浙江省温州市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题

试卷更新日期：2024-04-12 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. 下列物理量属于矢量的是（　　）

A、磁感应强度 B、电势 C、电流 D、磁通量

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2. 下列说法正确的是（　　）

A、法拉第发现了电流的磁效应 B、安培提出了分子电流假说 C、爱因斯坦提出了能量子假说 D、赫兹建立了经典电磁场理论

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3. 下列说法正确的是（　　）

A、避雷针的工作原理是静电屏蔽 B、金属探测仪的工作原理是静电感应 C、雷达是用X光来测定物体位置的设备 D、电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播

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4. 如图所示，在一平面内有两条垂直交叉、相互绝缘的无限长直导线，流过每一条导线的电流均为I。已知一根无限长直导线通过电流I时，在距离导线d处所产生的磁场的磁感应强度大小为 $B_{0}$ ，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（　　）

A、 $B_{0}$ 、0 B、 $B_{0}$ 、 $B_{0}$ C、0、 $2 B_{0}$ D、 $2 B_{0}$ 、 $2 B_{0}$

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5. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）

A、图甲中转动蹄形磁体时，静止的铝框（可绕轴自由转动）会随磁体同向转动 B、图乙中蹄形磁体靠近自由转动的铜盘时，铜盘转速不变 C、图丙中磁电式电流表中铝框骨架若用质量相等的塑料框替代效果相同 D、图丁中磁体从内壁光滑闭合竖直铝管的上端静止释放，磁体做自由落体运动

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6. 一小量程电流表G，满偏电流为 $50 μ A$ ，内阻为 $800 Ω$ 。将它改装成0~1mA、0~10mA的两量程电流表，电路如图所示。下列说法正确的是（）

A、 $R_{1}$ 与 $R_{2}$ 串联后的总电阻大于 $800 Ω$ B、开关S接b时的量程为0~1mA C、测出的电流为 $0.5 m A$ 时，流过G表的电流为 $20 μ A$ D、将图中 $R_{1}$ 与 $R_{2}$ 的位置互换，两量程都会发生变化

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7. 回旋加速器结构示意图如图所示，两个D形盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面。A处有一初速为零的带电粒子，不计粒子的重力和通过盒缝的时间，下列说法正确的是（　　）

A、电场和磁场都能加速带电粒子 B、粒子在磁场中做圆周运动的圆心保持不变 C、仅增大加速电压，粒子在加速器中的运动总时间不变 D、仅增大加速电压，粒子离开加速器时获得的动能不变

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8. 如图所示，某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的输出电压为250V，用匝数比 $n_{1} : n_{2} = 1 : 16$ 的升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，用户端再用降压变压器把电压降为220V，假设两个变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　）

A、输电线路上通过的电流为400A B、降压变压器原线圈两端的电压为3800V C、用户得到的功率为90kW D、降压变压器匝数比 $n_{3} : n_{4} = 25 : 22$

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9. 如图所示为两个点电荷的电场线分布，O点为两点电荷连线的中点，以O为圆心的虚线圆与电场线交于点a、b、c、d ，其中a、b两点关于两点电荷所在的直线对称，下列说法正确的是（　　）

A、两点电荷的电荷量相等 B、a、b两点的电场强度相同 C、b点的电势高于c点的电势 D、同一试探电荷在c、d两点的电势能相同

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10. 如图所示， $a b c d e f$ 是由六段长度均为L的相同电阻丝构成的正六边形线框，虚线fb上方、下方分别存在垂直纸面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度大小分别为2B、B。线框上e、c两点分别与电源正负极连接，导线 $e d c$ 受到的安培力为F ，则线框 $a b c d e f$ 受到的安培力大小为（　　）

A、0 B、F C、2F D、4F

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11. 如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在匀强磁场中，当导体板通过一定电流I且电流与磁场方向垂直时，在导体板的上表面A和下表面 $A^{'}$ 之间会产生一定的电势差 $U_{H}$ ，这种现象称为霍尔效应。若图中的电流I是电子定向运动产生的恒定电流，则（　　）

A、 $U_{H}$ 与导体板的厚度h有关 B、 $U_{H}$ 与导体板的宽度d有关 C、导体板上表面A的电势比下表面 $A^{'}$ 高 D、若磁场和电流均反向，导体板上表面A的电势比下表面 $A^{'}$ 高

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12. 如图所示，一光滑绝缘圆环固定在竖直面内，可视为点电荷的三个带电球a、b、c套在圆环上，稳定时c球位于圆环最低点，a和c两球的连线、b和c两球的连线与竖直方向夹角分别为 $30 °$ 、 $60 °$ ，下列说法正确的是（　　）

A、a、b两球带异种电荷 B、a、b两球对c球的静电力相等 C、a球的电荷量大于b球的电荷量 D、a、b两球的质量之比为 $1 : 2$

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13. 我国是最大的光伏产品制造国，2023年全国太阳能发电装机规模已超 $5.4$ 亿千瓦。如图是某中学屋顶的太阳能电池板，总面积约为 $500 m^{2}$ 。已知太阳辐射的总功率约为 $3.7 \times 1 0^{26} W$ ，太阳到地球的距离约为 $1.5 \times 1 0^{11} m$ ，太阳光传播到达地面的过程中约有50%的能量损耗，太阳能电池板接收到的太阳能转化为电能的转化效率约为15%，每天的日照效果相当于太阳直射电池板4h，则该中学太阳能电池板一年的发电量约为（　　）

A、 $7 \times 1 0^{2} k W h$ B、 $7 \times 1 0^{4} k W h$ C、 $7 \times 1 0^{6} k W h$ D、 $7 \times 1 0^{8} k W h$

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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符合题目要求，全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

14. 在超声波悬浮仪中，由LC振荡电路产生高频电信号，通过压电陶瓷转换成同频率的超声波，利用超声波最终实现小水珠的悬浮。若LC振荡电路某时刻线圈中的磁场及电容器两极板所带的电荷如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、此时电容器的电压正在增大 B、此时电场能正向磁场能转化 C、在线圈中插入铁芯，LC振荡电路的频率减小 D、增大平行板电容器极板间的距离，LC振荡电路的频率减小

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15. 某发电机的示意图如图所示，矩形金属线框在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度 $ω$ 绕 $O O^{'}$ 轴转动，线框通过电刷与阻值为R的电阻相连，线框的匝数为N ，面积为S、电阻为r ，其余电阻不计。以线框在图示位置时刻为计时起点，则线框转动一周的过程中（　　）

A、线框在图示位置时磁通量最大 B、线框在图示位置时电动势最大 C、电阻两端电压的瞬时值 $u = N B S ω c o s ω t$ D、交流电流表的读数为 $\frac{\sqrt{2} N B S ω}{2 (R + r)}$

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三、非选择题（本题共5小题，共55分）

16. 小明同学因家里装修购买了一批铜芯电线，他设计实验测量铜芯电线的电阻率。

(1)、打开一捆新拆包的电线，其长度为 $L = 100 m$ ，剥开电线两端的绝缘层，用20分度的游标卡尺测量铜芯的直径，示数如图1所示，其读数为 $d =$ mm。

(2)、先用多用电表粗测电线的电阻，将多用电表选择开关旋转到“ $\times 10$ ”位置，欧姆调零后进行测量，发现指针偏转过大，应将选择开关旋到（选填“ $\times 1$ ”、“ $\times 100$ ”或“ $\times 1 k$ ”）位置，重新欧姆调零再进行测量，指针位置如图2所示，读数为 $Ω$ 。

(3)、再用伏安法精确地测量电阻，要求电压从零开始调节，选用的实验仪器有：电池组（电动势3V）、电流表（ $0 ~ 0.6 A ~ 3 A$ ）、电压表（0~3V~15V）、滑动变阻器R（ $0 ~ 5 Ω$ ）、开关、导线若干。部分连线如图3所示，导线①应连接到接线柱（选填“a”或“b”），还需要用导线将接线柱f与接线柱连接（选填“c”、“d”或“e”）。

(4)、该同学利用以上器材正确连线后进行实验测量，记录数据并做出 $U - I$ 图像如图4所示。记图像的斜率为k ，则电阻率 $ρ =$ （用L、k、d表示），代入数据得 $ρ =$ $Ω \cdot m$ （计算结果保留两位有效数字）。

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17. 热敏电阻的阻值随温度的变化非常明显，利用这一特性制成的接触式温度传感器有较高的温度测量精度。某热敏电阻R的阻值随温度变化的关系图像如图1所示。若用该热敏电阻按图2电路连接，温度越高时，热敏电阻的阻值越（选填“大”或“小”），电压表示数越（选填“大”或“小”）；将电压表替换成内阻很大的报警装置（当电压大于等于2V时发出警报），若电源电动势为3V且电源内阻不计，设置该装置在温度大于等于 $90 ° C$ 时发出警报，可调电阻 $R_{0}$ 阻值应调为 $Ω$ （保留两位有效数字）。

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18. 下列说法正确的是（　　）

A、“电池电动势和内阻的测量”实验中每次记录完数据后应及时断开开关 B、“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验可用直流电压表测量线圈两端电压 C、“练习使用多用电表”实验中多用电表使用完毕时，应该把选择开关旋转到欧姆挡 D、“探究影响感应电流方向的因素”实验需要确定电流表指针偏转方向和电流方向的关系

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19. 如图所示，宽为 $L = 0.5 m$ 的平行光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角 $θ = 53 °$ ，导轨的一端与电动势和内阻均恒定的直流电源相接，空间分布着磁感应强度 $B = 0.4 T$ 、方向竖直向上的匀强磁场。一质量为 $m = 1.5 \times 1 0^{- 2} k g$ 、长为 $l = 0.5 m$ 的金属杆水平放置在导轨上恰好保持静止，若金属杆电阻恒定，不计导轨电阻。（ $s i n 53 ° = 0.8$ ， $c o s 53 ° = 0.6$ ）

(1)、求金属杆受到的安培力大小 $F_{A}$ ；

(2)、求通过金属杆的电流I；

(3)、若匀强磁场的磁感应强度大小和方向都可调整，为使金属杆在图示位置保持静止，求磁感应强度的最小值 $B_{1}$ 及其方向。

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20. 如图所示，一固定绝缘细杆与水平方向夹角 $θ = 3 7^{∘}$ ，细杆AC总长 $L = 8 m$ ， B为AC中点，在BC区域附近，有一与细杆垂直向上且平行于竖直面的匀强电场，场强大小E未知。一质量 $m = 0.1 k g$ 、电荷量 $q = + 1 \times 1 0^{- 3} C$ 的圆环（可视为质点），套在AC细杆上从A点静止释放，恰好能运动到C点，圆环与细杆间的动摩擦因数 $μ = 0.5$ 。（ $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ ）求：

(1)、圆环运动到B点时的速度大小 $v_{B}$ ；

(2)、圆环从A到C的运动时间t；

(3)、匀强电场的场强大小E。

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21. 某种利用电磁感应原理测血栓的仪器，其中一个元件为固定的“三叶式”线圈，如图所示，线圈六段圆弧的圆心角均为60°，圆心均在O点，其中小圆弧半径均为r，大圆弧半径均为2r。现有长l=2r、电阻R₁=R的均匀导体棒OA可绕O点在纸面内以角速度ω顺时针匀速转动，从O点和线圈上引出两导线与定值电阻R₂=R构成一个闭合电路，整个装置处于垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中。在导体棒OA顺时针匀速转动过程中，导体棒和线圈接触良好，除导体棒R₁和定值电阻R₂外，其余电阻不计。

(1)、比较导体棒两端的电势高低： $φ_{0}$ $φ_{A}$ （选填“ $>$ ”、“ $=$ ”或“ $<$ ”）；

(2)、求导体棒经过图示位置时产生的感应电动势E₁和流过R₂的电流I₁

(3)、求导体棒经过OQ位置时电阻R₂的电功率P

(4)、求通过电阻R₂的电流的有效值I

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22. 如图1所示，间距为d的平行导体板M、N间有垂直纸面向里的匀强磁场 $B_{1}$ 和沿纸面向下的匀强电场（未画出），平行板右侧上方、下方分别放有足够长的绝缘收集板 $a_{1} b_{1}$ 、 $a_{2} b_{2}$ ，右侧偏转区内有垂直纸面向里的匀强磁场 $B_{2}$ 。有大量质量为m、电荷量为q的正电粒子以不同速度沿平行板轴线 $O O^{'}$ 射入，其中速度为 $v_{0}$ 的粒子恰能沿轴线 $O O^{'}$ 运动并从 $O^{'}$ 点进入偏转区，已知 $B_{1} = \frac{3 m v_{0}}{q d}$ ， $B_{2} = \frac{m v_{0}}{q d}$ ，不计粒子重力。

(1)、求板M、N间的电压 $U_{M N}$ ；

(2)、若仅将磁场 $B_{1}$ 的右边界向左移动 $\frac{d}{4}$ （如图2所示），求速度为 $v_{0}$ 的粒子打在收集板上的点 $P_{1}$ 到 $O^{'}$ 点的竖直距离 $l$ ；

(3)、若将两收集板 $a_{1} b_{1}$ 、 $a_{2} b_{2}$ 水平向右移动 $\frac{d}{4}$ ，在平行板右侧放置一可上下移动的挡板ef ，其上边缘e自M板附近开始缓慢向下移，当e下移距离为 $\frac{d}{4}$ 时（如图3所示），恰好有粒子打到收集板右侧，此时粒子的落点 $P_{2}$ 到 $O^{'}$ 点的竖直距离为2d ，求对应粒子沿轴线 $O O^{'}$ 入射时的初速度大小v（已知从e上方进入磁场 $B_{2}$ 的粒子的速度方向均与轴线 $O O^{'}$ 成锐角向上）。

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