广东省广州市天河区2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷

试卷更新日期：2024-01-25 类型：期末考试

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一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 如图， $L$ 是自感系数很大、电阻不计的线圈，A、B是两个相同的小灯泡。开关 $S$ 由断开到闭合（　　）

A、A先亮B后亮，然后B逐渐变亮 B、B先亮A后亮，然后A逐渐变亮 C、A、B同时亮后B逐渐变暗至熄灭 D、A、B同时亮后A逐渐变暗至熄灭

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2. 回旋加速器核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，下列说法正确的是（　　）

A、粒子射出时的动能与D形金属盒的半径无关 B、回旋加速器是靠电场加速的，粒子射出时的动能与电压有关 C、回旋加速器是靠磁场加速的，粒子射出时的动能与磁场无关 D、加速电压越小，粒子在回旋加速器中需加速的次数越多

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3. 一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框长边与长直导线平行。已知在 $t = 0$ 到 $t = t_{1}$ 的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先向左、后向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同，则i随时间t变化的图线可能是（　　）

A、 B、 C、 D、

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4. 点电荷Q产生的电场中，电子仅在电场力作用下，从M点到N点做加速度增大的减速直线运动，则（）

A、点电荷Q为正电荷 B、从M点到N点电子电势能增加 C、M点场强比N点的大 D、M点电势比N点的低

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5. 用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关 $S_{1}$ ，待电流稳定后再闭合开关 $S_{2}$ ，通过传感器的电流随时间变化的图像是（）

A、 B、 C、 D、

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6. 如图为某电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。n₁和n₂分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风的各项参数如下表所示。下列说法正确的是（　　）
热风时输入功率
460W
冷风时输入功率
60W
小风扇额定电压
60V
正常工作时小风扇输出功率
52W

A、当触片P同时接触两个触点a和b，电吹风处于吹冷风状态 B、吹热风时，流过电热丝的电流为 $\frac{20}{11} A$ C、小风扇的内阻为60Ω D、变压器原、副线圈的匝数比n₁∶n₂=3∶11

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7. 电磁泵在生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为 $L_{1}$ ，两侧端面是边长为 $L_{2}$ 的正方形。在泵头通入导电剂后液体的电导率为 $σ$ （电阻率的倒数），泵体所在处有方向垂直向外的匀强磁场，磁感应强度为B，把泵体的上下两表面接在电压为U的电源（内阻不计）上，则（　　）

A、泵体下表面应接电源正极 B、减小液体的电导率可获得更大的抽液高度h C、减小磁感应强度可获得更大的抽液高度h D、通过泵体的电流 $I = σ U L_{1}$

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8. 有一边长 $l = 0.1 m$ 、质量 $m = 10 g$ 的正方形导线框abcd，由高度 $h = 0.2 m$ 处自由下落，如图所示，其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边dc刚刚开始穿出匀强磁场为止。已知匀强磁场的磁感应强度为 $B = 1 T$ ，匀强磁场区域的高度也是l，g取10m/s² ，则线框（　　）

A、电阻 $R = 0.4 Ω$ B、进入磁场的过程通过线框横截面的电荷量 $q = 0.2 C$ C、穿越磁场的过程产生的焦耳热 $Q = 0.02 J$ D、穿越磁场的过程，感应电流方向和安培力方向都不变

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二、多项选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a，b所示，则(　　)

A、两次t＝0时刻，线圈平面均与中性面重合 B、曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3 C、曲线b表示的交变电动势有效值为10 V D、曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz

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10. 如图所示的直线加速器由沿轴线分布的金属圆筒（又称漂移管）A、B、C、D、E组成，相邻金属圆筒分别接在电源的两端。质子以初速度 $v_{0}$ 从O点沿轴线进入加速器，质子在每个金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。质子电量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，下列说法正确的是（）

A、MN所接电源的极性应周期性变化 B、圆筒的长度应与质子进入该圆筒时的速度成正比 C、质子从圆筒E射出时的速度大小为 $\sqrt{\frac{8 e U}{m} + {v_{0}}^{2}}$ D、圆筒A的长度与圆筒B的长度之比为1︰2

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11. 如图所示，有一竖直向上的圆柱形匀强磁场区域，两个比荷相等的带电粒子k₁、k₂分别从P点沿着半径垂直磁场射入，其中粒子k₁偏转90^°从右边A点射出，粒子k₂偏转60^°从左边B点射出。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）

A、k₁带负电，k₂带正电 B、k₁带正电，k₂带负电 C、k₁、k₂的速度v₁：v₂= $\sqrt{3}$ ：1 D、k₁、k₂在磁场中运动的时间t₁：t₂ = 3：2

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三、非选择题（本题共7小题，共56分。考生根据要求作答）

12. 用如图甲所示的多用电表测量一个阻值约为 $20 Ω$ 的电阻，测量步骤如下：

乙

(1)、调节指针定位螺丝S，使多用电表指针对准电流的“0”刻线；
将选择开关K旋转到“ $Ω$ ”挡的位置；（填“×1”或“×10”）

(2)、将红、黑表笔分别插入“ $+$ ”“ $-$ ”插孔，并将，调节，使电表指针对准；

(3)、将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，若多用电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为 $Ω$ 。
测量完毕，将选择开关旋转到OFF位置。

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13. 某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：
电压表（量程0~3V，内阻很大）；
电流表（量程 $0 ~ 0.6 A$ ）；
电阻箱（阻值 $0 ~ 999.9 Ω$ ）；
干电池一节、开关一个和导线若干。

(1)、调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的 $U - I$ 图像如图（b）所示，则干电池的电动势为V（保留3位有效数字）、内阻为 $Ω$ 。（保留2位有效数字）

(2)、根据记录数据进一步探究，作出 $\frac{1}{I} - R$ 图像如图（c）所示。利用图（c）中图像的纵轴截距，结合（1）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为 $Ω$ 。（保留2位有效数字）

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14. 在“测定金属丝的电阻”的实验中：

甲

(1)、用螺旋测微器测量金属丝直径时，其示数如图甲所示，则金属丝的直径为 $d =$ $m m$ 。

(2)、某同学设计了如图乙所示的电路测量该金属丝的电阻（阻值约为几欧），可选用的器材规格如下：
电流表A（ $0 ~ 0.6 A$ ，内阻约 $1.0 Ω$ ）                        电流表G（ $0 ~ 10 m A$ ，内阻R_g为 $50 Ω$ ）
滑动变阻器 $R_{1}$ （阻值 $0 ~ 10 Ω$ ）                                滑动变阻器 $R_{2}$ （阻值 $0 ~ 2 k Ω$ ）
定值电阻 $R_{3} = 250 Ω$                                                         定值电阻 $R_{4} = 50 Ω$
电源E（电动势 $3 V$ ）                                                        开关S和导线若干
图乙中单刀双掷开关应置于（填“a”或“b”），滑动变阻器R应选（填“ $R_{1}$ ”或“ $R_{2}$ ”），定值电阻R₀应选（填“ $R_{3}$ ”或“ $R_{4}$ ”）。

(3)、若某次测量时电流表G的读数为I₁= $5.0 m A$ ，电流表A的读数I₂ ，指针如图丙所示，则金属丝阻值的测量值为 $R_{x} =$ $Ω$ （结果保留1位小数）。

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15.

(1)、晚会上装饰着120个彩色小电灯，每个小灯泡的额定电压都是4V，工作电流都是0.1A，它们并联在一起，由一台变压器供电，小彩灯正常发光。变压器的原线圈接在220V的照明电路上，则通过原线圈的电流为A。（结果保留2位小数）

(2)、在边长为a的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。如果保持它们的位置不变，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力大小为。（静电力常量为k）

(3)、如图，长为L、重力为G的金属杆ab用绝缘轻绳水平悬挂在垂直纸面向里的匀强磁场中。ab下方纸面内有一固定的圆形金属导轨，半径为r，圆形导轨内存在垂直纸面向外的匀强磁场。长为r的导体棒OA的一端固定在圆心O处的转轴上，另一端紧贴导轨。OA在外力作用下绕O匀速转动时，绳子拉力刚好为零。已知两磁场的磁感应强度大小均为B，ab电阻为R，其它电阻不计。则OA的转动方向为（填“顺时针”或“逆时针”），转动角速度ω=。

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16. 如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m．导轨右端接有阻值R＝1Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好．导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L．从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场．若使棒在导轨上始终以速度v＝1m/s做直线运动，求：

(1)、棒进入磁场前，回路中的电动势E；

(2)、棒在运动过程中受到的最大安培力F；

(3)、棒通过三角形abd区域时电流I与时间t的关系式．

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17. 如图所示是某种质谱仪的结构简化图。质量为m、电荷量为+q的粒子束恰能沿直线通过速度选择器，并从半圆环状D形盒的中缝垂直射入环形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。D形盒的外半径为2R，内半径为R，壳的厚度不计，出口M、N之间放置照相底片，底片能记录粒子经过出口时的位置。已知速度选择器中电场强度大小为E，方向水平向左，磁感应强度大小为B（磁场方向未画出）。不计粒子重力，若带电粒子能够打到照相底片，求：

(1)、B的方向以及粒子进入环形D形盒时的速度大小；

(2)、D形盒中的磁感应强度B₀的大小范围；

(3)、打在底片M点的粒子在D形盒中运动的时间。

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18. 在光滑水平面上有一质量m＝1.0×10^-3kg、电荷量q＝1.0×1O^-10C的带正电小球，静止在O点。以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系xOy，现突然加一沿x轴正方向、场强大小E＝2.0×10⁶V/m的匀强电场，使小球开始运动。经过1.0s，所加电场突然变为沿y轴正方向、场强大小仍为E＝2.0×10⁶V/m的匀强电场。再经过1.0s，所加电场又突然变为另一个匀强电场，使小球在此电场作用下经1.0s速度变为零。求此电场的方向及速度变为零时小球的位置。

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热风时输入功率	460W
冷风时输入功率	60W
小风扇额定电压	60V
正常工作时小风扇输出功率	52W