山西省大同市2023-2024学年高二上学期期末质量监测物理试题

试卷更新日期：2024-01-29 类型：期末考试

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一、单项选择题：本题共有7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。

1. 以下有关电场和磁场的说法正确的是（）

A、试探电荷在电场中某处受到的电场力越大，则该处的电场强度一定越大 B、电场强度的定义和磁感应强度的定义都用到了比值定义法 C、变化的电场一定产生变化的磁场 D、一段电流元在磁场中受力越大，则该处的磁感应强度越大

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2. 如图甲所示，A、B为一条电场线上的两点，一带负电的粒子自A点以一定的初速度沿直线运动到B点，粒子仅受电场力，其运动的v-t图像如图乙所示， $E_{A}$ 、 $E_{B}$ 分别为A、B两点的电场强度， $φ_{A}$ 和 $φ_{B}$ 分别为A、B两点的电势，以下说法正确的是（）

A、该电场线一定是点电荷的电场线 B、该电场线一定是匀强电场的电场线 C、 $E_{A} < E_{B}$ D、 $φ_{A} > φ_{B}$

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3. 如图所示，真空中有一矩形abcd，ad、bc两边的中点分别是e和f，在ef两点固定两个等量异种点电荷，以下说法正确的是（）

A、a、c两点电场强度大小相等、方向相同 B、b、c两点电场强度大小相等、方向相同 C、b、d两点电场强度大小相等、方向相反 D、a、b两点电场强度大小相等、方向相同

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4. 如图所示，平行板电容器两极板间接 $U = 1.0 \times 1 0^{3} V$ 的电压，两极板间距离d＝0.1m，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，B＝0.2T，一带电粒子以某一速度 $v_{0}$ 垂直电场线沿图中虚线进入电容器，不计粒子重力，以下说法正确的是（）

A、若粒子带正电，当粒子从电容器右侧以某一特定的速度沿虚线进入电容器时粒子将沿虚线运动 B、若粒子带负电，当粒子从电容器右侧以某一特定的速度沿虚线进入电容器时粒子将沿虚线运动 C、若粒子带正电，当粒子从电容器右侧进入电容器时，不论速度多大，粒子的运动都偏离虚线向上 D、若 $v_{0} = 6.0 \times 1 0^{4} m / s$ ，且粒子带负电，当粒子从电容器左侧沿虚线进入电容器时，粒子的运动偏离虚线向下

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5. 如图所示，一电动机在额定电压220V下正常工作，恰好将一质量为109kg的物体以1m/s的速度向上匀速吊起，电动机线圈的电阻为0.4Ω，不计一切摩擦，g取 $10 m / s^{2}$ ，则此时通过电动机的电流为（）

A、5A B、6A C、7A D、9A

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6. 如图所示，一组合元件由加速器与偏转器组成，加速电压为 $U_{1}$ ，偏转电压为 $U_{2}$ ，让氕（ ${}_{1}^{1}H$ ）粒子和氘（ ${}_{1}^{2}H$ ）粒子的混合物在左极板A处由静止开始加速，然后进入偏转电场，进入偏转电场时，速度方向与电场方向垂直，在运动过程中二者都未与极板相碰，下列关于二者相关物理量的说法正确的是（）

A、通过两个电场的总时间相同 B、轨迹不同 C、离开偏转电场时的速度相同 D、离开偏转电场时的动能相同

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7. 如图所示，导体框是由同种材料且导体横截面相同的两段导线构成，分别为直导线和弯曲导线两部分，直导线为ac，弯曲导线为半圆形abc，ac为半圆形的直径，把导体框接入如图电路中，导体框处在垂直纸面向里匀强磁场中，闭合开关，直导线ac受到的安培力大小为F，则整个导体框受力为（）

A、0 B、2F C、 $(\frac{3}{π} + 1) F$ D、 $(\frac{2}{π} + 1) F$

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二、多项选择题：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，有两个或两个以上正确答案，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分。

8. 如图所示，匀强电场与直角△ABC所在平面平行，将电荷量为 $- 3.0 \times 1 0^{- 6} C$ 的点电荷从电场中的A点移到B点，静电力做了 $- 1.2 \times 1 0^{- 5} J$ 的功；再从B点移到C点，静电力做了 $0.6 \times 1 0^{- 5} J$ 的功，且AB＝4cm，BC＝3cm，以下说法正确的是（）

A、电场强度大小为 $\frac{\sqrt{13}}{3} \times 1 0^{2} V / m$ B、电场强度大小为 $\frac{\sqrt{13}}{4} \times 1 0^{2} V / m$ C、若电场强度的方向与竖直线夹角为 $θ (θ < 90 °)$ ，则 $t a n θ = \frac{3}{2}$ D、若电场强度的方向与竖直线夹角为 $θ (θ < 90 °)$ ，则 $t a n θ = \frac{4}{3}$

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9. 如图所示为回旋加速器的工作原理示意图，两个D形盒的正中间有狭缝，狭缝宽度为d，狭缝之间存在匀强电场，电场强度为E。两个半径为R的D形盒接上高频交流电，并处在匀强磁场中，在 $D_{1}$ 的中心A处有一个粒子源，它产生并发出比荷为k的带正电粒子，粒子的初速度视为0，经加速后从D形盒的边缘以速度v飞出，不计粒子重力，下列说法正确的是（）

A、电场强度E越大，粒子从D形盒飞出时的速度v越大 B、粒子在狭缝之间运动的总时间为 $\frac{v}{k E}$ C、匀强磁场的磁感应强度为 $\frac{v}{k R}$ D、粒子第4次被加速结束的瞬间位置与A点之间的距离为 $2 (\sqrt{3} + 1 - \sqrt{2}) \frac{R}{v} \sqrt{2 E d k}$

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10. 圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，O为其圆心，ab、cd和ef为其三条直径，其中cd和ef的夹角θ＝16°，两个比荷大小相等，带有异种电荷的粒子 $q_{1}$ 和 $q_{2}$ 先后在a点沿aO的连线方向以不同的初速度射入磁场，分别从c点和d点离开磁场，两粒子在磁场中的运动半径分别为 $r_{1}$ 和 $r_{2}$ ，运动时间分别为 $t_{1}$ 和 $t_{2}$ ，不计粒子重力，以下说法正确的是（）

A、 $\frac{t_{1}}{t_{2}} = \frac{53}{37}$ B、 $\frac{t_{1}}{t_{2}} = \frac{s i n 53 °}{s i n 37 °}$ C、 $\frac{r_{1}}{r_{2}} = \frac{s i n 37 °}{s i n 53 °}$ D、 $\frac{r_{1}}{r_{2}} = \frac{t a n 37 °}{t a n 53 °}$

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三、实验题：本题共2小题，共15分。

11. 传感器中经常用到电容器做基本元件，如图为电容式液位计的原理图，一根金属圆柱插入金属容器内（并未与容器底、壁接触），另一端与电源相连，金属圆柱为电容器的一个电极，容器壁为电容器的另一个电极，容器内充入绝缘液体，金属容器接地。另有一静电计与该装置相连，静电计外壳接地，静电计的金属球通过开关 $K_{2}$ 与金属圆柱相连。某同学用该装置做以下实验。

(1)、先闭合 $K_{1}$ ，给电容器充电；

(2)、断开 $K_{1}$ ，闭合 $K_{2}$ ，静电计指针偏转一定角度；

(3)、该同学给容器中加入更多绝缘液体使液面升高，此时他观察到静电计指针偏角（选填“变大“变小”或“不变”），由此他推测出：液面升高使电容器的电容（选填“变大”“变小”或“不变”）。

(4)、此后在保持液面不变的情况下他继续实验，通过绝缘手柄把金属圆柱向上移动一段距离，他看到静电计的指针偏角（选填“变大”“变小”或“不变”），表明电容器的电容因金属圆柱向上移动而（选填“变大”“变小”或“不变”）。

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12. 为描绘一个标有“3V 0.9W”的小灯泡的伏安特性曲线，有以下实验器材供选用：
A.电压表（量程2V，内阻为2kΩ）
B.电流表A₁（量程0.6A，内阻约0.1Ω）
C.电流表A₂（量程0.3A，内阻约0.2Ω）
D.电阻箱（0～9999.9Ω）
E.滑动变阻器 $R_{1}$ （10Ω，2A）
F.滑动变阻器 $R_{2}$ （200Ω，0.5A）
G.蓄电池（电动势6V，内阻不计），开关一个

(1)、电流表选择（选填“ $A_{1}$ ”或“ $A_{2}$ ”），滑动变阻器选择（选填“ $R_{1}$ ”或“ $R_{2}$ ”）

(2)、实验要求能够实现在0～3.0V的范围内对小灯泡的电压进行测量，在虚线框内画出实验电路原理图。

(3)、由实验所得I-U图线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻（选填“增大”“不变”或“减小”）。

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四、计算题：本题共3小题，共39分。

13. 如图所示，两个匀强磁场分布在边长均为L的两个正三角形内，两个三角形在C点共点，垂直纸面向里的磁场的磁感应强度为 $B_{1} = B$ ，垂直纸面向外的磁场的磁感应强度为 $B_{2}$ （未知），虚线是磁场的边界，运动的粒子可以自由穿过。一质量为m、带正电且电荷量为q粒子，自A点以垂直于BC边的方向射入磁场，经C点进入另一个磁场，粒子从CE的中点射出。不计粒子重力，求：

(1)、粒子在A点射入磁场时的速度；

(2)、 $B_{2}$ 的大小。

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14. 如图所示，间距为L＝1.0m、电阻不计的两平行导轨倾斜放置，与水平面夹角为37°，导轨两端接有电源，电源电动势E＝6V，内阻r＝0.25Ω， $R_{1}$ 为电阻箱（阻值范围0～10Ω），定值电阻 $R_{2} = 0.5 Ω$ ， $R_{3} = 1 Ω$ ，质量m＝0.2kg的导体棒垂直导轨放置，导体棒接入电路的电阻为0.5Ω，匀强磁场垂直导轨平面向下，g取 $10 m / s^{2}$ ， sin37°＝0.6，cos37°=0.8。

(1)、若导轨光滑，且电阻箱阻值调为0.50Ω，开关K闭合时，导体棒恰好静止，求匀强磁场的磁感应强度B；

(2)、若导轨粗糙，且匀强磁场的磁感应强度B＇＝1.0T，方向仍垂直导轨平面向下，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，闭合开关，为使导体棒保持静止，求 $R_{1}$ 的调节范围。

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15. 如图所示，在直角坐标系的第一和第二象限内分别存在沿y轴正向和沿x轴负
向的足够大的匀强电场，电场强度大小都为E，第三、四象限里存在垂直纸面向里的足够大的匀强磁场。在第二象限的 $P (- L ， L)$ 点静止释放一质量为m、电荷量为-q的粒子，粒子开始运动，在第一象限经x轴上Q点（Q点未画出）进入磁场，此后粒子经坐标原点继续运动，不计粒子重力。求：

(1)、粒子经过x轴上的Q点的坐标；

(2)、磁场的磁感应强度B；

(3)、粒子第3次经过x轴的坐标。

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