广东省广州市番禺区2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题

试卷更新日期：2024-01-25 类型：期末考试

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一、单选题(本题共7小题，每小题4分，共28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. 关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（）

A、利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术 B、X射线具有辐射性，可用来通信和广播 C、能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值 D、普朗克提出了能量子假说，解决了黑体辐射的理论困难，提出了“量子”概念

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2. 有研究表明，当兴奋情绪传播时，在人的体表可以测出与之对应的电势变化。某一瞬间人体表面的电势分布图如图所示，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势， $a$ 、 $b$ 、 $c$ 、 $d$ 为等势面上的点，该电场可等效为两等量异种电荷产生的电场， $a$ 、 $b$ 为两电荷连线上对称的两点， $c$ 、 $d$ 为两电荷连线中垂线上对称的两点。下列说法中正确的是（）

A、 $c$ 点的电势大于 $d$ 点的电势 B、 $a$ 、 $b$ 两点的电场强度大小相等，方向相反 C、负电荷在 $c$ 点的电势能小于在 $a$ 点的电势能 D、将带正电的试探电荷从 $b$ 点移到 $d$ 点，电场力做负功

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3. 在磁感应强度为B₀、竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的圆周上的四点，c点的磁感应强度大小为0，则（　　）

A、a点的磁感应强度大小为0 B、d点的磁感应强度大小为2B₀ C、b点的磁感应强度大小为 $\sqrt{2}$ B₀ D、b、d两点的磁感应强度相同

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4. 根据磁场对电流有安培力作用的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示：间距为L的平行导轨水平放置，导轨一端接电动势为E、内阻为r的电源，带有可导电金属炮弹质量为m，垂直放在导轨上，电阻为R，导轨电阻不计。炮弹与导轨阻力忽略不计。则下列说法正确的是（　　）

A、磁场方向应竖直向下 B、闭合开关瞬间，加速度的大小为 $\frac{B E L}{(R + r) m}$ C、减小磁感应强度B的值，炮弹受到的安培力变大 D、若同时将电流方向和磁场方向反向，安培力方向也会反向

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5. 如图所示的电路中，E为电源，其内阻为r，V为理想电压表，L为阻值恒定的小灯泡，R₁为定值电阻，R₃为半导体材料制成的光敏电阻（光照越强，电阻越小），电容器两极板处于水平状态，闭合开关S，电容器中心P点有一带电油滴处于静止状态，电源负极接地。则下列说法正确的是（）

A、若将R₂的滑片下移，电压表的示数增大 B、若光照变强，则油滴会向下运动 C、若光照变强，则灯泡变暗 D、若将电容器上极板上移，则P点电势升高

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6. 回旋加速器使人类对高能粒子的获得取得了跨越性的进步，图为一种改进后的回旋加速器示意图，A、C板间有电场，虚线（含A、C板）之外的D形盒区域有匀强磁场，粒子的运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（）

A、A、C间电场为交变电场 B、带电粒子每一次加速前后，速度增加量相同 C、粒子从离开A板到再次回到A板，其间被加速两次 D、加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关

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7. 如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为v_b时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为t_b。当速度大小为v_c时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为t_c ，不计粒子重力。则（　　）

A、v_b∶v_c＝1∶2，t_b∶t_c＝2∶1 B、v_b∶v_c＝2∶1，t_b∶t_c＝1∶2 C、v_b∶v_c＝2∶1，t_b∶t_c＝2∶1 D、v_b∶v_c＝1∶2，t_b∶t_c＝1∶2

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二、多选题(本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)

8. 如右图所示，空间存在着垂直向里的匀强磁场B和竖直向上的匀强电场E，两个质量不同电量均为q的带电小球a和b从同一位置先后以相同的速度 $v$ 从场区左边水平进入磁场，其中a小球刚好做匀速圆周运动，b小球刚好沿直线向右运动。不计两小球之间库仑力的影响，重力加速度为 $g$ 则（　　）

A、a球一定带正电，b球可能带负电 B、a小球的质量等于 $\frac{q E}{g}$ C、b小球的质量等于 $\frac{q E - q v B}{g}$ D、a小球圆周运动的半径为 $\frac{E v}{B g}$

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9. 如图所示是法拉第圆盘发电机的示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD平面与铜盘平面垂直。如果圆盘的半径为r，匀速转动的周期为T，圆盘全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。下列说法中正确的是（　　）

A、电阻R中电流方向向上 B、回路中有周期性变化的感应电流 C、圆盘转动产生的感应电动势为 $\frac{π r^{2} B}{T}$ D、若铜盘转速增大为原来的2倍，则R的电功率也将增大为原来的2倍

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10. 垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化，磁场方向取垂直纸面向里为正方向。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻R=0.1Ω，边长l=0.2m，则下列说法正确的是（　　）

A、在t=0到t=0.1s时间内，金属框中的感应电动势为0.08V B、在t=0.05s时，金属框ab边受到的安培力的大小为0.08N C、在t=0.1s时，通过金属框ab横截面的电荷量为0.016C D、在t=0到t=0.1s时间内，金属框中电流的电功率为0.064W

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三、实验题

11. 某同学测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材。
A．被测干电池一节
B．电流表2：量程0～0.6A，内阻 $R_{A} = 0.2 Ω$
C．电压表1：量程0～15V，内阻未知
D．电压表2：量程0～3V，内阻未知
E．滑动变阻器1：阻值范围为0～10Ω，允许通过最大电流2A
F．滑动变阻器2：阻值范围为0～100Ω，允许通过最大电流1A
G．开关、导线若干

(1)、伏安法测电池电动势和内阻的实验，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器材，电压表选择，滑动变阻器选择。（填写器材前的字母）

(2)、实验电路图应选择图（填“甲”或“乙”）。

(3)、根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的 $U - I$ 图像，则在修正了实验系统误差后，干电池的内阻 $r =$ Ω。

(4)、使用图乙电路图测得的电动势真实值（填大于、等于或小于）。

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12. 某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“ $\times 1 k$ ”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表，电压表（量程5V，内阻十几千欧），滑动变阻器（最大阻值 $5 k Ω$ ），导线若干。回答下列问题：

(1)、旋动部件（填“ $S$ ”或“ $T$ ”或“ $K$ ”），使指针对准电流的“0”刻线；

(2)、将 $K$ 旋转到欧姆挡“ $\times 1 k$ ”的位置；
将插入“ $+$ ”“ $-$ ”插孔的两表笔短接，旋动部件（填“ $S$ ”或“ $T$ ”或“ $K$ ”），使指针对准电阻的“0”刻线；随后将图甲中多用电表的黑表笔连接端（填“1”或“2”）。

(3)、将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示，多用电表和电压表的读数分别为和。

(4)、调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零，此时多用电表和电压表的读数分别为 $12 k Ω$ 和 $4.00 V$ 。则电压表的内阻为，多用电表内电池的电动势为。

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四、解答题

13. 如图所示的电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1.0Ω，电动机的电阻R₀=1.0 Ω，电阻R₁=2.0 Ω。电动机正常工作时，理想电压表的示数U₁=4.0 V，求：

(1)、电源的输出功率；

(2)、电动机转化为机械能的功率；

(3)、若电动机被卡住不转了，它消耗的功率又是多少。

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14. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。2023年6月从中国电子科技集团有限公司获悉，该集团旗下中电科电子装备集团有限公司（简称电科装备）已实现国产离子注入机28纳米工艺制程全覆盖，有力保障我国集成电路制造行业在成熟制程领域的产业安全。如图所示是离子注入简化工作原理的示意图。静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中半径为R的虚线通过 $\frac{1}{4}$ 圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场）后，从P点沿竖直方向进入半径为r的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。该圆形磁场区域的直径PQ与竖直方向夹角为15°，经磁场偏转，离子最后垂直打在竖直放置的硅片上。已知离子的质量为m、电荷量为q，不计重力。求：

(1)、离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小；

(2)、静电分析器通道内虚线处电场强度的大小E；

(3)、匀强磁场的磁感应强度B的大小。

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15. 如图所示，两根间距 $L = 1.0 m$ 、电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角 $θ = 30 °$ ，导轨底端接有 $R = 2.0 Ω$ 的定值电阻，导轨所在区域存在磁感应强度 $B = 1.0 T$ 的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上。一质量 $m = 0.2 k g$ 、电阻 $r = 1.0 Ω$ 的金属杆 $a b$ 垂直于导轨放置，某时刻给金属杆一个沿斜面向上 $F = 2.0 N$ 的恒力，使金属杆由静止开始运动 $x = 1.2 m$ 时达到最大速度，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、金属杆获得的最大速度 $v_{m}$ 的大小和此时 $a b$ 杆两端的电势差 $U_{a b}$ ；

(2)、金属杆从静止到运动1.2m的过程中，通过电阻R的电荷量q和电阻R产生的焦耳热 $Q_{R}$ 。

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