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湖北省部分省级示范高中2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题
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这是一份湖北省部分省级示范高中2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题，共10页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
考试时间：2024年1月31日 试卷满分：100分
祝考试顺利
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1．下列说法正确的是（ ）
A．质子所带的电荷量是，所以质子是元电荷
B．相互作用的两点电荷，即使它们的电荷量不相等，它们之间的库仑力大小也一定相等
C．点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体
D．根据可知，当时，
2．金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示，A、B、C、D为电场中的四个点，则（ ）
A．图中没有电场线的地方就没有电场
B．C点电势低于A点电势
C．同一正电荷在D点的电势能高于在B点的电势能
D．正电荷从D点静止释放，若只受电场力作用，将沿电场线运动到B点
3．两条通有相同电流的长直导线平行放置，将一矩形线框分别放置在1、2、3位置，2位置到两导线的距离相等，如图所示．则矩形线框在1、2、3位置的磁通量大小的大小关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，匀强电场中等腰直角三角形为边中点，电场方向与所在平面平行，规定点的电势为0；将电荷量的点电荷从点移到点，电场力做了的功，再将电荷从点移到点，电场力又做了的功，则（ ）
A．两点的电势差
B．点电荷在点具有的电势能为
C．该匀强电场的场强大小为，方向垂直于连线指向点
D．将绕点顺时针旋转，无论转过多大的角度，两点电势都不会相等
5．如图所示，金属杆的质量为，长为，通过的电流为，处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为斜向上，金属杆始终静止于水平导轨上，则以下正确的是（ ）
A．金属杆受到的安培力的大小为
B．金属杆所受摩擦力大小为
C．金属杆对导轨压力可以为0
D．仅使磁感应强度B反向，其它条件不变，摩擦力大小不变
6．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则下列选项正确的是（ ）
A．电动机的输入功率为 B．电动机的线圈电阻为
C．该车获得的牵引力为 D．该车受到的阻力为
7．一部华为Mate系列手机大约有1600多个元器件组成，其中半导体器件占到了很大一部分。霍尔元件就是利用霍尔效应制成的半导体磁电转换器件，如图是很小的矩形半导体薄片，之间的距离为，薄片的厚度为，在间通入恒定电流，同时外加与薄片垂直的磁场，加磁场后间的霍尔电压为。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，每个载流子电荷量为，单位体积内载流子个数为，电流与磁场的方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．板电势低于板电势
B．间电势差
C．每个载流子受到的洛伦兹力大小为
D．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，变大
8．如图a所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，理想电压表的示数随理想电流表示数的变化情况如图b所示，下列说法正确的是（ ）
图a 图b
A．滑动变阻器的最大阻值为 B．电源的电动势为
C． D．电源内阻为
9．两点电荷分别固定在和坐标原点处，所形成电场的电势在轴上的分布如图所示，图线与轴交于处，处电势最低，取无穷远处电势为0，一正电荷自处由静止释放，则（ ）
A．处的电场强度为0
B．电荷M、N所带电量大小之比为4∶1
C．正电荷q运动的过程中，加速度先增大后减小
D．正电荷q运动的过程中，电势能先减小后增大
10．两个比荷相等的带电粒子，以不同的速率对准圆心沿着方向射入圆形匀强磁场区域，两粒子射出磁场时的速度偏转角分别为，其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子带正电，粒子带负电
B．粒子射入磁场中的速率
C．粒子在磁场中的运动时间
D．若将磁感应强度变为原来的倍，粒子在磁场中运动的时间将变为原来的
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、实验题（本大题有2小题，第11小题8分，第12小题10分，共18分）
11．（8分）小明在网络上看到了2B铅笔造假的新闻，新闻中提到假笔芯的碳含量较低，他猜想假笔芯的电阻率应该比真笔芯要低，为了证明猜想他找来了圆柱形的假笔芯样品进行实验。
（1）小明用刻度尺测量并截取了一段长的笔芯，并用螺旋测微器测量笔芯的直径，如图A所示，其读数为________。
图A 图B 图C
（2）小明先使用如图B所示的实验电路，测出铅笔芯的几组电流、电压数据后描到图上，并描出实验图线。然后又将电流表改为内接，重复实验并同样描出实验图线。得到2条图线如图C所示。根据实验图线分析可知，该实验电流表应采用________（填写“外接法”或“内接法”）才能使测量值误差更小，该笔芯电阻较准确的测量值为________（结果保留2位有效数字）。
（3）根据以上测量可以计算出假笔芯样品的电阻率，使用的计算式为________（用l、d、R等物理量表示）。
12．（10分）某同学测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材。
A．被测干电池一节
B．电流表1：量程，内阻
C．电压表1：量程，内阻未知
D．电压表2：量程，内阻未知
E．滑动变阻器1：阻值范围为，允许通过最大电流
F．滑动变阻器2：阻值范围为，允许通过最大电流
G．开关、导线若干
（1）伏安法测电池电动势和内阻的实验，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器材，电压表选择________，滑动变阻器选择________。（填写器材前的字母）
（2）实验电路图应选择图________（填“甲”或“乙”）。
（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则在修正了实验系统误差后，干电池的内阻________。（结果保留3位有效数字）
（4）理论上，使用图乙电路图测得的电动势________真实值（填大于、等于或小于）。
三、计算题（本大题有3小题，共42分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分）
13．（10分）如图所示是有两个量程的电流表，当使用两个端点时，量程为，当使用两个端点时，量程为，已知表头的内阻为，满偏电流是，求：
（1）该表头的满偏电压；
（2）与的阻值。（最后结果直接用分数表示）
14．（14分）如图所示，在倾角的斜面上固定间距的两平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势，内阻，质量的金属棒与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度，垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）。取。
（1）若导轨光滑，要保持金属棒在导轨上静止，求金属棒受到的安培力大小；
（2）若金属棒与导轨间的动摩擦因数，金属棒要在导轨上保持静止，求滑动变阻器接入电路中的阻值范围；
15．（18分）如图甲所示，建立坐标系，两平行极板垂直于轴且关于轴对称，极板长度和板间距均为，第一四象限有磁场，方向垂直于平面向里。位于极板左侧的粒子源沿轴向右连接发射质量为、电量为、速度相同、重力不计的带电粒子在时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。已知时刻进入两板间的带电粒子恰好在时刻经极板边缘射入磁场，上述为已知量。（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）
图甲 图乙
（1）求电压的大小；
（2）求时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径；
（3）何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间。
参考答案：
1．B 2．C 3．C 4．B 5．D 6．A 7．B 8．AD 9．BD 10．BC
11．（1）1.200 （2）外接法 1.2 （3）
12．（1）D E （2）甲 （3）1.05 （4）小于
13．（1）；（2）
【详解】（1）表头的满偏电压
（2）接时
接时．
解得．
14．（1）；（2）
【详解】（1）对金属棒进行受力分析，根据共点力平衡得
（2）导体棒所受的滑动摩擦力为
当摩擦力沿斜面向上时，根据共点力平衡得
代入数据解得
当摩擦力沿斜面向下时，根据共点力平衡得
代入数据解得
滑动变阻器接入电路中的阻值范围为。
15．（1）；（2）；（3）时刻，
【详解】（1）时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，时刻刚好从极板边缘射出，在轴负方向偏移的距离为，则有
竖直方向，根据运动学公式有
联立上式解得
（2）时刻进入两极板的带电粒子，前时间在电场中偏转，后时间两极板没有电场，带电粒子做匀速直线运动，带电粒子沿轴方向的分速度大小为
带电粒子离开电场时沿轴负方向的分速度大小为
带电粒子离开电场时的速度大小为
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为，则有
联立上式解得
（3）设带电粒子离开电场时速度方向与轴正方向的夹角为，如下图
时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短，
带电粒子离开磁场时沿轴正方向的分速度为
根据几何关系有
联立上式解得
带电粒子在磁场运动的轨迹图如上图所示，圆弧所对的圆心角为
所求最短时间为
带电粒子在磁场中运动的周期为
联立以上两式解得．自重
额定电压
载重
额定电流
最大行驶速度
额定输出功率
考试时间：2024年1月31日 试卷满分：100分
祝考试顺利
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1．下列说法正确的是（ ）
A．质子所带的电荷量是，所以质子是元电荷
B．相互作用的两点电荷，即使它们的电荷量不相等，它们之间的库仑力大小也一定相等
C．点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体
D．根据可知，当时，
2．金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示，A、B、C、D为电场中的四个点，则（ ）
A．图中没有电场线的地方就没有电场
B．C点电势低于A点电势
C．同一正电荷在D点的电势能高于在B点的电势能
D．正电荷从D点静止释放，若只受电场力作用，将沿电场线运动到B点
3．两条通有相同电流的长直导线平行放置，将一矩形线框分别放置在1、2、3位置，2位置到两导线的距离相等，如图所示．则矩形线框在1、2、3位置的磁通量大小的大小关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，匀强电场中等腰直角三角形为边中点，电场方向与所在平面平行，规定点的电势为0；将电荷量的点电荷从点移到点，电场力做了的功，再将电荷从点移到点，电场力又做了的功，则（ ）
A．两点的电势差
B．点电荷在点具有的电势能为
C．该匀强电场的场强大小为，方向垂直于连线指向点
D．将绕点顺时针旋转，无论转过多大的角度，两点电势都不会相等
5．如图所示，金属杆的质量为，长为，通过的电流为，处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为斜向上，金属杆始终静止于水平导轨上，则以下正确的是（ ）
A．金属杆受到的安培力的大小为
B．金属杆所受摩擦力大小为
C．金属杆对导轨压力可以为0
D．仅使磁感应强度B反向，其它条件不变，摩擦力大小不变
6．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则下列选项正确的是（ ）
A．电动机的输入功率为 B．电动机的线圈电阻为
C．该车获得的牵引力为 D．该车受到的阻力为
7．一部华为Mate系列手机大约有1600多个元器件组成，其中半导体器件占到了很大一部分。霍尔元件就是利用霍尔效应制成的半导体磁电转换器件，如图是很小的矩形半导体薄片，之间的距离为，薄片的厚度为，在间通入恒定电流，同时外加与薄片垂直的磁场，加磁场后间的霍尔电压为。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，每个载流子电荷量为，单位体积内载流子个数为，电流与磁场的方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．板电势低于板电势
B．间电势差
C．每个载流子受到的洛伦兹力大小为
D．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，变大
8．如图a所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，理想电压表的示数随理想电流表示数的变化情况如图b所示，下列说法正确的是（ ）
图a 图b
A．滑动变阻器的最大阻值为 B．电源的电动势为
C． D．电源内阻为
9．两点电荷分别固定在和坐标原点处，所形成电场的电势在轴上的分布如图所示，图线与轴交于处，处电势最低，取无穷远处电势为0，一正电荷自处由静止释放，则（ ）
A．处的电场强度为0
B．电荷M、N所带电量大小之比为4∶1
C．正电荷q运动的过程中，加速度先增大后减小
D．正电荷q运动的过程中，电势能先减小后增大
10．两个比荷相等的带电粒子，以不同的速率对准圆心沿着方向射入圆形匀强磁场区域，两粒子射出磁场时的速度偏转角分别为，其运动轨迹如图所示。不计粒子的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子带正电，粒子带负电
B．粒子射入磁场中的速率
C．粒子在磁场中的运动时间
D．若将磁感应强度变为原来的倍，粒子在磁场中运动的时间将变为原来的
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、实验题（本大题有2小题，第11小题8分，第12小题10分，共18分）
11．（8分）小明在网络上看到了2B铅笔造假的新闻，新闻中提到假笔芯的碳含量较低，他猜想假笔芯的电阻率应该比真笔芯要低，为了证明猜想他找来了圆柱形的假笔芯样品进行实验。
（1）小明用刻度尺测量并截取了一段长的笔芯，并用螺旋测微器测量笔芯的直径，如图A所示，其读数为________。
图A 图B 图C
（2）小明先使用如图B所示的实验电路，测出铅笔芯的几组电流、电压数据后描到图上，并描出实验图线。然后又将电流表改为内接，重复实验并同样描出实验图线。得到2条图线如图C所示。根据实验图线分析可知，该实验电流表应采用________（填写“外接法”或“内接法”）才能使测量值误差更小，该笔芯电阻较准确的测量值为________（结果保留2位有效数字）。
（3）根据以上测量可以计算出假笔芯样品的电阻率，使用的计算式为________（用l、d、R等物理量表示）。
12．（10分）某同学测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材。
A．被测干电池一节
B．电流表1：量程，内阻
C．电压表1：量程，内阻未知
D．电压表2：量程，内阻未知
E．滑动变阻器1：阻值范围为，允许通过最大电流
F．滑动变阻器2：阻值范围为，允许通过最大电流
G．开关、导线若干
（1）伏安法测电池电动势和内阻的实验，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器材，电压表选择________，滑动变阻器选择________。（填写器材前的字母）
（2）实验电路图应选择图________（填“甲”或“乙”）。
（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像，则在修正了实验系统误差后，干电池的内阻________。（结果保留3位有效数字）
（4）理论上，使用图乙电路图测得的电动势________真实值（填大于、等于或小于）。
三、计算题（本大题有3小题，共42分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分）
13．（10分）如图所示是有两个量程的电流表，当使用两个端点时，量程为，当使用两个端点时，量程为，已知表头的内阻为，满偏电流是，求：
（1）该表头的满偏电压；
（2）与的阻值。（最后结果直接用分数表示）
14．（14分）如图所示，在倾角的斜面上固定间距的两平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势，内阻，质量的金属棒与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度，垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）。取。
（1）若导轨光滑，要保持金属棒在导轨上静止，求金属棒受到的安培力大小；
（2）若金属棒与导轨间的动摩擦因数，金属棒要在导轨上保持静止，求滑动变阻器接入电路中的阻值范围；
15．（18分）如图甲所示，建立坐标系，两平行极板垂直于轴且关于轴对称，极板长度和板间距均为，第一四象限有磁场，方向垂直于平面向里。位于极板左侧的粒子源沿轴向右连接发射质量为、电量为、速度相同、重力不计的带电粒子在时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。已知时刻进入两板间的带电粒子恰好在时刻经极板边缘射入磁场，上述为已知量。（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）
图甲 图乙
（1）求电压的大小；
（2）求时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径；
（3）何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间。
参考答案：
1．B 2．C 3．C 4．B 5．D 6．A 7．B 8．AD 9．BD 10．BC
11．（1）1.200 （2）外接法 1.2 （3）
12．（1）D E （2）甲 （3）1.05 （4）小于
13．（1）；（2）
【详解】（1）表头的满偏电压
（2）接时
接时．
解得．
14．（1）；（2）
【详解】（1）对金属棒进行受力分析，根据共点力平衡得
（2）导体棒所受的滑动摩擦力为
当摩擦力沿斜面向上时，根据共点力平衡得
代入数据解得
当摩擦力沿斜面向下时，根据共点力平衡得
代入数据解得
滑动变阻器接入电路中的阻值范围为。
15．（1）；（2）；（3）时刻，
【详解】（1）时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，时刻刚好从极板边缘射出，在轴负方向偏移的距离为，则有
竖直方向，根据运动学公式有
联立上式解得
（2）时刻进入两极板的带电粒子，前时间在电场中偏转，后时间两极板没有电场，带电粒子做匀速直线运动，带电粒子沿轴方向的分速度大小为
带电粒子离开电场时沿轴负方向的分速度大小为
带电粒子离开电场时的速度大小为
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为，则有
联立上式解得
（3）设带电粒子离开电场时速度方向与轴正方向的夹角为，如下图
时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短，
带电粒子离开磁场时沿轴正方向的分速度为
根据几何关系有
联立上式解得
带电粒子在磁场运动的轨迹图如上图所示，圆弧所对的圆心角为
所求最短时间为
带电粒子在磁场中运动的周期为
联立以上两式解得．自重
额定电压
载重
额定电流
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