ …… $n B$ ，两导轨左端 $M P$ 间接人电阻 $R$ ，一质量为 $m$ 的金属棒垂直于 $M N$ 、 $P Q$ 放在导轨上，与导轨的接触点为 $a$ 、 $b$ 且接触良好，金属棒 $a b$ 间的电阻为 $r$ ，不计导轨的电阻。已知金属棒与导轨的动摩擦因数为 $μ = \frac{\sqrt{3}}{3}$ 。

(1)、对金属棒施加沿斜面向下的力，使其从图示位置开始运动并穿过 $n$ 个磁场区域，求金属棒穿过磁场区域1的过程中通过电阻 $R$ 的电量 $q$ ；

(2)、对金属棒施加一个沿斜面向下的恒力 $F_{0}$ ，让它从距离磁场区域1左边界上方 $x_{0}$ 的位置由静止开始运动，求刚进入磁场区域1时 $a b$ 两端的电势差 $U_{a b}$ ；

(3)、对金属棒施加沿斜面向下的拉力，让它从距离磁场区域1左边界上方 $x_{0}$ 的位置由静止开始匀加速直线运动，当金属棒进入磁场区域1时开始做匀速运动，此后在不同的磁场区域施加不同的拉力，使金属棒保持做匀速运动穿过整个磁场区域，求金属棒在穿过整个磁场区域过程中回路产生的电热 $Q$ 。

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20. 某种离子收集装置的简化模型如图所示，x轴下方半径为R的圆形区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小B₁=B ，圆心所在位置坐标为（0，-R）。在x轴下方有一线性离子源，沿x轴正方向发射出N个（大量）速率均为v₀的同种离子，这些离子均匀分布在离x轴距离为0.2R~1.8R的范围内。在x轴的上方，存在方向垂直纸面向里的有界匀强磁场，该磁场上边界与x轴平行，磁感应强度大小B₂=2B。在x轴整个正半轴上放有一厚度不计的收集板，离子打在收集板上即刻被吸收。已知离子源中指向圆心O₁方向射入磁场B₁的离子，恰好从O点沿y轴射出。整个装置处于真空中，不计离子重力，不考虑离子间的碰撞和相互作用。

(1)、求该种离子的电性和比荷 $\frac{q}{m}$ ；

(2)、若x轴上方的磁场宽度d足够大，发射的离子全部能被收集板收集，求这些离子在x轴上方磁场中运动最长和最短时间差∆t ，以及离子能打到收集板上的区域长度L；

(3)、若x轴上方的有界磁场宽度d可改变（只改变磁场上边界位置，下边界仍沿x轴），请写出收集板表面收集到的离子数n与宽度d的关系。

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