北京市怀柔区2023-2024学年高二（上）期末物理试卷

试卷更新日期：2024-03-11 类型：期末考试

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一、单选题：本大题共13小题，共39分。

1. 下列物理量中，用来描述磁场强弱和方向的是（）

A、磁通量 B、安培力 C、洛伦兹力 D、磁感应强度

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2. 关于感应电动势 $E$ 的单位，下列选项中正确的是（）

A、 $W b / s$ B、 $J$ C、 $A$ D、 $T$

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3. 关于电场强度和磁感应强度，下列说法中正确的是（）

A、由 $E = \frac{F}{q}$ 知， $E$ 与 $F$ 成正比、与 $q$ 成反比 B、电场中某点电场强度的方向与在该点带正电的检验电荷所受电场力的方向相同 C、由 $B = \frac{F}{I L}$ 知， $B$ 与 $F$ 成正比、与 $I$ 成反比 D、磁场中某点磁感应强度的方向与放入磁场中的通电直导线所受安培力的方向相同

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4. 如图所示，三块相同蹄形磁铁 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 并列放置在水平桌面上。导体棒用图中 $1$ 、 $2$ 轻而柔软的细导线悬挂起来，它们与导体棒和电源构成回路 $($ 电源没有在图中画出 $)$ ，导线 $1$ 、 $2$ 接在直流电源的两端，认为导体棒所在位置附近为匀强磁场。接通电源后，导体棒偏离竖直方向，位置如图中所示。依次撤去磁铁 $b$ 、 $c$ ，看到导体棒的摆动幅度逐渐减小。根据该实验的操作，下列说法正确的是（）

A、导线 $1$ 接在直流电源的负极，导线 $2$ 接在直流电源的正极 B、磁场越强，导体棒受到的安培力越大 C、电流越大，导体棒受到的安培力越大 D、导体棒在磁场中的长度越长，导体棒受到安培力越大

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5. 如图所示为某物体运动的 $v - t$ 图象，图中有 $△ t = △ t'$ ，则下列说法正确的是（）

A、该物体正在做曲线运动 B、该物体做的是匀加速直线运动 C、该物体的速度越来越大 D、该物体的加速度越来越大

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6. 如图甲所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程，由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。他稳定站立时，体重计的示数为 $500 N$ 。关于实验现象，下列说法正确的是（）

A、“起立”过程中，先出现失重现象，后出现超重现象 B、“下蹲”过程中，支持力可能出现小于压力的情况 C、“起立”和“下蹲”过程都出现了超重和失重现象 D、图乙记录的是他完成两次“蹲起”的过程

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7. 某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图所示，下列判断中正确的是（）

A、图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强 B、图乙反映温度会影响该电学元件的导电性能 C、图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样 D、图丙反映该电学元件如果加了较高的反向电压 $($ 大于 $40 V)$ 时，反向电流才急剧变大

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8.
平抛物体的运动规律可以概括为两点：
①水平方向做匀速运动，
②竖直方向做自由落体运动．
为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，这个实验（）

A、只能说明上述规律中的第①条 B、只能说明上述规律中的第②条 C、不能说明上述规律中的任何一条 D、能同时说明上述两条规律

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9. 某电场的电场线如图所示，电场中 $M$ 、 $N$ 两点的场强大小分别为 $E_{M}$ 和 $E_{N}$ ，电势分别为 $φ_{M}$ 和 $φ_{N}$ ，由图可知（）

A、 $E_{M} > E_{N}$ ， $φ_{M} > φ_{N}$ B、 $E_{M} > E_{N}$ ， $φ_{M} < φ_{N}$ C、 $E_{M} < E_{N}$ ， $φ_{M} > φ_{N}$ D、 $E_{M} < E_{N}$ ， $φ_{M} < φ_{N}$

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10. 如图中 $P Q$ 是匀强磁场里的一片金属片，其平面与磁场方向平行，一个粒子从某点以与 $P Q$ 垂直的速度射出，动能是 $E_{k 1}$ ，该粒子在磁场中的运动轨迹如图所示。今测得它在金属片两边的轨道半径之比是 $10$ ： $9$ ，若在穿越金属板过程中粒子受到的阻力大小及电荷量恒定，则下列说法正确的是（）

A、该粒子的动能增加了 $\frac{81}{100} E_{k 1}$ B、该粒子的动能减少了 $\frac{19}{100} E_{k 1}$ C、该粒子做圆周运动的周期减小 $\frac{9}{10}$ D、该粒子最多能穿越金属板 $6$ 次

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11. 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离，如图所示。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法不正确的是（）

A、运动员到达最低点前重力势能始终减小 B、蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加 C、蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 D、蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒

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12. 如图所示，光滑水平地面上竖直放置两根圆柱形铝管，其粗细，长短均相同，其中管甲无缝，管乙有一条平行于轴线的细缝，两枚略小于管内径的相同小磁铁 $a$ 、 $b$ ，同时从两管上端由静止释放，穿过铝管后落到地面 $($ 忽略空气阻力 $)$ 。下列说法正确的是（）

A、 $a$ 、 $b$ 一定同时落地 B、 $a$ 、 $b$ 下落过程中都是机械能守恒 C、落地时， $a$ 比 $b$ 的速度小 D、落地时， $a$ 、 $b$ 的速度相等

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13. 如图所示，人造地球卫星发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道。先将卫星发射至近地圆轨道 $I$ ；然后在 $A$ 点 $($ 近地点 $)$ 点火加速，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ；在 $B$ 点 $($ 远地点 $)$ 再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ $.$ 下列说法正确的是（）

A、轨道Ⅱ上 $A$ 点的速度一定不超过第一宇宙速度 B、如果圆轨道Ⅲ是地球同步卫星轨道，则在该轨道上运行的任何卫星，其角速度和北京“鸟巢”的角速度相同 C、在赤道上顺着地球自转方向发射卫星可节省能量，所以卫星发射场必须建在赤道上 D、卫星在圆轨道 $I$ 上运行时的周期和向心加速度小于在圆轨道Ⅲ上的周期和向心加速度

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二、多选题：本大题共1小题，共3分。

14. 如图所示，天平可以用来测定磁感应强度，磁场方向垂直纸面向里 $($ 虚线围成的区域 $)$ ，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，共 $N$ 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，下底边长为 $L_{1}$ ，右侧边伸入磁场中的长为 $L_{2}$ ，线圈中通有电流 $I ($ 方向如图 $)$ 时，在天平左、右两边加上质量分别为 $m_{1}$ ， $m_{2}$ 的砝码，天平平衡；当电流反向 $($ 大小不变 $)$ 时，在某一边需再加上质量为 $m$ 的砝码后天平重新平衡，下列说法中正面的是（）

A、需要在左边加上质量为 $m$ 的砝码，天平才能重新平衡 B、磁场的磁感应强度 $B = \frac{m g}{I L_{1} N}$ C、磁场的磁感应强度 $B = \frac{m g}{2 I L_{1} N}$ D、磁场的磁感应强度 $B = \frac{m g}{2 I L_{2} N}$

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三、实验题：本大题共2小题，共16分。

15. 小明用如图 $1$ 所示的装置研究“电磁感应现象”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁 $N$ 极朝下。

(1)、要想使电流计指针发生偏转，小明进行了以下 $4$ 种操作，其中可行的是____ $($ 选填选项前的字母 $)$ 。

A、螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管 B、螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管 C、磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D、磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动

(2)、在 $(1)$ 的研究中，小明发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据 $(1)$ 中的操作，那么感应电流方向与下列哪些因素有关____ $($ 选填选项前的字母 $)$ 。

A、磁铁的磁性强弱 B、磁铁运动的方向 C、磁铁运动的速度大小 D、螺线管的匝数

(3)、小明又将实验装置改造，如图 $2$ 所示，螺线管 $A$ 经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管 $B$ 与电流计构成闭合电路。螺线管 $B$ 套在螺线管 $A$ 的外面。为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同的速度移动滑动变阻器的滑片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是____ $($ 选填选项前的字母 $)$

A、螺线管 $A$ 的磁性变强或变弱影响指针摆动方向 B、螺线管 $A$ 的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小 C、螺线管 $A$ 的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向 D、螺线管 $A$ 的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小

(4)、在 $(3)$ 研究中，闭合开关后，螺线管 $A$ 的电流稳定时，螺线管 $B$ 中也存在磁场，但不出现感应电流，这说明什么？。

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16. 某组同学测定某合金电阻率的实验，部分实验器材如下：待测合金丝

R (

阻值约

8 Ω)

。学生电源

(5 V)

、开关、导线、电流表

A (

量程

0 ～ 0.6 A

，内阻约

0.125 Ω)

、电压表

V (

量程

0 ～ 3 V

，内阻约

3 k Ω)

。滑动变阻器

R (

最大阻值

5 Ω)

，螺旋测微器、红外线测温仪等。

(1)、

①

为尽可能使实验误差较小，下列电路图中恰当的是

(

选填“图

1

”或“图

2

”

)

。

$②$ 用所选择的电路图，测得的合金丝电阻值 $($ 选填“大于”，“等于”或“小于” $)$ 真实值。

(2)、下表为实验室对一些长度相同粗细不同的同一种合金丝的测量数据表

	第一组	第二组	第三组	第四组	第五组
电压 $U / V$	$1.20$	$3.00$	$1.20$	$1.20$	$3.00$
合金丝直径 $D / m m$	$1.0$	$1.0$	$1.5$	$1.5$	$1.0$
合金丝温度 $t / ℃$	$20.0$	$20.0$	$20.0$	$80.0$	$80.0$
电阻率 $ρ / Ω \cdot m$	$2.8 \times 1 0^{- 6}$	$2.8 \times 1 0^{- 6}$	$2.8 \times 1 0^{- 6}$	$3.6 \times 1 0^{- 6}$	$3.6 \times 1 0^{- 6}$

$①$ 结合表中的数据，要研究合金电阻率与横截面积的关系，需观察对比两组数据。

$②$ 由以上表格数据，你认为影响合金电阻率的因素是。

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四、计算题：本大题共4小题，共34分。

17. 如图所示，用水平拉力 $F$ 使物体由静止开始沿光滑水平地面做匀加速直线运动，测得物体的加速度 $a = 3.0 m / s^{2} .$ 已知物体的质量 $m = 1.0 k g$ 。求：

(1)、水平拉力 $F$ 的大小；

(2)、物体在 $t = 2.0 s$ 时物体的速度 $v$ 的大小。

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18. 场是物质存在的一种形式。我们可以通过物体在场中的受力情况来研究场的强弱，并由此定义了电场强度、磁感应强度等物理量。

(1)、写出电场强度的定义式，并说明公式中各物理量的含义；

(2)、写出磁感应强度的定义式，并说明公式中各物理量的含义。

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19.
如图所示，光滑斜轨和光滑圆轨相连，固定在同一竖直面内，圆轨的半径为R，一个小球（可视为质点），从离水平面高h处由静止自由下滑，由斜轨进入圆轨．求：

(1)、为了使小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨，h应至少多高？

(2)、若小球到达圆轨最高点时圆轨对小球的压力大小恰好等于它自身重力大小，那么小球开始下滑时的h是多大？

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20. 利用电场或磁场都可以实现对带电粒子的控制。如图所示，电子由静止开始，从 $M$ 板到 $N$ 板经电场加速后获得速度 $v$ ，并从 $A$ 点以此速度垂直于磁场左边界射入匀强磁场，电子穿出磁场时速度方向和原来入射方向的夹角为 $3 0^{o}$ 。已知电子质量为 $m$ ，带电量为 $e$ ，磁场宽度为 $d$ 。求：

(1)、 $M$ . 、 $N$ 板间的电压 $U$ ；

(2)、匀强磁场的磁感应强度 $B$ ；

(3)、电子在磁场中运动的时间 $t$ 。

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五、综合题：本大题共1小题，共8分。

21. 电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势来表明电源的这种特性。如图所示，固定于水平面的 $U$ 形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为 $B$ ，金属框两平行导轨间距为 $L$ ，金属棒 $a b$ 在外力的作用下，沿框架以速度 $v$ 向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为 $e$ ，金属棒 $a b$ 的长度为 $L$ 。

(1)、请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒 $a b$ 切割磁感应线产生的感应电动势 $E$ ；

(2)、在金属棒产生电动势的过程中，请说明是什么力充当非静电力，并求出这个非静电力所做的功 $W$ 的大小；

(3)、设单位时间内有 $N$ 个电子从 $a$ 端运动到 $b$ 端，求电源的电功率 $P$ 的大小。

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