浙江省杭州第四名校（吴山校区）2023-2024学年高二上学期期末物理试题

试卷更新日期：2024-04-03 类型：期末考试

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一、选择题（本大题共13小题，每小题3分，共39分）

1. 以下电磁学中物理量为矢量的是（　　）

A、电流 B、电动势 C、磁感应强度 D、磁通量

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2. 空间有一圆锥OBB'如图所示，点A、A^'分别是两母线OB、OB^'的中点，C为AB中点。圆锥顶点O处固定一带负电的点电荷，则（　　）

A、A点比B点的电场强度小 B、A、A^'两点的电场强度相同 C、A、A^'两点的电势相同 D、AC的电势差等于CB的电势差

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3. 三个完全相同的小球a、b、c带有相同电荷量的正电荷，从同一高度由静止开始下落，下落h₁高度后a球进入水平向左的匀强电场，b球进入垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，它们到达水平面上的速度大小分别用v_a、v_b、v_c表示，它们的关系是（　　）

A、v_a>v_b=v_c B、v_a=v_b=v_c C、v_a>v_b>v_c D、v_a=v_b>v_c

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4. 用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，如图所示．开始时开关S是断开的．现将开关S闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是(　　)

A、V₁、V₂的示数不变，A₁的示数增大，A₂的示数减小，P_入增大 B、V₁、V₂的示数不变，A₁、A₂的示数增大，P_入增大 C、V₁、V₂的示数不变，A₁、A₂的示数减小，P_入减小 D、V₁的示数不变，V₂的示数增大，A₁的示数减小，A₂的示数增大，P_入减小

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5. 如图甲所示，竖直放置的螺线管与导线 $a b c d$ 构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，螺线管正下方水平桌面上有一导体圆环。导线 $a b c d$ 所围区域内磁场的磁感应强度按图乙中哪一种图线随时间变化时，导体圆环对桌面的压力将小于环的重力（）

A、 B、 C、 D、

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6. 下列关于磁场的应用，正确的是（　　）

A、图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图，要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电场的电压 $U$ B、图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断 $A$ 极板是发电机的正极， $B$ 极板是发电机的负极 C、图丙是速度选择器示意图，不考虑重力的带电粒子从P到Q能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 $v = \frac{E}{B}$ D、图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转

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7. 手机不光可以用来娱乐，还可以用来学习，如图是张同学在某音上学习动量守恒定律的视频截图。以下说法正确的是（　　）

A、轨道对小球的支持力不做功 B、小球和轨道构成的系统机械能守恒 C、小球和轨道构成的系统动量守恒 D、当小球位于轨道右侧时，轨道一定是在向右走的

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8. 如图所示，A、B两物体放在圆台上，A与圆台面间的动摩擦因数是B与圆台面间的动摩擦因数的两倍，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A物体质量是B物体质量的一半，而A物体离转轴距离是B物体离转轴距离的2倍。当圆台旋转时，A、B相对圆台均未滑动，则下列说法正确的是（）

A、A、B物体的线速度大小之比为 $1 : 1$ B、A、B物体的向心加速度大小之比为 $1 : 2$ C、A、B物体所受摩擦力大小之比为 $1 : 1$ D、当圆台的转速增加时，A物体先滑动

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9. 竹蜻蜓是一种中国传统的儿童玩具。如图，玩时，双手一搓，然后手一松，竹蜻蜓就会飞上天空，竹蜻蜓从最高点下落到地面的过程中，若空气阻力不可忽略，则它的机械能（　　）

A、守恒 B、增大 C、减小 D、先减小后增大

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10. “笛音雷”是春节期间常放的一种鞭炮，其着火后一段时间内的速度—时间图像如图所示（取竖直向上为正方向），其中 $t_{0}$ 时刻为“笛音雷”起飞时刻、DE段是斜率大小为重力加速度g的直线。不计空气阻力，则关于“笛音雷”的运动，下列说法正确的是（　　）

A、“笛音雷”在 $t_{2}$ 时刻上升至最高点 B、 $t_{3} ~ t_{4}$ 时间内“笛音雷”做自由落体运动 C、 $t_{0} ~ t_{1}$ 时间内“笛音雷”的平均速度为 $\frac{v_{1}}{2}$ D、 $t_{3} ~ t_{4}$ 时间内“笛音雷”处于失重状态

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11. 如图甲所示，用均匀导线做成匝数为100匝、边长为 $0.2 m$ 、总电阻为 $0.1 Ω$ 的正方形闭合导电线圈。正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是（）

A、在0~6s内，导电线圈中产生的电流大小恒定不变 B、在 $t = 1 s$ 时，导电线圈内电流的瞬时功率为160W C、在 $t = 3.5 s$ 时，线框中a、b两点间的电势差 $U_{a b} = 1 V$ D、若保持 $B = 2 T$ 不变，线圈以ab为轴转动的角速度为0.5rad/s，则线圈电动势为4V

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12. 机场规定：严禁携带额定能量超过 $160 W \cdot h$ 的充电宝搭乘飞机，一充电宝铭牌标识如图所示，下列说法正确的是（）

产品名称：充电宝

产品型号：K112

电池容量： $11200 mAh$

电源输入： $5 V - 1 A$

电源输出： $5 V - 1 A$

爱国者电子科技有限公司

A、机场限定的是充电宝储存的电能不超过 $5.76 \times 10^{5} J$ B、按照机场规定该充电宝不能带上飞机 C、充电宝上标注的 $11200 mAh$ 是指其能储存的电能 D、充电宝上标注的 $11200 mAh$ 是指其能储存的最大电量为 $672 C$

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13. 如图所示，A和B为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球，开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑动头P在a处，此时绝缘线向右偏离竖直方向，（电源的内阻不能忽略）下列判断正确的是（）

A、小球带负电 B、当滑动头从a向b滑动时，细线的偏角θ变大 C、当滑动头从a向b滑动时，电流表中有电流，方向从上向下 D、当滑动头停在b处时，电源的输出功率一定大于滑动头在a处时

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二、不定项选择题（本大题共2小题，全部选对得3分，部分选对得2分，错选或漏选得0分，共6分）

14. 全超导托卡马克是研究核聚变的实验装置．为粗略了解等离子体在托卡马克环形真空室内的运动状况，某同学将一小段真空室内的电场和磁场理想化为方向均水平向右的匀强电场和匀强磁场（如图），电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。若某电荷量为q的正离子在此电场和磁场中运动，其速度平行于磁场方向的分量大小为 $v_{1}$ ，垂直于磁场方向的分量大小为 $v_{2}$ ，不计离子重力，则（）

A、电场力的瞬时功率为 $q E \sqrt{v_{1}^{2} + v_{2}^{2}}$ B、该离子受到的洛伦兹力大小为 $q v_{1} B$ C、该离子的加速度大小不变，方向变化 D、 $\frac{v_{1}}{v_{2}}$ 的比值不断增大

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15. 有一金属棒ab，质量为m，电阻不计，可在两条轨道上滑动，如图所示，轨道间距为L，其平面与水平面的夹角为 $θ$ ，置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属棒与轨道的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，回路中电源电动势为E，内阻不计（假设金属棒与轨道间动摩擦因数为 $μ$ ），则下列说法正确的是（　　）

A、若 $R > \frac{B E L}{m g s i n θ + μ m g c o s θ}$ ，导体棒不可能静止 B、若 $R < \frac{B E L}{m g s i n θ + μ m g c o s θ}$ ，导体棒不可能静止 C、若导体棒静止，则静摩擦力的方向一定沿轨道平面向上 D、若导体棒静止，则静摩擦力的方向可能沿轨道平面向下

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三、实验题（本大题共8空，每空2分，共16分）

16. 某同学利用如图甲所示的装置探究加速度、力和质量的关系。

(1)、对本实验的操作，下列说法中正确的是____

A、实验中无需测量砂和砂桶的质量 B、让小车靠近打点计时器，先释放小车，后接通打点计时器的电源 C、为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 D、补偿阻力时，需取下砂桶，调整长木板的倾角，使小车拖着纸带沿长木板匀速下滑

(2)、如图乙所示为实验中得到纸带的一段，已知相邻计数点的时间间隔为T，测得相邻的计数点之间的距离分别为 $x_{A B}$ ， $x_{B C}$ ， $x_{C D}$ ， $x_{D E}$ ，打点计时器打下C点时，小车的速度表达式为，充分利用数据，写出小车的加速度大小表达式为。

(3)、在验证加速度与质量的关系时，在满足实验要求的情况下，改变小车上砝码质量m，测出对应的加速度a，以m为横坐标，以 $\frac{1}{a}$ 为纵坐标，在坐标纸上作出如图丙所示的图像。已知弹簧测力计的读数为F，图中纵轴的截距为b，斜率为k，则小车的质量为（　　）

A、Fb B、2Fb C、 $\frac{2}{k}$ D、 $\frac{1}{2 k}$

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17. 某同学在研究标有额定工作状态为“3V 1.5W”的小灯泡的伏安特性曲线实验中，实验室提供以下器材：
电流表 $A_{1}$ （量程100mA，内阻约为 $1 Ω$ ）
电流表 $A_{2}$ （量程600mA，内阻约为 $0.3 Ω$ ）
电压表V（量程3.0N，阻约为 $6000 Ω$ ）
滑动变阻器 $R_{1}$ （最大阻值为 $10 Ω$ ）
滑动变阻器 $R_{2}$ （最大阻值为 $500 Ω$ ）
电源E（电动势为4V，内阻不计）
单刀单掷开关与单刀双掷开关若开，导线若干

(1)、为了提高测量的准确度与有效性，应该选择电流表，滑动变阻器（填器材后面的代号）；

(2)、若实验电路如图1所示，在实验过程中，应先将滑动变阻器的滑片P置于变阻器的端（填“左”或“右”）；调整好滑片位置后将单刀双掷开关 $S_{3}$ 置点（“a”或“b”）。

(3)、将滑片P向右调节，得到多种状态下小灯泡实际工作的电压与电流的对应数据、记录在表格中，描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图2所示。

(4)、将这个小灯泡接入新电路（图3所示）中，电源内阻不计，该电路中其他元件的相关参数如图中标识，则该小灯泡在该电路中的实际工作功率为W（结果保留三位有效数字）。

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四、计算题（本大题共4小题，共39分）

18. 如图所示，在高处的光滑水平平台上，质量 $m = 2 k g$ 的小球压缩弹簧后被锁扣锁住，储存的弹性势能为 $E_{p}$ ，若打开锁扣，小球脱离弹簧后将以一定的水平速度 $v_{0}$ 向左滑离平台，做平抛运动，经过 $t = 0.3 s$ 恰好能从光滑圆弧形轨道CD的C点沿切线方向进入圆弧形轨道。该圆弧对应的圆心角为37°。半径 $R = 5 m$ ， OD为竖直半径，圆轨道左侧DE是长为 $L = 5 m$ 的粗糙水平轨道，小球遇墙壁等速反弹后刚好回到D点。各轨道间平滑连接，空气阻力不计，g取10m/s² ， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ 。求：

(1)、弹簧储存的弹性势能 $E_{p}$ ；

(2)、小球在D点对轨道的压力；

(3)、DE段的动摩擦因数μ。

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19. 如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距L＝1.0m，左端连接阻值R＝4.0Ω的电阻，匀强磁场磁感应强度B＝0.5T、方向垂直导轨所在平面向下。质量m＝0.2kg、长度L＝1.0m、电阻r＝1.0Ω的金属杆置于导轨上，向右运动并与导轨始终保持垂直且接触良好，t＝0时对杆施加一平行于导轨方向的外力F，杆运动的v-t图像如图乙所示，其余电阻不计。求：

(1)、金属杆运动的加速度和t＝2s时电路中的电流；

(2)、在0~3.0s内，外力F的大小随时间t变化的关系式；

(3)、3s内流过电阻R的电荷量。

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20. 如图所示，一长度为a的竖直薄挡板MN处在垂直于纸面的匀强磁场中，磁感应强度为B。O点有一粒子源在纸面内向各方向均匀发射电荷量为 $+ q$ 、质量为m的带电粒子，所有粒子的初速度v（未知）大小相同。ON是O点到MN的垂线。已知初速度与 $\bar{O N}$ 夹角为 $60 °$ 的粒子恰好经过N点（不被挡板吸收），粒子与挡板碰撞则会被吸收， $\bar{O N} = \sqrt{3} a$ ，不计粒子重力，不考虑粒子间的相互作用，求

(1)、匀强磁场的方向

(2)、粒子在磁场中做圆周运动的半径

(3)、挡板左侧能被粒子击中的竖直长度

(4)、能击中挡板右侧的粒子数量占粒子总数的比例

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21. 如图所示，在xOy平面的第一象限有沿y轴负方向的匀强电场，在第二、三象限有沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小与第一象限相等；在第四象限有垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B一带正电粒子（质量为m、电荷量为q）从坐标为 $(- d, 3 d)$ 的P点由静止释放，到达y轴时速度大小为v₀ ，不计粒子的重力，求：

(1)、电场强度E的大小；

(2)、粒子在磁场中运动轨迹的半径；

(3)、粒子从开始运动到第四次通过x轴所经历的时间。

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