浙江省杭州市四校2023-2024学年高二上学期期末联考物理试题

试卷更新日期：2024-04-03 类型：期末考试

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一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39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. 下列物理量是标量的是（）

A、电场强度 B、电流强度 C、磁感应强度 D、冲量

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2. 下列关于书中的几幅图片说法正确的是（　　）

A、真空冶炼炉是利用交变电流直接产生热能，从而融化炉内金属的 B、运输毫安表时正负极连接导线利用了电磁驱动 C、显像管颈部的偏转线圈产生的水平磁场能使电子束在水平方向偏转 D、根据穿过铅板的正电子的轨迹变化可以知道空间的磁场方向是垂直纸面向里

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3.
如图所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器．它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时（）

A、电路中的电流减小，油箱油面降低 B、电路中的电流减小，油箱油面升高 C、电路中的电流增大，油箱油面降低 D、电路中的电流增大，油箱油面升高

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4. 如图所示电路中，E为电池， $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 为可变电阻，R为定值电阻，C为平行板电容器，闭合开关S后，能使电容器带电量增加的方法是（）

A、增大 $R_{1}$ 的阻值 B、增大电容器两极板间的距离 C、减小 $R_{2}$ 的阻值 D、将电容器的两极板错开些

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5. 如图所示的电路中，理想变压器的原线圈的匝数 $n_{1} = 800$ 匝，副线圈的匝数 $n_{2} = 200$ 匝，交流电源的电动势 $e = 220 \sqrt{2} s i n (100 π t) V$ ，负载电阻 $R = 110 Ω$ ，电压表和电流表均是理想电表。下列说法正确的是（）

A、 $V_{1}$ 的示数约为311V B、 $A_{1}$ 的示数为2A C、交流电源的输出功率为27.5W D、交流电源的频率为100Hz

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6. 如图所示，小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法正确的是（　　）

A、男孩和木箱组成的系统机械能守恒 B、小车与木箱组成的系统动量守恒 C、男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D、小孩推力的冲量小于木箱的动量的变化量

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7. 如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r ，则时间t内（）

A、充电宝输出的电功为 $U I t$ B、充电宝产生的热功率为 $I^{2} r$ C、手机电池产生的焦耳热为 $\frac{U^{2}}{r} t$ D、手机电池储存的化学能为 $U I t - I^{2} r t$

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8. 如图所示，B为线段AC的中点，如果在A处放一个＋Q的点电荷，测得B处的场强E_B＝48 N/C，则

A、若要使E_B＝0，可在C处放一个－Q的点电荷 B、把q＝10^－⁹ C的点电荷放在C点，则其所受电场力的大小为6×10^－⁹ N C、E_C＝12 N/C D、E_C＝24 N/C

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9. 如图所示为远距离输电原理图，图中的电压表、电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，发电机输出的电压恒定．若电压表 $V_{2}$ 示数减小，则（）

A、电压表 $V_{1}$ 示数减小 B、电流表 $A_{1}$ 示数减小 C、电流表 $A_{2}$ 示数增大 D、发电机输出的功率减小

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10. 如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则（）

A、开关S闭合时，灯泡A比B先亮 B、开关S闭合时，灯泡A，B同时亮，最后一样亮 C、开关S闭合后，灯泡A逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮，最后保持不变 D、开关S断开瞬间，A，B都闪亮一下逐渐熄灭

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11. 如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角（ $0 < θ < π$ ）以速率v发射一个带正电的粒子（重力不计）。则下列说法正确的是（　　）

A、若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 B、若v一定，θ越大，则粒子离开磁场的位置距O点越远 C、若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大 D、若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短

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12. 如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的是（）

A、图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的 $\frac{T}{2}$ 时刻 B、图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的 $\frac{T}{4}$ 内电流方向为正 C、图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的 $\frac{3 T}{4}$ 时刻 D、图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上正电荷

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13. 如图所示，一个半径为L的金属圆盘在水平向右的匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，这样构成一个法拉第圆盘发电机。假设其电动势为E ，等效内阻为r。下列说法正确的是（　　）

A、法拉第圆盘发电机的电动势为E=BL²ω B、流过电阻R的电流方向为C→R→D C、电阻R越大，电源的效率越高 D、电源的输出功率为 $\frac{B^{2} L^{4} ω^{2} r}{4 (R + r)^{2}}$

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二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6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3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）

14. 磁流体发电是一项新兴技术．如图所示，平行金属板之间有一个很强的匀强磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向以一定速度喷入磁场．图中虚线框部分相当于发电机．把两个极板与用电器相连，则（）

A、用电器中的电流方向从B到A B、用电器中的电流方向从A到B C、若只增强磁场，发电机的电动势增大 D、若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大

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15. 如图是交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈 $a b c d$ 绕垂直于磁场方向的水平轴 $O O^{'}$ 沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化如图，通过电刷与阻值为5Ω的小灯泡组成闭合电路，已知线圈内阻为1Ω，则（）

A、交流电压表示数为10V B、线圈转速为2.5r/s C、当线圈处于图示与磁感线平行位置时穿过线圈的磁通量变化率最大 D、线框由图示与磁感线平行位置转 $\frac{1}{4}$ 圈，小灯泡消耗的电能为1.2J

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三、非选择题（本题共5小题，共55分）

16. 用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件：

(1)、图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成实物间的连线。

(2)、若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，若要使电流计指针向左偏转，请写出一项可行的操作：。

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17. 某同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材和参考电路：
电流表 $A_{1}$ （量程0.6A，内阻约0.1Ω）
滑动变阻器 $R_{1}$ （最大阻值4kΩ）
滑动变阻器 $R_{2}$ （最大阻值8Ω）
电压表 $V_{1}$ （量程3V，15V，内阻约6kΩ）
电流表 $A_{2}$ （量程3A，内阻约1Ω）
开关，导线若干

(1)、选用合适器材后，为减小误差，应选择（填写A或B）电路进行测量。

(2)、某次测量时电压表示数如图1，则读数为V；

(3)、另外一个同学为了减小计算误差，将测得的数据在坐标纸上描点如图2，并根据图像上的点利用合适的方法求出电动势E为V，内阻r为Ω。（均保留小数点后两位）

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18. 在“验证动量守恒定律”的实验中，先让质量为 $m_{1}$ 的钢球A从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为 $m_{2}$ 的空心钢球B放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，O点是轨道末端在白纸上的竖直投影点，如图1所示。

(1)、为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足 $m_{1} > m_{2}$ ，若满足关系式则可以认为两小球碰撞前后总动量守恒；

(2)、某同学记录小球三个落点的平均位置时发现M和N偏离了OP方向，如图2所示。下列相关说法正确的是____。

A、造成M和N偏离了OP方向的原因是两小球碰撞后速度过大 B、测出OP、OM、ON之间的距离，可探究两球在碰撞过程中是否有机械能的损失 C、两球在碰撞过程中动量不守恒

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19. 如图所示，光滑的冰面上有一质量为 $M = 2 k g$ 的小车处于静止状态，小车上表面为一半径为R的 $\frac{1}{4}$ 光滑圆弧曲面。某一时刻，一质量为 $m = 1 k g$ 的小球自左端以水平速度 $v_{0} = 3 m / s$ 冲上小车，已知当m处于最高点时，m上升高度小于R。已知重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ，求：

(1)、当m处于最高点时，小车M的速度。

(2)、m上升的最大高度。

(3)、小球自左端以水平速度 $v_{0}$ 冲上小车到小球到达最高点的过程中，小车M对小球m做的功。

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20. 如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器（1/4圆弧）和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为R ，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E ，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经水平的加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直水平边界PQ进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点。不计粒子重力。则：

(1)、极板M和极板N哪个极板的电势高？

(2)、极板M、N间的电压U多大？

(3)、粒子从进入静电分析器开始到打到胶片上Q点所经历的时间？

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21. 如图所示，两根相距为 $L = 0.5 m$ 的金属导轨平行固定放置，左半部分倾斜且粗糙，倾角 $θ = 37 °$ ，处在磁感应强度为 $B = 0.5 T$ 的竖直向上的匀强磁场中；右半部分水平且光滑，处在磁感应强度为 $B = 0.5 T$ 的竖直向下的匀强磁场中，导轨的电阻均不计。在导轨上水平放置金属杆 $a b$ 、 $c d$ ，两杆的质量均为 $m = 0.01 k g$ ，长度恰好与导轨间距相同。其中， $a b$ 棒电阻为 $r = 0.5 Ω$ ， $c d$ 棒和 $R$ 的电阻均为 $1 Ω$ ， $c d$ 杆与导轨间的动摩擦因数为 $μ = 0.8$ 。现使 $a b$ 杆由静止开始向右做加速度为 $a = 2 m / s^{2}$ 的匀加速运动。

(1)、当 $c d$ 杆所受静摩擦力为0时，求流过 $c d$ 杆电流的大小和方向；

(2)、求从 $a b$ 杆开始运动，经过多少时间 $c d$ 杆所受静摩擦力变为0？

(3)、从 $a b$ 杆开始运动到 $c d$ 杆所受静摩擦力变为0的过程中，求通过 $a b$ 杆的电荷量。

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22. 某环保设备可用于离子的检测和分离，其简化原理如图所示。Ⅰ区为电场加速区，Ⅱ区为电场检测区，Ⅲ区为磁场分离区。已知Ⅰ区中AB和CD两极间电压为 $U_{1}$ 。Ⅱ区中CE和DF两极板间电势差为 $U_{2}$ ，两板间距离为d ，板长为L。Ⅲ区中分布有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为 $B_{0}$ ，方向垂直纸面向里。EF边上安装有离子收集板GP ，收集板下端留有狭缝PF。已知 $U_{1} = U_{2} = 200 V$ ， $B_{0} = 1 T$ ， $d = 0.05 m$ ， $L = 0.08 m$ 。假设大量比荷不同的正离子在AB板上均匀分布，离子的初速度为零，忽略离子间相互作用和重力的影响。

(1)、要使比荷为 $k = 4.0 \times 1 0^{6} C / k g$ 的离子，能沿直线通过CE、DF两极板间电场，可在CE、DF极板间加一垂直纸面的磁感应强度为 $B_{1}$ 的磁场，求 $B_{1}$ 的大小和方向；

(2)、要使尽量多离子从EP下方狭缝进入磁场，求狭缝PF宽度的最小值 $d_{m i n}$ ；

(3)、若要将两种比荷分别为 $k_{1} = 4.0 \times 1 0^{8} C / k g$ 和 $k_{2} = 1.0 \times 1 0^{8} C / k g$ 的正离子，在收集板GP上完全分离，假设收集板足够长，求狭缝PF宽度的最大值 $d_{m a x}$ 。

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