2023-2024学年广东省广州市广雅中学高二（上）阶段测物理试卷（12月）（含解析）

这是一份2023-2024学年广东省广州市广雅中学高二（上）阶段测物理试卷（12月）（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.古人很早就开始研究磁现象，中国古代百科全书《吕氏春秋》中记载“磁石召铁，或引之也”，表明磁石靠近铁块时对铁块有力的作用，下列有关磁的说法正确的是( )
A. 磁石对铁的作用是通过磁场产生的
B. 磁场看不见、摸不着，实际并不存在，是人们假想的一种物质
C. 英国物理学家法拉第发现通电导线在周围空间也可以产生磁场
D. 若一小段通电导线在空间某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度一定为零
2.在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点的电势不相等的是( )
A. 图甲中与点电荷等距的a、b两点
B. 图乙中两等量异种点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a、b两点
C. 图丙中两等量同种点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a、b两点
D. 图丁中非匀强电场中的a、b两点
3.在利用电子射线管探究洛仑兹力的方向实验中，接通电源后，电子射线由阴极沿+x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。现要使亮线往上偏，所加磁场方向应沿( )
A. -y轴B. +y轴C. +z轴D. -z轴
4.静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，并吸附于带正电荷的被涂物的涂装技术，静电喷涂机的结构如图所示，规定大地的电势为0，下列说法正确的是
A. 雾化涂料微粒可能带正电，也可能带负电
B. 静电喷涂机喷口处的电势大于0
C. 工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度
D. 工件与喷口之间的电场线与真空中等量异种点电荷之间的电场线完全相同
5.两根长直通电导线互相平行，电流方向相同，它们的截面处于等边△ABC的A和B处，如图所示。两通电导线在C处产生磁场的磁感应强度大小都是B0，则C处磁场的总磁感应强度大小是( )
A. 0B. B0C. 3B0D. 2B0
6.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示，下列说法正确的是
A. 只将电容器b板向左平移，静电计指针的张角变大
B. 只将电容器b板向下平移，静电计指针的张角变小
C. 只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大
D. 只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大
7.如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是( )
A. 甲图如果加速电压减小，那么粒子最终的最大动能也会减小
B. 乙图可通过增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势
C. 丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子只能从左侧沿直线匀速通过速度选择器
D. 丁图中产生霍尔效应时，稳定时一定是D侧面电势高
8.现代多数人由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪(如图甲所示)来测量脂肪积累程度，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电)，模拟电路如图乙所示．测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量低者
A. 电流表示数更大B. 电压表示数更大C. 路端电压更小D. 电源的效率更高
二、多选题（本大题共2小题，共14分）
9.图为某种电磁弹射系统的简化示意图，金属弹射杆横架在两根水平放置且足够长的平行金属导轨上。使用时先把开关拨到a侧给储能电容充电，然后开关拨到b侧让电容器放电。回路瞬间产生巨大电流，从而产生超强磁场，弹射杆在磁场力的作用下被快速弹出。若忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 要使图中弹射杆向右弹射，则电源必须上正下负
B. 要使图中弹射杆向右弹射，对电源正负极的连接没要求
C. 弹射杆将沿轨道做变加速运动
D. 若导轨摩擦不计，电容器储存的电能全部转化为弹射杆的机械能
10.如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．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加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点．不计粒子重力．下列说法不正确的是( )
A. 粒子一定带正电
B. 加速电场的电压U=12ER
C. 直径PQ=2B qmER
D. 若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群离子具有相同的比荷
三、实验题（本大题共2小题，共24分）
11.如图甲为在“练习使用多用电表”实验中某多用电表示意图；如图乙为欧姆表测电阻Rx的原理图；用多用电表直接测量电阻约为1300Ω的电灯泡的电阻，其电路连接图如图丙所示，回答下列问题：
(1)对甲图，在测量电阻前需要将红、黑表笔短接，进行_______调零，需要调整_______(选填“A”、“B”或“C”)。
(2)对乙图，若电源的电动势为E，满偏电流为Im，当接上待测电阻Rx后，表头的示数为I，则欧姆表的内阻为_______，待测电阻Rx的阻值为_______。
(3)对丙图，实验选择开关所处的档位是_______(填“×10”“×100”或“×1000”)，灯泡阻值的读数为_______Ω。
12.某同学想要测量一节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(0.6A量程的内阻约1Ω、3A量程的内阻约0.2Ω)，电压表V(3V量程的内阻约3kΩ、15V量程的内阻约15kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值200Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值20Ω)，开关，导线若干。
(1)选用合适器材后，为了减小误差，应选择图_____(选填“甲”或“乙”)所示的电路进行测量，并完成丙图中的实物连线；( )
(2)电压表选3V量程，电流表选_____量程(选填“0.6A”或“3A”)，滑动变阻器选_____(选填“R1”或“R2”)；
(3)某次测量时电压表的示数如图丁所示，电压表的读数为_____V；
(4)另外一位同学为了减小计算误差，将测得的数据在坐标纸上描点作出U-I图像如图戊，根据图像可求出干电池的电动势E=_____V，内阻r=_____Ω。(均保留到小数点后两位)
四、计算题（本大题共3小题，共30分）
13.如图所示，宽为L= 0.2 m的光滑导轨与水平面成α= 37°角，处于磁感应强度大小为B= 0.6 T、方向垂直于导轨面向上的匀强磁场中，导轨上端与电源和电阻箱连接，电源电动势E= 3 V，内阻r= 0.5 Ω.在导轨上水平放置一根金属棒ab，金属棒与导轨接触良好，当电阻箱的电阻调到R= 5.5 Ω时，金属棒恰好能静止．忽略金属棒和导轨的电阻，取重力加速度g= 10 m/s2，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8.求：
(1)回路中电流的大小；
(2)金属棒受到的安培力；
(3)金属杆ab的质量．
14.长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电量为+q(q>0)、质量为m的粒子，以大小为v0的初速度靠近上极板垂直于电场线方向射入该电场，然后从靠近下极板边缘处射出，此时的速度方向与水平方向成30°角，如图所示，不计粒子的重力，求：
(1)上、下极板间的电势差U；
(2)匀强电场的电场强度E的大小．
15.如图所示，在x轴上方有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速度v从坐标原点O沿xOy平面射入磁场，v与x轴负方向的夹角α= 30°；粒子射入磁场后的某个时刻在x轴上方再加一个匀强电场，使粒子做匀速直线运动并从x轴的P(L,0)点沿垂直x轴方向进入第四象限，在第四象限内有一半径R= 33L的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁场边界与x轴相切于P点．不计粒子的重力．
(1)求从粒子射入磁场到加匀强电场经过的时间t及所加电场的电场强度E的大小；
(2)要使粒子离开圆形匀强磁场区域后能运动到x轴的负半轴，求圆形区域内磁场的磁感应强度B的取值范围．
答案和解析
1.【答案】A
【解析】A.磁体之间、磁体与铁之间的相互作用都是通过磁场产生的，故A正确；
B.磁场虽然看不见、摸不着，但是一种实实在在存在的物质，故B错误；
C.丹麦物理学家奥斯特发现通电导线在周围空间也可以产生磁场，故C错误；
D.若一小段通电导线在空间某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度不一定为零，因为当导线和磁感线平行时，磁场力也为零，故D错误。
故选A。
2.【答案】D
【解析】【分析】考查电场线与电势的关系。本题难度较小，电势与电场线关系是解决本题的关键。
A.图甲中与点电荷等距的a、b两点在同一等势面上，则两点电势相等，选项A不符合题意;
B.图乙中两等量异种点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a、b两点在同一等势面上，则两点电势相等，选项 B不符合题意;
C.图丙中两等量同种点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a、b两点在同一等势面上，则两点电势相等，选项 C不符合题意;
D.沿电场线电势逐渐降低，可知图丁中非匀强电场中的a、b两点，a点电势高于b，选项 D 符合题意。
故选D。
3.【答案】A
【解析】【分析】
电子射线由阴极沿x轴正方向射出，形成的亮线沿z轴正方向偏转，说明电子受到的洛伦兹力方向向上，根据左手定则判断分析，选择可行的磁场方向。
【解答】
亮线向上偏转，洛伦兹力方向沿z轴正方向，根据左手定则可知加一沿y轴负方向的磁场。故选A。
4.【答案】C
【解析】【分析】
根据电场线的性质判断电势和场强，注意与大地相连的工件电势为零，要记住等量异种点电荷之间的电场线形状。
本题考查电场线的性质和定义。
【解答】
A.涂料微粒吸附于带正电荷的被涂物上，根据异种电荷相吸的原理，涂料微粒应带负电，故A错误；
B.工件接地，电势为0，电场线由工件指向喷口，沿着电场线的方向电势逐渐降低，则静电喷涂机喷口处的电势小于0，故B错误；
C.电场线的疏密表示电场的强弱，工件表面处的电场线比喷口处的电场线稀疏，则工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度，故C正确；
D.真空中等量异种点电荷之间的电场线上下对称、左右也对称，工件与喷口之间的电场线上下对称，但左右不对称，所以工件与喷口之间的电场线与真空中等量异种点电荷之间的电场线不相同，故D错误。
故选C。
5.【答案】C
【解析】解：根据安培定则可知，导线A在C处产生的磁场方向垂直于AC方向向右，导线B在C处产生的磁场方向垂直于BC方向向右，
如图，根据平行四边形定则得到，C处的总磁感应强度为B总=2Bcs30°= 3B0.故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据安培定则得出两根通电导线在C点的磁感应强度的方向，根据平行四边形定则得出合场强的大小。
解决本题的关键掌握安培定则判断通电电流周围的磁场方向，以及知道磁感应强度是矢量，合成遵循平行四边形定则。
6.【答案】A
【解析】【分析】
静电计是测量电势差的装置，电势差越大，静电计指针的偏角越大。由题，电容器的电量不变，根据各选项的操作分析电容器电容的变化，再由电容的定义式C=QU分析电容器两板间电势差的变化。
本题是电容器动态变化分析问题，关键抓住两点：一是电容器的电量不变；二是电容与哪些因素有什么关系，明确定义式和决定式的正确应用。
【解答】
A.将b板向左平移，板间距离增大，电容器电容C减小，而电容器的电量Q不变，由C=QU分析可知，电容器两板间电势差增大，则静电计指针偏角变大，故A正确；
B.将b板向下平移，两板正对面积减小，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由C=QU分析可知，电容器两板间电势差增大，则静电计指针偏角变大，故B错误；
C.在a、b之间插入有机玻璃板，电容增大，而电容器的电量Q不变，由C=QU分析可知，电容器两板间电势差减小，则静电计指针偏角变小，故C错误；
D.增大极板电量，而决定电容的几个量都不变则C不变，可知极板间的电压增大，则静电计指针偏角变大，故D错误。
故选A。
7.【答案】B
【解析】A.粒子在磁场中满足
Bqv=mv2r
设回旋加速器D型盒的半径为R，可推导出粒子的最大动能为
Ek=12mv2=q2B2R22m
由此可知，粒子的最大动能为加速电压无关，故A错误；
B.当磁流体发电机达到稳定时，电荷在A、B板间受到的电场力和洛伦兹力平衡，即
Bqv=Edq
得电源电动势为
E=Bvd
由此可知，增加匀强磁场的磁感应强度来增大电源电动势，故B正确；
C.粒子从左侧沿直线匀速通过速度选择器时，电场力与洛伦兹力方向相反，但无法确定粒子的电性，故C错误；
D.若载流子带负电，洛伦兹力指向D板，载流子向D板聚集，D板电势低，故D错误。
故选B。
8.【答案】AC
【解析】【分析】
脂肪不容易导电，所以脂肪含量高者电阻较大，根据闭合电路欧姆定律分析电流表、电压表、路端电压、电源的效率。
本题考查闭合电路欧姆定律的应用，关键是抓住脂肪不容易导电，脂肪含量高者电阻较大，根据闭合电路欧姆定律分析即可。
【解答】
A.脂肪含量低者电阻小，回路总电阻小，电流大，电流表示数更大，故 A正确;
B.脂肪含量低者电阻小，回路总电阻小，电流大，则由
UAB=E-I(r+R1+R2)知电压表示数更小，故B错误;
C.脂肪含量低者电阻小，回路总电阻小，电流大，电源内电压大，则路端电压小，故 C正确;
D.电源的效率η=E-U内E=1-U内E电源内电压大，电源的效率更低，故 D错误。
故选AC。
9.【答案】BC
【解析】【分析】根据电容器放电过程中的电流方向、磁场方向判断安培力的方向；根据牛顿第二定律判断弹射杆的加速度的变化情况，由此确定运动情况；当弹射杆产生的感应电动势大小等于电容器两端电压时，电容器不再放电，电容器仍储存有一定的电能。
本题主要是考查安培力作用下导体棒的运动问题，关键是知道电容器放电过程中回路中磁感应强度的方向，掌握左手定则的应用方法、弄清楚电容器放电过程中能量的转化情况。
【解答】解：AB.当电源上正下负时，可知充电后电容器上极板带正电，下极板带负电，则电容器放电时，回路电流为顺时针方向，产生垂直纸面向里的磁场，根据左手定则可知，弹射杆受到向右的安培力，使弹射杆向右弹射；当电源上负下正时，可知充电后电容器下极板带正电，上极板带负电，则电容器放电时，回路电流为逆时针方向，产生垂直纸面向外的磁场，根据左手定则可知，弹射杆受到向右的安培力，使弹射杆向右弹射；故要使图中弹射杆向右弹射，对电源正负极的连接没要求，故A错误，B正确；
C.电容器放电过程，回路电流逐渐减小，弹射杆受到的安培力逐渐减小，弹射杆将沿轨道做变加速运动，故C正确；
D.若导轨摩擦不计，当弹射杆产生的感应电动势大小等于电容器两端电压时，电容器不再放电，电容器仍储存有一定的电能，故电容器储存的电能不会全部转化为弹射杆的机械能和焦耳热，故D错误。
故选BC。
10.【答案】C
【解析】【分析】
带电粒子在电场中，在电场力做正功的情况下，被加速运动。后垂直于电场线，在电场力提供向心力作用下，做匀速圆周运动。最后进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动。根据洛伦兹力的方向，从而可确定电性，进而可确定极板的电势高低。根据牛顿第二定律可得在电场力作用下做匀速圆周运动的表达式，从而求出加速电压。最后再由牛顿第二定律，洛伦兹力等于向心力可知，运动的半径公式，即影响半径的大小因素。
本题考查粒子在电场中加速与匀速圆周运动，及在磁场中做匀速圆周运动。掌握电场力与洛伦兹力在各自场中应用，注意粒子在静电分析器中电场力不做功。
【解答】
A.由左手定则可知，粒子带正电，而粒子在MN间被加速，故A正确；
B.在静电分析器中，电场力提供向心力，由牛顿第二定律得：qE=mv2R，
粒子在加速电场中，由动能定理得：qU=12mv2，解得：U=ER2，故B正确；
C.在磁分析器中，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r，由几何知识得：PQ=2r，解得：PQ=2B mERq，故C错误；
D.若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点说明运动的直径相同，由于磁场，电场与静电分析器的半径不变，则该群离子具有相同的比荷，故D正确；
本题选错误的，故选：C。
11.【答案】 欧姆 B EIm (Im-I)EImI ×100 1200
【解析】(1)[1][2]对甲图，在测量电阻前需要将红黑表笔短接，进行欧姆调零，需要调整欧姆调零旋钮B。
(2)[3]对图乙，电源的电动势为E，满偏电流为 Im ，由闭合电路欧姆定律可得欧姆表的内阻为
R内=EIm
[4]当接上待测电阻 Rx ，表头的示数为I，则有
I=ER内+Rx
可得
Rx=(Im-I)EImI
(3)[5][6]对图丙，因为电灯泡的电阻约为 1300Ω ，欧姆表的指针所指的刻度为12，则实验选择开关所处的档位是 ×100 ，灯泡阻值的读数为 1200Ω 。
12.【答案】 甲 0.6A R2 1.25 1.48 0.96
【解析】(1)[1]选用合适器材后，由于干电池内阻很小，电压表的分流几乎可以忽略不计，为减小误差，应选择甲电路进行测量。
[2]实物连线如图所示

(2)[3]实验时通过电池的电流不能太大，一般小于0.6A，则电流表量程选0.6A；
[4]为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器选择阻值较小的R2。
(3)[5]由于电压表选择3V，分度值为0.1V，则电压表示数为1.25V。
(4)[6][7]根据闭合电路欧姆定律可得
U=E-Ir
可知图线的纵轴截距表示电动势，图线的斜率绝对值表示内阻，则有
E=1.48V
r=1.48-1.00.5Ω=0.96Ω
13.【答案】解：(1)根据闭合电路欧姆定律，回路中的电流为I=ER+r，
代入数据解得I=0.5A。
(2)金属棒受到的安培力F= BIL，
代入数据解得F=0.06N，
根据左手定则，可知安培力的方向平行导轨向上。
(3)根据力的平衡条件，有F= mgsinα，
代入数据解得m=0.01kg。
【解析】本题考查安培力作用下的平衡问题。此类问题解决办法，根据闭合电路欧姆定律求电流，对平衡的物体进行受力分析，根据左手定则分析安培力的方向，根据安培力公式F=BIL分析安培力的大小，应用该公式时要注意磁场方向是否与电流方向垂直，若不垂直，则需要用F=BILsinθ求安培力大小(其中θ为磁场与电流方向的夹角)，然后根据平衡条件列式求解。
14.【答案】解：(1)粒子在电场中做类平抛运动，射出电场时的速度v的水平分速度等于v0，有v=v0cs30=2 3v0
根据动能定理得：qU=12mv2-12mv02
联立以上两式解得：U=mv026q
(2)设粒子在电场中运动的时间为t，加速度为a，则有L=v0t
v0⋅tan30°=at
根据牛顿第二定律得：qE=ma
联立以上三式解得：E= 3mv023qL
【解析】(1)根据速度的分解求出带电粒子飞出电场时的速度，由动能定理求解电势差U；
(2)粒子在电场中做类平抛运动，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是匀加速直线运动，由此可以求得粒子末速度的大小，由竖直方向是匀加速直线运动，根据匀加速运动的速度公式和牛顿第二定律可以求得匀强电场的场强。
粒子垂直进入电场中做的是类平抛运动，要熟练分解位移和速度，求电势差利用动能定理也是惯用的方法．
15.【答案】解：(1)设x轴上方匀强磁场的磁感应强度为B0，粒子射入磁场后做圆周运动，经过Q点时速度方向垂直x轴，如图甲，
依题意，在此时加入沿x轴正方向的匀强电场，电场力与此时的洛伦兹力平衡，有
qE=qvB0 ①
设粒子射入磁场后做圆周运动的半径为r，由几何关系得
rsinα+r=L
解得r=23L ②
粒子从O点到Q点速度方向转过的角度为
θ=180∘+(90∘-α)=240∘ ③
经过的时间t=θ360∘⋅2πrv ④
由 ② ③ ④式解得t=8πL9v ⑤
由洛伦兹力公式及牛顿定律得
qvB0=mv2r ⑥
由 ① ② ⑥式解得E=3mv22qL
(2)设圆形区域磁场的磁感应强度B=B1时，粒子射出磁场时速度方向平行x轴，粒子做圆周运动的半径为r1，如图乙，
由洛伦兹力公式及牛顿定律得
qvB1=mv2r1 ⑦
由几何关系得r1=R= 33L ⑧
由 ⑦ ⑧式解得B1= 3mvqL
设圆形区域磁场的磁感应强度B=B2时，粒子射出磁场后恰好经过原点O，粒子做圆周运动的半径为r2，如图丙，
由洛伦兹力公式及牛顿定律得
qvB2=mv2r2 ⑨
由几何关系得tanβ=LR= 3，r2=Rtanβ2，
解得r2=13L10
由 ⑨10式解得B2=3mvqL，
综上可知，要使粒子离开圆形磁场区域后能运动到x轴的负半轴，圆形区域内磁场的磁感应强度B的取值范围应为
3mvqL【解析】(1)当加上电场后，粒子做匀速直线运动，粒子从P点垂直x轴方向进入第四象限，那么加上电场时粒子的速度方向垂直x轴方向，做出粒子轨迹图，根据几何关系求轨迹半径，根据圆周运动规律求出时间t，根据电场力与洛伦兹力平衡，洛伦兹力提供向心力列式可求电场强度E。
(2)要使粒子离开圆形匀强磁场区域后能运动到x轴的负半轴，那么临界情况是粒子从圆形区域磁场出射后恰好平行；或者恰好经过O点，分别做出轨迹图，由几何关系求对应的轨迹半径，由洛伦兹力提供向心力求出磁感应强度。